(57)【要約】【課題】原子炉に取り付けられた状態で精度良く校正を行うことができる超音波流量計測装置の校正方法を提供する。【解決手段】超音波流量計測装置１はＲＰＶ１１の外面に取り付けられる。給水ポンプ、浄化系ポンプ及びインターナルポンプ１４を停止させる。超音波流量計測装置１の校正時に補助流量計測装置７をＲＰＶ１１内のダウンカマ１５内に挿入し、補助流量計測装置７で炉心流量を計測する。計測されたその炉心流量が０（または０に近い十分小さい値）であることを確認し、炉心１２への冷却水の供給が停止されたと判定する。冷却水の供給が停止されたことが確認されたとき、超音波流量計測装置１で計測された炉心流量の校正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心を内蔵する原子炉容器に取り付けられた超音波流量計測装置を校正する超音波流量計測装置の校正方法において、
給水ポンプ、浄化系ポンプ、及び前記炉心に冷却材を供給するポンプを停止させ、
前記超音波流量計測装置とは別の補助流量計測装置を用いて第１炉心流量を計測し、
計測された第１炉心流量が実質的に０になった後、前記超音波流量計測装置によって第２炉心流量を計測し、
計測された第２炉心流量が実質的に０になっていることを確認することを特徴とする超音波流量計測装置の校正方法。
【請求項２】
計測された前記第２炉心流量が実質的に０になっていないとき、前記超音波流量計測装置によって計測された前記第２炉心流量を校正する請求項１に記載の超音波流量計測装置の校正方法。
【請求項３】
前記補助流量計測装置が、前記原子炉容器と前記炉心の間に形成されるダウンカマ内に挿入される請求項１または請求項２に記載の超音波流量計測装置の校正方法。
【請求項４】
炉心を内蔵する原子炉容器に取り付けられた超音波流量計測装置を校正する超音波流量計測装置の校正方法において、
前記原子炉容器と前記炉心の間に形成されるダウンカマ内に冷却材遮断装置を挿入し、
前記冷却材遮断装置内の冷却材領域に前記超音波流量計測装置の超音波探触子から超音波を送信して他の超音波探触子で反射信号を受信して炉心流量を計測し、
計測された炉心流量が実質的に０になっていることを確認することを特徴とする超音波流量計測装置の校正方法。
【請求項５】
計測された前記炉心流量が実質的に０になっていないとき、前記超音波流量計測装置によって計測された前記炉心流量を校正する請求項４に記載の超音波流量計測装置の校正方法。
【請求項６】
炉心を内蔵する原子炉容器に取り付けられた超音波流量計測装置を校正する超音波流量計測装置の校正装置において、
給水ポンプ、浄化系ポンプ、及び前記炉心に冷却材を供給するポンプを停止させる冷却材流停止装置と、
前記超音波流量計測装置とは別の、第１炉心流量を計測する補助流量計測装置と、
計測された前記第１炉心流量が実質的に０になっているかを判定する流量判定装置と、
前記第１炉心流量が実質的に０になっているとの判定情報が前記流量判定装置から入力されたとき、前記超音波流量計測装置で計測された第２炉心流量が実質的に０になっていることを確認する健全性判定装置とを備えたことを特徴とする超音波流量計測装置の校正装置。
【請求項７】
前記健全性判定装置が、計測された前記第２炉心流量が実質的に０になっていないとき、前記超音波流量計測装置によって計測された前記第２炉心流量を校正する請求項６に記載の超音波流量計測装置の校正装置。
【請求項８】
炉心を内蔵する原子炉容器に取り付けられた超音波流量計測装置を校正する超音波流量計測装置の校正装置において、
前記原子炉容器と前記炉心の間に形成されるダウンカマ内に挿入されて前記ダウンカマ内に冷却材の流量が実質的に０になる超音波送信領域を形成する冷却材遮断装置と、
前記ダウンカマ内の前記超音波送信領域に超音波を送信することにより前記超音波流量計測装置で計測された炉心流量が実質的に０になっていることを確認する健全性判定装置とを備えたことを特徴とする超音波流量計測装置の校正装置。
【請求項９】
前記健全性判定装置が、計測された前記炉心流量が実質的に０になっていないとき、前記超音波流量計測装置によって計測された前記炉心流量を校正する請求項８に記載の超音波流量計測装置の校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波流量計測装置の校正方法及びその校正装置に係り、特に、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の炉心流量を計測する超音波流量計測装置を校正するのに好適な超音波流量計測装置の校正方法及びその校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
