JP2014106104A - 未臨界度測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】未臨界度測定方法及び装置において、未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を精度よく評価する。
【解決手段】炉心の基準状態における中性子検出器の検出器出力φ^refと、基準状態とは異なる臨界到達前の炉心状態における中性子検出器の検出器出力φとの比である逆計数率比φ^ref／φを補正係数により補正した補正逆計数率比を求めると共に、補正逆計数率比を求めるときの炉心状態における予測未臨界度を、炉心解析モデルを用いた炉心解析により算出し、制御棒位置及びホウ素濃度を変更すると共にそのホウ素濃度変更時のホウ素濃度測定値及び制御棒位置変更時の計算誤差を加味することで制御棒位置またはホウ素濃度を変更刈る過程において求めた補正逆計数率比と予測未臨界度とから両者の関係式を求め、この関係式を用いて未臨界度を評価する。
【選択図】図３

Description

本発明は、原子炉の未臨界度を評価する未臨界度測定方法及び装置に関するものである。

原子炉の起動時には、原子炉が未臨界であることを監視しながら臨界操作を行う。未臨界評価手法の従来技術の代表的なものとして、中性子源増倍法が挙げられる。これは、炉心を臨界に近づける過程において、前記炉心の基準状態における中性子検出器の検出器応答と、前記基準状態とは異なるある炉心状態における中性子検出器の検出器応答との逆計数率比を測定することにより、炉心が未臨界であることを監視する手法である。また、特許文献１には、原子炉の未臨界度を精度良く評価する技術が開示されている。

特開２００４−１７０４２７号公報 特開２００８−１５７６６９号公報

従来の中性子源増倍法は一点炉モデルを前提としているため、実際の炉心においては、未臨界監視には適する一方で、精度の良い未臨界度測定には適さない。特許文献１に開示した技術は、深い未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を評価するための技術であるが、改善の余地が残されている。また、特許文献２に開示した技術は、特許文献１の技術を改良したものであるが、ホウ素濃度差による未臨界度差の適用方法が具体的ではない。

本発明は上述した課題を解決するものであり、深い未臨界から臨界までの広範囲にわたって精度良く未臨界度を評価することができる未臨界度測定方法及び装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の未臨界度測定方法は、原子炉の炉心を臨界に到達させる過程において、前記炉心の基準状態における中性子検出器の検出器出力φ^refと、前記基準状態とは異なる臨界到達前の炉心状態における中性子検出器の検出器出力φとの比である逆計数率比φ^ref／φを補正係数により補正した補正逆計数率比を求めると共に、前記補正逆計数率比を求めるときの炉心状態における予測未臨界度を、炉心解析モデルを用いた炉心解析により算出する手順と、制御棒位置及びホウ素濃度を変更すると共にそのホウ素濃度変更時のホウ素濃度測定値及び制御棒位置変更時の計算誤差を加味することで前記炉心を臨界に到達させる過程において求めた前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度とから、両者の関係式を求める手順と、前記関係式を用いて未臨界度を評価する手順と、を含むことを特徴とするものである。

従って、原子炉が臨界に到達する過程において求めた補正逆計数率比と、解析によって求めた予測未臨界度との関係式を用いて、炉心の未臨界度を測定する。この場合、制御棒位置及びホウ素濃度を変更すると共にそのホウ素濃度変更時のホウ素濃度測定値及び制御棒位置変更時の計算誤差を加味することで、補正逆計数率比と予測未臨界度とを高精度に求めることができる。これにより、未臨界が深い状態から臨界近傍まで、幅広い範囲の補正逆計数率比を用いて関係式を算出できる。その結果、深い未臨界状態から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を測定できる。

また、本発明の未臨界度測定方法は、前記計算誤差は、ホウ素濃度測定値を用いた補正及び制御棒価値の計算誤差を有することを特徴としている。

従って、ホウ素濃度測定値を用いた補正と制御棒価値の計算誤差を加味して補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を求めることで、未臨界誤差の影響による誤差を補正することができる。

