JP4918345B2 - 未臨界度測定方法及び未臨界度測定用プログラム、並びに未臨界度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉の未臨界度の評価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

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。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、深い未臨界から臨界までの広範囲にわたって精度よく未臨界度を評価できる未臨界度測定方法及び未臨界度測定プログラム、並びに未臨界度測定装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る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補正係数により補正した補正逆計数率比を求めるとともに、前記補正逆計数率比を求めるときと同じ炉心状態の予測未臨界度を解析により算出する手順と、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、前記炉心が臨界に到達した後、前記炉心の状態を、前記炉心が臨界に到達する前における第１の炉心状態に再現した第２の炉心状態とする手順と、前記第２の炉心状態における未臨界度を実測して求める手順と、前記第１の炉心状態において解析により求めた予測未臨界度と、前記第２の炉心状態において実測により求めた実測未臨界度とを比較する手順と、前記比較の結果、両者の相違が無視できない場合には、前記予測未臨界度と前記実測未臨界度とに基づいて、前記補正係数を算出するときの炉心解析モデルを修正する手順と、修正された前記炉心解析モデルによって算出される新たな補正逆計数率比及び予測未臨界度を用いて未臨界度を再評価する手順と、を含むことを特徴とする。

この未臨界度測定方法では、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、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、この未臨界度測定方法では、臨界到達後の第２の炉心状態において、反応度計が使用できるレベルまで中性子束レベルを上昇させた後で、臨界到達前の第１の炉心状態を再現し、その状態で例えば反応度を実測して実測未臨界度を求める。そして、第１の炉心状態で解析により求めた予測未臨界度と、第２の炉心状態で求めた実測未臨界度との相違が無視できない場合は、両者に基づいて補正係数を算出する際の炉心解析モデルを修正し、これに基づいて、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を再計算する。これにより、前記関係式の精度が向上するので、未臨界度や制御棒価値の評価精度が向上する。ここで、補正逆計数率比とは、炉心のある状態を基準状態としたとき、当該基準状態における検出器応答基準値に対する検出器応答の比を、補正係数で補正したものである。

次の本発明に係る未臨界度測定方法は、原子炉の炉心が臨界に到達した後、前記炉心の状態を、前記炉心が臨界に到達する前における第１の炉心状態に再現した第２の炉心状態とする手順と、前記第２の炉心状態における未臨界度を実測して求め、これを実測未臨界度とする手順と、前記実測未臨界度から比例定数を求める手順と、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補正した補正逆計数率比に前記比例定数を乗ずることにより、前記炉心の未臨界度を求める手順と、を含むことを特徴とする。

この未臨界度測定方法では、臨界到達後の第２の炉心状態で、臨界到達前の第１の炉心状態を再現し、その状態で例えば反応度を実測して実測未臨界度を求める。そして、この実測未臨界度から求めた比例定数と補正逆計数率比とを乗ずることで、炉心の未臨界度を求める。これにより、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を求めなくとも、未臨界度、及びその差として得られる制御棒価値等を高い精度で評価できる。

次の本発明に係る未臨界度測定用プログラムは、前記未臨界度測定方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする。これにより、前述の未臨界度測定方法が、コンピュータを利用して実現できる。なお、ここでいうコンピュータとは、いわゆるパーソナル・コンピュータやワークステーション等の汎用コンピュータを含む他、計測機器や制御機器等に搭載される、当該機器の仕様に合わせて専用設計された中央演算装置も含む。

次の本発明に係る未臨界度測定装置は、原子炉の炉心が臨界に到達する過程において、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補正係数により補正した補正逆計数率比を求めるとともに、前記補正逆計数率比を求めるときと同じ炉心状態の予測未臨界度を解析により算出する炉心評価部と、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、臨界到達後、前記炉心が臨界に到達する前の第１の炉心状態と同じ状態を再現した第２の炉心状態で、実測に基づいて実測未臨界度を求め、また、前記第１の炉心状態において解析により予測未臨界度を求め、前記第１の炉心状態において解析により求めた予測未臨界度と、前記第２の炉心状態において実測により求めた実測未臨界度とを比較し、前記比較の結果、両者の相違が無視できない場合には、前記計算部は、前記予測未臨界度と前記実測未臨界度とに基づいて修正された前記補正係数を用いて、前記補正逆計数率比と前記予測未臨界度との関係式を再計算する補正部と、を含んで構成されることを特徴とする。

