(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内で発生したγ線による金属の発熱量を測定するγ線検出器と、前記γ線検出器から出力される出力信号に基づいて原子炉出力を求める計算機と、前記γ線検出器に熱を加えるヒータと、前記ヒータを発熱させるために前記ヒータに電力を供給する電源装置と、前記ヒータにより熱を加えられたときの前記γ線検出器の出力信号に基づいて前記γ線検出器の感度を校正する校正手段とを備え、前記γ線検出器がγ線発熱金属をアウタチューブ内に挿入して構成され、前記アウタチューブとγ線発熱金属との間に断熱チャンバが形成されるものであって、前記断熱チャンバの断熱特性が変化することによって検出感度変化が生じる、プラント起動時の出力上昇過程及びその後の一定期間を校正期間として前記ヒータに電力を供給して前記校正手段により前記γ線検出器の校正を行うことを特徴とする原子炉出力測定装置。
【請求項２】
前記電源装置を中央制御室、又は雰囲気温度が０〜４０℃に保たれた場所に配置した請求項１に記載の原子炉出力測定装置。
【請求項３】
前記電源装置は、運転員により校正指令が入力されたときに、前記ヒータに電力を供給することを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の原子炉出力測定装置。
【請求項４】
前記電源装置に前記校正指令が入力されたときに、前記計算機への前記γ線検出器の出力信号の出力を阻止する手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の原子炉出力測定装置。
【請求項５】
前記電源装置に対して電流指令及び電圧指令の少なくとも一方を出力する電源制御装置と、前記電源から出力される電流及び電圧の少なくとも一方を検出する検出器と、前記電源制御装置から出力された電流指令及び電圧指令の少なくとも一方と前記検出器により検出された電流及び電圧の少なくとも一方を取り込み、両者を比較することによって前記電源装置の健全性を診断する診断装置とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の原子炉出力測定装置。
【請求項６】
前記診断装置は、運転員により診断指令が入力されたときに前記電源装置の健全性の診断を行うことを特徴とする請求項５記載の原子炉出力測定装置。
【請求項７】
前記原子炉内で発生した中性子束を検出する中性子束検出器と、前記中性子束検出器から出力される出力信号に予め設定されたゲインをかけることによって原子炉出力を求める手段とを備え、前記計算機は、前記γ線検出器から出力される出力信号に基づいて前記ゲインを補正するための校正定数を算出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の原子炉出力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内で発生したγ線による金属の発熱量を測定するγ線検出器を用いて原子炉出力を測定する原子炉出力測定装置に係り、特に安価でかつ高信頼性を確保できる原子炉出力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉における炉出力を測定するための中性子検出器は、周知のように、被覆管内に核分裂性物質を収容して構成され、その核分裂性物質が中性子を吸収して核分裂したときのガス電離作用を利用して炉出力に対応した出力信号を得るようになっている。しかし、炉内で使用することにより核分裂性物質の量が減少して中性子の検出感度が徐々に変化するため、感度の校正を行う必要があった。
【０００３】
そこで、特開平6−289182号公報，特開平9−236687号公報、及びProceedings of a Specialists' Meeting on In Core Instrumentation and Reactor        Assessment (1988,June)のp271-p277 “Technology and Use of Gamma         Thermometers”に記載されているように、中性子検出器を収容する保護管内にγ線検出器を設置し、そのγ線検出器を用いて測定される炉出力に基づいて中性子検出器の感度を校正していた。
【０００４】
上述のγ線検出器とは、炉心内のγ線と僅かな中性子から付与されるエネルギー（放射線照射）によって発熱する金属の温度を、熱電対や測温抵抗体などの測温手段によって検出するものであって、その検出結果からγ線束や中性子束が求められ、更にγ線束や中性子束が炉出力に比例することを利用して炉出力が求められる。また、Transactions of the American Nuclear Society, Vol.75(1996)のp333-p334 “Application of the Gamma Thermometer to BWR Core          Monitoring”に示されているように、γ線検出器の感度はプラント運転経過に伴い変化するため、γ線検出器自体を校正する必要がある。校正にあたっては、校正用ヒータを加熱することによりγ線検出器に対して熱を与え、校正用ヒータにおける発熱量とその時のγ線検出器の出力電圧、更に発熱量とγ線検出器の出力電圧との関係を示す校正曲線に基づいて感度の校正を行う。このように校正用ヒータを加熱して所定の発熱量を発生させるためには、校正用ヒータに所定の電圧，電流を供給する電源装置が必要である。上記特開平9−236687 号公報にはその電源装置の配置構成が述べられており、校正用ヒータを制御する電源装置は原子炉建屋内に設置するとしている。
