JP2015219163A - Nuclear instrumentation sensor system and nuclear reactor output monitoring system - Google Patents

Nuclear instrumentation sensor system and nuclear reactor output monitoring system Download PDF

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篤 伏見
Atsushi Fushimi
篤 伏見
耕一 岡田
Koichi Okada
耕一 岡田
孝彦 赤堀
Takahiko Akabori
孝彦 赤堀
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nuclear instrumentation sensor system capable of preventing degradation in the accuracy of a gamma thermometer due to the generation of heat from a self-powered detector, and a nuclear reactor output monitoring system using the nuclear instrumentation sensor system.SOLUTION: A nuclear instrumentation sensor system 1, comprises: a gamma thermometer section 8 configured to have at least two junctions including a cold junction 4 located outside of upper and lower ends of a heat insulator 7; a self-powered detector 11 disposed generally at the same height as that of the heat insulator 7; and a sheath 12 for storing therein the gamma thermometer section 8 and the self-powered detector 11. In the nuclear instrumentation sensor system 1, the self-powered detector 11 is disposed outside of the heat insulator 7. When the gamma thermometer and the self-powered detector are formed integrally to be able to be installed in a narrow space, it is possible to prevent degradation in the accuracy of the gamma thermometer due to the heat generation from the self-powered detector.

Description

本発明は、核計装センサシステム及び原子炉出力監視システムに関する。   The present invention relates to a nuclear instrumentation sensor system and a reactor power monitoring system.

沸騰水型原子炉等において、原子炉出力を監視するシステム(核計装と呼ばれている)として、炉内に放射線センサを設置したシステムが広く用いられている。例えば、従来の沸騰水型原子炉では、原子炉内の出力を監視するために、核分裂電離箱などを燃料集合体の間隙に配置し、圧力容器下部からケーブルで信号を引き出し、中央制御室に設置された監視装置で計測・表示するシステムが一般的である。核分裂電離箱は、電離箱のカソードまたはアノードに核分裂物質であるウランを塗布したものである。塗布したウランに中性子が照射されるとウランが核分裂を生じ、核分裂片がアノードとカソードの間の気体を電離して電流信号を生じる仕組みである。そのため、中性子の照射により運転中にウランが減損し感度が低下する。通常、運転中に感度低下を校正するために、核分裂電離箱の近傍を走査可能な走査型検出器を用い、走査型検出器が核分裂電離箱に隣接する位置にあるときの出力信号に基づいて感度が校正される。   In a boiling water reactor or the like, a system in which a radiation sensor is installed in a reactor is widely used as a system for monitoring reactor power (called nuclear instrumentation). For example, in a conventional boiling water reactor, a fission ionization chamber is placed in the gap of the fuel assembly in order to monitor the output in the reactor, and a signal is drawn from the lower part of the pressure vessel with a cable to the central control room. A system that performs measurement and display with an installed monitoring device is common. The fission ionization chamber is obtained by applying uranium as a fission material to the cathode or anode of the ionization chamber. When neutrons are applied to the coated uranium, the uranium undergoes fission, and the fission fragments ionize the gas between the anode and cathode to produce a current signal. Therefore, uranium is lost during operation due to neutron irradiation, and sensitivity is lowered. Usually, to calibrate the decrease in sensitivity during operation, a scanning detector capable of scanning the vicinity of the fission ionization chamber is used, and based on the output signal when the scanning detector is located adjacent to the fission ionization chamber. Sensitivity is calibrated.

このような従来システムに対して、走査型検出器を用いない方式も提案されている。例えば、特開平3-65696(特許文献1)には、ガンマサーモメータにより隣接する核分裂電離箱の感度を校正する構成が開示されている。   For such a conventional system, a method that does not use a scanning detector has also been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-65696 (Patent Document 1) discloses a configuration for calibrating the sensitivity of adjacent fission ionization chambers using a gamma thermometer.

さらに、特開平4-218796(特許文献2)には、核分裂電離箱に代えて自己出力型検出器を用い、ガンマサーモメータ内部の断熱部内側に熱電対と自己出力型検出器を配列し、ガンマサーモメータの出力信号に基づいて自己出力型検出器の感度を校正する出力分布計測装置が開示されている。
Furthermore, in JP-A-4-18796 (Patent Document 2), a self-output type detector is used instead of the fission ionization chamber, and a thermocouple and a self-output type detector are arranged inside the heat insulating part inside the gamma thermometer, An output distribution measuring device that calibrates the sensitivity of a self-powered detector based on an output signal of a gamma thermometer is disclosed.

