JP4283968B2

JP4283968B2 - 原子炉の減速材温度係数測定方法及び減速材温度係数測定装置

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Publication number: JP4283968B2
Application number: JP2000080807A
Authority: JP
Inventors: 哲男玉置; 茂兼本; 光広榎本; 茂男江畑; 一人中馬; 純広瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2001255391A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉の減速材の温度係数を測定する際の雑音を効果的に除去できる減速材温度係数測定方法及びこの方法を用いた減速材温度係数測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原子炉における反応度や減速材温度係数は、原子炉の制御、安全確保及び設計の妥当性の検討等に必須とされ、以下のような方法により求められていた。
【０００３】
即ち、原子炉の反応度ρは、計測したアナログ信号である中性子束信号ｎを増幅器により増幅し、この増幅器からの信号をＡ／Ｄ変換器でディジタルデータに変換して、これを用いて下式の１点炉近似原子炉動特性方程式を解くことにより求めている。なお、以下の説明では、Ａ／Ｄ変換器から出力される信号を適宜中性子束信号ｎと記載する場合がある。
【０００４】
ｄｎ／ｄｔ＝（ρ−β）・ｎ／Λ−Σλ_i・Ｃ_i …（１）
ｄＣ_i／ｄｔ＝β_i・ｎ／Λ−λ_i・Ｃ_i …（２）
ｎは中性子束
Ｃ_iは遅発中性子先行核濃度
λ_iはその崩壊定数
β＝Σβ_iは遅発中性子生成率
Λは即発中性子寿命
ρは反応度
【０００５】
そして、中性子束信号ｎの変化に即発跳躍近似を導入し、ａ_i＝β_i／βと定義し、Λ・λ_i・Ｃ_i／βを改めてＣ_iとおく（Ｃ_i≡Λ・λ_i・Ｃ_i／β）。これにより、式１及び式２は、下記のように書換えられる。
【０００６】
ρ_$＝１−ΣＣ_i／ｎ …（３）
ｄＣ_i／ｄｔ＝λ_i・（ａ_i・ｎ−Ｃ_i） …（４）
ρ_$はドル（＄）単位の反応度
【０００７】
そこで、Ａ／Ｄ変換器でのサンプリング間隔をΔとし、時刻ｔでの遅発中性子先行核濃度Ｃ_i（ｔ）を求めると以下のようになる。
【０００８】
【数１】

【０００９】
更に、時刻ｔ−Δから時刻ｔの間で中性子束信号ｎ（ｔ）が一定、または直線的近似できると仮定する。これにより、遅発中性子先行核濃度Ｃ_i（ｔ）は、簡単な差分式で解くことができるようになり、この遅発中性子先行核濃度Ｃ_i（ｔ）を式３に代入することにより反応度ρ_$を求めることができる。
【００１０】
ところが、原子炉の運転最中における中性子束信号ｎの信号レベルは何桁にもわたって変化するため、この中性子信号ｎを増幅する増幅器の増幅レンジを調整して（ゲイン調整）、当該信号レベルがＡ／Ｄ変換器の入力レンジに合うようにしなければならい。
【００１１】
しかし、測定中に増幅レンジの切換が行なわれるとＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号は図１０（ａ）に示すようにステップ状に変化してしまい、上述した数式により算出される反応度ρにその影響が数分間にわたって現れるようになる。図１０（ｂ）は、この様子を示す図である。
【００１２】
このようなレンジ切換の影響を除去するため特開平７−２４４１８９号公報においては、レンジ切換の前後における中性子束信号の比を用いて遅発中性子先行核濃度の値を補正してかかる増幅レンジの切換に対応する方法が提案されている。
【００１３】
一方、原子炉の減速材温度係数の計測は以下のようにして行われている。即ち、減速材をジュール熱で加熱して温度上昇させ、そのときの減速材温度及び中性子束を減速材温度信号及び中性子束信号として計測する。
【００１４】
そして、中性子束信号の変化から反応度ρの変化を求め、これと減速材温度Ｔとの準静的なバランス関係を導出し、この関係が直線ρ＝ａ・Ｔ＋ρ₀で近似できると仮定して、その勾配ａを減速材温度係数として求めている。
【００１５】
しかし、計測した減速材温度信号には、一般に観測雑音εが重畳しているため、減速材温度信号ＸはＸ＝Ｔ＋εとして計測されている。
