JP2000147187A - 中性子束計測装置 - Google Patents

中性子束計測装置

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輝次 垂水
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Abstract

(57)【要約】 【課題】検出器の共用化及び演算装置の共用化により必
要台数の削減を図り、監視性を低下させることなく経済
性を向上させ、また、起動領域モニタにおいて、原子炉
保護系分離区分とバイパスグループとを同一構成とし
て、設計及び運転時等における煩雑さを低減させ、運用
性の向上を図った中性子束計測装置を得る。 【解決手段】沸騰水型(BWR)原子力プラントまたは
改良型沸騰水型(ABWR)原子力プラントにおいて適
用され、原子炉圧力容器内の中性子束を測定する中性子
束計測装置10において、局部出力領域モニタ検出器集
合体15aと起動領域モニタ検出器14とを内蔵させた
中性子束検出器集合体13と、得られた検出器信号を増
幅する前置増幅器19と、増幅された信号を演算して指
示および監視する起動領域モニタ演算装置20と、得ら
れた信号を演算して指示および監視する局部出力領域モ
ニタ演算装置23とから構成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型(BW
R、ABWR)原子力プラントにおける原子炉圧力容器
内の中性子束計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】中性子束計測装置は、原子炉出力が中性
子束に比例するため中性子束を測定して原子炉の出力を
表示する事、燃料の燃焼度を評価する事、及び出力の変
動に対する応答が速いので、過大出力時の原子炉保護の
検知要素として使われている。
【0003】この中性子束計測装置は、中性子検出器と
その信号を増幅および表示などをする計測装置から構成
されるが、その計測範囲は非常に大きく、定格出力から
その10−10くらいの範囲にわたって精度良く計測す
る必要があるため、一種類の計測装置で全範囲を計測す
る事は難しい。このため、出力が低い領域を計測するた
めに起動領域モニタ(SRNM:Start−up R
ange Neutron Monitor)検出器が
使用され、出力が高い領域を計測するために局部出力領
域モニタ(LPRM:Local Power Ran
ge Monitor)検出器が使用されている。な
お、局部出力領域モニタ検出器は、4個が1組となり原
子炉圧力容器内の軸方向に縦に配置され、局部出力領域
モニタ検出器集合体を構成している。
【0004】従来において、起動領域モニタ検出器は、
通常8体又は10体設置され、局部出力領域モニタ検出
器集合体はABWRの場合、52体(検出器は208
体)設置されていた。そして、起動領域モニタ検出器及
び局部出力領域モニタ検出器集合体は、原子炉圧力容器
内に別個配置していた。
【0005】以下においては、起動領域モニタ検出器を
10体及び局部出力領域モニタ検出器集合体を52体
(検出器は208体)設置した場合について説明する。
【0006】図12は、従来の改良型沸騰水型原子炉
(ABWR)における起動領域モニタ検出器及び局部出
力領域モニタ検出器集合体の炉心配置を示す図である。
【0007】図12に示すように、炉心1には10体の
起動領域モニタ検出器(A,B,C,D,E,F,G,
H,J,L)が均等に配置されている。そして、この起
動領域モニタ検出器1体に対し演算装置が1台配置され
るため、起動領域モニタは、10体の起動領域検出器及
び10台の演算装置から構成される。
【0008】また、検出器は過大出力時の原子炉保護の
検知要素として使用され、運転中に発生する異常な過渡
変化を検知し、原子炉緊急停止(原子炉スクラム)信号
を発し原子炉を停止する。この異常な過渡変化を検知す
るために、各検出器が原子炉保護系分離区分に振り分け
られている。この原子炉保護系分離区分では、二重の
「1out of2」及び「2out of4」などの
特殊な論理構成回路となっており、誤動作による不要な
原子炉停止及び不作動による異常な運転を未然に防止し
ている。
【0009】起動領域モニタ(SRNM)演算装置は、
検出器における中性子束レベルの算出及び中性子束の増
加度合いをペリオド(炉周期)の形でも計算し、所定の
ペリオドよりも短い値になると制御棒引抜阻止やスクラ
ムの信号を発信し、安全保護機能を果たしている。
【0010】図13は、起動領域モニタ検出器を原子炉
保護系分離区分に振り分けた図である。
【0011】図13に示すように、区分Iには起動領域
モニタ検出器(A,E,J)が区分され、区分IIには
起動領域モニタ検出器(B,F)が区分される。そし
て、区分IIIには起動領域モニタ検出器(C,G,
L)、区分IVには起動領域モニタ検出器(D,H)が
区分され、区分Iから区分IVまでの区分に起動領域モ
ニタ検出器が3体または2体毎に振り分けられている。
【0012】一方、局部出力領域モニタは図12に示す
ように52体の検出器集合体(検出器208個)及び1
6台の演算装置から構成され、原子炉保護系分離区分の
4つの区分に検出器が各52個及び演算装置が各4台毎
に振り分けられている。
【0013】局部出力領域モニタ(LPRM)演算装置
または平均出力領域モニタ(APRM:Average
Power Range Monitor)演算装置
は原子炉保護系分離区分にしたがって各局部出力モニタ
検出器の信号を割り振られ、TIP検出器またはガンマ
サーモメータの信号を使って、局部出力レベルに規格較
正し、さらに、平均出力領域モニタ(APRM)演算装
置に送られて、各APRMチャンネルに属する局部出力
領域モニタ検出器信号を平均処理してAPRM信号を作
る。各APRM演算装置は所定のAPRM信号レベル以
上になると制御棒引抜阻止、スクラムなどのトリップ信
号を出し、後段のトリップ論理回路にて、前記二重の
「1out of2」及び「2out of4」などの
特殊な論理構成回路構成にて、スクラム起動を行う。
【0014】ところで、起動領域モニタ検出器などの検
出器とその演算装置は定期的に点検及び保守を行なう必
要があるが、これら検出器または演算装置を保守及び調
整する際、調整時のデータが異常データとして感知され
ると、原子炉スクラム信号が発せられ、原子炉が停止し
てしまう。このため、検出器あるいは演算装置自体の保
守及び調整時には検出器あるいは演算装置を通常監視か
ら外す事をバイパスと言うが、起動領域モニタにおいて
は、このバイパスを行なうために、原子炉保護系分離区
分とは異なる検出器のグループ分けが行なわれている。
【0015】これは、起動領域モニタ検出器の監視可能
な領域が炉心半径相当距離とされており、炉心内の配置
及びバイパスグループは、一部の起動領域モニタ検出器
または演算装置がバイパスされた状態においても、原子
炉起動時に炉心内の任意の領域を原子炉緊急停止機能に
支障なく監視することを考慮して、原子炉保護系分離区
分の異なる2つ以上の検出器が任意の制御棒位置から炉
心半径相当の距離以内に存在するよう設定されているた
めであり、検出器10体では、バイパスグループと原子
炉保護系分離区分を一致させることはできない。
【0016】従来の起動領域モニタの配置で仮に、バイ
パスグループを原子炉保護系分離区分と一致させたとし
て、図13において、起動領域モニタ検出器(A,F,
L,D)をバイパスすると、図12の炉心平面におい
て、右上の領域は監視可能な検出器がなくなり、上記の
条件を満足しなくなる。
【0017】したがって、原子炉保護系分離区分と異な
るバイパスグループの設定が必要となる。
【0018】図14は、起動領域モニタ検出器のバイパ
スグループを示す図である。
【0019】図14(a)に示すように、起動領域モニ
タ検出器(A,B,F,G)は、バイパスグループの
に分けられ、起動領域モニタ検出器(C,E,H)はバ
イパスグループに分けられる。そして、残りの起動領
域モニタ検出器(D,J,L)はバイパスグループに
分けられている。
【0020】また、図14(b)に示すように、バイパ
スグループからまでの各バイパスグループ中におけ
る1つの検出器のみがバイパスされるため、バイパス許
容数は最大3個までとなっている。
【0021】なお、起動領域モニタは、検出器と演算装
置とが一対一であることから、検出器バイパスと演算装
置バイパスとは同一の運用で行われている。
【0022】一方、局部出力領域モニタ検出器は多数配
置されており、各原子炉保護系区分毎に炉心の平均出力
を監視するのに必要な検出器数を有しているので、バイ
パスグループと原子炉保護系分離区分とを一致させて、
平均出力領域モニタ演算に必要な検出器数未満とならな
い範囲で複数の検出器をバイパスすることができる。ま
た、任意の1つの区分に属する全ての検出器をバイパス
しても、他の区分が炉心の平均出力を健全に監視できる
状態にあれば、原子炉緊急停止機能に支障はないので、
複数の検出器で演算装置を共用し、演算装置のバイパス
