JPH09274095A

JPH09274095A - 原子炉出力監視装置

Info

Publication number: JPH09274095A
Application number: JP8081140A
Authority: JP
Inventors: Mikio Izumi; 幹雄泉; Yasushi Goto; 泰志後藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 1997-10-21
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JP3567045B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放射線検出器出力のパルス波形から、外来ノイ
ズ等に対する誤動作の防止とパイルアップ識別による計
測範囲を拡大し、原子炉出力監視中の診断と異なる計測
方法を同一ハードウェアで可能とした原子炉出力監視装
置を提供する。【解決手段】請求項１記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、放射線検出器出力を５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃで
サンプリングするＡ／Ｄ変換装置16と、このディジタル
信号から出力パルスを識別するパルス識別回路18及びデ
ィジタル信号の一部で２つ以上の周波数帯域で信号パワ
ーを演算するパワー演算回路19と、この両回路18，19の
出力から放射線量を演算して原子炉出力異常時に原子炉
停止信号を発する放射線量演算回路20及び前記両回路1
8，19の出力から放射線検出器の異常診断をする検出器
診断回路21を備えた演算装置17からなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽水型原子炉の出
力監視に係り、特に原子炉圧力容器内または外部に設置
して放射線検出器の出力信号により原子炉起動から出力
及び停止までの監視を行う原子炉出力監視装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】原子炉における出力監視については沸騰
水型原子炉を例にすると、従来より定格出力時を監視す
る出力領域モニタと、起動及び停止時を監視する起動領
域モニタの２種類の原子炉出力監視装置により原子炉の
出力を監視している。

【０００３】図６のブロック構成図に示すように、原子
炉の出力は原子炉圧力容器１の内部に６〜10本のＳＲＮ
Ｍ検出器２(Start up Ranged Neutron Monitor, ＳＲＮ
Ｍ)と、 100〜 200本のＬＰＲＭ検出器３（Local Power
Range Monitor,ＬＰＲＭ)を設置している。また、その
出力はそれぞれ信号ケーブル４とパルスアンプ５を介し
て起動領域モニタ６に、また信号ケーブル４により出力
領域モニタ７において測定することにより原子炉の出力
監視をしている。

【０００４】起動領域モニタ６においては、放射線レベ
ルの低い領域では約80ｎｓｅｃのパルス幅である検出器
出力パルスの個数を計数すること（以後、パルス計測と
呼ぶ）により、また、放射線レベルが高い領域では、こ
の出力パルスの重なりにより生じるゆらぎのパワーを測
定して（以後、キャンベル計測と呼ぶ）起動及び停止の
原子炉を監視するものである。

【０００５】さらに、放射線レベルの高い定格出力領域
では、出力領域モニタ７によって、ＬＰＲＭ検出器３の
直流成分を計測することにより（以後、直流計測と呼
ぶ）、原子炉出力を監視している。

【０００６】このように原子炉における出力監視には、
放射線レベルの違いにより３種類の計測方法、すなわ
ち、パルス計測とキャンベル計測及び直流計測を用いて
いるために、それぞれハードウエアである構成の異なる
モニタによって監視が行われている。たとえば起動領域
モニタ６では、パルス計測を行うためにある波高レベル
以上のパルスを検出するパルス波高弁別回路８と、その
回数を監視するパルス演算器９を備えている。

【０００７】しかし、このパルス波高弁別回路８は、ア
ナログ回路で構成されているために複雑な処理が困難
で、最も単純なパルス波高によりパルス数を検出する方
法がとられている。またキャンベル計測を行う部分は、
測定周波数の帯域を限定すると共に、その帯域内の２乗
平均電圧を演算する回路を有する２乗平均回路10と、そ
の出力からキャンベル出力を演算するキャンベル演算装
置11とから構成されている。

【０００８】なお、２乗平均回路10内の測定帯域を制限
する回路は、通常アナログ回路で実施されているため
に、その測定帯域は１〜２個に制限されている。さらに
出力領域モニタ７では、ＬＰＲＭ検出器３に可変高圧電
源12より高圧電圧を印加して、その出力は電流アンプ13
で増幅された後に、マルチプレクサ14によって複数の検
出器信号を順次切り替えると共に、直流成分演算器15に
よって直流成分の監視を行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の原子炉出力監視
装置における第１の課題としては、放射線検出器の出力
パルスをアナログ回路により処置しているために、検出
器出力パルス波形に含まれる情報を十分利用できないこ
とがある。

【００１０】たとえば、パルスの個数を数える場合に、
アナログ回路によりあるレベル以上（以後、ディスクリ
レベルと称す）の波高であるパルス数を計測する従来の
原子炉監視装置では、パルスの重なりによってパルスの
裾野が重なった場合に、ディスクリレベルでは１個のパ
ルスとなり、パルス個数の数え落とし（以後、パルスパ
イルアップによる数え落とし）が生じる。

【００１１】従って従来のパルス計測では、約２×10⁶
（カウント／秒）以上でパルスの計測ができなくなる。
なお、この場合にパルス波形の情報を利用すれば、重な
ったパルスも認識することが可能ではあるが、これには
アナログ回路として、複雑な回路が必要となることから
現実的ではなかった。

【００１２】また、このようなアナログ回路によるパル
ス数の計測では、ＳＲＮＭ検出器２及びＬＰＲＭ検出器
３である放射線検出器における放電によって発生する放
電パルス、または、原子炉監視装置の近傍で発生する電
磁誘導によるノイズパルスを計数して、誤った計測を行
う可能性がある。そのために、従来の原子炉出力監視装
置では、信号ケーブル４等に十分なるシールド処理を行
い、外来ノイズの誘導がないように施工に十分な注意を
する必要があった。

