JP7530866B2 - 未臨界度測定方法および装置 - Google Patents

Description

本開示は、原子炉の未臨界度を評価する未臨界度測定方法および装置に関するものである。

原子炉は、複数の燃料棒により炉心が構成される。また、原子炉は、臨界を制御するために複数の制御棒が炉心に対して抜き差し可能に配置される。原子炉は、炉心に対する制御棒の位置により炉心内で生成される中性子数が調整され、出力が制御される。原子炉は、１本の制御棒が炉心から引抜かれたとき、停止の余裕度が確保されていることが重要である。そのため、原子炉の未臨界度を測定するために、制御棒の反応度効果（制御棒価値）を測定する必要がある。原子炉の未臨界度測定方法としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特許第６１３２５２１号公報

ところで、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）は、軽水を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、軽水を炉心で沸騰させて蒸気を発生させる原子炉である。沸騰水型原子炉における従来の未臨界度測定方法は、原子炉での臨界達成前に、一定量の制御棒を炉心から引き抜いても、原子炉の平均中性子束が上昇しないことを確認する方法や、２本の制御棒を交互に操作して抜き差しを行うことで制御棒の価値を測定する方法がある。前記の方法では、炉心の未臨界度を定量的に評価することが困難であり、後記の方法では、未臨界度を定量的に評価することはできるものの、測定時間が長くなってしまうという課題がある。

本開示は、上述した課題を解決するものであり、未臨界度の測定時間の短縮化を図ると共に精度良く未臨界度を測定可能とする未臨界度測定方法およ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開示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で異なる２つの計算方法により求められる中性子量の変化に関するパラメータの比である増倍率補正係数を解析により求めるステップと、前記炉心を臨界に到達させる過程で前記炉心に配置される中性子束検出器が検出した検出器出力の変化量に基づいて中性子増倍率を求めるステップと、前記中性子増倍率に前記増倍率補正係数を乗算して実効増倍率を算出するステップと、前記炉心を臨界に到達させる過程で前記実効増倍率の変化量に基づいて前記炉心の未臨界度を評価するステップと、を有する。

また、本開示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で異なる２つの計算方法により求められる中性子量の変化に関するパラメータの比である増倍率補正係数を解析により求める解析部と、前記炉心を臨界に到達させる過程で前記炉心に配置される中性子束検出器が検出した検出器出力の変化量に基づいて中性子増倍率を求める中性子増倍率算出部と、前記中性子増倍率に前記増倍率補正係数を乗算して実効増倍率を算出する実効増倍率算出部と、前記炉心を臨界に到達させる過程で前記実効増倍率の変化量に基づいて前記炉心の未臨界度を評価する制御棒価値算出部と、を備える。

本開示の未臨界度測定方法および装置によれば、未臨界度の測定時間の短縮化を図ることができると共に、精度良く未臨界度を測定することができる。

図１は、沸騰水型原子炉を表す概略図である。 図２は、本実施形態の未臨界度測定装置を表す概略構成図である。 図３は、炉心評価部を表す概略構成図である。 図４は、炉心体系を模式的に表す平面図である。 図５は、本実施形態の未臨界度測定方法を表すフローチャートである。 図６は、制御棒引抜状態に対する中性子増倍率を表すグラフである。 図７は、制御棒引抜状態に対する制御棒価値を表すグラフである。 図８は、制御棒価値の測定方法を表す概略図である。

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

［沸騰水型原子炉］
図１は、沸騰水型原子炉を表す概略図である。

図１に示すように、沸騰水型原子炉１０は、原子炉格納容器（図示略）の内部に格納される。沸騰水型原子炉１０は、原子炉容器１１の内部に炉心１２が配置されて構成される。炉心１２は、核燃料物質を含む複数の燃料集合体１３が装荷されて構成される。炉心１２は、複数の燃料集合体１３の間に複数の制御棒１４が配置される。複数の制御棒１４は、炉心１２の下方に配置された制御棒駆動装置１５により個別に上下方向に沿って移動可能である。沸騰水型原子炉１０は、制御棒駆動装置１５が複数の制御棒１４を炉心１２に対して抜き差しすることで、出力を制御可能である。

