JP2006105814A - 減速材温度係数の測定方法及び減速材温度係数測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】臨界達成から併入までの時間を短縮することのできる減速材温度係数の測定方法及び減速材温度係数測定装置を提供すること。
【解決手段】出力上昇中の原子炉１の減速材温度と中性子束を検出して制御部４５に伝達する。制御部４５に設けられた反応度計４６では、中性子束から反応度を求める。また、予め減速材温度と燃料温度変化反応度との関係を解析しておき、解析結果に基づいて前記減速材温度から燃料温度変化反応度を求める。さらに、燃料温度変化反応度と反応度とから減速材温度変化反応度を求め、この減速材温度変化反応度と前記減速材温度から減速材温度係数を求める。これらにより、原子炉１の出力が上昇している際に減速材温度係数を求めることができるので、臨界達成後に減速材温度係数を測定するのみの時間を設ける必要がなくなる。この結果、臨界達成から併入までの時間を短縮することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、減速材温度係数の測定方法及び減速材温度係数測定装置、並びに減速材温度係数測定用コンピュータプログラムに関するものである。特に、この発明は、減速材温度係数を測定する時間を独立して設定することなく減速材温度係数を測定できる減速材温度係数の測定方法及び減速材温度係数測定装置、並びに減速材温度係数測定用コンピュータプログラムに関するものである。

従来の減速材温度係数の測定方法では、原子炉の臨界達成後に零出力時の減速材温度を変化させる時間を設けて減速材温度を下降或いは上昇させ、その際の原子炉の反応度及び減速材温度を測定し、これらの測定結果より減速材温度係数を導出していた。例えば、特許文献１では、測定した減速材温度の変化量と反応度の変化量とにより等温温度係数を求め、求めた等温温度係数と、予め求めてあるドップラー温度係数とにより、反応度の変化量に対する減速材温度の変化量、つまり減速材温度係数を求めていた。

特許第２８９５１０１号公報

しかしながら、従来の減速材温度係数の測定方法では、原子炉の臨界達成後に零出力時の減速材温度を変化させる時間を設けているため、発電機の併入までの時間が長くなってしまう。つまり、原子炉では通常、臨界達成後に出力を上昇させ、さらにその後併入するが、従来の減速材温度係数の測定方法では、出力を上昇させる前に減速材温度係数を測定する時間を設けているので、発電機の併入までの時間が長くなってしまう。このため、減速材温度を変化させて温度測定をする時間は極力短く、或いは減速材温度を測定するのみの時間は設けない方がよい。一方、減速材温度と燃料温度とは、原子炉の出力が上昇するに従って差が大きくなる傾向にある。これにより、例えば減速材温度を測定するのみの時間を無くすために、原子炉の出力上昇時に減速材温度と反応度とを測定し、測定結果から減速材温度係数を求める場合、燃料温度の変化による反応度の変化を除去し、減速材温度の変化のみによる反応度の変化を抽出して減速材温度係数を求めることが困難であった。このため、発電機の併入までの時間は必然的に長いものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、臨界達成から併入までの時間を短縮することのできる減速材温度係数の測定方法及び減速材温度係数測定装置、並びに減速材温度係数測定用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る減速材温度係数の測定方法は、核分裂性物質を含む燃料が備えられる原子炉の臨界達成後に前記原子炉の出力を上昇させる出力上昇手順と、前記臨界達成後、前記原子炉の出力の上昇中に、前記原子炉の反応度を測定するとともに、減速材温度を測定する測定手順と、前記減速材温度測定手順により測定された前記減速材温度から、前記燃料の温度変化による反応度である燃料温度変化反応度を導出する燃料温度変化反応度導出手順と、前記反応度測定手順によって測定された前記反応度と前記燃料温度変化反応度導出手順によって導出された前記燃料温度変化反応度とにより、前記減速材温度の変化による反応度である減速材温度変化反応度を導出する減速材温度変化反応度導出手順と、前記減速材温度測定手順により測定された前記減速材温度と前記減速材温度変化反応度導出手順によって導出された前記減速材温度変化反応度とによって減速材温度係数を導出する減速材温度係数導出手順と、を含むことを特徴とする。