【００１３】しかし、これらのノイズによる誤パルス
は、その波形が信号パルスと異なる場合がほとんどであ
るために、パルスの波高のみではなく、その他の波形の
情報を利用できれば、この誤計測を防止することができ
て、施工時の外来ノイズ対策を軽減することが可能であ
る。

【００１４】さらに、放射線検出器の出力パルスは、放
射線検出器内に封入されているガス圧のリーク、または
電極間隔の異常によって変化するために、この波形を監
視することによって、これらの異常を計測中に検出可能
であるが、現状のシステムでは計測及び監視からシステ
ムを除外して（通常、バイパスと呼ぶ）、放射線検出器
の診断等を行う必要があった。

【００１５】次の課題として現状のシステムでは、直流
計測とキャンベル計測、またはキャンベル計測とパルス
計測を同時に行うには、それぞれの専用の回路を設ける
必要があり、従って回路規模が大きく、また複雑になる
という支障があった。

【００１６】従来はＳＲＮＭ検出器２が６〜10本と比較
的少ない数の起動領域モニタ６は、パルス計測とキャン
ベル計測を切り替えて監視できるようになっているが、
それぞれ専用のパルス波高弁別回路８とパルス演算器９
と、２乗平均回路10及びキャンベル演算装置11とのアナ
ログ処理回路を設けた構成となっている。

【００１７】一方、 100〜 200本のＬＰＲＭ検出器３を
処理する出力領域モニタ７では、回路が比較的簡単であ
る直流成分のみで監視しており、しかも、前記起動領域
モニタ６とは全く異なる信号処理部を用いている。すな
わち、従来の原子炉出力監視装置では、異なるハードウ
エアで実施していたために、それぞれの保守及び点検作
業が異なるという支障があった。従って、これを解決す
るためにハードウェア部の共通化、特に信号処理部の共
通化が望まれていた。

【００１８】しかも、ハードウエアを共通化することに
より、同一の放射線検出器に異なる原理の測定方法を簡
単に適用できるようになり、通常の一原理で測定してい
た場合より１つの放射線検出器の監視範囲を広くするこ
とができる。

【００１９】例えば出力領域モニタ７に、従来と比べて
ハードウエア構成を複雑にすることなく、従来行われて
いる直流計測と共にキャンベル計測を実装できれば、モ
ニタの信頼性及びコストはほとんど変わらないにもかか
わらず、原子炉圧力容器１内部のＬＰＲＭ検出器３の位
置での放射線監視範囲が拡大して、放射線レベルの低い
段階で発生する局部振動を監視できて原子炉の監視性能
が向上する。

【００２０】また、２つ以上の計測を同時に行える構成
であれば、各計測の比率を監視することにより放射線検
出器の発生電荷量を推定でき、放射線検出器の異常診断
が計測中に可能となる。

【００２１】本発明の目的とするところは、放射線検出
器の出力パルス波形の情報を用いて、外来ノイズ等に対
する誤動作の防止とパイルアップ識別による計測範囲を
拡大する。さらに、放射線検出器の監視中診断による原
子炉出力監視の信頼性を向上させると共に、異なる計測
方法を同一のハードウェアによって行うことにより保守
点検の簡素化と全体のコストダウンを可能とした原子炉
出力監視装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため請求
項１記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、原子炉圧
力容器内または外部に設置した放射線検出器と、この放
射線検出器の出力信号を５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃでサン
プリングしてディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換装置
と、前記ディジタル値から放射線検出器の出力パルスを
識別するパルス識別回路及び前記ディジタル値の一部を
用いて２つ以上の周波数帯域で信号のパワーを演算する
パワー演算回路と、前記パルス識別回路とパワー演算回
路の出力より放射線量を演算して原子炉の出力異常時に
は原子炉停止信号を発する放射線量演算回路及び前記パ
ワー演算回路とパルス識別回路の出力から前記放射線検
出器の異常を診断する検出器診断回路とを備えた演算装
置とからなることを特徴とする。

【００２３】放射線検出器の出力をパルス計測する時に
は、５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃのサンプリング時間で実施
することにより、放射線検出器の出力パルス波形の特徴
を利用したパルス計測が可能となり、外来ノイズ等によ
る誤計測が防止できる。また、放射線検出器の出力をキ
ャンベル計測する場合においても、複数の周波数帯域の
信号を比較することにより耐ノイズ性を向上することが
できる。

【００２４】これらの結果は、それぞれ演算装置の放射
線量演算回路において、放射線検出器の設置位置におけ
る放射線量に換算されると共に、これらの異常変化時に
は原子炉停止信号を発生する。また、検出器診断回路で
は、パワー演算回路とパルス識別回路のデータより検出
器の異常診断が行える。

【００２５】なお、前記サンプリング時間を採用するこ
とにより、原子炉出力監視装置に必要なパルス計測とキ
ャンベル計測が数値演算のみによって同時に可能とな
り、原子炉出力監視装置としてハードウエアの統一によ
り装置が小型化できる。

【００２６】請求項２記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、パルス識別回路が、サンプリングされた前後の
ディジタル値の増減を監視してその増減のパターンより
放射線検出器の出力パルスを識別することを特徴とす
る。パルス識別回路にて正常な信号パルスの増減の特徴
を識別することにより、パイルアップしたパルスの弁別
及びノイズの除去ができる。