この未臨界度測定装置は、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。また、この未臨界度測定装置では、臨界到達後の第２の炉心状態で、臨界到達前の第１の炉心状態を再現し、その状態で例えば反応度を実測して実測未臨界度を求める。そして、第１の炉心状態で解析により求めた予測未臨界度と、第２の炉心状態で求めた実測未臨界度との相違が無視できない場合は、両者に基づいて補正係数を算出するときの炉心解析モデルを修正し、これに基づいて、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を再計算する。これにより、未臨界度の評価精度が向上する。

この発明に係る未臨界度測定方法及び未臨界度測定プログラム、並びに未臨界度測定装置は、未臨界から臨界までの広範囲にわたって精度よく未臨界を評価できる。

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、すべての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。

この実施例に係る未臨界度測定は、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ともに、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（１−ｋ）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。

図１は、原子炉の構成を示す概念図である。原子炉１の運転においては、炉心２の周囲か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、原子炉１の運転を制御する。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を用意するとともに、それぞれの中性子検出器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、この実施例に係る未臨界度測定装置１０に接続され、検出器出力、すなわち検出器応答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には、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の周囲には中性子減速材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、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、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、すなわち検出器の出力信号値から未臨界度（１−ｋ）を決定できる。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、この実施例において、前記関係式は直線式である（以下直線関係式という）。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、また、前記制御棒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。この方法により、制御棒価値を未臨界状態の検出器応答から評価することができる。なお、未臨界度及び制御棒価値の測定精度を高めるため、制御棒状態を変化させたときの検出器応答変化に加え、冷却材中のホウ素を希釈する際における検出器応答変化も併せて用いて、未臨界度及び制御棒価値を評価してもよい。

次に、この実施例に係る未臨界度測定装置の構成について説明する。図３は、この実施例に係る未臨界度測定装置の構成を示す説明図である。この実施例に係る未臨界度測定方法は、この実施例に係る未臨界度測定装置１０によって実現できる。図３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、この実施例に係る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、この実施例に係る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。

上記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組み合わせによって、この実施例に係る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、この実施例に係る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、この実施例に係る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。

図４は、原子炉が臨界に到達する過程における実効増倍率ｋ及び中性子束レベルｎの、時間に対する変化を示す説明図である。この実施例においては、炉心２が臨界に到達するまでは、未臨界度測定装置１０が備える炉心評価部２１が炉心解析モデルから予測未臨界度（１−ｋ）^Pを求める。原子炉１が臨界に到達する過程では、ｔ＝ｔ₁から制御棒４の炉心からの引抜き及びホウ素希釈等により、時間の経過とともに徐々に臨界へ向かう。このとき、実効増倍率ｋは徐々に１へ近づく。すなわち、未臨界度（１−ｋ）は、徐々に０へ近づくことになる。

ｔ＝ｔ₂のとき、部分挿入されている制御棒４を炉心２から引き抜くことによって炉心２は臨界に到達する。この実施例では、臨界到達後のｔ＝ｔ₃〜ｔ₄の間において、反応度計が使用できるレベルまで炉心２の中性子束を上昇させた後に、引き抜いた制御棒４を臨界到達前のある位置まで戻す。これにより、臨界前のある時期（ｊ−１）における炉心状態（第１の炉心状態）を再現する（ｊ＋１、第２の炉心状態）。そして、そのとき投入された負の反応度を反応度計３１で測定し、これから（ｊ＋１）における炉心状態（第２の炉心状態）において、実測未臨界度（１−ｋ）を求める。

実測により求めたこの第２の炉心状態における実測未臨界度（１−ｋ）と、臨界前の第１の炉心状態において炉心評価部２１が炉心解析モデルから求めた予測未臨界度（１−ｋ）^Pとを比較して、両者の差を判定基準ΔＨと比較する。これにより、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式である直線関係式（式（５））の妥当性を確認することができる。このとき前記予測未臨界度と前記実測未臨界度との差が無視できない場合には、炉心解析モデルを修正し、補正係数ＳＣＦ及び直線関係式（式（５））を再計算（校正）する。これにより、再計算によって得られる直線関係式（式（５））の精度が向上するので、未臨界度の評価精度が向上する。