特開平3-65696号公報JP-A-3-65696 特開平4-218796号公報JP-A-4-18796

上述した走査型検出器は案内管の内部に検出器を出し入れするため、機械的な強度を確保するために一定以上の太さが必要となる。また、核分裂電離箱と走査型検出器の2種類の検出器を隣接して配置する必要があるため、これらセンサシステムを1つの外筒に納めた集合体は外径が太くなる。そのため、従来のセンサシステムは一定以上スペースをもつ間隙にしか設置することができなかった。   Since the above-described scanning detector is inserted into and removed from the guide tube, a certain thickness or more is required to ensure mechanical strength. In addition, since it is necessary to arrange two types of detectors, a fission ionization chamber and a scanning detector, adjacent to each other, an assembly in which these sensor systems are housed in one outer cylinder has a large outer diameter. For this reason, the conventional sensor system can only be installed in a gap having a certain space.

ガンマサーモメータを用いる場合、検出器の出し入れに伴う強度確保は不要であり、外径を細くすることができる。更に、特許文献2に示されるように、ガンマサーモメータに自己出力型検出器を一体化することで、センサシステムの外径を小さくし、より狭い領域に設置することが可能となる。   When a gamma thermometer is used, it is not necessary to ensure the strength when the detector is put in and out, and the outer diameter can be reduced. Furthermore, as shown in Patent Document 2, by integrating a self-output type detector with a gamma thermometer, the outer diameter of the sensor system can be reduced and installed in a narrower region.

しかし、このようなセンサシステムはそのままでは測定精度を確保することが難しいという課題がある。その課題について以下に説明する。   However, such a sensor system has a problem that it is difficult to ensure measurement accuracy as it is. The problem will be described below.

ガンマサーモメータはガンマ線を計測するためのセンサであるが、その計測原理はガンマ線発熱を温度により計測することにある。すなわち、金属等で成形した発熱部にガンマ線が照射されるとガンマ発熱が生じる。発熱部は、ある高さ位置では、センサ外側を流れる冷却水に熱的に接触しており、温度は冷却材温度付近で保たれるが、一方でそれとは異なる高さには断熱部が成形されており、発熱部が外側を流れる冷却水と熱的に隔離されているため温度が上昇する。そして、この二点間の温度差を差動型熱電対で計測することでガンマ線を求める。   A gamma thermometer is a sensor for measuring gamma rays, and its measurement principle is to measure the heat generation of gamma rays by temperature. That is, when a heat generating part formed of metal or the like is irradiated with gamma rays, gamma heat is generated. The heating part is in thermal contact with the cooling water flowing outside the sensor at a certain height, and the temperature is kept near the coolant temperature, while the heat insulating part is formed at a different height. Since the heat generating part is thermally isolated from the cooling water flowing outside, the temperature rises. And the gamma ray is calculated | required by measuring the temperature difference between these two points with a differential type thermocouple.

一方、自己出力型検出器のうち中性子を計測するものは、β線型と捕獲γ線型があるが、いずれの場合にも、エミッタ部に中性子が吸収されて核変換を生じることが前提となっている。すなわち、中性子の照射にともない中性子に有感な物質が減損し感度が変化する。ガンマサーモメータは、この感度変化を校正するために必要となる。   On the other hand, the self-powered detectors that measure neutrons are the β-ray type and the capture γ-ray type. In either case, it is assumed that the neutron is absorbed by the emitter and causes transmutation. Yes. That is, a substance sensitive to neutrons is lost due to neutron irradiation, and the sensitivity changes. A gamma thermometer is required to calibrate this sensitivity change.

このようなガンマサーモメータの内部に自己出力型検出器を内蔵すると、ガンマサーモメータ発熱部でのガンマ発熱以外に、自己出力型検出器の発熱が検知されることになる。ここで、自己出力型検出器の発熱は、中性子による核変換数に依存するが、その核変換数は有感物質の減損にともなって、同じ中性子照射環境にあっても変化する。従って、校正の基準となるガンマサーモメータの計測値が、校正対象である自己出力型検出器の感度に依存してしまうため、精度が向上できないという課題を生じる。   If a self-output type detector is built in such a gamma thermometer, heat generation of the self-output type detector is detected in addition to the gamma heat generation in the gamma thermometer heat generating part. Here, the heat generation of the self-powered detector depends on the number of transmutation by neutrons, but the transmutation number varies with the loss of sensitive material even in the same neutron irradiation environment. Therefore, since the measurement value of the gamma thermometer serving as a calibration reference depends on the sensitivity of the self-output detector that is the calibration target, there arises a problem that the accuracy cannot be improved.

