JPH10282288A

JPH10282288A - 原子炉出力測定方法および装置

Info

Publication number: JPH10282288A
Application number: JP9087872A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Arita; 節男有田; Makoto Hasegawa; 真長谷川; Kazuhiko Ishii; 一彦石井; Toshiyuki Hirayama; 俊幸平山; Shunsuke Utena; 俊介臺; Yukihisa Fukazawa; 幸久深沢; Masao Miyake; 雅夫三宅; Yuji Yamazawa; 雄二山沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】 γ線温度計が故障しても、中性子検出器の感
度校正や原子炉出力測定の精度を確保する。【解決手段】 γ線温度計の出力信号を予め設定された
判定値と比較して故障を判定し、その判定により故障と
判定されたγ線温度計の出力信号に基づいて校正される
校正対象の中性子検出器を除き、健全なγ線温度計の校
正対象の中性子検出器の出力信号に基づいて原子炉出力
を測定することにより、原子炉出力測定の精度を確保
し、又は故障と判定されたγ線温度計の出力信号を除い
た健全なγ線温度計の出力信号に基づいて軸方向出力分
布を測定し、あるいは熱的収支データに基づいて軸方向
出力分布を求めるシミュレーション演算を修正すること
により、軸方向出力分布の測定精度を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉の炉出力、
炉出力分布（３次元出力分布、軸方向出力分布など）を
測定する技術に属し、特に、炉出力を測定する中性子検
出器の検出感度を校正するため、あるいは炉心の軸方向
出力分布を測定するために設けられるγ線温度計を備え
た原子炉出力測定の技術に属する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉の炉出力を測定する中性
子検出器は、周知のように、例えば被覆管内に核分裂性
物質を収容して構成され、その核分裂物質が中性子を吸
収して核分裂したときのガス電離作用を利用して、炉出
力に対応した出力信号を得るようになっている。したが
って、炉内での使用により核分裂性物質の量が減少して
検出感度が徐々に変化するため、これを校正する必要が
ある。

【０００３】そこで、従来、例えば特開平6-289182号公
報に記載されているように、中性子検出器を収容する保
護管内にγ線温度計を設置し、そのγ線温度計により測
定される炉出力に基づいて、中性子検出器の感度を校正
することが提案されている。

【０００４】γ線温度計は、炉心内のγ線照射によって
発熱する金属の温度を熱電対や測温抵抗体などの測温手
段で測定することにより炉出力を測定するものであるか
ら、感度劣化は極めて少ない。また、内部に校正用のヒ
ータを設けることにより、自己校正できるという利点が
ある。そのため、中性子検出器に比べて応答性に劣るか
ら安全保護系の検出器としては適さないが、炉心の軸方
向出力分布を測定するものとして適用することが提案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、γ
線温度計を含む測定系（以下、γ線温度計と総称す
る。）が故障した場合について何ら考慮されていない。
つまり、γ線温度計の測温手段は炉内に設置されるか
ら、ボイド発生による振動を受けるとともに、高温かつ
高放射線状態下に長時間さらされるため、断線、短絡あ
るいはドリフ等が発生する等の故障が考えられる。

【０００６】このような故障が発生したγ線温度計の出
力信号により、中性子検出器の検出感度を校正したり、
軸方向出力分布を測定すると、炉出力や軸方向出力分布
の測定値に誤差が含まれることになる。

【０００７】また、プロセス計算機では軸方向出力分布
に基づく炉出力分布等に基づいて、炉心の熱的制限条件
(例えば、ＭＬＨＧＲ…最高線出力密度、ＭＣＰＲ…最
小限界出力比など)をオーバしていないか否かを判定し
ているが、故障したγ線温度計の影響による測定値の誤
差のために、誤まった判定をすることがある。

【０００８】本発明の課題は、γ線温度計が故障して
も、中性子検出器の感度校正や原子炉出力測定の精度を
確保することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様は、
γ線温度計の出力信号を予め設定された判定値と比較し
て故障を判定し、その判定により故障と判定されたγ線
温度計の出力信号に基づいて校正される校正対象の中性
子検出器を除き、健全なγ線温度計の校正対象の中性子
検出器の出力信号に基づいて原子炉出力を測定すること
により、原子炉出力測定の精度を確保することができ
る。この場合において、故障と判定されたγ線温度計に
基づく中性子検出器の感度校正を禁止することが好まし
い。

【００１０】また、他の態様として、γ線温度計の出力
信号に基づいて炉心の軸方向出力分布を測定するにあた
り、故障と判定されたγ線温度計の出力信号を除いた健
全なγ線温度計の出力信号に基づいて軸方向出力分布を
測定することにより、軸方向出力分布の測定精度を確保
することができる。

【００１１】また、他の態様として、原子炉の熱収支デ
ータに基づいて炉心の軸方向出力分布を求める演算を、
γ線温度計の出力信号に基づいて測定された軸方向出力
分布の測定値に基づいて補正し、その補正された演算に
基づいて軸方向出力分布の演算値を求めるにあたり、故
障と判定されたγ線温度計の出力信号を除いた軸方向出
力分布の測定値により前記演算を補正することにより、
軸方向出力分布の測定精度を確保することができる。

【００１２】この場合において、演算により求められた
軸方向出力分布の演算値に基づいて、中性子検出器を校
正することにより、校正の精度を確保でき、平均炉出力
の測定精度を確保できる。これに代えて、軸方向出力分
布の演算値に基づいて、故障と判定されたγ線温度計の
出力信号の推定値を定め、その推定値に基づいて校正対
象の中性子検出器の感度を校正することができる。

