(57)【要約】【課題】低コストで試験時間を短縮することができるとともに、高精度の炉周期を効率よく求めることができる冷温臨界試験方法及びその装置を提供する。【解決手段】冷温臨界試験の制御部１と、原子炉内に配置された中性子束検出器２と、前記中性子束検出器からの信号を増幅しＡ−Ｄ変換する前置処理部３と、前記前置処理部３からの信号の高周波成分を除去するデジタルローパスフィルタ５と、前記デジタルローパスフィルタ５からの信号に基づいて炉周期を計算する炉周期計算部６と、前記炉周期の変化率を所定値と比較する計算結果判定部７と、前記計算結果判定部７からの判定結果が入力される出力部８と、を備える。【選択図】図１
2009150704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷温臨界試験の制御部と、原子炉内に配置された中性子束検出器と、前記中性子束検出器からの信号を増幅しＡ−Ｄ変換する前置処理部と、前記前置処理部からの信号の高周波成分を除去するデジタルローパスフィルタと、前記デジタルローパスフィルタからの信号に基づいて炉周期を計算する炉周期計算部と、前記炉周期の変化率を所定値と比較する計算結果判定部と、前記計算結果判定部からの判定結果が入力される出力部と、を備えた冷温臨界試験装置であって、
前記出力部は前記炉周期の変化率が所定値以下となったときに冷温臨界試験を終了する信号を前記制御部に出力することを特徴とする冷温臨界試験装置。
【請求項２】
前記デジタルローパスフィルタはＩＩＲ型デジタルローパスフィルタであることを特徴とする請求項１記載の冷温臨界試験装置。
【請求項３】
前記中性子束検出器を原子炉内に複数配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の冷温臨界試験装置。
【請求項４】
前記複数の中性子束検出器から得られたそれぞれの炉周期の中で最も短いものを炉周期として採用することを特徴とする請求項３記載の冷温臨界試験装置。
【請求項５】
前記複数の中性子束検出器の各中性子束検出器に近接する制御棒の引抜き度と、前記中性子束検出器と前記制御棒の距離によって定まる重み係数ｗiを定め、各中性子束検出器から得られた炉周期τi を用いて、次式によって算出された炉周期τを採用することを特徴とする請求項３記載の冷温臨界試験装置。
【数１】
2009150704.tif 000004
【請求項６】
原子炉内に配置された中性子束検出器からの信号を増幅しＡ−Ｄ変換するステップと、前記ステップからの信号の高周波成分をデジタルローパスフィルタにより除去するステップ、前記高周波成分が除去された信号に基づいて炉周期を計算するステップと、前記炉周期の変化率を所定値と比較・判定するステップと、前記比較・判定結果を出力部に出力するステップと、からなる冷温臨界試験方法であって、
前記出力部は前記炉周期の変化率が所定値以下となったときに冷温臨界試験を終了する信号を出力することを特徴とする冷温臨界試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の冷温臨界試験方法及びその装置に関し、特に、定期点検時や原子炉の稼働前に行われる冷温臨界試験方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子炉の応答解析は原子炉を模擬する動特性解析コードを用いて行われ、原子炉の過渡応答等をチェックし原子炉の動特性を把握・確認している。一方、一定の運転期間が経過した後に行われる定期検査において、炉心に配置された燃料の一部は交換又は配置換えされるが、その際、炉心の核特性が変わることから、動特性解析コードを再度チェックする必要がある。
【０００３】
そのため、定期点検時に、制御棒の一部を引き抜いて原子炉内に局所的な臨界状態をつくり、原子炉の状態をチェックする、いわゆる冷温臨界試験が行われている。
【０００４】
この冷温臨界試験では、制御棒の引抜き操作にともない、原子炉内に配置された中性子束検出器により中性子束が計測され、得られた測定値からローパスフィルタ等によりノイズを除去した後、その測定値に基づいて炉周期が算出される。
【０００５】
そして、この炉周期を解析することにより、原子炉内の局所的な臨界到達を判定し、原子炉の局所的な動特性を把握・解析する。この冷温臨界試験を原子炉炉心全体にわたって実施することにより、原子炉の動特性解析コードを解析し、実際の原子炉の動特性等を再チェックする。
【０００６】
ところで、原子炉の炉周期は、原子炉を出力運転する際の起動時にも計測されており（特許文献１）、原理的には上記冷温臨界試験時の炉周期算出方法と異なるところがない。しかしながら、両者は目的、要求されるＳ／Ｎ比、信号処理手段は大きく異なっている。すなわち、出力運転の際に計測される炉周期は、それを監視することによりスクラムと制御棒引き抜き阻止（ロッドブロック）の可否を判定することが主目的で、Ｓ／Ｎ比を高くする必要なく、また、信号処理手段も動特性解析コードの解析に要求される高精度の信号処理は不必要である。