原子炉容器１１は、内部に軽水が充填され、複数の燃料集合体１３が軽水に浸漬される。原子炉容器１１は、下部に再循環ライン１６が連結される。再循環ライン１６は、再循環ポンプ１７が設けられる。再循環ポンプ１７を駆動し、原子炉容器１１の軽水を再循環ライン１６で循環することで、炉心１２を冷却する。また、原子炉容器１１は、上部に蒸気ライン１８および復水ライン１９が連結される。原子炉容器１１は、生成した蒸気を蒸気ライン１８から図示しないタービンに供給し、タービンを駆動して発電機による発電を行う。タービンを駆動した蒸気は、冷却されて復水となり、復水ライン１９から原子炉容器１１に戻される。

［未臨界度測定装置］
図２は、本実施形態の未臨界度測定装置を表す概略構成図である。

図２に示すように、未臨界度測定装置３０は、入力処理回路３１と、入力ポート３２と、炉心評価部３３と、出力ポート３４と、出力処理回路３５とを備える。未臨界度測定装置３０は、炉心パラメータが入力される。また、未臨界度測定装置３０は、中性子束検出器３６が接続され、中性子束検出器３６が検出した検出器出力としての中性子束が入力される。さらに、未臨界度測定装置３０は、記憶部３７が接続される。一方、未臨界度測定装置３０は、制御棒価値を出力すると共に、出力した制御棒価値を表示する表示装置３８が接続される。

入力処理回路３１は、炉心パラメータと中性子束（検出器出力）が入力される。ここで、炉心パラメータは、制御棒１４の位置や減速材温度などである。中性子束は、中性子束検出器３６は、が検出した検出器出力である。図１に示すように、沸騰水型原子炉１０は、原子炉容器１１の内部に配置される炉心１２に中性子束検出器３６が配置される。すなわち、中性子束検出器３６は、複数の燃料集合体１３の間に配置される。入力処理回路３１は、入力した炉心パラメータや中性子束の信号をノイズフィルタやＡ／Ｄコンバータなどにより炉心評価部３３が利用できる信号に変換する。入力ポート３２は、入力処理回路３１で処理した各種の信号を炉心評価部３３に出力する。

炉心評価部３３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）とメモリとが組み合わされて構成される。炉心評価部３３は、解析部４１と、演算部４２とを有する。解析部４１は、設計データに基づいて原子炉起動操作を固定源計算および固有値計算により模擬し、臨界前の制御棒位置、中性子束、中性子源増倍率、実効増倍率、制御棒価値などを解析により求める。演算部４２は、解析部４１の解析により求められた各種の解析値と、複数の中性子束検出器３６が検出した中性子束（検出器出力）に基づいて制御棒価値を算出して未臨界度を測定する。なお、解析部４１と演算部４２の詳細は、後述する。

出力ポート３４は、炉心評価部３３が算出した制御棒価値を出力処理回路３５に出力する。出力処理回路３５は、表示制御回路や信号増幅回路などにより表示装置３８が利用できる信号に変換する。表示装置３８は、例えば、液晶表示パネルやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などが適用される。表示装置３８は、制御棒価値や未臨界度などを表示する。

記憶部２７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリなど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される。記憶部３７は、解析部４１や演算部４２の処理手順を含むコンピュータプログラム、設計データ、解析部４１が解析した各種の解析値などが格納される。

なお、本実施形態では、炉心評価部３３を解析部４１と演算部４２により構成したが、解析部４１だけにより構成し、解析部４１を外部に設けてもよい。すなわち、解析部４１により事前に各種の解析値を求めており、各種の解析値を記憶部２７に格納しておけばよい。

