JP2007163209A - Nuclear reactor output distribution measuring system and nuclear reactor output distribution measuring method - Google Patents

Nuclear reactor output distribution measuring system and nuclear reactor output distribution measuring method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nuclear reactor output distribution measuring system for full-time measurement having a simple and easy-to-replace structure and a nuclear reactor output distribution measuring method. <P>SOLUTION: This nuclear reactor output distribution measuring system for measuring output distribution inside a reactor core stored in a nuclear reactor pressure vessel is equipped inside the pressure vessel with: a plurality of heating units provided at a plurality of longitudinal positions of fuel rods for generating heat according to the dose of gamma rays generated owing to nuclear fission; and optical fiber provided at positions with heat from the heating units transmitted thereto. This system is equipped outside a nuclear reactor containment vessel for therein storing the pressure vessel with a temperature distribution measuring part for finding temperature distribution at a plurality of positions as information serving as a basis for finding output distribution based on Raman scatter light in the optical fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、原子力発電プラント等に用いられる原子炉の炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システム及び原子炉出力分布測定方法に関する。   The present invention relates to a reactor power distribution measuring system and a reactor power distribution measuring method for measuring a power distribution inside a reactor core used in a nuclear power plant or the like.

一般に、発電用原子炉は、ウラン等の核燃料物質の核分裂連鎖反応を制御しつつこれを持続させる装置である。例えば複数の棒形状をなすウラン燃料は、原子炉の炉心を構成し、制御棒及び冷却材(例えば水)とともに原子炉圧力容器に収納されている。放射線上の安全性を確保するため、この原子炉圧力容器は、原子炉格納容器の内部に格納され、更に原子炉格納容器は原子炉建物の内部に設置される。原子力発電プラントでは、制御棒で制御されつつ進行する核分裂連鎖反応により発生する熱が、炉心の内部から冷却材を媒介して炉心の外部に取り出され、原子炉建物の外部に設置されたタービンまで送出され、これと直結する発電機を回して発電するようになっている。具体的には、冷却材としての例えば水が炉心の内部で加熱されて水蒸気となり、タービンに供給される。   In general, a nuclear power reactor is a device that maintains a fission chain reaction of nuclear fuel material such as uranium while controlling it. For example, a plurality of rod-shaped uranium fuels constitute the core of a nuclear reactor, and are stored in a reactor pressure vessel together with control rods and a coolant (for example, water). In order to ensure radiation safety, the reactor pressure vessel is stored inside the reactor containment vessel, and the reactor containment vessel is installed inside the reactor building. In a nuclear power plant, heat generated by a fission chain reaction that proceeds while being controlled by control rods is extracted from the inside of the core through the coolant to the outside of the core to the turbine installed outside the reactor building. The generator that is sent out and directly connected to this is turned to generate electricity. Specifically, for example, water as a coolant is heated inside the reactor core to become steam and supplied to the turbine.

一方、電力系統では、発電機の出力を安定させることにより、系統周波数を安定に維持している。前述した原理により、発電機の出力の安定化は、炉心内の核分裂連鎖反応により発生する熱(熱出力)の安定化にかかっている。そして、この安定化のためには、例えば前述した制御棒を適切に移動させて核燃料物質を保護しなければならない。ところで、制御棒の移動は、熱出力の総量のみならず、炉心の内部における熱出力の空間分布を測定しつつ実施するものとされている。一般に、この熱出力の空間分布は、出力分布と称され、炉心性能の1つとされている。つまり、電力系統における系統周波数を安定に維持するためには、原子力発電プラントにおける原子炉の炉心性能を管理することが必須となる。   On the other hand, in the power system, the system frequency is stably maintained by stabilizing the output of the generator. Based on the principle described above, stabilization of the output of the generator depends on stabilization of heat (heat output) generated by the fission chain reaction in the core. For this stabilization, for example, the control rod described above must be moved appropriately to protect the nuclear fuel material. By the way, the movement of the control rod is carried out while measuring not only the total amount of heat output but also the spatial distribution of heat output inside the core. Generally, this spatial distribution of heat output is referred to as power distribution and is one of core performance. That is, in order to stably maintain the system frequency in the power system, it is essential to manage the core performance of the nuclear reactor in the nuclear power plant.

前述した熱出力は、炉心の内部の核分裂数に比例するとされているため、原子炉の運転時に炉心の内部の核分裂により生じる中性子束を直接測定し、この中性子束に基づいて熱出力を求めることができる。そこで、例えば沸騰水型原子炉の炉心の内部には、出力分布を求めるための局所出力領域モニタ(LPRM:Local Power Range Monitor)として、核分裂電離箱といった核分裂型の中性子検出器が複数設置されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。ここで、沸騰水型原子炉とは、前述した冷却材が水であって、原子炉圧力容器の内部でこれを水蒸気とし、タービンに送出するタイプの原子炉である。例えば特許文献1の開示によれば、炉心の内部の上下方向(即ち、燃料棒の長手方向)に中性子検出器が複数且つ独立して設置され、個々の中性子検出器毎に局所領域における中性子束が測定される。これにより、炉心の内部の出力分布を測定でき、よって炉心性能を管理できる。
特開2004−20250号公報 特開2002−116283号公報
Since the thermal output mentioned above is proportional to the number of fission inside the core, the neutron flux generated by the nuclear fission inside the core is measured directly during the operation of the reactor, and the thermal output is obtained based on this neutron flux. Can do. Therefore, for example, a plurality of fission-type neutron detectors such as a fission ionization chamber are installed in the core of a boiling water reactor as a local power range monitor (LPRM) for obtaining the power distribution. (For example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2.) Here, the boiling water reactor is a reactor of the type in which the coolant described above is water, which is converted into steam inside the reactor pressure vessel and sent to the turbine. For example, according to the disclosure of Patent Document 1, a plurality of neutron detectors are installed independently in the vertical direction inside the core (that is, the longitudinal direction of the fuel rod), and the neutron flux in the local region is provided for each individual neutron detector. Is measured. Thereby, the power distribution inside the core can be measured, and thus the core performance can be managed.
JP 2004-20250 A JP 2002-116283 A

ところで、前述した特許文献1及び特許文献2に開示された核分裂型の中性子検出器は、使用時間の経過に伴って検出感度が劣化するため、定期的な較正が必要であるとされている。特に、前述した出力分布の測定では、複数の中性子検出器による測定結果の相対的な関係を求めなければならないため較正が必須となる。このような較正手段として、(1)移動式炉心内計装(TIP:Traversing In-Core Probe)(前述した特許文献1)、又は(2)ガンマサーモメータ(前述した特許文献2)が開示されている。   By the way, the fission type neutron detector disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above is said to require periodic calibration because its detection sensitivity deteriorates with the passage of time of use. In particular, in the measurement of the power distribution described above, calibration is essential because it is necessary to obtain the relative relationship of the measurement results from a plurality of neutron detectors. As such calibration means, (1) mobile in-core instrumentation (TIP: Traversing In-Core Probe) (patent document 1 mentioned above) or (2) gamma thermometer (patent document 2 mentioned above) is disclosed. ing.

