JPH02138899A - 核励起レーザ式炉内中性子測定システム - Google Patents

核励起レーザ式炉内中性子測定システム

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JPH02138899A
JPH02138899A JP63292194A JP29219488A JPH02138899A JP H02138899 A JPH02138899 A JP H02138899A JP 63292194 A JP63292194 A JP 63292194A JP 29219488 A JP29219488 A JP 29219488A JP H02138899 A JPH02138899 A JP H02138899A
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reactor
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control rod
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寿 中村
Masaharu Nakazawa
中沢 正治
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Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/10Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
    • G21C17/108Measuring reactor flux
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速増殖炉、軽水炉、重水炉、ガス炉および核
融合炉等の炉内中性子計装に係わり、中性子計装を利用
する原子炉制御システム、監視システム、異常診断シス
テムおよび安全保護システム導光技術を応用する炉心お
よび炉上部計装を含む原子炉計装における核励起レーザ
式炉内中性子測定システムに関するものである。
〔従来の技術〕
従来、原子炉の炉心状態を正確に把握し、安全性を高め
るために、炉内の局所空間の場における全中性子密度お
よび全中性子束を電流もしくはパルス型電離箱を用いて
測定し、炉内の各点において測定したデータに基づき炉
内の中性子の挙動を把握するようにしていた。
〔発明が解決すべき課題〕
しかしながら、電流もしくはパルス型電離箱を用いた測
定方法では、炉心内の局所空間の各点の場の全中性子密
度および全中性子束等は測定できるものの、中性子エネ
ルギを弁別して高速中性子、中速中性子、熱中性子の各
々の振る舞いの情報を得ることはできなかった。
本発明は上記課題を解決するためのもので、原子炉の炉
内における中性子の挙動を正確に把握することが可能と
なり、その結果原子炉の運転効率を高めると共に、いろ
いろな計測装置を装備する必要を無くして過剰設備を避
けることで経済性を向上させることができ、さらに詳細
な炉内情報を高速、かつ多重化して収集することにより
、炉心の安全性を飛躍的に高めることが可能な核励起レ
ーザ式炉内中性子測定システムを提供することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段] そのために本発明の核励起レーザ式炉内中性子測定シス
テムは、制御棒内先端部にレーザ発振装置を配置し、核
励起によりレーザ発振を生じさせ、レーザ光のスペクト
ルから炉内中性子の挙動を監視するようにしたことを特
徴とする。またレーザ発振装置の管にU3O8等からな
る中性子反応膜を形成して検出感度を向上させること、
レーザ発振装置の管の端部に反射ミラーを設けてファブ
リペロタイプのレーザを形成すること、核励起ガスとし
て’ He、KrF、またはXeF等を使用すること、
光ファイバにより制御棒を通してレーザ光を外部に取り
出せるようにしたことを特徴としている。
〔作用〕
本発明の核励起レーザ式炉内中性子測定システムは、制
御棒先端部に3He、KrF、またはXeF等の核励起
ガスを満たしたレーザ発振装置を配置し、制御棒引き上
げ時にその先端部が炉心に位置することにより核励起ガ
スが中性子もしくは核分裂片によりプラズマ化され、こ
のプラズマ化した核励起ガスはそれ自身でレーザ光を発
するか、もしくは外部から入射したレーザ光を増幅する
ので、これらの光応答を外部の光処理システムに導入し
、そのスペクトルから中性子エネルギを弁別し、各エネ
ルギ毎の中性子密度および中性子束を計測して極め細く
中性子の挙動を監視することができる。なお、レーザ装
置にU3O8等の反応膜を形成しておけば検出感度を向
上させることができる。
〔実施例〕
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第1図は高速増殖炉の全体構成を示す図、第2図は炉心
槽付近の詳細を示す図、第3図は本発明による核励起レ
ーザ式炉内中性子測定システムによる制御棒の一実施例
を示す図である。図中、1は遮蔽プラグ、2は原子炉容
器、3は炉心上部機構、4は炉心槽、5ば炉心、6は出
口配管、7は炉上部プレナム、8は入口配管、9は制御
棒駆動機構、10は制御棒、11は制御棒先端部、12
はダッシュラム、13は制御棒要素、14はレーザ発振
装置、15は核励起用ガス、1Gは反射ミラー、17は
光案内管、18は中性子、19は反応膜である。
図において、原子炉の一例としての高速増殖炉は原子炉
容器2、遮蔽プラグ1、炉心上部機構3および炉心を内
蔵する炉心槽4等から構成されている。
制御棒駆動機構9によって駆動される制御棒10はB、
C等からなる複数の制御棒要素13を内蔵し、炉稼動時
には上方へ引き上げられ、炉を停止させる場合には下方
へ落とされる。制御棒10の先端部11のダッシュラム
12にはレーザ14が配置されており、レーザ管にはU
3O8等からなる反応膜19が形成され、管内には3H
e、KrFまたはXeF等の核励起用ガス15が収納さ
れている。レーザ管の一端には反射ミラー16が設けら
れ、ファブリペロ−タイプのレーザを構成している。ま
た、レーザの他端には光ファイバ等からなる光案内管1