強制循環型ＢＷＲでは、炉心への冷却水（冷却材）の供給に複数のインターナルポンプ（または複数の再循環ポンプ）を用いている。炉心に供給される冷却水流量（炉心流量）の計測は、個々のインターナルポンプから吐出される冷却水の流量を計測し、計測されたそれらの流量の合計から炉心流量を計算することによって行われる。個々のインターナルポンプの流量は、インペラの上流と下流の差圧を計測し、事前の試験等で得られた差圧と流量との関係式を用いて計算することによって、求めている。このようなインターナルポンプの流量計測に用いられる差圧式流量計は、圧力損失を伴うが、インターナルポンプにより冷却水を強制的に循環させることができるので炉心流量の確保には問題はない。
【０００３】
一方、炉心内の冷却水とダウンカマ内の冷却水の密度差によって生じる冷却水の自然循環流を利用する自然循環型原子炉では、冷却水を循環させるためのポンプを備えていない。所定流量の炉心流量を確保するためには、原子炉において冷却水が循環する流路内の圧力損失を極力抑える必要がある。したがって、自然循環型原子炉において、圧力損失が発生しない超音波流量計の採用が検討されている。
【０００４】
超音波流量計は、超音波信号の伝播時間差を計測して流量を計算するので、圧力損失が発生しないのが特長である。また、超音波流量計は、差圧式流量計に比べて計測精度が高く、経年変化も小さいと期待されている。
【０００５】
原子炉の運転では、給水流量、炉心流量などが計測誤差を含めて安全基準を満たすように制御される。もし、これらの計測精度がさらに向上すれば安全基準に対する余裕が大きくなり、その分、原子炉出力を増加させても安全基準を満たして運転することが可能になる。これは、原子炉の経済的なメリットを増大させることにつながる。
【０００６】
このような事情から、自然循環型原子炉だけでなく強制循環型原子炉においても、差圧式流量計に代わり超音波流量計の導入が検討されている。給水流量の計測においては超音波流量計が採用されている原子炉もある。強制循環型原子炉の炉心流量の計測に超音波流量計を用いた例が、特開２００３−３２９７９２号公報及び特開２００６−５３０８２号公報に記載されている。
【０００７】
超音波流量計は、経年変化が少ないと考えられているが、校正が不要になるわけではない。例えば、超音波流量計に設けられた超音波探触子を押さえ付ける荷重及び周囲の冶具などの環境に起因する誤差が知られている。これらの環境の経年変化の影響、及びその他の誤差要因も考慮しなければならない。計測精度を維持するためには、定期的に健全性の確認または校正作業が必要である。
【０００８】
特開２００５−２４１４０７号公報は、実流校正設備による実測値を用いて超音波流量計の測定値を校正することを記載している。特開２００５−２５７６３６号公報は、原子力発電プラントの給水配管内に供給した反射体（例えばヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス）を用いた超音波流量計の校正方法について記載している。この校正方法は、反射体に照射した超音波の反射エコーを受信し、受信した反射エコーの信号、及び給水配管内の流速分布に基づいて流量を求めるものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３２９７９２号公報
【特許文献２】特開２００６−５３０８２号公報
【特許文献３】特開２００５−２４１４０７号公報
【特許文献４】特開２００５−２５７６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開２００５−２４１４０７号公報に記載された校正方法は、超音波流量計を配管から取り外して実流校正設備により行っている。構成が終わった超音波流量計を配管に取り付けた場合には、実流校正設備で校正しているときにおける超音波探触子を押さえ付ける荷重が変わる可能性がある。したがって、超音波流量計の測定値を、実流校正設備で得た構成データを用いて補正した場合には、補正によって得られた流量が実際の流量を精度良く示すことにはならない。
【００１１】
特開２００５−２５７６３６号公報に記載された超音波流量計の校正方法は、超音波流量計を給水配管から取り外す必要がないので、特開２００５−２４１４０７号公報で生じる問題点は解消する。しかしながら、反射体としての希ガスを給水配管内に注入しているため、この希ガスが炉心内に到達し、炉心内のボイド量を増加させ、原子炉出力に影響を与える可能性がある。特に、炉心流量を測定する、原子炉圧力容器に取り付けられた超音波流量計に対して、特開２００５−２５７６３６号公報に記載された校正方法を適用する場合には、希ガスが炉心に導かれやすくなる。
【００１２】