【００１６】
このとき、観測雑音εを独立パラメータとすると、Ｎ個の減速材温度信号Ｘから最小２乗近似により求めた直線の勾配ａは、
ａ＝｛ＮΣＴ_i・ρ_i−ΣＴ_iΣρ_i｝／｛ＮΣＴ_i ²＋ＮΣε_i ²−（ΣＴ_i）²｝…（６）
となり、分母に含まれる観測雑音εの２乗和（従って分散）が大きくなるほど減速材温度係数ａが過小評価しされてしまう。
【００１７】
そこで、移動平均処理等により減速材温度信号を平滑化して観測雑音の抑圧を行う方法も考えられるが、この方法であっても移動平均値廻りの分散がゼロにできない限り、減速材温度信号には観測雑音によるバイアスが乗ってしまうことは避けられない。
【００１８】
かかる観測雑音εを除去するために、特開平３−８４４９６号公報においては、反応度ρと減速材温度Ｔとの時系列データをフーリエ変換し、これらの相互パワースペクトル密度関数及び減速材温度Ｔのパワースペクトル密度関数を算出し、その比から減速材温度係数を算出する方法が開示されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−２４４１８９号公報に開示されている方法により増幅レンジ切換の影響が反応度測定に与える影響を抑えるときでも一時的ではあるが増幅レンジ切換の影響を回避することができない問題があった。
【００２０】
また、増幅レンジを切換た瞬間に入力した中性子束信号ｎが新たに設定された増幅レンジでの値で出力されるとは限らず、一般的にはＡ／Ｄ変換器の信号取込みタイミングにより増幅レンジ切換前の値と切換後の値との中間の値が出力されてしまう問題があり、かかる問題に対処できる方法が今日まで提案されていない。
【００２１】
一方、減速材温度係数の測定においては、減速材温度信号に含まれる観測雑音εの影響により、減速材温度係数を過小評価する不都合があり、かかる不都合に対して特開平３−８４４９６号公報では反応度ρと減速材温度Ｔとの時系列データをフーリエ変換する方法が開示されているが、減速材温度Ｔは１時間当り数℃程度と非常に緩慢、かつ、単調変化で変動するため、本来不規則変動の周波数解析に用いられるフーリエ変換の手法は馴染まず、またかかるフーリェ変換により解析を行う際にはデータ領域の設定を解析者行う必要等が生じて、その解析結果に解析者の恣意が入ってしまう問題がある。
【００２２】
そこで、本発明は、上記問題を解決して、観測雑音を効果的に除去して正しい減速材温度係数を測定することができる原子炉の減速材温度係数測定方法及びこの方法を用いた減速材温度係数測定装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
【００２６】
請求項１にかかる発明は、原子炉の中性子束を計測して得られる中性子束信号から反応度を求め、該反応度と減速材の温度を計測して得られる減速材温度信号との２変数の時系列データを因子分析して減速材温度を共通因子とする因子負荷行列を推定し、反応度に対する因子負荷量と減速材温度に対する因子負荷量の比を減速材温度係数として求めることにより信頼性を向上させたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２にかかる発明は、原子炉の中性子束を計測して得られる中性子束信号から反応度を求め、該反応度と減速材の温度を計測して得られる減速材温度信号との２変数の時系列データを独立成分分析して減速材温度の変化を示す成分と不規則な観測雑音の成分に分離し、該減速材温度の変化を示す成分から反応度の混合係数と減速材温度の混合係数との比を減速材温度係数として求めることにより信頼性を向上させたことを特徴とする。
【００２８】
請求項３にかかる発明は、原子炉の中性子束を計測して得られる中性子束信号から反応度を求め、該反応度と減速材の温度を計測して得られる減速材温度信号との２変数の時系列データを因子分析して減速材温度を共通因子とする因子負荷行列を推定し、反応度に対する因子負荷量と、減速材温度に対する因子負荷量との比と、２変数の時系列データを独立成分分析して減速材温度の変化を示す成分と不規則な観測雑音の成分に分離し、該減速材温度の変化を示す成分から反応度の混合係数と減速材温度の混合係数との比とから減速材温度係数を求めることにより信頼性を向上させたことを特徴とする。
【００２９】