を許容している。
【0023】ところで、近年、原子炉出力を増大させる
ために、原子炉圧力容器が大径となってきている。これ
に伴い、従来8体から10体であった起動領域モニタ検
出器の数を増加させる必要性が生じてきた。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、起動領
域モニタ検出器の数を増大させると、起動領域モニタ検
出器を設置する際、炉内の案内管及びフランジなどを多
く設けなければならず費用がかさみ、また検出器の増加
に伴い計装管を配置する炉心内位置が炉心下部の支持構
造と干渉するなど設計及び運転時などにおける複雑さが
より一層増すという問題があった。
【0025】また、原子炉起動時に、炉心内における任
意の位置の原子炉出力を監視する観点から、原子炉保護
系分離区分の任意の1区分における起動領域モニタ検出
器をまとめてバイパスする(以下、区分バイパス)こと
が許容されていないため、区分毎に複数の検出器の演算
装置を共用すると演算装置のバイパスが行えなくなり、
運用性に問題が生じる。このため、起動領域モニタでは
検出器毎に演算装置が必要であり、検出器数の増加にあ
わせて演算装置も増加させる必要があった。
【0026】具体的には、現在の改良型沸騰水型原子炉
(ABWR)プラントにおいて、中性子束計測装置に
は、起動領域モニタ検出器が10体、又局部出力領域モ
ニタ検出器集合体が52体設けられ、各々個別に原子炉
圧力容器に設けられている。このため、中性子検出器の
設置本数は合計して62体となっており、炉内の案内管
及びフランジなどを62体分設ける必要があった。ま
た、起動領域モニタ及び局部出力領域モニタの演算装置
は、26台を要することから、検出器の増加に伴い、コ
スト高となる経済的な問題を有していた。
【0027】さらに、図13で示した原子炉保護系分離
区分と図14で示したバイパスグループにおいて、検出
器の振り分けが異なっていた。このため、原子炉運転を
行なう作業員にとって検出器の認識及び取扱いが煩雑で
あり、運用性において問題を有していた。
【0028】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたものであり、検出器の共用化及び演算装置の共
用化により必要台数の削減を図ることで、監視性を低下
させることなく経済性を向上させた中性子束計測装置を
提供することを第1の目的とする。
【0029】また、起動領域モニタにおいて、原子炉保
護系分離区分とバイパスグループとを同一構成として、
設計及び運転時等における煩雑さを低減させ、運用性の
向上を図ることを第2の目的とする。
【0030】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
沸騰水型(BWR)原子力プラントまたは改良型沸騰水
型(ABWR)原子力プラントにおいて適用され、原子
炉圧力容器内の中性子束を測定する中性子束計測装置に
おいて、局部出力領域モニタ検出器集合体と起動領域モ
ニタ検出器とを内蔵させた中性子束検出器集合体と、前
記起動領域モニタ検出器から得られた検出器信号を増幅
する前置増幅器と、増幅された前記起動領域モニタ検出
器の信号を演算して指示および監視する起動領域モニタ
演算装置と、前記局部出力領域モニタ検出器から得られ
た信号を演算して指示および監視する局部出力領域モニ
タ演算装置とから構成されることを特徴とする中性子束
計測装置を提供する。
【0031】本発明によれば、起動領域モニタ検出器と
局部出力領域モニタ検出器集合体とを原子炉圧力容器内
に一体の検出器集合体にして設置することで、起動領域
モニタ検出器を単独で原子炉圧力容器内に設置すること
を不要とするものである。これにより、原子炉圧力容器
内に設置する中性子検出器集合体数、中性子検出器据付
け用のフランジ及び中性子検出器案内管を削減すること
ができる。
【0032】請求項2記載の発明は、沸騰水型(BW
R)原子力プラントまたは改良型沸騰水型(ABWR)
原子力プラントにおいて適用され、原子炉圧力容器内の
中性子束を測定する中性子束計測装置において、局部出
力領域モニタ検出器と、起動領域モニタ検出器と、前記
局部出力領域モニタ検出器の感度を校正する校正手段
と、これらを内蔵するカバーチューブとからなる複数の
起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合体と、
前記局部出力領域モニタ検出器と、前記校正手段と、前
記カバーチューブとからなる複数の中性子束検出器集合
体と、前記起動領域モニタ検出器から得られた検出器信
号を増幅する前置増幅器と、増幅された前記起動領域モ
ニタ検出器から得られた信号を演算して指示および監視
する起動領域モニタ演算装置と、前記局部出力領域モニ
タ検出器から得られた信号を演算して指示及び監視する
局部出力領域モニタ演算装置と、複数の局部出力領域モ
ニタ検出器から得られた信号を平均演算して指示及び監
視する平均出力領域モニタ演算装置とから構成されるこ
とを特徴とする中性子束計測装置を提供する。
【0033】本発明によれば、局部出力領域モニタ検出
器と、起動領域モニタ検出器と、校正手段とを一つのカ
バーチューブに内蔵して原子炉圧力容器内に設置するこ
とで、起動領域モニタ検出器を単独で原子炉圧力容器内
に設置することを不要とするものである。これにより、
原子炉圧力容器内に配置する中性子検出器集合体数、中
性子検出器据付用のフランジ及び中性子検出器案内管な
どを削減することができる。
【0034】請求項3記載の発明は、起動領域モニタ演
算装置と局部出力領域モニタ演算装置とを共用化するこ
とを特徴とする請求項1または2記載の中性子束計測装
置を提供する。
【0035】本発明によれば、局部出力領域モニタ演算
装置と起動領域モニタ演算装置とを共用化することで演
算装置数の削減を可能とするものである。
【0036】請求項4記載の発明は、平均出力領域モニ
タ演算装置と、起動領域モニタ演算装置と、局部出力領
域モニタ演算装置とを共用化することを特徴とする請求
項2記載の中性子束計測装置を提供する。
【0037】本発明によれば、一つの演算装置により原
子炉の起動から出力運転までの原子炉出力レベルを連続
して監視することが可能となり、監視性が向上する。
【0038】請求項5記載の発明は、起動領域モニタ検
出器のバイパスグループを原子炉保護系分離区分と同じ
検出器チャンネル構成としたことを特徴とする請求項1
から4までのいずれかに記載の中性子束計測装置を提供
する。
【0039】本発明によれば、起動領域モニタ検出器の
原子炉圧力容器内配置本数を増やしてバイパス許容数を
4とし、バイパスグループを4グループとするが、起動
領域モニタ検出器を内蔵させた中性子束検出器集合体を
適用して原子炉圧力容器内に設置するため炉内に配置す
る中性子検出器集合体数は増加しない。また、起動領域
モニタのバイパスグループを原子炉保護系分離区分と同
一とすることで、運転員がバイパス操作時の混乱を避け
るができ、煩雑さを低減できる。
【0040】請求項6記載の発明は、起動領域モニタ検
出器内蔵の中性子束検出器集合体は、原子炉圧力容器内
の環境に耐えうる絶縁層により被覆された起動領域モニ
タ検出器を有することを特徴とする請求項1から5まで
のいずれかに記載の中性子束計測装置を提供する。
【0041】本発明によれば、起動領域モニタ検出器を
炉内環境に耐えうる絶縁層により被覆することで、従来
の起動領域モニタ検出器の炉内設置状態と同様に、炉水
に接しないように炉内に設置することができ、また、起
動領域モニタへのノイズ混入を避けることができる。ま
た、特にこの絶縁層として、アルミナを適用することに
より、起動領域モニタ検出器を炉水から隔離することが
できる。
【0042】請求項7記載の発明は、起動領域モニタ検
出器内蔵の中性子束検出器集合体は、小径の中空管内に
設置された起動領域モニタ検出器を有することを特徴と
する請求項1から5までのいずれかに記載の中性子束計
測装置を提供する。
【0043】本発明によれば、小径の中空内に起動領域
モニタ検出器を設置することで、従来の起動領域モニタ
検出器の炉内設置状態と同様に、炉水に接しないように
炉内に設置することができ、また、起動領域モニタのノ
イズ混入を避けることができる。また、特にこの中空管
として、ステンレススティールを用いることで、起動領
域モニタ検出器のみを炉水から隔離することができる。
【0044】請求項8記載の発明は、同一の原子炉保護
系分離区分に属する複数の起動領域モニタ検出器の信号
を演算して指示及び監視する複数信号処理型起動領域モ
ニタ演算装置を前記原子炉保護系分離区分毎に備えたこ
とを特徴とする請求項1、2、5、6または7のいずれ
かに記載の中性子束計測装置を提供する。
【0045】本発明によれば、複数の演算を同一区分毎
にまとめて行うことで、演算装置数を増加させることな
く検出器数の増加を可能とし、また、原子炉保護系分離
区分毎に検出器や演算装置の運用を行うことができ、操
作や保守が容易となる。
【0046】請求項9記載の発明は、請求項8記載の複
