JPH10104388A

JPH10104388A - 原子炉出力測定装置

Info

Publication number: JPH10104388A
Application number: JP8255090A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Arai; 井良一新; Terutsugu Tarumi; 水輝次垂; Tadayoshi Oda; 田直敬小; Hitoshi Ito; 藤仁伊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-24
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: JP3556409B2

Abstract

(57)【要約】【課題】原子炉の出力分布を高精度で測定することが
できる原子炉出力測定装置を提供する。【解決手段】 γ線温度計４の出力信号に基づいて炉心
物理モデルから求めた出力分布計算値を補正する際に、
γ線温度計の個々の出力信号をγ線温度計の検出部の単
位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保
持した発熱量換算装置７を設ける。検出部の単位重量あ
たりの発熱量をγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束に
換算するγ線束換算装置８を設ける。γ線束の値を、予
め内蔵された関係式又は炉心物理モデルを用いてγ線温
度計に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力に換算
する近接燃料集合体局所平均出力換算装置１０を設け
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、原子炉出力測定装
置に係わり、特に、固定型の中性子検出器と固定型のγ
線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号を利用
して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、沸騰水型原子炉の出力測定には、
小型核分裂電離箱からなる中性子検出器を組み合わせた
検出器集合体が用いられている。この検出器集合体は、
複数の固定型の中性子検出器よりなる局部出力領域モニ
タ（以下、「ＬＰＲＭ」と言う。）と、移動式の中性子
検出器よりなる移動式炉心内計装（以下、「ＴＩＰ」と
言う。）とを備えている。核分裂電離箱は核分裂片の電
離作用によって出力信号を出すものであるため、核分裂
電離箱のウランの燃焼とともにその感度が徐々に低下す
る。

【０００３】そこで、固定型であるＬＰＲＭの感度低下
の校正に移動型のＴＩＰを用いている。ここで、ＴＩＰ
もまた固定型の中性子検出器と同様の核分裂電離箱であ
るので、ＴＩＰの感度低下を避けるために通常は原子炉
外に取り出しておき、必要に応じて高温・高圧の原子炉
内に出し入れする。そのため、ＴＩＰを操作するための
装置はきわめて複雑であり、また校正対象であるＬＰＲ
Ｍとの位置精度を保つために高い機械的精度も要求され
ている。

【０００４】このように複雑で精巧な装置を不要とする
ために、ＴＩＰに代えてγ線温度計を使用し、このγ線
温度計とＬＰＲＭとを組合せて沸騰水型原子炉の原子炉
出力測定を行うことが提案されている。しかしながら、
γ線温度計精度の向上や測定対象の中性子からγ線への
変更等において問題があるため、沸騰水型原子炉の出力
監視装置としては実用化されていない。図１２にγ線温
度計とＬＰＲＭを組合せた従来例を示す。

【０００５】図１２に示したγ線温度計４は、従来のＴ
ＩＰとは異なり、γ線等の放射線による発熱現象を利用
し、発熱の際にγ線温度計の検出部に生じる温度差を熱
電対で測るものである。γ線温度計４は原子炉内に固定
され、それらに隣接するＬＰＲＭ３の校正に使用するこ
とができる。γ線温度計４は原子炉内に設置される前に
校正されるが、本来γ線等の放射線による発熱現象を利
用するものであるため、放射線場である原子炉内におい
て再校正を行い感度を確認する必要がある。

【０００６】このようにγ線温度計をＬＰＲＭと組み合
わせた例が特公平６−３１７９１に示されており、ＬＰ
ＲＭ３の検出器の近傍にγ線温度計４のセンサ部を配置
し（図１２参照）、そのγ線温度計４の出力信号に基づ
いてＬＰＲＭ３の校正を行う方法が述べられている。

【０００７】γ線温度計４にはいつくかの種類がある
が、γ線温度計４の中心にヒータが内蔵されたタイプの
ものは、この内蔵ヒータを使用することによってγ線温
度計４の自己校正を行うことが可能である。内蔵ヒータ
による感度校正方法の１つは、内蔵ヒータにより付加し
た電気抵抗発熱量とγ線温度計４の出力信号の変化から
感度を求めるものである。図１３乃至図１５はこの感度
校正方法を説明するためのグラフであり、図１３及び図
１４は校正中に得られる出力信号のグラフ、図１５は、
図１３又は図１４のデータから得られる校正曲線のグラ
フである。また、その他の感度校正方法としては、周期
的に電気抵抗発熱を付加した場合の時間応答からγ線温
度計４の感度を求める方法がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特公平
６−３１７９１には、ＬＰＲＭ３と組み合わせるγ線温
度計４の数あるいはγ線温度計４によるＬＰＲＭ３の校
正ということについては述べられているが、γ線温度計
４自体の感度校正については述べられていない。しかし
ながら、γ線温度計４自体の感度も設置される環境条件
（冷却材温度、冷却材流速、冷却材とγ線温度計表面の
熱伝達率、ボイド率、周辺発熱材等）により変化するの
でγ線温度計４の感度校正を行うことが必要である。

【０００９】また、γ線温度計４の校正について記載さ
れたものとして特公平３−７３８３４がある。γ線温度
計４には大きく分けて２つのタイプがあるがここで用い
られているのは同心の二重管構造からなり中心部にヒー
タと差動型（測温点が２つあり２カ所の温度差が測定で
きる）の熱電対を組み込んだものである。この特公平３
−７３８３４によれば、γ線温度計４の校正は原子炉内
においてγ線等による原子炉発熱にγ線温度計４の内蔵
ヒータによる電気抵抗発熱を付加して行うが、発熱量と
γ線温度計４の出力信号は単に比例関係にあるとして行
われている。

【００１０】しかしながら、γ線温度計４は、γ線温度
計４の検出部の単位重量あたりの発熱量と出力信号の間
に厳密な直線性は成り立たず、発熱量の増加とともに出
力信号はわずかに低下することがわかっている。したが
って、発熱量とγ線温度計４の出力信号との間で直線性
を仮定すると、特に発熱量が大きい領域で誤差が大きく
なり、校正されたγ線温度計４の出力信号から演算され
る値を用いたＬＰＲＭ３の校正も必然的に誤差が大きく
なり正確な校正は行うことができない。

【００１１】さらに、個々のγ線温度計４は、γ線温度
計４の検出部の単位重量あたりの発熱量とγ線温度計の
出力信号の間にそれぞれ固有の関係を持っているため、
各々の検出部に対してその関係を特定する必要がある。
そして、特定された個々の関係に基づいてγ線温度計４
の検出部の出力信号から局所平均出力を求め、炉心全体
の出力分布を求める必要がある。

【００１２】また、γ線温度計４が故障したり、或いは
劣化した内蔵ヒータによってγ線温度計４の校正を行っ
た場合、γ線温度計４から得られる情報が正確でないこ
とになり、原子炉の出力監視に誤情報を与えることにな
る。

【００１３】そこで、本発明の目的は、上述した種々の
問題点を解消し、原子炉の出力分布を高精度で測定する
ことができる原子炉出力測定装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
る原子炉出力測定装置は、原子炉内に設置された複数の
固定型の中性子検出器と、検出部を有する複数の固定型
のγ線温度計とを備えた検出器集合体からの出力信号に
基づいて、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を
補正して原子炉出力分布を求めるようにした原子炉出力
測定装置において、前記γ線温度計の出力信号に基づい
て前記炉心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正
する際に、前記γ線温度計の個々の出力信号を前記γ線
温度計の検出部の単位重量あたりの発熱量に換算する個
々の換算関数式を保持した発熱量換算装置と、前記発熱
量換算装置によって求めた前記検出部の単位重量あたり
の発熱量を前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束に換
算するγ線束換算装置と、前記γ線束換算装置によって
求めたγ線束の値を、予め内蔵された関係式又は前記炉
心物理モデルを用いて前記γ線温度計に近接する複数の
燃料集合体の局所平均出力に換算する近接燃料集合体局
所平均出力換算装置と、を備えたことを特徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明による原子炉出力測定
装置は、前記発熱量換算装置は、前記γ線温度計の発熱
に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求められ
た前記換算関数式を保持しており、原子炉内において前
記γ線温度計を加熱するための加熱手段を設け、γ線束
が存在する条件の下で前記加熱手段によって加熱量を変
化させながら前記γ線温度計を加熱し、前記加熱手段に
よる加熱量と前記γ線温度計の出力信号との関係を求
め、この関係に基づいて前記換算関数式を補正するよう
にしたことを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明による原子炉出力測定
装置は、前記加熱手段を用いた前記換算関数式の補正を
定期的に又は所望の時点において実施し、前記発熱量換
算装置は、補正前の換算関数式を補正後の換算関数式に
置き換えて保持するようにしたことを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明による原子炉出力測定
装置は、前記γ線束が存在しない条件の下で予め求めら
れた換算関数式は、前記γ線温度計を高周波加熱するこ
とによって求められたことを特徴とする。