【０００５】
なお、γ線検出器は、中性子検出器の校正用としてだけでなく、炉心の軸方向出力分布の測定にも適用される。但し、中性子検出器に比べて応答性に劣るため、原子炉の安全保護系用の検出器としては適さないと言われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来技術では、校正用ヒータの電源装置を原子炉建屋内に設置するとしているが、原子炉建屋内の温度は、場所により差異はあるものの、夏場の条件を考慮すると６０〔℃〕程度と評価しなければならない。前述した校正用ヒータの電源装置は、校正用ヒータに流す電流が最大で３〔Ａ〕程度でかつ校正用ヒータの発熱容量が最大で７００〔Ｗ〕程度であるため、比較的小型の電源装置でよく、市販の電源装置を適用することができるが、市販の電源装置は汎用的に作られているために動作周囲温度範囲が狭く、一般に０〜４０〔℃〕程度であることが多い。従って、原子炉建屋内に市販の電源装置を設置すると、雰囲気温度が高いことにより電源装置が故障してγ線検出器の感度の校正ができなくなり、最終的に中性子検出器の感度を校正できなくなる可能性がある。電源装置の故障を防止するために電源装置の動作周囲温度範囲を広げようとすると、電源装置を特別に製作しなければならないために高価な電源装置となり、また、市販の電源装置を冷却しながら使用するとしても、高価な冷却装置が必要となる。
【０００７】
なお、原子炉建屋内の温度は６０〔℃〕程度と述べたが、冷却材喪失事故を仮定すると、原子炉建屋内の温度は更に上昇し、この場合でも中性子計装系（中性子検出器の出力信号を処理・監視する）の機能維持が必要であり、γ線検出器を用いた原子炉出力測定装置も必須であるため、電源装置を原子炉建屋内に設置する場合には、電源装置の動作周囲温度範囲は６０℃よりも更に高い温度まで要求されることが考えられる。この場合には、更に高価な電源装置が必要とされる。
近年、電力料金の値下げやその他の社会的要因により、原子力プラントの建設，原子力プラント機器のリプレースにおいても、より安価であることが要求されるようになってきており、また、従来と同等以上の高い信頼性も同時に要求されている。当然のことながら、γ線検出器を利用した原子炉出力測定装置も安価でかつ高信頼性が要求されているが、上記従来技術ではこのような要求に応えることができない。
【０００８】
本発明の目的は、安価でかつ高信頼性を確保できる原子炉出力測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、原子炉内で発生したγ線による金属の発熱量を測定するγ線検出器と、前記γ線検出器から出力される出力信号に基づいて原子炉出力を求める計算機と、前記γ線検出器に熱を加えるヒータと、前記ヒータを発熱させるために前記ヒータに電力を供給する電源装置と、前記ヒータにより熱を加えられたときの前記γ線検出器の出力信号に基づいて前記γ線検出器の感度を校正する校正手段とを備えた原子炉出力測定装置において、前記電源装置を中央制御室に配置したことにある。
【００１０】
中央制御室は運転員や作業員が常時執務しているため、室温が常に２０〜２５〔℃〕程度に保たれており、その中央制御室にヒータに電力を供給するための電源装置を配置するため、市販の電源装置をそのまま適用することができる。つまり、動作周囲温度範囲の広い電源装置を特別に作製したり、電源装置用の冷却装置を設ける必要がなく、従って、安価でかつ高信頼性を確保することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１は、本発明の好適な一実施例である原子炉出力測定装置を示す。図１において、原子炉圧力容器１の炉心２内には、複数の燃料集合体（図示せず）と共に複数の検出器集合体が設置される。検出器集合体は、炉心２を貫通して設けられた複数の保護管３のそれぞれの内部に、出力領域の中性子束を検出する複数の中性子束検出器５Ａ〜５Ｄ（以下、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄという）と、複数のγ線検出器４ａ〜４ｋを設置して構成される。
【００１３】
なお、ＬＰＲＭとは、炉心２内の局所の中性子束を検出する局所出力領域モニタのことであり、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄは、図に示すように、炉心２の軸方向に沿って設けられている。そして、複数の保護管３のそれぞれに設置されたＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄの中性子束検出結果であるＬＰＲＭ信号５Ｓは、信号ケーブルを介し、格納容器１５に設けられたペネトレーションＰ１を通過して、格納容器１５外で原子炉建屋内に設置される複数の伝送処理装置６に振り分けられて、入力される。なお、図１では、複数の伝送処理装置６を重ね書きで示している。また、その他の装置についても、複数設置される場合には重ね書きを用いている。
【００１４】