数信号処理型起動領域モニタ演算装置と、請求項3また
は4に記載の局部出力領域モニタ演算装置または平均出
力領域モニタ演算装置の一種以上とを各原子炉保護系分
離区分ごとに共用化したことを特徴とする中性子束計測
装置を提供する。
【0047】本発明によれば、演算装置数の削減を可能
とし、一つの演算装置により原子炉の起動から出力運転
までの原子炉出力レベルを連続して監視することが可能
となる。これにより、監視性が向上するだけでなく、複
数の演算を同一区分毎にまとめて行っているため、演算
装置数を増加させることなく検出器数を増やすことがで
き、また、区分毎に検出器や演算装置の運用を行うこと
ができることから、操作や保守が容易となる。
【0048】請求項10記載の発明は、原子炉保護系分
離区分のいずれか1区分に属する複数信号処理型起動領
域モニタ演算機能をバイパスするバイパス手段を設けた
ことを特徴とする請求項8または9記載の中性子束計測
装置を提供する。
【0049】本発明によれば、起動領域モニタ検出器の
原子炉圧力領域内配置本数を増やすことで、起動領域モ
ニタの原子炉保護系としての機能を損なうことなく、1
区分の全数の起動領域モニタ機能をバイパスし、保守お
よび試験が可能となる。
【0050】請求項11記載の発明は、原子炉保護系分
離区分のいずれか1区分に属する平均出力領域モニタ演
算機能をバイパスするバイパス手段を設けたことを特徴
とする請求項10記載の中性子束計測装置を提供する。
【0051】本発明によれば、平均出力領域モニタの原
子炉保護系としての機能を損なうことなく、1区分の全
数の平均出力領域モニタ機能をバイパスし、保守および
試験が可能となる。
【0052】請求項12記載の発明は、原子炉保護系分
離区分のいずれか1区分に属する共用化モニタ演算装置
をバイパスするバイパス手段を備えて、平均出力領域モ
ニタ演算機能と複数信号処理型起動領域モニタ演算機能
とを同時にバイパスすることを特徴とする請求項8から
11までのいずれかに記載の中性子束計測装置を提供す
る。
【0053】本発明によれば、原子炉運転中に中性子束
計測装置の原子炉保護系としての機能を損なうことな
く、1区分の演算装置の取り外しを行うことで、保守お
よび試験が可能となる。
【0054】請求項13記載の発明は、起動領域モニタ
検出器信号を演算した結果得られる起動領域モニタ出力
を前記平均出力領域モニタ演算装置の平均演算結果であ
る平均出力領域モニタ出力で補正する自動補正手段を備
えたことを特徴とする請求項9記載の中性子束計測装置
を提供する。
【0055】本発明によれば、自動補正手段を備えるこ
とで、従来における、運転員または保守員による起動領
域モニタ出力補正のための調整作業が不要となり、操作
性および保守性が大幅に向上するものである。
【0056】請求項14記載の発明は、原子炉モードス
イッチの状態を入力して監視する原子炉モード監視手段
と、原子炉モードの起動から運転への切替時または運転
から起動への切替時に、起動領域モニタ出力を補正し
て、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力
とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴とす
る請求項13記載の中性子束計測装置を提供する。
【0057】本発明によれば、運転員による原子炉モー
ドの切替え操作前後においても、原子炉出力を連続した
値として監視することができ、監視性が向上する。
【0058】請求項15記載の発明は、平均出力が下限
警報値に達する際の判定を行う警報判定手段と、この警
報判定手段の信号により起動領域モニタ出力を補正し
て、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力
とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴とす
る請求項13記載の中性子束計測装置を提供する。
【0059】本発明によれば、原子炉出力上昇時に警報
判定手段により、起動領域モニタ出力の指示のバラツキ
を原子炉モードの切替え操作の事前に自動補正手段によ
り補正することで、原子炉モードの切替え操作を可能と
する出力範囲が広がり、操作性が向上する。
【0060】請求項16記載の発明は、平均出力が原子
炉モード運転以外での上限警報値に達する際の判定を行
う警報判定手段と、この警報判定手段の信号により起動
領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ出力と
平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項13記載の中性子束計
測装置を提供する。
【0061】本発明によれば、原子炉出力下降時に起動
領域モニタ指示のバラツキを原子炉モードの切替え操作
の前に事前に補正することで、原子炉モードの切替え操
作を可能とする出力範囲が広がり、操作性が向上する。
【0062】請求項17記載の発明は、起動領域モニタ
検出器に最も近接して配置される局部出力領域モニタ検
出器の信号を、前記起動領域モニタ検出器の信号が入力
される平均出力領域モニタ演算装置に入力し、起動領域
モニタ出力を前記局部出力領域モニタ検出器信号の演算
結果から得られる局部出力領域モニタ出力で補正する自
動補正手段を備えたことを特徴とする請求項9記載の中
性子束計測装置を提供する。
【0063】本発明によれば、起動領域モニタ出力によ
る局部出力の監視の信頼性が向上する。
【0064】請求項18記載の発明は、校正手段に接続
された原子炉炉心性能監視装置に内蔵される3次元BW
Rシミュレーション機能により、原子炉運転パラメータ
を取り込んで炉内出力分布計算を行ない、この出力分布
計算結果から起動領域モニタ検出器読値を求め起動領域
モニタ演算装置に送出し、起動領域モニタ出力を補正し
て、前記起動領域モニタ出力と前記計算読値とを一致さ
せる自動補正手段を備えたことを特徴とする請求項9記
載の中性子束計測装置を提供する。
【0065】本発明によれば、核分裂検出器の炉内照射
による感度変化をも含めて補正した起動領域モニタ出力
の補正を行える。
【0066】請求項19記載の発明は、起動領域モニタ
検出器を内蔵する中性子束検出器集合体を原子炉炉心の
中心付近に原子炉保護系分離区分と同数配置し、それを
取り囲む周辺部に原子炉保護系分離区分の2倍以上の数
の前記中性子束検出器集合体を配置し、中心付近の1体
に内蔵される起動領域モニタ検出器と周辺部の2体以上
に内蔵される起動領域モニタ検出器とを一組とする原子
炉保護系分離区分と同数の起動領域モニタ検出器バイパ
スグループを設け、このバイパスグループと同じグルー
プで原子炉保護系分離区分に起動領域モニタ検出器を振
り分けることを特徴とする請求項1から5までのいずれ
かに記載の中性子束計測装置を提供する。
【0067】本発明によれば、中心付近に原子炉分離区
分の異なる検出器を配置することで、区分バイパス時に
おいても、中心付近に監視可能な異区分の検出器が配置
されているため、原子炉緊急停止機能に支障なく、炉心
全体の監視が可能となる。また、中心付近の全ての検出
器が検出器バイパス時においても、周辺部に各検出器バ
イパスグループ毎に2体以上の検出器を、中心付近の検
出器の監視領域を補う配置とすることで、炉心全体の監
視が可能となり、運用性が向上する。
【0068】請求項20記載の発明は、同一の原子炉保
護系区分に属する起動領域モニタ検出器からの信号のう
ち任意の一つについて、演算、指示及び監視する機能を
バイパスするバイパス手段を各原子炉保護系区分毎に設
けることを特徴とする請求項19記載の中性子束計測装
置を提供する。
【0069】本発明によれば、原子炉保護系区分毎に最
大1個の起動領域モニタ検出器のバイパス運用が認めら
れ、起動領域モニタの各保護系区分毎の検出器バイパス
管理、監視、運用などを運転員およびメンテナンス技術
者が容易に行える。
【0070】請求項21記載の発明は、原子炉モードス
イッチの状態を入力し監視する原子炉モード監視手段
と、原子炉モードが起動状態では、中性子束計測装置の
共用化演算装置内で起動領域のモニタ演算機能の計算頻
度を高くかつ出力領域のモニタ演算機能の計算頻度を低
く、逆に、原子炉モードが運転状態では、起動領域のモ
ニタ演算機能の計算頻度を低くかつ出力領域のモニタ演
算機能の計算頻度を高くする計算頻度切替手段とを備え
たことを特徴とする請求項3または4記載の中性子束計
測装置を提供する。
【0071】「起動」モードでは原子炉保護系の機能と
して起動領域モニタによるスクラム機能が一番重要であ
り、また、「運転」モードでは原子炉保護系の機能とし
て平均出力領域モニタによるスクラム機能が一番重要で
あり、それらの応答性が重要となる。本発明によれば、
計算頻度切替手段を備えることで、中性子束計測装置の
演算装置を起動領域モニタと出力領域系モニタとで兼用
した場合においても、上述した機能を損なうことのない
中性子束計測装置を得られる。
【0072】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る中性子束計測
