JPH03125998A

JPH03125998A - 原子炉中性子束計測装置

Info

Publication number: JPH03125998A
Application number: JP1264793A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Baba; 馬場　協二; Takayuki Sudo; 須藤　孝幸
Original assignee: Toshiba Corp; Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1991-05-29

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、原子炉の中性子束を計測する装置に係り、特
に光反応物質の放射線による励起エネルギの強さを光ま
たは光スペクトルの形で測定する原子炉中性子束計測装
置に関する。

（従来の技術）原子カプラントにおいては、原子炉を安全に運転するた
め、原子炉の中性子束を計測することが絶対条件となり
でいる。

このため、従来は、原子炉の炉心部での核分裂反応によ
って放出される中性子数が原子炉出力と比例することを
利用し、この中性子数を中性子検出器で測定し、これに
より、原子炉の出力を計測している。

代表的なタイプとして、沸騰水型原子炉、加圧水型原子
炉、高速増殖炉等があげられるが、いずれの炉において
も中性子検出器を炉心内あるいは、炉心近傍に設置する
方法が一般的であり、また、中性子検出器の種類として
は、比例計数管、核分裂計数管、電離箱等が用いられて
いる。

（発明が解決しようとする課題）原子炉の中性子束を正確に測定しようとすると、Ｓ／Ｎ
　（信号とノイズの比）を高くするため、中性子を測定
する中性子検出器は、中性子束の高い炉心の中あるいは
、炉心の近くに設置することが必要となる。この場合、
検出器及びケーブルは、高温の雰囲気に置かれることに
なる。特に冷却材温度の高い高速増殖炉においては、６
００℃程度の高温状態で正常に動作することを要求され
、検出器、ケーブルにとっては、厳しい条件となってい
た。検出器、ケーブルには、高放射線でかつ高温雰囲気
下でも検出器の動作に必要な高電圧に耐え、かつ、微弱
な信号電流を減衰することなく伝送し得る絶縁を施す必
要があり、寿命もおのずと制限があった。

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、高
放射線・高温雰囲気下での絶縁劣化等がなく、信頼性が
高く寿命の長い原子炉中性子束計測装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、前記目的を達成する手段として、炉内の核分
裂によって生じる中性子線またはγ線の照射により反応
する光反応物質が封入された密閉管の下部を、原子炉容
器内に挿入するとともに、原子炉容器外に位置する密閉
管の上端部に、光反応物質への中性子線またはγ線の照
射により発生する光または先スペクトルを測定する光検
出器を設け、この光検出器からの出力信号により、原子
炉中性子束を計測することを特徴とする。

（作　用）本発明に係る原子炉中性子束計測装置においては、原子
炉内で燃料が核分裂反応を起こすと、中性子とともにγ
線が放出され、これらが密閉管内の光反応物質を通過す
る際に、光または特定物質固有の光スペクトルが放出さ
れる。この光または光スペクトルは、光の反射を利用し
て放射線レベルおよび温度の低い原子炉容器外まで、伝
送され、密閉管の上端部に設けられた光検出器で検出さ
れる。そして、原子炉中性子束は、この光検出器からの
出力信号により計測される。このため、炉内の高放射線
・高温雰囲気下で電気回路を構成する必要がなく、従来
中性子検出器あるいはケーブルに発生していた電気絶縁
等の劣化がない。したがって、長寿命で信頼性の高い装
置が得られる。

なお、光反応物質としては、水等の透明な液体あるいは
その蒸気、特定の物質を溶解した液体あるいはその蒸気
、低融点合金あるいはその蒸気、ハロゲン元素あるいは
その蒸気または希ガス等が用いられる。

（実施例）以下、本発明の第１実施例を第１図および第２図を参照
して説明する。

第１図および第２図は、高速増殖炉に適用される原子炉
中性子束計測装置の一例を示すもので、第２図において
、符号１は原子炉容器２を有する原子炉であり、原子炉
容器２内には、炉心３が格納され、また原子炉容器２の
上部は、遮蔽プラグ４により閉止されている。