伝送処理装置６は、複数のＬＰＲＭ信号５Ｓを個々にフィルタ６１に入力し、フィルタ６１は、それぞれに入力されたＬＰＲＭ信号５Ｓに含まれる高周波の電磁ノイズを除去した後、出力する。伝送装置６２は、複数のフィルタ６１から出力されたＬＰＲＭ信号５Ｓを選択的に取り込んで、取り込んだＬＰＲＭ信号５Ｓを予め決められた形式のディジタルデータにＡ／Ｄ変換した後、中央制御室の伝送装置８に多重伝送する。一般に、原子炉建屋と中央制御室との間は１５０〜２００〔ｍ〕程度も離れており、またＬＰＲＭ信号５Ｓは信号点数が多いため、本実施例のように多重伝送によってＬＰＲＭ信号５Ｓを送信するように構成した方が安価である。また、ＬＰＲＭ信号５Ｓは微弱であるため、本実施例ではディジタル伝送を用いることにより、後述する切替スイッチ１３２の切替え時にスイッチングノイズが発生したり、校正用ヒータの電流制御のために電気ノイズが発生した場合でも、ＬＰＲＭ信号５Ｓにこれらのノイズが重畳することを防止でき、耐ノイズ性が向上する。光伝送を用いることにより、その効果はより一層向上する。
【００１５】
複数の伝送装置８は、複数の伝送処理装置６の各伝送装置６２から伝送されてくるＬＰＲＭ信号５Ｓを受信し、複数のＬＰＲＭ装置１０に対してＬＰＲＭ信号５Ｓを出力する。ＬＰＲＭ装置１０は、入力されたＬＰＲＭ信号５Ｓに対して、それぞれに設定されたゲインをかける。なお、ＬＰＲＭ装置１０に設定されるゲインについては後述する。ＬＰＲＭ装置１０において得られたＬＰＲＭ信号５Ｓは、複数のＡＰＲＭ（平均出力領域モニタ）装置１１や計算機１４等の装置に出力される。ＡＰＲＭ装置１１は、入力された複数のＬＰＲＭ信号５Ｓの平均を求め、平均炉出力として出力する。また、ＡＰＲＭ装置１１は、求めた平均炉出力と予め設定された基準値とを比較し、平均炉出力が基準値を超えた場合に炉出力を減少させるためのスクラム指令を出力する。複数のＡＰＲＭ装置１１のいずれかからスクラム指令が出力されると、炉心２に制御棒（図示せず）が緊急挿入され、炉出力は減少する。
【００１６】
γ線検出器４ａ〜４ｋは、図１に示すように、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄよりも数多く設けられており、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄに対して径方向の位置をずらして、かつ炉心２の軸方向に沿って設けられている。このように、γ線検出器の設置数を多くしているのは、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄの校正精度及び軸方向出力分布の測定精度を高めるためである。なお、本実施例では、１１個のγ線検出器４ａ〜４ｋを設けているが、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄと同数、或いはそれ以上であればＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄの校正を行うことは可能なので、例えば８個又は９個でもよい。また、保護管３内における径方向の配置は、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄを中央に配置し、γ線検出器４ａ〜４ｋをＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄとずらして配置する。このように配置する理由は、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄが検出する中性子束は水ギャップの影響を受けるため、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄを保護管３の中央に配置して各燃料集合体からの距離を均一にする必要が有り、一方のγ線検出器４ａ〜４ｋが検出するγ線は水ギャップの影響を受けないため、γ線検出器４ａ〜４ｋは保護管３内のどの位置に配置しても同じ検出結果が得られるためである。
【００１７】
図２は、γ線検出器の構造例を示す。図２（ａ）はγ線検出器の縦断面図であり、図２（ｂ）は横断面図である。図に示すようにγ線検出器は、γ線発熱金属４２（例えばＳＵＳ）を円筒形のアウターチューブ４１に挿入して構成され、更にγ線発熱金属４２の内部には複数の熱電対４３と校正用ヒータ４４が設けられている。また、アウターチューブ４１とγ線発熱金属４２との間には、軸方向に任意の間隔をおいて複数の空間が設けられており、その空間に不活性ガス（例えばアルゴンガス）を充填することにより空間の熱伝導率を低下させ、断熱チャンバ４５を形成している。
【００１８】
γ線検出器において、γ線発熱金属４２は、炉心内で発生したγ線及び僅かな中性子による放射線照射によって発熱する。図に示すように、γ線検出器の外周は、炉心冷却水の循環によって冷却されているため、断熱チェンバ４５が無い部分のγ線発熱金属４２は、放射線照射によって発熱しても炉心冷却水の温度と同程度の温度（実際には冷却水温度より少し高め）となる。一方、断熱チャンバ４５の内側部分のγ線発熱金属４２は冷却されないため、放射線照射による発熱で高温状態となる。図示したように、断熱チャンバ４５の内側部分と断熱チェンバ４５が無い部分には、熱電対４３の高温接点部４３Ａ及び冷温接点部４３Ｂがそれぞれ設置されており、それぞれγ線発熱金属４２の温度を測定する。この熱電対４３は差動型熱電対であり、高温接点部４３Ａ及び冷温接点部４３Ｂで測定した温度の差が測定電圧として出力される。この測定電圧がγ線検出器の出力、すなわちγ線検出信号となる。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、γ線発熱金属４２の内部には熱電対４３が校正用ヒータ４４を取り囲むように配置されており、この例では熱電対４３が８個設けられているのでγ線検出器も８個である。なお、校正用ヒータ４４はγ線検出器の感度の校正時に用いられるが、γ線検出器の感度の校正については後述する。以上、γ線検出器の構造例について説明したが、本実施例のγ線検出器４ａ〜４ｋも熱電対の数が異なるだけで、基本的には図２と同様の構造である。