本発明の目的は、原子炉に取り付けられた状態で精度良く校正を行うことができる超音波流量計測装置の校正方法及びその校正装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、給水ポンプ、浄化系ポンプ、及び炉心に冷却材を供給するポンプを停止させ、原子炉容器に取り付けられた超音波流量計測装置とは別の補助流量計測装置を用いて第１炉心流量を計測し、計測された第１炉心流量が実質的に０になった後、超音波流量計測装置によって第２炉心流量を計測し、計測された第２炉心流量が実質的に０になっていることを確認することにある。
【００１４】
計測された第１炉心流量が実質的に０になった後に超音波流量計測装置によって第２炉心流量を計測しているので、原子炉容器内に形成された、冷却材の流量が実質的に０である超音波送信領域に、超音波流量計測装置から超音波を送信することができる。このため、計測された第２炉心流量が実質的に０になっていることを容易に確認することができる。したがって、原子炉に取り付けられた状態で、超音波流量計測装置の校正を精度良く行うことができる。
【００１５】
上記した目的は、原子炉容器と炉心の間に形成されるダウンカマ内に冷却材遮断装置を挿入し、冷却材遮断装置内の冷却材領域に、超音波流量計測装置の超音波探触子から超音波を送信して他の超音波探触子で反射信号を受信して炉心流量を計測し、計測された炉心流量が実質的に０になっていることを確認することによっても達成される。
【００１６】
冷却材遮断装置をダウンカマ内に挿入することによって、炉心に燃料集合体が存在してダウンカマ内で冷却材が流れている場合であっても、冷却材の流量が実質的に０である超音波送信領域を、冷却材遮断装置内に、すなわち、ダウンカマ内に形成することができる。このため、その超音波送信領域に超音波流量計測装置から超音波を送信するので、計測された炉心流量が実質的に０になっていることを容易に確認することができる。したがって、原子炉に取り付けられた状態で、超音波流量計測装置を精度良く校正することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、原子炉に取り付けられた状態で、超音波流量計測装置の校正を精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の好適な一実施例である超音波流量計測装置の校正方法を、図１から図９を用いて以下に説明する。まず、本実施例に用いられる超音波流量計測装置及びこの計測装置が適用される沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）プラントについて説明する。ＢＷＲは、原子炉圧力容器（以下、ＲＰＶという）１１を有し、ＲＰＶ１１内に炉心１２及び炉心シュラウド１３を配置している。複数のインターナルポンプ１４がＲＰＶ１１に設置されている。複数の燃料集合体（図示せず）が炉心１２内に装荷されている。炉心シュラウド１３は炉心１２の周囲を取り囲んでいる。ＲＰＶ１１と炉心シュラウド１３の間には、環状のダウンカマ１５が形成される。各インターナルポンプ１４のインペラは、ダウンカマ１５内に配置される。ＲＰＶ１１内で炉心１２の上方に気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９が設置されている。
【００２０】
インターナルポンプ１４の駆動によって、ダウンカマ１５内の冷却水が昇圧される。この冷却水は、下部プレナム１７を通って炉心１２に供給される。炉心１２に達した冷却水は、燃料集合体に含まれる核燃料物質の核分裂によって発生する熱で加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９を通過する際に湿分が除去され、ＲＰＶ１１から排出されてタービン(図示せず)に供給される。タービンは、この蒸気によって回転され、発電機（図示せず）を回転させる。タービンから排出された蒸気は復水器（図示せず）で凝縮され、水になる。この水は、給水ポンプで昇圧され、給水としてＲＰＶ１１内に戻される。気水分離器１８で分離された冷却水は、ダウンカマ１５内で給水と混合され、ダウンカマ１５内を下降する。図示されていないが、ＲＰＶ１１内の冷却水を浄化する原子炉浄化系が設けられている。この原子炉浄化系は、浄化系ポンプ及び浄化装置を有する。ＲＰＶ１１内の冷却水が浄化系ポンプによって浄化装置に供給され、浄化装置で浄化された冷却水がＲＰＶ１１内に戻される。
【００２１】
超音波流量計測装置１は、ダウンカマ１５内を下降する冷却水（冷却材）の流量を計測し、ＲＰＶ１１に設置される。超音波流量計測装置１は、超音波探触子２、送受信制御装置３、流量計算装置４及び記憶装置５を有する。一対の超音波探触子２がＲＰＶ１１の外面に設置される。一対の超音波探触子２、すなわち、超音波探触子２ａ，２ｂは、図２に示すように、くさび材１０などの冶具を用いてＲＰＶ１１の外面に取り付けられている。超音波探触子２ａ，２ｂは、高さ方向にずれており、水平方向に対してそれぞれθ度傾斜して配置される。