この発明では、出力上昇手順で原子炉の出力を上昇させ、出力の上昇中に原子炉の反応度と減速材温度を測定する。また、前記減速材温度から、燃料の温度変化による反応度である燃料温度変化反応度を求め、この燃料温度変化反応度と前記反応度とから減速材温度変化反応度を求める。この減速材温度変化反応度は、減速材の温度変化による反応度であるため、この減速材温度変化反応度を求めることにより、減速材の温度変化による反応度と減速材温度とを比較することができ、減速材温度係数を求めることができる。これにより、原子炉の出力が上昇している際に減速材温度係数を求めることができるので、臨界達成後に減速材温度係数を測定する時間を設ける必要がなくなる。この結果、臨界達成から併入までの時間を短縮することができる。また、本発明に係る減速材温度係数測定用コンピュータプログラムによれば、前述の減速材温度係数の測定方法がコンピュータを利用して実現できる。

また、この発明に係る減速材温度係数の測定方法は、燃料温度変化反応度導出手順は、予め解析によって求められた減速材温度と燃料温度変化反応度との関係に基づいて前記燃料温度変化反応度を導出することを特徴とする。

この発明では、予め減速材温度と燃料温度変化反応度との関係を解析により求めておき、燃料温度変化反応度を求める際に、この解析結果と減速材温度とにより求めている。これにより、容易に燃料温度変化反応度を求めることができる。この結果、臨界達成から併入までの時間を、より確実に短縮することができる。また、本発明に係る減速材温度係数測定用コンピュータプログラムによれば、前述の減速材温度係数の測定方法がコンピュータを利用して実現できる。

また、この発明に係る減速材温度係数測定装置は、上記の減速材温度係数測定用コンピュータプログラムを実行する制御装置を備えることを特徴とする。

この発明では、減速材温度係数測定装置に、前記減速材温度係数測定用コンピュータプログラムを実行する制御装置を備えることにより、原子炉の出力上昇中に反応度や減速材温度を検出し、これらより減速材温度係数を求めることができる。このため、臨界達成後に減速材温度係数を測定する時間を設ける必要がなくなる。この結果、臨界達成から併入までの時間を短縮することができる。また、減速材温度係数の測定装置に、前記減速材温度係数測定用コンピュータプログラムを実行する制御装置を備えることにより、臨界達成から併入までの時間を短縮させることのでき、さらに、これにより燃料の不必要な消費を抑制することのできる、高品質な減速材温度係数の測定装置を得ることができる。

本発明にかかる減速材温度係数の測定方法及び減速材温度係数測定装置、並びに減速材温度係数測定用コンピュータプログラムは、臨界達成から併入までの時間を短縮することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる減速材温度係数の測定方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例に係る減速材温度係数の測定方法によって測定される原子炉の概略図である。同図に示す原子炉１は、ウラン２３５など核分裂性物質を含む複数の燃料５の周囲に減速材１５が設けられており、この燃料５及び減速材１５の周囲には、冷却材２０が設けられている。また、燃料５や減速材１５を内側に有するこの冷却材２０は、当該冷却材２０の周囲に設けられる反射体２５に覆われており、反射体２５は、当該反射体２５の周囲に設けられ、鉄等からなる熱遮蔽部３０に覆われている。さらに、この熱遮蔽部３０は、その外側に位置し、コンクリート等からなる生体遮蔽部３１に覆われている。また、前記減速材１５内には、ホウ素等からなる制御棒１０が位置しており、この制御棒１０は、前記反射体２５や前記熱遮蔽部３０などを連通し、生体遮蔽部３１の外側に位置している制御棒作動部１１に接続されている。また、前記制御棒１０は、この制御棒作動部１１により前記減速材１５に対して挿入、或いは引き抜き可能に設けられている。