［炉心評価部］
図３は、炉心評価部を表す概略構成図である。

図３に示すように、炉心評価部３３は、解析部４１と、演算部４２とを有する。解析部４１は、第１解析部５１と、第２解析部５２とを有する。

解析部４１は、設計データに基づいて原子炉起動操作および固定源計算の解析により模擬し、臨界前の各種データを算出する。すなわち、解析部４１は、臨界前の制御棒位置、複数の中性子束検出器３６により検出した中性子束、炉心１２の平均的な炉心平均中性子束、中性子源増倍率のデータセットを解析により求める。

第１解析部５１は、解析部４１が解析した固定源計算および固有値計算での各種データに基づいて中性子束空間分布補正係数ＳＦを算出する。具体的に、第１解析部５１は、臨界前の複数の中性子束検出器３６により検出した中性子束と臨界後の炉心１２の平均的な炉心平均中性子束との比（中性子束／炉心平均中性子束）としての中性子束空間分布補正係数ＳＦを算出する。つまり、第１解析部５１は、炉心１２を臨界に到達させる過程で、異なる２つの炉心状態における中性子束検出器３６が検出した検出器出力の比である中性子空間分布補正整数ＳＦを解析により求める。第１解析部５１は、解析により求めた中性子空間分布補正整数ＳＦを平均中性子束算出部６１に出力する。

第２解析部５２は、解析部４１が解析した臨界前後の各種データに基づいて増倍率補正係数ＭＳＦを算出する。具体的に、第２解析部５２は、固定源計算により算出される中性子源増倍率と、固有値計算により算出される実効増倍率との比（中性子源増倍率／実効増倍率）としての増倍率補正係数ＭＳＦを算出する。第２解析部５２は、解析により求めた増倍率補正係数ＭＳＦを実効増倍率算出部６３に出力する。

演算部４２は、平均中性子束算出部６１と、中性子増倍率算出部６２と、実効増倍率算出部６３と、実効増倍率補正部６４と、制御棒価値算出部６５を有する。

平均中性子束算出部６１は、炉心１２を臨界に到達させる過程で、中性子束検出器３６が検出した検出器出力としての中性子束φ_ｉに第１解析部５１が算出した中性子空間分布補正整数ＳＦを乗算して炉心平均検出器出力としての炉心平均中性子束φ_（ｓ）を求める。
φ_（ｓ）＝ＳＦ_ｉ（ｓ）×φ_ｉ（ｓ）

ここで、中性子束検出器３６は、異なる複数の位置Ａ～Ｈに配置されており、「ｉ」は、中性子束検出器３６の各位置Ａ～Ｈを表す。また、「ｓ」は、制御棒１４の引抜状態を表す。すなわち、φ_ｉ（ｓ）は、位置Ａ～Ｈのいずれかの中性子束検出器３６が検出した制御棒１４が引抜状態にあるときの中性子束φである。ＳＦ_ｉ（ｓ）は、位置Ａ～Ｈのいずれかの中性子束検出器３６が検出した制御棒１４が引抜状態にあるときの中性子空間分布補正整数ＳＦである。φ_（ｓ）は、位置Ａ～Ｈのいずれかの中性子束検出器３６が検出した制御棒１４が引抜状態にあるときの炉心平均中性子束φ_（ｓ）である。

中性子増倍率算出部６２は、炉心１２を臨界に到達させる過程で、中性子束検出器３６が検出した中性子束φ_ｉの変化量に基づいて未臨界状態の中性子増倍率ｋ_（ｓ）を求める。具体的には、中性子増倍率算出部６２は、平均中性子束算出部６１が算出した炉心平均中性子束φ_（ｓ）に基づいて中性子増倍率ｋ_（ｓ）を求める。このとき、中性子増倍率算出部６２は、解析に求めた炉心１２の初期状態、つまり、制御棒１４が全て炉心１２に配置されている状態の中性子束φ_（０）と中性子増倍率ｋ_（０）を用いた計算を行う。
（１－ｋ）_（ｓ）／（１－ｋ）_（０）＝φ_（０）／φ_（ｓ）