移動式炉心内計装とは、炉心の内部の上下方向に複数固定された中性子検出器の近傍にこれらと平行して案内管を設け、較正用のもう1つの中性子検出器をこの案内管内で上下方向に移動可能とした較正手段である。この移動可能な中性子検出器の測定結果を基準として、固定された複数の中性子検出器のそれぞれについてゲイン調整を行う。しかしながら、このような移動のためには移動機構が必要となるため構成が複雑となり、結局高コストにつながるという問題がある。   In the mobile core instrumentation, a guide tube is provided in the vicinity of a plurality of neutron detectors fixed in the vertical direction inside the core in parallel with these, and another neutron detector for calibration is installed in this guide tube. This is a calibration means that is movable in the vertical direction. Based on the measurement result of the movable neutron detector, gain adjustment is performed for each of a plurality of fixed neutron detectors. However, a moving mechanism is required for such movement, so that the configuration is complicated, resulting in high costs.

一方、ガンマサーモメータとは、核分裂連鎖反応の過程で発生するガンマ線の線量を、当該ガンマ線が発熱体に吸収されて発生する熱量を介して測定するガンマ線検出器の較正手段である。このガンマサーモメータは、炉心の内部の上下方向に複数固定された中性子検出器の近傍にこれらと平行して設けられる棒状の発熱体であり、この固定された複数の中性子検出器と対向する位置に複数の熱電対を離散的に備えたものである。ガンマ線による発熱体の温度と核分裂の度合いとの間の所定の関係を前提に、上下方向の複数の熱電対による温度の測定結果と対比することにより、固定された複数の中性子検出器のそれぞれについてゲイン調整を行う。しかしながら、ガンマサーモメータは、これを構成する複数の熱電対のそれぞれが配線を有する上に、これら熱電対自体の較正手段たるヒータ線を更に備えている。このため、検出器として嵩高いものとなるため、原子炉圧力容器の内部のスペースを占有する上に、交換作業も被曝を伴う困難なものとなる。   On the other hand, a gamma thermometer is a calibration means for a gamma ray detector that measures the dose of gamma rays generated in the process of fission chain reaction through the amount of heat generated when the gamma rays are absorbed by a heating element. This gamma thermometer is a rod-shaped heating element provided in parallel with a plurality of fixed neutron detectors in the vertical direction inside the core, and a position facing the fixed neutron detectors. Are provided with a plurality of thermocouples discretely. Assuming a predetermined relationship between the temperature of the heating element and the degree of fission caused by gamma rays, each of the fixed neutron detectors is compared with the results of temperature measurements using multiple thermocouples in the vertical direction. Adjust the gain. However, in the gamma thermometer, each of a plurality of thermocouples constituting the gamma thermometer has a wiring, and further includes a heater wire as a calibration means for the thermocouple itself. For this reason, since it becomes bulky as a detector, in addition to occupying the space inside the reactor pressure vessel, replacement work becomes difficult with exposure.

また、移動式炉心内計装及びガンマサーモメータの何れも、単体でもって常時出力分布を測定することは困難であるとされている。つまり、移動式炉心内計装では、中性子検出器は移動に伴って劣化するために頻繁に移動できず、よって単体での常時測定は現実的ではない。また、ガンマサーモメータでは、熱電対自体の較正が非効率であるが故に単体での常時測定は困難である。つまり、何れについても、常時測定のためには、例えば前述した中性子検出器からなる局所出力領域モニタとともに用いる必要が生じ、結果的に複雑な構成となってしまう。   Further, it is said that it is difficult to always measure the power distribution with both the mobile in-core instrumentation and the gamma thermometer alone. That is, in the mobile in-core instrumentation, the neutron detector cannot be moved frequently because it deteriorates with the movement, and therefore, the continuous measurement alone is not practical. In addition, with a gamma thermometer, the calibration of the thermocouple itself is inefficient, so that it is difficult to always measure by itself. That is, in any case, for constant measurement, for example, it is necessary to use it together with the above-mentioned local output region monitor composed of a neutron detector, resulting in a complicated configuration.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用の原子炉出力分布測定システム及び原子炉出力分布測定方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a reactor power distribution measurement system and a reactor power distribution measurement method for continuous measurement having a simple and easily replaceable configuration. There is to do.

前記課題を解決するための発明は、原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムであって、燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を前記原子炉圧力容器の内部に備え、前記光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、前記出力分布を求める際の基となる情報として、前記複数の位置における温度分布を求める温度分布測定部、を前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部に備えてなる。   The invention for solving the above-mentioned problems is a reactor power distribution measurement system that measures the power distribution inside the core stored in the reactor pressure vessel, and is provided at a plurality of positions in the longitudinal direction of the fuel rods. A plurality of heating elements that generate heat in accordance with a dose of gamma rays generated due to fission, and an optical fiber provided at a position where heat from the plurality of heating elements is transmitted are contained in the reactor pressure vessel. A temperature distribution measuring unit for obtaining temperature distributions at the plurality of positions as information serving as a basis for obtaining the output distribution based on Raman scattered light in the optical fiber; It is provided outside the reactor containment vessel.

この原子炉出力分布測定システムによれば、温度分布測定部は、燃料棒の長手方向の複数の位置のそれぞれに設けられた発熱体の温度を、例えば1本の光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて測定できる。もし各発熱体の温度がそれぞれの位置における熱出力に比例する核分裂の度合いに更に比例するガンマ線の線量に応じたものであれば、各位置の温度の相対値は、炉心の内部における出力分布に相当することになる。そこで、燃料棒の近傍にこれと平行に設けられれば、1本の光ファイバで、この燃料棒の長手方向の出力分布が測定可能となる。この際、例えば従来の複数の中性子検出器等は必要ない。   According to this reactor power distribution measurement system, the temperature distribution measurement unit converts the temperature of the heating element provided at each of a plurality of positions in the longitudinal direction of the fuel rod into, for example, Raman scattered light in one optical fiber. Can be measured based on. If the temperature of each heating element depends on the dose of gamma rays that is further proportional to the degree of fission that is proportional to the thermal output at each location, the relative value of the temperature at each location will depend on the power distribution inside the core. It will be equivalent. Therefore, if it is provided in the vicinity of the fuel rod and in parallel therewith, the output distribution in the longitudinal direction of the fuel rod can be measured with a single optical fiber. In this case, for example, a plurality of conventional neutron detectors and the like are not necessary.