【００２０】
γ線検出器４ａ〜４ｋにおける熱電対による測定電圧は、γ線検出信号４Ｓとして保護管３内のそれぞれのγ線検出器４ａ〜４ｋから出力され、信号ケーブルを介し、格納容器１５に設けられたペネトレーションＰ２を通過して、格納容器１５外で原子炉建屋内に設置された伝送処理装置７に振り分けられて、入力される。
【００２１】
伝送処理装置７は、伝送処理装置６と同一構成になっており、γ線検出信号４Ｓを複数のフィルタ７１に個々に入力し、それぞれのフィルタ７１でγ線検出信号４Ｓに含まれる高周波の電気ノイズを除去する。伝送装置７２は、フィルタ７１により電気ノイズが除去されたγ線検出信号４Ｓを選択的に取り込んで、取り込んだγ線検出信号４Ｓを予め決められた形式のディジタルデータにＡ／Ｄ変換した後、中央制御室の伝送装置９に多重伝送する。本実施例では、前述のLPRM信号５Ｓと同様に、多重伝送によってγ線検出信号４Ｓを送信するように構成しているため安価である。また、ディジタル伝送を用いることにより、後述する切替スイッチ１３２の切替え時にスイッチングノイズが発生したり、校正用ヒータの電流制御のために電気ノイズが発生した場合でも、γ線検出信号４Ｓにこれらのノイズが重畳することを防止でき、耐ノイズ性が向上する。更に、光伝送を用いることにより、その効果はより一層向上する。
【００２２】
伝送装置９は、複数の伝送処理装置７の各伝送装置７２から伝送されてくるγ線検出信号４Ｓを受信し、複数のデータ処理装置１２に対してγ線検出信号４Ｓを個々に出力する。データ処理装置１２は、信号処理部１２１，データ出力切替部１２２及び校正定数算出部１２３から成る。データ処理装置１２において、入力されたγ線検出信号４Ｓは信号処理部１２１に入力され、信号処理部１２１は、予め設定された変換式を用いてγ線検出信号４Ｓから放射線照射による発熱量を求める。信号処理部１２１に設定される変換式は（数１）で示される。
【００２３】
【数１】
0003843650.tif 000002
【００２４】
（数１）において、Ｗ：放射線照射による発熱量〔ｗ／ｇ〕，Ｕ：熱電対の出力電圧（γ線検出信号４Ｓ）〔ｍＶ〕，Ｓ0 ：γ線検出器の感度〔ｍＶ／（ｗ／ｇ）〕，α：温度係数〔１／ｍＶ〕である。なお、αは定数である。
【００２５】
信号処理部１２１は、更に、（数１）により求められた発熱量ＷからＬＰＲＭ信号に相当するＬＰＲＭ相当信号４Ｓ′を演算する。信号処理部１２１は、求めたＬＰＲＭ相当信号４Ｓ′をデータ出力切替部１２２に出力し、また、γ線検出信号４Ｓを校正定数算出部１２３に出力する。データ出力切替部１２２は、後述する電源制御装置１３４からの指示により開閉動作を行うスイッチであり、スイッチが閉じられているときには入力されたＬＰＲＭ相当信号４Ｓ′を計算機１４に出力し、逆にスイッチが開かれているときにはＬＰＲＭ相当信号４Ｓ′の出力を行わない。校正定数算出部１２３は、信号処理部１２１に設定された（数１）の変換式中の感度Ｓ0を更新するためのものであり、校正定数算出部１２３による感度Ｓ0の更新については後述する。なお、校正定数算出部１２３は、感度の校正に係る情報を表示器１２４に出力し、表示させる。
【００２６】
図１に示すように、本実施例では、ＬＰＲＭセンサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄと、γ線検出器４ｃ，４ｅ，４ｇ，４ｉとがそれぞれ同じ高さ（軸方向位置）に配置されている。従って、ＬＰＲＭセンサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの感度は、γ線検出器４ｃ，４ｅ，４ｇ，４ｉによる検出結果に基づいてそれぞれ校正することができ、計算機１４によってＬＰＲＭセンサを校正するための校正定数が求められる。計算機１４は、入力されたＬＰＲＭ信号５ＳとＬＰＲＭ相当信号４Ｓ′のうち、対応する信号同士（例えば、ＬＰＲＭセンサ５Ａにより得られた信号５Ｓとγ線検出器４ｃにより得られた信号４Ｓ′）のレベル比（５Ｓ／４Ｓ′）をＬＰＲＭセンサ毎に計算し、校正定数としてプリンタ（図示せず）に出力する。プリンタは入力されたＬＰＲＭセンサ毎の校正定数をプリントアウトし、その結果を用いて運転員がＬＰＲＭ装置１０のゲインを補正することによって、LPRMセンサ５Ａ〜５Ｄの感度の校正が行われる。なお、本実施例ではプリンタを介して運転員がＬＰＲＭ装置１０のゲインを補正しているが、プリンタを介さずに、校正定数をＬＰＲＭ装置１０に直接入力してゲインを自動で補正してもよい。
【００２７】
計算機１４は、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄを校正するための校正定数の算出以外に、３次元出力分布や軸方向出力分布のような炉出力分布の算出及び熱的余裕評価を行う。３次元出力分布や軸方向出力分布の算出は、まず炉心状態データ（熱的収支データ，炉心流量等）に基づき３次元炉心シミュレーションを実行して流量分布，ボイド分布を求めた後、出力分布を求め、更にその計算を繰返して、最終的にはγ線検出器４ａ〜４ｋの検出結果と一致するように出力分布が求められる。図３は、計算機１４において求められる軸方向出力分布の例を示す。
【００２８】