また、本発明の未臨界度測定方法は、前記予測未臨界度及び前記ホウ素濃度の測定値を用いて前記予測未臨界度の計算値を測定値ベースに補正し、前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度との関係式を求め直すことを特徴としている。

従って、予測未臨界度及び前記ホウ素濃度の測定値を用いて前記予測未臨界度の計算値を測定値ベースに補正し、前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度との関係式を求め直すことで、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を高精度に求めることができる。

また、本発明の未臨界度測定方法は、制御棒核定数を調整することで、制御棒位置変更時における直線関係式の傾きと、ホウ素濃度変更時における直線関係式の傾きとが一致するように前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度との関係式を求め直すことを特徴としている。

従って、制御棒位置変更時における直線関係式の傾きと、ホウ素濃度変更時における直線関係式の傾きとが一致するような制御棒核定数を求め、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を求め直すことで、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を高精度に求めることができる。

また、本発明の未臨界度測定装置は、原子炉の炉心を臨界に到達させる過程において、前記炉心の基準状態における中性子検出器の検出器出力φ^refと、前記基準状態とは異なる臨界到達前の炉心状態における中性子検出器の検出器出力φとの比である逆計数率比φ^ref／φを補正係数により補正した補正逆計数率比を求めると共に、前記補正逆計数率比を求めるときの炉心状態における予測未臨界度を、炉心解析モデルを用いた炉心解析により算出する炉心評価部と、制御棒位置及びホウ素濃度を変更すると共にそのホウ素濃度変更時のホウ素濃度測定値及び制御棒位置変更時の計算誤差を加味することで前記炉心が臨界に到達する過程において求めた前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度とから、両者の関係式を求める計算部と、前記関係式を用いて未臨界度を評価する補正部と、を含むことを特徴とするものである。

従って、原子炉が臨界に到達する過程において求めた補正逆計数率比と、解析によって求めた予測未臨界度との関係式を用いて、炉心の未臨界度を評価する。この場合、制御棒位置及びホウ素濃度を変更すると共にそのホウ素濃度変更時のホウ素濃度測定値及び制御棒位置変更時の計算誤差を加味することで、補正逆計数率比と予測未臨界度とを高精度に求めることができる。これにより、未臨界が深い状態から臨界近傍まで、幅広い範囲の補正逆計数率比を用いて前記関係式を算出できる。その結果、未臨界から臨界までの広範囲にわたって未臨界度を評価できる。

本発明の未臨界度測定方法及び装置によれば、未臨界から臨界までの広範囲にわたって精度良く未臨界度を評価することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る未臨界度測定装置が適用される原子炉の構成を表す概略図である。 図２は、比例定数の決定方法に関する説明図である。 図３は、制御棒価値を評価する手順を示すフローチャートである。 図４は、検出器応答に基づいて予測未臨界度に対する補正逆計数率比を補正する方法に関する説明図である。 図５は、本実施例の未臨界度測定装置の構成を表す概略図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によって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、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、ホウ酸及び制御棒を用いて反応度を調整する種類の原子炉又は核燃料を取り扱う施設等に適用することができる。

本実施例の未臨界度測定は、炉心が臨界に到達する過程において求めた補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を用いて、炉心の未臨界度を評価すると共に、臨界近傍で反応度を測定することにより、補正係数及び未臨界度を算出するために用いる炉心解析モデルを修正する点に特徴があるものである。

加えて、本実施例の未臨界度測定は、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を用いて炉心の未臨界度を評価するとき、制御棒位置及びホウ素濃度を変更すると共にその変更時に発生する計算誤差を加味することで補正逆計数率比と予測未臨界度とを求める点に特徴があるものである。