また、前記冷却材２０は、冷却材入口２１と冷却材出口２２とによって原子炉１の外部に通じており、原子炉１の内部と外部とを循環するように設けられている。このように循環する冷却材２０の循環経路（図示省略）には蒸気タービン（図示省略）や復水器（図示省略）、給水ポンプ（図示省略）などが設けられており、前記蒸気タービンと発電機（図示省略）とは併入可能となっている。なお、この原子炉１の構成は基本的な構成を示しており、減速材１５と冷却材２０との双方が軽水からなるなど同じ材料により設けられる場合には、減速材１５と冷却材２０は区分されていないものもある。例えば、ＰＷＲ（加圧水型原子炉）やＢＷＲ（沸騰水型原子炉）では、減速材１５及び冷却材２０として共に軽水が使用されているため、減速材と冷却材とが明確に区分されておらず、軽水が双方の機能を兼ねているものもある。

前記減速材１５の近傍には、当該減速材１５の温度を検出する減速材温度検出部４１が設けられている。また、前記反射体２５の内側には、当該原子炉１内を進行する中性子束を検出する中性子束検出部４２が設けられている。この減速材温度検出部４１と中性子束検出部４２とは、制御装置となる制御部４５に接続されており、これらの減速材温度検出部４１、中性子束検出部４２及び制御部４５は、減速材温度係数測定装置４０を構成している。

図２は、図１に示した減速材温度係数測定装置の詳細図である。前記制御部４５内には、反応度計４６とデータ処理装置４７とが設けられている。前記減速材温度検出部４１は、減速材温度信号経路４８によってデータ処理装置４７に接続されており、前記中性子束検出部４２は第１中性子束信号経路４９によって反応度計４６に接続されている。さらに、反応度計４６とデータ処理装置４７との間には、第２中性子束信号経路５０と反応度信号経路５１とが設けられており、これらによって反応度計４６とデータ処理装置４７とは接続されている。

また、前記制御部４５には、さらに記憶部（図示省略）及び処理部（図示省略）が設けられている。前記記憶部には、本発明に係る減速材温度係数の測定方法を実現するコンピュータプログラムが格納されている。ここで、記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、これらの記憶部や処理部は、前記反応度計４６や前記データ処理装置４７に組み込まれていてもよい。

また、上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本発明に係る減速材温度係数の測定方法を実現できるものであってもよい。また、前記処理部の機能を実現するための上記コンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより本発明に係る制御方法を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。

前記処理部は、メモリ及びＣＰＵにより構成されている。減速材温度係数を測定するには、減速材温度検出部４１や中性子束検出部４２で検出した減速材温度、或いは中性子束の検出結果に基づいて、処理部が前記コンピュータプログラムを当該処理部に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部は、適宜記憶部へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、この処理部は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。

この実施例にかかる減速材温度係数測定装置４０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記原子炉１を作動させると、燃料５に含まれている核分裂性物質が核分裂反応をする。詳細には、前記核分裂性物質に中性子が衝突することにより核分裂性物質が核分裂をし、この核分裂をする際に高速で飛散する中性子を放出する。燃料５の周囲には前記減速材１５が設けられているので、放出された高速の中性子はこの減速材１５を通過し、その際に減速材１５によって減速される。減速材１５によって減速された中性子の一部は他の核分裂性物質に衝突し、中性子が衝突した核分裂性物質は、同様に核分裂をして中性子を放出する。このように、原子炉１を作動させた際の核分裂反応は、燃料５に含まれている核分裂性物質が連鎖的に核分裂をする。

上記のように核分裂反応をする際には多量の中性子が放出されるが、この中性子のうち、他の核分裂性物質と衝突しなかった中性子は冷却材２０を通過し、反射体２５の方向に進む。この反射体２５の方向に進行した中性子は反射体２５で散乱し、中性子のうちの一部はこの反射体２５で反射して、原子炉１内、即ち燃料５の方向に進行する。反射体２５の方向に進行した中性子のうち、反射体２５で反射しなかった中性子は反射体２５を通過し、熱遮蔽部３０の方向に向かう。熱遮蔽部３０の方向に向かった中性子は熱遮蔽部３０及び熱遮蔽部３０の外側に設けられている生体遮蔽部３１によって大部分が遮られ、中性子が外部に放出されることは抑制される。