ここで、（１－ｋ）_（ｓ）は、中性子束検出器３６が検出した制御棒１４が引抜状態にあるときの未臨界状態の中性子増倍率ｋである。（１－ｋ）_（０）は、中性子束検出器３６が検出した全ての制御棒１４が挿入状態にあるときの未臨界状態の中性子増倍率ｋである。φ_（０）は、中性子束検出器３６が検出した全ての制御棒１４が挿入状態にあるときの中性子束φである。中性子束φ_（０）と中性子増倍率ｋ_（０）は、解析値である。なお、「ｋ」は、中性子増倍率算出部６２が求めるべき中性子増倍率であり、（１－ｋ）により炉心１２の未臨界を評価することができる。

実効増倍率算出部６３は、中性子増倍率算出部６２が算出した未臨界状態の中性子増倍率ｋ_（ｓ）に増倍率補正係数ＭＳＦを乗算して実効増倍率ｋｅｆｆを算出する。すなわち、制御棒価値を算出するために、中性子増倍率ｋ_（ｓ）を実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）に変換する。
（１－ｋｅｆｆ_（ｓ））＝ＭＳＦ_（ｓ）×（１－ｋ）_（ｓ）

なお、「ｋｅｆｆ」は、実効増倍率算出部６３が求めるべき実効増倍率であり、（１－ｋｅｆｆ）により炉心１２の未臨界度を評価することができる。

実効増倍率補正部６４は、実効増倍率算出部６３が算出した実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）と解析により求めた実効増倍率偏差Δｋｅｆｆに基づいて実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）を補正する。すなわち、実効増倍率ｋｅｆｆを臨界点で規格化する。
Δｋｅｆｆ_（ｓ）＝ｋｅｆｆ_（ｃ）－ｋｅｆｆ_{（ｃ）ｃａｌ}
ｋｅｆｆ_（ｓ）＝ｋｅｆｆ_{（ｃ）ｃａｌ}＋Δｋｅｆｆ_（ｓ）

ここで、「ｃ」は、炉心１２の臨界点を表し、「ｃａｌ」は、炉心１２の解析点を表す。すなわち、ｋｅｆｆ_（ｃ）は、臨界点での実効増倍率ｋｅｆｆであり、実効増倍率算出部６３が算出した実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）から算出される。ｋｅｆｆ_{（ｃ）ｃａｌ}は、解析により求めた実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｃ）である。Δｋｅｆｆ_（ｓ）は、実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｃ）と実効増倍率ｋｅｆｆ_{（ｃ）ｃａｌ}との偏差である。

実効増倍率補正部６４は、実効増倍率算出部６３が算出した実効増倍率ｋｅｆｆに実効増倍率偏差Δｋｅｆｆを加算することで、実効増倍率ｋｅｆｆを補正する。中性子増倍率算出部６２が中性子増倍率ｋを求めるとき、解析値である中性子束φ_（０）と中性子増倍率ｋ_（０）を用いている。そのため、実効増倍率算出部６３が算出した実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）は、解析値としての実効増倍率ｋｅｆｆ_{（ｓ）ｃａｌ}である。そのため、実効増倍率補正部６４は、まず、測定値と解析値との差である実効増倍率偏差Δｋｅｆｆを求め、実効増倍率算出部６３が算出した実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）（実効増倍率ｋｅｆｆ_{（ｓ）ｃａｌ}）に実効増倍率偏差Δｋｅｆｆ_（ｓ）を加算することで、実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）を補正する。

制御棒価値算出部６５は、炉心１２を臨界に到達させる過程で、実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）の変化量に基づいて制御棒価値ＣＲＷ_（ｓ）を算出し、炉心１２の未臨界度を評価する。
ＣＲＷ_{（ｓ１－ｓ２）}＝ｋｅｆｆ_（ｓ２）－ｋｅｆｆ_（ｓ１）