【００１８】請求項５記載の発明による原子炉出力測定
装置は、前記各γ線温度計は、複数の前記検出部を有
し、前記加熱手段は、前記各γ線温度計に内蔵された電
気ヒータからなり、前記電気ヒータは、前記複数の検出
部を同時に加熱するように構成されており、前記電気ヒ
ータによって加熱量を変化させながら前記複数の検出部
を同時に加熱し、前記電気ヒータによる加熱量と前記各
検出部の各出力信号との関係を求め、この関係と前記換
算関数式から予測される関係とを比較することによって
前記電気ヒータの健全性を評価するようにしたことを特
徴とする。

【００１９】請求項６記載の発明による原子炉出力測定
装置は、前記発熱量換算装置に保持された前記換算関数
式は、前記γ線温度計の出力信号をＵ_ij（ｉ＝１，２…
…ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置され
た検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部の
軸方向位置を示す添字）とおき、前記検出部の単位重量
あたりの発熱量をＷ_ij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２
……ｍ）とおいた場合、△Ｕ_ij＝ｆ（Ｓ_0γij，
α_γij，△Ｗ_ij）（Ｓ_0γijは換算関数式による関数曲
線の線形項を示す係数、α_γijは関数曲線の非線形項を
示す係数）であり、前記発熱量換算装置は、測定によっ
て求められた前記加熱手段による加熱量△Ｗ_ijと前記γ
線温度計の出力信号の変化量△Ｕ_ijとの関係に基づいて
偏差が最小となるように前記換算関数式△Ｕ_ij＝ｆ（Ｓ
_0γij，α_γij，△Ｗ_ij）の関数曲線を決めて線形項を
示す係数Ｓ_0γij及び非線形項を示す係数α_γij を求
め、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位重
量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記γ
線温度計の出力信号をＵ_0ij （定数）として、前記関数
曲線が−（Ｕ_γij−Ｕ_0ij）＝ｆ（Ｓ_0γij，α_γij，−
Ｗ_γ）（Ｕ_γijは加熱手段によって加熱する前のγ線温
度計の出力信号値、Ｗγはその時の検出部の単位重量あ
たりの発熱量）を満たすことを用いて前記検出部の単位
重量あたりの発熱量Ｗ_ijを求めるようにしたことを特徴
とする。

【００２０】請求項７記載の発明による原子炉出力測定
装置は、前記換算関数式として△Ｕ_ij＋Ｕ_γij＝Ｓ_0ij
（１＋α_ij（△Ｕ_ij＋Ｕ_γij））（△Ｗ_ij＋Ｗ_γij）＋
Ｕ_0ijを用いることを特徴とする。

【００２１】請求項８記載の発明による原子炉出力測定
装置は、前記換算関数式として△Ｕ_ij＋Ｕ_γij−Ｕ_0ij
＝Ｓ_0ij（１＋α_ij（△Ｕ_ij＋Ｕ_γij−Ｕ_0ij））（△Ｗ
_ij＋Ｗ_γij）を用いることを特徴とする。

【００２２】請求項９記載の発明による原子炉出力測定
装置は、前記発熱量換算装置に保持された前記換算関数
式は、前記γ線温度計の出力信号をＵ_ij（ｉ＝１，２…
…ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置され
た検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部の
軸方向位置を示す添字）、前記検出部の単位重量あたり
の発熱量をＷ_ij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……
ｍ）、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位
重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記
γ線温度計の出力信号をＵ_0ij（定数）とした場合、Ｕ
_ij＝ｇ（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）（Ｓ_0ijは換算
関数式による関数曲線の線形項を示す係数、α_γijは関
数曲線の非線形項を示す係数）であり、前記発熱量換算
装置は、前記線形項を示す係数Ｓ_0ij として、前記γ線
温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で
予め求められた換算関数式における線形項を示す係数又
は前回の補正の後の換算関数式における線形項を示す係
数を用いて定数とし、前記非線形項を示す係数α_γijは
未知数として、測定によって求められた前記加熱手段に
よる加熱量△Ｗ_ijと前記γ線温度計の出力信号の変化量
△Ｕ_ijとの関係に基づいて偏差が最小となるように前記
換算関数式Ｕ_ij＝ｇ（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）の
関数曲線を決めて前記非線形項を示す係数α_γijを求
め、この係数α_γijを前記換算関数式Ｕ_ij＝ｇ
（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）に代入して前記検出部
の単位重量あたりの発熱量Ｗ_ijを求めるようにしたこと
を特徴とする。

【００２３】請求項１０記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記換算関数式としてＵ_ij＝Ｓ_0ij（１＋α
_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_0ijを用い、前記加熱手段による加熱
量△Ｗ_ij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕ_ij
を前記加熱量△Ｗ_ijの値を複数回変えて測定し、前記換
算関数式から得られる関係式△Ｕ_ij／△Ｗ_ij＝Ｓ_0ij
（１＋α_ijＵ_ij）² ／（１＋α_ijＵ_ij）を用いて前記非
線形項を示す係数α_ijを計算し、この係数α_ijを前記換
算関数式Ｕ_ij＝Ｓ_0ij（１＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_0ijに代
入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるよ
うにしたことを特徴とする。

【００２４】請求項１１記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記換算関数式としてＵ_ij−Ｕ_0ij＝Ｓ
_0ij（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_0ij））Ｗ_ij を用い、前記加
熱手段による加熱量△Ｗ_ij及び前記γ線温度計の出力信
号の変化量△Ｕ_ijを前記加熱量△Ｗ_ijの値を複数回変え
て測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕ_ij／
△Ｗ_ij＝Ｓ_0ij（１＋α_ijＵ_ij）（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ
_0ij））を用いて前記非線形項を示す係数α_ijを計算
し、この係数α_ijを前記換算関数式Ｕ_ij−Ｕ_0ij＝Ｓ_0ij
（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_0ij））Ｗ_ij に代入して前記検出
部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにしたことを
特徴とする。

【００２５】請求項１２記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記発熱量換算装置に保持された前記換算関
数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵ_ij（ｉ＝１，２
……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置さ
れた検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出部
の軸方向位置を示す添字）、前記検出部の単位重量あた
りの発熱量をＷ_ij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２……
ｍ）、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位
重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記
γ線温度計の出力信号をＵ_0ij（定数）とした場合、Ｕ
_ij＝ｈ（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）（Ｓ_0ijは換算
関数式による関数曲線の線形項を示す係数、α_γijは関
数曲線の非線形項を示す係数）であり、前記発熱量換算
装置は、前記非線形項を示す係数α_γijとして、前記γ
線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下
で予め求められた換算関数式における非線形項を示す係
数又は前回の補正の後の換算関数式における非線形項を
示す係数を用いて定数とし、前記線形項を示す係数Ｓ
_0ijは未知数として、測定によって求められた前記加熱
手段による加熱量△Ｗ_ijと前記γ線温度計の出力信号の
変化量△Ｕ_ijとの関係に基づいて偏差が最小となるよう
に前記換算関数式Ｕ_ij＝ｇ（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ₀ _ij，Ｗ
_ij）の関数曲線を決めて前記線形項を示す係数Ｓ_0ijを
求め、この係数Ｓ₀ _ijを前記換算関数式Ｕ_ij＝ｈ
（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）に代入して前記検出部
の単位重量あたりの発熱量Ｗ_ijを求めるようにしたこと
を特徴とする。

【００２６】請求項１３記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記換算関数式としてＵ_ij＝Ｓ_0ij（１＋α
_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_0ijを用い、前記加熱手段による加熱
量△Ｗ_ij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕ_ij
を前記加熱量△Ｗ_ijの値を複数回変えて測定し、前記換
算関数式から得られる関係式△Ｕ_ij／△Ｗ_ij＝Ｓ_0ij
（１＋α_ijＵ_ij）²／（１＋α_ijＵ_ij）を用いて前記線
形項を示す係数Ｓ_0ijを計算し、この係数Ｓ_0ijを前記換
算関数式Ｕ_ij ＝Ｓ_0ij（１＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_0ijに
代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求める
ようにしたことを特徴とする。