請求項４にかかる発明は、反応度と減速材温度との因子負荷量の比及び混合係数の比から減速材温度係数を求める際に、これらの比に対して算術平均、重み付き平均又は中間値選択を行うことにより減速材温度係数を求めるようにしたことを特徴とする。
【００３０】
請求項５にかかる発明は、原子炉の中性子束を計測してなる中性子束信号を増幅器で増幅し、当該増幅器からの信号をＡ／Ｄ変換器で所定間隔でサンプリングしてディジタルデータに変換し、当該データを用いて反応度を演算する際に、前記増幅器における増幅レンジの切換が行われたか否かを判断し、増幅レンジが切換られたと判断した場合には、当該増幅レンジ切換後のデータを該増幅レンジ切換前の値に補正すると共に、当該補正されたデータと前記増幅レンジ切換前のデータとを用いてその間のデータを内挿して求めて増幅レンジの切換の影響がないデータを用いて求められた反応度を用いて減速材温度係数を求めることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、前記増幅器における増幅レンジの切換判断を最新のデータと、ｍ回前にサンプリングして出力されたデータとの比を求め、当該比が予め設定されたレンジ切換判断範囲内にあるときは増幅レンジの切換が行われたと判断することを特徴とする。
請求項７に係る発明は、前記増幅器における増幅レンジの切換判断を最新のデータと、２回前にサンプリングして出力されたデータとの比を求め、当該比が予め設定されたレンジ切換判断範囲内にあるときは増幅レンジの切換が行われたと判断することを特徴とする。
【００３１】
請求項８にかかる発明は、原子炉の減速材温度信号と中性子束信号とが入力し、これらの信号をディジタル信号に変換し、当該ディジタル信号を時系列データとして出力する信号入力部と、中性子束の時系列データから反応度を算出する反応度測定部と、減速材温度と反応度との２変数の時系列データを因子分析又は独立成分分析により統計分析して統計的特徴量を求める統計分析処理部と、統計的特徴量から減速材温度係数を算出する減速材温度係数演算部と、減速材温度係数の演算結果を出力表示する出力表示部とからなることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の説明に先立ち発明の原理を説明する。この際、原子炉の中性子束はアナログ信号である中性子束信号として計測され、これが増幅器で増幅されて所定のサンプリング間隔でＡ／Ｄ変換器に入力し、ディジタルデータに変換されるものとし、当該ディジタルデータを用いて反応度が演算される。
【００３３】
そして、増幅器では入力した信号がＡ／Ｄ変換器の入力レンジに合うように増幅する必要から適宜ゲイン調整（増幅レンジの切換）が行われ、反応度の演算において当該増幅レンジ切換の影響が現れる。そこで、増幅レンジ切換前の値を旧レンジ値と記載し、増幅レンジ切換後の値を新レンジ値と記載する。
【００３４】
なお、以下の説明においてもディジタル信号を適宜中性子束信号と記載することを付言する。
【００３５】
このような測定系において、Ａ／Ｄ変換器から出力された中性子束信号ｎの現在の値と予め設定された現在よりｍ回前の値との比を求め、この比が予め定めた切換判断範囲内にある場合は、増幅レンジが切換られたと判定する。切換判断範囲については後述する。
【００３６】
なお、ｍ回前の値とは、Ａ／Ｄ変換器が所定の間隔で信号をサンプリングしてディジタル信号に変換するので、現在よりｍ回前にサンプリングして出力された値を指している。
【００３７】
そして、現在の値を旧レンジでの値に補正した後で、この補正値とｍ回前の旧レンジでの値とを用いて、その間のｍ−１回前から前回までの値を内挿して求め、これらの内挿値を用いてｍ−１回前の反応度を算出する。
【００３８】
即ち、Ａ／Ｄ変換器でのサンプリング間隔をΔとし、図１（ａ）に示すように時刻ｔ−Δとｔとの間で増幅レンジの切換が行なわれたとする。
【００３９】
そして、当該増幅レンジ切換により増幅感度が１／Ｋ倍になり、増幅レンジ切換直後の過渡時を除けば新レンジでの値は旧レンジでの値のＡ倍になったとする。
【００４０】
従って、新たな中性子束信号ｎ（ｔ）は、ｔ−２Δの時の中性子束信号ｎ（ｔ−２Δ）の１〜１／Ｋ倍の値を示すようになる。
【００４１】
そこで、ｎ（ｔ）／ｎ（ｔ−２Δ）の比ｒを求め、この比ｒが切換判断範囲内にない場合には、増幅レンジの切換が行われず、切換判断範囲内にある場合には増幅レンジの切換が行われたと判断する。なお、切換判断範囲は、ここでは１／Ｋの近傍とすることができるが、本来測定系に由来して決まるパラメータである。