装置の実施形態について、図1〜図13を用いて説明す
る。
【0073】第1実施形態(図1〜図4) 本実施形態においては、検出器の共用化および演算装置
の共用化により、必要台数の削減を図った中性子束計測
装置について説明する。
【0074】図1は、局部出力領域モニタ検出器と起動
領域モニタ検出器とを内蔵した中性子束計測装置のシス
テム構成を示す図である。
【0075】図1に示すように、中性子束計測装置10
は、中性子束を測定する検出部11と、この検出部11
から得られた信号を演算処理する演算処理部12とから
構成される。
【0076】検出部11は中性子束検出器集合体13か
らなり、この中性子束検出器集合体13には、出力が低
い領域を計測する起動領域モニタ14が1台設置され、
この起動領域モニタ検出器14と平行して出力が高い領
域を計測する局部出力領域モニタ検出器15が炉心軸方
向に4台縦方向に配置され、局部出力領域モニタ検出器
集合体15aを構成している。そして、起動領域モニタ
検出器14および局部出力領域モニタ検出器集合体15
aは、炉水を導く複数の孔を有するカバーチューブ16
内に内蔵され中性子束検出器集合体13を構成する。
【0077】演算処理部12は、起動領域モニタ検出器
14からの検出器信号を演算処理する部分と局部出力領
域モニタ検出器集合体15aからの検出器信号を演算処
理する部分との2種から構成される。
【0078】起動領域モニタ検出器14には、起動領域
モニタ検出器コネクタ17を介して起動領域モニタ検出
器ケーブル18が接続されている。そして、この起動領
域モニタ検出器ケーブル18には、起動領域モニタ検出
器14から得られた出力信号を増幅する前置増幅器19
が接続され、さらに、この前置増幅器19の後段に、増
幅された起動領域モニタ検出器14の信号を演算して指
示および監視する起動領域モニタ演算装置20が設置さ
れ、中性子束および炉心出力などの演算が行われる。
【0079】一方、4台の各局部出力領域モニタ検出器
15には、それぞれ局部出力領域モニタ検出器コネクタ
21を介して、局部出力領域モニタ検出器ケーブル22
が各々接続されている。そして、この局部出力領域モニ
タ検出器ケーブル22を介して局部出力領域モニタ検出
器15から得られた出力信号を演算して指示および監視
する局部出力領域モニタ演算装置23が設置され、送ら
れた信号がこの局部出力領域モニタ演算装置23で炉心
出力に演算される。
【0080】図2は、起動領域モニタ演算装置と局部出
力領域モニタ演算装置とを共有化した中性子束計測装置
のシステム構成を示す図である。
【0081】図2に示す中性子束計測装置のシステム構
成は、図1に示す中性子束計測装置10のシステム構成
とほぼ同様である。中性子束計測装置10の検出部11
は図1に示す検出部11と全く同一である。図1と異な
る点は、演算処理部12において、図1に示す起動領域
モニタ演算装置20と局部出力領域モニタ演算装置23
とを統合して、1台の起動領域および局部出力領域モニ
タ演算装置24とし、起動領域モニタ演算と出力領域モ
ニタ演算との両方の能力を併せ持たせたことにある。
【0082】図2に示すように、起動領域モニタ検出器
14からの出力信号は、起動領域モニタ検出器コネクタ
17により接続された起動領域モニタ検出器ケーブル1
8を介して前置増幅器19へと送られる。前置増幅器1
9にて増幅された検出器信号は、起動領域および局部出
力領域モニタ演算装置24へと送られ、中性子束および
炉心出力などの演算が行われる。
【0083】一方、局部出力領域モニタ検出器15から
の出力信号は、局部出力領域モニタ検出器コネクタ21
により接続された局部出力領域モニタケーブル22を介
して、起動領域モニタ検出器14からの出力信号と同様
に、起動領域および局部出力領域モニタ演算装置24へ
と送られる。送られた信号は、この演算装置24内で炉
心出力に演算される。
【0084】図3は、中性子束検出器集合体13の構成
を示す詳細図である。
【0085】図3に示すように、中性子束検出器集合体
13には、出力が低い領域を計測する起動領域モニタ検
出器14が1体設置され、この起動領域モニタ検出器1
4と平行して出力が高い領域を計測する局部出力領域モ
ニタ検出器15が炉心軸方向に4個縦方向に設置され
る。そして、起動領域モニタ検出器14と局部出力領域
モニタ検出器15との間には、これらと平行して校正用
導管25が設置される。
【0086】起動領域モニタ検出器14、局部出力領域
モニタ検出器15および校正用導管25は、炉水を導く
複数の孔26を有するカバーチューブ16内に内蔵さ
れ、局部出力領域モニタ検出器15の冷却を行なってい
る。カバーチューブ16の底部には、中性子検出器据付
用のフランジ位置で炉水が原子炉圧力容器の外部に漏れ
ないよう炉水シール部27を設けている。
【0087】一方、起動領域モニタ検出器14の出力信
号は非常に微弱な信号のため、回路系の電気的絶縁を確
保する必要がある。このため、炉水などと接触しないよ
うに、中性子検出器ハウジング28位置の炉水シール部
27の下位置まで起動領域モニタ検出器14の外周には
アルミナからなる絶縁層29と、さらにこの絶縁層29
の外周にステンレススチールからなる外被30とが設け
られる。
【0088】図4は、中性子束検出器集合体13の他の
構成を示す詳細図である。
【0089】図4に示す中性子束検出器集合体13の構
成は、図3に示す中性子束検出器集合体13の構成とほ
ぼ同様である。図3と異なる点は、起動領域モニタ検出
器14の配置に関してである。
【0090】図4に示すように、中性子束検出器集合体
13内に中性子検出器ハウジング28位置の炉水シール
部27の下まで貫く小径のステンレススチールからなる
中空管31を設け、この中空管31内に起動領域モニタ
検出器14を配置する。なお、起動領域モニタ検出器1
4と小径の中空管31との絶縁を確保するため、起動領
域モニタ検出器14の外周にはアルミナセラミックスか
らなる薄い絶縁材32が被覆される。
【0091】本実施形態によれば、起動領域モニタ検出
器14と局部出力領域モニタ検出器15とを同一のカバ
ーチューブ16に内蔵して原子炉容器内に設置すること
により、検出器集合体の合計本数を削減した場合におい
ても原子炉監視に必要な全ての領域における中性子束の
測定が可能となる。
【0092】また、起動領域モニタ演算装置20と局部
出力領域モニタ演算装置23とを統合して、1台の起動
領域および局部出力領域モニタ演算装置24として、起
動領域モニタ演算と出力領域モニタ演算との両方の能力
を併せ持たせたことにより、モニタ演算装置の台数削減
が可能となる。
【0093】さらに、図3に示すように、起動領域モニ
タ検出器14の外周を絶縁層29と外被30とにより被
覆することで、絶縁層29への炉水侵入が抑えられ、起
動領域モニタ検出器14の電気的絶縁を保つことができ
る。また、起動領域モニタ検出器14の外周に設置され
る中空管31をステンレススチールにて製作することに
より、起動領域モニタ検出器14のみを炉水から隔離す
ることができる。
【0094】なお、これまでの中性子束計測装置10の
中性子束検出器集合体13では校正用導管25を設置し
ており、この校正用導管25中を本発明では詳述しない
が、これまでに実用化されているn−TIP検出器また
はγ―TIP検出器が軸方向に牽引されて移動して軸方
向の出力分布を測定して局部出力領域モニタ検出器を校
正できるようにしている。また、校正用導管25の代わ
りに、すでに提案されている固定式のガンマサーモメー
タ集合体を設置して、局部出力領域モニタ検出器を校正
できるようにしてもよい。
【0095】第2実施形態(図5) 本実施形態においては、バイパスグループを原子炉保護
系分離区分と同一とした中性子束計測装置について説明
する。
【0096】図5は、改良型沸騰水型(ABWR)原子
力プラントにおける起動領域モニタ検出器の炉心配置を
示す図である。
【0097】図5(a)に示すように、原子炉圧力容器
内に図示しない52体の局部出力領域モニタ検出器集合
体を配置する。52体のうち12体に起動領域モニタ検
出器14を内蔵させて、中性子束検出器集合体13とし
た。
【0098】この中性子束検出器集合体13における1
2体の起動領域モニタ検出器(A、B、C、D、E、
F、G、H、J、K、L、M)は、原子炉保護系分離区
分の4区分に3体毎振り分けられる。具体的には、区分
Iには起動領域モニタ検出器(A、E、J)が区分さ
れ、区分IIには起動領域モニタ検出器(B、F、K)
が区分される。そして、区分IIIには起動領域モニタ
検出器(C、G、L)、区分IVには起動領域モニタ検
出器(D、H、M)が区分される。
【0099】原子炉保護系区分毎に1台設けられる起動
領域モニタ演算装置20で起動領域モニタ検出器3体の
演算を行う。
【0100】そして、図5(b)に示すように、バイパ
スグループを原子炉保護系分離区分と同一とし、4つの
バイパススイッチ33を設けた。
【0101】本実施形態によれば、各原子炉保護系区分