この遮蔽プラグ４の下部には、第２図に示すように炉心
上部機構５が設けられており、炉心３および炉心上部機
構５の下部は、原子炉容器２内に注入された冷却材ナト
リウム６に漬っている。

一方、原子炉中性子束計測装置７は、第２図に示すよう
に検出部８を備えており、この検出部８は、第２図に示
すように、その下端部が遮蔽プラグ４および炉心上部機
構５を貫通して炉心３の上部まで達している。

検出部８は、第１図に示すように、ステンレス鋼製の長
尺の外管９と、この外管９内に軸心を同一にして配され
たステンレス鋼製の内管１０とを備えており、これら両
管９，１０の下端部は、第１図に示すように、遮蔽プラ
グ４を貫通して原子炉容器２内に配置されている。

原子炉容器２外に位置する外管９の上端部には、第１図
に示すように、外管９よりも太径の密閉容器状をなすス
テンレス鋼製の上部管１１が気密に連結され、この上部
管１１の中心部には、内管１０の上端部が挿入されてい
る。そして、上部管１１内に位置する内管１０の上端部
には、ミラー１２を有する光／電気変換器１３が設置さ
れている。

一方、リング状をなす上部管１１の底部には、第１図に
示すように、例えば透明物質として水１４が貯留されて
おり、この水１４は、内管１０の上端に設けた下側細孔
１５を介し内管１０内に流下するようになっている。

この内管１０の内部と上部管１１の内部とは、第１図に
示すように、内管１０の上端に設けた上側細孔１６を介
して連通しており、これらの内部には、通常時は水蒸気
１７が満たされている。

外管９の上端部には、第１図に示すように、ガス管１８
が接続されており、外管９内には、図示しないガス供給
系からＡ「ガスまたは窒素ガスがガス管１８を介し供給
されるようになっている。

そして、このガスにより、内管１０が冷却されるととも
に、万一いずれかの管９，１０が破損した場合でも、冷
却材ナトリウム６と水１４とが接して反応するのを防止
できるようになっている。なお、いずれかの管９，１０
の破損を早期に検出するため、外管９内のガス成分は連
続監視されるようになっている。

以上の構成を有する検出部８の光／？ｌ！気変換型変換
器、第２図に示すようにケーブル１９を介して計測回路
２０に接続されており、光／電気変換器１３からの出力
信号は、計測回路２０において原子炉中性子束信号に変
換され、指示計２１等に表示されるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

高速増殖炉においては、冷却材ナトリウム６は、原子炉
１の停止中は約２００℃に保たれ、原子炉１の運転中は
６００℃程度となる。このため、内管１０内の水は液体
ではあり得ず、常に水蒸気１７となっている。

内管１０には、外管９およびその内部のガスを介して炉
心３からの熱が伝達されるため、内管１０内部の水蒸気
１７は、下部のものほど熱せられて内管１０内を上昇し
、上側細孔１６を介して上部管１１内に流入する。そし
て上部管１１内で冷却されて水１４となり、上部管１１
の底部に貯留される。この水１４は、下側細孔１５を介
して内管１０内に戻される。

一方、炉心３での核分裂によって中性子とともに生じた
γ線は、内管１０に当ってその内部の水蒸気１７を通過
する。すると、光またはスペクトル光が発生し、この光
は、内管１０内で反射して上方に伝送され、ミラー１２
で反射された後光／電気変換器１３に入射される。そし
て、この光／電気変換器１３で電気信号に変換された後
、ケーブル１９を介し計測回路２０に送られ、ここで原
子炉出力信号に変換されて指示計２１あるいは図示しな
い原子炉制御保護回路等に送られる。

このように、物質の放射線による励起エネルギの強さを
、光または光スペクトルの形で測定するようにしている
ので、高放射線・高温雰囲気下での絶縁劣化等が起こら
ず、信頼性が高く寿命の長い装置が得られる。