【００２７】請求項３記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、パルス識別回路が、サンプリングされた前後の
ディジタル値の増減を監視してそのサンプリング値があ
る設定増加レベル以上に増加し、かつ前記サンプリング
後にある設定減少レベルに減少するパターンを検索して
パルスのピーク部分を検出するピーク検出手段と、サン
プリング値がある設定レベル以上に連続して増加する回
数を計数する増加幅検出手段とを設けたことを特徴とす
る。

【００２８】パルス識別回路におけるピーク検出手段に
より、入力されたパルスのピーク数を計数して、増加幅
検出手段によってパルスの立ち上がり時間を監視する。
また、これらの特徴を抽出することにより、ノイズパル
スと信号パルスを識別しながら、信号パルスのみの計測
ができる。

【００２９】請求項４記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、パルス識別回路が、複数のノイズ波形を記憶す
るノイズ波形記憶手段と、正常な検出器波形を記憶する
正常信号記憶手段と、サンプリングしたディジタル値の
パターンを前記ノイズ波形記憶手段及び正常信号記憶手
段とパターン比較を行うパターン比較手段とを設けたこ
とを特徴とする。

【００３０】パルス識別回路におけるノイズ波形記憶手
段に、予め発生が予想されるノイズ波形を記録する。ま
た正常信号記憶手段には、正常な検出器信号の波形を記
録しておく。この記録した各波形と、Ａ／Ｄ変換装置の
出力とピーク形状、及び立ち上がりスピードと立ち下が
りスピードをパターン比較することにより、ノイズ波形
と信号波形の弁別ができる。

【００３１】請求項５記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、放射線量演算回路が、前記パワー演算回路の出
力である複数の周波数帯域の信号のうちで外来ノイズ等
の前記放射線検出器信号以外のノイズの影響が大きい帯
域を除いて放射線量を演算することを特徴とする。

【００３２】パワー演算回路にて検出器信号を複数の周
波数帯域に分割して、その出力を放射線量演算回路に入
力する。放射線量演算回路では、各周波数帯域で信号以
外のノイズの影響の大きい周波数帯域を選定して、その
選定した帯域を除いた周波数帯域の信号から放射線量を
演算して、ノイズに影響されない計測を行う。

【００３３】請求項６記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、検出器診断回路が、検出パルスと認識されたデ
ィジタル値からパルス幅を演算するパルス幅演算手段
と、そのパルス幅を正常な検出器出力パルス幅と比較す
るパルス幅診断手段とを設けたことを特徴とする。

【００３４】パルス識別回路の出力を検出器診断回路に
入力して、検出器診断回路のパルス幅演算手段にてパル
ス波形のパルス幅を演算する。この演算結果は、パルス
幅診断手段にて検出器正常時のパルス幅と比較して、パ
ルス幅の増加等あるレベル以上にパルス幅が増加した場
合は、放射線検出器の異常と診断する。これにより、原
子炉出力の監視を中断することなく放射線検出器の異常
を検出する。

【００３５】請求項７記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、検出器診断回路が、複数の周波数帯域の信号の
比率を正常時の信号の比率と比較する周波数成分診断手
段を設けたことを特徴とする。

【００３６】パワー演算回路にて計算した信号のパワー
の周波数分布を検出器診断回路の周波数成分診断手段に
入力する。この周波数成分診断手段では、前記信号を正
常時の信号の周波数分布と比較し、各信号成分の比率の
変動を監視して、あるレベル以上に比率が変化した場合
には、放射線検出器の異常と診断する。これにより、原
子炉出力の監視中において放射線検出器の異常を検出す
る。

【００３７】請求項８記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、原子炉圧力容器内または外部に設置した放射線
検出器と、この放射線検出器に可変電圧を印加する可変
高圧電源と、複数の放射線検出器信号を切り替えて順次
出力するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの出力
を５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃでサンプリングしてディジタ
ル値に変換するＡ／Ｄ変換装置と、前記ディジタル値か
ら２つ以上の周波数帯域にて信号のパワーを演算するパ
ワー演算回路及び前記ディジタル値から放射線検出器の
直流電流を演算する直流成分演算回路と、前記パワー演
算回路と直流成分演算回路の出力より放射線量を演算し
て出力異常時には原子炉停止信号を発する放射線量演算
回路及び前記パワー演算回路と直流成分演算回路の出力
から前記放射線検出器の異常を診断する検出器診断回路
を備えた演算装置とからなることを特徴とする。

【００３８】放射線検出器からの信号のＡ／Ｄ変換にＡ
／Ｄ変換装置による５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃのサンプリ
ング時間を採用することで、放射線検出器として出力領
域モニタに用いられるＬＰＲＭ検出器の直流計測と共
に、キャンベル計測を行うことが可能となる。

【００３９】これにより、放射線検出器のＬＰＲＭ検出
器を用いて広い出力領域の監視をすることができる。ま
た、直流計測とキャンベル計測の演算を数値演算のみで
行えるので、例えば前記請求項１の原子炉出力監視装置
とハードウエアの共通化が可能となる。さらに、パワー
演算回路の出力と直流成分演算回路の出力の比率を検出
器診断回路で比較して、あるレベル以上に変化した場合
には、放射線検出器の異常として検出する。