ここで、「ｓ」は、制御棒１４の引抜状態を表すことから、「ｓ１」は、１本の制御棒１４の引抜状態であり、「ｓ２」は、２本の制御棒１４の引抜状態である。すなわち、ｋｅｆｆ_（ｓ１）は、１本の制御棒１４が引抜状態にあるときの実効増倍率ｋｅｆｆであり、ｋｅｆｆ_（ｓ２）は、２本の制御棒１４が引抜状態にあるときの実効増倍率ｋｅｆｆである。そして、ＣＲＷ_{（ｓ１－ｓ２）}は、１本の制御棒１４が引抜状態にあるときの実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ１）と、２本の制御棒１４が引抜状態にあるときの実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ２）との変化量である。すなわち、炉心１２の異なる未臨界状態での実効増倍率ｋｅｆｆの変化量は、炉心１２の未臨界度（反応度）の変化量であり、制御棒価値ＣＲＷは、この変化量を制御棒価値として算出し、炉心１２の未臨界度を評価する。つまり、制御棒価値は、沸騰水型原子炉１０の停止余裕度である。

［炉心体系］
図４は、炉心体系を模式的に表す平面図である。

図４に示すように、炉心１２は、複数の燃料集合体１３が格子状に配置される。また、炉心１２は、複数の燃料集合体１３の間に複数の制御棒１４が配置されると共に、複数の中性子束検出器３６が配置される。図４では、制御棒１４が位置１～３７に配置されると共に、中性子束検出器３６が位置Ａ～Ｈに配置される。但し、制御棒１４の位置や中性子束検出器３６の位置は、この形態に限定されるものではない。

沸騰水型原子炉１０の初期時、炉心１２は、複数の燃料集合体１３が配置されると共に、複数の制御棒１４が配置される。沸騰水型原子炉１０の起動時、複数の燃料集合体１３が配置される炉心１２に対して、制御棒１４を１本ずつ下方に引き抜いていく。すなわち、沸騰水型原子炉１０を起動するにあたり、制御棒１４を１本ずつ引き抜いていくことで、炉心１２を未臨界状態から臨界状態に到達させる。このとき、制御棒１４は、位置１～３７の順に、炉心１２の外側から螺旋状に引き抜かれる。

本実施形態の未臨界度測定方法は、沸騰水型原子炉１０の起動時、炉心１２から制御棒１４を１本ずつ引き抜いていくことで臨界状態に到達させる過程で、複数の中性子束検出器３６の検出器出力としての中性子束を検出し、検出した中性子束を用いて制御棒１４を評価し、炉心１２の未臨界度を測定する。

［未臨界度測定方法］
図５は、本実施形態の未臨界度測定方法を表すフローチャート、図６は、制御棒引抜状態に対する中性子増倍率を表すグラフ、図７は、制御棒引抜状態に対する制御棒価値を表すグラフである。

図２および図３に示すように、解析部４１は、設計データに基づいて原子炉起動操作を固定源計算および固有値計算の解析により模擬し、臨界前の制御棒位置、中性子束、炉心平均中性子束、中性子源増倍率のデータセットを解析により求める。そして、第１解析部５１は、制御棒引き抜き前の中性子束と制御棒引き抜き後の２つの炉心状態における炉心平均中性子束に基づいて中性子束空間分布補正係数ＳＦを算出する。また、第２解析部５２は、固定源計算により算出される中性子源増倍率と固有値計算により算出される実効増倍率に基づいて増倍率補正係数ＭＳＦを算出する。中性子束空間分布補正係数ＳＦと増倍率補正係数ＭＳＦは、記憶部３７に格納される。

そして、沸騰水型原子炉１０の起動時、炉心１２から制御棒１４が１本ずつ引き抜かれて炉心１２が未臨界状態から臨界状態に到達する過程で、複数の中性子束検出器３６が炉心１２の中性子束を検出し、未臨界度測定装置３０に出力する。未臨界度測定装置３０は、中性子束検出器３６が検出した炉心１２の中性子束と、解析部４１の解析結果に基づいて炉心における制御棒１４の価値を評価し、炉心１２の未臨界度を測定する。