ところで、γ線検出器の出力信号、つまり差動型熱電対の出力電圧Ｕは(数２)で示される。
【００２９】
【数２】
0003843650.tif 000003
【００３０】
この（数２）において、γ線検出器の感度Ｓ0 はプラントの運転経過に伴って変化する。これは、γ線検出器のγ線発熱金属（ＳＵＳ）に含まれている水素が放射線照射による発熱によって断熱チェンバ内に入り込み、断熱チャンバの断熱特性を変化させることによって生じる。この感度Ｓ0 の変化は、特にプラント起動時の出力上昇過程及びその後の一定期間において大きいため、プラント起動時及びその後一定期間においては、感度Ｓ0 を補正する感度校正を頻繁に実施する必要がある。一方、プラント出力一定運転が行われている間は、感度Ｓ0 の変化は小さいので、感度Ｓ0 の校正を頻繁に行う必要はない。また、電力需要等の関係から負荷追従運転を実施するようになると、出力が変わることによってγ線発熱金属の発熱量が変化し、感度Ｓ0 も変化するため、出力変化に対応して感度の校正を頻繁に行う必要がある。なお、上述したプラント起動後の一定期間とは、具体的には、全γ線の約３０％を占める遅発γ線の影響により感度Ｓ0 が変化する期間である。
【００３１】
次に、本実施例におけるγ線検出器４ａ〜４ｋの感度の校正について説明する。
【００３２】
まず、運転員により複数のヒータ制御装置１３に校正指令が入力される。なお、ヒータ制御装置１３は、原子炉建屋外の中央制御室内に設けられ、それぞれフィルタ１３１，切替スイッチ１３２，電源装置１３３及び電源制御装置１３４を備えている。
【００３３】
ヒータ制御装置１３において、校正指令は電源制御装置１３４に入力され、校正指令が入力された電源制御装置１３４は、電源装置１３３と校正定数算出部１２３に対して予め設定されたパターンの電流指令を出力する。また、それと同時に電源制御装置１３４は、データ出力切替部１２２に出力停止指令を、校正定数算出部１２３に校正定数算出指令を出力する。なお、本実施例では、電源制御装置１３４から電源装置１３３に電流指令を与えて制御しているが、電圧指令、又は電流指令と電圧指令の両方によりを与えて制御しても良い。
【００３４】
図４（ａ）は、電源制御装置１３４に設定された電流指令のパターンを示す。図４（ａ）に示すように、電源制御装置１３４が出力する電流指令は、第１設定値Ｉ１までランプ的に上昇した後、しばらくの間第１設定値Ｉ１で一定となる。電源装置１３３は、入力された電流指令に応じて、出力電流を第１設定値Ｉ１までランプ的に上昇させた後、第１設定値Ｉ１で一定に保つ。
【００３５】
電源装置１３３から出力された電流は、切替スイッチ１３２を介してフィルタ１３１のいずれか１つに入力される。電流が入力されたフィルタ１３１は、電流のノイズを除去し、保護管３内のγ線検出器４ａ〜４ｎに設けられた校正用ヒータに電流を流す。このように、電源装置１３３の出力電流をプラント運転中に校正用ヒータに流すことにより、校正用ヒータが加熱される。図４（ｂ）は、校正用ヒータにおける発熱量の時間変化を示す。図に示すように、校正用ヒータの発熱量は、校正用ヒータに流れる電流に対して若干の応答遅れをもってランプ的に上昇した後、一定となる。このように校正用ヒータの発熱量をランプ的に上昇させるため、校正用ヒータにおける熱ストレスを緩和することができる。
【００３６】
γ線検出器４ａ〜４ｋでは、放射線照射による発熱量に校正用ヒータの発熱量が加わることにより、その分上昇した電圧（γ線検出信号４Ｓ）が出力される。これを伝送処理装置７によって中央制御室の伝送装置９に多重伝送し、伝送装置９からデータ処理装置１２へ出力する。
【００３７】
データ処理装置１２において、入力されたγ線検出信号４Ｓは、信号処理部１２１を介して校正定数算出部１２３に入力される。なお、前述したように、データ出力切替部１２２には電源制御装置１３４から出力停止指令が入力されているため、データ出力切替部１２２のスイッチは開となり、信号処理部１２１から出力されるＬＰＲＭ相当信号４Ｓ′がデータ出力切替部１２２から出力されることはない。よって、γ線検出器の感度の校正中に、誤ってプラントデータとは異なるデータに基づいてＬＰＲＭセンサを校正したり、炉心の出力分布を計算してしまうことを防止できる。
【００３８】
校正定数算出部１２３には電源制御装置１３４から校正定数算出指令が入力されており、校正定数算出部１２３は、入力されたγ線検出信号４Ｓに基づいてγ線検出器４ａ〜４ｋの感度を新たに求め、その感度に基づいて信号処理装置121に設定されている変換式の感度Ｓ0を校正（更新）する。
【００３９】
以下、γ線検出器の感度の求め方について説明する。
【００４０】
図５は、γ線検出器の校正曲線を示す。ここで、校正用ヒータにおいてΔＷ発熱して、熱電対の出力電圧がＵからΔＵだけ上昇した場合を考える。なお、ΔＵ上昇した後の熱電対出力電圧はＵ′とする。プラント運転中の放射線照射による発熱量Ｗと熱電対の出力電圧Ｕとの関係は（数２）に示した通りであり、よって、校正用ヒータにおいてΔＷ発熱した場合の熱電対の出力電圧Ｕ′は（数３）で表わせる。
【００４１】
【数３】
0003843650.tif 000004
【００４２】
更に、（数２）及び（数３）からγ線検出器の感度Ｓ0 は（数４）で表わされる。
【００４３】
【数４】
0003843650.tif 000005
【００４４】