あるいは、このような課題を回避するために、自己出力型検出器の発熱の影響を受けないよう、ガンマサーモメータと自己出力型検出器の高さを十分離して配置することが考えられるが、その場合、自己出力型検出器の感度を離れた位置に設置したガンマサーモメータで校正するため、位置の違いによる誤差が生じ、別な理由で精度が悪くなるという問題が生じる。   Alternatively, in order to avoid such problems, it can be considered that the height of the gamma thermometer and the self-output detector are sufficiently separated so as not to be affected by the heat generated by the self-output detector. In that case, since the sensitivity of the self-output type detector is calibrated by a gamma thermometer installed at a distant position, an error due to a difference in position occurs, and there is a problem that the accuracy deteriorates for another reason.

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガンマサーモメータと自己出力型検出器を一体成型して狭小スペースに設置可能とする際に、自己出力型検出器の発熱にともなうガンマサーモメータの精度低下を生じない核計装センサシステムならびにこの核計装センサシステムを用いた原子炉出力監視システムを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a self-output type detection when a gamma thermometer and a self-output type detector can be integrally formed and installed in a narrow space. It is an object of the present invention to provide a nuclear instrumentation sensor system that does not cause a decrease in accuracy of the gamma thermometer due to heat generation of the reactor, and a reactor power monitoring system using this nuclear instrumentation sensor system.

本発明は、校正用ヒータと、ヒータ周囲に設置した差動型熱電対と、前記ヒータ及び前記差動型熱電対に熱的に接触するように配置された発熱部と、前記校正用ヒータ、前記差動型熱電対、前記発熱部の一定の高さ範囲を取り囲むように配置した断熱部とからなり、前記差動型熱電対は、前記断熱部の上下端の間に位置した温接点と、前記断熱部の上下端の外側に位置した冷接点との少なくとも2つの接点を持つように構成されたガンマサーモメータ部と、前記断熱部と略同一高さに配置された自己出力型検出器と、前記ガンマサーモメータ部および前記自己出力型検出器を収納するシースを備えた核計装センサシステムにおいて、前記自己出力型検出器は断熱部の外側に配置されていることを特徴とする。
The present invention includes a calibration heater, a differential thermocouple installed around the heater, a heating unit arranged to be in thermal contact with the heater and the differential thermocouple, the calibration heater, The differential thermocouple includes a heat insulating portion disposed so as to surround a certain height range of the heat generating portion, and the differential thermocouple includes a hot junction positioned between upper and lower ends of the heat insulating portion. A gamma thermometer unit configured to have at least two contacts with a cold junction located outside the upper and lower ends of the heat insulating unit, and a self-output detector disposed at substantially the same height as the heat insulating unit And a nuclear instrumentation sensor system comprising a sheath for housing the gamma thermometer unit and the self-powered detector, wherein the self-powered detector is disposed outside the heat insulating portion.

ガンマサーモメータと自己出力型検出器を一体成型して狭小スペースに設置可能とする際に、自己出力型検出器の発熱にともなうガンマサーモメータの精度低下させないことが可能となる。
When the gamma thermometer and the self-output type detector are integrally molded so that the gamma thermometer can be installed in a narrow space, the accuracy of the gamma thermometer due to heat generation of the self-output type detector can be prevented.

核計装センサシステムの一例に対する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view with respect to an example of a nuclear instrumentation sensor system. 核計装センサシステムの一例に対する横断面図である。It is a cross-sectional view with respect to an example of a nuclear instrumentation sensor system. 実施例1の核計装センサシステムを用いた原子炉出力監視システムの構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the nuclear reactor power monitoring system using the nuclear instrumentation sensor system of Example 1. FIG.

本発明は、原子力炉の出力を監視するための炉内放射線センサシステム及び当該センサシステムを用いた原子炉出力監視システムに関する。   The present invention relates to an in-core radiation sensor system for monitoring the output of a nuclear reactor and a reactor output monitoring system using the sensor system.

以下、図面を用いて、各実施例について説明する。   Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施例の核計装センサシステムの構成例を示す縦断面図である。核計装センサシステム1は、校正用ヒータ2、温接点3及び冷接点4からなる差動型熱電対5、発熱部6、断熱部7で構成されるガンマサーモメータ部8と、エミッタ9及びコレクタ10で構成される自己出力型検出器11と、ガンマサーモメータ部8と自己出力型検出器11とを格納する金属シース12及び金属シース12の下部に取り付けられたコネクタ13で構成されている。図1にはガンマサーモメータ部8と自己出力型検出器11の組は2つのみ記載されているが、これらの下部にも設置してあり、全体としては4つの組を持っている。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a nuclear instrumentation sensor system according to the present embodiment. The nuclear instrumentation sensor system 1 includes a calibration heater 2, a differential thermocouple 5 including a hot junction 3 and a cold junction 4, a heat generating unit 6, and a gamma thermometer unit 8 including a heat insulating unit 7, an emitter 9 and a collector. 10 includes a self-output type detector 11 constituted by 10, a gamma thermometer unit 8 and a self-output type detector 11, and a connector 13 attached to the lower part of the metal sheath 12. Although only two sets of the gamma thermometer unit 8 and the self-output type detector 11 are shown in FIG. 1, they are also installed at the lower part of these, and have four sets as a whole.

