JP2003177194A - 原子炉出力監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転中に検出器の感度劣化に係わるデータを
採取しながら、最新の感度劣化に係わるデータに基づい
て補正係数を自動計算するようにした出力監視装置を得
ること。 【解決手段】 原子炉内の中性子束分布を測定するため
の局所出力検出装置のそれぞれの検出器の中性子照射に
伴う感度劣化に対して補正をした測定値を使用して、原
子炉内の出力分布を評価する原子炉出力監視装置におい
て、検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデータ例え
ば増幅器用の試験電流値の、検出器の中性子照射量に対
する変化率を算出しながら、最新の数点の変化率の平均
値を補正係数とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術的分野】本発明は、原子炉の局所出
力領域モニタ(LPRM)の測定結果を利用して出力分布を監
視する出力監視装置に係わり、最新のLPRM較正データに
よりLPRMの測定値を補正する出力監視装置に関する

【０００２】

【従来の技術】原子炉には、運転中の炉心状態を常時監
視する出力監視装置が備えられている。この技術は特開
昭５３−１４１８９４号公報に紹介されている。この装
置は原子炉から得られる各種プロセス計測量（例えば、
炉心流量や炉心圧力などの物理量をさしていう）を用い
て、定められた３次元核熱水力モデルに基づいて炉心内
の出力分布などを計算する機能を有している。

【０００３】プロセス計測量のひとつに局所出力領域モ
ニタ(LPRM)の測定値がある。LPRMは炉心内に多数の検出
器を配置し、炉心内の中性子束分布を計測する装置であ
る。

【０００４】図７は、発電用沸騰水型原子炉における炉
心内の燃料集合体１０、制御棒１１、及びLPRMストリン
グ１２の配置例を示す図であり、多数の燃料集合体１０
が格子状に配列されており、隣接する４個の燃料集合体
１０の中心部に制御棒１１が配設され、上記燃料集合体
１０の列の間に複数のLPRMストリング１２が設けられて
いる。そして、上記LPRMストリング１２内に、図８に示
すように、所定高さ位置に複数のLPRM検出器１３が設け
られている。

【０００５】LPRM検出器１３によって検出された検出値
は、図９に示すように、増幅器１６で増幅され、その増
幅されたLPRM測定データによって炉心出力分布が評価さ
れる。ところで、LPRM検出器１３は中性子が照射される
ことによって感度が劣化するため、図１０に示すよう
に、出力監視ではそれぞれの検出器について補正した測
定値が使用される。

【０００６】以下、その補正方法について述べる。

【０００７】LPRM検出器感度の劣化に対する補正には２
つの段階がある。第１段階はLPRM較正であり、第２段階
はLPRM較正とLPRM較正の間のLPRM検出器感度劣化の予測
に基づいた測定値の補正である。

【０００８】LPRM較正には移動式の中性子測定器(TIP)
が用いられる。すなわち、炉心内のLPRM検出器１３が格
納されているLPRMストリング１２内には、TIP導管１４
が配設されており、そのTIP導管１４内に移動式のTIP検
出器１５が格納されている。しかして、TIP検出器１５
はLPRMストリング１２中の導管１４内を移動しながら中
性子を測定する。また、TIP検出器１５はLPRMストリン
グ１２間も移動することができる。このため、TIP検出
器１５数体で炉心全体の中性子束分布を測定することが
できる。しかも、全てのTIP検出器１５は炉心中央付近
に１つ指定された共通LPRMストリングでの測定が可能と
なっており、この共通LPRMストリングでの測定値により
検出器間の感度差を較正できるため、一つの検出器で炉
心全体の中性子束を測定した時と同じ測定結果が得られ
る。このようにして得られたLPRM検出器位置でのTIP検
出器の測定値とLPRM測定値が一致するように各LPRM増幅
器を調整することにより、LPRM較正を行う。

【０００９】すなわち、LPRM較正後のLPRM測定値をP：L
PRM較正前のLPRM測定値をP'：LPRM検出器位置でのTIP測
定値をT：LPRM較正係数をB：LPRM較正後のLPRM増幅器の
増幅率G：LPRM較正前のLPRM増幅器の増幅率をG'とする
と、LPRM較正後のLPRM測定値Pは式（１）で表される。 P = T = B・P' = P'・G/G' …… （１）