【００４２】
増幅レンジの切換が行われなかった場合には、１回前までの中性子束信号ｎから式５及び式３を用いて反応度ρ_$（ｔ−Δ）を算出する。
【００４３】
一方、増幅レンジの切換が行われた場合には、現在の中性子束信号ｎ（ｔ＋Δ）は以下の手順でｎ’（ｔ＋Δ）に補正される。
【００４４】
例えば、図１（ａ）において中性子束信号ｎ（ｔ＋Δ）が入力した時点でｎ（ｔ＋Δ）／ｎ（ｔ−Δ）が切換判断値である１／Ｋの近傍の値になると、増幅レンジの切換が行われたと判断して、中性子束信号ｎ（ｔ＋Δ）は増幅レンジの切換が行われなかったとしたときの中性子束信号ｎ’（ｔ＋Δ）＝Ｋｎ（ｔ＋Δ）に補正される。図１（ｂ）の黒丸はこのようにして補正された中性子束信号ｎ’（ｔ＋Δ）を示している。
【００４５】
さらに、この中性子束信号ｎ’（ｔ＋Δ）と２回前の中性子束信号ｎ（ｔ−Δ）とを用いて、図１（ｂ）に示すように１回前の中性子束信号ｎ’（ｔ）が内挿によって算出される。
【００４６】
そして、この中性子束信号ｎ’（ｔ）を用いて式５及び式３から反応度ρ＄（ｔ）を算出する。
【００４７】
その後、再度増幅レンジの切換が検知されるまでは入力した中性子束信号ｎに変換係数Ａを掛けて反応度の算出を行う。
【００４８】
なお、これまでは増幅レンジの切換により中性子束信号ｎが増幅レンジ切換前の値の１〜１／Ｋ倍の値を過渡的期間が２Δであるとして説明したが、サンプリング間隔Δや測定系の応答特性等の関係により過渡期間がもっと長くなる場合があり得ることを付言する。
【００４９】
ところで、このような方法により増幅レンジの切換による影響を排除することが可能となるが、その反面反応度の測定が（ｍ−１）Δだけ遅れることになる。かかる場合には、ｍ＝２とすることにより当該遅れを最小とすることができる。
【００５０】
一方、原子炉の減速材温度係数測定方法は、減速材温度信号を測定して、当該信号に基づき以下のような原理により算出される。
【００５１】
即ち、大まかな測定原理は、中性子束信号ｎより算出した反応度ρと減速材温度Ｔとの２変数の時系列データを因子分析して、減速材温度Ｔを共通因子とする因子負荷行列を推定する。
【００５２】
そして、反応度ρに対する因子負荷量と減速材温度Ｔに対する因子負荷量の比を減速材温度係数として求めるものである。
【００５３】
具体的には、減速材温度Ｔの入力データをＴ（℃）とし、先に求めた反応度ρをρ（¢）として、これらを併せた減速材温度信号Ｘ＝［Ｔ，ρ］^Tは、
Ｘ＝Ａ・Ｆ＋ε …（７）
なる因子分析モデルで表す。
【００５４】
ここで、Ｆは減速材温度Ｔの真値のみを要素とする共通因子、Ａ＝｛ａ_ij｝は因子負荷量行列、ε＝｛ｅ_i｝は特殊因子でここでは観測雑音を表わす。
【００５５】
このとき因子分析では、減速材温度信号Ｘの時系列データから求めた相関係数行列で共通因子によっては説明できない非対角要素の２乗和を最小とするように反復計算して因子負荷量行列Ａが求められる。なお、因子分析の具体的な手順については、例えば田中豊・垂水共之・脇本和昌編、パソコン統計解析ハンドブック、II多変量解析編、共立出版、１９８４、等の成書に詳しい。
【００５６】
このようにして求められた因子負荷量行列の要素比ａ₂₁／ａ₁₁を減速材温度係数として算出する。
【００５７】
なお、中性子束信号ｎより算出した反応度ρと減速材温度Ｔとの２変数の時系列データに対して独立成分分析を行うことにより、減速材温度Ｔの変化を示す成分と不規則な雑音成分に分離し、減速材温度Ｔの変化を示す成分から反応度ρへの混合係数と減速材温度Ｔへの混合係数の比を減速材温度係数として求めることも可能である。
【００５８】
この場合は、減速材温度Ｔと反応度ρとの測定値をＸ＝［Ｔ，ρ］^Tとすると、測定値Ｘは実際の減速材温度Ｔの変化に対応した緩やかで単調な変動を示す成分Ｓ₁と、これとは独立な不規則な雑音成分Ｓ₂からなる源信号Ｓ＝［Ｓ₁，Ｓ₂］^Tが混合係数行列Ａを介した
Ｘ＝Ａ・Ｓ …（８）
なる関係に従って観測されたものと考えることができる。
【００５９】
このとき独立成分分析では、先ず測定値Ｘの時系列データを主成分分析することにより、測定値Ｘを無相関、かつ、共分散行列が単位行列となるように変換する。
【００６０】
即ち、測定値Ｘの共分散行列をＶとしたとき、直交行列Ｅと対角行列Ｄとを用いてＶ＝ＥＤＥ^Tと表わすことができるので、これを用いてＶ^-1/2をＶ^-1/2＝Ｄ^-1/2Ｅ^Tにより求め、