【００２２】
送受信制御装置３は、各超音波探触子２の超音波信号の送受信を制御する装置である。送受信制御装置３は、一方の超音波探触子２a（または２b）から超音波信号を送信させ、炉心シュラウド１３で反射して他方の超音波探触子２b（または２a）で受信した超音波の反射信号に基づいて、送信された超音波信号の伝播時間を計測する。この伝播時間は、一方の超音波探触子２a（または２b）から送信された超音波信号が炉心シュラウド１３で反射して他方の超音波探触子２b（または２a）に入射されるまでの時間である。流量計算装置４は、送受信制御装置３で計測した超音波信号の伝播時間の差からダウンカマ１５内を流れる冷却水の流量を算出する。記憶装置５は、流量計算装置４において冷却水の流量を算出するために用いるパラメータを記憶している。このパラメータは、ＲＰＶ１１と炉心シュラウド１３間の距離（図２、図３におけるＬ）、超音波探触子２の取り付け角度θ、ダウンカマ１５の流路横断面積、伝播時間差オフセットなどである。
【００２３】
図４に示すフローチャートに基づき、超音波流量計測装置で実行される冷却水流量の計測について説明する。超音波探触子２ａから超音波探触子２ｂまでの超音波の伝播時間ｔabの計測が行われる(ステップ２１)。送受信制御装置３はある時間を持った周期的に超音波探触子２ａから超音波を送信させる。この超音波の炉心シュラウド１３からの反射信号が超音波探触子２ｂで受信され、この反射信号を入力した送受信制御装置３が伝播時間ｔabを計測する。この伝播時間ｔabは（１）式で求められる。
【００２４】
ｔab＝２Ｌ／{cosθ（Ｃ＋Ｖsinθ）}＋ｔn              ……（１）
ここで、ＬはＲＰＶ１１と炉心シュラウド１３の間の距離、θは超音波探触子の取り付け角度、Ｖは冷却水の流速、Ｃは音速及びｔnは冷却水以外の部分（例えばＲＰＶ１１の側壁など）を超音波が伝播するために要する時間である。
【００２５】
超音波探触子２ｂから超音波探触子２ａまでの超音波の伝播時間ｔbaの計測が行われる(ステップ２２)。送受信制御装置３は超音波探触子２ａから超音波を送信させた後、所定時間経過後に、超音波探触子２ｂから超音波を送信させる。超音波探触子２ｂからの超音波の送信は超音波探触子２ａからの超音波の送信間隔の間に行われる。超音波探触子２ｂから送信された超音波の炉心シュラウド１３からの反射信号が超音波探触子２ａで受信され、この反射信号を入力した送受信制御装置３は、（２）式に基づいて伝播時間ｔbaを求める。
【００２６】
ｔba＝２Ｌ／{cosθ（Ｃ−Ｖsinθ）}＋ｔn              ……（２）
伝播時間ｔab及びｔbaを用いて（３）式により伝播時間との差Δｔを算出する（ステップ２３）。流量計算装置４は、送受信制御装置３から入力した伝播時間ｔab及びｔba、及び（３）式を用いて伝播時間差Δｔを算出する。
【００２７】
Δｔ＝ｔba−ｔab＝４ＬＶsinθ／Ｃ2cosθ              ……（３）
冷却水の流速Ｖを算出する（ステップ２４）。流量計算装置４は、（３）式により算出した伝播時間差Δｔ、及び（４）式を用いて流速Ｖを算出する。
【００２８】
Ｖ＝Ｃ2Δｔ／４Ｌ tanθ                            ……（４）
冷却水流量（炉心流量）Ｗを算出する（ステップ２５）。流量計算装置４は、算出した流速Ｖを（５）式に代入することによってダウンカマ１５内を下降する冷却水流量Ｗを算出する。Ｓはダウンカマ１５の流路横断面積である。ダウンカマ１５内を下降する冷却水
Ｗ＝ＳＶ＝ＳＣ2Δｔ／４Ｌtanθ                    ……（５）
の流量Ｗは、ダウンカマ１５を下降する冷却水が炉心１２に導かれるため、炉心流量と等価である。
【００２９】
伝播時間差Δtの誤差要因として、超音波探触子２のＲＰＶ１１外面への取り付け状態に起因した送受信波形の変化がある。超音波探触子２ａ，２ｂはＲＰＶ１１の外面に押さえ付けられて取り付けられている。超音波探触子２ａ，２ｂが送信する超音波の振幅、及び超音波探触子２ｂ，２ａが受信する反射信号の振幅は、図５に示すように、超音波探触子２ａ，２ｂを押し付ける荷重によって変化することが知られている。例えば、受信側の超音波探触子２が受信した超音波の受信信号の強度が設定したしきい値に達したときに受信信号が超音波探触子に到達したと判定する場合、受信信号の振幅によって検出する時間がずれる（図６）。また、周囲の冶具などの環境により周波数が若干変化することもあり、検出する時間がずれる要因となる。
【００３０】
このような伝播時間差Δtの誤差は超音波探触子２の取り付け時に補正を行っておく必要がある。すなわち、伝播時間差オフセットをΔｔ0とすると、流量Ｗは（６）式で表される。
【００３１】