また、一般に、ラマン散乱光に基づいて光ファイバの軸方向の温度分布を測定する際、例えばパルス光の入射及び散乱光の受光のためのアクセスは当該光ファイバの一端部のみからでよいとされている。そこで、例えば、炉心の内部に設けられた光ファイバの一端部を、原子炉格納容器の外部まで伸展させて温度分布測定部に接続することにより、原子炉圧力容器の内部の占有スペースを抑制できる。このような構成上、原子炉圧力容器に対する光ファイバの設置及び取り外しの作業も容易である。   In general, when measuring the temperature distribution in the axial direction of an optical fiber based on Raman scattered light, for example, access for incident pulse light and reception of scattered light may be made from only one end of the optical fiber. ing. Therefore, for example, by extending one end of the optical fiber provided inside the reactor core to the outside of the reactor containment vessel and connecting it to the temperature distribution measurement unit, the occupied space inside the reactor pressure vessel can be suppressed. . Due to such a configuration, it is easy to install and remove the optical fiber from the reactor pressure vessel.

更に、光ファイバは、連続体であるためそれ自体の較正等を必要とせず、ラマン散乱光の測定に常時使用できる。発熱体は、例えば従来の複数の中性子検出器の近傍、或いはこの中性子検出器に替えて、炉心の内部に複数固定しておけば、常時使用できる。よって、炉心の内部の出力分布が常時測定可能となる。   Furthermore, since the optical fiber is a continuum, it does not require calibration or the like of the optical fiber and can always be used for measurement of Raman scattered light. For example, if a plurality of heating elements are fixed in the vicinity of a plurality of conventional neutron detectors or inside the reactor core instead of the neutron detectors, they can be used at all times. Therefore, the power distribution inside the core can be constantly measured.

以上から、簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用の原子炉出力分布測定システムが提供されたことになる。   From the above, a reactor power distribution measurement system for continuous measurement having a simple and easily replaceable configuration is provided.

また、かかる原子炉出力分布測定システムにおいて、前記出力分布は、前記温度分布であることとしてもよい。
この原子炉出力分布測定システムによれば、温度分布測定部により求められた複数の位置における温度分布が、そのまま当該複数の位置における出力分布となる。これにより、炉心の内部における出力分布が効率的に測定されることになる。
In the reactor power distribution measurement system, the power distribution may be the temperature distribution.
According to this reactor power distribution measurement system, the temperature distribution at a plurality of positions obtained by the temperature distribution measurement unit becomes the power distribution at the plurality of positions as it is. Thereby, the power distribution inside the core is efficiently measured.

また、かかる原子炉出力分布測定システムにおいて、前記温度分布測定部で求められた前記温度分布を、当該温度分布に相関のある前記出力分布に変換する出力分布変換部、を更に前記原子炉格納容器の外部に備えてもよい。
この原子炉出力分布測定システムによれば、温度分布測定部により求められた複数の位置における温度分布が、出力分布変換部により、例えば温度と出力との所定の関係に基づいて、複数の位置における出力分布に変換される。これにより、前記所定の関係を用いれば、炉心の内部における出力分布が効率的に測定されることになる。
In the reactor power distribution measurement system, the power distribution conversion unit that converts the temperature distribution obtained by the temperature distribution measurement unit into the power distribution having a correlation with the temperature distribution further includes the reactor containment vessel. You may prepare outside.
According to this reactor power distribution measurement system, the temperature distribution at a plurality of positions obtained by the temperature distribution measurement unit is converted into a plurality of positions at a plurality of positions by the power distribution conversion unit based on, for example, a predetermined relationship between temperature and output. Converted to output distribution. Thereby, if the said predetermined relationship is used, the power distribution inside a core will be measured efficiently.

また、かかる原子炉出力分布測定システムにおいて、前記複数の発熱体は、熱伝導物質であることとしてもよい。
この原子炉出力分布測定システムによれば、非金属に比べてガンマ線の阻止能が高くその運動エネルギーを熱に変換する効率が高い金属(熱伝導物質、例えば鉄)により、出力分布を効果的に測定できる。また、鉄は金属の中では安価なため、原子炉出力分布測定システムはより低コストなものとなる。
In the reactor power distribution measurement system, the plurality of heating elements may be heat conductive materials.
According to this reactor power distribution measurement system, the power distribution is effectively reduced by a metal (heat conducting material such as iron) that has higher gamma-ray stopping power and higher efficiency in converting its kinetic energy into heat than non-metals. It can be measured. In addition, since iron is cheap among metals, the reactor power distribution measurement system is cheaper.

また、前記課題を解決するための発明は、原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムの原子炉出力分布測定方法であって、燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を前記原子炉圧力容器の内部に備え、前記光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、前記出力分布を求める際の基となる情報として、前記複数の位置における温度分布を、前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部にて求めてなる。   An invention for solving the above-mentioned problem is a reactor power distribution measuring method of a reactor power distribution measuring system for measuring a power distribution inside a core stored in a reactor pressure vessel, wherein the length of a fuel rod is A plurality of heating elements that generate heat according to the dose of gamma rays generated due to nuclear fission provided at a plurality of positions in the direction, and an optical fiber provided at a position where heat from the plurality of heating elements is transmitted, In the reactor pressure vessel, and the temperature distribution at the plurality of positions is used as information serving as a basis for obtaining the output distribution based on the Raman scattered light in the optical fiber. Obtained outside the reactor containment vessel.

簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用の原子炉出力分布測定システム及び原子炉出力分布測定方法が提供される。   A reactor power distribution measurement system and a reactor power distribution measurement method for continuous measurement having a simple and easily replaceable configuration are provided.

===原子炉出力分布測定システムの構成===
図1を参照しつつ、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム10の構成例について説明する。同図は、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム10及びその周辺部分の構成例を示す模式図である。尚、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム10は、沸騰水型原子炉に設けられるシステムであるが、これに限定されるものではなく、例えば加圧水型原子炉に設けられるシステムであってもよい。
=== Configuration of Reactor Power Distribution Measurement System ===
A configuration example of the reactor power distribution measurement system 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of the reactor power distribution measurement system 10 and its peripheral parts according to the present embodiment. Note that the reactor power distribution measurement system 10 of the present embodiment is a system provided in a boiling water reactor, but is not limited to this, for example, a system provided in a pressurized water reactor. Also good.

本実施の形態の沸騰水型原子炉の炉心2は、複数のペレット形状をなすウラン酸化物からなる燃料棒を複数本束ねて構成された燃料集合体3が更に複数ユニット集まって構成されたものである。この炉心2は、制御棒(不図示)及び一次冷却材としての水(不図示)等の炉内構造物とともに鋼製の原子炉圧力容器1に収納されている。この原子炉圧力容器1は、異常時の放射線上の安全性を確保するため、鋼鉄製又は鉄筋コンクリート製の原子炉格納容器4に格納されている。異常時には、この原子炉格納容器4を隔ててその内外の放射線物質濃度が異なり、つまり、原子炉格納容器4は放射性物質が外部に放出されるのを防ぐ機能を果たすことになる。   The core 2 of the boiling water reactor according to the present embodiment is configured by further combining a plurality of units of fuel assemblies 3 formed by bundling a plurality of fuel rods made of uranium oxide having a plurality of pellet shapes. It is. The core 2 is housed in a steel reactor pressure vessel 1 together with a control rod (not shown) and internal structures such as water (not shown) as a primary coolant. The reactor pressure vessel 1 is stored in a reactor containment vessel 4 made of steel or reinforced concrete in order to ensure radiation safety in the event of an abnormality. At the time of abnormality, the concentration of radioactive material inside and outside the reactor containment vessel 4 differs, that is, the reactor containment vessel 4 functions to prevent the radioactive material from being released to the outside.