また、図2は本実施例の核計装センサシステムの構成例を示す横断面図である。図1に示したものと同一の要素には共通の番号を付している。ガンマサーモメータ部8は、校正用ヒータ2、差動型熱電対5、金属及びセラミック等で形成された発熱部6を取り囲むように、希ガス(Ar等)を封入した断熱部7が形成されている。自己出力型検出器11は断熱部7の外側に配置し、ガンマサーモメータ部8とは熱的に隔離されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the nuclear instrumentation sensor system of the present embodiment. Elements that are the same as those shown in FIG. 1 are given common numbers. The gamma thermometer section 8 is formed with a heat insulating section 7 in which a rare gas (Ar, etc.) is enclosed so as to surround the heating heater 6 for calibration, the differential thermocouple 5, and the heat generating section 6 formed of metal, ceramic, etc. ing. The self-output type detector 11 is disposed outside the heat insulating portion 7 and is thermally isolated from the gamma thermometer portion 8.

そして、円筒状に形成された断熱部7の内側に校正用ヒータ2、差動型熱電対5が配置される。特に、差動型熱電対5の温接点3は断熱部7の上端部から下端部までの高さ範囲内に配置され、冷接点4は断熱部7の上端部から下端部までの高さ範囲外に配置される。また、断熱部7の外側であって、断熱部7の上端部から下端部までの高さ範囲内に、有感部であるエミッタ9の全体が収まるように配置されている。   A calibration heater 2 and a differential thermocouple 5 are arranged inside the heat insulating portion 7 formed in a cylindrical shape. In particular, the hot junction 3 of the differential thermocouple 5 is arranged within the height range from the upper end to the lower end of the heat insulating portion 7, and the cold junction 4 is the height range from the upper end to the lower end of the heat insulating portion 7. Placed outside. In addition, the entire emitter 9 that is the sensitive part is arranged outside the heat insulating part 7 and within a height range from the upper end part to the lower end part of the heat insulating part 7.

以下、本センサシステムの動作について説明する。本センサシステムは、原子炉内の狭隘部に取り付けられ、炉心燃料から核分裂で放出される中性子の照射を受ける。自己出力型検出器11内のエミッタ9に到達した中性子は、エミッタ9内の原子核に捕獲されてガンマ線を放出する。この捕獲γ線は周囲の原子がもつ軌道電子をたたき出す。たたき出された電子をコレクタ9から電流として取出すことで、原子炉内の中性子束に応じた信号が得られる。中性子捕獲から信号が得られるまでの時間は非常に短いため、この信号を原子炉の出力監視等に用い、仮に出力過大となった場合の非常停止(スクラム)等を作動させるために使用することができる。コバルト、カドミウム、白金、エルビウム、ハフニウム、ガドリウムなどの物質が捕獲γ線を放出する物質として利用することができる。このような原理に基づく自己出力型検出器11は、エミッタ内の原子核の核変換により信号が出力されるため、核変換を生じる原子核は運転とともに減損し、同じ中性子の照射に対する信号レベルは低下していく。   Hereinafter, the operation of the sensor system will be described. This sensor system is attached to a narrow part in a nuclear reactor and is irradiated with neutrons emitted from nuclear fuel by fission. Neutrons that have reached the emitter 9 in the self-output detector 11 are captured by the nuclei in the emitter 9 and emit gamma rays. This trapped gamma ray knocks out orbital electrons of surrounding atoms. By taking out the knocked-out electrons as current from the collector 9, a signal corresponding to the neutron flux in the reactor can be obtained. Since the time from neutron capture to obtaining a signal is very short, use this signal for reactor power monitoring, etc., and to operate an emergency stop (scram) in the event of excessive power. Can do. Substances such as cobalt, cadmium, platinum, erbium, hafnium, and gadolin can be used as substances that emit trapped γ rays. In the self-powered detector 11 based on such a principle, since a signal is output by nuclear transmutation in the emitter, the nucleus that causes the nuclear transmutation is lost during operation, and the signal level for the same neutron irradiation decreases. To go.