【００２７】請求項１４記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記換算関数式としてＵ_ij−Ｕ_0ij＝Ｓ
_0ij（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_0ij））Ｗ_ij を用い、前記加
熱手段による加熱量△Ｗ_ij及び前記γ線温度計の出力信
号の変化量△Ｕ_ijを前記加熱量△Ｗ_ijの値を複数回変え
て測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕ_ij／
△Ｗ_ij＝Ｓ_0ij（１＋α_ijＵ_ij）（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ
_0ij））を用いて前記線形項を示す係数Ｓ_0ijを計算し、
この係数Ｓ_0ijを前記換算関数式Ｕ_ij−Ｕ_0ij＝Ｓ
_0ij（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_0ij））Ｗ_ij に代入して前記
検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにしたこ
とを特徴とする。

【００２８】請求項１５記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子
炉定格運転時における炉心内平均γ発熱に対して２５％
未満のときに使用される請求項１２乃至請求項１４のい
ずれか一項に記載の原子炉出力測定装置と、前記検出部
の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転時における
炉心内平均γ発熱に対して２５％以上７５％未満のとき
に使用される請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記
載の原子炉出力測定装置と、前記検出部の単位重量あた
りの発熱量が原子炉定格運転時における炉心内平均γ発
熱に対して７５％以上のときに使用される請求項９乃至
請求項１１のいずれか一項に記載の原子炉出力測定装置
と、を備えたことを特徴とする。

【００２９】請求項１６記載の発明による原子炉出力測
定装置は、炉心物理モデルから求めた出力分布計算値の
補正を前記γ線温度計の出力信号に基づいて行い、前記
中性子検出器は原子炉の安全系のための検出器としての
み使用するようにしたことを特徴とする。

【００３０】請求項１７記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記γ線温度計を原子炉内に設置する前に、
前記γ線温度計の使用環境温度に対する前記換算関数式
の温度依存性を予め求めておき、実際の使用環境温度に
応じて前記換算関数式を前記温度依存性に基づいて補正
するようにしたことを特徴とする。

【００３１】請求項１８記載の発明による原子炉出力測
定装置は、原子炉内の対象ストリング位置に配置された
前記各γ線温度計の軸方向同一高さに位置する前記各検
出部を監視し、前記各検出部の出力信号から得られる前
記各検出部の単位重量あたりの各発熱量を比較し、前記
各発熱量間の差が定格運転中の原子炉の特性に応じた特
定の値以上であるか否かを判定することによって前記γ
線温度計の感度異常を診断するようにしたことを特徴と
する。

【００３２】請求項１９記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記加熱手段によって前記γ線温度計を加熱
した際の前記γ線温度計の出力信号の時間応答変化を測
定し、測定された時間応答変化と標準となる時間応答変
化とを比較して前記γ線温度計の感度異常を診断するよ
うにしたことを特徴とする。

【００３３】請求項２０記載の発明による原子炉出力測
定装置は、前記γ線温度計を原子炉内に設置する前に、
使用環境を模擬した加圧加温環境下において前記γ線温
度計の性能確認試験を行い、前記性能確認試験において
前記γ線温度計の使用時間に対する前記γ線温度計の感
度変化データを予め求めておき、原子炉内に設置された
前記γ線温度計の使用時間に応じて前記換算関数式を前
記感度変化データに基づいて補正するようにしたことを
特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】第１実施形態以下、本発明による原子炉出力測定装置の第１実施形態
について図面を参照して説明する。

【００３５】図１は、本実施形態による原子炉出力測定
装置の概略構成を示している。原子炉１内に配置された
炉心２の中に、固定型のＬＰＲＭ３及び固定型のγ線温
度計４からなる複数の検出器集合体が配置されている。
なお、図１には１体の検出器集合体のみを記載してい
る。また、原子炉１内には、炉心物理モデルを用いた出
力分布計算を行うのに必要な情報を採取するための炉心
現状データ測定器５が配置されている。γ線温度計４か
らの信号は出力信号測定装置６に送られ、この出力信号
測定装置６には、発熱量換算装置７、γ線束換算装置
８、データサンプラ９、近接燃料集合体平均出力換算装
置１０が順次接続されている。また、ＬＰＲＭ３からの
信号及び炉心現状データ測定器５からの信号はデータサ
ンプラ９に送られる。

【００３６】図２及び図３は、γ線温度計４の概略構造
を示しており、このγ線温度計４は、外管１１及びその
内側に設けられた内管１２を備え、さらに、空隙部１３
及びγ線温度計検出部１４を備えている。また、図３に
示したように、γ線温度計４は中心部にヒータ１５と測
温点が２カ所あり、２点間の温度差に比例した熱起電力
を発生させる差動型の熱電対１６を内蔵している。γ線
温度計４の校正は、内蔵されたヒータ１５により付加す
る電気抵抗発熱量と、この加熱によるγ線温度計４の出
力信号の変化量との関係、及びγ線温度計４の発熱に寄
与するγ線束のない条件で予め求められたγ線温度計４
の出力信号とγ線温度計検出部１４の単位重量あたりの
発熱量との関係を用いて行う。

【００３７】γ線束がない場合のγ線温度計４の出力信
号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との関係
を求める方法としては、図４に示したように、γ線温度
計４の発熱に寄与するγ線束のない状況の下において、
高周波加熱装置１７によってγ線温度計４の１つまたは
複数の検出部１４あるいはγ線温度計４全体を加熱する
方法がある。このようにすれば、γ線束がない場合のγ
線温度計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あた
りの発熱量との関係を正確に求めることができる。

【００３８】次に、図１に示した原子炉出力測定装置の
作用について説明する。

【００３９】この原子炉出力測定装置においては、炉心
物理モデルから求めた出力分布計算値を、ＬＰＲＭ３の
計数値またはγ線温度計４の出力信号に基づいて補正す
ることによって炉心全体の出力分布を求めることができ
る。すなわち、炉心物理モデルから求めた出力分布計算
値をγ線温度計４の出力信号を用いて補正する際には、
まず、出力信号測定装置６で取り込んだγ線温度計４の
出力信号を、発熱量換算装置７によってγ線温度計４の
検出部１４の単位重量あたりの発熱量に換算する。ここ
で、発熱量換算装置７は、γ線温度計４の出力信号をγ
線温度計４の検出部１４の単位重量あたりの発熱量に換
算する個々の換算関数式を保持している。

【００４０】次に、発熱量換算装置７によって換算され
た発熱量を、γ線束換算装置８によってγ線温度計４の
発熱に寄与するγ線束に換算する。算出されたγ線束の
値及び炉心２内に設置された炉心現状データ測定器５か
ら得られた炉心２の現状データはデータサンプラ９に集
められる。そして、γ線束の値は、近接燃料集合体局所
平均出力換算装置１０に内蔵された換算式を用いて、γ
線温度計４に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力
に換算される。また、近接燃料集合体局所平均出力換算
装置１０は、炉心現状データを用いた炉心物理モデルに
よる出力分布計算値をγ線温度計４の位置に対応する近
接燃料集合体の局所平均出力に換算し、γ線温度計４の
出力信号から得られる値と比較して補正係数を求め、こ
の補正係数に基づいて炉心２全体の出力分布を求める。

【００４１】次に、γ線温度計４を用いたＬＰＲＭ３の
校正方法について説明する。

【００４２】γ線温度計４によるＬＰＲＭ３の校正は、
上記出力分布計算の場合と同様、γ線束から得られる局
所平均出力と、ＬＰＲＭ３の計数値に基づいて近接燃料
集合体局所平均出力換算装置１０により計算された近接
燃料集合体局所平均出力とを比較して行う。すなわち、
近接燃料集合体局所平均出力換算装置１０は、γ線束に
基づいた計算、炉心現状データから得られる出力分布に
基づいた計算、及びＬＰＲＭ３の計数値に基づいた計算
の３種類の局所平均出力換算方法を持つことになる。γ
線束とＬＰＲＭ計数値からの局所平均出力の比較は、例
えば特公平５−４８４３８に示されているように、現在
の出力に対応しない遅発γ線による成分を取り除き、現
在の出力に対応するγ線束を求め、これを近接燃料集合
体局所平均出力へ換算する換算手段と、同様に熱中性子
束を近接燃料集合体局所平均出力へ換算する換算手段と
を備えることにより、γ線温度計とＬＰＲＭの補正係数
が求められ、γ線温度計でＬＰＲＭの校正を行うことが
可能である。なお、γ線温度計４はγ線を測定対象とす
るものであるが、γ線温度計４によるＬＰＲＭ（中性子
検出器）３の校正は、γ線温度計４をＬＰＲＭ３の位置
の熱中性子束と実質的に一様になる位置に配置すること
により校正を行うことが可能である。