図１は、本発明の一実施例に係る未臨界度測定装置が適用される原子炉の構成を表す概略図である。図１に示すように、原子炉１は、炉心２の周囲で、且つ、外部に配置した中性子検出器３０により炉心２から放射される中性子を検出し、この中性子に基づいて運転制御されている。この原子炉１の運転においては、線源領域（ＳＲ：Source Range）、中間領域（ＩＲ：Intermediate Range）及び出力領域（ＰＲ：Power Range）、それぞれの領域で中性子検出が可能な中性子検出器３０を用意すると共に、それぞれの中性子検出器３０の測定レンジをオーパラップさせる。これにより、原子炉１の運転に必要な幅広い測定レンジを十分にカバーすることができる。

中性子検出器３０は、本実施例の未臨界度測定装置１０に接続され、検出器出力、即ち検出器応答φが取得される。未臨界度測定装置１０は、取得した検出器応答φから、実効増倍率ｋを算出する。また、未臨界度測定装置１０には、減速材温度、ホウ素濃度及び制御棒状態その他の炉心パラメータが送信される。これらの情報により、未臨界度測定装置１０は炉心２の未臨界度を評価する。

炉心２は、燃料５が配置される。燃料５は、ウランやプルトニウム等の核分裂物質である。燃料５の周囲には減速材３が配置される。炉心２の熱を外部に運び出すため、冷却材入口９ｉから冷却材が供給され、冷却材出口９ｏから取り出される。なお、軽水炉では、水が冷却材と減速材３とを兼ねる。原子炉１は、炉心２に挿入、引き抜き可能な複数の制御棒４を備える。炉心２の状態は、制御棒４を炉心２へ出し入れし、また、炉心冷却水のホウ素濃度を調整することにより制御することができる。

未臨界の炉心２においては、式（１）に示す関係が成り立つ。
１−ｋ∝ＳＣＦ'×（∫ＳｄＶ／φ）・・・（１）
ここで、φは検出器応答（検出器出力）、ＳＣＦは補正係数、Ｓは中性子源強度である。ｋは求めるべき実効増倍率であり、式（１）左辺の（１−ｋ）によって未臨界を評価することができる。以下の例では、未臨界を評価する尺度として（１−ｋ）を用い、未臨界度と（１−ｋ）とは同義のものとして扱う。式（１）において、炉心２のある基準状態ｒｅｆと、炉心２のある状態（例えば、臨界到達前の炉心状態）との比をとると、中性子源強度Ｓの項は消去でき、式（２）が得られる。
（１−ｋ）／（１−ｋ^ref）＝（ＳＣＦ'／ ＳＣＦ'^ref）×（φ^ref／φ）・・・（２）
式（２）において、φ^ref／φは、逆計数率比という。また、式（２）において、補正係数ＳＣＦ＝（ＳＣＦ'／ＳＣＦ'^ref）とすると、式（２）は、式（３）のようになる。
（１−ｋ）＝（１−ｋ^ref）×ＳＣＦ×（φ^ref／φ）・・・（３）
さらに、（１−ｋ^ref）をａ、ＳＣＦ×（φ^ref／φ）をＩＣＲＲとすると、式（３）は式（４）のようになる。
１−ｋ＝ａ×ＩＣＲＲ・・・（４）
ここで、ａは比例定数であり、補正逆計数率比ＩＣＲＲは、基準状態ｒｅｆにおける検出器応答基準値に対する検出器応答の比を、補正係数ＳＣＦで補正したものである。式（４）において、補正逆計数率比ＩＣＲＲは、実測した検出器応答φから求めることができるので、比例定数ａを決定できれば、各炉心状態における検出器応答、即ち、検出器の出力信号値から未臨界度（１−ｋ）を決定することができる。