毎にバイパス可能な検出器が1チャンネル存在すること
になり、従来の原子炉保護系分離区分とバイパスグルー
プが異なっていた場合に考えられた運転員の混乱の可能
性が解消される。また、上述のように起動領域モニタ演
算装置20を原子炉保護系区分毎に1台とすれば、起動
領域モニタ演算装置20の削減が可能となる。
【0102】さらに、起動領域モニタ演算装置20を複
数チャンネルの処理が可能な設計とすれば、原子炉保護
系分離区分毎に1台のモニタ装置で賄うことができ、モ
ニタ装置台数の削減が可能となる。
【0103】第3実施形態(図6〜図9) 本実施形態においては、起動領域モニタ検出器内蔵の複
数の中性子束検出器集合体と、起動領域モニタ検出器を
内蔵しない複数の中性子検出器集合体とを有する中性子
束計測装置のシステム構成について説明し、検出器集合
体の共用化及び演算装置の共用化により、必要台数の削
減を図った。
【0104】図6は、複数の中性子束検出器集合体を有
する中性子束計測装置のシステム構成を示す図である。
【0105】図6に示すように、中性子束計測装置34
は、中性子束を測定する検出部35と、この検出部35
から得られた信号を演算処理する演算処理部36とから
構成される。
【0106】検出部35は、起動領域モニタ検出器を内
蔵した起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出器集合
体37と、起動領域モニタ検出器を内蔵しない中性子束
検出器集合体38とから構成される。
【0107】起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検出
器集合体37には、出力が低い領域を計測する起動領域
モニタ検出器39が1体設置され、この起動領域モニタ
検出器39と平行して出力が高い領域を計測する局部出
力領域モニタ検出器40が炉心軸方向に4個縦方向に配
置され、局部出力領域モニタ検出器集合体41を構成し
ている。そして、起動領域モニタ検出器39、局部出力
領域モニタ検出器集合体41及びこれらと平行して設置
される校正用導管42は、炉水を導く複数の孔を有する
カバーチューブ43内に内蔵され、中性子束検出器集合
体37を構成する。
【0108】中性子束検出器集合体38には、出力が高
い領域を計測する局部出力領域モニタ検出器40が炉心
軸方向に4個縦方向に配置され、局部出力領域モニタ検
出器集合体41を構成している。そして、局部出力領域
モニタ検出器集合体41は、これと平行して設置される
校正用導管42と共に、炉水を導く複数の孔を有するカ
バーチューブ43内に内蔵され、中性子束検出器集合体
38を構成する。
【0109】演算処理部36は、中性子束検出器集合体
37の起動領域モニタ検出器39からの検出器信号を演
算処理する部分と、中性子束検出器集合体37および従
来の構成と同様とした中性子束検出器集合体38の局部
出力領域モニタ検出器集合体41からの検出器信号を演
算処理する部分との2種から構成される。
【0110】起動領域モニタ検出器39には、起動領域
モニタ検出器コネクタ44を介して起動領域モニタ検出
器ケーブル45が接続されている。そして、この起動領
域モニタ検出器ケーブル45には、起動領域モニタ検出
器39から得られた出力信号を増幅する前置増幅器46
が接続され、更に、この前置増幅器46の後段に、増幅
された起動領域モニタ検出器39の信号を演算して指示
及び監視する起動領域モニタ演算装置47が設置され、
中性子束及び炉心出力などの演算が行なわれる。
【0111】一方、軸方向4個の各局部出力領域モニタ
検出器40には、それぞれ局部出力領域モニタ検出器コ
ネクタ48を介して、局部出力領域モニタ検出器ケーブ
ル49が各々接続されている。そして、このケーブル4
9を介して局部出力領域モニタ検出器40から得られた
出力信号を演算して指示および監視する局部出力領域モ
ニタ演算装置50で炉心出力に演算される。
【0112】図7は、起動領域モニタ演算装置と局部出
力領域モニタ演算装置とを共有化した中性子束計測装置
のシステム構成を示す図である。
【0113】図7に示す中性子束計測装置のシステム構
成は、図6に示す中性子束計測装置34のシステム構成
とほぼ同様である。中性子束計測装置34の検出部35
は図6に示す検出部35と全く同一である。図6と異な
る点は、演算処理部36において、図6に示す起動領域
モニタ(SRNM)演算装置47と局部出力領域モニタ
(LPRM)演算装置50とを統合して、1台の起動領
域及び局部出力領域モニタ演算装置51とし、起動領域
モニタ演算と出力領域モニタ演算との両方の能力を併せ
持たせたことにある。
【0114】図7に示すように、1つの起動領域モニタ
検出器39からの出力信号は、起動領域モニタ検出器コ
ネクタ44により接続された起動領域モニタ検出器ケー
ブル45を介して前置増幅器46へと送られる。前置増
幅器46にて増幅された検出器信号は、起動領域及び局
部出力領域モニタ演算装置51へと送られ、この演算装
置51における指示及び監視する起動領域モニタ演算装
置により、中性子束、ペリオド及び炉心出力などの演算
が行なわれる。
【0115】一方、複数の局部出力領域モニタ検出器4
0からの出力信号は、局部出力領域モニタ検出器コネク
タ48により接続された局部出力領域モニタ検出器ケー
ブル49を介して、起動領域モニタ検出器39からの出
力信号と同様に、起動領域及び局部出力領域モニタ演算
装置51へと送られる。送られた信号は、この演算装置
51内で炉心出力に演算される。
【0116】ここで、演算装置51におけるSRNM演
算に使われるSRNM検出器と、LPRM検出器は同一
原子炉保護系分離区分に属するものであり、異なる原子
炉保護系分離区分の検出器信号は混在させない。
【0117】演算装置51には、1つのSRNM検出器
信号と複数のLPRM検出器信号とを入力してもよい
し、さらに複数のSRNM検出器信号と複数のLPRM
検出器信号とを入力してもよい。また、演算装置51
は、各SRNM検出器、各LPRM検出器毎のバイパス
処理、後段への各検出器信号出力をしないとか、後段で
の信号無視のためのバイパス信号を送信することができ
る。
【0118】図8は、図7の他の構成を示したものであ
り、起動領域モニタ(SRNM)の機能と平均出力領域
モニタ(APRM)の機能とを1つの演算装置内で実行
する演算装置を共用化した中性子束計測装置を示す図で
ある。
【0119】図8に示す中性子束計測装置34のシステ
ム構成は、図6に示す中性子束計測装置34のシステム
構成とほぼ同様である。中性子束計測装置34の検出部
35は図6に示す検出部35と全く同一である。図6と
異なる点は、演算処理部36において、図6に示す起動
領域モニタ(SRNM)演算装置47と、局部出力領域
モニタ(LPRM)演算装置50と、さらに平均出力領
域モニタ(APRM)演算装置とを統合して、1台のS
RNM・LPRM・APRM演算装置(全レンジモニタ
演算装置)52とし、起動領域モニタ演算、出力領域モ
ニタ演算および平均出力領域モニタ演算の3つの能力を
併せ持たせたことにある。
【0120】図8に示すように、起動領域モニタ検出器
39からの出力信号は、起動領域モニタ検出器コネクタ
44により接続された起動領域モニタ検出器ケーブル4
5を介して前置増幅器46へと送られる。前置増幅器4
6にて増幅された検出器信号は、全レンジモニタ演算装
置52へと送られる。そして全レンジモニタ演算装置5
2において指示及び監視するために中性子束、ペリオド
及び炉心出力などの演算が行なわれる。
【0121】一方、局部出力領域モニタ検出器40から
の出力信号は、局部出力領域モニタ検出器コネクタ48
により接続された局部出力領域モニタ検出器ケーブル4
9を介して、起動領域モニタ検出器39からの出力信号
と同様に、全レンジモニタ演算装置52へと送られる。
送られた信号は、この全レンジモニタ演算装置52内
で、局部出力レベルに規格化演算され(利得調整因子が
乗ぜられ)、さらにLPRM検出器信号は平均処理さ
れ、炉心出力に換算演算されAPRM信号となる。
【0122】ここで、全レンジモニタ演算装置52にお
けるSRNM演算に使われるSRNM検出器と、LPR
M検出器は同一原子炉保護系区分に属するものであり、
異なる原子炉保護系区分の検出器信号は混在させない。
【0123】全レンジモニタ演算装置52は各SRNM
検出器、各LPRM検出器毎のバイパス処理、後段への
各検出器信号出力をしないとか、後段での信号無視のた
めのバイパス信号を送信することができる。
【0124】全レンジモニタ演算装置52では、機器の
メンテナンスのために全レンジモニタ演算装置52全体
をバイパスして、図では省略しているが、後段の原子炉
保護系論理回路に当該チャネルのバイパス信号を出し、
当該全レンジモニタ演算装置52からの異常データを後
段側が無視するようにすることができる(ハード的なバ
イパス手段であり、以下、「ハードバイパス」とす
る。)。
【0125】全レンジモニタ演算装置52のハードバイ
パスは、APRM機能のバイパスを含んでおり、複数の
演算装置のバイパスを行うとスクラム機能が正常に動作