図1に例示されるように、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム10は、発熱体101、201と、光ファイバ103、203と、温度測定装置110、210と、プロセス制御用コンピュータ500とを備えて構成される。本実施の形態では、発熱体101、201と、光ファイバ103、203の主要部分とは、原子炉格納容器4の内部に設けられ、光ファイバ103、203の残りの部分と、温度測定装置110、210と、プロセス制御用コンピュータ500とは、原子炉格納容器4の外部に設けられる。尚、温度測定装置110、210と、プロセス制御用コンピュータ500とは、更に例えば原子炉建物(不図示)の壁により隔てられていてもよいし、或いは、2つがともに原子炉建物(不図示)の外部に設置されていてもよい。   As illustrated in FIG. 1, the reactor power distribution measurement system 10 of the present embodiment includes heating elements 101 and 201, optical fibers 103 and 203, temperature measurement devices 110 and 210, and a process control computer 500. And is configured. In the present embodiment, the heating elements 101 and 201 and the main portions of the optical fibers 103 and 203 are provided inside the nuclear reactor containment vessel 4, and the remaining portions of the optical fibers 103 and 203 and the temperature measurement device 110. 210 and the process control computer 500 are provided outside the reactor containment vessel 4. The temperature measuring devices 110 and 210 and the process control computer 500 may be further separated by, for example, a wall of a reactor building (not shown), or both of them may be a reactor building (not shown). It may be installed outside.

<<<原子炉格納容器の内部の構成>>>
発熱体101、201は、燃料集合体3の上下方向(長手方向)に平行して複数且つ離散的に配置され、ガンマ線が照射されるとその線量に応じて発熱する材料である。一般に、炉心2の内部における質量数が235のウランの核分裂連鎖反応で発生するガンマ線の線量は、当該核分裂数、即ち熱出力に比例するとされている。本実施の形態の発熱体101、201はこの原理を用いるものであり、その温度により、当該発熱体101、201が位置する局所領域での核分裂連鎖反応による熱出力を検出するためのものである。具体的には、本実施の形態の発熱体101、201は、燃料棒を複数本束ねて構成された燃料集合体3の周囲の所定位置に例えば4つずつ配置されたストリングス100、200の中に固定されている。発熱体101、201の上下方向の総数及び離散度(又は密度)は、出力分布の測定精度に応じて決められる。つまり、発熱体101、201の上下方向の総数が多く、離散度が低い(又は密度が高い)ほど、測定精度は向上する。尚、図1の例示では、1つの燃料集合体3に隣接して2つのストリングス100、200が設けられ、それぞれのストリングス100、200に4つずつの発熱体101a、101b、101c、101d、201a、201b、201c、201dが配置されているが、これは単に図示の便宜上のことである。また、本実施の形態の発熱体101、201は鉄(熱伝導物質)を主材料とするものであるが、これに限定されるものではなく、例えばガンマ線の阻止能が高くその運動エネルギーを熱に変換する効率が高い材料であればいかなるものでもよい。このような性質を持つ材料としては、非金属よりも金属が好ましく、更に安価という点では鉄がより好ましい。
<<< Internal configuration of the containment vessel >>>
The heating elements 101 and 201 are a plurality of and discretely arranged parallel to the vertical direction (longitudinal direction) of the fuel assembly 3, and are materials that generate heat according to their dose when irradiated with gamma rays. Generally, the dose of gamma rays generated in the fission chain reaction of uranium having a mass number of 235 inside the core 2 is assumed to be proportional to the fission number, that is, the heat output. The heating elements 101 and 201 of this embodiment use this principle, and are for detecting the heat output by the fission chain reaction in the local region where the heating elements 101 and 201 are located based on the temperature. . Specifically, the heating elements 101 and 201 of the present embodiment are, for example, four strings 100 and 200 arranged at predetermined positions around the fuel assembly 3 formed by bundling a plurality of fuel rods. It is fixed to. The total number and discreteness (or density) of the heating elements 101 and 201 in the vertical direction are determined according to the measurement accuracy of the output distribution. That is, the measurement accuracy improves as the total number of the heating elements 101 and 201 in the vertical direction increases and the discreteness decreases (or the density increases). In the illustration of FIG. 1, two strings 100, 200 are provided adjacent to one fuel assembly 3, and four heating elements 101a, 101b, 101c, 101d, 201a are provided for each of the strings 100, 200. , 201b, 201c, and 201d are arranged for convenience of illustration only. In addition, the heating elements 101 and 201 of the present embodiment are mainly made of iron (thermal conductive material), but are not limited to this. For example, they have high gamma ray blocking ability and heat their kinetic energy. Any material can be used as long as it has a high efficiency of conversion into the material. As a material having such properties, a metal is preferable to a non-metal, and iron is more preferable from the viewpoint of lower cost.