次に、この実施例に係る未臨界度測定方法の手順について説明する。図５は、この実施例に係る未臨界度測定方法の手順を示す説明図である。この実施例に係る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で適切なノイズ除去処理されるとともに、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、測定後に適切なノイズ除去処理された検出器出力、すなわち検出器応答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Ｓ１０１）。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前記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前記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、取得した前記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、前記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、取得した前記炉心パラメータを前記テーブルから内挿又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。また、記憶部２５に格納した炉心解析用プログラムを用いて、取得した前記炉心パラメータから決定される炉心状態に応じた予測未臨界度（１−ｋ）^Pを求めてもよい。これにより、臨界到達前におけるある炉心状態の予測未臨界度（１−ｋ）^Pをリアルタイムで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。そして、炉心評価部２１は、このようにして求めたＩＣＲＲと、解析に基づいて求めた予測未臨界度（１−ｋ）^Pとの関係を表示手段１６へリアルタイムで表示する（ステップＳ１０２）。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Ｓ１０３）。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。

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。そして、予測未臨界度（１−ｋ）^PとＩＣＲＲの評価点が増える毎に、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、更新する。次に、炉心評価部２１は、臨界前における特定時期（図４のｊ−１）の炉心状態（第１の炉心状態）を記憶部２５へ記憶させる。「特定時期の炉心状態」とは、臨界直前の炉心状態であり、例えば、ホウ素希釈後の炉心２へ制御棒４が部分挿入されている状態等をいう。このときの炉心２に関する炉心パラメータや、当該炉心パラメータから求めた予測未臨界度（１−ｋ）_j-1等が記憶部２５へ格納される（ステップＳ１０４）。

その後、炉心２を臨界に到達させる（ステップＳ１０５）。反応度計が使用できるレベルまで中性子束を上昇させた後に、炉心２を臨界前の特定時期（ｊ−１）の炉心状態とし、臨界前の特定時期（ｊ−１）における炉心状態を再現する（ステップＳ１０６）。これが第２の炉心状態である。この状態で、未臨界度測定装置１０は、反応度計３１を用いてこのときの反応度ρ_j+1を測定し、記憶部２５へ格納する。なお、ｊ＋１は、臨界到達後において、臨界前の特定時期（ｊ−１）における炉心状態を再現した時期であることを意味する。

次に、補正部２３は、反応度計３１により測定された前記反応度ρ_j+1を取得し、臨界後において、臨界前の特定時期（ｊ−１）における炉心状態を再現した時期（ｊ＋１）の実測未臨界度（１−ｋ）_j+1を算出する。そして、補正部２３は、前記実測未臨界度（１−ｋ）_j+1と、臨界前の特定時期（ｊ−１）において炉心評価部２１が算出した予測未臨界度（１−ｋ）_j-1との差の絶対値｜（１−ｋ）_j+1−（１−ｋ）_j-1｜を算出し、これを所定の判定基準ΔＨと比較する。（ステップＳ１０７）。

その結果、例えば｜（１−ｋ）_j+1−（１−ｋ）_j-1｜＜ΔＨである場合、すなわち判定基準を満たす場合には（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、臨界到達前において炉心評価部２１が算出した直線関係式を求める際に用いた補正係数ＳＣＦや予測未臨界度等は妥当であると判断できる。この場合には、計算部２２は、求めた直線関係式（式（５））を用いて未臨界度や制御棒価値等を算出し（ステップＳ１１１）、表示手段１６へ表示する。

逆に、｜（１−ｋ）_j+1−（１−ｋ）_j-1｜≧ΔＨである場合、すなわち判定基準を満たさない場合には（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、補正部２３は、上記比較結果に基づいて、炉心解析モデルを修正する（ステップＳ１０８）。次に、計算部２２は、修正後の炉心解析モデルから得られる補正係数ＳＣＦ及び予測未臨界度（１−ｋ）^Pを用いて直線関係式（式（５））を再計算する（ステップＳ１０９）。

その後補正部２３は、臨界後の（ｊ＋１）における実測未臨界度（１−ｋ）_j+1と、新たに求めた直線関係式（式（５））を用いて求めた、臨界前の特定時期（ｊ−１）における新たな予測未臨界度（１−ｋ）'_j-1との差の絶対値｜（１−ｋ）_j+1−（１−ｋ）'_j-1｜を所定の判定基準ΔＨと比較する（ステップＳ１１０）。

｜（１−ｋ）_j+1−（１−ｋ）'_j-1｜≧ΔＨである場合、すなわち判定基準を満たさない場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、｜（１−ｋ）_j+1−（１−ｋ）'_j-1｜＜ΔＨとなるまで炉心解析モデルの修正及び直線関係式（式（５））の再計算を繰り返す（ステップＳ１０８、ステップＳ１０９）。判定基準を満足すれば、計算部２２は、このときの直線関係式（式（５））を用いて未臨界度や制御棒価値等を算出し（ステップＳ１１１）、評価結果を表示手段１６へ表示する。万が一、この繰り返しを所定の回数以上行っても判定基準を満たさない場合は、炉心モデル又は測定データ自体のいずれかが妥当でなかったと判断し、エラーメッセージを表示部１６へ出力する。

