JP2011017551A - Device and method for measuring void fraction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定装置およびボイド率測定方法に関する。 The present invention relates to a void ratio measuring apparatus and a void ratio measuring method for measuring a void ratio in a core of a boiling water reactor.
原子炉の炉心内には複数の検出器が設置されており、主に炉心内の出力分布を測定している。たとえば特許文献1には、中性子検出器とガンマ線検出器とを炉心内に設置し、ガンマ線検出器での測定値に基づいて中性子検出器を校正する方法が開示されている。
A plurality of detectors are installed in the reactor core, and the power distribution in the reactor core is mainly measured. For example,
原子炉内のボイド率分布を無く、炉心内のボイド率は、検出器で測定されるわけではなく、プロセスコンピュータがヒートバランス式を解くことによって算出される。このため、局所的なボイド率を算出することは困難である。たとえば特許文献2には、炉心外に取り出した燃料集合体が放出する2種類の放射線を測定することにより、燃料集合体内でのボイド分布を測定する方法が記載されている。 There is no void ratio distribution in the reactor, and the void ratio in the core is not measured by the detector, but is calculated by the process computer solving the heat balance equation. For this reason, it is difficult to calculate the local void ratio. For example, Patent Document 2 describes a method of measuring a void distribution in a fuel assembly by measuring two types of radiation emitted from the fuel assembly taken out of the core.
しかし、特許文献2に記載された方法では、測定するためには燃料集合体を炉外に取り出す必要がある。つまり、炉心内でのボイド率変化をリアルタイムで測定することはできない。また、炉心内のアウトチャンネル、すなわちチャンネルボックスの外側でのボイド率変化を測定することはできない。 However, in the method described in Patent Document 2, it is necessary to take the fuel assembly out of the furnace for measurement. That is, the change in void ratio in the core cannot be measured in real time. Also, it is not possible to measure the void ratio change in the out channel in the core, that is, outside the channel box.
そこで、本発明は、炉心内の局所的なボイド率をリアルタイムに測定できるようにすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to measure the local void fraction in the core in real time.
上述の目的を達成するため、本発明は、沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定装置において、中性子検出器とガンマ線検出器とを備えて前記炉心内に設けられた検出器集合体と、前記中性子検出器が測定する中性子束の前記ガンマ線検出器が測定するガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を記憶するボイド率依存性記憶器と、前記中性子検出器が測定した中性子束と前記ガンマ線検出器が測定したガンマ線強度とを伝達されて中性子束のガンマ線強度に対する比を算出し、その比および前記ボイド率依存性に基づいてボイド率を算出するボイド率算出器と、有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a void ratio measuring apparatus for measuring a void ratio in a core of a boiling water reactor, and includes a neutron detector and a gamma ray detector provided in the core. A detector assembly, a void rate dependent memory for storing a void rate dependency of a ratio of a neutron flux measured by the neutron detector to a gamma ray intensity measured by the gamma ray detector, and the neutron detector measured A neutron flux and a gamma ray intensity measured by the gamma ray detector are transmitted to calculate a ratio of the neutron flux to the gamma ray intensity, and a void ratio calculator that calculates a void ratio based on the ratio and the void ratio dependency; It is characterized by having.
また、本発明は、沸騰水型原子炉の炉心内のボイド率を測定するボイド率測定方法において、炉心内での中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を導出するボイド率依存性記憶工程と、中性子束を測定する工程と、前記中性子束と実質的に同じ位置でガンマ線強度を測定する工程と、前記中性子束の前記ガンマ線強度に対する比を算出する工程と、前記比および前記ボイド率依存性に基づいてボイド率を算出する工程と、有することを特徴とする。 The present invention also relates to a void ratio memory for deriving a void ratio dependency of a ratio of a neutron flux to a gamma ray intensity in a core in a void ratio measuring method for measuring a void ratio in a core of a boiling water reactor. A step of measuring a neutron flux, a step of measuring gamma ray intensity at substantially the same position as the neutron flux, a step of calculating a ratio of the neutron flux to the gamma ray intensity, the ratio and the void fraction And a step of calculating a void ratio based on the dependency.