Ｗ＝ＳＶ＝ＳＣ2（Δｔ−Δｔ0）／４Ｌtanθ          ……（６）
超音波流量計測装置は、経年変化などが少ない流量計測装置であると考えられている。しかしながら、前述のように伝播時間差オフセットΔｔ0が超音波探触子２に加えられた荷重及び周囲の冶具によって変化する可能性があるので、超音波流量計測装置に経年変化がないとは言えない。また、それ以外の要因によって伝播時間差Δtの誤差が生じる可能性も考えると、超音波流量計測装置を定期的に検査またはその測定値を校正する必要がある。
【００３２】
校正はある流量Ｗにおいて（６）式が成立するようにΔｔ0を決定することである。この流量Ｗは任意の値でもよいが、Ｗ＝０のときにΔｔ0＝Δtとなるように補正することが望ましい。すなわち、ＢＷＲの定期検査時において、超音波探触子２をＲＰＶ１１の外面に取り付けた状態で炉心流量を０にし、この状態で超音波流量計測装置１を検査、校正する。
【００３３】
本実施例の超音波流量計測装置の校正方法に用いられる超音波流量計測装置の校正装置２０は、図１に示すように、循環流停止装置６、補助流量計測装置７、流量判定装置８及び健全性判定装置９を備えている。
【００３４】
定期検査時に炉心１２から燃料集合体が取り出されている場合は、炉心１２で熱が発生しないので、ＲＰＶ１１内で冷却水の密度差による自然循環流は発生しない。しかし、給水系ポンプ、冷却材浄化系ポンプ及びインターナルポンプ１４の少なくとも１つが駆動されていると、炉心１２を流れる冷却水の流量が停止しない。このため、超音波流量計測装置１の校正を行う前にそれらの全てのポンプを停止させることが必要である。循環流量停止装置６は、これらのポンプの駆動を停止させる装置であり、具体的には、ＢＷＲプラントに備わっている給水制御装置、冷却材浄化系制御装置および再循環流量制御装置である。超音波炉心流量計の校正時には手動で循環流量停止装置６に停止指令を出す。
【００３５】
補助流量計測装置７は、定期検査時にダウンカマ１５内に配置してダウンカマ１５内を流れる冷却水の流量を計測する装置である。すべてのポンプを停止させてもその流量（炉心流量）がすぐに０になるとは限らないので、その流量が０になったことを確認しなければならない。この補助流量計測装置７は、例えば図７に示すようなプロペラ型流量計７Ａであり、ダウンカマ１５内に配置される。
【００３６】
定期検査時においては、ＲＰＶ１１の上蓋１６が取り外され、ＲＰＶ１１の上方の原子炉ウェル３０（図８参照）まで冷却水が充填される。原子炉ウェル３０は、燃料貯蔵プール３１及び機器仮置きプール３２に連絡される。燃料貯蔵プール３１、原子炉ウェル３０及び機器仮置きプール３２に沿って運転床上に一対のレール２９が設置される。走行台車２７及び横行台車２８を有する燃料交換機２６が、レール２９上を移動する。プロペラ型流量計７Ａは、燃料交換機２６の横行台車２８に設けられた巻取り装置（図示せず）から吊り下げられ、原子炉ウェル３０を経てダウンカマ１５内に挿入されて超音波探触子２ａの設置高さよりも少し上の位置に配置される。この位置にプロペラ型流量計７Ａが到達したことは、横行台車２８に設けられた巻取り装置に取り付けた図示されていないエンコーダ（位置検出装置）の出力信号に基づいて知ることができる。その位置にプロペラ型流量計７Ａを配置することによって、プロペラ型流量計７Ａは超音波流量計測装置１とほぼ同じ位置で炉心流量を計測することができる。プロペラ型流量計７Ａは、計測中、燃料交換機２６から吊り下げられている。プロペラ型流量計７Ａは、事前に校正済みである。
【００３７】
流量判定装置８は、循環流停止装置６の動作を確認し、補助流量計測装置７の流量計測値が０（または０に近い十分小さな値）であることを確認して炉心１２への冷却水の供給が停止された（炉心流量が０になった）か、を判定する。
【００３８】
健全性判定装置９は、流量計算装置４で算出された炉心流量及び流量停止判定装置８の判定結果を用いて、超音波流量計測装置１が正常であるか、を判定する。例えば、流量判定装置８が給水系ポンプ、冷却材浄化系ポンプ及びインターナルポンプ１４が停止されて補助流量計測装置７の流量計測値が０であると判定したとき、炉心流量計算装置４で算出された炉心流量が０である場合、健全性判定装置９は超音波流量計測装置１が正常であると判定する。健全性判定装置９は、給水系ポンプ、冷却材浄化系ポンプ及びインターナルポンプ１４が停止されて補助流量計測装置７の流量計測値が０であるときに、炉心流量計算装置４で算出された炉心流量が０でない場合に、超音波流量計測装置１の計測値が異常になっているとして記憶装置５に記憶しているパラメータを変更して炉心流量が０になるように校正する。
【００３９】
校正装置２０で行われる超音波流量計測装置の健全性確認及び流量校正の各処理を、図９を用いて具体的に説明する。
【００４０】