次に、比例定数ａを決定する方法について説明する。図２は、比例定数ａの決定方法に関する説明図である。比例定数ａを決定するため、各未臨界状態における補正逆計数率比ＩＣＲＲを、解析により求めた予測未臨界度（１−ｋ）^Pに対してプロットし、例えば、最小二乗法等の近似手法により、補正逆計数率比ＩＣＲＲと予測未臨界度（１−ｋ）^Pとの関係式を算出する。これによって、式（５）が得られる。
１−ｋ＝ａ_fit×ＩＣＲＲ＋ｂ_fit・・・（５）
式（５）から分かるように、本実施例において、この関係式は直線式（以下、直線関係式と称する。）である。ここで、ａ_fit及びｂ_fitは、最小二乗法による１次式への近似計算において得られた定数である。式（５）を用いて未臨界度を評価することができる。

このとき、制御棒４が炉心２内に挿入されている状態の未臨界度を測定し、且つ、制御棒４が引き抜かれたところで未臨界度を測定すれば、その差が制御棒価値となる。また、冷却材中のホウ素の濃度が所定値である状態の未臨界度を測定し、且つ、冷却材中のホウ素濃度を希釈したところで未臨界度を測定すれば、その差がホウ素濃度変化による反応度変化となる。本実施例では、制御棒４の位置及びホウ素の濃度を変更したときの検出器応答変化を併せて用いて、制御棒価値を評価している。

炉心２において、中性子束分布は、未臨界度に応じて変化することから、補正逆計数率比ＩＣＲＲの補正係数ＳＣＦは、制御棒４の位置やホウ素濃度などの炉心条件のみではなく、未臨界度の関数でもあり、未臨界度誤差による影響が少なからず存在する。即ち、理論的に、予測未臨界度（１−ｋ）^Pを正確に予測することができれば、予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係は、制御棒４の引き抜き時及びホウ素希釈時とで、同様の傾きを持って一つの直線関係式で表すことができる。しかし、この予測未臨界度（１−ｋ）^Pの計算誤差が線形である場合、制御棒４の引き抜き時における直線関係式とホウ素希釈時における直線関係式とは、直線性は維持されるものの、傾きに影響を与える。制御棒４の引き抜き時の直線関係式とホウ素希釈時の直線関係式は、制御棒価値の計算誤差によりそれぞれ異なる傾きとなる場合がある。従って、本実施例では、制御棒４の引き抜き時の直線関係式とホウ素希釈時の直線関係式をそれぞれ別々に求め、例えば、最小二乗法等の近似手法により、一つの直線関係式に補正する。

以下、補正逆計数率比ＩＣＲＲと予測未臨界度（１−ｋ）^Pとの関係式（５）を補正する方法について、図３及び図４に基づいて説明する。図３は、制御棒価値を評価する手順を示すフローチャート、図４は、検出器応答に基づいて予測未臨界度に対する補正逆計数率比を補正する方法に関する説明図である。

まず、制御棒４の引き抜き時の検出器応答φとホウ素濃度希釈時の検出器応答φを取得する（ステップＳ０１）。そして、制御棒４の引き抜き時の検出器応答φとホウ素濃度希釈時の検出器応答φに基づいて、図４に示すように、予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係を表すグラフを作成する（ステップＳ０２）。ここで、制御棒４の引き抜き時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係は、図４のグラフに「○」で表され、ホウ素濃度希釈時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係は、図４のグラフに「×」で表される。

ホウ素希釈時の反応度変化は、ホウ素濃度変化によるものであり、異なるホウ素濃度時点の予測未臨界度（１−ｋ）^Pの差の誤差は、ホウ素濃度の誤差によるものである。そのため、予測未臨界度（１−ｋ）^Pの計算値をホウ素濃度測定値を用いて測定値ベースに補正する。この場合、中性子束分布は、実効増倍率により影響を受けるので、対応する補正逆計数率比ＩＣＲＲの補正係数ＳＣＦも予測未臨界度（１−ｋ）^Pに応じて変化する。そこで、この予測未臨界度（１−ｋ）^P及び補正係数ＳＣＦについて、予め複数のホウ素濃度に対する予測未臨界度（１−ｋ）^P及び補正係数ＳＣＦを評価してテーブルとして与えておき、ホウ素濃度の測定値がサンプリングにより求められた時点で、この予測未臨界度（１−ｋ）^P及び補正係数ＳＣＦのテーブルをホウ素濃度に対して内挿する。これにより、ホウ素濃度に関して測定値をベースに補正された予測未臨界度（１−ｋ）^P及び補正係数ＳＣＦ（ＳＣＦ^０１）を求め直す（ステップＳ０３）。そして、この測定値を使用して求めなおした補正係数ＳＣＦ^０１により、ホウ素濃度の誤差を加味した補正逆計数率比ＩＣＲＲ（ＩＣＲＲ^０１）を再計算する（ステップＳ０４）。