【特許文献１】特開平７−３０６２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した冷温臨界試験では、従来、試験員が制御棒の引き抜きを微調整し、臨界到達に至るまでのデータを取得した後、手動計算又は自動計算により炉周期を算出していた。このように、従来の冷温臨界試験では、リアルタイムで炉周期を算出するものではなく、また、データの取得時間も人為的に適宜定められていたため、必要以上のデータを取得する傾向にあり、その結果、解析するための時間も含め試験時間が長期化し、試験コストも高いものとなっていた。
【０００８】
また、手動計算により炉周期を算出する場合は、人為的な誤差が発生しやすく、精度の高い炉周期を求めることが困難であった。
【０００９】
さらに、冷温臨界試験における炉周期を算出するための信号処理はより精度の高い処理が要求されるために、出力運転時に用いられている信号処理手段（特許文献１）をそのまま適用したのでは、精度の高い炉周期を求めることができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低コストで試験時間を短縮することができるとともに、高精度の炉周期を効率よく求めることができる冷温臨界試験方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本願発明に係る冷温臨界試験装置は、冷温臨界試験の制御部と、原子炉内に配置された中性子束検出器と、前記中性子束検出器からの信号を増幅しＡ−Ｄ変換する前置処理部と、前記前置処理部からの信号の高周波成分を除去するデジタルローパスフィルタと、前記デジタルローパスフィルタからの信号に基づいて炉周期を計算する炉周期計算部と、前記炉周期の変化率を所定値と比較する計算結果判定部と、前記計算結果判定部からの判定結果が入力される出力部と、を備えた冷温臨界試験装置であって、前記出力部は前記炉周期の変化率が所定値以下となったときに冷温臨界試験を終了する信号を前記制御部に出力することを特徴とする。
【００１２】
また、本願発明に係る冷温臨界試験方法は、原子炉内に配置された中性子束検出器からの信号を増幅しＡ−Ｄ変換するステップと、前記ステップからの信号の高周波成分をデジタルローパスフィルタにより除去するステップ、前記高周波成分が除去された信号に基づいて炉周期を計算するステップと、前記炉周期の変化率を所定値と比較・判定するステップと、前記比較・判定結果を出力部に出力するステップと、からなる冷温臨界試験方法であって、前記出力部は前記炉周期の変化率が所定値以下となったときに冷温臨界試験を終了する信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上記特徴的な構成により、低コストで試験時間を短縮することができるとともに、高精度の炉周期を効率よく求めることができる冷温臨界試験方法及びその装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。  
図１は、本発明の冷温臨界試験装置の全体構成図である。  
冷温臨界試験装置は、全体の動作を制御する制御部１、中性子束検出器２、前置処理部３、炉周期演算処理部４、出力部８から構成される。
【００１５】
前置処理部３は、中性子束検出器２と炉周期演算処理部４とを繋ぐ機器で、増幅器・Ａ−Ｄ変換器の機能を有するものである。
【００１６】
炉周期演算処理部４は、デジタルローパスフィルタ部５、炉周期計算部６、計算結果判定部７からなり、通常の汎用コンピュータを用いてこれらの処理を行うことができる。
【００１７】
デジタルローパスフィルタ部５は、前置処理部３から入力されるデジタル化された中性子束計数率の時系列信号に、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のデジタルローパスフィルタを作用させ炉周期計算部６に高周波成分を除去した中性子束計数率の時系列信号を渡すものである。デジタルローパスフィルタ部５のフィルタ特性、カットオフ周波数、次数の設定は、制御部１で適宜選択できるようになっている。
【００１８】
図２は、冷温臨界試験時において制御棒引き抜き時の時間を０としたときの中性子束計数率の生信号値（図２（ａ））とデジタルローパスフィルタ部５を通過した後の中性子束計数率の信号値（図２（ｂ））である。デジタルローパスフィルタ部５を通すことで高周波成分が十分に減衰・除去した計数率信号の時系列データを得ることができる。
【００１９】
炉周期計算部６は、デジタルローパスフィルタ部５を通過して、高周波成分が減衰・除去され中性子束計数率信号から炉周期を求めるものである。炉周期の計算方法は制御部１で選択できるようになっている。
【００２０】