本発明によれば、炉心内の局所的なボイド率をリアルタイムに測定できる。 According to the present invention, the local void ratio in the core can be measured in real time.
本発明に係るボイド率測定装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 An embodiment of a void ratio measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar structure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明に係るボイド率測定装置の第1の実施の形態におけるブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a void ratio measuring apparatus according to the present invention.
ボイド率測定装置10は、検出器集合体20と、ボイド率依存性記憶器13と、ボイド率算出器14とを有している。検出器集合体20は、中性子検出器11と、ガンマ線検出器12とを有している。中性子検出器11およびガンマ線検出器12は、実質的に同じ位置で中性子束およびガンマ線強度を測定する。検出器集合体20は、炉心50の内部に設けられる。
The void
中性子検出器11としては、たとえば一般的な核分裂電離箱を用いることができる。ガンマ線検出器12としては、たとえば、中性子の影響を補償することにより、より高い精度でガンマ線強度を測定することができる補償型ガンマ線検出器を用いることができる。ガンマ線検出器12として、放射線の照射による経時劣化が抑制されたガンマサーモメータを用いることもできる。
As the
図2は、本実施の形態における検出器集合体の位置を示す炉心の一部拡大横断面図である。 FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the core showing the position of the detector assembly in the present embodiment.
炉心は、4角筒状のチャンネルボックス31を装着された複数の燃料集合体30が水平方向に間隔を置いて正方格子状に配列され、全体としてほぼ円筒形に形成される。検出器集合体20は、隣接する4つチャンネルボックス31のコーナー部で囲まれる領域に配置される。
The reactor core is formed in a substantially cylindrical shape as a whole by arranging a plurality of
中性子検出器11は、主として熱中性子を検出する。このため、中性子検出器11によって測定される中性子束は、周囲のボイド率からの影響を受ける。
The
図3は、本実施の形態における中性子検出器が検出する熱中性子束のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。図3には、中性子検出器11の周囲の燃料集合体30の熱出力が異なる3つの場合のボイド率依存性を示している。
FIG. 3 is a graph schematically showing the void ratio dependence of the thermal neutron flux detected by the neutron detector in the present embodiment. FIG. 3 shows the void ratio dependency in three cases where the heat outputs of the fuel assemblies 30 around the
中性子検出器11に入射する中性子は、燃料集合体30の内部で熱中性子になって入射するものと、燃料集合体30の外部で熱中性子になって入射するものとに分類できる。中性子検出器11に入射する中性子のたとえば約8割程度の大部分は、燃料集合体30の外部で熱中性子になって入射するものである。このため、中性子検出器11の周りでボイドが発生すると、熱中性子の量が低下し、中性子検出器11が測定する熱中性子束が低下する。また、中性子検出器11の周囲の燃料集合体30の熱出力が増大すると、その熱出力にほぼ比例して熱中性子束も高くなる。
Neutrons that enter the
ガンマ線検出器12は、飛来したガンマ線の強度を測定する。
The
図4は、本実施の形態におけるガンマ線検出器が検出するガンマ線強度のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。図4には、ガンマ線検出器12の周囲の燃料集合体30の熱出力が異なる3つの場合のボイド率依存性を示している。
FIG. 4 is a graph schematically showing the void ratio dependency of the gamma ray intensity detected by the gamma ray detector in the present embodiment. FIG. 4 shows the void ratio dependency in three cases where the heat outputs of the fuel assemblies 30 around the
原子炉内に設置されたガンマ線検出器12が検出するガンマ線には、核分裂と同時に発生する即発ガンマ線、不安定核種から発生する遅発ガンマ線、ガンマ線検出器近くまで来た高速中性子が周りの水と衝突し減速する際に発生するブレムスガンマ線がある。即発ガンマ線および遅発ガンマ線は、ガンマ線検出器12の周りのボイドの発生に影響されにくい。また、ブレムスガンマ線は、即発ガンマ線および遅発ガンマ線に比べてエネルギが小さい。このため、ブレムスガンマ線はボイド発生の影響を受けるが、ガンマ線検出器12が測定するガンマ線強度に寄与する割合が小さい。これらの理由から、ガンマ線検出器12が測定するガンマ線強度に対するボイド発生の影響は、小さい。
The gamma rays detected by the
したがって、ガンマ線検出器12の周りでボイドが発生しても、ガンマ線検出器12が測定するガンマ線強度はほとんど変化しない。また、ガンマ線検出器12の周囲の燃料集合体30の熱出力が増大すると、その熱出力にほぼ比例してガンマ線強度も高くなる。
Therefore, even if a void is generated around the
図5は、本実施の形態における熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を模式的に示すグラフである。 FIG. 5 is a graph schematically showing the void ratio dependence of the ratio of thermal neutron flux to gamma ray intensity in the present embodiment.