ここで、図４に示すように、制御棒４の引き抜き時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係「○」が「□」に補正され、ホウ素濃度希釈時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係「×」が「△」に補正される。そして、これらの予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係を表す複数プロット点に基づいて、例えば、最小二乗法等の近似手法により、補正逆計数率比ＩＣＲＲと予測未臨界度（１−ｋ）^Pとの直線関係式（フィッティング直線）を求める。この場合、ホウ素濃度測定値を用いて補正した制御棒４の引き抜き時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの直線関係式は、図４における複数の「□」からフィッティングされる一点鎖線Ａとなり、ホウ素濃度測定値を用いて補正したホウ素濃度希釈時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの直線関係式は、図４における複数の「□」からフィッティングされる二点鎖線Ｂとなる。

このようにしてホウ素濃度測定値を用いて補正された制御棒４の引き抜き時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの直線関係式（図４の一点鎖線Ａ）と、ホウ素濃度測定値を用いて補正したホウ素濃度希釈時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの直線関係式（図４の二点鎖線Ｂ）とが求められると、理論的に、この２つの直線関係式は同一直線上に位置することとなる。ところが、制御棒価値の計算誤差により傾きが若干ずれたものとなり、これを補正して傾きを合致させることにより、制御棒価値の計算誤差を補正する。

制御棒４の引き抜き時における反応度変化は、制御棒４の移動に基づくものであり、制御棒４の異なる時点（位置）での予測未臨界度（１−ｋ）^Pの誤差は、制御棒価値の計算誤差に基づくものであるとみなすことができる。そのため、予め複数の制御棒核定数に関して補正係数ＳＣＦを評価してテーブルとして与えておき、制御棒核定数を調整することで、制御棒４の引き抜き時における直線関係式（図４の一点鎖線Ａ）の傾きと、ホウ素濃度希釈時における直線関係式（図４の二点鎖線）の傾きとが一致するよう補正係数ＳＣＦ（ＳＣＦ^０２）と予測未臨界度（１−ｋ）^Pを求め直す。即ち、まず、制御棒４の引き抜き時における直線関係式（図４の一点鎖線Ａ）の傾きと、ホウ素濃度希釈時における直線関係式（図４の二点鎖線）の傾きとを求める（ステップＳ０５）。次に、制御棒核定数を調整すると、制御棒４の引き抜き時における直線関係式（図４の一点鎖線Ａ）の傾きや、ホウ素濃度希釈時における直線関係式（図４の二点鎖線）の傾きが変化することから、両者の傾きが一致する補正係数ＳＣＦ^０２を求める（ステップＳ０６）。なお、ここでの予測未臨界度（１−ｋ）^Pは、制御棒位置、ホウ素濃度、制御棒核定数に応じてテーブル化されたものである。