また、燃料５に含まれている核分裂性物質は、このように核分裂をする際に熱を発生する。燃料５の周囲には上述したように冷却材２０が設けられており、核分裂をする際に発熱した燃料５は、冷却材２０との間で熱交換を行い、燃料５は冷却され、冷却材２０は熱せられる。熱せられた冷却材２０、例えば軽水は冷却材出口２２から原子炉１の外部に出て循環経路を循環する。熱せられた軽水は蒸気となって循環経路を前記蒸気タービンの方向に進行し、蒸気タービンを回転させる。蒸気タービンを回転させた蒸気は前記復水器によって蒸気から再び元の液体の状態の軽水に戻り、前記給水ポンプによって原子炉１の方向に送られて前記冷却材入口２１から再び原子炉１内に入る。

軽水、即ち冷却材２０は、このように核分裂をすることにより発熱する燃料５を冷却しつつ、蒸気タービンを回転させる。蒸気タービンと発電機とが併入している場合には、蒸気タービンの回転が発電機に伝えられ、発電機を回転させる。これにより、発電機は発電をする。なお、ＢＷＲではこのように冷却材２０が直接蒸気タービンを回転させるが、ＰＷＲなどのように、原子炉１内を通る冷却材２０は一次冷却水とし、この一次冷却水と熱交換する二次冷却水が蒸気タービンを回転させる構造としてもよい。

また、前記減速材１５内、つまり、上記のように核分裂反応をする燃料５の近傍には制御棒１０が設けられている。この制御棒１０は、前記制御棒作動部１１によって減速材１５に対して挿入、或いは引き抜くことにより、前記反射体２５の内側に位置する部分の長さ、或いは燃料５の側近に位置する部分の長さが変化する。当該制御棒１０は、燃料５が核分裂をした際に放出した中性子を吸収する作用があるが、この制御棒１０を制御棒作動部１１によって、このように作動させることにより、吸収する中性子の量が変化する。このため、核分裂性物質に衝突する中性子の量が変化するため、核分裂をする核分裂性物質の量が変化する。

例えば、制御棒１０を減速材１５に対して挿入する方向に移動させると、制御棒１０が吸収する中性子の量が増えるため、核分裂性物質に衝突する中性子の量が減少する。反対に、制御棒１０を減速材１５から引き抜く方向に移動させると、制御棒１０が吸収する中性子の量が減少するため、核分裂性物質に衝突する中性子の量が増加する。このようにして核分裂性物質に衝突する中性子の量が変化すると、原子炉１の出力が変化し、燃料５の発熱量が変化するため冷却材２０の温度も変化する。これに伴い、蒸気となった冷却材２０により前記蒸気タービンを介して発電機を回転させる力が変化する。このため、原子炉１の出力が低減すると蒸気タービンを介して発電機を回転させる力が小さくなり、原子炉１の出力が増加すると蒸気タービンを介して発電機を回転させる力が大きくなる。つまり、制御棒作動部１１によって燃料５に対する制御棒１０の相対的な位置を変化させることにより、燃料５の核分裂性物質に衝突する中性子の量が変化し、蒸気タービン、或いは発電機に対する原子炉１の出力が変化する。

また、前記減速材１５は、高速の中性子が減速材１５を通過して当該中性子の速度を減速させる際に温度が上昇し、また、核分裂性物質の核分裂により温度が上昇する燃料５の熱によっても上昇するが、前記減速材温度検出部４１は、この減速材１５の温度を測定し、前記制御部４５に検出結果を伝達する。また、前記中性子束検出部４２は、上記のように燃料５に含まれている核分裂性物質が核分裂をする際に放出する中性子の束、つまり中性子束を検出し、検出した結果を制御部４５に伝達する。