しない場合がある。このため全レンジモニタ演算装置5
2の外部に、ハードバイパスを行う全レンジモニタ演算
装置52の区分を選択する演算装置区分バイパススイッ
チ53を設ける。この演算装置区分バイパススイッチ5
3は1区分だけが選択できるスイッチであり、演算装置
区分バイパススイッチ53からの選択信号を受け取った
全レンジモニタ演算装置52のみがハードバイパスを行
える。
【0126】また、全レンジモニタ演算装置52では、
SRNM機能またはAPRM機能のいずれかだけを後段
の原子炉保護系論理回路で無視するように、機能バイパ
ス(演算装置全体のハード的バイパスではなく、ソフト
処理上のバイパスであるため、以下「ソフトバイパス」
とする。)することができる。
【0127】ソフトバイパスのうち、APRM機能バイ
パスはハードウェアバイパス同様、1区分のみが許容さ
れるので、機能バイパスを行う区分を選択するAPRM
区分バイパススイッチ54を設ける。SRNM機能バイ
パスは検出器バイパスグループ毎に1チャンネルずつ許
容されるので、機能バイパスを行う検出器チャンネルを
選択するSRNM検出器バイパススイッチ55を設け
る。それぞれのバイパススイッチからの選択信号を受け
取った演算装置のみが選択された機能のバイパスを行う
ことができる。
【0128】次に、この全レンジモニタ演算装置52の
詳細を図9に示す。なお、図9はSRNM検出器および
LPRM検出器を代表して1チャンネルのみ示したもの
である。
【0129】図9に示すように、全レンジモニタ演算装
置52には、原子炉モードから原子炉モード監視手段5
6を介して信号を受け取り、原子炉モードに応じて、S
RNM検出器の信号演算とLPRM検出器の信号演算と
の速度を切り替える計算頻度切替手段57を備えた。こ
の計算頻度切替手段57により、原子炉の「起動」およ
び「停止」モード状態では、SRNM検出器信号処理を
原子炉保護系として要求される信号処理後れ時間内に収
めるように高速処理し、LPRM検出器信号の処理は低
い周期で実行するようにする。逆に、原子炉の「運転」
モード状態ではLPRM検出器信号処理を原子炉保護系
として要求される信号処理後れ時間内に収めるように高
速処理し、SRNM検出器信号の処理は低い周期で実行
するようにする。
【0130】また、図9に示すように、APRM信号レ
ベルが所定のレベルの上側と下側とを判断する警報判定
手段58を備え、この警報判定手段58の信号に基づき
起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致
させて、起動領域モニタ出力の自動補正を行う自動補正
手段59を設けた。この自動補正手段59により、例え
ば15%出力で自動的に切り替わるようにすることがで
きる。従って、全レンジモニタ演算装置52に自動補正
手段59を備えることにより、全レンジモニタ演算装置
52のAPRM信号が下限警報値あるいは原子炉モード
「運転」以外での上限警報値に達する時に、APRM信
号レベルに一致するようにSRNM検出器信号レベルを
自動的に較正できる。
【0131】また、この自動補正手段59は、個々のS
RNM検出器出力信号を較正するに当たって、全レンジ
モニタ装置パネルからの操作により、全レンジモニタ演
算装置52のAPRM信号レベルに一致するように較正
する機能を有する。
【0132】さらに、自動補正手段59により、原子炉
モードスイッチの状態が「起動」から「運転」へ、また
は「運転」から「起動」に切り替わる時にAPRM信号
レベルに一致するようにSRNM検出器信号レベルを自
動的に較正するようにしてもよい。
【0133】なお、これらのSRNM検出器信号レベル
における較正方法のタイミング時に、APRM信号レベ
ルに一致するように較正する代わりに、SRNM検出器
に最も近いLPRM検出器の信号レベルに一致するよう
に較正してもよい。
【0134】本実施形態によれば、起動領域モニタ検出
器39と局部出力領域モニタ検出器40とを同一のカバ
ーチューブ43に内蔵して原子炉容器内に設置すること
により、検出器集合体の合計本数を削減した場合におい
ても原子炉監視に必要な全ての領域における中性子束の
測定が可能となる。
【0135】特に、将来型の原子炉においては、燃料集
合体1体当たりの断面が拡大して、集合体4コーナーで
囲まれる位置に配置している中性子束検出器集合体を配
置できる個所が少なくなり、従来のように局部出力領域
モニタ検出器集合体と起動領域モニタ検出器とを炉心の
別の燃料集合体4コーナーで囲まれる位置に配置するこ
とが難しい場合、従来においては、局部出力領域モニタ
検出器集合体を配置する位置に起動領域モニタ検出器を
配置する必要が生じる。
【0136】BWRまたはABWRでは、普通4つの制
御棒セル(十字形断面の制御棒を囲むように4体の燃料
集合体制御棒を配置した炉心構成の単位セル)を囲むよ
うにその4隅に局部出力領域モニタ検出器集合体を規則
的に配置して、炉心全体にわたって均一に局部出力を測
定するのが原則であるが、それが崩れて不均一となる。
BWR、ABWRの特徴である出力運転中の反応度制
御、出力分布制御などに制御棒操作を使う点からは、均
一に4制御棒セルを囲むように局部出力領域モニタ検出
器が配置されていることが望ましいが、本実施形態によ
れば、これを実現できる。
【0137】また、図7では、起動領域モニタ演算装置
47と局部出力領域モニタ演算装置50とを統合して、
1台の起動領域および局部出力領域モニタ演算装置51
として、起動領域モニタ演算と出力領域モニタ演算との
両方の能力を併せ持つため、本実施形態によれば、モニ
タ演算装置の台数削減が可能となる。
【0138】図8では、起動領域モニタ演算装置47と
局部出力領域モニタ演算装置50とさらに平均出力領域
モニタ演算装置とを統合して、1台の全レンジモニタ演
算装置52としたことにより、モニタ演算装置の台数削
減が可能となる。
【0139】従来の分離された演算装置では、演算装置
間でデータ交換を行って較正する必要があり、運転員あ
るいは保守員がデータを比較して調整操作を行うか、ま
たはデータの入出力端子を別途設けることが必要であっ
た。しかしながら、本実施形態によれば、SRNM検出
器信号レベルの出力領域モニタ検出器信号レベルとの整
合を取るための較正において、同一全レンジモニタ演算
装置52内にあるAPRM信号またはLPRM検出器信
号を使って容易に較正することができるため、一つの全
レンジモニタ演算装置52内でソフトによって実行でき
る。
【0140】第4実施形態(図10) 本実施形態においては、バイパスグループを原子炉保護
系分離区分と同一とした中性子束計測装置について説明
する。
【0141】図10は、改良型沸騰水型(ABWR)原
子力プラントにおいて起動領域モニタ検出器を内蔵する
中性子束検出器集合体を12体配置する場合の炉心配置
を示す図である。
【0142】図10(a)に示すように、原子炉圧力容
器内に52体の局部出力領域モニタ検出器集合体41を
配置する。このうち、12体の起動領域モニタ検出器3
9を内蔵させた中性子束検出器集合体37とし、残りは
起動領域モニタ検出器を内蔵しない中性子束検出器集合
体38とした。中性子束検出器集合体37に付記した記
号は起動領域モニタ検出器のチャンネルを表す。
【0143】この中性子束検出器集合体37における1
2体の起動領域モニタ検出器(A、B、C、D、E、
F、G、H、J、K、L、M)は、原子炉保護系分離区
分の4区分に3体毎振り分けられる。具体的には、区分
Iには起動領域モニタ検出器(A、E、J)が区分さ
れ、区分IIには起動領域モニタ検出器(B、F、K)
が区分される。そして、区分IIIには起動領域モニタ
検出器(C、G、L)、区分IVには起動領域モニタ検
出器(D、H、M)が区分される。
【0144】ここで原子炉炉心中心付近の4体をそれぞ
れ異なる区分に割り当て、(J、K、L、M)とする。
区分1の残りの検出器(A、E)は原子炉炉心を平面上
で4等分した扇形の領域のうち、Jが配置される領域に
隣接する領域の周辺部で、Jに対して対角の領域寄りに
配置する。区分2の残りの検出器(B、F)はKに対し
て、区分3の残りの検出器(C、G)はLに対して、区
分4の残りの検出器(D、H)はMに対して、同様の要
領で配置する。
【0145】また、原子炉保護系区分毎に起動領域モニ
タ検出器3体の演算を行う複数信号処理型起動領域モニ
タ演算装置60を1台ずつ設ける。
【0146】そして、図10(b)に示すように、検出
器バイパスグループを原子炉保護系分離区分と同一と
し、バイパスグループ毎に、3つの検出器のうち1つを
バイパスする4つの検出器バイパススイッチ61を設け
る。
【0147】また、複数信号処理型起動領域モニタ演算
装置60のうち、1台の演算装置をバイパスする演算装
置区分バイパススイッチ62を設ける。
【0148】本実施形態によれば、各原子炉保護系区分
毎にバイパス可能な検出器が1チャンネル存在すること
になり、従来の原子炉保護系分離区分とバイパスグルー
プが異なっていた場合に考えられた、運転員が混乱して
しまうという可能性を解消できる。