そして、求め直した補正係数ＳＣＦ^０２により、制御棒価値の計算誤差を加味した補正逆計数率比ＩＣＲＲ（ＩＣＲＲ^０２）を再計算する（ステップＳ０７）。
ＩＣＲＲ^０２＝ＳＣＦ^０２×ＩＣＲＲ
この補正により、ホウ素濃度に関して、測定値ベースに補正した上で、制御棒価値の計算誤差も考慮した補正逆計数率比ＩＣＲＲを得ることができる。ここで、図４に示すように、制御棒４の引き抜き時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係「○」が「■」に補正され、ホウ素濃度希釈時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係「×」が「▲」に補正される。そして、制御棒引き抜き時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係を表す複数プロット点に基づいて、例えば、最小二乗法等の近似手法により、補正逆計数率比ＩＣＲＲと予測未臨界度（１−ｋ）^Pとの直線関係式（フィッティング直線）を求める（ステップＳ０８）。この場合、制御棒価値の計算誤差を加味した予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの直線関係式は、図４における複数の「■」からフィッティングされる実線Ｃとなる。

このようにしてホウ素濃度測定値を用いた測定値ベースの補正及び制御棒価値の計算誤差を加味した予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの直線関係式（図４の実線Ｃ）が求められると、予測未臨界度（１−ｋ）^Pは、炉心状態（制御棒位置、ホウ素濃度）及び補正逆計数率比ＩＣＲＲの測定値と整合の取れた値に補正されたこととなる。従って、全制御棒挿入時１−ｋ_ＡＲＩと全制御棒引抜時１−ｋ_ＡＲＯの予測未臨界度（１−ｋ）^Pから、後述するように制御棒価値を求め、これを全制御棒価値測定とすることができる（ステップＳ０９）。

次に、この実施例の未臨界度測定装置の構成について説明する。図５は、本実施例の未臨界度測定装置の構成を表す概略図である。本実施例の未臨界度測定方法は、この実施例の未臨界度測定装置１０によって実現できる。図５に示すように、未臨界度測定装置１０は、入力処理回路１１と、入力ポート１２と、処理部２０と、記憶部２５と、出力ポート１３と、出力処理回路１４と、表示手段１６とを含んで構成される。処理部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）とメモリとを組み合わせて構成することができる。処理部２０は、炉心評価部２１と、計算部２２と、補正部２３とを含んで構成され、これらが、本実施例の未臨界度測定方法を実行する部分となる。

処理部２０と、記憶部２５とは、バス１５₁〜１５₃と入力ポート１２及び出力ポート１３とを介して接続される。これにより、未臨界度測定装置１０の処理部２０を構成する炉心評価部２１と計算部２２と補正部２３とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。

入力ポート１２には、入力処理回路１１が接続されている。中性子検出器３０や反応度計３１から出力される信号は、入力処理回路１１に備えられるノイズフィルタやＡ／Ｄコンバータ等により、処理部２０が利用できる信号に変換されてから、入力ポート１２を介して処理部２０へ送られる。これにより、処理部２０は、未臨界度を求めるために必要な情報を取得することができる。

出力ポート１３には、出力処理回路１４が接続されている。出力処理回路１４には、表示手段１６や、外部出力用の端子が接続されている。出力処理回路１４は、表示手段制御回路や、信号増幅回路等を備えており、処理部２０で算出された制御棒価値や未臨界度を、表示手段１６に表示させたり、外部機器へ出力したりする。表示手段１６は、例えば液晶表示パネルやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等を用いることができる。

記憶部２５には、この実施例の未臨界度測定方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや実効増倍率の初期値を推定するためのコンピュータプログラム等が格納されている。ここで、記憶部２５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、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。

このコンピュータプログラムは、処理部２０へ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、本実施例の未臨界度測定方法の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この未臨界度測定装置１０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を用いて、炉心評価部２１、計算部２２、及び補正部２３の機能を実現するものであってもよい。

また、本実施例の未臨界度測定方法は、予め用意された未臨界度測定用プログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション、あるいはプラント制御用コンピュータ等のコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。上記プログラムは、この実施例の未臨界度測定の機能を、コンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