光ファイバ103は、前述した上下方向に離散的に固定された発熱体101a、101b、101c、101dの近傍にあってこれらと平行に配置され、可撓性を有するものであり、他の光ファイバ(光ファイバ203等)も同様である。ここで、「近傍」とは、各発熱体101a、101b、101c、101dからの熱が伝達可能な位置を意味する。具体的には、本実施の形態の光ファイバ103、203は、前述したストリングス100、200中に更に設けられた管部(例えばドライチューブ)102、202の中に原子炉圧力容器1の下部1bから挿入され、この下部1bにて固定されるものである。ストリングス100、200は原子炉圧力容器1の上部1aから設置する必要がある一方、光ファイバ103、203は、可撓性を有し且つ簡単な構成であるが故に、原子炉圧力容器1の下部1bからの設置及び取り外しが可能である。一方、例えば特開2004−20250号公報や特開2002−116283号公報等に開示されている従来の中性子検出器やガンマサーモメータ等は、その交換の際には原子炉圧力容器1の下部1bで水の漏洩を伴う作業や、上部1aでの作業等が必要であった。従って、本実施の形態の光ファイバ103、203には、従来の場合と比較してその交換作業における被曝の低減が図れる上に、所謂定期検査のクリティカルにはならないという効果がある。尚、図1の例示では、光ファイバは2つであるが、これは単に図示の便宜上のことであり、本実施の形態の光ファイバは1つでもよいし、3つ以上でもよい。   The optical fiber 103 is in the vicinity of the heating elements 101a, 101b, 101c, and 101d discretely fixed in the vertical direction described above, is arranged in parallel with these, and has flexibility. The same applies to the optical fiber 203 and the like. Here, “near” means a position where heat from each of the heating elements 101a, 101b, 101c, and 101d can be transmitted. Specifically, the optical fibers 103 and 203 according to the present embodiment are provided in the lower part 1b of the reactor pressure vessel 1 in the tube parts (for example, dry tubes) 102 and 202 further provided in the strings 100 and 200 described above. And is fixed at the lower part 1b. While the strings 100 and 200 need to be installed from the upper part 1a of the reactor pressure vessel 1, the optical fibers 103 and 203 are flexible and have a simple configuration, so that the lower part of the reactor pressure vessel 1 is used. Installation and removal from 1b is possible. On the other hand, for example, conventional neutron detectors and gamma thermometers disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-20250 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-116283 have a lower portion 1b of the reactor pressure vessel 1 in the replacement. Therefore, work involving water leakage, work in the upper part 1a, and the like were necessary. Therefore, the optical fibers 103 and 203 according to the present embodiment have an effect that the exposure in the replacement work can be reduced as compared with the conventional case and that the so-called periodic inspection is not critical. In the illustration of FIG. 1, there are two optical fibers, but this is merely for convenience of illustration, and there may be one optical fiber in this embodiment, or three or more.

尚、前述したストリングス100、200は、例えば局所出力領域モニタ(LPRM)としての中性子検出器の固定に用いられている従来のストリングスを利用してもよい。また、前述した管部102、202は、この中性子検出器を較正するための従来の移動式炉心内計装(TIP)の案内管を利用してもよい。つまり、例えば特開2004−20250号公報や特開2002−116283号公報等に開示されている従来のシステムの一部を再利用して、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム10を低コストで実現できる。   The strings 100 and 200 described above may use conventional strings used for fixing a neutron detector as a local output region monitor (LPRM), for example. The tube sections 102 and 202 described above may use a conventional mobile in-core instrumentation (TIP) guide tube for calibrating the neutron detector. That is, for example, a part of the conventional system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2004-20250 and 2002-116283 is reused to reduce the reactor power distribution measurement system 10 of the present embodiment. It can be realized at a cost.

<<<原子炉格納容器の外部の構成>>>
温度測定装置110、210は、前述した光ファイバ103、203内のラマン散乱光に基づいて、当該光ファイバ103、203の軸方向の各位置での温度を測定する装置である。本実施の形態では、原子炉圧力容器1の下部1bから伸展された光ファイバ103、203の一端部は、更に原子炉格納容器4の外部まで伸展され、温度測定装置110、210にそれぞれ接続される。本実施の形態では、例えば複数の光ファイバ103、203には複数の温度測定装置110、210がそれぞれ対応しているため、後述するように、全光ファイバ103、203の軸方向の温度分布を略同時に測定可能となっている。
<<< External configuration of reactor containment vessel >>>
The temperature measuring devices 110 and 210 are devices that measure the temperature at each position in the axial direction of the optical fibers 103 and 203 based on the Raman scattered light in the optical fibers 103 and 203 described above. In the present embodiment, one end portions of the optical fibers 103 and 203 extended from the lower portion 1b of the reactor pressure vessel 1 are further extended to the outside of the reactor containment vessel 4 and connected to the temperature measuring devices 110 and 210, respectively. The In the present embodiment, for example, the plurality of temperature measuring devices 110 and 210 correspond to the plurality of optical fibers 103 and 203, respectively. Therefore, as will be described later, the temperature distribution in the axial direction of all the optical fibers 103 and 203 is determined. Measurements can be made almost simultaneously.

プロセス制御用コンピュータ500は、前述した複数の温度測定装置110、210を統括制御して、前述した温度分布を測定させる機能を有する情報処理装置である。また、このプロセス制御用コンピュータ500は、前述した温度測定装置110、210により測定された各光ファイバ103、203の軸方向の温度分布を温度分布データ501aとして記憶する分布データベース501を備え、この温度分布データ501aに基づいて炉心2の内部における出力分布を求める機能を有する。この分布データベース501は、更に、求められた出力分布を出力分布データ501bとして記憶するものである。また、この出力分布データ501bの一部は、プロセス制御用コンピュータ500が備えるディスプレイ502に表示可能となっている。   The process control computer 500 is an information processing apparatus having a function of controlling the plurality of temperature measuring devices 110 and 210 described above to measure the temperature distribution described above. The process control computer 500 includes a distribution database 501 that stores the temperature distribution in the axial direction of the optical fibers 103 and 203 measured by the temperature measuring devices 110 and 210 described above as temperature distribution data 501a. Based on the distribution data 501a, the power distribution in the core 2 is obtained. The distribution database 501 further stores the obtained output distribution as output distribution data 501b. A part of the output distribution data 501b can be displayed on the display 502 included in the process control computer 500.

尚、本実施の形態では、1又は複数の温度測定装置110、210と、プロセス制御用コンピュータ500とが温度分布測定部を構成し、出力分布変換部はプロセス制御用コンピュータ500の一部からなるものである。   In the present embodiment, one or a plurality of temperature measuring devices 110 and 210 and the process control computer 500 constitute a temperature distribution measurement unit, and the output distribution conversion unit is a part of the process control computer 500. Is.

<<<温度測定装置>>>
図2を参照しつつ、前述した温度測定装置110についてより詳細に説明する。同図は、本実施の形態の温度測定装置110の構成例を示すブロック図である。
<<< Temperature measuring device >>>
The above-described temperature measuring device 110 will be described in more detail with reference to FIG. This figure is a block diagram showing a configuration example of the temperature measuring device 110 of the present embodiment.

本実施の形態の温度測定装置110は、主として、光分波器111と、光源112a、112bと、受光器113、114と、A/Dコンバータ115、116と、制御部117とを備えて構成されている。   The temperature measuring apparatus 110 according to the present embodiment mainly includes an optical demultiplexer 111, light sources 112a and 112b, light receivers 113 and 114, A / D converters 115 and 116, and a control unit 117. Has been.