Ｘ’＝Ｖ^-1/2・Ｘ＝（Ｖ^-1/2・Ａ）・Ｓ＝Ａ’・Ｓ …（９）
と変換することにより、Ｘ’の共分散行列は単位行列となり無相関化される。
【００６１】
ここで、Ｄ^-1/2は対角要素がＤ^-1の平方根と等しい対角行列である。源信号Ｓが正規分布に従っていればＸ’は無相関かつ独立となるが、ここではＳは正規分布には従わないとする。
【００６２】
そして、
Ｙ＝Ｗ・Ｘ’ …（１０）
なる変換を行なったときに、Ｙの従う確率分布ができるだけ正規分布から離れるように反復計算によってＷを求める。
【００６３】
このようにして求めたＷが式９のＡ’の推定値であるとするものであり、同式のＡ’＝Ｖ^-1/2Ａなる関係からＡが求められる。
【００６４】
なお、独立成分分析の具体的な手順については、例えばＡｄａｐｏＨｙｖａｒｉｎｅｎ： ”ＦａｓｔａｎｄＲｏｂｕｓｔＦｉｘｅｄ−ＰｏｉｎｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ，１０（３），６２６−６３４，１９９９を参照されたい。
【００６５】
このようにして求められた混合係数行列の要素比ａ₂₁／ａ₁₁を減速材温度係数として算出する。
【００６６】
次に、上記原理に基づく第１の発明の実施の形態の説明を行う。図２は、本実施の形態にかかる原子炉の減速材温度係数測定装置の概略構成図である。
【００６７】
同図において、原子炉の中性子束信号ｎと減速材温度信号を含むプラント信号１０が入力して、これを時系列データ１１に変換する信号入力部１、該信号入力部１からの時系列データ１１を格納する時系列データ保存部２、時系列データ１１から原子炉の反応度を算出する反応度測定部３、減速材温度Ｔ１１と反応度１２とにより時系列データの統計分析を行い統計的特徴量１３を求める統計分析処理部４、統計的特徴量１３から減速材温度係数を算出する減速材温度係数演算部５、減速材温度係数の演算結果１４を測定値として出力表示する出力表示部６等を主要構成としている。
【００６８】
図３は、かかる装置における反応度及び減速材温度係数を計測演算する手順を示すフローチャートで、減速材温度係数の測定開始後（ステップＳ１）、信号入力部１により一定時間長のプラント信号１０が測定され（ステップＳ２）、時系列データ１１に変換されて時系列データ保存部２に格納される。
【００６９】
一定時間長の時系列データの入力が終った時点で、または予め設定された（ｍ＋１）点の中性子束データが入力された時点で、反応度測定部３が起動され、図４に示すフローチャートに従って反応度ρが算出される（ステップＳ３）。
【００７０】
反応度ρの算出処理では、先ず増幅レンジ変換補正係数Ｃ＝１、増幅レンジ切換による測定感度の変化倍率Ｋが初期設定され、入力した新たなデータ又は時系列データ保存部からのデータに増幅レンジ変換補正係数Ｃを掛け、これを最新の中性子束データとする（ステップＳ２１）。
【００７１】
このようなデータに対して、ｍ点前の中性子束データとの比ｒを計算し（ステップＳ２２）、この比ｒが１／Ｋ又はＫの近傍にあるか否かを調べる（ステップＳ２３，ステップＳ２４）。
【００７２】
何れかの近傍にある場合には増幅レンジの切換が生じたと判定し、増幅レンジ変換補正係数ＣをＫ倍し（ステップＳ２５）、又は１／Ｋ倍して（ステップＳ２４）、これを用いて最新の中性子束データを切換前の増幅レンジでの値に変換する（ステップＳ２７）。
【００７３】
さらに、この値ｎ（ｔ）とｍ点前の中性子束データｎ（ｔ−ｍ・Δｔ）とを用いて、（ｍ−１）点〜１点前までの中性子束データを内挿計算し（ステップＳ２８）、（ｍ−１）点前の中性子束データの値から（ｍ−１）点前の反応度ρを算出する（ステップＳ２９）。
【００７４】
算出された反応度ρは反応度測定データ１２として時系列データ保存部２に格納される。
【００７５】
このようにして得られた、一定時間長の反応度測定データ１２を用いて統計分析処理部４が図５に示すフローチャートに従って因子分析を行ない、減速材温度Ｔを共通因子とする因子負荷行列を推定する（ステップＳ４）。
【００７６】
即ち、減速材温度Ｔと反応度ρからなる測定量Ｘ＝［Ｔ，ρ］^Tの時系列データからその平均値を除去し、標準偏差で規格化を行う（ステップＳ３２）。
【００７７】
そして、その共分散行列を算出して、これにより得られた共分散行列を相関係数行列Ｒとする（ステップＳ３３）。