検出器集合体20のガンマ線検出器12が測定するガンマ線強度は、熱出力にほぼ比例し、また、周囲のボイド率の影響をほとんど受けない。このため、中性子検出器11が測定する熱中性子束のガンマ線検出器12が中性子検出器11と実質的に同じ位置で測定するガンマ線強度に対する比は、熱出力の影響を受けず、ボイド率の増加に伴って単調に減少する。そこで、本実施の形態では、熱中性子束のガンマ線強度の比を用いて検出器集合体20の周囲のボイド率を算出する。熱中性子束のガンマ線強度の比のボイド率依存性は、燃料集合体の種類によって変化するため、燃料集合体30の種類ごとに導出しておく。
The gamma ray intensity measured by the
具体的には、まず、熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を計算などによって導出し、ボイド率依存性記憶器13に記憶しておく。熱中性子束およびガンマ線強度のボイド率依存性は、たとえばそれぞれモンテカルロ法を用いた計算によって求めることができる。さらに、計算によって求めた熱中性子束およびガンマ線強度のボイド率依存性、あるいは、熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を、炉外での放射線計測によって校正してもよい。
Specifically, first, the void ratio dependency of the ratio of the thermal neutron flux to the gamma ray intensity is derived by calculation or the like and stored in the void ratio
また、中性子検出器11で熱中性子束を測定し、ガンマ線検出器12でガンマ線強度を測定する。
The
熱中性子束およびガンマ線強度は、ボイド率算出器14に伝達される。ボイド率算出器14は、熱中性子束のガンマ線強度に対する比を算出する。ボイド率算出器14は、さらにボイド率依存性記憶器13から熱中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を伝達され、このボイド率依存性と熱中性子束のガンマ線強度に対する比とからボイド率を算出する。
The thermal neutron flux and gamma ray intensity are transmitted to the
このようにして、本実施の形態のボイド率測定装置10を用いると、炉心内の局所的なボイド率をリアルタイムに測定できる。
Thus, when the void
[第2の実施の形態]
図6は、本発明に係るボイド率測定装置の第2の実施の形態における検出器集合体の炉心内での配置とともに示すブロック図である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing the arrangement of the detector assembly in the core in the second embodiment of the void ratio measuring apparatus according to the present invention.
本実施の形態のボイド率測定装置10の検出器集合体20は、複数の中性子検出器11および中性子検出器11のそれぞれに対応するガンマ線検出器12を有している。中性子検出器11とガンマ線検出器12の対は、炉心の軸方向に間隔をおいて配列されている。ボイド率算出器14は、複数の中性子検出器11およびガンマ線検出器12のいずれから信号が伝達されたか識別できるようになっている。このような検出器集合体20は、たとえば局部出力領域モニタ(LPRM)の一部を用いて形成することもできる。
The
このようなボイド率測定装置10を用いると、炉心の軸方向のそれぞれの位置での局所的なボイド率をリアルタイムに測定することができる。つまり、炉心の軸方向のボイド率分布を測定できる。
When such a void
[第3の実施の形態]
図7は、本発明に係るボイド率測定装置の第3の実施の形態における検出器集合体の炉心内での配置とともに示すブロック図である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing the arrangement of detector assemblies in the core in the third embodiment of the void ratio measuring apparatus according to the present invention.