【００４３】次に、γ線温度計４の校正、すなわちγ線
温度計４の出力信号をγ線温度計４の検出部１４の単位
重量あたりの発熱量に換算する方法について詳説する。

【００４４】図２及び図３に示したγ線温度計４は発熱
量に応じた出力信号を発する。もし仮にγ線温度計４の
原子炉１内における出力信号曲線が既知であれば、出力
信号を対応する発熱量に読みかえるだけでよい。しかし
ながら、γ線温度計４は環境条件（冷却材温度、冷却材
流速、冷却材とγ線温度計表面の熱伝達率、ボイド率、
周辺発熱材等）や経年変化、さらには原子炉１の運転と
ともに放射化された物質によるγ線束等により出力信号
が異なる。そこで、環境条件、経年劣化等を考慮してγ
線温度計４を校正する必要がある。

【００４５】図５は、γ線温度計４の校正方法を示した
フローチャートであり、また、図６は、γ線温度計４の
出力信号曲線１８の一例を示したグラフである。

【００４６】γ線温度計４を校正する際には、γ線温度
計４の出力信号Ｕ_ij（ｉ＝１，…，ｎ；ｊ＝１，…，
ｍ）を、γ線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗ
_ij（ｉ＝１，…，ｎ；ｊ＝１，…，ｍ）（ｉはγ線温度
計の設置される検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度
計検出部の軸方向位置を表す添字）に換算する。以下、
図５を参照して具体的に説明する。

【００４７】図５に示したように、まず、γ線温度計４
の内蔵ヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷ_ij
と、γ線温度計４の出力信号変化量ΔＵ_ijとを測定する
（ステップ５０）。次に、γ線温度計４の内蔵ヒータ１
５により付加する電気抵抗発熱量ΔＷ_ijとγ線温度計４
の出力信号の変化量ΔＵ_ijの関係から偏差が最小となる
ように換算関数式ΔＵ_ij＝ｆ（Ｓ_{o γij}，α_γij，ΔＷ
_ij）を求め、関数曲線の線形項を示す係数Ｓ_{o γij}と非
線形項を示す係数α_γijを得る（ステップ５１）。次
に、予めγ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条
件で求めたγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量が
０（Ｗ／ｇ）の時におけるγ線温度計出力信号Ｕ
_oij（定数）を与える（ステップ５２）。そして、電気
抵抗発熱を付加した結果得られるこの関数曲線が−（Ｕ
_γij−Ｕ_oij）＝ｆ（Ｓ_{o γij}，α_γij，ΔＷ_ij＝−Ｗ
_γ）を満たすことを用い、γ線温度計単位重量あたりの
発熱量を求める（ステップ５３）。ただし、Ｕ_γijはγ
線温度計４の内蔵ヒータ１５による電気抵抗発熱を付加
する前のγ線温度計４の出力信号値で、Ｗ_γはその時の
γ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量である。次
に、出力信号Ｕ_ijと発熱量Ｗ_ijとの換算関数式を求める
（ステップ５４）。なお、Ｕ_γijとＷ_ijとの関係を示す
換算関数式は、換算関数式ΔＵ_ij＝ｆ（Ｓ_{o γij}，α
_γij，ΔＷ_ij）をΔＵ_ij＝Ｕ_ij−（Ｕ_γij，−
Ｕ_oij），ΔＷ_ij＝Ｗ_ij−Ｗ_γijと変換することにより
得られる。

【００４８】そして、上述した操作をγ線温度計４の各
検出部１４に対して、すなわちすべてのｉｊについて行
うことにより、全γ線温度計４の校正を行うことができ
る。このようにして一旦γ線温度計４の出力信号とγ線
温度計検出部単位重量あたりの発熱量との換算関数式が
得られると、γ線温度計４の出力信号から直ちにγ線温
度計検出部単位重量あたりの発熱量を換算することがで
きる。

【００４９】さらに、上述したγ線温度計４の校正を定
期的に又は所望の時点において実施して上記換算関数式
を更新することにより、常に極めて高い精度で原子炉出
力を演算することが可能となる。

【００５０】また、変形例としては、線形項を示す係数
と非線形項を示す係数の両方を未知数として偏差が最小
になるように求める方法において、γ線温度計４の出力
信号とγ線温度計単位重量あたりの発熱量との換算を行
う際の換算関数式として、ΔＵ_ij＋Ｕ_γij＝Ｓ_oij（１
＋α_ij（ΔＵ_ij＋Ｕ_γij））（ΔＷ_ij＋Ｗ_γij）＋Ｕ
_oij、あるいはΔＵ_ij＋Ｕ_γij−Ｕ_oij＝Ｓ_oij（１＋
α_ij（ΔＵ_ij＋Ｕ_γij−Ｕ_oij））（ΔＷ_ij＋Ｗ_γij）
を用いることもできる。

【００５１】次に、γ線温度計４の劣化診断方法、すな
わち、γ線温度計検出部１４が正常な感度を保っている
か否かを判定する方法について説明する。

【００５２】γ線温度計４の劣化診断においては、ま
ず、原子炉内の対称ストリング位置に配置されたγ線温
度計４の同一軸方向高さにあるγ線温度計検出部１４を
監視して両検出部の出力信号から得られるγ線温度計検
出部単位重量あたりの発熱量の比較を行い、定格運転中
に原子炉の特性に応じた特定の値（例えば２％）以上の
相違が見られたことをもって異常の判定を行う。図７
は、γ線温度計４の劣化診断手順の一例を示しており、
検出部（センサ）１４の劣化診断を開始したら（ステッ
プ７０）、対称ストリングス内の同位置センサの感度デ
ータを入力し（ステップ７１）、対称ストリングス内の
同位置センサの感度データの表示によって確認する（ス
テップ７２）。次に、感度の比較の回数ｎが所定数ｉよ
りも大きいか否かを判定し（ステップ７３）、ｎ＞ｉで
あればセンサ感度が経時変化等によって劣化したと判断
する（ステップ７４）。ここで、ｉはプラント条件に応
じて決定される所定数である。一方、ｎ≦ｉであれば、
比較が適当であるか否かを判定し（ステップ７５）、適
当であればセンサは正常であると判断する（ステップ７
６）。

【００５３】また、前記の例では対称ストリング位置に
あるγ線温度計４を利用してγ線温度計４の劣化診断を
行うこととしたが、劣化により出力信号の時間応答が変
化することを利用して内蔵ヒータ１５により電気抵抗発
熱を加えた時の出力信号の時間応答の変化、例えば予め
直前のγ線温度計４の校正時に応答時定数を測定してお
きこれと比較する等の方法によって劣化しているか否か
を判定しても良い。

【００５４】次に、γ線温度計４の内蔵ヒータ１５の性
能確認方法について図８を参照して説明する。

【００５５】γ線温度計４の内蔵ヒータ１５の性能確認
は、１つのγ線温度計４あたりに１本の内蔵ヒータ１５
が設けられ、この内蔵ヒータ１５によって複数個の検出
部１４に対して同時に電気抵抗発熱を付加し得ることを
利用して行われる。

【００５６】図８は、内蔵ヒータ１５の性能確認のフロ
ーチャートを示しており、図７に示した方法によって検
出部出力信号の健全性を確認した後（ステップ８０）、
内蔵ヒータ１５によってγ線温度計４に電気抵抗発熱を
付加する（ステップ８１）。次に、内蔵ヒータ１５によ
る電気抵抗発熱を付加して得られる出力信号変化を複数
個の検出部１４について測定する（ステップ８２）。次
に、複数の検出部１４のそれぞれについて、測定された
出力信号の値と、γ線温度計４の出力信号とγ線温度計
検出部単位重量あたりの発熱量との関係から予測される
値とを比較する（ステップ８３）。そして、測定値と予
測値とが誤差範囲を超えて相違する検出部１４の個数が
所定数Ｍよりも小さいか否かを判定して内蔵ヒータ１５
の健全性を判断する（ステップ８４）。ここで、γ線温
度計４の検出部１４の個数をＮとすれば、所定数Ｍは例
えばＮ−１に設定する。そして、測定値と予測値とが相
違する検出部１４の個数が所定数Ｍよりも小さい場合に
は内蔵ヒータ１５は正常であると判断し（ステップ８
５）、一方、所定数Ｍよりも大きい場合には内蔵ヒータ
１５は劣化していると判断する（ステップ８６）。