次に、本実施例の未臨界度測定装置による未臨界度測定方法の手順について具体的に説明する。

図３及び図５に示すように、本実施例の未臨界度測定方法を実行するにあたり、未臨界度測定装置１０は、中性子検出器３０により検出器応答φを測定する。この他、未臨界度測定装置１０は、減速材温度、ホウ素濃度、制御棒状態等の炉心パラメータを取得する。これらの測定中、測定された炉心パラメータは、未臨界度測定装置１０が備える入力処理回路１１で適切にノイズ除去処理されると共に、計算部２２で測定信号のばらつき、すなわち標準偏差が評価され、表示手段１６に測定結果が表示される。

未臨界度測定装置１０が備える炉心評価部２１は、測定後に適切にノイズ除去処理された検出器出力、即ち、検出器応答φを取得するとともに、制御棒状態Ｒ、ホウ素濃度Ｂ、減速材温度Ｔ等の炉心パラメータを取得する（ステップＳ０１）。次に、炉心評価部２１は、取得した炉心パラメータから式（３）の補正係数ＳＣＦを求める。例えば、原子炉１の運転状況に応じて変化する炉心パラメータに対する補正係数ＳＣＦの関係を記述したテーブルを予め作成して記憶部２５へ格納しておき、取得した前記炉心パラメータをテーブルから内挿又は外挿することによって、補正係数ＳＣＦを求めることができる。

また、記憶部２５に、炉心解析用プログラムを格納しておき、この炉心解析用プログラムを用いて、取得した炉心パラメータから決定される炉心状態に応じた補正係数ＳＣＦを随時算出してもよい。このようにして、臨界到達前におけるある炉心状態の補正係数ＳＣＦをリアルタイムで求めることができる。

また、炉心評価部２１は、取得した炉心パラメータから予測未臨界度（１−ｋ）^Pを求める。例えば、炉心パラメータに対する予測未臨界度（１−ｋ）^Pの関係を記述したテーブルを予め作成して記憶部２５へ格納しておき、取得した炉心パラメータをテーブルから内挿または外挿することによって、予測未臨界度（１−ｋ）^Pを求めることができる。

炉心評価部２１は、解析に基づいて求めた補正係数ＳＣＦと実測した検出器応答φとを用いて、上記ＩＣＲＲを求める。次に、未臨界度測定装置１０が備える計算部２２は、求めたＩＣＲＲ及び予測未臨界度（１−ｋ）^Pを用いて、近似計算によりＩＣＲＲと予測未臨界度（１−ｋ）^Pとの関係を表す直線関係式（式（５））を求める（ステップＳ０２）。この直線関係式は、例えば、最小二乗法により求めることができる。

この場合、制御棒４の位置を変更したときの検出器応答変化と、ホウ素濃度を変更したときの検出器応答変化とを用いて未臨界度及び制御棒価値を評価している。そして、予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係は、制御棒４の引き抜き時とホウ素希釈時とで一つの直線関係式で表すことができる。しかし、このとき、ホウ素価値の計算誤差や制御棒価値の計算誤差が存在することから、両者の直線関係式は、直線性は維持されるものの傾きが相違する。

そのため、予測未臨界度（１−ｋ）^Pをホウ素濃度の測定値ベースに補正する。即ち、予め複数のホウ素濃度に対する補正係数ＳＣＦを評価してテーブルとして与えておき、ホウ素濃度の測定値がサンプリングにより求められた時点で、この補正係数ＳＣＦのテーブルをホウ素濃度に対して内挿し、測定値をベースに補正された予測未臨界度（１−ｋ）^Pに対する補正係数ＳＣＦ^０１を求め直し、補正逆計数率比ＩＣＲＲ^０１を再計算する（ステップＳ０３，Ｓ０４Ｓ，Ｓ０５，Ｓ０６）。

次に、予め複数の制御棒核定数に関して補正係数ＳＣＦを評価してテーブルとして与えておき、制御棒核定数を調整することで、制御棒４の引き抜き時における直線関係式の傾きと、ホウ素濃度希釈時における直線関係式の傾きとが一致するよう補正係数ＳＣＦ^０２と予測未臨界度（１−ｋ）^Pを求め直し、補正逆計数率比ＩＣＲＲ^０２を再計算する（ステップＳ０７）。この補正により、制御棒価値の計算誤差を加味した予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの直線関係式を求めることができる。