【００４０】請求項９記載の発明に係る原子炉出力監視
装置は、可変高圧電源がＡ／Ｄ変換のサンプリング周期
に同期した可変電圧を放射線検出器に印加すると共に、
演算装置にＡ／Ｄ変換装置の出力であるサンプリングデ
ータを前記印加電圧ごとに区別するデータ選別手段を設
けたことを特徴とする。

【００４１】放射線検出器に印加する電圧の周期である
タイミングは、データ識別回路に入力されてデータ識別
手段では、Ａ／Ｄ変換装置からのディジタル値を検出器
ごと及び印加電圧の値ごとに区別して、複数の印加電圧
に対する各々の検出器信号を測定する。これにより、そ
れぞれの放射線検出器の複数の印加電圧での信号を同時
に得ることで、通常の測定では発見できない放電開始電
圧の低下等という異常を早期に検出する。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ
構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第１実施の形態は請求項１及び請求項２に係り、図１の
ブロック構成図に示すように原子炉出力監視装置は、図
示しない炉心を形成する燃料棒からの中性子等の放射線
を検出するＳＲＮＭ検出器２を原子炉圧力容器１内また
は外部に設置している。

【００４３】このＳＲＮＭ検出器２は信号ケーブル４に
より、パルス信号を増幅整形するパルスアンプ５に接続
されている。また、このパルスアンプ16は、入力したパ
ルス信号を５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃでサンプリングして
ディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換装置16と接続してい
る。さらに、前記Ａ／Ｄ変換装置16は演算装置17に接続
されて構成されている。

【００４４】なお、前記演算装置17は、ディジタル値か
らＳＲＮＭ検出器２の出力パルスを識別するパルス識別
回路18と、前記ディジタル値の一部を用いて２つ以上の
周波数帯域で信号のパワーを演算するパワー演算回路19
を備えている。さらに、前記パルス識別回路18とパワー
演算回路19の出力より放射線量を演算して原子炉の出力
異常時には原子炉停止信号を発する放射線量演算回路20
と、前記パルス識別回路18とパワー演算回路19との出力
から前記ＳＲＮＭ検出器２の異常を診断する検出器診断
回路21とから構成されている（請求項１）。

【００４５】次に、上記構成による作用について説明す
る。なお、ここでは演算装置17におて、約80ｎｓｅｃの
パルス幅を有する中性子パルスが２個重なり合ったパル
ス信号の処理を例にして説明する。ＳＲＮＭ検出器２の
出力はパルスアンプ５において増幅整形されると共に、
５〜40ｎｓｅｃのサンプリング時間を有するＡ／Ｄ変換
装置16によってディジタル値に変換される。

【００４６】この５〜40ｎｓｅｃというサンプリング時
間については、ＳＲＮＭ検出器２の約80ｎｓｅｃの出力
パルス幅を考慮して評価した結果から、１パルスを認識
するのに最低２個のサンプリングが必要であることが分
かった。また、下限は通常のパルスの立ち上がりが５〜
10ｎｓｅｃ程度であるために、その立ち上がりを検出す
るために選定しているが、パルスの種類及び演算時間等
を考慮して、５〜40ｎｓｅｃ内のサンプリング時間に任
意に設定する。

【００４７】このＡ／Ｄ変換装置16においてサンプリン
グされたディジタルデータは、演算装置17に入力される
が、図２の特性曲線図は、曲線22のパルス信号をここで
選定した５〜40ｎｓｅｃ範囲内の約10ｎｓｅｃのサンプ
リング時間でサンプリングした状態を示す。

【００４８】従来の波高弁別では、曲線22のパルス信号
のディスクリレベル23を越えるパルスは１個であるた
め、一つのパルスとして計数される。しかしながら、パ
ルス識別回路18では、サンプリングされたデータの差を
監視して２個のパルスとして検出する。

【００４９】すなわち、曲線22のパルスは、そのサンプ
リング点Ｓの変化率ｋに対して、（１）Ｓ₄−Ｓ₅＜
ｋ，（２）Ｓ₅−Ｓ₆＞ｋまたはＳ₆−Ｓ₇＞ｋの２条
件（ピーク検出条件）を満たしているため、１つのパル
スとして計測する。同様に、Ｓ₉〜Ｓ₁₂についても上記
判定に当てはまるため、別の１パルスとして検出され
る。なお、変化率ｋの値は従来のディスクリレベル電圧
に相当し、一定または時間により可変の値である。

【００５０】このような単純な演算のみを用いることで
リアルタイムの処理が可能となり、従来１パルスとして
認識していたＳ₃〜Ｓ₁₃のパルスパイルアップを、２パ
ルスと正確に識別してパルスの数え落としを減少させる
ことができる。これにより、パルスの数え落としにより
決まっていたパルス計測の測定範囲を広くすることがで
きる。

【００５１】また、ＳＲＮＭ検出器２が検出する中性子
パルスは、図２に示すような約80ｎｓｅｃと短パルス幅
であるのに対して、通常の外来ノイズパルスは、図３の
特性曲線図の曲線24に示すように正負に振動するサージ
パルスである。この外来ノイズが従来の原子炉出力監視
装置に誘導された場合には、３つの山を３パルスとして
誤計数することになる。従って、従来はこれらの外来ノ
イズ誘導が起こらないように、信号ケーブル４にシール
ドを十分に施すことにより対処していた。

【００５２】しかしながら本第１実施の形態では、図３
の曲線24のようなパルスの特徴を検出し、誤計数がない
ようにすることができる。すなわち、曲線24のパルスは
立ち上がり１μｓｅｃ程度であり、サンプリング点Ｓ₂₀
〜Ｓ₃₀の差を監視していると、連続10個サンプリング値
の差が増加を示す。従って、図３の曲線24のパルスのよ
うに連続して増加した後に、前記のピーク検出条件を満
たしても、パルスとして計数しないようにすることによ
り、このような誤った計測を行わない（請求項２）。