【００５７】また、上述したようにγ線温度計４は内蔵
ヒータ１５により自己校正が可能であるが、万一内蔵ヒ
ータ１５が故障したような場合にも対処できるようにし
ておくことが望ましい。そこで、まず、γ線温度計４を
原子炉１内に設置する前に、使用環境を模擬した加圧加
温環境下において、サイクル数とγ線温度計の感度変化
との関係を予め原子炉外で求めておく。このγ線温度計
の性能確認試験は、例えば、γ線温度計４を原子炉１に
入れた場合のライフサイクル数（プラント起動・停止を
１サイクルとすると例えば６サイクル）以上の回数で繰
り返して行う。そして、γ線温度計４の出力信号とγ線
温度計検出部単位重量あたりの発熱量との換算関数式
を、原子炉内に設置されたγ線温度計４の使用時間（サ
イクル数）に応じて、予め求めておいた感度変化データ
に基づいて補正することにしても良い。

【００５８】以上述べたように本実施形態によれば、γ
線温度計４に内蔵されたヒータ１５で電気抵抗発熱を付
加することによって原子炉１内でγ線温度計４を精度良
く校正することができる。また、γ線温度計４の出力信
号をγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱量に換算す
る個々の換算関数式を保持した発熱量換算装置７を設け
たので、γ線温度計４の個々の検出部１４を精度良く校
正することができる。さらに、γ線温度計４の異常を検
知して誤情報を与えないようにすることができる。この
ように精度良く校正されたγ線温度計４を用いてＬＰＲ
Ｍ３の校正を行い、また、誤情報を与えないようにした
ので、ＬＰＲＭ３およびγ線温度計４の測定値に基づく
補正によって炉心物理モデルから求められる出力分布計
算値は極めて精度の高いものになる。

【００５９】また、発熱量換算装置７に保持された換算
関数式を原子炉内の校正試験の結果に基づいて更新する
ことができるので、原子炉出力を精度良く測定すること
ができる。

【００６０】さらに、γ線温度計の検出部１４の内蔵ヒ
ータ１５による加熱と出力信号の変化の関係から内蔵ヒ
ータ１５の健全性を確認することも可能である。

【００６１】第２実施形態次に、本発明による原子炉出力測定装置の第２実施形態
について図面を参照して説明する。

【００６２】本実施形態は、γ線温度計４の出力信号Ｕ
_ijとγ線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗ_ijと
の関係を表す換算関数式を求める際に、換算関数式の線
形項を示す係数Ｓ_{o γij}及び非線形項を示す係数α_γij
のいずれか一方を定数として計算するものである。

【００６３】すなわち、上述した第１実施形態では付加
する電気抵抗発熱量とγ線温度計４の出力信号変化量と
の関係に基づいて、偏差が最小になるようにして換算関
数式を求めて線形項を示す係数Ｓ_{o γij}及び非線形項を
示す係数α_γijを求めた。これに対して本実施形態にお
いては、線形項を示す係数Ｓ_{o γij}及び非線形項を示す
係数α_γijのうちのいずれか一方は、予めγ線温度計４
の発熱に寄与するγ線束のない条件で求めたγ線温度計
４の出力信号とγ線温度計単位重量あたりの発熱量との
関係、或いは前回のγ線温度計４の校正により得られた
換算関数式の値とし、他方の係数のみをγ線温度計４に
内蔵されたヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量と
γ線温度計４の出力信号の変化量との関係から偏差が最
小になるようにして求める。例えば、線形項を示す係数
Ｓ_oij を前回の校正から得られた定数として与えた場合
は非線形項を示す係数α_ijを未知数とし、また逆に非線
形項を示す係数α_ijを定数として与えた場合は線形項を
示す係数Ｓ_oij を未知数として求める。

【００６４】最初に、線形項を示す係数Ｓ_oij を定数と
して与えた場合について説明する。図９は、この場合の
換算計算のフローチャートを示している。

【００６５】まず、出力信号変化量ΔＵ_ij及び付加電気
抵抗発熱量ΔＷ_ijを測定する（ステップ９０）。次に、
γ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件または
γ線温度計４の校正により予め得られる関係から線形項
を示す係数Ｓ_oijを定数として付与し、また、予めγ線
温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件で求めた検
出部１４の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のと
きにおけるγ線温度計４の出力信号Ｕ_0ij （定数）を付
与する（ステップ９１）。一方、非線形項を示す係数α
_ijは未知数として、この係数α_ijを次に述べる３つの手
法のいずれかを用いて決定する。

【００６６】第１の手法（ステップ９２）は、Ｕ_ij＝ｇ
（Ｓ_oij，α_ij，Ｕ_oij，Ｗ_ij）で表された換算関数式
を使用し、γ線温度計４に内蔵されたヒータ１５により
付加する電気抵抗発熱量ΔＷ_ijとγ線温度計４の出力信
号の変化量ΔＵ_ijとの関係から偏差が最小になるように
して非線形項を示す係数α_ij求めるものである。

【００６７】第２の手法（ステップ９３）は、γ線温度
計４の内蔵ヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量Δ
Ｗ_ijとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵ_ijから非線
形項を示す係数α_ijを求める方法において、換算関数式
をＵ_ij＝Ｓ_oij（１＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_oijで与え、
これより得られるγ線温度計４の内蔵ヒータにより付加
する電気抵抗発熱量ΔＷ_ijとγ線温度計４の出力信号の
変化量ΔＵ_ijとの関係ΔＵ_ij／ΔＷ_ij＝Ｓ_oij（１＋α
_ijＵ_ij）²／（１＋α_ijＵ_oij）を用いる。そして、電
気抵抗発熱量の値を複数回変えて測定したΔＵ_ijとΔＷ
_ijの値からα_ijを計算し、Ｓ_oij，α_ijおよびＵ_oijを
前記換算関数式Ｕ_ij＝Ｓ_oij（１＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ
_oijに代入してγ線温度計検出部単位重量あたりの発熱
量を求めるものである。

【００６８】第３の手法（ステップ９４）は、換算関数
式としてＵ_ij−Ｕ_oij＝Ｓ_oij（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ
_oij））Ｗ_ijを用いるものであり、この場合のΔＵ_ijと
ΔＷ_ijの関係はΔＵ_ij／ΔＷ_ij＝Ｓ_oij（１＋α
_ijＵ_ij）（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_oij））となる。そし
て、この式に電気抵抗発熱量の値を複数回変えて測定し
たΔＵ_ijとΔＷ_ijの値を代入してα_ijを計算し、
Ｓ_oij，α_ijおよびＵ_oijを換算関数式Ｕ_ij−Ｕ_oij＝
Ｓ_oij（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_oij））Ｗ_ijに代入し、γ
線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるもの
である。

【００６９】上記３つの手法のいずれかによってα_ijを
求めて換算関数式を決定したら、内蔵ヒータ１５による
加熱を加える前のＵ_ij＝Ｕ_γijにおけるＷ_γij を求め
る（ステップ９５）。

【００７０】上記一連の手順によって、γ線温度計４の
出力信号Ｕ_ijとγ線温度計検出部の単位重量あたりの発
熱量Ｗ_ijとの関係を表す換算関数式を求めることができ
る。次に、非線形項を示す係数α_ijを定数として与えた
場合について説明する。図１０は、この場合の換算計算
のフローチャートを示している。

【００７１】まず、出力信号変化量ΔＵ_ij及び付加電気
抵抗発熱量ΔＷ_ijを測定する（ステップ１００）。次
に、γ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件ま
たはγ線温度計４の校正により予め得られる関係から非
線形項を示す係数α_ijを定数として付与し、また、予め
γ線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件で求め
た検出部１４の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）
のときにおけるγ線温度計４の出力信号Ｕ_0ij （定数）
を付与する（ステップ１０１）。一方、線形項を示す係
数Ｓ_oijは未知数として、この係数Ｓ_oijを次に述べる３
つの手法のいずれかを用いて決定する。