【００７８】
ここで、因子分析においては、式７の因子分析モデルで共通因子Ｆの平均値をゼロ、分散を１、特殊因子εの各要素の平均値をゼロとし、また要素間は独立と仮定する。
【００７９】
これにより、εの共分散行列をＱとすると、Ｒは
Ｒ＝Ａ・Ａ^T＋Ｑ …（１１）
となる。
【００８０】
従って、因子分析においては既知のＲを基に、共通因子によっては説明できない成分、即ち（Ｒ−ＡＡ^T）の非対角要素の２乗和が最小となるような因子負荷量行列Ａを反復計算によって算出し（ステップＳ３４）、最終的には規格に用いた標準偏差を掛けたものを統計分析結果１３として出力する。
【００８１】
減速材温度係数演算部５にこの統計分析結果１３が入力されて、因子負荷量行列Ａの要素の比ａ₂₁／ａ₁₁を減速材温度係数測定結果１４として算出して（ステップＳ５）、出力表示部６により出力表示される（ステップＳ６）。
【００８２】
以上説明したように、中性子束測定系の増幅レンジ切換による入力データの過渡的変化を見込んで増幅レンジ切換の有無を判定し、これに基づき入力データの補正を行なうことにより、増幅レンジの切換による影響を除外して反応度ρを測定することが可能になる。
【００８３】
また、増幅レンジ切換の判定に要するデータ点数ｍを２点とすることにより、反応度測定の遅れ時間を最小とすることができる。
【００８４】
また、減速材温度Ｔと反応度ρの測定時系列データから時間領域で求めた相関係数行列を基に因子分析を行なうことにより、減速材温度Ｔの測定値に観測雑音が重畳している場合にもその影響を除いた真の減速材温度Ｔと反応度ρの関係を求めて減速材温度係数を測定することができる。
【００８５】
次に、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。なお、上述した実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００８６】
本実施の形態では、統計分析処理部４で時系列データ保存部２に格納された時系列データ１１を用いて先に説明した独立成分分析を行うことにより減速材温度Ｔの変化を示す成分と不規則な雑音成分との２つの独立な成分に分離し、この独立成分から時系列データへの混合係数を求めることにより減速材温度を求めるようにしたものである。
【００８７】
図６は、かかる統計分析処理部４における独立成分分析の手順を示すフローチャートを示した図で、減速材温度Ｔと反応度ρからなる測定量Ｘ＝［Ｔ，ρ］^Tの時系列データを入力し（ステップＳ４１）、Ｘの共分散行列Ｖを算出する（ステップＳ４２）。
【００８８】
次に、式９に示した変換を行い、Ｘを無相関化した後（ステップＳ４３）、反復計算により式１０の混合係数行列Ｗの収束値から式８の混合係数行列Ａと独立成分Ｓを求める（ステップＳ４４）。
【００８９】
減速材温度係数演算部５では、統計分析結果１３である混合係数行列Ａの要素の比ａ₂₁／ａ₁₁を減速材温度係数測定値１４として算出する。
【００９０】
図７は減速材温度係数Ｋ_Tを−１．６¢／℃として２．６℃／時で減速材温度Ｔを上昇させた状態を模擬し、観測雑音を重畳させて生成した時系列データの例を示したものである。なお、図７（ａ）は反応度、図７（ｂ）は減速材温度の時間変化を示している。
【００９１】
この時系列データに上述した統計分析処理を行った結果、図８に示すように減速材温度Ｔの変化を示す成分（図８（ａ））と不規則な雑音成分（図８（ｂ））に分離された。
【００９２】
このときの混合行列Ａの要素の値はａ₁₁＝−０．４６４６、ａ₂₁＝０．２９００となり、その比はａ₂₁／ａ₁₁＝−１．６０２となって模擬データを生成したときの値と良く一致した。
【００９３】
以上説明したように、第１の実施の形態と同様の作用効果に加え、時間領域で求めた観測データの共分散行列を基に、減速材温度Ｔの測定値に観測雑音が重畳している場合にもその影響を除いた真の減速材温度Ｔと反応度ρの関係を求めて減速材温度係数を測定することができる。
【００９４】
次に、本発明に係る第３の実施の形態を説明する。なお、上述した実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００９５】
本実施の形態においては、統計分析処理部４で時系列データ保存部２に格納された時系列データ１１により、図９に示すフローチャートに従って複数の統計分析結果１３を算出するようにしたものである。