光分波器111は、例えば後述するラマン散乱光のうちのストークス光及びアンチストークス光をそれぞれの波長に別個に分ける機能を有するものである。光源112a、112bは、光ファイバ103に入射するパルス光を発生するレーザ等である。本実施の形態では、パルス光の強度をより大きくするために2つの光源112a、112bを用いているが、これに限定されるものではなく、光源は例えば1つ又は3つ以上でもよい。受光器113、114は、ストークス光及びアンチストークス光をそれぞれ受光しその光強度を電気信号(アナログ信号)に変換する機能を有するものである。A/Dコンバータ115、116は、ストークス光及びアンチストークス光の光強度に相当するアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有するものである。   The optical demultiplexer 111 has a function of separately dividing Stokes light and anti-Stokes light, for example, of Raman scattered light described later, into respective wavelengths. The light sources 112 a and 112 b are lasers that generate pulsed light incident on the optical fiber 103. In the present embodiment, the two light sources 112a and 112b are used in order to increase the intensity of the pulsed light. However, the present invention is not limited to this. For example, one or three or more light sources may be used. The light receivers 113 and 114 have a function of receiving Stokes light and anti-Stokes light, respectively, and converting the light intensity into an electric signal (analog signal). The A / D converters 115 and 116 have a function of converting an analog signal corresponding to the light intensity of Stokes light and anti-Stokes light into a digital signal.

制御部117は、後述するように、例えば2つの光源112a、112bに同時にトリガをかけて同時にパルス光を発生させ、後述する所定の時間刻み(Δt)毎に、2つのA/Dコンバータ115、116から電気信号を同時に取得し前述した光強度比を計算する機能を有するものである。また、制御部117は、後述するように、例えば時刻tから時刻(t+Δt)までに求めた光強度比から、光ファイバ103の軸方向の位置に対する温度を求める機能も有する。   As will be described later, for example, the control unit 117 simultaneously triggers two light sources 112a and 112b to simultaneously generate pulsed light, and two A / D converters 115, at predetermined time intervals (Δt) described later, 116 has a function of simultaneously acquiring an electrical signal from 116 and calculating the above-described light intensity ratio. Further, as will be described later, the control unit 117 also has a function of obtaining the temperature with respect to the axial position of the optical fiber 103, for example, from the light intensity ratio obtained from time t to time (t + Δt).

===原子炉出力分布測定方法===
図3を参照しつつ、前述した構成を備える原子炉出力分布測定システム10による原子炉出力分布測定方法について説明する。同図は、本実施の形態の温度測定装置110及びプロセス制御用コンピュータ500の動作手順を示すフローチャートである。尚、以下、この温度測定装置110及びプロセス制御用コンピュータ500を出力分布測定部と総称して説明する。
=== Reactor power distribution measurement method ===
A reactor power distribution measurement method by the reactor power distribution measurement system 10 having the above-described configuration will be described with reference to FIG. This figure is a flowchart showing the operation procedure of the temperature measuring apparatus 110 and the process control computer 500 of the present embodiment. Hereinafter, the temperature measuring device 110 and the process control computer 500 will be collectively referred to as an output distribution measuring unit.

先ず、出力分布測定部は、2つの光源112a、112bからパルス光を同時に発生させる(S100)。具体的には、プロセス制御用コンピュータ500が、温度測定装置110の制御部117に対して、2つの光源112a、112bからパルス光を同時に発生させる旨の信号を送信する。   First, the output distribution measuring unit simultaneously generates pulsed light from the two light sources 112a and 112b (S100). Specifically, the process control computer 500 transmits a signal for simultaneously generating pulsed light from the two light sources 112a and 112b to the control unit 117 of the temperature measuring device 110.

2つのパルス光は、光分波器111を通して光ファイバ103の一端部にともに入射される。光ファイバ103を構成する媒質中のパルス光は、当該光ファイバ103の軸方向の各位置の媒質においてラマン散乱を発生させつつ他端部に向かって伝播する。ここで、「軸方向の各位置」とは、例えば光ファイバ103の所定領域(例えば、図2における領域A又は領域B)にける軸方向の中心位置を意味する。   The two pulse lights are incident on one end of the optical fiber 103 through the optical demultiplexer 111. The pulsed light in the medium constituting the optical fiber 103 propagates toward the other end while generating Raman scattering in the medium at each position in the axial direction of the optical fiber 103. Here, “each position in the axial direction” means, for example, a central position in the axial direction in a predetermined region (for example, region A or region B in FIG. 2) of the optical fiber 103.

光ファイバ103の例えば領域A(図2)の媒質中におけるラマン散乱により発生したストークス光及びアンチストークス光(後方散乱光)は、当該領域Aの温度を反映する光強度比RAをもって、光ファイバ103の一端部へ向かうとされている。温度測定装置110が、パルス光を入射してから、領域Aで発生したストークス光及びアンチストークス光を受光するまでの時間は2・LA/cで表わされる。ここで、「LA」は温度測定装置110と光ファイバ103の領域Aとの間の距離であり、「c」は光速である。同様に、温度測定装置110が、パルス光を入射してから、例えば領域B(図2)で発生したストークス光及びアンチストークス光を受光するまでの時間は2・LB/cで表わされる。以上から、温度測定装置110は、前述したステップ100から時間(2・LB/c)だけ経過すると、領域Bの温度に相当する光強度比RBを取得し、前述したステップ100から時間(2・LA/c)だけ経過すると、領域Aの温度に相当する光強度比RBを取得することになる。   For example, Stokes light and anti-Stokes light (backscattered light) generated by Raman scattering in the medium of the region A (FIG. 2) of the optical fiber 103 has an optical fiber 103 having a light intensity ratio RA that reflects the temperature of the region A. It is supposed to go to one end of the. The time from when the temperature measuring device 110 receives the pulsed light until it receives the Stokes light and the anti-Stokes light generated in the region A is represented by 2 · LA / c. Here, “LA” is the distance between the temperature measuring device 110 and the region A of the optical fiber 103, and “c” is the speed of light. Similarly, the time from when the temperature measuring device 110 receives the pulsed light until it receives the Stokes light and the anti-Stokes light generated in the region B (FIG. 2) is expressed by 2 · LB / c. From the above, the temperature measuring apparatus 110 acquires the light intensity ratio RB corresponding to the temperature of the region B when the time (2 · LB / c) has elapsed from the step 100 described above, and the time (2. When only LA / c) has elapsed, the light intensity ratio RB corresponding to the temperature of the region A is acquired.

前述した原理に基づいて、出力分布測定部は、一般に時刻tから時刻(t+Δt)までの間に光強度比Rを取得する(S101)。具体的には、温度測定装置110の制御部117がこのステップS101の動作を実行する。尚、時刻tは前述したステップS100からの経過時間と等価であり、時間刻みΔtは例えば制御部117の備える所定のクロックに基づいて決まるものである。   Based on the principle described above, the output distribution measurement unit generally acquires the light intensity ratio R from time t to time (t + Δt) (S101). Specifically, the control unit 117 of the temperature measuring device 110 executes the operation of step S101. The time t is equivalent to the elapsed time from step S100 described above, and the time increment Δt is determined based on a predetermined clock provided in the control unit 117, for example.