【0149】また、図10では、中心付近に区分の異な
る4つの検出器(J、K、L、M)が配置されているの
で、区分バイパスを行っても、残りの中心付近の検出器
により従来の監視領域を炉心半径相当とする条件を満足
する。また、検出器バイパスにより中心付近の全ての検
出器をバイパスしても、残された異なる区分の周辺部の
検出器により監視領域を補完することができる。
【0150】さらに、起動領域モニタ演算装置を複数S
RNM検出器チャンネルの処理が可能な設計とすれば、
原子炉保護系区分毎に1台のモニタ演算装置で賄うこと
ができ、モニタ演算装置台数の削減が可能となる。これ
により、従来は10体中最大3体までバイパスが可能で
あったのに対して、12体の中性子検出器集合体を上述
した配置とし、4つの検出器バイパススイッチと演算装
置区分バイパススイッチとを組合せることで、12体中
最大6体のバイパスが可能となり、起動領域モニタ検出
器及び演算装置の運用性及び保守性が向上する。
【0151】また、本実施形態によれば、従来は10台
必要であった演算装置が、検出器を増加させても4台に
削減できることから、コスト低減を図れる。
【0152】従って、本実施形態によれば、SRNM検
出器の検出器単体レベルのバイパスグループが原子炉保
護系区分と一致していることから、共用化演算装置内部
でバイパス可能なSRNM検出器の個数管理ができ、よ
りシステム設計が単純にできるなどの効果を有する。
【0153】なお、本実施形態における中性子束計測装
置の変形例として、図7または図8に示すLPRM演算
装置またはAPRM演算装置の機能をも含めた全レンジ
モニタ演算装置を各原子炉保護系分離区分毎に多重化の
ために複数台設けた構成とすることもできる。
【0154】このような複合化された場合の原子炉運転
モードによるSRNM演算と出力領域モニタの演算速度
の切り替え、SRNM機能またはLPRM・APRM機
能だけのソフトバイパス機能、共用化演算装置全体のバ
イパス(ハードバイパス機能)、SRNM検出器信号レ
ベルの較正機能は実現できる。
【0155】第5実施形態(図11) 本実施形態においては、原子炉炉心性能監視装置として
のプロセス計算機を備えた中性子束計測装置について説
明する。
【0156】図11は、プロセス計算機を備えた中性子
束計測装置の構成を示す図である。
【0157】図11に示すように、原子炉炉心性能監視
装置としてのプロセス計算機63は、炉心の運転状態パ
ラメータおよび原子炉の核計装信号(LPRM、TI
P、γTIPまたはガンマサーモ)を入力して、プロセ
ス計算機63に内蔵の3次元BWRシミュレータコード
により、炉心内の中性子束分布、出力分布、出力分布か
ら求める燃料集合体の熱的制限パラメータの評価を行
う。
【0158】このプロセス計算機63で得られたSRN
M検出器応答レベルを用いて、実際のSRNM検出器で
生じるところの検出器内に塗布されているウラン同位体
234、235濃度の変化による感度変化分を補正する
補正ファクタを算出して、その値を全レンジモニタ演算
装置52に送ることにより、この全レンジモニタ演算装
置52で補正ファクタを乗じて構成する。
【0159】本実施形態によれば、原子炉運転サイクル
における起動時の10%または20%定格の低出力段階
でSRNMの較正が可能であり、また原子炉停止前に同
様に構成することで、運転中に変化したSRNM検出器
の感度が較正でき、定検中および次サイクル起動時に最
新の感度校正結果が使用できる。
【0160】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る中性
子束計測装置によれば、監視性を劣化させることなく、
原子炉圧力容器内に配置する中性子検出器数、中性子検
出器集合体数、中性子検出器据付用のフランジおよび中
性子検出器案内管を削減でき、かつ運転時における繁雑
さを低減できることから、経済性および運用性を向上さ
せた中性子束計測装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における、局部出力領域モニタ検出器と
起動領域モニタ検出器とを内蔵した中性子束計測装置の
システム構成を示す図。
【図2】本発明における、起動領域モニタ演算装置と局
部出力領域モニタ演算装置とを共有化した中性子束計測
装置のシステム構成を示す図。
【図3】本発明における、中性子束検出器集合体を原子
炉に設置した場合の構成を示す詳細図。
【図4】本発明における、中性子束検出器集合体の他の
構成を示す詳細図。
【図5】本発明における、改良型沸騰水型(ABWR)
原子力プラントにおける起動領域モニタ検出器の炉心配
置を示す図。
【図6】本発明における、複数の中性子束検出器集合体
を有する中性子束計測装置のシステム構成を示す図。
【図7】本発明における、起動領域モニタ演算装置と局
部出力領域モニタ演算装置とを共有化した中性子束計測
装置のシステム構成を示す図。
【図8】本発明における、図7の変形例であり、起動領
域モニタの機能と平均出力領域モニタの機能とを1つの
演算装置内で実行する演算装置を共用化した中性子束計
測装置のシステム構成を示す図。
【図9】本発明における、全レンジモニタ演算装置の詳
細を示す図。
【図10】本発明における、改良型沸騰水型(ABW
R)原子力プラントにおいて、起動領域モニタ検出器を
内蔵する中性子束検出器集合体を12体配置する場合の
炉心配置を示す図。
【図11】本発明における、プロセス計算機を備えた中
性子束検出器集合体の構成を示す詳細図。
【図12】従来における、改良型沸騰水型(ABWR)
原子力プラントにおける起動領域モニタ検出器および局
部出力領域モニタ検出器集合体の炉心配置を示す図。
【図13】従来における、原子炉保護系分離区分に起動
領域モニタ検出器を振り分けた図。
【図14】従来における、起動領域モニタ検出器のバイ
パスグループを示す図。
【符号の説明】
10…中性子束計測装置、11…検出部、12…演算処
理部、13…中性子束検出器集合体(起動領域モニタ検
出器を内蔵する)、14…起動領域モニタ検出器、15
…局部出力領域モニタ検出器、15a…局部出力領域モ
ニタ検出器集合体、16…カバーチューブ、17…起動
領域モニタ検出器コネクタ、18…起動領域モニタ検出
器ケーブル、19…前置増幅器、20…起動領域モニタ
演算装置、21…局部出力領域モニタ検出器コネクタ、
22…局部出力領域モニタ検出器ケーブル、23…局部
出力領域モニタ演算装置、24…起動領域および局部出
力領域モニタ演算装置、25…校正用導管、26…孔、
27…炉水シール部、28…中性子検出器ハウジング、
29…絶縁層、30…外被、31…中空管、32…絶縁
材、33…バイパススイッチ、34…中性子束計測装
置、35…検出部、36…演算処理部、37…中性子束
検出器集合体、38…中性子束検出器集合体、39…起
動領域モニタ検出器、40…局部出力領域モニタ検出
器、41…局部出力領域モニタ検出器集合体、42…校
正用導管、43…カバーチューブ、44…起動領域モニ
タ検出器コネクタ、45…起動領域モニタ検出器ケーブ
ル、46…前置増幅器、47…起動領域モニタ演算装
置、48…局部出力領域モニタ検出器コネクタ、49…
局部出力領域モニタ検出器ケーブル、50…局部出力領
域モニタ演算装置、51…起動領域及び局部出力領域モ
ニタ演算装置、52…起動領域、局部出力領域及び平均
出力領域モニタ演算装置(全レンジモニタ演算装置)、
53…演算装置区分バイパススイッチ、54…APRM
区分バイパススイッチ、55…SRNM検出器バイパス
スイッチ、56…原子炉モード監視手段、57…計算頻
度切替手段、58…警報判定手段、59…自動補正手
段、60…複合信号処理型起動領域モニタ演算装置、6
1…検出器バイパススイッチ、62…演算装置区分バイ
パススイッチ、63…プロセス計算機。
フロントページの続き (72)発明者 大野 信明 神奈川県川崎市幸区堀川町66番2 東芝エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 奈良輪 祐樹 神奈川県川崎市幸区堀川町66番2 東芝エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 垂水 輝次 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 蛭川 厚治 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 沸騰水型(BWR)原子力プラントまた
    は改良型沸騰水型(ABWR)原子力プラントにおいて
    適用され、原子炉圧力容器内の中性子束を測定する中性
    子束計測装置において、局部出力領域モニタ検出器集合
    体と起動領域モニタ検出器とを内蔵させた中性子束検出
    器集合体と、前記起動領域モニタ検出器から得られた検
    出器信号を増幅する前置増幅器と、増幅された前記起動
    領域モニタ検出器の信号を演算して指示および監視する
    起動領域モニタ演算装置と、前記局部出力領域モニタ検