【００１０】したがって、LPRM較正係数B、及びLPRM較
正後のLPRM増幅器の増幅率Gは、それぞれ下記式
（２）、式（３）で表される。 B = T / P' ……… （２） G = B・G' ……… （３）

【００１１】LPRM増幅器の調整は、増幅率を数値で指定
できる数値制御方式のLPRM増幅器の場合には式（３）の
Ｇを指定すればよい。しかし、増幅率を数値で指定でき
ないLPRM増幅器の場合には、LPRM校正時に図１０で点線
で示すように、感度に応じた試験電流を増幅器に入力
し、基準の指示値が得られるように増幅器を調節する。
ここで、試験電流値は次の式（４）、式（５）により求
める。 I・G = I'・G' = (基準の指示値) …… （４） I = I'・G'/G = I'/B …… （５） ここで、I：増幅器の調整のために入力する試験電流値 I'：前回の増幅器調整のときに入力した試験電流値 である。

【００１２】通常、TIP検出器は検出器の消耗を防ぐた
めに炉心の外の部分に収納されており、TIP検出器によ
る測定を行うのは月1回程度である。したがって、LPRM
較正も月1回程度であり、その間は、LPRM検出器の感度
の劣化についてのLPRM測定値の補正を予測にもとづいて
行っている。

【００１３】LPRM検出器の感度は実験データにより、次
の式（６）の指数関数で表すことができ、出力監視装置
は、この式をもとにLPRM検出器の感度の劣化についての
LPRM測定値の補正計算をする。 S(E)/S(0) = A1・exp(-E/A2) + (1-A1)・exp(-E/A3) = R(E)…… （６） ここで、 E：LPRM検出器の中性子照射量 S(E)/S(0)：LPRM検出器感度劣化比（S(E)：EでのLPRM検
出器感度） である。

【００１４】A1,A2,A3は予測にもとづいて作成し、出力
監視装置へ入力する定数であり、図９のLPRM検出器感度
劣化補正定数である。この式に従って、前回のLPRM較正
時からの検出器感度の比を予測評価し、（７）式及び
（８）式によりLPRM測定値を補正する。 Pc = C・P …… （７） C = R(E1)/R(E) …… （８） ここで、 Pc：補正後のLPRM測定値 P：補正前のLPRM測定値 C：LPRM検出器感度劣化補正係数 E1：前回のLPRM較正時のLPRM検出器の中性子照射量 E：現在のLPRM検出器の中性子照射量 である。

【００１５】この場合、入力定数装荷は通常定期検査時
に行うため、入力定数A1,A2,A3はそれまでの運転中に収
集したデータを分析し、次の定期検査までの感度劣化特
性を予測して、検出器毎に作成する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に従来の出力監視装置に入力するLPRM検出器感度劣化補
正用定数は、運転中に収集したデータを分析し、将来の
感度劣化特性を予測して作成しており、しかも、定数装
荷は通常定期検査時に行うため、次の定期検査までの感
度劣化特性を予測しなければならない。このため、長期
にわたり精度の良い定数を作成するには複雑な分析作業
が必要で、自動化が難しく、LPRM検出器感度劣化補正用
定数の作成には多くの労力が必要である等の問題があ
る。

【００１７】本発明は、このような点に鑑み、LPRM検出
器感度劣化補正係数を運転中に自動計算することによ
り、補正用定数作成の作業を不要とし、かつより精度の
高い補正係数を提供するようにした原子炉出力監視装置
を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
原子炉内の中性子束分布を測定するための局所出力検出
装置のそれぞれの検出器の中性子照射に伴う感度劣化に
対して補正をした測定値を使用して、原子炉内の出力分
布を評価する原子炉出力監視装置において、検出器信号
増幅器の調整の度合いを表すデータの、検出器の中性子
照射量に対する変化率を算出しながら、最新の数点の変
化率の平均値を補正係数とすることを特徴とする。

【００１９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明において、前回作成した補正係数と最新の１点の変化
率より新しい補正係数を作成することを特徴とする。

【００２０】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に係る発明において、検出器信号増幅器の調整の度合い
を表すデータに、検出器信号増幅器用の試験電流値を用
いることを特徴とする。