給水ポンプを停止する（ステップ３５）。オペレータが操作盤の第１操作ボタンを操作することによって出力される第１操作指令が給水制御装置（循環流量停止装置６）に入力される。第１操作指令を入力した給水制御装置が出力する第１駆動停止制御指令に基づいて給水ポンプの駆動が停止される。浄化系ポンプを停止する（ステップ３６）。オペレータが操作盤の第２操作ボタンを操作することによって出力される第２操作指令が冷却材浄化系制御装置（循環流量停止装置６）に入力される。第２操作指令を入力した冷却材浄化系制御装置が出力する第２駆動停止制御指令に基づいて浄化系ポンプの駆動が停止される。インターナルポンプ１４を停止する（ステップ３７）。オペレータが操作盤の第３操作ボタンを操作することによって出力される第３操作指令が再循環流量制御装置（循環流量停止装置６）に入力される。第３操作指令を入力した再循環流量制御装置が出力する第３駆動停止制御指令に基づいてインターナルポンプの駆動が停止される。
【００４１】
補助流量計測装置９を用いて第１炉心流量を計測する（ステップ３８）。プロペラ型流量計７Ａで超音波探触子２ａ近傍でダウンカマ１５内を流れる冷却水の流量、すなわち、炉心流量を計測する。この炉心流量の計測値は流量判定装置８に伝えられる。補助流量計測装置９であるプロペラ型流量計７Ａで計測された炉心流量を、便宜的に第１炉心流量という。計測された第１炉心流量が第１設定値以下であるかを判定する（ステップ３９）。流量判定装置８が入力した第１炉心流量が第１設定値（０に十分近い値であり、好ましくは０）以下になっているかを判定する。第１炉心流量が第１設定値以下になっていないとき、すなわち、ステップ３９の判定が「Ｎｏ」であるとき、ステップ３８の炉心流量計測が繰り返される。ステップ３９の判定が「Ｙｅｓ」であるとき、すなわち、ダウンカマ１５内での冷却水の流れが停止されたとき、超音波流量計測装置１で炉心流量を計測する（ステップ４０）。このときの伝播時間差をΔt'とする。超音波流量計測装置１で、前述したように、ダウンカマ１５内を流れる冷却水の流量、すなわち、炉心流量を計測する。超音波流量計測装置１で計測された炉心流量を、便宜的に第２炉心流量という。この第２炉心流量の計測は、炉心１２への冷却水の供給が停止された状態で行われる。
【００４２】
第２炉心流量の計測値が第２設定値以下になっているかを判定する（ステップ４１）。健全性判定装置９が、超音波流量計測装置１で計測した第２炉心流量の計測値、すなわち、流量計算装置４で算出された第２炉心流量が、第２設定値（０に十分近い値であり、好ましくは０）以下になっているかを判定する。第２炉心流量が第２設定値（０に十分近い値であり、好ましくは０）以下になっているとき、すなわち、ステップ４１の判定が「Ｙｅｓ」のとき、ステップ４３の判定が成される。超音波流量計測装置１は健全であると判定され（ステップ４３）、超音波流量計測装置１の検査が終了する。
【００４３】
ステップ４１の判定が「Ｎｏ」であるとき、伝播時間差のオフセットΔｔ0をこのときの伝播時間差Δt'の値に置き換えて校正する（ステップ４２）。すなわち、これ以後の第２炉心流量は（７）式で求める。
【００４４】
Ｗ＝ＳＶ＝ＳＣ2（Δｔ−Δｔ'）／４Ｌtanθ          ……（７）
その後、確認のため再度ステップ４０での超音波流量計測装置１による第２炉心流量の計測が行われる。ステップ４２の校正により、第２炉心流量は当然０となるので、ステップ４１の判定が「Ｙｅｓ」となり、超音波流量計測装置１の検査が終了する。
【００４５】
本実施例は、流量判定装置８を設けているので、定期検査時において炉心１２への冷却水の供給が停止されたこと、すなわち、炉心流量が実質的に０になったことを確認することができる。計測された第１炉心流量が実質的に０になった後に超音波流量計測装置１によって第２炉心流量を計測することができるので、ＲＰＶ１１内に形成された、冷却水の流量が実質的に０である超音波送信領域（ダウンカマ１５）に、超音波流量計測装置１から超音波を送信することができる。このため、本実施例は、超音波流量計測装置１で計測された第２炉心流量が実質的に０になったことを利用して、ＲＰＶ１１に設置された超音波流量計測装置１の健全性を精度良く判定することができるので、超音波流量計測装置１の校正も精度良く行うことができる。
【実施例２】
【００４６】
本発明の他の実施例である実施例２の超音波流量計測装置の校正方法を、図１０を用いて以下に説明する。超音波流量計測装置１は、沸騰水型自然循環型原子炉のＲＰＶ１１の外面に取り付けられている。この自然循環型原子炉は、図１に示すＢＷＲにおいてインターナルポンプ１４を備えていない構成を有する。
【００４７】