    出器から得られた信号を演算して指示および監視する局
    部出力領域モニタ演算装置とから構成されることを特徴
    とする中性子束計測装置。
  2. 【請求項2】 沸騰水型(BWR)原子力プラントまた
    は改良型沸騰水型(ABWR)原子力プラントにおいて
    適用され、原子炉圧力容器内の中性子束を測定する中性
    子束計測装置において、局部出力領域モニタ検出器と、
    起動領域モニタ検出器と、前記局部出力領域モニタ検出
    器の感度を校正する校正手段と、これらを内蔵するカバ
    ーチューブとからなる複数の起動領域モニタ検出器内蔵
    の中性子束検出器集合体と、前記局部出力領域モニタ検
    出器と、前記校正手段と、前記カバーチューブとからな
    る複数の中性子束検出器集合体と、前記起動領域モニタ
    検出器から得られた検出器信号を増幅する前置増幅器
    と、増幅された前記起動領域モニタ検出器から得られた
    信号を演算して指示および監視する起動領域モニタ演算
    装置と、前記局部出力領域モニタ検出器から得られた信
    号を演算して指示及び監視する局部出力領域モニタ演算
    装置と、複数の局部出力領域モニタ検出器から得られた
    信号を平均演算して指示及び監視する平均出力領域モニ
    タ演算装置とから構成されることを特徴とする中性子束
    計測装置。
  3. 【請求項3】 起動領域モニタ演算装置と局部出力領域
    モニタ演算装置とを共用化することを特徴とする請求項
    1または2記載の中性子束計測装置。
  4. 【請求項4】 平均出力領域モニタ演算装置と、起動領
    域モニタ演算装置と、局部出力領域モニタ演算装置とを
    共用化することを特徴とする請求項2記載の中性子束計
    測装置。
  5. 【請求項5】 起動領域モニタ検出器のバイパスグルー
    プを原子炉保護系分離区分と同じ検出器チャンネル構成
    としたことを特徴とする請求項1から4までのいずれか
    に記載の中性子束計測装置。
  6. 【請求項6】 起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検
    出器集合体は、原子炉圧力容器内の環境に耐えうる絶縁
    層により被覆された起動領域モニタ検出器を有すること
    を特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の中
    性子束計測装置。
  7. 【請求項7】 起動領域モニタ検出器内蔵の中性子束検
    出器集合体は、小径の中空管内に設置された起動領域モ
    ニタ検出器を有することを特徴とする請求項1から5ま
    でのいずれかに記載の中性子束計測装置。
  8. 【請求項8】 同一の原子炉保護系分離区分に属する複
    数の起動領域モニタ検出器の信号を演算して指示及び監
    視する複数信号処理型起動領域モニタ演算装置を前記原
    子炉保護系分離区分毎に備えたことを特徴とする請求項
    1、2、5、6または7のいずれかに記載の中性子束計
    測装置。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の複数信号処理型起動領域
    モニタ演算装置と、請求項3または4に記載の局部出力
    領域モニタ演算装置または平均出力領域モニタ演算装置
    の一種以上とを各原子炉保護系分離区分ごとに共用化し
    たことを特徴とする中性子束計測装置。
  10. 【請求項10】 原子炉保護系分離区分のいずれか1区
    分に属する複数信号処理型起動領域モニタ演算機能をバ
    イパスするバイパス手段を設けたことを特徴とする請求
    項8または9記載の中性子束計測装置。
  11. 【請求項11】 原子炉保護系分離区分のいずれか1区
    分に属する平均出力領域モニタ演算機能をバイパスする
    バイパス手段を設けたことを特徴とする請求項10記載
    の中性子束計測装置。
  12. 【請求項12】 原子炉保護系分離区分のいずれか1区
    分に属する共用化モニタ演算装置をバイパスするバイパ
    ス手段を備えて、平均出力領域モニタ演算機能と複数信
    号処理型起動領域モニタ演算機能とを同時にバイパスす
    ることを特徴とする請求項8から11までのいずれかに
    記載の中性子束計測装置。
  13. 【請求項13】 起動領域モニタ検出器信号を演算した
    結果得られる起動領域モニタ出力を前記平均出力領域モ
    ニタ演算装置の平均演算結果である平均出力領域モニタ
    出力で補正する自動補正手段を備えたことを特徴とする
    請求項9記載の中性子束計測装置。
  14. 【請求項14】 原子炉モードスイッチの状態を入力し
    て監視する原子炉モード監視手段と、原子炉モードの起
    動から運転への切替時または運転から起動への切替時
    に、起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニ
    タ出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補
    正手段とを備えたことを特徴とする請求項13記載の中
    性子束計測装置。
  15. 【請求項15】 平均出力が下限警報値に達する際の判
    定を行う警報判定手段と、この警報判定手段の信号によ
    り起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニタ
    出力と平均出力領域モニタ出力とを一致させる自動補正
    手段とを備えたことを特徴とする請求項13記載の中性
    子束計測装置。
  16. 【請求項16】 平均出力が原子炉モード運転以外での
    上限警報値に達する際の判定を行う警報判定手段と、こ
    の警報判定手段の信号により起動領域モニタ出力を補正
    して、前記起動領域モニタ出力と平均出力領域モニタ出
    力とを一致させる自動補正手段とを備えたことを特徴と
    する請求項13記載の中性子束計測装置。
  17. 【請求項17】 起動領域モニタ検出器に最も近接して
    配置される局部出力領域モニタ検出器の信号を、前記起
    動領域モニタ検出器の信号が入力される平均出力領域モ
    ニタ演算装置に入力し、起動領域モニタ出力を前記局部
    出力領域モニタ検出器信号の演算結果から得られる局部
    出力領域モニタ出力で補正する自動補正手段を備えたこ
    とを特徴とする請求項9記載の中性子束計測装置。
  18. 【請求項18】 校正手段に接続された原子炉炉心性能
    監視装置に内蔵される3次元BWRシミュレーション機
    能により、原子炉運転パラメータを取り込んで炉内出力
    分布計算を行ない、この出力分布計算結果から起動領域
    モニタ検出器読値を求め起動領域モニタ演算装置に送出
    し、起動領域モニタ出力を補正して、前記起動領域モニ
    タ出力と前記計算読値とを一致させる自動補正手段を備
    えたことを特徴とする請求項9記載の中性子束計測装
    置。
  19. 【請求項19】 起動領域モニタ検出器を内蔵する中性
    子束検出器集合体を原子炉炉心の中心付近に原子炉保護
    系分離区分と同数配置し、それを取り囲む周辺部に原子
    炉保護系分離区分の2倍以上の数の前記中性子束検出器
    集合体を配置し、中心付近の1体に内蔵される起動領域
    モニタ検出器と周辺部の2体以上に内蔵される起動領域
    モニタ検出器とを一組とする原子炉保護系分離区分と同
    数の起動領域モニタ検出器バイパスグループを設け、こ
    のバイパスグループと同じグループで原子炉保護系分離
    区分に起動領域モニタ検出器を振り分けることを特徴と
    する請求項1から5、8、9までのいずれかに記載の中
    性子束計測装置。
  20. 【請求項20】 同一の原子炉保護系区分に属する起動
    領域モニタ検出器からの信号のうち任意の一つについ
    て、演算、指示及び監視する機能をバイパスするバイパ
    ス手段を各原子炉保護系区分毎に設けることを特徴とす
    る請求項19記載の中性子束計測装置。
  21. 【請求項21】 原子炉モードスイッチの状態を入力し
    監視する原子炉モード監視手段と、原子炉モードが起動
    状態では、中性子束計測装置の共用化演算装置内で起動
    領域のモニタ演算機能の計算頻度を高くかつ出力領域の
    モニタ演算機能の計算頻度を低く、逆に、原子炉モード
    が運転状態では、起動領域のモニタ演算機能の計算頻度
    を低くかつ出力領域のモニタ演算機能の計算頻度を高く
    する計算頻度切替手段とを備えたことを特徴とする請求
    項3または4記載の中性子束計測装置。
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