【００２１】請求項４に係る発明は、請求項１または２
に係る発明において、検出器信号増幅器の調整の度合い
を表すデータに、検出器信号増幅器の増幅率を用いるこ
とを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の原子炉出力監視装置の実施の形態について説明する。
図１は本発明の全体構成を示す図であって、局所出力領
域モニタLPRM１の検出器１aによって検出された中性子
束は増幅器１bにより増幅され、その増幅された中性子
束信号がLPRM測定データａとして原子力出力監視装置２
に入力され、LPRM検出器感度劣化補正が行われた後、LP
RM測定データによる炉心出力分布評価が行われる。一
方、移動式のTIP検出器３により検出されたTIP測定デー
タも上記原子力出力監視装置２に入力され、そこで上記
増幅器１bにより増幅されたLPRM測定データａと比較さ
れ、LPRM増幅器の調整の度合いを表すデータ、すなわち
LPRM校正データｂが作成される。そして、上記LPRM校正
データｂにより増幅器１ｂの調整が行われる。この部分
までは従来のものと同一であるが、本発明に於いては、
さらに上記LPRM校正データｂを基にしてLPRM検出器感度
劣化補正係数ｃが算出され、算出されたLPRM検出器感度
劣化補正係数ｃによりLPRM測定データが補正され、その
補正されたLPRM測定データにより炉心出力分布評価が行
われる。しかして、従来の原子力出力監視装置で必要で
あったLPRM検出器感度劣化用定数Ａ１、Ａ２、Ａ３の入
力が不要となっている。

【００２３】そこで、本発明の第１の実施例として、LP
RM増幅器の調整の度合いを表すデータとして、式（５）
で示したLPRM増幅器を調整をする時の試験電流値を用い
て、次回の調整までに適用する補正係数を作成する例を
示す。

【００２４】現在使用されているLPRM増幅器の多くは、
図１０に点線で示すように試験電流を使って調整を行っ
ており、試験電流値は、式（５）で示したように増幅器
の増幅率に反比例して、即ち検出器の感度に比例して変
更される。したがって、試験電流値の推移から、LPRM検
出器の感度劣化特性を求めることができる。LPRM増幅器
試験電流値の検出器の中性子照射量に対する推移の例を
図２に示す(図の数値軸は対数目盛を使っている)。図２
のように、LPRM検出器の感度は指数関数的に推移する。

【００２５】しかして、まずLPRM較正の時に得られたLP
RM増幅器調整用の試験電流値とLPRM検出器の中性子照射
量から、次のように試験電流値の自然対数の中性子照射
量に対する変化率Dpを求める。 Dp = ln(I1/I0)/(E1-E0) ……… （９） ここで、 I1：今回のLPRM較正でのLPRM増幅器調整用
の試験電流値 I0：前回のLPRM較正でのLPRM増幅器調整用の試験電流値 E1：今回のLPRM較正の時点でのLPRM検出器の中性子照射
量 E0：前回のLPRM較正の時点でのLPRM検出器の中性子照射
量 である。

【００２６】上記変化率Dpは、図２における各データ点
間の傾きを意味する。図２において一定の区間は直線で
近似できることから、その間の変化率Dpは一定であると
してLPRM検出器感度劣化補正係数Ｄを次のように求め
る。

【００２７】 D = (過去Ｎ回分のDpの平均値) ……… （１０） Ｎは入力定数であり、直線で近似できる期間である。し
たがって、この期間のLPRM検出器感度劣化の特性は次の
ように表すことができる。 ln(I/I1) = D・(E-E1) ……… （１１） I/I1 = exp(D・(E-E1)) ……… （１２） ここで、 E：過去N回のLPRM較正の間の任意のLPRM検出
器の中性子照射量 I/I1：LPRM検出器感度劣化比(I：中性子照射量Eの時点
でLPRM較正をしたと仮定したときに予
測される試験電流値) である。

【００２８】この感度劣化特性が、次回のLPRM較正まで
の間も変わらないと考える。したがって、式（１２）を
式（８）に当てはめると、 R(E)/R(E1) = I/I1 = exp(D・(E-E1)) ……… （１３） となる。

【００２９】これを式（７）に代入すると Pc = P/exp(D・(E-E1)) ……… （１４） となる。したがって、この式（１４）を用いてLPRM検出
器感度の劣化に対するLPRM測定値の補正を行う。

【００３０】変化率Dpの測定値とそれより求めた補正係
数Dを図３に示す。図３においてａ _１が補正係数Dであ
る。また、本実施例に従って予測した試験電流値と測定
値との比較を図４に示す(図の数値軸は対数目盛を使っ
ている)。図４において、ａ_２が予測値である。これら
の図から、LPRM検出器感度劣化の予測誤差は測定値のば
らつきの範囲内であり、精度の高い補正計算を行うこと
ができることがわかる。