次に、出力分布測定部は、前述したステップS101で取得した時刻tを、位置(温度測定装置110を起点とする光ファイバ103の軸方向の距離、即ちc・t/2)に換算し、光強度比Rを、所定の演算式に基づいて温度に換算して、メモリ(不図示)に記憶させる(S102)。具体的には、温度測定装置110の制御部117がこのステップS102の動作を実行する。   Next, the output distribution measurement unit converts the time t acquired in step S101 described above into a position (distance in the axial direction of the optical fiber 103 starting from the temperature measurement device 110, that is, c · t / 2), The light intensity ratio R is converted into temperature based on a predetermined arithmetic expression and stored in a memory (not shown) (S102). Specifically, the control unit 117 of the temperature measuring device 110 executes the operation of step S102.

次に、出力分布測定部は、前述したステップS101で取得した時刻tが、所定の時刻t(MAX)に達しているか否かを判別し(S103)、もし達していなければ(S103:YES)、時刻(t+Δt)から時刻(t+2・Δt)までの間に光強度比Rを取得する動作を再度実行する(S104及びS101)。   Next, the output distribution measuring unit determines whether or not the time t acquired in step S101 described above has reached a predetermined time t (MAX) (S103), and if not (S103: YES). The operation for acquiring the light intensity ratio R is performed again between time (t + Δt) and time (t + 2 · Δt) (S104 and S101).

以上、前述したステップS101乃至S104の動作を繰り返すことにより、光ファイバ103の全ての位置における温度が、前述したメモリ(不図示)に記憶されることになる。具体的には、温度測定装置110の制御部117がこのステップS101乃至S104の動作を繰り返し実行する。尚、前述した所定の演算式は、例えば前述したメモリ(不図示)に記憶されていてもよい。また、前述したt(MAX)とは、前述したステップS100で生成した1つのパルス光についてそのラマン散乱光を受光する最大時間であり、これは例えば前述したメモリ(不図示)に記憶されていてもよい。   As described above, by repeating the operations in steps S101 to S104, the temperatures at all positions of the optical fiber 103 are stored in the memory (not shown). Specifically, the control unit 117 of the temperature measuring device 110 repeatedly executes the operations in steps S101 to S104. The predetermined arithmetic expression described above may be stored in, for example, the memory (not shown) described above. The above-described t (MAX) is the maximum time for receiving the Raman scattered light for one pulse light generated in the above-described step S100, and is stored in, for example, the above-described memory (not shown). Also good.

もし前述したステップS101で取得した時刻tが、前述した所定の時刻t(MAX)に達していれば(S103:NO)、出力分布測定部は、前述したメモリ(不図示)に記憶された温度分布を温度分布データ501aとして分布データベース501に記憶させる(S105)。具体的には、プロセス制御用コンピュータ500がこのステップS105の動作を実行する。   If the time t acquired in step S101 described above has reached the predetermined time t (MAX) described above (S103: NO), the output distribution measuring unit will store the temperature stored in the memory (not shown) described above. The distribution is stored in the distribution database 501 as temperature distribution data 501a (S105). Specifically, the process control computer 500 executes the operation of step S105.

尚、プロセス制御用コンピュータ500が複数の温度測定装置110、210を統括制御している場合には、温度分布データ501aは、該当の複数の光ファイバ103、203毎の温度分布を示すものとなる(図4(a)参照)。図4(a)は、本実施の形態の温度分布データ501aの構成例を示す図表である。同図によれば、温度分布データ501aは、炉心2の内部における、水平面(図1のXY面)内に例えば均等に配置された複数の光ファイバ毎の、上下方向(図1のZ軸方向)の各位置(A、B、C、D等)の温度から構成されるものである。   When the process control computer 500 performs overall control of the plurality of temperature measuring devices 110 and 210, the temperature distribution data 501a indicates the temperature distribution for each of the corresponding optical fibers 103 and 203. (See FIG. 4 (a)). FIG. 4A is a chart showing a configuration example of the temperature distribution data 501a of the present embodiment. According to the figure, the temperature distribution data 501a is generated in the vertical direction (Z-axis direction in FIG. 1) for each of a plurality of optical fibers arranged, for example, uniformly in the horizontal plane (XY plane in FIG. 1) inside the core 2. ) Of each position (A, B, C, D, etc.).

次に、出力分布測定部は、分布データベース501から温度分布データ501aを読み出し、所定の演算式に基づいて、温度を炉心2の内部における熱出力に換算して出力分布データ501bとして分布データベース501に記憶させる(S106)。具体的には、プロセス制御用コンピュータ500がこのステップS106の動作を実行する。尚、前述した所定の演算式は、例えば前述したメモリ(不図示)に記憶されていてもよい。   Next, the power distribution measurement unit reads the temperature distribution data 501a from the distribution database 501, converts the temperature into the heat output inside the core 2 based on a predetermined arithmetic expression, and outputs it as the power distribution data 501b in the distribution database 501. Store (S106). Specifically, the process control computer 500 executes the operation of step S106. The predetermined arithmetic expression described above may be stored in, for example, the memory (not shown) described above.

次に、出力分布測定部は、分布データベース501から出力分布データ501bを読み出し、例えば、各燃料集合体(図4(b)の「燃料集合体P」、「燃料集合体Q」)の近傍に配置された光ファイバについて、炉心軸方向(図1のZ軸方向)の位置A、B、C、D等に該当する熱出力の値(図4(b)の「炉出力(%)」)をグラフにしてディスプレイ502に表示する。図4(b)は、本実施の形態のディスプレイ502における出力分布データ501bの表示例を示す模式図である。ここで、1つの燃料集合体の近傍に複数の光ファイバが配置されている場合、位置(A、B、C、D等)毎に、これらの複数の光ファイバに該当する熱出力の値を合算し、これをグラフにしてディスプレイ502に表示してもよい。例えば原子炉の運転員は、このディスプレイ502を参照することにより、効率的な炉心管理ができる。   Next, the output distribution measuring unit reads the output distribution data 501b from the distribution database 501 and, for example, in the vicinity of each fuel assembly (“fuel assembly P” and “fuel assembly Q” in FIG. 4B). With respect to the arranged optical fiber, the value of the heat output corresponding to the positions A, B, C, D, etc. in the core axis direction (Z-axis direction in FIG. 1) (“furnace output (%)” in FIG. 4B) Is displayed on the display 502 as a graph. FIG. 4B is a schematic diagram showing a display example of the output distribution data 501b on the display 502 of the present embodiment. Here, when a plurality of optical fibers are arranged in the vicinity of one fuel assembly, the value of the heat output corresponding to the plurality of optical fibers is set for each position (A, B, C, D, etc.). These may be added together and displayed on the display 502 as a graph. For example, a reactor operator can efficiently manage the core by referring to the display 502.

次に、出力分布測定部は、前述した時刻tをゼロにリセットして(S108)、ディスプレイ502に表示された出力分布(図4(b))を更新すべく、前述したステップS100の動作を再度実行する。具体的には、プロセス制御用コンピュータ500がこのステップS108及びS100の動作を実行する。   Next, the output distribution measuring unit resets the above-described time t to zero (S108), and performs the operation of the above-described step S100 to update the output distribution (FIG. 4B) displayed on the display 502. Try again. Specifically, the process control computer 500 executes the operations of steps S108 and S100.