校正用ヒータにおける発熱量ΔＷは、校正用ヒータの抵抗と流した電流或いは印加した電圧により求めることが可能であり、校正定数算出部１２３は、予め求められた校正用ヒータの抵抗値と電源制御装置１３４から出力される電流指令の値とに基づいて、校正用ヒータにおける発熱量ΔＷを演算する。なお、発熱量ΔＷの算出にあたっては、例えば校正用ヒータの単位長さ当りの抵抗をＲ〔Ω／cm〕，γ線発熱金属の単位長さ当りの質量をＭ〔ｇ／cm〕，校正用ヒータに流れる電流をＩとすると、ΔＷ＝Ｉ2Ｒ／Ｍ〔ｗ／ｇ〕 で計算できる。なお、本実施例では、電源制御部１３４が出力した電流指令の値に基づいてΔＷを算出しているが、電源装置１３３から出力された電流或いは電圧を測定し、その測定データに基づいて発熱量ΔＷを算出してもよい。
【００４５】
校正定数算出部１２３は、電源制御装置１３４から校正定数算出指令が入力された時点のγ線検出信号４Ｓ、すなわち熱電対の出力電圧Ｕを予め記憶しておき、校正用ヒータに第１設定値Ｉ１の電流が流されたときのγ線検出信号４Ｓ、すなわちＵ′が得られたときに、Ｕ′と記憶したＵ及び算出したΔＷに基づき（数４）に従ってγ線検出器４ａ〜４ｋの感度Ｓ0 を求める。校正定数算出部１２３は、新たに求めた感度Ｓ0 をγ線検出器４ａ〜４ｋ毎に記憶する。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、電源制御装置１３４から出力される電流指令は、第１設定値Ｉ１に達してからしばらくの時間が経つと再びランプ的に上昇する。なお、電流指令が第１設定値Ｉ１に達してから再び上昇するまでの時間は、γ線検出器４ａ〜４ｋの感度Ｓ0 が求められるのに十分な時間が予め設定される。再び上昇し始めた電流指令は、第２設定値Ｉ２に達すると、しばらくの間第２設定値Ｉ２に制御される。電源装置１３３は、電源制御装置１３４から出力された電流指令に応じた電流を出力する。その電流により校正用ヒータが加熱され、γ線検出器４ａ〜４ｋにおける感度Ｓ0 が求められるまでの処理は、電流を第１設定値Ｉ１に設定した場合と同様であるので説明を省略する。第２設定値Ｉ２に保たれた電流を校正用ヒータに流した場合の感度Ｓ0 も、γ線検出器４ａ〜４ｋ毎に校正定数算出部１２３に記憶される。
【００４７】
更に、図４（ａ）に示すように、電源制御装置１３４から出力される電流指令は、第２設定値Ｉ２に達してからしばらくの時間が経つと再びランプ的に上昇する。なお、電流指令が第２設定値Ｉ２に達してから再び上昇するまでの時間も、γ線検出器４ａ〜４ｋの感度Ｓ0 が求められるのに十分な時間が予め設定される。再び上昇し始めた電流指令は、第３設定値Ｉ３に達すると、しばらくの間第３設定値Ｉ３に制御される。電源装置１３３は、電源制御装置１３４から出力された電流指令に応じた電流を出力する。その電流により校正用ヒータが加熱され、γ線検出器４ａ〜４ｋにおける感度Ｓ0 が求められるまでの処理は、電流を第１設定値Ｉ１に設定した場合と同様であるので説明を省略する。第３設定値Ｉ３に保たれた電流を校正用ヒータに流した場合の感度Ｓ0 も、γ線検出器４ａ〜４ｋ毎に校正定数算出部１２３に記憶される。
【００４８】
上述のようにして３回感度Ｓ0 を求めたら、電源装置１３３から出力される電流を０まで低下させ、その後に切替スイッチ１３２のスイッチを切り替える。切替スイッチ１３２のスイッチを切り替えたら、新たな校正用ヒータに電流を流す。校正用ヒータに電流を流してγ線検出器４ａ〜４ｋの現時点での感度Ｓ0 を算出する方法は、前述した通りであるので説明を省略する。このように、校正用ヒータに流す電流を０にした後に切替スイッチ１３２を切替えることにより、切替スイッチ１３２の切替え時のスイッチングノイズの発生を防止し、γ線検出信号及びＬＰＲＭ信号をはじめとする他の微弱信号計測系へのノイズの混入を防止できる。切替スイッチ１３２を順次切り替えていくことにより、全ての校正用ヒータに電流を流し、全てのγ線検出器について感度Ｓ0を３回求める。
【００４９】
本実施例では以上説明したように、各γ線検出器について感度Ｓ0 を３回算出し、校正定数演算部１２３でその平均を計算する。３回の平均を計算することで、感度Ｓ0 の測定精度を向上させることができる。また、校正用ヒータによる発熱量ΔＷを３回とも異なった値にすることにより、感度Ｓ0 の測定精度をより一層向上できる。校正定数算出部１２３は、求めた感度Ｓ0(平均値）を信号処理部１２１に出力する。新たに感度Ｓ0 が入力された信号処理部１２１は、（数１）の変換式の感度Ｓ0 を新たに求められた感度Ｓ0に更新する。感度Ｓ0が更新されたら、データ出力切替部１２２のスイッチは閉じられる。このようにして、本実施例ではγ線検出器の感度の校正が行われる。
【００５０】
以上説明したように、本実施例では、電源装置１３３を室温が２０〜２５〔℃〕程度の適温に保たれた中央制御室に配置するため、動作周囲温度範囲が０〜４０〔℃〕程度である市販の電源装置を用いても故障が少なく、システム全体の信頼性を確保できる。また、特別な冷却装置を設けずに市販の電源装置がそのまま適用できるので、安価である。
【００５１】
また、前述したように、必要とされる感度校正の頻度は原子炉の状況によって異なるが、本実施例ではγ線検出器の感度の校正を運転員による校正指令の入力により行うため、必要に応じて感度校正の時期や回数を運転員が調節できる。つまり、プラント起動時及びその後の一定期間には、校正指令を頻繁に与えることにより感度校正を頻繁に実施し、一方、プラント出力一定運転を行っているときには、校正指令の入力頻度を低くして、感度校正の頻度を低くすることができる。なお、予め設定された出力変更計画に対応して、校正指令を自動的に与えてもよい。
【００５２】