【００７２】第１の手法（ステップ１０２）は、Ｕ_ij＝
ｈ（Ｓ_oij，α_ij，Ｕ_oij，Ｗ_ij）で表された換算関数
式を使用し、γ線温度計４に内蔵されたヒータ１５によ
り付加する電気抵抗発熱量ΔＷ_ijとγ線温度計４の出力
信号の変化量ΔＵ_ijとの関係から偏差が最小になるよう
にして線形項を示す係数Ｓ_oijを求めるものである。

【００７３】第２の手法（ステップ１０３）は、γ線温
度計４の内蔵ヒータ１５により付加する電気抵抗発熱量
ΔＷ_ijとγ線温度計４の出力信号の変化量ΔＵ_ijから線
形項を示す係数Ｓ_oij を求める方法において、換算関数
式をＵ_ij＝Ｓ_oij（１＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_oijで与
え、これより得られるγ線温度計４の内蔵ヒータ１５に
より付加する電気抵抗発熱量ΔＷ_ijとγ線温度計４の出
力信号の変化量ΔＵ_ijとの関係ΔＵ_ij／ΔＷ_ij＝Ｓ_oij
（１＋α_ijＵ_ij）²／（１＋α_ijＵ_oij）を用いる。そ
して、電気抵抗発熱量の値を複数回変えて測定したΔＵ
_ijとΔＷ_ijの値から係数Ｓ_oijを計算し、Ｓ_oij，α_ij
およびＵ_oijを前記換算関数式Ｕ_ij＝Ｓ_oij（１＋α_ij
Ｕ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_oijに代入しγ線温度計検出部単位重量
あたりの発熱量を求めるものである。

【００７４】第３の手法（ステップ１０４）は、換算関
数式としてＵ_ij−Ｕ_oij＝Ｓ_oij（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ
_oij））Ｗ_ijを用いるものであり、この場合のΔＵ_ijと
ΔＷ_ijの関係はΔＵ_ij／ΔＷ_ij＝Ｓ_oij（１＋α
_ijＵ_ij）（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_oij））となる。そし
て、この式に電気抵抗発熱量の値を複数回変えて測定し
たΔＵ_ijとΔＷ_ijの値を代入してα_ijを計算し、
Ｓ_oij，α_ijおよびＵ_oijを換算関数式Ｕ_ij−Ｕ_oij＝
Ｓ_oij（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_oij））Ｗ_ijに代入し、γ
線温度計検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるもの
である。

【００７５】上記３つの手法のいずれかによってＳ_oij
を求めて換算関数式を決定したら、内蔵ヒータ１５によ
る加熱を加える前のＵ_ij ＝Ｕγ_ijにおけるＷ_γijを求
める（ステップ１０５）。

【００７６】上記一連の手順によって、γ線温度計４の
出力信号Ｕ_ijとγ線温度計検出部の単位重量あたりの発
熱量Ｗ_ijとの関係を表す換算関数式を求めることができ
る。

【００７７】第３実施形態次に、本発明による原子炉出力測定装置の第３実施形態
について図面を参照して説明する。γ線温度計４の出力
信号は、一般にγ線温度計検出部１４の単位重量あたり
の発熱量が大きくなるとγ線温度計４を構成している構
造材（一般にステンレス鋼が用いられる）や空隙部１３
に封入した断熱ガスの熱伝導率の温度変化等により直線
からのずれが大きくなる。したがって、線形項を示す係
数と非線形項を示す係数は、実用上はγ線温度計単位重
量あたりの発熱量の値に応じて最適な方法を選択して求
めることが好ましい。

【００７８】すなわち、線形項を示す係数は、γ線温度
計４の出力信号とγ線温度計検出部単位重量あたりの発
熱量との関係が比例関係からあまりずれていない発熱量
の低い領域において求め、非線形項を示す係数は比例関
係からのずれが大きくなる発熱量の大きい領域で求める
のが良い。

【００７９】γ線温度計４の出力信号とγ線温度計検出
部単位重量あたりの発熱量の換算関数式をＵ_ij＝Ｓ_oij
（１＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_oijとした場合、例えば沸騰
水型原子炉用に検討されているγ線温度計４としてはＳ
_oij＝１．５ｍＶ／Ｗ／ｇ，α_ij＝−０．０１程度の値
のものがある。炉心２内おけるγ線によるγ線温度計検
出部単位重量あたりの発熱量は、沸騰水型原子炉の定格
運転時で３〜４Ｗ／ｇ程度と言われている。この場合、
直線性からのずれがγ線温度計４の定格運転時の出力信
号に対して１％以下程度になるような範囲は、おおよそ
定格運転時のγ線束に対して２５％以下であり、また、
逆に直線性からのずれが大きくなり非線形性が顕著にな
るのはおおよそ７５％以上である（この場合の直線性か
らのずれはγ線温度計４の定格運転時出力信号の３％以
上程度）。

【００８０】そこで、上記の点を考慮して、本実施形態
においては、図１１に示したように、γ線温度計検出部
単位重量あたりの発熱量と定格運転時における炉心２内
平均γ発熱量とを比較して最適な校正方法を選択するよ
うにした。具体的には、γ線温度計４の校正は、予めγ
線温度計４の発熱に寄与するγ線束のない条件、あるい
はγ線温度計４に内蔵されたヒータ１５による電気抵抗
発熱を付加することによって得られたγ線温度計４とγ
線温度計検出部単位重量あたりの発熱量との間の換算関
数式を用いて得られたγ線温度計検出部単位重量あたり
の発熱量が、定格運転時における炉心２内の平均γ発熱
量の２５％以下の場合には線形項を表す係数を未知数と
した換算関数式を用い、２５％以上７５％以下の場合に
は線形項を示す係数と非線形項を示す係数の両方を未知
数とした換算関数式を用い、７５％以上の場合には非線
形項を表す係数を未知数とした換算関数式を用いること
として、γ線温度計４の校正を行うようにする。

【００８１】このように本実施形態においては、γ線温
度計検出部単位重量あたりの発熱量と定格運転時におけ
る炉心２内平均γ発熱量とを比較して最適な校正方法を
選択するようにしたので、γ線温度計４の校正をさらに
高精度で行うことができる。

【００８２】第４実施形態次に、本発明による原子炉出力測定装置の第４実施形態
について説明する。通常、ＬＰＲＭ３とγ線温度計４を
用いた原子炉出力測定装置では、従来より使用されてい
る時間応答特性が速いＬＰＲＭ３を用いて出力分布を求
め、γ線温度計４は主にＬＰＲＭ３の校正用として用い
られている。

【００８３】これに対して本実施形態においては、上記
第１乃至第３実施形態において説明したγ線温度計４を
通常の出力分布測定に用い、ＬＰＲＭ３は速い時間応答
が要求される安全系の検出器としてのみ用いることに
し、ＬＰＲＭ３は原子炉内において校正を行わないこと
にする。それぞれの検出器をこのように使用すると検出
対象がγ線束であるγ線温度計４と検出対象が中性子で
あるＬＰＲＭ３との比較を行う必要がなくなる。さら
に、炉心物理モデルから求められる出力分布計算値を補
正する際にγ線温度計４の出力信号から得られる値を用
いることにすると、γ線温度計４は従来のＬＰＲＭ３よ
りも炉心軸方向設置個数を多くすることができるので精
度の高い出力分布計算を行うことが可能である。

【００８４】第５実施形態次に、本発明による原子炉出力測定装置の第５実施形態
について説明する。

【００８５】上述した実施形態においては、γ線温度計
４の校正によってγ線温度計４の出力信号とγ線温度計
検出部単位重量あたりの発熱量の間の換算関数式が求め
られると、次回のγ線温度計４の校正まではこの換算関
数式を用いることになる。しかしながら、γ線温度計４
の出力信号は使用される環境温度の違いによりわずかに
影響を受けるため、本実施形態においては、予め原子炉
外で求めておいた換算関数式の温度依存性を考慮して、
環境温度にあわせて換算関数式を補正することにする。

【００８６】このように本実施形態によれば、使用環境
温度に対する依存性を考慮して換算関数式を補正するよ
うにしたので、γ線温度計４の個々の検出部１４を精度
良く校正することが可能であり、検出部１４の単位重量
あたりの発熱量を高精度に算出することができる。