詳細には、減速材温度検出部４１で検出した結果は、減速材温度を伝達する信号である減速材温度信号が減速材温度信号経路４８を通って減速材温度検出部４１から制御部４５内のデータ処理装置４７に伝達される。また、中性子束検出部４２で検出した結果は、中性子束の量を伝達する信号である中性子束信号が第１中性子束信号経路４９を通って中性子束検出部４２から制御部４５内の反応度計４６に伝達され、中性子束検出部４２での検出結果より反応度計４６によって原子炉１の反応度が計算される。さらに、中性子束信号は、この反応度計４６から、第２中性子束信号経路５０を通って前記中性子束検出部４２での検出結果が前記データ処理装置４７に伝達される。また、反応度計４６で計算された反応度は、当該反応度の大きさを伝達する信号である反応度信号が反応度信号経路５１によって反応度計４６からデータ処理装置４７に伝達される。これらの反応度計４６やデータ処理装置４７が設けられている制御部４５は、減速材温度検出部４１や中性子束検出部４２での検出結果に基づいて減速材温度係数を測定する。

図３は、図１の原子炉の減速材温度係数の測定パターンを示すフロー図である。次に、前記減速材温度係数測定装置４０による減速材温度係数の測定方法について説明する。前記原子炉１の減速材温度係数を測定するには、まず出力上昇手順で、原子炉１の臨界達成（中間領域検出器（図示省略）にて〜１×１０^−８Ａ）後に、当該原子炉１の出力を上昇させる（ステップＳ１）。原子炉１の出力を上昇させる方法は、例えば前記制御棒作動部１１を作動させて制御棒１０を減速材１５に対して引き抜く方向に移動させることにより、上述したように出力が上昇する。このように、制御棒１０によって、数％出力まで出力を上昇させる。なお、出力は、出力領域検出器（図示省略）によって炉外の中性子束を測定して求めることができる。

次に、制御部４５の前記反応度計４６を校正する（ステップＳ２）。この反応度計４６の校正は、上限値確認検査と反応度計校正検査によって行う。上限値確認検査は、反応度計４６を使うことのできる上限値を確認、或いは反応度計４６が使えるようにレベル設定をする。反応度計校正検査は、反応度を添加して、反応度計４６の反応度指示値がペリオド法による反応度と一致することを確認する。

次に、測定手順の一部である反応度測定手順で、臨界達成後の出力上昇中の原子炉１の反応度を測定し、記録する（ステップＳ３）。この反応度の測定は、核分裂時に放出され、前記中性子束検出手順で検出した中性子束を中性子束検出部４２で検出し、その検出結果を前記反応度計４６に伝達する。反応度計４６では、中性子束検出部４２から伝達された中性子束の検出結果から、反応度を算出する。これにより反応度が測定される。また、反応度計４６で算出されたこの反応度は、中性子束検出部４２での検出結果とともに、制御部４５の前記データ処理装置４７に伝達される。また、この反応度は時系列的に測定され、各時刻における反応度がデータ処理装置４７に伝達されて記録される。

次に、測定手順の一部である減速材温度測定手順で、原子炉１出力上昇中に、前記減速材１５の温度である減速材温度を、時系列的に前記減速材温度検出部４１で測定し、記録する。（ステップＳ４）。この減速材温度検出部４１での検出結果は、前記データ処理装置４７に伝達され、時系列的に記録される。

次に、燃料温度変化反応度導出手順で、前記燃料５の温度変化による反応度である燃料温度変化反応度（ドップラー反応度）を、減速材温度検出部４１で測定された減速材温度より導出する（ステップＳ５）。この燃料温度変化反応度は、予め解析によって求められた、減速材温度と燃料温度変化反応度との関係に基づいて導出する。即ち、予め３次元炉心計算コードにより、減速材温度と燃料温度変化反応度との関係を評価して、データテーブルの形にて用意してデータ処理装置４７に入力しておき、用意したこのデータテーブルに、減速材温度検出部４１で測定された減速材温度を当てはめる。これにより、その減速材温度の時刻における燃料温度変化反応度を導出することができる。なお、予め用意してデータ処理装置４７に入力する減速材温度と燃料温度変化反応度との関係の評価は、関数などのように、減速材温度を当てはめることにより燃料温度変化反応度を導出することのできる形態であれば、データテーブル以外の形態でもよい。