この自然循環型原子炉の定期検査時においては、炉心１２から全ての燃料集合体が実施例１と同様に取り出されている。本実施例の校正方法では、図１０に示すように、ステップ３５，３６及び３８〜４３の各処理が実行される。このような本実施例の校正方法は、実施例１で述べた図９に示す校正方法においてステップ３７の処理を除いたものである。本実施例の各ステップは実施例１と同じであるので、ここでは説明を省略する。本実施例も実施例１と同様な効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４８】
本発明の他の実施例である実施例３の超音波流量計測装置の校正方法を、図１１から図１３を用いて以下に説明する。本実施例の校正方法は、図１に示すＢＷＲプラントにおいて炉心１２に燃料集合体が装荷されているときに実施される。本実施例の校正方法は、炉心１２に燃料集合体が装荷されているため、燃料集合体から発生する熱の除去を目的とする残留熱除去系を駆動した状態で行う必要がある。このため、本実施例の校正方法は、実施例１で用いた補助流量計測装置９の替りに冷却水流遮断装置４５を用いて実行される。冷却水流遮断装置４５は、対向する２枚の側壁部材４６、対向する天井部材４７及び底部材４８を有している。天井部材４７は各側壁部材４６の上端に取り付けられ、底部材４８は各側壁部材４６の下端に取り付けられる。冷却水流遮断装置４５は、内部に、一対の側壁部材４６、天井部材４７及び底部材４８で取り囲まれた内部領域（超音波送信領域）４９を形成している。内部領域４９の前後はそれぞれ開放されている。すなわち、冷却水流遮断装置４５は内部領域４９とＲＰＶ１１の間、及び内部領域４９と炉心シュラウド１３の間にそれぞれ側壁部材を設けていない。天井部材４７及び底部材４８の、ＲＰＶ１１の半径方向における長さＲは、冷却水流遮断装置４５のダウンカマ１５内への挿入性を考慮して、ＲＰＶ１１と炉心シュラウド１３間の距離Ｌよりも若干短いが、距離Ｌと実質的に同じである。底部材４８の上面と天井部材４７の下面との間の距離は、高さ方向における超音波探触子２ａの位置及び超音波探触子２ｂの位置の間の距離よりも大きくなっている。天井部材４７及び底部材４８の、ＲＰＶ１１の周方向における幅は、例えば、超音波探触子２のその方向における幅よりも少し大きくなっている。
【００４９】
なお、残留熱除去系は、原子炉が停止された状態で炉心１２内に存在する燃料集合体から発生する熱を除去する系統であり、ＲＰＶ１１内の冷却水を残留熱除去系のポンプにより熱交換器（冷却器）に供給して冷却し、冷却された冷却水をＲＰＶ１１内に戻す機能を有する。
【００５０】
炉心１２に燃料集合体が存在するので、燃料集合体から常に発生する少量の熱によって炉心１２内の冷却水は加熱される。このためき、炉心１２内の冷却水の温度はダウンカマ１５内の冷却水のそれよりも高くなり、両者の密度差によって生じる自然循環力により炉心１２及びダウンカマ１５を冷却水が循環する。すなわち、給水ポンプ、浄化系ポンプ及びインターナルポンプ１４を停止しても炉心１２へ冷却水の流入は停止しない。したがって、本実施例は、冷却水流遮断装置４５を用いて超音波流量計測装置１の校正を行う。
【００５１】
本実施例における超音波流量計測装置の校正装置は、冷却水流遮断装置４５及び健全性判定装置９Ａを備えている。
【００５２】
本実施例の超音波流量計測装置１の校正方法を、図１３を用いて詳細に説明する。定期検査時には、ＲＰＶ１１の上蓋１６が外されて蒸気乾燥器１９及び気水分離器１８がＲＰＶ１１外に取り出される。冷却水流遮断装置４５がダウンカマ１５内に挿入される（ステップ５１）。冷却水流遮断装置４５は、燃料交換機２６の横行台車２８から吊り下げられてダウンカマ１５内に降ろされる。冷却水流遮断装置４５がＲＰＶ１１内の冷却水の液面より下方に達したとき、冷却水が内部領域４９内に流入する。流量計測領域の冷却水流を遮断する（ステップ５２）。冷却水流遮断装置４５は、ダウンカマ１５内において、内部領域４９の前後がＲＰＶ１１及び炉心シュラウド１３に面し、ＲＰＶ１１に設置された超音波探触子２ａ及び２ｂの高さ方向におけるそれぞれの位置が底部材４８の上面と天井部材４７の下面との間になるように、配置される。このような位置に冷却水流遮断装置４５が配置されたことは、横行台車２８に設けられた巻取り装置に取り付けた図示されていないエンコーダ（位置検出装置）の出力信号に基づいて知ることができる。そのように配置された冷却水流遮断装置４５の外側のダウンカマ１５内では冷却水が下方に向かって流れている。しかしながら、天井部材４７及び底部材４８の長さＲが距離Ｌと実質的に同じであるので、冷却水流遮断装置４５の内部領域４９内では、冷却水が流れていなく滞留している。すなわち、内部領域４９は、冷却水流遮断装置４５によって冷却水流が遮断され、冷却水の流量が０の状態になっている。
【００５３】