【００８７】

【発明の効果】以上述べたように本発明の原子炉出力測
定装置によれば、γ線温度計の個々の出力信号をγ線温
度計検出部単位重量あたりの発熱量に換算する個々の換
算関数式を保持した発熱量換算装置を備えているので、
γ線温度計を高精度で校正することができ、このため原
子炉の出力を高精度で測定することが可能であり、ま
た、中性子検出器を高精度で校正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装
置の概略を示した構成図。

【図２】本発明の各実施形態による原子炉出力測定装置
のγ線温度計の概略構成を示した縦断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った横断面図。

【図４】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装
置のγ線温度計を外部加熱源によって加熱する状態を示
した説明図。

【図５】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装
置のγ線温度計の校正手順を示したフローチャート。

【図６】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装
置のγ線温度計の出力信号曲線の一例を示したグラフ。

【図７】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装
置のγ線温度計の劣化診断手順の一例を示したフローチ
ャート。

【図８】本発明の第１実施形態による原子炉出力測定装
置のγ線温度計の内蔵ヒータの健全性を判定する手順の
一例を示したフローチャート。

【図９】本発明の第２実施形態による原子炉出力測定装
置のγ線温度計の校正手順（線形項を定数とした場合）
を示したフローチャート。

【図１０】本発明の第２実施形態による原子炉出力測定
装置のγ線温度計の他の校正手順（非線形項を定数とし
た場合）を示したフローチャート。

【図１１】本発明の第３実施形態による原子炉出力測定
装置のγ線温度計の校正手順を示したフローチャート。

【図１２】γ線温度計及びＬＰＲＭを組み合わせた従来
の検出器の一例を示した縦断面図。

【図１３】従来の手法によるγ線温度計の校正中に得ら
れる出力信号の一例を示したグラフ。

【図１４】従来の手法によるγ線温度計の校正中に得ら
れる出力信号の他の例を示したグラフ。

【図１５】図１３又は図１４に示したデータから得られ
る校正曲線を示したグラフ。

【符号の説明】

１原子炉２炉心３ＬＰＲＭ４ γ線温度計５炉心現状データ測定器６出力信号測定装置７発熱量換算装置８ γ線束換算装置９データサンプラ１０近接燃料集合体平均出力換算装置１４ γ線温度計検出部１５内蔵ヒータ１７高周波加熱装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤仁東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉内に設置された複数の固定型の中性
子検出器と、検出部を有する複数の固定型のγ線温度計
とを備えた検出器集合体からの出力信号に基づいて、炉
心物理モデルから求めた出力分布計算値を補正して原子
炉出力分布を求めるようにした原子炉出力測定装置にお
いて、前記γ線温度計の出力信号に基づいて前記炉心物理モデ
ルから求めた出力分布計算値を補正する際に、前記γ線
温度計の個々の出力信号を前記γ線温度計の検出部の単
位重量あたりの発熱量に換算する個々の換算関数式を保
持した発熱量換算装置と、前記発熱量換算装置によって求めた前記検出部の単位重
量あたりの発熱量を前記γ線温度計の発熱に寄与するγ
線束に換算するγ線束換算装置と、前記γ線束換算装置によって求めたγ線束の値を、予め
内蔵された関係式又は前記炉心物理モデルを用いて前記
γ線温度計に近接する複数の燃料集合体の局所平均出力
に換算する近接燃料集合体局所平均出力換算装置と、を
備えたことを特徴とする原子炉出力測定装置。
【請求項２】前記発熱量換算装置は、前記γ線温度計の
発熱に寄与するγ線束が存在しない条件の下で予め求め
られた前記換算関数式を保持しており、原子炉内において前記γ線温度計を加熱するための加熱
手段を設け、 γ線束が存在する条件の下で前記加熱手段によって加熱
量を変化させながら前記γ線温度計を加熱し、前記加熱
手段による加熱量と前記γ線温度計の出力信号との関係
を求め、この関係に基づいて前記換算関数式を補正する
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の原子炉出力
測定装置。
【請求項３】前記加熱手段を用いた前記換算関数式の補
正を定期的に又は所望の時点において実施し、前記発熱量換算装置は、補正前の換算関数式を補正後の
換算関数式に置き換えて保持するようにしたことを特徴
とする請求項２記載の原子炉出力測定装置。
【請求項４】前記γ線束が存在しない条件の下で予め求
められた換算関数式は、前記γ線温度計を高周波加熱す
ることによって求められたことを特徴とする請求項２又
は請求項３に記載の原子炉出力測定装置。
【請求項５】前記各γ線温度計は、複数の前記検出部を
有し、前記加熱手段は、前記各γ線温度計に内蔵された電気ヒ
ータからなり、前記電気ヒータは、前記複数の検出部を
同時に加熱するように構成されており、前記電気ヒータによって加熱量を変化させながら前記複
数の検出部を同時に加熱し、前記電気ヒータによる加熱
量と前記各検出部の各出力信号との関係を求め、この関
係と前記換算関数式から予測される関係とを比較するこ
とによって前記電気ヒータの健全性を評価するようにし
たことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一
項に記載の原子炉出力測定装置。
【請求項６】前記発熱量換算装置に保持された前記換算
関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵ_ij（ｉ＝１，
２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置
された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出
部の軸方向位置を示す添字）とおき、前記検出部の単位
重量あたりの発熱量をＷ_ij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝
１，２……ｍ）とおいた場合、△Ｕ_ij＝ｆ（Ｓ_0γij ，
α_γij ，△Ｗ_ij）（Ｓ₀ _γijは換算関数式による関数曲
線の線形項を示す係数、α_γijは関数曲線の非線形項を
示す係数）であり、前記発熱量換算装置は、測定によって求められた前記加
熱手段による加熱量△Ｗ_ijと前記γ線温度計の出力信号
の変化量△Ｕ_ijとの関係に基づいて偏差が最小となるよ
うに前記換算関数式△Ｕ_ij＝ｆ（Ｓ_0γij，α_γij，△
Ｗ_ij ）の関数曲線を決めて線形項を示す係数Ｓ_0γij及
び非線形項を示す係数α_γijを求め、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単位重量あ
たりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前記γ線温
度計の出力信号をＵ_0ij （定数）として、前記関数曲線
が−（Ｕ_γij−Ｕ_0ij）＝ｆ（Ｓ_0γij，α_γij，−
Ｗ_γ）（Ｕ_γijは加熱手段によって加熱する前のγ線温
度計の出力信号値、Ｗ_γはその時の検出部の単位重量あ
たりの発熱量）を満たすことを用いて前記検出部の単位
重量あたりの発熱量Ｗ_ijを求めるようにしたことを特徴
とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の原
子炉出力測定装置。
【請求項７】前記換算関数式として△Ｕ_ij＋Ｕ_γij ＝
Ｓ_0ij（１＋α_ij（△Ｕ_ij＋Ｕ_γij））（△Ｗ_ij＋Ｗ
_γij ）＋Ｕ_0ijを用いることを特徴とする請求項６記載
の原子炉出力測定装置。
【請求項８】前記換算関数式として△Ｕ_ij＋Ｕ_γij−Ｕ
_0ij＝Ｓ_0ij（１＋α_ij（△Ｕ_ij＋Ｕ_γij−Ｕ_0ij））
（△Ｗ_ij＋Ｗ_γij ）を用いることを特徴とする請求項
６記載の原子炉出力測定装置。
【請求項９】前記発熱量換算装置に保持された前記換算
関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵ_ij（ｉ＝１，
２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が設置
された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の検出
部の軸方向位置を示す添字）、前記検出部の単位重量あ
たりの発熱量をＷ_ij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，２…
…ｍ）、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部の単
位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおける前
記γ線温度計の出力信号をＵ_0ij （定数）とした場合、
Ｕ_ij＝ｇ（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）（Ｓ_0ij は換
算関数式による関数曲線の線形項を示す係数、α_γijは
関数曲線の非線形項を示す係数）であり、前記発熱量換算装置は、前記線形項を示す係数Ｓ_0ij と
して、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在し