ガンマサーモメータ部8は、炉心内の核分裂で放出されるガンマ線が照射されると、ガンマ線を吸収して発熱部6が発熱する。この発熱量は、核分裂量すなわち原子炉の出力に応じたものとなる。このとき、断熱部7で囲まれた部分は発熱量に応じて温度が上昇するが、断熱部7で囲まれていない冷接点では放熱のため温度が上昇しない。両者の温度差が温接点3及び冷接点4により検知され、差動型熱電対5の出力は原子炉出力に応じたものとなる。差動型熱電対5の出力は、発熱に基づくものであり炉心の出力変化に対して数秒以上の時間遅れを伴うため、非常停止(スクラム)等の信号を発生させる目的で使用するには適さない。しかし、運転とともに出力が低下していく自己出力型検出器11の校正に用いることができる。本センサシステムでは、差動型熱電対5の出力に基づいて自己出力型検出器11の信号を校正し、運転期間を通じて非常停止(スクラム)等の作動に用いることができる。   When the gamma thermometer unit 8 is irradiated with gamma rays emitted by nuclear fission in the reactor core, the gamma thermometer unit 8 absorbs the gamma rays and the heat generating unit 6 generates heat. This calorific value depends on the fission amount, that is, the output of the reactor. At this time, the temperature of the portion surrounded by the heat insulating portion 7 increases according to the amount of heat generation, but the temperature does not increase due to heat dissipation at the cold junction not surrounded by the heat insulating portion 7. The temperature difference between the two is detected by the hot junction 3 and the cold junction 4, and the output of the differential thermocouple 5 is in accordance with the reactor output. The output of the differential type thermocouple 5 is based on heat generation, and is accompanied by a time delay of several seconds or more with respect to changes in the core output, so it is suitable for use in order to generate signals such as emergency stop (scram). Absent. However, it can be used for calibration of the self-output detector 11 whose output decreases with operation. In this sensor system, the signal of the self-output detector 11 can be calibrated based on the output of the differential thermocouple 5 and used for operations such as emergency stop (scram) throughout the operation period.

更に、ガンマサーモメータ部には、校正用ヒータ2が備えられており、規定の発熱量に対して同一の出力信号となるように差動型熱電対5の出力信号を校正することができる。   Further, the gamma thermometer unit is provided with a calibration heater 2, and the output signal of the differential thermocouple 5 can be calibrated so that the same output signal is obtained with respect to a specified calorific value.

このように、ガンマサーモメータ部8は発熱によって出力を計測する原理であり、出力と直接相関のない発熱があると誤差要因となる。自己出力型検出器11は、中性子吸収の核反応に基づく発熱を生じるが、この発熱量は核反応物質の減損とともに変化するため、この発熱が発熱部6に伝搬すると誤差要因となる。本センサシステムでは、自己出力型検出器11で生じた発熱は、断熱部7により遮断され発熱部6に伝わることがなく、ガンマサーモメータ部8では精度の良い計測が保たれる。   As described above, the gamma thermometer unit 8 is based on the principle of measuring the output by heat generation. If there is heat generation not directly correlated with the output, an error factor is caused. The self-output type detector 11 generates heat based on the nuclear reaction of neutron absorption, but since the amount of generated heat changes with the loss of the nuclear reactant, if this generated heat propagates to the heat generating part 6, it becomes an error factor. In this sensor system, the heat generated by the self-output detector 11 is blocked by the heat insulating unit 7 and is not transmitted to the heat generating unit 6, and the gamma thermometer unit 8 can maintain accurate measurement.

図3は、本発明の核計装センサシステムを用いた原子炉出力監視システムの構成例を示したものである。核計装センサシステム1は、沸騰水型原子炉圧力容器14の炉心19内に、燃料集合体と平行な向きに挿入される。圧力容器14の内部には、炉心19の他に炉心を下部で支える炉心支持板20、燃料上部を固定する上部格子板18、炉心を内包するシュラウド17、シュラウド上部に取り付けられた気水分離器16、蒸気乾燥器15などが設置されている。核計装センサシステム1の先端は、上部格子板18に支持され、下部は炉心支持板20を貫通して案内管及びハウジング21に挿入され圧力容器14の外部に導かれる。案内管及びハウジング21は水封部を備え(図3では省略されている)、圧力容器14内の冷却水が外部に漏えいしない仕組みとなっている。圧力容器14の外部では、コネクタ13及びケーブル22により自己出力型検出器用計測装置23とガンマサーモメータ用計測装置24に接続されている。自己出力型検出器用計測装置23とガンマサーモメータ用計測装置24は出力監視装置25に接続される。これらに加えて、出力監視装置25には炉心流量を計測する流量センサ30を備えた炉心流量計測装置31が接続されている。また、圧力容器14の内部には制御棒27が設置されており、その駆動機構28は制御棒制御装置29に接続されている。出力監視装置25及び制御棒制御装置29は安全保護システム26に接続されている。   FIG. 3 shows a configuration example of a reactor power monitoring system using the nuclear instrumentation sensor system of the present invention. The nuclear instrumentation sensor system 1 is inserted into the core 19 of the boiling water reactor pressure vessel 14 in a direction parallel to the fuel assembly. Inside the pressure vessel 14, in addition to the core 19, a core support plate 20 that supports the core at the lower part, an upper lattice plate 18 that fixes the upper part of the fuel, a shroud 17 that contains the core, and a steam separator attached to the upper part of the shroud 16, steam dryer 15 etc. are installed. The tip of the nuclear instrumentation sensor system 1 is supported by the upper lattice plate 18, and the lower portion passes through the core support plate 20 and is inserted into the guide tube and the housing 21 and guided to the outside of the pressure vessel 14. The guide tube and housing 21 have a water seal (not shown in FIG. 3) so that the cooling water in the pressure vessel 14 does not leak to the outside. Outside the pressure vessel 14, the connector 13 and the cable 22 are connected to a self-output detector measuring device 23 and a gamma thermometer measuring device 24. The self-output detector measuring device 23 and the gamma thermometer measuring device 24 are connected to an output monitoring device 25. In addition to the above, the output monitoring device 25 is connected to a core flow rate measuring device 31 including a flow rate sensor 30 for measuring the core flow rate. A control rod 27 is installed inside the pressure vessel 14, and its drive mechanism 28 is connected to a control rod control device 29. The output monitoring device 25 and the control rod control device 29 are connected to the safety protection system 26.