【００５３】検出器診断回路21においては、パルス識別
回路18にて中性子パルスと認識されたデータから、パル
ス幅を推定して正常時のパルス幅との比較を行う。これ
によりＳＲＮＭ検出器２の封入ガスがリークした場合に
は、パルス幅が変動することから放射線検出器の異常が
検出できる。

【００５４】次に、放射線レベルが高くなるとパルスが
ほとんど重なり、パルスが計測できなくなるため、通常
はキャンベル計測を行う。しかし本第１実施の形態にお
いて、サンプリング時間で再現できる信号の周波数は12
ＭＨｚ以下となり、ＳＲＮＭ検出器２の信号帯域の10Ｍ
Ｈｚより十分高く、このサンプリングデータのみでキャ
ンベル計測が可能となる。

【００５５】キャンベル計測については、フィルタによ
り周波数を制限した信号のパワーを測定して、放射線量
を演算するものであるが、その帯域にノイズが誘導した
場合には除去することができず、そのために十分なノイ
ズ対策が必要であった。しかしながらこのノイズ対策と
しては、特開平5-215860号「中性子検出器出力の監視装
置」記載の方法が知られており、本第１実施の形態にお
いては容易に実施可能である。

【００５６】すなわち、パワー演算回路19は、複数のデ
ィジタルバンドパスフィルタを有しており、それぞれ異
なる周波数帯域のパワーを出力することができる。ま
た、放射線量演算回路20では、これらの異なる帯域の信
号をそれぞれの検出感度で補正した後に平均処理を行っ
て放射線量を演算する。

【００５７】さらに、このような装置にノイズが誘導し
た場合は、放射線量演算回路20において、各周波数帯域
の信号比率を監視して比率の異常な帯域をノイズの誘導
した帯域と判定して、放射線量を演算する平均処理から
前記帯域を除去する。これにより、ノイズの影響の少な
い計測が可能となる。

【００５８】以上、本第１実施の形態によれば、パルス
計測を行う場合にサンプリング時間を５〜40ｎｓｅｃに
選定したことによりパルスパイルアップによるパルスの
数え落としが減少して、パルス計測の上限を広げること
ができる。また、中性子パルスの波形の特徴を用いて、
外来ノイズを計数せずに耐ノイズ性の高い計測が可能と
なる。また、この測定中にパルス幅の検査が可能である
ことから、使用している放射線検出器の異常を早期に検
出できる。

【００５９】さらにキャンベル計測では、検出信号の周
波数に対するパワー分布を測定できることから、その分
布の変化によりノイズの除去と、放射線検出器の診断が
可能となり測定の信頼性が向上する。なお、それぞれの
処理をディジタル演算によって行えるために、専用のア
ナログ処理回路を必要としないので装置の小型化が可能
となる。

【００６０】また、検出信号をディジタル化した以降は
ディジタル演算のみで行われるので、ハードウェアを一
般に市販されている大型高速計算機等を使用しても実現
できることから、システムの汎用化が可能で装置全体の
コスト低減により、経済性を向上することができる。

【００６１】第２実施の形態は請求項３に係り、原子炉
出力監視装置における演算装置17のパルス識別回路18
に、図示しないピーク検出手段及び増加幅検出手段を設
けて構成する。この構成により、入力されたパルス信号
から、ピーク検出手段によりパルスのピーク数を係数
し、増加幅検出手段にてパルスの立上がり時間の監視を
する。次にこれらの特徴を抽出することにより、ノイズ
パルスと信号パルスを識別しながら、信号パルスのみを
計測することができる。

【００６２】第３実施の形態は請求項４に係り、原子炉
出力監視装置における演算装置17のパルス識別回路18
に、複数のノイズ波形を記憶する図示しないノイズ波形
記憶手段と、正常な検出器波形を記憶する正常信号記憶
手段、さらにサンプリングしたディジタル値のパターン
を前記ノイズ波形記憶手段及び正常信号記憶手段とパタ
ーン比較を行うパターン比較手段とを設けて構成する。

【００６３】上記構成による作用としては、パルス識別
回路18のノイズ波形記憶手段に発生が予想されるノイズ
波形を、また正常信号記憶手段には正常な検出器信号の
波形を記録しておくことにより、これら予想されるノイ
ズ波形及び正常な検出器信号の波形と、Ａ／Ｄ変換装置
16からの出力波形とピーク形状や立ち上がりスピード、
及び立ち下がりスピード等をパターン比較手段におい
て、パターン比較することによって、ノイズ波形と信号
波形の弁別を行うことができる。

【００６４】なお、本第３実施の形態においては、今後
演算速度が向上した場合に、中性子パルスの複数のパタ
ーンを正常信号記憶手段に記憶しておき、検出信号との
特徴比較を行うことによって、中性子パルスとノイズパ
ルスの弁別を行うことも可能である。

【００６５】第４実施の形態は請求項５に係り、原子炉
出力監視装置における演算装置17の放射線量演算回路20
は、パワー演算回路19の出力である複数の周波数帯域の
信号のうちで、外来ノイズ等のＳＲＮＭ検出器２の信号
以外のノイズの影響が大きい帯域を除いて、放射線量を
演算する構成としている。

