JPH0462498A - 原子炉内中性子束分布測定方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、原子炉の炉心における中性子束分布を、原
子炉容器外において監視しうる中性子束分布測定方法に
ｆｍするものである。

［従来の技術］ 運転中の原子炉内の中性子分布または出力分布を測定す
るに際しては、原子炉容器の外から原子炉容器壁を貫通
する何らかの計測装置を用いている。例えば、移動型の
小型中性子検出器を用いる場合や小さな鋼球の放射化を
利用するものは通路が必要であり、また、炉内固定式の
中性子検出器を用いるものはその信号を取り出すケーブ
ルの通路が必要である。

このほか、この発明の技術と外見上似ている技術として
特開昭６２−８３６９６号の発明が知られているが、該
発明の技術は軸方向に４分割された出力領域中性子検出
器を炉外に配設して、各中性子検出器により炉心の軸方
向４等分した出力を検出し、軸方向出力分布を合成、監
視するもので、前記方式では甲に軸方向分布が得られる
のみてあり、炉心の３次元中性子束分布の詳細な測定は
不可能である。

［発明が解決しようとする課題１ 従って、従来の技術においＣは、原子炉容器に多数の貫
通孔が必要であり、強度及び経済性の面で不利である。

また、炉外から炉内まで計測装置を配置するため、点検
や修理に困難が伴い、経済性に欠け、運転中の故障に対
して容易に修理できない問題があった。

更に、原子炉容器の外部から検出器を挿入する方式のも
のでは、検出器を相当距離（２０ｍ以上）駆動せねばな
らず、このための駆動装置は物量増加による経済的問題
があった。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、検出器を炉内・外に移動する必要がなく、従って、
原子炉容器に貫通孔を必要とせず、また、検出器を移動
する方式とした場合においてもフレキシブルチューブや
駆動ワイヤを必要とせず、しかも、駆動距離は炉心高さ
く約４ｍ）Ｆ１度で演み、設置場所を選ばず、かつ、点
検・修理の容易な簡便な原子炉内中性子束分布測定方法
を提供することを目的とするものでおる。

［課題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の原子炉内中性子束分布
測定方法は、炉心の最外周の燃料集合体の外側に向いて
いる面の数層上の多数の中性子検出器を原子炉容器の外
周同一面内に設置し、前記各中性子検出器信号を解析的
に処理することを特徴としている。

［作用］ 中性子検出器は原子炉容器の外側に配置されるので原子
炉容器に貫通孔は不要となる。また、中性子検出器は炉
心の最外周の燃料集合体の外側に向う（すなわち、原子
炉容器壁を向いている）面の数層上の多数の中性子検出
器を用いているので、これら検出器からの信号を解析的
に処理することにより詳細な炉心の３次元中性子束分作
の測定が可能となる。

［実施例］ 以下、この発明の詳細を一実施例を承り図面について説
明する。

第１図において、１は原子炉容器である。原子炉容器１
内には多数の燃料集合体（加圧本望原子炉においては通
常１２１〜１９３体程度）の集合からなる炉心２があり
、この炉心２には、例えば、図示のように燃料集合体３
が、′＼、−Ｘのように配置されている。

符号５は中性子検出器であり、中性子検出器５は原子炉
容器１の外周に沿って同一平面内に多数設置されており
、その数は炉心２の最外周の燃料集合体３（すなわち、
第１図に示すものではＡ。

Ｂ、Ｃ，Ｆ、Ｇ、Ｌ、Ｍ、Ｒ，Ｓ、Ｖ、Ｗ、Ｘの１２体
）の外側に向っている面〈例えば、集合体Ａにあっては
３ａ、３ｂの２面、最外周の全燃料集合体では２４面）
の数層上の中性子検出器が設置されている。

前記各中性子検出器の応答信号（出力信号）は例えば第
３図に示す原子炉内中性子束分布測定装置１０に送られ
る。ここで、第３図の符号１１は解析処理装置であり、
解析処理装＠１１では前記各中性子検出器の出力信号を
入力とし、次に記載する解析（演算処理）を行い中性子
束分布をを出力し、出力された中性子束分布はＣＲＴま
たはレコーダ等の表示・記録装置１２により視覚的に表
示される。また他の目的例えば出力分布監視に使用され
る。

ここで、同一平面内の中性子束分布を解析的に求める方
法の一例を示すと 今、同一平面内に配置した中性子検出器の数を１とし、
この平面内の中性子束分布をφ（ｘ、ｙ）とすると、φ
（ｘ、ｙ）は次の中性子拡散方程式く１群近似モデルの
例）を満たす。

Ｄ　（ｄ２／ｄ　ｒ”　）φ（ｘ、　ｙ）−Σ８φ（ｘ
、　ｙ） （１／ｋｅｒｆ）νΣｆφ（ｘ、ｙ）−〇但し、ｒはベ
クトル（ｘ、ｙ）を示す。

また、外挿境界でφ（ｘ、ｙ）ｌ、界−〇このφ（ｘ、
ｙ）を上記条件を満す固有関数ｑ　により第１項まで展
開する。この場合、−〇〜Ｉ、Ｑ０は定数。

各最外周燃料集合体の外面からの中性了洩れはＤ（ｄφ
／ｄｘ）ｌ　　　　または 表面 Ｄ（ｄφ／ｄｙ）１表面で求められる。

各検出器は、これらの洩れに比例した情報母を得るよう
に配置する（すなわち、原子炉容器の外周に沿って多数
配置する）ことによって、これら検出器信号とφ（ｘ、
ｙ）の展開係数との間に次の関係が成立する。