（変形例）
この実施例の変形例に係る未臨界度測定方法は、臨界到達後、臨界前の特定時期（ｊ−１）における炉心状態を再現した状態（ｊ＋１）において反応度計３１により測定された実測未臨界度（１−ｋ）_j+1を、直線関係式（式（４））の比例定数ａを求める基準値として用いる。なお、この変形例に係る未臨界度測定方法は、この実施例に係る未臨界度測定装置１０により実現することができる。

式（４）の比例定数ａは、
ａ＝１−ｋ^ref・・・（６）
であるため、反応度計３１によって測定される実測未臨界度（１−ｋ）_j+1を、式（６）の未臨界度（１−ｋ^ref）として用いれば、式（６）から直接、各炉心状態の未臨界度を算出することができる。すなわち、（１−ｋ^ref）＝（１−ｋ）_j+1として式（４）の比例定数ａを求め、これを式（４）に与えると、
１−ｋ＝（１−ｋ）_j+1×ＩＣＲＲ・・・（７）
となる。検出器応答φからＩＣＲＲを求め、これを式（７）に与えれば、各炉心状態の未臨界度を算出することができる。この変形例によれば、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式を求めなくとも、未臨界度及び制御棒価値を精度良く評価できる。この場合、補正逆計数率比と予測未臨界度との関係式は、検出器応答φの測定の妥当性、又は補正係数算出に用いた炉心解析モデルの妥当性を確認するために使用され、未臨界度の決定自体には使用されない。

以上のように、本発明に係る未臨界度測定方法及び未臨界度測定用プログラム、並びに未臨界度測定装置は、未臨界度の評価に有用であり、特に、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精度よく評価することに適している。

原子炉の構成を示す概念図である。 比例定数の決定方法に関する説明図である。 この実施例に係る未臨界度測定装置の構成を示す説明図である。 原子炉が臨界に到達する過程における実効増倍率ｋ及び中性子束レベルｎの、時間に対する変化を示す説明図である。 この実施例に係る未臨界度測定方法の手順を示す説明図である。

符号の説明

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 (4)

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ともに、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、
   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、
   前記炉心が臨界に到達した後、前記炉心の状態を、前記炉心が臨界に到達する直前において実効増倍率の時間変化が一定になる第１の炉心状態に再現した第２の炉心状態とする手順と、
   前記第２の炉心状態における未臨界度を実測して求める手順と、
   前記第１の炉心状態において解析により求めた予測未臨界度と、前記第２の炉心状態において実測により求めた実測未臨界度とを比較する手順と、
   前記比較の結果、判定基準を満たさない場合には、前記予測未臨界度と前記実測未臨界度とに基づいて、前記炉心解析モデルを修正する手順と、
   修正された前記炉心解析モデルによって算出される新たな予測未臨界度と前記補正逆計数率比とを用いて前記関係式を再計算する手順と、
   前記比較の結果、判定基準を満たした場合には、そのときの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. 原子炉の炉心が臨界に到達した後、前記炉心の状態を、前記炉心が臨界に到達する直前において実効増倍率の時間変化が一定になる第１の炉心状態と同じ状態に再現した第２の炉心状態とする手順と、
   前記第２の炉心状態における未臨界度を実測して求め、これを実測未臨界度とする手順と、
   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に前記実測未臨界度を乗ずることにより、前記炉心の未臨界度を求める手順と、
   を含むことを特徴とする未臨界度測定方法。
3. 請求項１又は２に記載された未臨界度測定方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする未臨界度測定用プログラム。
4. 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ともに、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、
   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、
   臨界到達後、前記炉心が臨界に到達する直前において実効増倍率の時間変化が一定になる第１の炉心状態と同じ状態を再現した第２の炉心状態で、実測に基づいて実測未臨界度を求め、また、前記第１の炉心状態において解析により予測未臨界度を求め、
   前記第１の炉心状態において解析により求めた予測未臨界度と、前記第２の炉心状態において実測により求めた実測未臨界度とを比較し、
   判定基準を満たさない場合には、前記予測未臨界度と前記実測未臨界度とに基づいて、前記炉心解析モデルを修正し、
   修正された前記炉心解析モデルによって算出される新たな予測未臨界度と前記補正逆計数率比とを用いて前記関係式を再計算し、
   前記比較の結果、判定基準を満たした場合には、そのときの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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