なお、ガンマサーモメータ8及び自己出力型検出器11を各計測装置に接続する形態として、ガンマサーモメータ8に接続された第一の信号ケーブルと、自己出力型検出器11に接続された第二の信号ケーブルと、第一の信号ケーブルに接続されて原子炉内の局所出力信号を生成するガンマサーモメータ用計測装置24と、第二の信号ケーブルに接続されて原子炉の局所出力信号を生成する自己出力型検出器用計測装置23を配置してもよい。   As a form of connecting the gamma thermometer 8 and the self-output detector 11 to each measuring device, a first signal cable connected to the gamma thermometer 8 and a second signal cable connected to the self-output detector 11 are used. Signal cable, a gamma thermometer measuring device 24 connected to the first signal cable to generate a local output signal in the reactor, and a local output signal of the reactor connected to the second signal cable A self-output type detector measuring device 23 may be arranged.

以下、本システムの動作を説明する。沸騰水型原子炉では、炉心19内で生じる核分裂反応により炉心19が発熱し、炉心内を流動する冷却水(図3では省略されている)を加熱する。冷却材は炉心19を下部から上部に向けて通過するが、炉心19の下部入口では、わずかにサブクールした状態となっており、発熱を吸収して蒸気化する。発生した蒸気はシュラウド17の上部から気水分離器16に到達し、水分が除去されて蒸気乾燥器15に入る。蒸気乾燥器15では液滴が除去され、乾燥した蒸気が圧力容器14の外部に接続されたタービン(図3では省略されている)に送られる。核計装センサシステム1は、炉心19内の燃料と燃料の間隙に設置され、周囲に冷却材が下部から上部に向けて流動している。中性子の照射を受けた核計装センサ1は、内部の自己出力型検出器11から中性子束に応じた信号が出力される。この信号は、圧力容器14の下部から、コネクタ13、ケーブル22を介して自己出力型検出器用計測装置23に到達する。自己出力型検出器用計測装置23では、入力された信号を出力に換算してアナログ信号またはディジタル信号として出力監視装置25に送信する。出力監視装置25は、炉心の熱的安全性を保つために、流量センサ30及び炉心流量計測装置31から出力される炉心流量に応じた出力値が設定されており、前述の出力信号が過大と判断した場合に安全保護システム26にトリップ信号を出力する。安全保護システム26では、誤操作を防ぐために複数のチャンネル(図3では省略されている)からトリップ信号を受信し、内蔵された論理回路に従って所定の条件を満たした場合に原子炉緊急停止(スクラム)信号を発生する。スクラム信号を受信した制御棒制御装置29は、制御棒駆動機構28を介して全制御棒27を炉心に全挿入する。   The operation of this system will be described below. In a boiling water reactor, the core 19 generates heat due to a fission reaction that occurs in the core 19, and heats cooling water (not shown in FIG. 3) that flows in the core. The coolant passes through the core 19 from the lower part toward the upper part, but is slightly subcooled at the lower inlet of the core 19 and absorbs heat to be vaporized. The generated steam reaches the steam separator 16 from the upper part of the shroud 17, and the moisture is removed and enters the steam dryer 15. Droplets are removed in the steam dryer 15, and the dried steam is sent to a turbine (not shown in FIG. 3) connected to the outside of the pressure vessel. The nuclear instrumentation sensor system 1 is installed in a gap between fuels in a core 19, and a coolant flows around from the lower part to the upper part. The nuclear instrumentation sensor 1 that has been irradiated with neutrons outputs a signal corresponding to the neutron flux from the internal self-output detector 11. This signal reaches the self-output type detector measuring device 23 from the lower part of the pressure vessel 14 via the connector 13 and the cable 22. In the self-output type detector measuring device 23, the input signal is converted into an output and transmitted to the output monitoring device 25 as an analog signal or a digital signal. In order to maintain the thermal safety of the core, the output monitoring device 25 is set with an output value corresponding to the core flow rate output from the flow sensor 30 and the core flow rate measuring device 31, and the output signal described above is excessive. When judged, a trip signal is output to the safety protection system 26. The safety protection system 26 receives a trip signal from a plurality of channels (not shown in FIG. 3) to prevent erroneous operation, and when a predetermined condition is satisfied according to a built-in logic circuit, a reactor emergency stop (scram) Generate a signal. The control rod control device 29 that has received the scram signal fully inserts all the control rods 27 into the core via the control rod drive mechanism 28.