【００６６】上記構成による作用は、パワー演算回路19
にてＳＲＮＭ検出器２からの信号を複数の周波数帯息に
分割すると共に、その出力を放射線量演算回路20におい
て、各周波数帯域で信号以外のノイズの影響の大きい周
波数帯域を選定する。さらに、その選定した帯域を除い
た周波数帯域の信号から放射線量を演算する。これによ
り、ノイズに影響されない計測を行うことができる。

【００６７】第５実施の形態は請求項６に係り、原子炉
出力監視装置における演算装置17の検出器診断回路21
に、検出パルスと認識されたディジタル値からパルス幅
を演算する図示しないパルス幅演算手段と、そのパルス
幅を正常な検出器出力パルス幅と比較するパルス幅診断
手段とを設けた構成としている。

【００６８】上記構成による作用としては、パルス識別
回路18の出力信号を検出器診断回路21に入力して、パル
ス幅演算手段にてパルス波形のパルス幅を演算し、この
演算結果をパルス幅診断手段においてＳＲＮＭ検出器２
が正常の時のパルス幅と比較する。これにより、パルス
幅の増加等があるレベル以上に増加した場合には、ＳＲ
ＮＭ検出器２の異常と診断することにより、原子炉出力
の監視を中断することなく放射線検出器の異常検出をす
ることができる。

【００６９】第６実施の形態は請求項７に係り、原子炉
出力監視装置における演算装置17の検出器診断回路21
に、複数の周波数帯域の信号の比率を正常時の信号の比
率と比較する図示しない周波数成分診断手段を設けた構
成としている。

【００７０】上記構成による作用は、パワー演算回路19
にて計算した検出信号のパワーの周波数分布を、検出器
診断回路21の周波数成分診断手段に入力して前記検出信
号を正常時の検出信号の周波数分布と比較する。さら
に、この各信号成分の比率の変動を監視して、あるレベ
ル以上に比率が変化した場合にはＳＲＮＭ検出器２の異
常と診断する。これにより、放射線検出器の異常を原子
炉出力の監視中に検出することができる。

【００７１】第７実施の形態は請求項８に係り、図４の
ブロック構成図に示すように原子炉出力監視装置は、図
示しない炉心を形成する燃料棒からの中性子等の放射線
を検出するＬＰＲＭ検出器３を原子炉圧力容器１内また
は外部に設置している。このＬＰＲＭ検出器３は信号ケ
ーブル４により、可変の高圧を供給する可変高圧電源12
及び、検出信号を増幅する電流アンプ13に接続されてお
り、この電流アンプ13は、複数の検出器出力を順次切り
換えて出力するマルチプレクサ14と接続されている。

【００７２】またマルチプレクサ14は、入力したアナロ
グ信号を５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃでＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄ変換装置25と接続していて、Ａ／Ｄ変換装置25には、
その出力するディジタル値を入力する演算装置26が接続
されて構成している。なお、前記演算装置26は、２つ以
上の周波数帯域にて信号のパワーを演算するパワー演算
回路27と、前記ディジタル値からＬＰＲＭ検出器３の直
流電流を演算する直流成分演算回路29が備えられてい
る。

【００７３】また、前記パワー演算回路27と直流成分演
算回路29の出力より放射線量を演算して、出力異常時に
は原子炉停止信号を発する放射線量演算回路28と、前記
パワー演算回路27と直流成分演算回路29の出力からＬＰ
ＲＭ検出器３の異常を診断する検出器診断回路30とから
構成されている。

【００７４】次に、上記構成による作用について説明す
る。ＬＰＲＭ検出器３は通常原子炉の中に 100〜 200本
設置されているが、これらは監視の冗長性を考慮して複
数に分割され、それぞれ異なる出力領域モニタによって
監視されている。すなわち、最低の４分割の場合でも、
一つのモニタで最高約50本程度の処理が必要であり、通
常は、さらに冗長化を行うために、約10〜30本のＬＰＲ
Ｍ検出器３を同一のモニタで処理することが一般であ
る。

【００７５】このように約10〜30本を一組とした複数の
ＬＰＲＭ検出器３には、それぞれの可変高圧電源12から
可変の高圧が印加されると共に、各ＬＰＲＭ検出器３の
出力信号は電流アンプ13により増幅されてマルチプレク
サ14に入力される。

【００７６】このマルチプレクサ14は、前記複数の検出
器出力を順次切り換えてＡ／Ｄ変化装置25に出力し、Ａ
／Ｄ変化装置25では５〜40ｎｓｅｃでアナログデータを
ディジタル値に変換して演算装置26に出力する。なお、
この時に可変高圧電源12の電圧は、マルチプレクサ14の
切り替え周期およびＡ／Ｄ変化装置25におけるサンプリ
ング周期に同期して変化させる。

【００７７】前記Ａ／Ｄ変換装置25におけるサンプリン
グ時間が５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃであるために、各ＬＰ
ＲＭ検出器３の信号は50ｎｓｅｃ〜 1.2μｓｅｃとな
る。また、ＬＰＲＭ検出器３の出力信号において、イオ
ンと電子両方による信号は約 300ｋＨｚ以下であり、こ
の信号成分を再現するのに必要なサンプリング周波数は
１／（２× 300ｋＨｚ）＝ 1.6μｓｅｃとなる。