次に、減速材温度変化反応度導出手順で、減速材温度の変化による反応度である減速材温度変化反応度を、反応度計４６で算出された反応度と、燃料温度変化反応度導出手順によって導出された前記燃料温度変化反応度とにより導出する（ステップＳ６）。つまり、反応度計４６で算出された反応度は、燃料５の温度変化による反応度と減速材温度の変化による反応度とを合わせたものであるため、反応度計４６で算出された前記反応度から、前記燃料温度変化反応度導出手順で導出された燃料温度変化反応度を引くことにより、減速材温度の変化による反応度である減速材温度変化反応度を導出することができる。前記データ処理装置４７では、このように反応度計４６で算出された反応度を、当該反応度から燃料５の温度変化による反応度を取り除くことにより、減速材温度の変化による反応度に補正する。

次に、減速材温度係数導出手順で、減速材温度検出部４１で測定された減速材温度と、減速材温度変化反応度導出手順によって導出された減速材温度変化反応度とによって、減速材温度係数を導出する（ステップＳ７）。減速材温度係数を導出する方法は、例えば、減速材温度と減速材温度変化反応度との時系列的な変化をＸ−Ｙプロットし、その傾きから減速材温度係数を導出することができる。つまり、減速材温度を横軸にし、減速材温度変化反応度を縦軸にしてプロットすると、ほぼ直線の関係が得られる。このプロットに、最小自乗法等により直線を引き、その傾きが減速材温度係数となる。この減速材温度係数を導出する方法を実行するコンピュータプログラムをデータ処理装置４７に入力しておき、このデータ処理装置４７によって減速材温度と減速材温度変化反応度とから減速材温度係数を導出する。なお、減速材温度係数を導出する方法は上述した方法以外に、減速材温度と減速材温度変化反応度と時系列データをフーリエ変換、ウェーブレット変換、特異値分解法等により分析して相関を評価することにより、減速材温度係数を導出してもよい。このようにして、本発明の減速材温度係数の測定方法では、出力上昇中の原子炉１の減速材温度係数を測定する。

図４は、図１の原子炉の運転時の反応度、中性子束及び減速材温度の時系列的な変化の状態を示す図である。上述したように燃料５に含まれる核分裂性物質が連鎖的に核分裂して原子炉１の臨界達成後、制御棒を引き抜くことにより、正の反応度を添加する。また、このように原子炉１に反応度を添加すると、核分裂による中性子束も増加する。このため、経過時間に対する反応度の大きさの曲線である反応度曲線６０と、経過時間に対する中性子束の量の曲線である中性子束曲線６１との双方は、臨界達成時６７から増加している。

また、このように中性子束が増加するということは、出力が上昇していることを意味しており、このため臨界達成後の原子炉１は、出力が上昇している（図３、ステップＳ１）。また、反応度は臨界達成時６７から所定の時間まで一定の高い反応度にさせて、この状態で前記反応度計４６を校正する（図３、ステップＳ２）。反応度計４６を校正した後、中性子束が上限値を越えると、ドップラー効果により反応度計４６の指示値が下がってくる。また、この反応度計４６の指示値が下がってくる中性子束を上限値６８とし、反応度計校正は上限値６８より下の中性子束で実施する、即ち、反応度校正範囲６５の範囲内で実施される。

また、このように、反応度計４６を校正した後に、上述したように反応度を測定するので（図３、ステップＳ３）、減速材温度係数を測定する時間である減速材温度係数測定範囲６６は、中性子束が上限値６８以上の時間となる。この減速材温度係数測定範囲６６では、中性子束が上昇を続けているので、減速材１５の温度は上昇し、このように時系列的に変化する減速材温度を上記のように検出して評価することにより、減速材温度係数を測定している（図３、ステップＳ４〜Ｓ７）。このように、原子炉１の出力の上昇中に減速材温度係数を測定した後、蒸気タービンに発電機を併入し、営業運転を行う。