【００９６】
即ち、図５に示した統計分析処理部４での測定量Ｘ＝［Ｔ，ρ］^Tの時系列データに対して因子分析を行なうことにより因子負荷行列Ａ₁を算出し（ステップＳ５１，ステップＳ５２）、また図６に示した統計分析処理部４でのＸの時系列データに対して独立成分分析を行なうことにより混合係数行列Ａ₂を算出する（ステップＳ５３）。
【００９７】
そして、減速材温度係数演算部５では、因子負荷行列Ａ₁により反応度ρに対する因子負荷量と減速材温度Ｔに対する因子負荷量との比を求めて減速材温度係数Ｋ_T1を算出する（ステップＳ５４）。
【００９８】
また、独立成分分析により求めた混合係数行列Ａ₂より、減速材温度Ｔの変化を示す成分から反応度ρへの混合係数と減速材温度Ｔへの混合係数の比として減速材温度係数Ｋ_T2を求める（ステップＳ５５）。
【００９９】
このようにして求めた２つの減速材温度係数Ｋ_T1及びＫ_T2をＫ_T＝ｇ₁Ｋ_T1＋ｇ₂Ｋ_T2として合成し、その結果を減速材温度係数の測定値として算出する（ステップＳ５６）。
【０１００】
なお、ｇ₁、ｇ₂はそれぞれの結果に対する重みであり、ｇ₁＝ｇ₂＝０．５とした場合には、両者の算術平均となる。
【０１０１】
以上により、上述した各実施の形態における作用効果に加え、因子分析及び独立成分分析という２つの異なる方法により時間領域で求めた測定データの相関係数行列又は共分散行列を基に、減速材温度の測定値に観測雑音が重畳している場合にもその影響を除いた真の減速材温度と反応度の関係を求めることにより減速材温度係数を測定すると共に、複数の方法による結果を合成することで測定精度の向上が可能になる。
【０１０２】
なお、本発明は上記各実施例に記載された内容に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【０１０３】
例えば、第３の実施の形態では因子分析と独立成分分析の２つの統計分析結果を合成して減速材温度係数を求める場合について説明したが、減速材温度の時間変化を関数近似することにより観測雑音を除去し、その近似関数を用いて算出した減速材温度計算値と反応度測定データに従来の技術の欄で述べた近似直線の傾きから減速材温度係数を算出する方法を追加し、３つの方法による結果の重み付き平均あるいは中間値選択により減速材温度係数の測定値を得る構成とすることも可能である。
【０１０４】
また、複数の統計分析処理を１つの統計分析処理部で逐次実行する場合について説明したが、複数の統計分析処理をそれぞれ実行する複数の統計分析処理部を設ける構成とすることも可能である。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように、増幅レンジ切換によるデータの過渡的変化を見込んで増幅レンジ切換の有無を判定してデータの補正を行ない、このデータに基づき反応度を求めるようにしたので、増幅レンジの切換の影響のない信頼性の高い反応度を求めることが可能になる。
【０１０６】
また、減速材温度と反応度の測定時系列データから時間領域での統計分析を行なうことにより、減速材温度の測定値に観測雑音が重畳している場合でもその影響を除いて精度良く減速材温度係数が求めることができるようになる。
【０１０７】
さらに、かかる方法による反応度及び減速材温度係数を求めるように減速材温度係数測定装置を構成したので、測定の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】増幅レンジ切換時のデータの補正方法を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される原子炉の減速材温度係数測定装置の構成図である。
【図３】原子炉の減速材温度係数測定装置のフローチャートである。
【図４】減速材温度係数測定装置における反応度測定部のフローチャートである。
【図５】減速材温度係数測定装置における統計分析処理部及び減速材温度係数演算部のフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される原子炉の減速材温度係数測定装置における統計分析処理部及び減速材温度係数演算部のフローチャートである。
【図７】反応度と減速材温度の測定データの例である。