このような運転中の出力監視において、核計装センサシステム1のガンマサーモメータ部8は、炉心19で生じる核分裂に伴うガンマ線の照射を受け、ガンマ線量率に応じた電圧が差動型熱電対5により出力される。この電圧は、ガンマサーモメータ用計測装置24で出力信号に換算されて出力監視装置25に出力される。出力監視装置25では、ガンマサーモメータ用計測装置24からの出力信号と自己出力型検出器用計測装置23からの出力信号とを、定期的または運転員の要求により比較し、自己出力型検出器用計測装置23の出力信号を校正する。これにより、運転中においても自己出力型検出器用計測装置23の出力は減損の影響受けずに本来の出力を指示することが可能となる。
In such output monitoring during operation, the gamma thermometer unit 8 of the nuclear instrumentation sensor system 1 is irradiated with gamma rays accompanying fission generated in the core 19, and a voltage corresponding to the gamma dose rate is a differential thermocouple 5. Is output by. This voltage is converted into an output signal by the gamma thermometer measuring device 24 and output to the output monitoring device 25. The output monitoring device 25 compares the output signal from the gamma thermometer measurement device 24 with the output signal from the self-output detector measurement device 23 periodically or at the request of the operator to measure the self-output detector. The output signal of the device 23 is calibrated. Thereby, even during operation, the output of the self-output type detector measuring device 23 can be instructed to be the original output without being affected by the impairment.

1 核計装センサシステム
2 校正用ヒータ
3 温接点
4 冷接点
5 差動型熱電対
6 発熱部
7 断熱部
8 ガンマサーモメータ部
9 エミッタ
10 コレクタ
11 自己出力型検出器
12 金属シース
13 コネクタ
14 圧力容器
15 蒸気乾燥器
16 気水分離器
17 シュラウド
18 上部格子板
19 炉心
20 炉心支持板
21 案内管及びハウジング
22 ケーブル
23 自己出力型検出器用計測装置
24 ガンマサーモメータ用計測装置
25 出力監視装置
26 安全保護システム
27 制御棒
28 駆動機構
29 制御棒制御装置
30 流量センサ
31 炉心流量計測装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nuclear instrumentation sensor system 2 Heater for calibration 3 Hot junction 4 Cold junction 5 Differential thermocouple 6 Heat generation part 7 Heat insulation part 8 Gamma thermometer part 9 Emitter 10 Collector 11 Self-output type detector 12 Metal sheath 13 Connector 14 Pressure vessel 15 Steam dryer 16 Steam / water separator 17 Shroud 18 Upper lattice plate 19 Core 20 Core support plate 21 Guide tube and housing 22 Cable 23 Self-output detector measuring device 24 Gamma thermometer measuring device 25 Output monitoring device 26 Safety protection System 27 Control rod 28 Drive mechanism 29 Control rod control device 30 Flow rate sensor 31 Core flow rate measurement device

Claims (5)