【００７８】これにより、上記サンプリングにより個々
センサーの 300ｋＨｚ以下のパワーが測定可能であるこ
とからキャンベル計測が可能となる。このサンプリング
したデータは、演算装置26で演算処理されて原子炉内の
放射線量に変換される。すなわち、パワー演算回路27に
より、複数の周波数帯域におけるパワーが演算されてキ
ャンベル出力が計算される。また、直流成分演算回路29
においては、ローパスフィルタにより高周波成分および
ノイズ成分が除かれて、従来と同じ直流電流値の計測が
行われる。

【００７９】また、パワー演算装置27及び放射線量演算
装置28の機能は、上記の第１実施の形態で述べた内容と
ほぼ同じ機能である。従って、このような構成において
は、ＬＰＲＭ検出器３のキャンベル計測が容易に可能と
なり、ＬＰＲＭ検出器３の監視範囲を広くすることがで
きる。

【００８０】図５の監視範囲特性図に示すように、監視
範囲の点線31はＬＰＲＭ検出器３によるキャンベル計測
をしたもので、実線32はＬＰＲＭ検出器３による直流計
測、また実線33はＳＲＮＭ検出器２によるパルス計測、
さらに実線34はＳＲＮＭ検出器２によるキャンベル計測
の場合を示す。

【００８１】これにより、前記点線31で示すようにＬＰ
ＲＭ検出器３の出力をキャンベル計測することで、従来
６〜10本のＳＲＮＭ検出器２で監視していた起動領域の
うちで、高中性子束レベルの範囲は、炉心の約 100〜 2
00箇所に挿入されている多数のＬＰＲＭ検出器３の位置
で監視できるようになり、原子炉における監視性能が向
上する。

【００８２】なお、この起動領域の出力測定は、上記第
１実施の形態の原子炉出力監視装置とほぼ同じ構成で実
現できるために保守の簡素化が可能となる。また、検出
器診断回路30では、第１実施の形態における周波数スペ
クトルによる診断と共に、直流電流とキャンベル出力の
比を簡単に比較することができて、ＬＰＲＭ検出器３の
診断が可能となる。

【００８３】なお、この診断方法の一例は特公平3-4847
1 号公報「中性子検出器出力の監視法と装置」において
も開示されている。また、ＬＰＲＭ検出器３に印加する
可変高圧電源12は可変電圧発生器であるために、ＬＰＲ
Ｍ検出器３からさまざまな電圧に対する検出器信号を得
ることが可能である。

【００８４】このことから、検出器診断回路30において
放電、抵抗低下等の診断が可能となる。この診断方法の
一例は、特開平5-27040 号公報「放射線計測装置」に開
示されている。

【００８５】また、ＬＰＲＭ検出器３による測定上限
は、放射線検出器内で発生する電荷量が多く、印加電圧
に集め切れないことによって決定しているが、その対策
としてパルス電圧で電荷を収集した後に測定を行うとい
う方法が、文献「GAMMA COMPENSATED PULSE IONIZATION
CHAMBER WIDE RANGE NEUTRON/REACTOR POWER MEASUREM
ENT SYSTEM」、「IEEE Trans.Nucl.Sci.NS20,1,639-648
(1973)」に記載されており、本第７実施の形態による構
成により測定も可能である。

【００８６】従って、本実施の形態によれば、直流計測
およびキャンベル計測を数値演算のみで実施できるため
に、従来の出力領域モニタの直流計測（実線32）に、キ
ャンベル計測（点線31）を簡単に追加することができ
る。これにより、原子炉起動時の中性子束をＬＰＲＭ検
出器３の設置されている原子炉の 100〜 200箇所で測定
できて、原子炉出力の監視性能が向上する。また、キャ
ンベル計測と直流計測の比率を用いた検出器診断が可能
であり、原子炉監視装置の信頼性を向上できる。

【００８７】第８実施の形態は請求項９に係り、上記第
７実施の形態の原子炉出力監視装置における放射線検出
器であるＬＰＲＭ検出器３に対して、可変高圧電源12か
らＡ／Ｄ変換装置25のサンプリング周期に同期した可変
電圧を出力させると共に、演算装置26に前記Ａ／Ｄ変換
装置25の出力であるサンプリングデータを、印加電圧ご
とに区別するデータ選別手段を設けて構成している。

【００８８】上記構成による作用としては、可変高圧電
源12よりＡ／Ｄ変換装置25のサンプリング周期に同期し
た可変電圧をＬＰＲＭ検出器３に印加すると共に、この
印加電圧の周期であるタイミングを演算装置26内のデー
タ識別回路に入力する。データ識別手段では、Ａ／Ｄ変
換装置からのディジタル値をＬＰＲＭ検出器３ごと、及
び印加電圧の値ごとに区別して、複数の印加電圧に対す
る各々の検出器信号を測定する。

【００８９】これにより、それぞれＬＰＲＭ検出器３の
複数の印加電圧での信号を同時に得ることが可能とな
り、通常の測定では発見できなかった放電開始電圧の低
下等という異常も早期に検出することができる。

【００９０】

【発明の効果】以上本発明によれば、放射線検出器の出
力パルス形状を用いたパルス計測が行えると共に、放射
線検出器の性能診断を原子炉出力監視中に実施可能なの
で、耐ノイズ性が良好で計測範囲が広く得られる。ま
た、放射線検出器の異常を早期に検出できることから、
原子炉出力監視装置における監視機能と信頼性が向上す
る。

【００９１】さらに、原子炉出力監視に用いられるパル
ス計測やキャンベル計測、及び直流計測を数値演算のみ
で実施できるので、共通のハードウエアによる原子炉出
力監視装置が構成できるので保守性と共に経済性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施の形態の原子炉出力監視
装置のシステム構成図。