また、光または光スペクトルは、ミラー１２で反射され
て光／電気変換器１３に入射されるので、漏洩中性子に
よる光／電気変換器１３の照射損傷を防止することがで
きる。

第３図は、本発明の第２実施例を示すもので、前記第１
実施例における検出部８に加え、第２の検出部２８を設
けるようにしたものである。

すなわち、この第２の検出部２８は、第３図に示すよう
に、炉心３から離れた原子炉容器２の壁面近傍の炉内機
器の後側等、炉心３からのγ線の影響を受けにくい位置
に設置されており、この検出部２８からの検出信号は、
ケーブル２９を介し演算回路３０に入力され、この演算
回路３０において検出部８からの検出信号との減算が行
なわれるようになっている。そしてその結果は、指示計
２１等に送られるようになっている。

なお、その他の点については、前記第１実施例と同一構
成となっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

検出部８は、炉心３の上部に位置しているため、炉心３
からのγ線と放射化された冷却材ナトリウム６からのγ
線との両方を検出することになる。

一方、第２の検出部２８は、炉心３からの影響を受けに
くい部位に設置されているので、放射化された冷却材ナ
トリウム６からのγ線のみを検出することになる。

これら両検出部８，２８からの検出信号は、演算回路３
０に送られ、検出部８の出力から検出部２８の出力を減
算する演算がなされる。そして、この演算により、放射
化された冷却材ナトリウム６からのγ線の影響をなくす
ることができ、より精度よく原子炉中性子束を計測する
ことができる。

なお、前記両実施例では、内管１０内に封入される光反
応物質として、水１４および水蒸気１７を用いる場合に
ついて説明したが、その他、特定の物質を溶解した液体
あるいはその蒸気、低融点合金あるいはその蒸気、ハロ
ゲン元素あるいはその蒸気または希ガス等を用いても、
同様の効果が得られる。

また、前記両実施例では、内管１０の上部に光／電気変
換器１３を設置する場合について説明したが、内管ｌＯ
の上部に光検出器を設け、この光検出器からの光信号を
光フアイバケーブルを介し伝送し、検出器８，２８の外
部で電気信号に変換するようにしてもよい。

また、各検出部８，２８を、同一場所において上下方向
に長さまたは位置をずらせて複数設置するようにしたり
、あるいは検出部と光信号伝送部の径を著しく小さくし
その周囲に放射線遮蔽を施した伝送部のみの検出器を、
内管１ｏの上部に設置するようにしてもよい。そしてこ
れにより、計測精度をより向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、物質の放射線による励起
エネルギの強さを、光または光スペクトルの形で測定す
るようにしているので、亮放射線・高温度雰囲気中にお
いても、検出器、ケーブルの絶縁劣化等の問題がなく、
長寿命で信頼性の高い装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る原子炉中性子束計測
装置の検出部を示す断面図、第２図は原子炉中性子束計
測装置の全体構成図、第３図は本発明の第２実施例を示
す第２図相当図である。２・・・原子炉容器、３・・・炉心、６・・・冷却材ナ
トリウム、７・・・原子炉中性子束計測装置、８．２８
・・・検出部、９・・・外管、１０・・・内管、１１・
・・上部管、１２・・・ミラー、１３・・・光／電気変
換器、１４・・・水、１７・・・水蒸気、１９．２９・
・・ケーブル、２ｏ・・・計測回路、２１・・・指示計
、３ｏ・・・演算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

炉内の核分裂によって生じる中性子線またはγ線の照射
により反応する光反応物質が封入された密閉管の下部を
、原子炉容器内に挿入するとともに、原子炉容器外に位
置する前記密閉管の上端部に、前記光反応物質への中性
子線またはγ線の照射により発生する光または光スペク
トルを測定する光検出器を設け、この光検出器からの出
力信号により、原子炉中性子束を計測することを特徴と
する原子炉中性子束計測装置。