超音波流量計測装置１による炉心流量の計測が行われる（ステップ５３）。ＲＰＶ１１の外面に設置された超音波流量計測装置１の超音波探触子２ａから内部領域４９に向かって超音波を送信し、超音波探触子２ｂで炉心シュラウド１３からの反射信号を受信する。逆に、超音波探触子２ｂから内部領域４９に向かって超音波を送信し、超音波探触子２ａで炉心シュラウド１３からの反射信号を受信する。このようにして、図４で述べた流量計測が行われ、炉心流量Ｗが算出される。算出された炉心流量Ｗは健全性判定装置９Ａに入力される。
【００５４】
炉心流量の計測値が設定値以下になっているかを判定する（ステップ５４）。ステップ５４の処理は前述のステップ４１と同じ処理である。健全性判定装置９Ａが、超音波流量計測装置１で計測した炉心流量Ｗ、すなわち、流量計算装置４で算出された炉心流量Ｗが、設定値（０に十分近い値であり、好ましくは０）以下になっているかを判定する。炉心流量Ｗが設定値（０に十分近い値であり、好ましくは０）以下になっているとき、すなわち、ステップ５４の判定が「Ｙｅｓ」のとき、ステップ５６の判定が成される。超音波流量計測装置１は健全であると判定され（ステップ５６）、超音波流量計測装置１の検査が終了する。
ステップ４１の判定が「Ｎｏ」であるとき、伝播時間差のオフセットΔｔ0をこのときの伝播時間差Δt'の値に置き換えて校正する（ステップ５５）。すなわち、これ以後の第２炉心流量は（７）式で求める。その後、確認のため再度ステップ５３での超音波流量計測装置１による第２炉心流量の計測が行われる。ステップ５５の校正により、第２炉心流量は当然０となるので、ステップ５４の判定が「Ｙｅｓ」となり、超音波流量計測装置１の検査が終了する。
【００５５】
本実施例は、炉心１２に燃料集合体が存在してダウンカマ１５内で冷却水が流れている場合であっても、冷却水遮断装置４５をダウンカマ１５内に挿入することによって、その冷却水の流れを遮断して冷却水の流量が実質的に０である超音波送信領域を、冷却水遮断装置４５内に、すなわち、ダウンカマ１５内に形成することができる。このため、その超音波送信領域、すなわち、冷却水の流量が実質的に０である内部領域４９にＲＰＶ１１に設置された超音波流量計測装置１から超音波を送信し、内部領域４９を通して反射してきた反射信号を超音波流量計測装置１で受信して炉心流量を計測することができる。本実施例は、計測された炉心流量が実質的に０になっていることを容易に確認することができるので、炉心１２内に燃料集合体が存在してダウンカマ１５内を冷却水が流れていても、実施例１と同様にＲＰＶ１１に設置した超音波流量計測装置１の校正を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の、ＢＷＲプラントに適用した超音波流量計測装置の校正装置の構成図である。
【図２】図１に示す超音波流量計測装置の各超音波探触子の、ＲＰＶの軸方向における配置状態を示す説明図である。
【図３】図１に示す超音波流量計測装置の各超音波探触子の、ＲＰＶの周方向における配置状態を示す説明図である。
【図４】図１に示す超音波流量計測装置における流量計測手順を示すフローチャートである。
【図５】超音波探触子に加える荷重と超音波信号の振幅の関係を示す特性図である。
【図６】超音波信号の検出誤差を示す説明図である。
【図７】実施例１の超音波流量計測装置の校正装置を用いた校正方法において補助流量計測装置をダウンカマ内に挿入した状態を示す説明図である。
【図８】ＢＷＲプラントの運転床上に配置した燃料交換機を示す平面図である。
【図９】実施例１の超音波流量計測装置の校正方法における校正手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施例である実施例２の、沸騰水型自然循環型原子炉に適用した超音波流量計測装置の校正方法の校正手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施例である実施例３の、ＢＷＲプラントに適用した超音波流量計測装置の校正方法を示す説明図である。
【図１２】実施例３の校正方法に用いられる冷却水流遮断装置の構成図である。
【図１３】実施例３の校正方法の校正手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１…超音波炉心流量計測装置、２，２ａ，２ｂ…超音波探触子、３…送受信制御装置、４…流量計算装置、６…循環流停止装置、７…補助流量計測装置、８…流量判定装置、９，９Ａ…健全性判定装置、１１…原子炉圧力容器、１２…炉心、１３…炉心シュラウド、１４…インターナルポンプ、１５…ダウンカマ、２０…校正装置、４５…冷却水流遮断装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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