図３は、炉周期算手段の一例で、現時刻ｔにおける中性子束φ1 と現時刻からΔｔ過去にさかのぼった時の中性子束φt-Δt から中性子束がｅ倍になる時の時間を求める時の概念を示したものである。なお、Δｔは制御部１で設定するものとする。
【００２１】
図４は、炉周期算手段のもう一つの例で、現時刻ｔから過去ｔ−ｍΔｔまでのｍ個の中性子束信号値を用いて、中性子束計数率を対数に取った片対数グラフ上で一次関数を当てはめ、その傾きから中性子束がｅ倍になる時の時間を求める時の概念を示したものである。
【００２２】
計算結果判定部７は、炉周期計算部６から入力される炉周期の変化率を計算し、所定時間、炉周期の変化率が設定値未満であれば、炉周期が安定域であるということ、それ以外では過渡域であるということを判定し、出力部８に随時判定結果を受け渡す装置である。図５はその概念図であり、判定基準となる時間と変化率の設定は制御部１で適宜設定される。
【００２３】
炉周期の変化率が安定領域に入ったことを判定した時点で、出力部８は制御部１に試験を冷温臨界試験を終了させる信号を送出する。
【００２４】
また、出力部８は、炉周期計算部６からの計算結果を随時チャート図又は表示装置に出力する機能も有するものである。
【００２５】
本第１の実施形態によれば、ＩＩＲ型のデジタルローパスフィルタを用いることにより高周波成分が十分に減衰・除去された中性子計数率データを得ることが可能となり、その結果、精度の高い炉周期をリアルタイムで算出することができる。また、炉周期の変化率を設定値と比較することにより冷温臨界試験を適時に終了させ、無駄な計測をなくすことができるので、冷温臨界試験の試験時間の短縮化と低コスト化を図ることができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る冷温臨界試験装置の炉周期演算処理部を図６に示す。  
本第２の実施形態では、複数の中性子束検出器（２−１〜２−Ｎ）を用いて冷温臨界試験を行うもので、そのために、中性子束検出器を複数用いること、炉心情報９を計算基部４に入力する手段を設けた点で、第１の実施形態と異なっている。
【００２７】
本第２の実施形態の第１実施例では、図７に示すように、炉心に１０個の中性子束検出器が配置し、１０個の中性子束検出器から得られたそれぞれの炉周期の中で最も短いものを動特性解析コードの把握・確認に用いる炉周期として採用する。
【００２８】
次に、本第２の実施形態の第２実施例では、各検出器ごとに、検出器に近接する制御棒の引抜き度と、検出器と制御棒の距離によって定まる重み係数ｗiを定め、各検出器から得られた炉周期τi を用いて、次式によって算出された炉周期τを採用する。
【数１】
2009150704.tif 000003
【００２９】
炉心条件９は、試験試験時の燃料核特性、制御棒パターン、炉水温度などの情報と、それらを元に核計算を行った計算結果であり、それらは計算結果処理部７での数値処理における重み付け変数となる。
【００３０】
なお、上記第２の実施形態では中性子束検出器の数を１０としたが、これは例示であって、１０個に限定されないことはもちろんである。
【００３１】
本第２の実施形態によれば、冷温臨界試験時に複数の中性子束検出器を用いることにより、より精度の高い炉周期を求めることができるので、動特性解析コードの把握・解析をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る冷温臨界試験装置の全体構成図
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る冷温臨界試験装置の中性子束計数率の生信号値、（ｂ）は高周波成分が除去した後の信号値
【図３】本発明の第１の実施形態に係る冷温臨界試験装置の炉周期算手段の概念図（その１）
【図４】本発明の第１の実施形態に係る冷温臨界試験装置の炉周期算手段の概念図（その２）
【図５】本発明の第１の実施形態に係る冷温臨界試験装置の炉周期変化率図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る冷温臨界試験装置の全体構成図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る冷温臨界試験装置の炉心構成図
【符号の説明】
【００３３】
１…制御部、２…中性子束検出器、３…前置処理部、４…炉周期演算処理部、５…デジタルローパスフィルタ、６…炉周期計算機部、７…計算結果判定部、８…出力部、９…炉心情報。
【図１】
2009150704.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009150704.tif 000009
【図６】
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【図７】
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