以上の減速材温度係数の測定方法は、臨界達成後、出力上昇中の原子炉１の減速材温度と中性子束とを、減速材温度検出部４１と中性子束検出部４２とによって時系列的に検出することにより、出力上昇中の減速材温度と反応度とを時系列的に測定している。測定した減速材温度からは、燃料５の温度変化による反応度である燃料温度変化反応度（ドップラー反応度）を導出している。また、この燃料温度変化反応度と前記反応度とからは、減速材温度変化反応度を導出しているので、測定した前記反応度は減速材温度変化反応度に補正される。さらに、これらにより得られた減速材温度変化反応度と前記減速材温度とから、減速材温度係数を導出している。これらにより、原子炉１の出力が上昇している際に減速材温度係数を求めることができるので、臨界達成後に減速材温度係数を測定するのみの時間を設ける必要がなくなる。この結果、臨界達成から併入までの時間を短縮することができる。

また、燃料温度変化反応度を求める際に、予め減速材温度と燃料温度変化反応度との関係を解析しておき、この解析結果に基づいて燃料温度変化反応度を導出している。これにより、測定した減速材温度を解析結果に当てはめることにより燃料温度変化反応度を導出することができるので、容易に燃料温度変化反応度を求めることができる。この結果、臨界達成から併入までの時間を、より確実に短縮することができる。

また、減速材温度係数を求める際に、減速材温度変化反応度と減速材温度とをＸ−Ｙプロットし、その傾きから減速材温度係数を導出している。これにより、複雑な解析をすることなく、容易に減速材温度係数を求めることができる。この結果、臨界達成から併入までの時間を、より確実に短縮することができる。

また、前記減速材温度係数測定装置４０は、本発明に係る減速材温度係数の測定方法を実現するコンピュータプログラムを実行する制御部４５が設けられているので、臨界達成後の原子炉１の出力上昇中に減速材温度係数を求めることができる。このため、臨界達成後に減速材温度係数を測定するのみの時間を設ける必要がなくなる。この結果、臨界達成から併入までの時間を短縮することができる。また、臨界達成から併入までの時間を短縮することができるので、原子炉１運転時の燃料５の不必要な消費を抑制することのできる、高品質な減速材温度係数測定装置を得ることができる。

なお、上記実施例では、反応度測定手順（ステップＳ３）、減速材温度測定手順（ステップＳ４）の順序で記載されているが、これらは同時に処理されてもよく、逆の順序でもよい。また、これらの手順に続いて燃料温度変化反応度導出手順（ステップＳ５）、減速材温度変化反応度導出手順（ステップＳ６）の順序で記載されているが、これらは減速材温度係数測定範囲の時間における反応度や減速材温度を時系列的に測定後、まとめて処理してもよく、測定時毎にリアルタイムで処理してもよい。時系列的に計測される反応度や減速材温度の各時刻に対応する減速材温度変化反応度を導出し、減速材温度変化反応度を時系列的に測定することができれば、各手順の厳密な順序は問わない。

また、前記原子炉１は、冷却材２０として軽水が使用されているものとし、軽水が蒸気になって蒸気タービンを回転させているが、冷却材２０は炭酸ガスやナトリウム等を使用し、燃料５と熱交換して高温になったこれらの冷却材２０と、軽水等の水を熱交換して蒸気を発生させる構造の原子炉１であってもよい。このような原子炉１であっても、前記減速材温度係数測定装置４０を備え、上述した減速材温度係数の測定方法で減速材温度係数を測定することにより、原子炉１の出力上昇中に減速材温度係数を測定することができるので、臨界達成後に減速材温度係数を測定するのみの時間を設ける必要がなくなる。この結果、臨界達成から併入までの時間を短縮することができる。