以下、炉心評価部３３における演算部４２の処理について説明する。図３および図５に示すように、ステップＳ１１にて、平均中性子束算出部６１は、検出器出力としての中性子束φ_ｉに中性子空間分布補正整数ＳＦを乗算して炉心平均中性子束φ_（ｓ）を算出する。
φ_（ｓ）＝ＳＦ_ｉ（ｓ）×φ_ｉ（ｓ）

ステップＳ１２にて、中性子増倍率算出部６２は、中性子束φ_ｉの変化量、つまり、炉心平均中性子束φ_（ｓ）に基づいて中性子増倍率ｋ_（ｓ）を求める。
（１－ｋ）_（ｓ）／（１－ｋ）_（０）＝φ_（０）／φ_（ｓ）

図６に示すように、沸騰水型原子炉１０の起動時、炉心１２に全ての制御棒１４が挿入された初期状態から、制御棒１４を１本ずつ引き抜いていくとき、複数の中性子束検出器３６は、中性子束φ_ｉを順次検出し、中性子束φ_ｉの変化量に基づいて中性子増倍率ｋ_（ｓ）を算出する。このとき、炉心１２から制御棒１４を引き抜いていく状態の変化に対して、中性子増倍率ｋ_（ｓ）が増加する。

ステップＳ１３にて、実効増倍率算出部６３は、中性子増倍率ｋ_（ｓ）に増倍率補正係数ＭＳＦを乗算して実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）を算出する。
（１－ｋｅｆｆ_（ｓ））＝ＭＳＦ_（ｓ）×（１－ｋ）_（ｓ）

ステップＳ１４にて、実効増倍率補正部６４は、実効増倍率算出部６３が算出した実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）と解析により求めた実効増倍率偏差Δｋｅｆｆに基づいて実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）を補正する。
Δｋｅｆｆ_（ｓ）＝ｋｅｆｆ_（ｃ）－ｋｅｆｆ_{（ｃ）ｃａｌ}
ｋｅｆｆ_（ｓ）＝ｋｅｆｆ_{（ｃ）ｃａｌ}＋Δｋｅｆｆ_（ｓ）

ステップＳ１５にて、制御棒価値算出部６５は、炉心１２を臨界に到達させる過程で、実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）の変化量に基づいて制御棒価値ＣＲＷ_（ｓ）を算出し、炉心１２の未臨界度を評価する。
ＣＲＷ_{（ｓ１－ｓ２）}＝ｋｅｆｆ_（ｓ２）－ｋｅｆｆ_（ｓ１）
炉心１２の異なる未臨界状態での実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）の変化量は、炉心１２の未臨界度（反応度）の変化量であり、制御棒価値ＣＲＷ_（ｓ）は、この変化量を制御棒価値として算出し、炉心１２の未臨界度を評価する。

図７に示すように、炉心１２から制御棒１４を引き抜いていく状態の変化に対して、制御棒価値ＣＲＷ_（ｓ）が増加する。

［制御棒価値の測定］
図８は、制御棒価値の測定方法を表す概略図である。

図８（１）は、解析部４１の解析結果である。沸騰水型原子炉１０の起動時、炉心１２に全ての制御棒１４が挿入された初期状態から、制御棒１４を１本ずつ引き抜いていくとき、複数の中性子束検出器３６は、中性子束φ_ｉを順次検出する。例えば、炉心１２から１本の制御棒１４を引き抜くと、引き抜かれた制御棒１４の近傍に配置された中性子束検出器３６の検出器出力である中性子束φ_ｉが上昇する。すなわち、炉心１２の中性子束φ_ｉは、炉心１２から引き抜かれた制御棒１４の位置を支点として上昇するような変化となる。解析部４１は、設計データに基づいて炉心１２の中性子束φ_ｉを解析により求める。

図８（２）は、中性子束検出器３６の検出結果である。演算部４２は、同様に、炉心１２に配置された中性子束検出器３６の検出器出力としての中性子束φ_ｉを測定により求める。