7が接続され、制御棒10の中心を通って外部の光処理
システム(図示せず)に接続されている。
このような構成において、炉稼動時には制御棒10は引
き上げられ、制御棒の先端は炉心に位置する。そのため
レーザ発振装置14の核励起用ガス15は核反応による
エネルギ供給、即ち反応膜19が発生する中性子もしく
は核分裂片により励起されてプラズマ化する。プラズマ
化した核励起ガス15は励起されて誘導放出を生じ、そ
の結果レーザ発振が生ずる。このときのレーザ発振波長
は励起に寄与する中性子のエネルギに対応することにな
る。また光案内管17を介して外部からレーザ光を入射
させるで励起させることも可能であり、その場合入射レ
ーザ光が増幅されることになる。
このようにレーザ発振波長が炉内の中性子エネルギに対
応するので、光案内管17を通して外部の光処理システ
ムに導入し、レーザ光のスペクトル分析をすれば、炉心
5内の測定局所空間における全中性子密度および全中性
子束の外、中性子エネルギを弁別でき、エネルギ別の中
性子密度および中性子束を計測できる。こうして、炉内
の各点において同様の計測を行うことにより炉内におけ
る中性子の挙動を詳細に把握することが可能となる。
なお、上記実施例ではレーザ管に反応膜を形成して感度
を向上させるようにした例について述べたが、炉からの
直接の中性子または核分裂片によっても発振が生ずる場
合には反応膜を省略してもよい。
また、本発明は高速増殖炉における計測に限定されるも
のではなく、軽水炉、重水炉、ガス炉等の原子炉内及び
核融合炉内における中性子計測に適用でき、また広く一
般の放射線計測に適用できることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、全中性子密度、全中性子
束の計測のみならず、中性子エネルギを弁別して高速、
中速および熱中性子の各々の詳細な炉心内での挙動が把
握できる。また、レーザ光のスペクトルも広くとり得る
ため監視領域が広くなり、炉心燃焼管理能力が向上し、
さらに選択的燃焼も可能となる。こうしたことは、炉心
燃料の燃焼度向上につながると共に、その運転情報が増
大するため原子炉等の運転面における経済効果が大きく
なる。
核励起レーザによる計測は光計測であるため、炉心情報
の信号伝送量が多量であり、しかも高速化でき、さらに
情報の質も高い。このため、いろいろな計測装置を装備
する必要が無くなり過剰設備を避けることで経済性を向
上させることができると共に、炉心監視が詳細かつ高速
化し、しかもリアルタイム−オンラインで得られるため
、炉心内局所の早期異常検知が比較的容易である。こう
した特性は運転中の炉心特性をより良く把握しつつ管理
できるため、安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は高速増殖炉の体系を示す図、第2図は炉心槽付
近の詳細を示す図、第3図は本発明の核励起レーザ式炉
内中性子測定システムによる制御棒の一実施例を示す図
である。 ■・・・遮蔽プラグ、2・・・原子炉容器、3・・・炉
心上部機構、4・・・炉心槽、5・・・炉心、6・・・
出口配管、7・・・炉上部プレナム、8・・・入口配管
、9・・・制御棒駆動機構、10・・・制御棒、11・
・・制御先端部、12・・・ダッシュラム、13・・・
制御棒要素、14・・・レーザ発振装置、15・・・核
励起用ガス、16・・・反射ミラー、17・・・光案内
管、18・・・中性子、19・・・反応膜。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)制御棒内先端部にレーザ発振装置を配置し、核励
    起によりレーザ発振を生じさせ、レーザ光のスペクトル
    から炉内中性子の挙動を監視するようにしたことを特徴
    とする核励起レーザ式炉内中性子測定システム。
  2. (2)レーザ発振装置の管に中性子反応膜を形成した請
    求項1記載の核励起レーザ式炉内中性子測定システム。
  3. (3)反応膜はU_3O_8等からなる請求項2記載の
    核励起レーザ式炉内中性子測定システム。
  4. (4)レーザ発振装置の管の端部に反射ミラーを設けた
    請求項1または2記載の核励起レーザ式炉内中性子測定
    システム。
  5. (5)レーザ発振装置の核励起^3HeガスはKrFま
    たはXeF等からなる請求項1または2記載の核励起レ
    ーザ式炉内中性子測定システム。
  6. (6)光ファイバにより制御棒を通してレーザ光を外部
    に取り出せるようにした請求項1または2記載の核励起
    レーザ式炉内中性子測定システム。
  7. (7)光ファイバを通して外部からレーザ装置にレーザ
    光を入射させるようにした請求項1または2記載の核励
    起レーザ式炉内中性子測定システム。
JP63292194A 1988-11-18 1988-11-18 核励起レーザ式炉内中性子測定システム Expired - Lifetime JPH068898B2 (ja)

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FR898915134A FR2639465B1 (fr) 1988-11-18 1989-11-17 Systeme de mesure des flux de neutrons a l'interieur d'un reacteur du type laser a excitation nucleaire
US07/437,717 US4971749A (en) 1988-11-18 1989-11-17 Nuclear excitation laser type intra-reactor neutron flux measuring system

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FR2639465B1 (fr) 1991-12-13
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FR2639465A1 (fr) 1990-05-25

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