未臨界度測定装置１０は、原子炉１の炉心状態の変化に応じて検出器応答φ及び炉心パラメータを取得して、上記手順により予測未臨界度（１−ｋ）^PとＩＣＲＲとを求める。

制御棒引き抜き時における予測未臨界度（１−ｋ）^Pと補正逆計数率比ＩＣＲＲとの関係を表す複数プロット点に基づいて、例えば、最小二乗法等の近似手法により、補正逆計数率比ＩＣＲＲと予測未臨界度（１−ｋ）^Pとの直線関係式（フィッティング直線）を求める（ステップＳ０８）。そして、全制御棒挿入時１−ｋ_ＡＲＩと全制御棒引抜時１−ｋ_ＡＲＯの予測未臨界度（１−ｋ）^Pから、制御棒価値を求め、これを全制御棒価値測定とすることができる（ステップＳ０９）。

１ 原子炉
２ 炉心
３ 減速材
４ 制御棒
５ 燃料
９ｉ 冷却材入口
９ｏ 冷却材出口
１０ 未臨界度測定装置
１１ 入力処理回路
１２ 入力ポート
１３ 出力ポート
１４ 出力処理回路
１５ バス
１６ 表示手段
２０ 処理部
２１ 炉心評価部
２２ 計算部
２３ 補正部
３０ 中性子検出器
３１ 反応度計
３２ 炉心パラメータ

Claims (5)

1. 原子炉の炉心を臨界に到達させる過程において、前記炉心の基準状態における中性子検出器の検出器出力φ^refと、前記基準状態とは異なる臨界到達前の炉心状態における中性子検出器の検出器出力φとの比である逆計数率比φ^ref／φを補正係数により補正した補正逆計数率比を求めると共に、前記補正逆計数率比を求めるときの炉心状態における予測未臨界度を、炉心解析モデルを用いた炉心解析により算出する手順と、
   制御棒位置及びホウ素濃度を変更すると共にそのホウ素濃度変更時のホウ素濃度測定値及び制御棒位置変更時の計算誤差を加味することで前記炉心を臨界に到達させる過程において求めた前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度とから、両者の関係式を求める手順と、
   前記関係式を用いて未臨界度を評価する手順と、
   を含むことを特徴とする未臨界度測定方法。
2. 前記計算誤差は、ホウ素濃度測定値を用いた補正及び制御棒価値の計算誤差を有することを特徴とする請求項１に記載の未臨界度測定方法。
3. 前記予測未臨界度及び前記ホウ素濃度の測定値を用いて前記予測未臨界度の計算値を測定値ベースに補正し、前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度との関係式を求め直すことを特徴とする請求項１または２に記載の未臨界度測定方法。
4. 制御棒核定数を調整することで、制御棒位置変更時における直線関係式の傾きと、ホウ素濃度変更時における直線関係式の傾きとが一致するように前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度との関係式を求め直すことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の未臨界度測定方法。
5. 原子炉の炉心を臨界に到達させる過程において、前記炉心の基準状態における中性子検出器の検出器出力φ^refと、前記基準状態とは異なる臨界到達前の炉心状態における中性子検出器の検出器出力φとの比である逆計数率比φ^ref／φを補正係数により補正した補正逆計数率比を求めると共に、前記補正逆計数率比を求めるときの炉心状態における予測未臨界度を、炉心解析モデルを用いた炉心解析により算出する炉心評価部と、
   制御棒位置及びホウ素濃度を変更すると共にそのホウ素濃度変更時のホウ素濃度測定値及び制御棒位置変更時の計算誤差を加味することで前記炉心が臨界に到達する過程において求めた前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度とから、両者の関係式を求める計算部と、
   前記関係式を用いて未臨界度を評価する補正部と、
   を含むことを特徴とする未臨界度測定装置。

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