図８（３）は、制御棒価値算出部６５の演算結果である。中性子束φ_ｉは、炉心１２から引き抜かれた制御棒１４の位置を支点として上昇するような変化となる。制御棒価値算出部６５は、中性子束φ_ｉの変化が大きいデータを複数（本実施形態では、４個）選択し、平均して炉心平均中性子束φ_（ｓ）を求める。そして、炉心平均中性子束φ_（ｓ）を用いて制御棒価値ＣＲＷ_（ｓ）を算出する。

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る未臨界度測定方法は、原子炉の炉心１２を臨界に到達させる過程で異なる２つの計算方法により求められる中性子量の変化に関するパラメータの比である増倍率補正係数ＭＳＦを解析により求めるステップと、炉心１２を臨界に到達させる過程で炉心に配置される中性子束検出器３６が検出した中性子束（検出器出力）φの変化量に基づいて中性子増倍率ｋ_（ｓ）を求めるステップと、中性子増倍率ｋ_（ｓ）に増倍率補正係数ＭＳＦを乗算して実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）を算出するステップと炉心１２を臨界に到達させる過程で実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）の変化量に基づいて炉心１２の制御棒価値（未臨界度）ＣＲＷ_（ｓ）を評価するステップとを有する。

第１の態様に係る未臨界度測定方法によれば、炉心１２を臨界に到達させる過程で、炉心に配置される中性子束検出器３６の解析値の変化量と中性子束φの変化量に基づいて制御棒価値（未臨界度）ＣＲＷ_（ｓ）を評価するため、未臨界状態から臨界状態までの広範囲にわたって未臨界度を測定することができる。そして、未臨界度の測定を原子炉の起動中に行うことで、未臨界度の測定時間の短縮化を図ることができると共に、精度良く未臨界度を測定することができる。

第２の態様に係る未臨界度測定方法は、炉心１２を臨界に到達させる過程で異なる２つの炉心状態における中性子束検出器３６が検出した中性子束φの比である中性子空間分布補正整数ＳＦを解析により求め、中性子束検出器３６が検出した検出器出力に中性子空間分布補正整数ＳＦを乗算して炉心平均中性子束（炉心平均検出器出力）φ_（ｓ）を求め、炉心平均中性子束φ_（ｓ）の変化量に基づいて中性子増倍率ｋ_（ｓ）を求める。これにより、中性子増倍率ｋ_（ｓ）を高精度に求めることができる。

第３の態様に係る未臨界度測定方法は、炉心平均中性子束φ_（ｓ）の変化量と解析により求めた炉心１２の初期状態の中性子増倍率ｋ_（０）に基づいて中性子増倍率ｋ_（ｓ）を求める。これにより、中性子増倍率ｋ_（ｓ）を高精度に求めることができる。

第４の態様に係る未臨界度測定方法は、実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）と解析により求めた実効増倍率偏差Δｋｅｆｆに基づいて実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）を補正する。これにより、実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）を高精度に求めることができる。

第５の態様に係る未臨界度測定装置は、原子炉の炉心１２を臨界に到達させる過程で異なる２つの計算方法により求められる中性子量の変化に関するパラメータの比である増倍率補正係数ＭＳＦを解析により求める解析部４１と、炉心１２を臨界に到達させる過程で炉心１２に配置される中性子束検出器３６が検出した検出器出力の変化量に基づいて中性子増倍率ｋ_（ｓ）を求める中性子増倍率算出部６２と、中性子増倍率ｋ_（ｓ）に増倍率補正係数ＭＳＦを乗算して実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）を算出する実効増倍率算出部６３と、炉心１２を臨界に到達させる過程で実効増倍率ｋｅｆｆ_（ｓ）の変化量に基づいて炉心１２の制御棒価値（未臨界度）ＣＲＷ_（ｓ）を評価する制御棒価値算出部６５とを備える。