また、上述した減速材温度係数の測定方法は、原子炉１の出力上昇中に減速材温度と燃料温度との差が大きくなるのを鑑みて、係数を求める前に反応度を補正しているが、出力上昇中に減速材温度と燃料温度との差があまり大きくならない原子炉１の場合には、係数を求めた後補正してもよい。つまり、上述した減速材温度係数の測定方法では、減速材温度から燃料温度変化反応度を求め、測定した反応度を燃料温度変化反応度によって補正して減速材温度変化反応度を求めている。減速材温度係数は、この減速材温度変化反応度と減速材温度とから求める。これに対し、出力上昇中に減速材温度と燃料温度との差があまり大きくならない場合には、測定した反応度と減速材とから等温温度係数を求め、等温温度係数と、予め算出してあるドップラー係数とにより減速材温度係数を求めてもよい。出力上昇中に減速材温度と燃料温度との差が大きくならない場合には、等温温度係数を求めることができるので、先にこの等温温度係数を求めてから、この等温温度係数をドップラー係数で補正して減速材温度係数を求めることができる。このように、原子炉の出力上昇中に減速材温度係数を求めることのできる方法であれば、上述した方法以外の測定方法で減速材温度係数を求めてもよい。これにより、臨界達成後に減速材温度係数を測定するのみの時間を設ける必要がなくなるので、臨界達成から併入までの時間を短縮することができる。

以上のように、本発明にかかる減速材温度係数の測定方法及び減速材温度係数測定装置、並びに減速材温度係数測定用コンピュータプログラムは、減速材を使用する原子炉に有用であり、特に、併入までの時間を短くする場合に適している。

本発明の実施例に係る減速材温度係数の測定方法によって測定される原子炉の概略図である。 図１に示した減速材温度係数測定装置の詳細図である。 図１の原子炉の減速材温度係数の測定パターンを示すフロー図である。 図１の原子炉の運転時の反応度、中性子束及び減速材温度の時系列的な変化の状態を示す図である。

符号の説明

１ 原子炉
５ 燃料
１０ 制御棒
１１ 制御棒作動部
１５ 減速材
２０ 冷却材
２１ 冷却材入口
２２ 冷却材出口
２５ 反射体
３０ 熱遮蔽部
３１ 生体遮蔽部
４０ 減速材温度係数測定装置
４１ 減速材温度検出部
４２ 中性子束検出部
４５ 制御部
４６ 反応度計
４７ データ処理装置
４８ 減速材温度信号経路
４９ 第１中性子束信号経路
５０ 第２中性子束信号経路
５１ 反応度信号経路
６０ 反応度曲線
６１ 中性子束曲線
６２ 減速材温度曲線
６５ 反応度計校正範囲
６６ 減速材温度係数測定範囲
６７ 臨界達成時
６８ 上限値

Claims (4)

1. 核分裂性物質を含む燃料が備えられる原子炉の臨界達成後に前記原子炉の出力を上昇させる出力上昇手順と、
   前記臨界達成後、前記原子炉の出力の上昇中に、前記原子炉の反応度を測定するとともに、減速材温度を測定する測定手順と、
   前記減速材温度測定手順により測定された前記減速材温度から、前記燃料の温度変化による反応度である燃料温度変化反応度を導出する燃料温度変化反応度導出手順と、
   前記反応度測定手順によって測定された前記反応度と前記燃料温度変化反応度導出手順によって導出された前記燃料温度変化反応度とにより、前記減速材温度の変化による反応度である減速材温度変化反応度を導出する減速材温度変化反応度導出手順と、
   前記減速材温度測定手順により測定された前記減速材温度と前記減速材温度変化反応度導出手順によって導出された前記減速材温度変化反応度とによって減速材温度係数を導出する減速材温度係数導出手順と、
   を含むことを特徴とする減速材温度係数の測定方法。
2. 燃料温度変化反応度導出手順は、予め解析によって求められた減速材温度と燃料温度変化反応度との関係に基づいて前記燃料温度変化反応度を導出することを特徴とする請求項１に記載の減速材温度係数の測定方法。
3. 請求項１または２に記載の減速材温度係数の測定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする減速材温度係数測定用コンピュータプログラム。
4. 請求項３に記載の減速材温度係数測定用コンピュータプログラムを実行する制御装置を備えることを特徴とする減速材温度係数測定装置。

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