JPH068898B2 - 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Info
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- JPH068898B2 JPH068898B2 JP63292194A JP29219488A JPH068898B2 JP H068898 B2 JPH068898 B2 JP H068898B2 JP 63292194 A JP63292194 A JP 63292194A JP 29219488 A JP29219488 A JP 29219488A JP H068898 B2 JPH068898 B2 JP H068898B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
- G21C17/108—Measuring reactor flux
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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等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。
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等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、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。
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。
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。
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。
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。
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、制御棒内先端部に配置され、一端に反射ミラー
が設けられたレーザ管の内部に核励起用ガスを満たして
構成したレーザ発振装置と、レーザ管の他端に接続さ
れ、制御棒を通してレーザ光を外部に取り出すための光
案内管とを備え、光案内管を通して取り出したレーザ光
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。
テムは、制御棒内先端部に配置され、一端に反射ミラー
が設けられたレーザ管の内部に核励起用ガスを満たして
構成したレーザ発振装置と、レーザ管の他端に接続さ
れ、制御棒を通してレーザ光を外部に取り出すための光
案内管とを備え、光案内管を通して取り出したレーザ光
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。
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。
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。
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は炉心、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、１６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。
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は炉心、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、１６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。
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Ｂ４
Ｃ等からなる複数の制御棒要素１３を内蔵し、炉稼働時
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、ファブリペロー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。
Ｃ等からなる複数の制御棒要素１３を内蔵し、炉稼働時
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、ファブリペロー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、炉稼働時には制御棒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
させるて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。
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
させるて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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 １…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。
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。 １…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 (6)
- 【請求項１】制御棒内先端部に配置され、一端に反射ミ
ラーが設けられたレーザ管の内部に核励起用ガスを満た
して構成したレーザ発振装置と、レーザ管の他端に接続
され、制御棒を通してレーザ光を外部に取り出すための
光案内管とを備え、光案内管を通して取り出したレーザ
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。 - 【請求項２】レーザ管に中性子反応膜を形成したことを
特徴とする請求項１記載の核励起レーザ式炉内中性子測
定システム。 - 【請求項３】中性子反応膜は、Ｕ３Ｏ８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。 - 【請求項４】核励起用ガスは、３Ｈｅ，ＫｒＦ，ＸｅＦ
からなる請求項１記載の核励起レーザ式炉内中性子測定
システム。 - 【請求項５】光案内管を通して外部からレーザ発振装置
にレーザ光を入射させるようにした請求項１記載の核励
起レーザ式炉内中性子測定システム。 - 【請求項６】光案内管は光ファイバからなる請求項１記
載の核励起レーザ式炉内中性子測定システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292194A JPH068898B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 核励起レーザ式炉内中性子測定システム |
| 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292194A JPH068898B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 核励起レーザ式炉内中性子測定システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02138899A JPH02138899A (ja) | 1990-05-28 |
| JPH068898B2 true JPH068898B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=17778758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292194A Expired - Lifetime JPH068898B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 核励起レーザ式炉内中性子測定システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4971749A (ja) |
| JP (1) | JPH068898B2 (ja) |
| FR (1) | FR2639465B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7431982B2 (ja) * | 2020-01-06 | 2024-02-15 | バテル エナジー アライアンス，エルエルシー | 炉内反応炉出力および線束測定のための固体原子核ポンピング型レーザセンサ、直接エネルギー変換、ならびに関連する方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3309622A (en) * | 1967-03-14 | Self-oscillating nuclear powered pulsing device | ||
| FR1147321A (fr) * | 1956-04-09 | 1957-11-21 | Commissariat Energie Atomique | Nouveau détecteur de neutrons par fission |
| US3110656A (en) * | 1959-02-11 | 1963-11-12 | Lippincott Ralls & Hendricson | Educational nuclear reactor |
| US3470490A (en) * | 1963-11-12 | 1969-09-30 | Radioptics Inc | Phosphor transducer means for pumping coherent light generators by nuclear energy sources |
| US3383509A (en) * | 1965-11-29 | 1968-05-14 | Univ Illinois | Use of gamma radiation responsive gas ionized by gamma radiation in a nuclear reactor and measuring the gamma radiation ionization effects |
| US4160956A (en) * | 1976-07-26 | 1979-07-10 | United Technologies Corporation | Nuclear-pumped uranyl salt laser |
| JPS5356495A (en) * | 1976-10-29 | 1978-05-22 | Hitachi Ltd | Neutron measurement unit within reactor |
| US4325785A (en) * | 1979-05-18 | 1982-04-20 | Combustion Engineering, Inc. | Method and apparatus for measuring the reactivity of a spent fuel assembly |
| USH407H (en) * | 1985-08-26 | 1988-01-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electricity and short wavelength radiation generator |
| JPH06105313B2 (ja) * | 1987-09-22 | 1994-12-21 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 高速増殖炉用炉心内核計装 |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63292194A patent/JPH068898B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-11-17 FR FR898915134A patent/FR2639465B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-17 US US07/437,717 patent/US4971749A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2639465B1 (fr) | 1991-12-13 |
| US4971749A (en) | 1990-11-20 |
| JPH02138899A (ja) | 1990-05-28 |
| FR2639465A1 (fr) | 1990-05-25 |
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