Ｒｉ＝ｌ　Ｆｌ　’　ｌ　（ｃｌｃ＋／ｄｒ）１表面・
・・（２） 但し、ｑ＝固有関数（１×Ｉマトリツクス）二二で、 Ｒ１：検出器応答（ｌ×１マトリックス）Ｆｌ：展開係
数（１×１マトリツクス）（ｄｃ］／ｄｒ）ｌ　：各燃
料集合体の外面における固有関数の微分値 （ＩＸＩマトリックス） このｌ　　（ｃｊｑ／ｄｒ）ｌは解析的に求めることが
できるのでＲが解ると Ｆｌ＝ｌＲ１ｉ　（ｄＱ／ｄｒ）　　−”・・・（３〉 からＩＦＩを求めることができる。

Ｆｌが求まるとφ（ｘ、ｙ）は Ｆｌ・ｌｃ］１＋に７ｏにより求めることができる。

尚、定数項ｇ。はφ（Ｘ、Ｖ）の平均値を１．０に規格
化する等の操作で定めることができる。

また、中性子束分布を解析的に求める方法としてグリー
ン函数を用いる手法もある。

各中性子検出器Ｒ（１）、１．＝１・・・ｎが炉内中性
子φ（ｊ）を感する感度はグリーン函数Ｇ（ｊ−＋Ｉ）
により与えられるので、例えば、各燃利集合体毎のグリ
ーン函数が評価できているとすれば、各中性子検出器の
応答は次式により与えられる。

解があるためには中性子検出器個数−全燃料集合体とな
る。そこで、（４）式は全中性子検出器個数をｎとする
とｎｘｎのマトリックスＦを用い次式で表わせる。

Ｒ＝Ｆ・φ　　　　　　　　　　　　　・・・（５）但
し、Ｒ：Ｒ（＋）、・・・、Ｒ（ｎ＋Φ：φ（１）、・
・・、Φ（［１） よって、Ｆが場えられているので、Ｒが測定されるとφ
−Ｆ−１・Ｒとなりψが求められる。

尚、解析的に求める方法はこの他にも考えることができ
る。

以上、原子炉容器の外周に沿って同一平面内に多数の中
性子検出器を設置し、これら各中性子検出器の出力信号
を解析的に処理する方法について説明したが、炉心の３
次元中性子束分布を詳細に測定するには、例えば、第２
図に示すように原子炉容器１の外側に炉心２の軸方向に
沿ってガイドレール６を布設し、中性子検出器５をこの
ガイドレール６に沿って駆動装置７（例えば、モータ７
ａとスクリューシャフト７ｂ）により鉛直方向に移動す
ることによって、炉心２の軸方向全域（通常の加圧水型
原子炉では４ｍ程度）をカバーすることができる。また
、図示していないが、ガイドレール６の代りにガイド管
を設けて、このガイド管内を中性子検出器５が走行する
ようにしてもよい。

更に、同一目的を達成するために原子炉容器外周の同一
平面内に設けた多数の中性子検出器を炉心の軸方向に複
数段設置して、これら多数の中性子検出器からの出力信
号を解析的に処理してもよい。

［発明の効果］ このように、この発明の原子炉内中性子束分布測定方法
によれば、炉心の３次元中性子束分布を原子炉容器外に
設置した中性子検出器の出力信号から求めることができ
るので、中性子検出器等を炉心に導入するための原子炉
容器の回通孔を必要とぜず、従って、原子炉容器の針金
性（信頼性）が高まるど共に、検出器は設謂揚所を選ば
ず、かつ簡便で済み、点検・修理も極めＣ＠易なものと
なるので、経演的に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉容器と炉心及び中性子検出器の配置関係
を模式的に示す平面図、第２図は中性子検出器１個につ
いて炉心軸方向駆動装面の概念図、及び、第３図は本発
明の方法に用いる原子炉内中性子束介在測定装置の一実
施例４示寸説明図である。 １・・・原子炉容器、　２・・・炉心、３・・・燃料集
合体、　３ａ、３ｂ・・・外側に向う而、５・・・中性
子検出器、　６・・・ガイドレール、７・・・駆動装置
、　１０・・・原子炉内中性束分布測定装置、　１１・
・・解析処理装置、 １２・・・表示・記憶装置 特許用願人　　　　　　三菱原子カニ業株式会社代理人
弁理士　　　　　　　　　川　井　治　男第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉心の中性子束分布を測定する方法であって、前記炉心
   の最外周の燃料集合体の外側に向いている面の数以上の
   多数の中性子検出器を原子炉容器の外周同一面内に設置
   し、前記各中性子検出器信号を解析的に処理することに
   より炉内中性子束分布を求めることを特徴とする原子炉
   内中性子束分布測定方法。