校正用ヒータと、ヒータ周囲に設置した差動型熱電対と、前記ヒータ及び前記差動型熱電対に熱的に接触するように配置された発熱部と、前記校正用ヒータ、前記差動型熱電対、前記発熱部の一定の高さ範囲を取り囲むように配置した断熱部とからなり、
前記差動型熱電対は、前記断熱部の上下端の間に位置した温接点と、前記断熱部の上下端の外側に位置した冷接点との少なくとも2つの接点を持つように構成されたガンマサーモメータ部と、
前記断熱部と略同一高さに配置された自己出力型検出器と、
前記ガンマサーモメータ部および前記自己出力型検出器を収納するシースを備えた核計装センサシステムにおいて、
前記自己出力型検出器は断熱部の外側に配置されていることを特徴とする核計装センサシステム。
Calibration heater, differential thermocouple installed around the heater, a heat generating portion arranged to be in thermal contact with the heater and the differential thermocouple, the calibration heater, and the differential type A thermocouple, and a heat insulating part arranged so as to surround a certain height range of the heat generating part,
The differential thermocouple has a gamma configured to have at least two contacts, a hot junction located between upper and lower ends of the heat insulating portion and a cold junction located outside the upper and lower ends of the heat insulating portion. A thermometer section;
A self-powered detector disposed at substantially the same height as the heat insulating part;
In a nuclear instrumentation sensor system comprising a sheath that houses the gamma thermometer unit and the self-output detector,
The nuclear instrumentation sensor system, wherein the self-output detector is disposed outside a heat insulating portion.
請求項1において、前記断熱部は前記自己出力型検出器のエミッタの長さよりも長く、断熱部の上下端までの高さ範囲内に、前記エミッタの全体が収まるように配置されていることを特徴とする核計装センサシステム。   In Claim 1, The said heat insulation part is longer than the length of the emitter of the said self-output type detector, and is arrange | positioned so that the whole of the said emitter may be settled in the height range to the upper and lower ends of a heat insulation part. A featured nuclear instrumentation sensor system. 請求項1において、前記自己出力型検出器のエミッタ下端よりも低い位置、または、エミッタ上端よりも高い位置に前記ガンマサーモメータ部の冷接点が配置されていることを特徴とする核計装センサシステム。   2. The nuclear instrumentation sensor system according to claim 1, wherein a cold junction of the gamma thermometer unit is disposed at a position lower than the lower end of the emitter of the self-output detector or a position higher than the upper end of the emitter. . 請求項1において、前記自己出力型中性子検出器はエミッタ材としてコバルト、カドミウム、白金、エルビウム、ハフニウム、ガドリウムのいずれか、またはこれらの組合せで構成されていることを特徴とする核計装センサシステム。   2. The nuclear instrumentation sensor system according to claim 1, wherein the self-powered neutron detector is composed of any one of cobalt, cadmium, platinum, erbium, hafnium, gadlium, or a combination thereof as an emitter material. 校正用ヒータと、ヒータ周囲に設置した差動型熱電対と、前記ヒータ及び前記差動型熱電対に熱的に接触するように配置された発熱部と、前記校正用ヒータ、前記差動型熱電対、前記発熱部の一定の高さ範囲を取り囲むように配置した断熱部とからなり、
前記差動型熱電対は、前記断熱部の上下端の間に位置した温接点と、前記断熱部の上下端の外側に位置した冷接点との少なくとも2つの接点を持つように構成されたガンマサーモメータ部と、
前記断熱部と略同一高さに配置された自己出力型検出器と、
前記ガンマサーモメータ部および前記自己出力型検出器を収納するシースを備え、
前記自己出力型検出器は断熱部の外側に配置されているとともに、
前記ガンマサーモメータ部に接続された第一の信号ケーブルと、前記自己出力型検出器に接続された第二の信号ケーブルと、第一の信号ケーブルに接続されて原子炉内の局所出力信号を生成するガンマサーモメータ用計測装置と、第二の信号ケーブルに接続されて原子炉の局所出力信号を生成する自己出力型検出器用計測装置と、ガンマサーモメータ用計測装置と自己出力型検出器用計測装置とに接続され、両者が生成した局所出力信号から自己出力型検出器の感度の校正情報を算出する出力監視装置とを有することを特徴とした原子炉出力監視システム。
Calibration heater, differential thermocouple installed around the heater, a heat generating portion arranged to be in thermal contact with the heater and the differential thermocouple, the calibration heater, and the differential type A thermocouple, and a heat insulating part arranged so as to surround a certain height range of the heat generating part,
The differential thermocouple has a gamma configured to have at least two contacts, a hot junction located between upper and lower ends of the heat insulating portion and a cold junction located outside the upper and lower ends of the heat insulating portion. A thermometer section;
A self-powered detector disposed at substantially the same height as the heat insulating part;
A sheath for housing the gamma thermometer unit and the self-output detector;
The self-powered detector is disposed outside the heat insulating portion,
A first signal cable connected to the gamma thermometer unit, a second signal cable connected to the self-powered detector, and a local output signal in the reactor connected to the first signal cable. A gamma thermometer measurement device to be generated, a self-output detector measurement device connected to a second signal cable to generate a local reactor output signal, a gamma thermometer measurement device, and a self-output detector measurement A reactor power monitoring system comprising: an output monitoring device that is connected to the device and calculates calibration information of sensitivity of the self-powered detector from local output signals generated by both devices.
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KR20200076316A (en) * 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 우진 Method and apparatus for checking position of emitter in neutron detector
RU2782986C1 (en) * 2021-06-07 2022-11-08 Цзянсуская корпорация по ядерной энергетике Control and measuring device of the detector of the neutron and temperature measuring thimble and the method for its detection

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