更に本実施例では、図１に示す通りヒータ制御装置１３が複数台あるため、同時に複数の校正用ヒータの加熱制御が可能であり、同時に複数のγ線検出器の校正を行うことができる。従って、γ線検出器の感度の校正に要する時間を短縮できる。
【００５３】
図６は、原子力プラントの建屋配置構成例を示す。図に示すように、中央制御室がある制御建屋１６と原子炉建屋１７との間はかなり離れており、プラントにより差はあるものの、一般に１５０〜２００〔ｍ〕程度離れている。また、原子力プラントにはタービン建屋１８，補助建屋１９等があり、大型電気機器が設置される。これらの大型電気機器は、最近インバータ制御によって駆動されるものが多くなってきており、インバータのスイッチングノイズにより微弱な信号を扱う信号処理系に電気ノイズを誘導させる可能性がある。γ線検出器から出力される信号は数〔ｍＶ〕の微弱な信号であるため、本実施例では、γ線検出器の出力信号を原子炉建屋１７内に設置した伝送処理装置７で所定形式の伝送データにＡ／Ｄ変換して中央制御室１６に設置したデータ処理装置１２に多重伝送し、インバータのスイッチングノイズの影響を受けない様にしている。
【００５４】
中央制御室には、ヒータ制御装置１３，データ処理装置１２，ＬＰＲＭ装置１０，ＡＰＲＭ装置１１等の各種計装制御装置や、プラント運転監視に用いられる大画面表示装置２０及び運転制御盤２１があり、そこには運転員がいる。LPRMセンサやγ線検出器の出力情報、及びＬＰＲＭセンサやγ線検出器の校正に係わる情報等を、データ処理装置１２，ヒータ制御装置１３に設けた表示器に表示させたり、大画面表示装置２０或いは運転制御盤２１に表示させることにより、例えばＬＰＲＭセンサやγ線検出器の校正が正しく実施されているかを運転員が確認できる。例えば図４（ａ）に示すように、校正用ヒータに流す電流を段階的に上昇させたにも拘わらず、γ線検出器の出力電圧が対応して上昇しない場合は、校正用ヒータの加熱に不具合の可能性があると容易に判断できる。
【００５５】
また、本実施例では、ヒータ制御装置１３を中央制御室に設けているため、ヒータ制御装置１３が万一故障して修理または交換を行う場合でも、原子炉建屋１７まで行く必要がないため短時間で対応することができ、かつ作業員の放射線被爆もない。また、交換を行う場合、重量物の運搬になるが、原子炉建屋１７のような現場に行く必要がないため作業員の負担を大幅に軽減でき、また作業時間をさらに短縮できる。
【００５６】
（実施例２）
本発明の他の実施例である原子炉出力測定装置について、図７を用いて以下に説明する。本実施例の原子炉出力測定装置は、ヒータ制御装置の健全性を確認するための機構を備える点で、実施例１と異なる。以下、実施例１と異なる箇所について説明する。
【００５７】
校正用ヒータの加熱制御を実施するヒータ制御装置１３、特に電源装置１３３は、他の計装装置と比較すると電力容量が大きく、しかも電力制御を行うため、使用する半導体素子（例えばパワートランジスタ）の故障率が高く、他の計装装置と比べて故障しやすい。従って、ヒータ制御装置１３が健全であるかを校正中においても確認できるようにしておくことが重要である。
【００５８】
そのために本実施例では、校正用ヒータに流れる電流を検出し、その検出値が指令値と一致しているか否かを判定して、ヒータ制御装置１３の健全性を確認する。図７において、電流検出器２５により校正用ヒータに流れる電流を検出する。診断装置２６は、電流検出器２５により検出された電流をディジタル信号にＡ／Ｄ変換し、その電流検出信号と電源制御装置１３４から出力される電流指令を取り込み、検出された電流の値と電流指令の値とを比較して、両者が一致しているか否かを判定する。予め設定された許容範囲内で両者が一致していれば、正常であることを示す信号を表示器２７に出力し、不一致である場合には、異常であることを示す信号を表示器２７に出力する。
【００５９】
このように、校正用ヒータに流れる電流と電流指令とを比較することによってヒータ制御装置１３の健全性を確認する機構を設けることにより、もしヒータ制御装置１３に不具合が発生しても、それを直ちに確認することができ、素早い対応（修理，交換等）が可能となる。よって、γ線検出器の校正を常に精度良く行うことができる。また、本実施例では、ヒータ制御装置１３を運転員或いは保守員が通常執務している中央制御室に設けているため、ヒータ制御装置１３に不具合が発生したときに運転員あるいは保守員が容易にヒータ制御装置１３の修理，保守或いは交換を行うことができる。
【００６０】
図８は、電源制御装置１３４から電源装置１３３に対して電流指令と電圧指令を与える場合の診断装置２６の構成を示す。なお、図７では校正用ヒータへの電力供給ケーブルは単線図で示したが、実際には２本になっている。従って、この２線間の電圧を測定することで、校正用ヒータへの印加電圧が検出でき、検出された電圧をＡ／Ｄ変換器２６１でディジタル信号に変換する。また、校正用ヒータに流れる電流は、２線のうちのいずれかに校正用ヒータの抵抗値に比べて十分に小さな抵抗ｒを設置し、この抵抗ｒの両端電圧を取り込んで抵抗ｒの抵抗値で除算することにより電流値が求められる。その電流値をＡ／Ｄ変換器２６１でディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換された電圧信号及び電流信号はヒータ制御装置１３から出力される電圧指令及び電流指令と比較部２６２で比較され、判定部２６３において許容範囲内で両者が一致しているか否か判定される。そして判定した結果は、表示器２７にて表示される。
【００６１】
（実施例３）