第５の態様に係る未臨界度測定方法によれば、炉心１２を臨界に到達させる過程で、炉心に配置される中性子束検出器３６の解析値の変化量と検出器出力の変化量に基づいて制御棒価値（未臨界度）ＣＲＷ_（ｓ）を評価するため、未臨界状態から臨界状態までの広範囲にわたって未臨界度を測定することができる。そして、未臨界度の測定を原子炉の起動中に行うことで、未臨界度の測定時間の短縮化を図ることができると共に、精度良く未臨界度を測定することができる。

１０ 沸騰水型原子炉
１１ 原子炉容器
１２ 炉心
１３ 燃料集合体
１４ 制御棒
１５ 制御棒駆動装置
１６ 再循環ライン
１７ 再循環ポンプ
１８ 蒸気ライン
１９ 復水ライン
３０ 未臨界度測定装置
３１ 入力処理回路
３２ 入力ポート
３３ 炉心評価部
３４ 出力ポート
３５ 出力処理回路
３６ 中性子束検出器
３７ 記憶部
３８ 表示装置
４１ 解析部
４２ 演算部
５１ 第１解析部
５２ 第２解析部
６１ 平均中性子束算出部
６２ 中性子増倍率算出部
６３ 実効増倍率算出部
６４ 実効増倍率補正部
６５ 制御棒価値算出部

Claims (4)

1. 原子炉の炉心を臨界に到達させる過程で異なる２つの計算方法により求められる中性子量の変化に関するパラメータの比である増倍率補正係数を解析により求めるステップと、
   前記炉心を臨界に到達させる過程で前記炉心に配置される中性子束検出器が検出した検出器出力の変化量に基づいて中性子増倍率を求めるステップと、
   前記中性子増倍率に前記増倍率補正係数を乗算して実効増倍率を算出するステップと、
   前記炉心を臨界に到達させる過程で前記実効増倍率の変化量に基づいて前記炉心の未臨界度を評価するステップと、
   を有し、
   前記炉心を臨界に到達させる過程で異なる２つの炉心状態における前記中性子束検出器が検出した検出器出力の比である中性子空間分布補正整数を解析により求め、
   前記中性子束検出器が検出した検出器出力に前記中性子空間分布補正整数を乗算して炉心平均検出器出力を求め、
   前記炉心平均検出器出力の変化量に基づいて前記中性子増倍率を求める、
   未臨界度測定方法。
2. 前記炉心平均検出器出力の変化量と解析により求めた前記炉心の初期状態の中性子増倍率に基づいて前記中性子増倍率を求める、
   請求項１に記載の未臨界度測定方法。
3. 前記実効増倍率と解析により求めた実効増倍率の偏差に基づいて前記実効増倍率を補正する、
   請求項２に記載の未臨界度測定方法。
4. 原子炉の炉心を臨界に到達させる過程で異なる２つの計算方法により求められる中性子量の変化に関するパラメータの比である増倍率補正係数を解析により求める解析部と、
   前記炉心を臨界に到達させる過程で前記炉心に配置される中性子束検出器が検出した検出器出力の変化量に基づいて中性子増倍率を求める中性子増倍率算出部と、
   前記中性子増倍率に前記増倍率補正係数を乗算して実効増倍率を算出する実効増倍率算出部と、
   前記炉心を臨界に到達させる過程で前記実効増倍率の変化量に基づいて前記炉心の未臨界度を評価する制御棒価値算出部と、
   を備え、
   前記解析部は、前記炉心を臨界に到達させる過程で異なる２つの炉心状態における前記中性子束検出器が検出した検出器出力の比である中性子空間分布補正整数を解析により求める、
   前記中性子束検出器が検出した検出器出力に前記中性子空間分布補正整数を乗算して炉心平均検出器出力を求める平均中性子束算出部を設け、
   前記中性子増倍率算出部は、前記炉心平均検出器出力の変化量に基づいて前記中性子増倍率を求める、
   未臨界度測定装置。
   

Images