ない条件の下で予め求められた換算関数式における線形
項を示す係数又は前回の補正の後の換算関数式における
線形項を示す係数を用いて定数とし、前記非線形項を示
す係数α_γijは未知数として、測定によって求められた前記加熱手段による加熱量△Ｗ
_ijと前記γ線温度計の出力信号の変化量△Ｕ_ijとの関係
に基づいて偏差が最小となるように前記換算関数式Ｕ_ij
＝ｇ（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）の関数曲線を決め
て前記非線形項を示す係数α_γijを求め、この係数α
_γijを前記換算関数式Ｕ_ij ＝ｇ（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ
_0ij，Ｗ_ij ）に代入して前記検出部の単位重量あたりの
発熱量Ｗ_ijを求めるようにしたことを特徴とする請求項
２乃至請求項５のいずれか一項に記載の原子炉出力測定
装置。
【請求項１０】前記換算関数式としてＵ_ij＝Ｓ_0ij（１
＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_0ijを用い、前記加熱手段による
加熱量△Ｗ_ij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△
Ｕ_ijを前記加熱量△Ｗ_ijの値を複数回変えて測定し、前
記換算関数式から得られる関係式△Ｕ_ij／△Ｗ_ij＝Ｓ
_0ij（１＋α_ijＵ_ij）²／（１＋α_ijＵ_ij）を用いて前記
非線形項を示す係数α_ijを計算し、この係数α_ijを前記
換算関数式Ｕ_ij＝Ｓ_0ij （１＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_0ij
に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求め
るようにしたことを特徴とする請求項９記載の原子炉出
力測定装置。
【請求項１１】前記換算関数式としてＵ_ij−Ｕ_0ij＝Ｓ
_0ij （１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_0ij））Ｗ_ijを用い、前記加
熱手段による加熱量△Ｗ_ij及び前記γ線温度計の出力信
号の変化量△Ｕ_ijを前記加熱量△Ｗ_ijの値を複数回変え
て測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕ_ij／
△Ｗ_ij＝Ｓ_0ij（１＋α_ijＵ_ij）（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ
_0ij））を用いて前記非線形項を示す係数α_ijを計算
し、この係数α_ijを前記換算関数式Ｕ_ij−Ｕ_0ij＝Ｓ_0ij
（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_0ij））Ｗ_ij に代入して前記検出
部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにしたことを
特徴とする請求項９記載の原子炉出力測定装置。
【請求項１２】前記発熱量換算装置に保持された前記換
算関数式は、前記γ線温度計の出力信号をＵ_ij（ｉ＝
１，２……ｎ；ｊ＝１，２……ｍ）（ｉはγ線温度計が
設置された検出器集合体を表す添字、ｊはγ線温度計の
検出部の軸方向位置を示す添字）、前記検出部の単位重
量あたりの発熱量をＷ_ij（ｉ＝１，２……ｎ；ｊ＝１，
２……ｍ）、予めγ線束のない条件で求めた前記検出部
の単位重量あたりの発熱量が０（Ｗ／ｇ）のときにおけ
る前記γ線温度計の出力信号をＵ_0ij （定数）とした場
合、Ｕ_ij＝ｈ（Ｓ_0ij，α_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）（Ｓ_0ij
は換算関数式による関数曲線の線形項を示す係数、α
_γijは関数曲線の非線形項を示す係数）であり、前記発熱量換算装置は、前記非線形項を示す係数α_γij
として、前記γ線温度計の発熱に寄与するγ線束が存在
しない条件の下で予め求められた換算関数式における非
線形項を示す係数又は前回の補正の後の換算関数式にお
ける非線形項を示す係数を用いて定数とし、前記線形項
を示す係数Ｓ_0ijは未知数として、測定によって求めら
れた前記加熱手段による加熱量△Ｗ_ijと前記γ線温度計
の出力信号の変化量△Ｕ_ijとの関係に基づいて偏差が最
小となるように前記換算関数式Ｕ_ij＝ｇ（Ｓ_0ij，α
_γij，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）の関数曲線を決めて前記線形項を
示す係数Ｓ_0ijを求め、この係数Ｓ_0ijを前記換算関数式
Ｕ_ij＝ｈ（Ｓ_0ij，α_γi _j，Ｕ_0ij，Ｗ_ij）に代入して前
記検出部の単位重量あたりの発熱量Ｗ_ijを求めるように
したことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか
一項に記載の原子炉出力測定装置。
【請求項１３】前記換算関数式としてＵ_ij＝Ｓ_0ij（１
＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_0ijを用い、前記加熱手段による
加熱量△Ｗ_ij及び前記γ線温度計の出力信号の変化量△
Ｕ_ijを前記加熱量△Ｗ_ijの値を複数回変えて測定し、前
記換算関数式から得られる関係式△Ｕ_ij／△Ｗ_ij＝Ｓ
_0ij（１＋α_ijＵ_ij）²／（１＋α_ijＵ_ij）を用いて前記
線形項を示す係数Ｓ_0ijを計算し、この係数Ｓ_0ijを前記
換算関数式Ｕ_ij＝Ｓ_0ij （１＋α_ijＵ_ij）Ｗ_ij＋Ｕ_0ij
に代入して前記検出部の単位重量あたりの発熱量を求め
るようにしたことを特徴とする請求項１２記載の原子炉
出力測定装置。
【請求項１４】前記換算関数式としてＵ_ij−Ｕ_0ij＝Ｓ
_0ij （１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_0ij））Ｗ_ijを用い、前記加
熱手段による加熱量△Ｗ_ij及び前記γ線温度計の出力信
号の変化量△Ｕ_ijを前記加熱量△Ｗ_ijの値を複数回変え
て測定し、前記換算関数式から得られる関係式△Ｕ_ij／
△Ｗ_ij＝Ｓ_0ij（１＋α_ijＵ_ij）（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ
_0ij））を用いて前記線形項を示す係数Ｓ_0ijを計算し、
この係数Ｓ_0ijを前記換算関数式Ｕ_ij−Ｕ_0ij＝Ｓ
_0ij（１＋α_ij（Ｕ_ij−Ｕ_0ij））Ｗ_ij に代入して前記
検出部の単位重量あたりの発熱量を求めるようにしたこ
とを特徴とする請求項１２記載の原子炉出力測定装置。
【請求項１５】前記検出部の単位重量あたりの発熱量が
原子炉定格運転時における炉心内平均γ発熱に対して２
５％未満のときに使用される請求項１２乃至請求項１４
のいずれか一項に記載の原子炉出力測定装置と、前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転
時における炉心内平均γ発熱に対して２５％以上７５％
未満のときに使用される請求項６乃至請求項８のいずれ
か一項に記載の原子炉出力測定装置と、前記検出部の単位重量あたりの発熱量が原子炉定格運転
時における炉心内平均γ発熱に対して７５％以上のとき
に使用される請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に
記載の原子炉出力測定装置と、を備えたことを特徴とす
る原子炉出力測定装置。
【請求項１６】炉心物理モデルから求めた出力分布計算
値の補正を前記γ線温度計の出力信号に基づいて行い、
前記中性子検出器は原子炉の安全系のための検出器とし
てのみ使用するようにしたことを特徴とする請求項１乃
至請求項１５のいずれか一項に記載の原子炉出力測定装
置。
【請求項１７】前記γ線温度計を原子炉内に設置する前
に、前記γ線温度計の使用環境温度に対する前記換算関
数式の温度依存性を予め求めておき、実際の使用環境温
度に応じて前記換算関数式を前記温度依存性に基づいて
補正するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求
項１６のいずれか一項に記載の原子炉出力測定装置。
【請求項１８】原子炉内の対象ストリング位置に配置さ
れた前記各γ線温度計の軸方向同一高さに位置する前記
各検出部を監視し、前記各検出部の出力信号から得られ
る前記各検出部の単位重量あたりの各発熱量を比較し、
前記各発熱量間の差が定格運転中の原子炉の特性に応じ
た特定の値以上であるか否かを判定することによって前
記γ線温度計の感度異常を診断するようにしたことを特
徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載
の原子炉出力測定装置。
【請求項１９】前記加熱手段によって前記γ線温度計を
加熱した際の前記γ線温度計の出力信号の時間応答変化
を測定し、測定された時間応答変化と標準となる時間応
答変化とを比較して前記γ線温度計の感度異常を診断す
るようにしたことを特徴とする請求項２乃至請求項１８
のいずれか一項に記載の原子炉出力測定装置。
【請求項２０】前記γ線温度計を原子炉内に設置する前
に、使用環境を模擬した加圧加温環境下において前記γ
線温度計の性能確認試験を行い、前記性能確認試験にお
いて前記γ線温度計の使用時間に対する前記γ線温度計
の感度変化データを予め求めておき、原子炉内に設置さ
れた前記γ線温度計の使用時間に応じて前記換算関数式
を前記感度変化データに基づいて補正するようにしたこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか一項
に記載の原子炉出力測定装置。