次に、本発明の他の実施例である原子炉出力測定装置について図９を用いて説明する。本実施例は、校正用ヒータを用いてγ線検出器の校正を実施する前にヒータ制御装置１３が健全であるか否かを判定し、不具合があればγ線検出器の校正前にヒータ制御装置１３を修理，保守或いは交換する点で、実施例１と異なる。以下、実施例１と異なる箇所を説明する。なお、本実施例の原子炉出力測定装置は、電源制御装置１３４から電源装置１３３に対して電流指令と電圧指令の両方を与える。
【００６２】
図９において、γ線検出器の校正を行う前に、まず運転員により診断指令が診断装置２６に入力される。診断装置２６は、診断指令が入力されると、切替スイッチ２８に対して切替指令を出力すると共に、ヒータ制御装置１３に対して電流・電圧出力指令を出力する。切替指令が入力された切替スイッチ２８は、スイッチをγ線検出器４ａ〜４ｋ側から後述する模擬負荷２９側に切り替える。一方、電流・電圧出力指令が入力されたヒータ制御装置１３は、電源装置１３３から電流及び電圧を出力する。電源装置１３３から出力された電流，電圧は、切替スイッチ１３２，フィルタ１３１及び切替スイッチ２８を介して模擬抵抗２９に印加される。電圧検出器３０は、模擬抵抗２９の両端に印加される電圧を検出して、診断装置２６に出力する。一方、電流検出器３１は、模擬抵抗２９に流れる電流を検出して診断装置２６に出力する。診断装置２６は、図８に示す診断装置２６のＡ／Ｄ変換器２６１，比較部２６２及び判定部２６３を有し、図８の診断装置と同様に電圧及び電流の検出値と指令値とを比較して、ヒータ制御装置１３の健全性を診断する。診断結果は表示器２７に表示される。もし健全性が低下しているヒータ制御装置１３があった場合には、そのヒータ制御装置１３を修理或いは交換した後にγ線検出器４ａ〜４ｋの校正を開始する。
【００６３】
以上説明したように、ヒータ制御装置１３、特に電源装置１３４の健全性をγ線検出器の校正を実施する前に確認するため、γ線検出器の校正に対する信頼性をより一層向上させることが可能である。また、本実施例では、ヒータ制御装置１３が中央制御室に設置されているため、ヒータ制御装置１３に不具合がある場合には、修理，保守或いは交換が容易に実施でき、かつ現場（原子炉建屋）に行く必要がないので、作業員の放射線被爆もなく、短時間で対処することができる。更に、現場と中央制御室とのやりとりが不要となるため、誤った処置をすることがない。このような本実施例によれば、γ線検出器の校正中に修理，保守或いは交換をしないため、校正の作業時間が延びることがなく、プラントの運転監理の信頼性をより一層向上できる。
【００６４】
なお、上述したように実施例３は、電圧指令及び電流指令により電源装置133を制御するヒータ制御装置１３を用いた場合の実施例であるが、電圧指令及び電流指令のどちらか一方だけでも、電源装置１３３を制御することは可能である。その場合には、電圧検出器３０か電流検出器３１のどちらか一方を設ければ良い。
【００６５】
以上説明した実施例１〜３では、ヒータ制御装置１３（特に電源装置１３３）を中央制御室に配置しているが、ヒータ制御装置１３を配置する場所は中央制御室に限られるものではなく、雰囲気温度が０〜４０〔℃〕程度に保たれている場所であれば良い。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、γ線検出器の断熱チャンバの断熱特性が変化することによって生じるγ線検出器の感度校正を行うことができる。又、請求項２乃至７に記載の発明によれば、校正用ヒータに電力を供給するための電源装置として市販の電源装置をそのまま適用することができるため、動作周囲温度範囲の広い電源装置を特別に作製したり、電源装置用の冷却装置を設ける必要がなく、従って、安価でかつ高信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である原子炉出力測定装置の構成図である。
【図２】γ線検出器の構造例を示す図である。
【図３】図１の計算機１４における原子炉出力分布の計算結果を示す図である。
【図４】図４（ａ）は図１の電源装置１３３に設定された電流指令のパターンを示す図であり、図４（ｂ）は校正用ヒータにおける発熱量の時間変化を示す図である。
【図５】γ線検出器の較正曲線を示す図である。
【図６】原子力プラントの建屋配置構成例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例である原子炉出力測定装置の構成図である。
【図８】図７の診断装置２６の構成例を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例である原子炉出力測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…炉心、３…保護管、４ａ〜４ｋ…γ線検出器、５Ａ〜５Ｄ…ＬＰＲＭセンサ、６，７…伝送処理装置、８，９…伝送装置、１０…ＬＰＲＭ装置、１１…ＡＰＲＭ装置、１２…データ処理装置、１３…ヒータ制御装置、１４…計算機、１５…格納容器。
【図１】
0003843650.tif 000006
【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】
0003843650.tif 000011
【図７】
0003843650.tif 000012
【図８】
0003843650.tif 000013
【図９】
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