本実施の形態のボイド率測定装置10は、検出器集合体20を炉心の軸方向に移動させる駆動機22を備えている。駆動機22としては、たとえば可動型炉内検出器(TIP)の駆動機構を用いることができる。
The void
駆動機22によって、中性子検出器11およびガンマ線検出器12の対を炉心の軸方向の所定の位置に移動させて、熱中性子束およびガンマ線強度を測定することにより、その軸方向位置での局所的なボイド率をリアルタイムに測定することができる。したがって、中性子検出器11およびガンマ線検出器12の対の位置を変えることにより、炉心の軸方向のボイド率分布を測定できる。
By moving the pair of the
[その他の実施の形態]
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
[Other embodiments]
The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms. Moreover, it can also implement combining the characteristic of each embodiment.
10…ボイド率測定装置、11…中性子検出器、12…ガンマ線検出器、13…ボイド率依存性記憶器、14…ボイド率算出器、20…検出器集合体、22…駆動機、30…燃料集合体、31…チャンネルボックス
DESCRIPTION OF
Claims (4)
中性子検出器とガンマ線検出器とを備えて前記炉心内に設けられた検出器集合体と、
前記中性子検出器が測定する中性子束の前記ガンマ線検出器が測定するガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を記憶するボイド率依存性記憶器と、
前記中性子検出器が測定した中性子束と前記ガンマ線検出器が測定したガンマ線強度とを伝達されて中性子束のガンマ線強度に対する比を算出し、その比および前記ボイド率依存性に基づいてボイド率を算出するボイド率算出器と、
有することを特徴とするボイド率測定装置。 In a void ratio measuring device that measures the void ratio in the core of a boiling water reactor,
A detector assembly provided in the core with a neutron detector and a gamma ray detector;
A void ratio dependent memory that stores a void ratio dependence of a ratio of a neutron flux measured by the neutron detector to a gamma ray intensity measured by the gamma ray detector;
The ratio of the neutron flux to the gamma ray intensity is calculated by transmitting the neutron flux measured by the neutron detector and the gamma ray intensity measured by the gamma ray detector, and the void ratio is calculated based on the ratio and the void rate dependency. A void ratio calculator
A void ratio measuring device comprising:
炉心内での中性子束のガンマ線強度に対する比のボイド率依存性を導出するボイド率依存性記憶工程と、
中性子束を測定する工程と、
前記中性子束と実質的に同じ位置でガンマ線強度を測定する工程と、
前記中性子束の前記ガンマ線強度に対する比を算出する工程と、
前記比および前記ボイド率依存性に基づいてボイド率を算出する工程と、
有することを特徴とするボイド率測定方法。 In the void ratio measurement method for measuring the void ratio in the core of a boiling water reactor,
A void rate dependent memory process for deriving the void rate dependency of the ratio of the neutron flux to the gamma ray intensity in the core;
Measuring the neutron flux;
Measuring gamma ray intensity at substantially the same position as the neutron flux;
Calculating a ratio of the neutron flux to the gamma ray intensity;
Calculating a void ratio based on the ratio and the void ratio dependency;
A void ratio measuring method comprising:
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CN110286137A (en) * | 2019-07-24 | 2019-09-27 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | A kind of equivalent NEUTRON METHOD detection device of coming to nothing in steel-shelled concrete interface |
-
2009
- 2009-07-07 JP JP2009160712A patent/JP2011017551A/en not_active Withdrawn
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CN110286137A (en) * | 2019-07-24 | 2019-09-27 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | A kind of equivalent NEUTRON METHOD detection device of coming to nothing in steel-shelled concrete interface |
CN110286137B (en) * | 2019-07-24 | 2022-04-08 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Steel shell concrete interface equivalent void neutron method detection device |
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