【００３１】第１の実施例では、過去Ｎ回分の変化率Dp
のデータを蓄積しなければならないが、第２の実施例で
はそのデータ蓄積を不要にすることができる。

【００３２】すなわち、LPRM較正のときに式（９）によ
って変化率Dpを求めた後、次式により補正係数Dを更新
する。 D = A・Dp + (1-A)・D' ……… （１５） ここで、 D'：前回のLPRM較正の時に作成したLPRM検
出器感度劣化補正係数 Aは入力定数であり、A≦1である。

【００３３】変化率Dpの測定値とそれより求めた補正係
数Dを図５に示す。図５においてａ _３が補正係数Dであ
る。また、本実施例に従って予測した試験電流値と測定
値との比較を図６に示す(図の数値軸は対数目盛を使っ
ている)。図６においてａ_４が予測値である。このよう
に、本実施例においても第１の実施例と同様、高い予測
精度を有している。

【００３４】実施例１ではLPRM増幅器の調整の度合いを
表すデータとして式（５）で示したLPRM増幅器を調整を
する時の試験電流値を用いたが、LPRM増幅器の中には、
試験電流を使わずに増幅率そのものを数値で指定できる
ものもある。その場合には式（５）で示したLPRM増幅器
の増幅率から、LPRM検出器感度劣化補正係数を求めるこ
とができる。式（５）及び（９）より、次式（１６）に
よりDpを求める。 Dp = ln(G0/G1)/(E1-E0) ……… （１６） ここで、 G1：今回のLPRM較正でのLPRM増幅器調整用の
試験電流値 G0：前回のLPRM較正でのLPRM増幅器調整用の試験電流値 である。

【００３５】しかして、LPRM検出器感度劣化補正係数D
は式（１０）または（１５）で求めることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、LP
RM検出器感度劣化に対する補正機能を、より高い精度で
導入できるとともに、LPRM検出器感度劣化補正用定数の
作成に費やしてきた多大な労力を完全に省略することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原子炉出力監視装置の構成図

【図２】LPRM増幅器試験電流値の検出器中性子照射量に
対する推移

【図３】実施例１で算出したLPRM検出器感度劣化補正係
数

【図４】実施例１にもとづいて予測したLPRM検出器感度
劣化特性

【図５】実施例２で算出したLPRM検出器感度劣化補正係
数

【図６】実施例２にもとづいて予測したLPRM検出器感度
劣化特性

【図７】局所出力領域モニタ(LPRM)検出器の炉心内配置

【図８】移動式の中性子測定器の概略構成を示す図

【図９】従来の原子力出力監視装置の構成図

【図１０】LPRM増幅器の調整方法

【符号の説明】 １ 局所出力領域モニタ(LPRM) ２ 原子炉出力監視装置 ３ TIP検出器 １０ 燃料集合体 １１ 制御棒 １２ LPRMストリング １３ LPRM検出器 １４ 導管 １５ TIP検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白 神 久 之 神奈川県横須賀市内川二丁目３番１号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 (72)発明者 成 田 健 味 神奈川県横須賀市内川二丁目３番１号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 Ｆターム(参考） 2G075 AA03 DA01 FA19 FB05 FB07 GA16 GA21 2G088 EE22 FF09 LL15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉内の中性子束分布を測定するための
   局所出力検出装置のそれぞれの検出器の中性子照射に伴
   う感度劣化に対して補正をした測定値を使用して、原子
   炉内の出力分布を評価する原子炉出力監視装置におい
   て、検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデータの、
   検出器の中性子照射量に対する変化率を算出しながら、
   最新の数点の変化率の平均値を補正係数とすることを特
   徴とする原子炉出力監視装置。
2. 【請求項２】前回作成した補正係数と最新の１点の変化
   率より新しい補正係数を作成することを特徴とする、請
   求項１記載の原子炉出力監視装置。
3. 【請求項３】検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデ
   ータに、検出器信号増幅器用の試験電流値を用いること
   を特徴とする、請求項１または２記載の原子炉出力監視
   装置。
4. 【請求項４】検出器信号増幅器の調整の度合いを表すデ
   ータに、検出器信号増幅器の増幅率を用いることを特徴
   とする、請求項１または２記載の原子炉出力監視装置。