【図８】独立成分分析の結果を例示する図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の説明に適用される原子炉の減速材温度係数測定装置における統計分析処理部及び減速材温度係数演算部のフローチャートである。
【図１０】反応度測定における中性子束測定系の増幅レンジ切換の影響を示す図である。
【符号の説明】
１信号入力部
２時系列データ保存部
３反応度測定部
４統計分析処理部
５減速材温度係数演算部
６出力表示部
１０プラント信号
１１時系列データ
１２反応度測定データ
１３統計分析結果
１４減速材温度係数測定結果

Claims

原子炉の中性子束を計測してなる中性子束信号から反応度を求め、該反応度と減速材の温度を計測してなる減速材温度信号との２変数の時系列データを因子分析して減速材温度を共通因子とする因子負荷行列を推定し、前記反応度に対する因子負荷量と前記減速材温度に対する因子負荷量の比を減速材温度係数として求めることを特徴とする原子炉の減速材温度係数測定方法。
原子炉の中性子束を計測してなる中性子束信号から反応度を求め、該反応度と減速材の温度を計測してなる減速材温度信号との２変数の時系列データを独立成分分析して減速材温度の変化を示す成分と不規則な観測雑音の成分に分離し、該減速材温度の変化を示す成分から反応度の混合係数と減速材温度の混合係数との比を減速材温度係数として求めることを特徴とする原子炉の減速材温度係数測定方法。
原子炉の中性子束を計測してなる中性子束信号から反応度を求め、該反応度と減速材の温度を計測してなる減速材温度信号との２変数の時系列データを因子分析して減速材温度を共通因子とする因子負荷行列を推定し、前記反応度に対する因子負荷量と、前記減速材温度に対する因子負荷量との比と、前記２変数の時系列データを独立成分分析して減速材温度の変化を示す成分と不規則な観測雑音の成分に分離し、該減速材温度の変化を示す成分から反応度の混合係数と減速材温度の混合係数との比とから減速材温度係数を求めることを特徴とする原子炉の減速材温度係数測定方法。
前記反応度と減速材温度との因子負荷量の比及び混合係数の比から減速材温度係数を求める際に、これらの比に対して算術平均、重み付き平均又は中間値選択を行うことにより前記減速材温度係数を求めるようにしたことを特徴とする請求項３記載の原子炉の減速材温度係数測定方法。
原子炉の中性子束を計測してなる中性子束信号を増幅器で増幅し、当該増幅器からの信号をＡ／Ｄ変換器で所定間隔でサンプリングしてディジタルデータに変換し、当該データを用いて反応度を演算する際に、前記増幅器における増幅レンジの切換が行われたか否かを判断し、増幅レンジが切換られたと判断した場合には、当該増幅レンジ切換後のデータを該増幅レンジ切換前の値に補正すると共に、当該補正されたデータと前記増幅レンジ切換前のデータとを用いてその間のデータを内挿して求めて増幅レンジの切換の影響がないデータを用いて求められた反応度を用いて前記減速材温度係数を求めることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の原子炉の減速材温度係数測定方法。
前記増幅器における増幅レンジの切換判断を最新のデータと、ｍ回前にサンプリングして出力されたデータとの比を求め、当該比が予め設定されたレンジ切換判断範囲内にあるときは増幅レンジの切換が行われたと判断することを特徴とする請求項５記載の原子炉の減速材温度係数測定方法。
前記増幅器における増幅レンジの切換判断を最新のデータと、２回前にサンプリングして出力されたデータとの比を求め、当該比が予め設定されたレンジ切換判断範囲内にあるときは増幅レンジの切換が行われたと判断することを特徴とする請求項５記載の原子炉の減速材温度係数測定方法。
原子炉の減速材温度信号と中性子束信号とが入力し、これらの信号をディジタル信号に変換し、当該ディジタル信号を時系列データとして出力する信号入力部と、
前記中性子束の時系列データから反応度を算出する反応度測定部と、
前記減速材温度と前記反応度との２変数の時系列データを前記因子分析又は前記独立成分分析により統計分析して統計的特徴量を求める統計分析処理部と、
前記統計的特徴量から減速材温度係数を算出する減速材温度係数演算部と、
前記減速材温度係数の演算結果を出力表示する出力表示部とからなることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の減速材温度係数測定方法を用いた温度係数測定装置。