本実施の形態の原子炉出力分布測定システム10では、炉心2の内部の上下方向の複数の位置のそれぞれに設けられた発熱体(例えば、発熱体101a、101b、101c、101d)の温度を、1本の光ファイバ103内のラマン散乱光に基づいて測定している。よって、出力分布の測定に例えば従来の複数の中性子検出器等は必要なくなる。また、前述したように、原子炉圧力容器1の内部の占有スペースを抑制できる上に、原子炉圧力容器1に対する光ファイバ103、203の設置及び取り外しの作業も容易である。更に、光ファイバ103、203は連続体であるためそれ自体の較正等を必要とせず、ラマン散乱光の測定に常時使用できるし、発熱体101、201も常時使用できる。よって、炉心2の内部の出力分布が常時測定可能となる。以上から、本実施の形態の原子炉出力分布測定システム10は、簡単且つ交換が容易な構成を有する常時測定用のシステムと言える。   In the reactor power distribution measurement system 10 of the present embodiment, the temperatures of the heating elements (for example, heating elements 101a, 101b, 101c, 101d) provided at each of a plurality of positions in the vertical direction inside the core 2 are as follows. Measurement is performed based on the Raman scattered light in one optical fiber 103. Therefore, for example, a plurality of conventional neutron detectors are not required for measuring the output distribution. Further, as described above, the occupied space inside the reactor pressure vessel 1 can be suppressed, and the installation and removal operations of the optical fibers 103 and 203 with respect to the reactor pressure vessel 1 are easy. Furthermore, since the optical fibers 103 and 203 are continuous bodies, they do not require calibration or the like, and can always be used for measurement of Raman scattered light, and the heating elements 101 and 201 can also be used at all times. Therefore, the power distribution inside the core 2 can be always measured. From the above, it can be said that the reactor power distribution measurement system 10 of the present embodiment is a system for continuous measurement having a simple and easily replaceable configuration.

前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されるとともに、本発明にはその等価物も含まれる。   The above-described embodiment is intended to facilitate understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention is changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.

本実施の形態の原子炉出力分布測定システム及びその周辺部分の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the reactor power distribution measurement system of this Embodiment, and its peripheral part. 本実施の形態の温度測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the temperature measuring apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の温度測定装置及びプロセス制御用コンピュータの動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the temperature measurement apparatus of this Embodiment and the computer for process control. (a)は、本実施の形態の温度分布データの構成例を示す図表であり、(b)は、本実施の形態のディスプレイにおける出力分布データの表示例を示す模式図である。(A) is a chart which shows the example of a structure of the temperature distribution data of this Embodiment, (b) is a schematic diagram which shows the example of a display of the output distribution data in the display of this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 原子炉圧力容器 1a 上部
1b 下部 2 炉心
3 燃料集合体 4 原子炉格納容器
10 原子炉出力分布測定システム 100、200 ストリングス
101、201 発熱体 102、202 管部
103、203 光ファイバ 110、210 温度測定装置
111 光分波器 112a、112b 光源
113、114 受光器 115、116 A/Dコンバータ
117 制御部 500 プロセス制御用コンピュータ
501 分布データベース 501a 温度分布データ
501b 出力分布データ 502 ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor pressure vessel 1a Upper part 1b Lower part 2 Core 3 Fuel assembly 4 Reactor containment vessel 10 Reactor power distribution measurement system 100, 200 Strings 101, 201 Heating element 102, 202 Tube part 103, 203 Optical fiber 110, 210 Temperature Measuring device 111 Optical demultiplexer 112a, 112b Light source 113, 114 Light receiver 115, 116 A / D converter 117 Control unit 500 Process control computer 501 Distribution database 501a Temperature distribution data 501b Output distribution data 502 Display

Claims (5)

原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムであって、
燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を前記原子炉圧力容器の内部に備え、
前記光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、前記出力分布を求める際の基となる情報として、前記複数の位置における温度分布を求める温度分布測定部、を前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部に備えたことを特徴とする原子炉出力分布測定システム。
A reactor power distribution measurement system for measuring a power distribution inside a core stored in a reactor pressure vessel,
Provided at a plurality of positions in the longitudinal direction of the fuel rod, a plurality of heating elements that generate heat according to the dose of gamma rays generated due to fission, and a position where heat from the plurality of heating elements is transmitted An optical fiber provided inside the reactor pressure vessel,
A temperature distribution measuring unit for obtaining temperature distributions at the plurality of positions as information serving as a basis for obtaining the output distribution based on Raman scattered light in the optical fiber, a reactor storing the reactor pressure vessel A reactor power distribution measurement system provided outside the containment vessel.
前記出力分布は、前記温度分布であることを特徴とする請求項1に記載の原子炉出力分布測定システム。   The reactor power distribution measurement system according to claim 1, wherein the power distribution is the temperature distribution. 前記温度分布測定部で求められた前記温度分布を、当該温度分布に相関のある前記出力分布に変換する出力分布変換部、を更に前記原子炉格納容器の外部に備えたことを特徴とする請求項1に記載の原子炉出力分布測定システム。   The power distribution conversion unit that converts the temperature distribution obtained by the temperature distribution measurement unit into the power distribution correlated with the temperature distribution is further provided outside the reactor containment vessel. Item 4. The reactor power distribution measurement system according to Item 1. 前記複数の発熱体は、熱伝導物質であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の原子炉出力分布測定システム。   The reactor power distribution measurement system according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of heating elements are heat conductive materials. 原子炉圧力容器に格納された炉心の内部における出力分布を測定する原子炉出力分布測定システムの原子炉出力分布測定方法であって、
燃料棒の長手方向の複数の位置に設けられる、核分裂に起因して発生するガンマ線の線量に応じて発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体からの熱が伝達される位置に設けられる光ファイバと、を前記原子炉圧力容器の内部に備え、
前記光ファイバ内のラマン散乱光に基づいて、前記出力分布を求める際の基となる情報として、前記複数の位置における温度分布を、前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の外部にて求めることを特徴とする原子炉出力分布測定システムの原子炉出力分布測定方法。

A reactor power distribution measurement method for a reactor power distribution measurement system for measuring a power distribution inside a core stored in a reactor pressure vessel,
Provided at a plurality of positions in the longitudinal direction of the fuel rod, a plurality of heating elements that generate heat according to the dose of gamma rays generated due to fission, and a position where heat from the plurality of heating elements is transmitted An optical fiber provided inside the reactor pressure vessel,
Based on Raman scattered light in the optical fiber, the temperature distribution at the plurality of positions is information outside the reactor containment vessel that stores the reactor pressure vessel as information that is a basis for obtaining the output distribution. A reactor power distribution measurement method for a reactor power distribution measurement system.

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