【図２】本発明に係る第１実施の形態でパイルアップし
た検出器出力の特性曲線図。

【図３】外来ノイズの波形特性図。

【図４】本発明に係る第７実施の形態の原子炉出力監視
装置のシステム構成図。

【図５】原子炉出力監視装置の監視範囲の特性曲線図。

【図６】従来の原子炉出力監視装置のシステム構成図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…ＳＲＮＭ検出器、３…ＬＰＲ
Ｍ検出器、４…信号ケーブル、５…パルスアンプ、６…
起動領域モニタ、７…出力領域モニタ、８…パルス波高
弁別回路、９…パルス演算器、10…２乗平均回路、11…
キャンベル演算回路、12…可変高圧電源、13…電流アン
プ、14…マルチプレクサ、15，29…直流成分演算器、1
6，25…Ａ／Ｄ変換装置、17，26…演算装置、18…パル
ス識別回路、19，27…パワー演算回路、20，28…放射線
量演算回路、21，30…検出器診断回路、22…パルス信号
の曲線、23…ディスクリレベル、24…サージパルスの曲
線、31…ＬＰＲＭ検出器によるキャンベル計測、32…Ｌ
ＰＲＭ検出器による直流計測、33…ＳＲＮＭ検出器によ
るパルス計測、34…ＳＲＮＭ検出器によるキャンベル計
測。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉圧力容器内または外部に設置した
放射線検出器と、この放射線検出器の出力信号を５ｎｓ
ｅｃ〜40ｎｓｅｃでサンプリングしてディジタル値に変
換するＡ／Ｄ変換装置と、前記ディジタル値から放射線
検出器の出力パルスを識別するパルス識別回路及び前記
ディジタル値の一部を用いて２つ以上の周波数帯域で信
号のパワーを演算するパワー演算回路と、前記パルス識
別回路とパワー演算回路の出力より放射線量を演算して
原子炉の出力異常時には原子炉停止信号を発する放射線
量演算回路及び前記パワー演算回路とパルス識別回路の
出力から前記放射線検出器の異常を診断する検出器診断
回路とを備えた演算装置とからなることを特徴とする原
子炉出力監視装置。
【請求項２】前記パルス識別回路が、サンプリングさ
れた前後のディジタル値の増減を監視してその増減のパ
ターンより放射線検出器の出力パルスを識別することを
特徴とする請求項１記載の原子炉出力監視装置。
【請求項３】前記パルス識別回路が、サンプリングさ
れた前後のディジタル値の増減を監視してそのサンプリ
ング値がある設定増加レベル以上に増加し、かつ前記サ
ンプリング後にある設定減少レベルに減少するパターン
を検索してパルスのピーク部分を検出するピーク検出手
段と、サンプリング値がある設定レベル以上に連続して
増加する回数を計数する増加幅検出手段とを設けたこと
を特徴とする請求項１記載の原子炉出力監視装置。
【請求項４】前記パルス識別回路が、複数のノイズ波
形を記憶するノイズ波形記憶手段と、正常な検出器波形
を記憶する正常信号記憶手段と、サンプリングしたディ
ジタル値のパターンを前記ノイズ波形記憶手段及び正常
信号記憶手段とパターン比較を行うパターン比較手段と
を設けたことを特徴とする請求項１記載の原子炉出力監
視装置。
【請求項５】前記放射線量演算回路が、前記パワー演
算回路の出力である複数の周波数帯域の信号のうちで外
来ノイズ等の前記放射線検出器信号以外のノイズの影響
が大きい帯域を除いて放射線量を演算することを特徴と
する請求項１記載の原子炉出力監視装置。
【請求項６】前記検出器診断回路が、検出パルスと認
識されたディジタル値からパルス幅を演算するパルス幅
演算手段と、そのパルス幅を正常な検出器出力パルス幅
と比較するパルス幅診断手段とを設けたことを特徴とす
る請求項１記載の原子炉出力監視装置。
【請求項７】前記検出器診断回路が、複数の周波数帯
域の信号の比率を正常時の信号の比率と比較する周波数
成分診断手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の
原子炉出力監視装置。
【請求項８】原子炉圧力容器内または外部に設置した
放射線検出器と、この放射線検出器に可変電圧を印加す
る可変高圧電源と、複数の放射線検出器信号を切り替え
て順次出力するマルチプレクサと、前記マルチプレクサ
の出力を５ｎｓｅｃ〜40ｎｓｅｃでサンプリングしてデ
ィジタル値に変換するＡ／Ｄ変換装置と、前記ディジタ
ル値から２つ以上の周波数帯域にて信号のパワーを演算
するパワー演算回路及び前記ディジタル値から放射線検
出器の直流電流を演算する直流成分演算回路と、前記パ
ワー演算回路と直流成分演算回路の出力より放射線量を
演算して出力異常時には原子炉停止信号を発する放射線
量演算回路及び前記パワー演算回路と直流成分演算回路
の出力から前記放射線検出器の異常を診断する検出器診
断回路を備えた演算装置とからなることを特徴とする原
子炉出力監視装置。
【請求項９】前記原子炉出力監視装置において、可変
高圧電源はＡ／Ｄ変換のサンプリング周期に同期した可
変電圧を放射線検出器に印加すると共に、演算装置にＡ
／Ｄ変換装置の出力であるサンプリングデータを前記印
加電圧ごとに区別するデータ選別手段を設けたことを特
徴とする請求項８記載の原子炉出力監視装置。