【００１３】また、演算式を修正するに際し、故障と判
定されたγ線温度計が設置された同一保護管内の全ての
γ線温度計の出力信号を無視し、他の保護管内に設置さ
れた健全なγ線温度計の出力信号に基づいて行うことが
できる。

【００１４】さらに、前記演算により求められた軸方向
出力分布の演算値に基づいて炉出力分布を求め、その炉
出力分布に基づいて原子炉の熱的余裕評価を実施するよ
うにすれば、中性子検出器の出力に基づいて熱的余裕評
価を実施する場合に比べて、常時（頻度高く）実施する
ことができる。

【００１５】また、原子炉炉心の対称位置の炉出力は同
等であることに鑑み、故障と判定されたγ線温度計の出
力信号として、原子炉の対称位置に設置されたγ線温度
計の出力信号を代用することができる。この場合、軸方
向出力分布の測定値を対称位置に設置されたγ線温度計
の出力信号により求められた測定値に置き換えてもよ
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１に、本発明の一実施
形態の原子炉出力測定装置の全体構成図を示す。図示の
ように、原子炉圧力容器１の炉心２内に複数の検出器集
合体が設けられており、各検出器集合体は、炉心を貫通
して設けられた保護管３の内部に、出力領域の中性子を
検出する複数の中性子検出器（以下、ＬＰＲＭセンサと
いう）５と、このＬＰＲＭセンサ５の校正手段と第２の
炉出力検出手段とを兼用する複数のγ線温度計４を挿入
して構成されている。

【００１７】ここで、ＬＰＲＭとは、炉心内の局所の中
性子を検出する局所領域モニタのことである。ＬＰＲＭ
センサ５はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示すように、炉心の軸方向
に沿って４個設けられている。そして、ＬＰＲＭセンサ
５の出力信号は、信号ケ−ブルを介してＬＰＲＭ処理手
段６に入力される。ＬＰＲＭ処理手段６は、高周波信号
を抑制して中性子束信号を出力するためのフィルタリン
グ手段、及びＬＰＲＭセンサ５の感度劣化を補正するた
めの校正手段を備えている。ＬＰＲＭ処理手段６の出力
信号は、局所炉出力信号として出力される他、ＡＰＲＭ
（平均出力領域モニタ）７と比較手段１０に出力されて
いる。ＡＰＲＭ７は、ＬＰＲＭ処理手段６の出力信号を
入力し、原子炉の平均出力を算出し、平均炉出力として
出力する。また、ＡＰＲＭ７は、この平均出力があらか
じめ定めた基準値を超えた場合、原子炉に制御棒を緊急
挿入して原子炉出力を停止させるためのスクラム信号を
出力する。

【００１８】一方、γ線温度計４は、図中にａ、ｂ、
ｃ、…ｊ、ｋで示すように、ＬＰＲＭセンサ５の数より
も多く設けられており、ＬＰＲＭセンサ５に対して径方
向の位置を異ならせて、かつ炉心の軸方向に沿って設け
られている。このように、γ線温度計４の設置数を多く
しているのは、ＬＰＲＭセンサ５の校正精度、及び軸方
向出力分布測定精度を高めるためである。図示例では、
１１個のγ線温度計を設けたものを示している。γ線温
度計４は、炉心２内でのγ線照射によって発熱する金属
の温度を熱電対等で測定することにより、原子炉出力を
測定するものであり、感度劣化は極めて少ない。また、
γ線は水ギャップの影響を受けないため、γ線温度計を
ＬＰＲＭセンサ５に対して径方向の位置を異ならせて設
置しても、その影響を受けることなく原子炉出力を測定
できる。

【００１９】図１においては、ＬＰＲＭセンサ５がγ線
温度計４と同一高さ（軸方向位置）にある場合を示して
おり、ＬＰＲＭセンサ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄがγ線温
度計４ｃ、４ｅ、４ｇ、４ｉとそれぞれ同一高さに設置
されている。したがって、これらのＬＰＲＭセンサ５
Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄはそれぞれのγ線温度計４ｃ、４
ｅ、４ｇ、４ｉの出力に基づいて校正することが可能で
ある。この考えに基づいて、プロセス計算機８の処理機
能を構成している。

【００２０】プロセス計算機８は、ＬＰＲＭセンサ５の
校正定数の算出、炉出力分布（３次元出力分布や軸方向
出力分布）の算出、及び熱的余裕評価を主な機能として
いる。ＬＰＲＭセンサ５の校正定数の算出は、スキャナ
９、比較手段１０、校正定数算出手段１１、故障γ線温
度計検出手段１２を利用して処理される。また、３次元
出力分布や軸方向出力分布の算出及び熱的余裕評価は、
故障γ線温度計検出手段１２、比較手段１３、調整パラ
メータ最適化手段１４、γ線温度計出力値算出手段１
５、３次元炉心シミュレーション手段１６、キセノン濃
度計算手段及び燃焼度積算手段１７、熱的余裕評価手段
１８を利用して処理される。

【００２１】スキャナ９は、全ての検出器集合体のγ線
温度計４の出力信号をスキャンし、ＬＰＲＭ処理手段６
からのＬＰＲＭセンサ５の出力信号に対応するγ線温度
計の出力信号を選択して比較器１０に出力するととも
に、全てのγ線温度計４の出力信号を故障γ線温度計検
出手段１２と比較手段１３に出力する。この例では、比
較手段１０には、γ線温度計４ｃ、４ｅ、４ｇ、４ｉの
出力信号が入力され、故障γ線温度計検出手段１２と比
較手段１３にはγ線温度計４ａ、４ｂ、４ｃ、…４ｊ、
４ｋの出力信号が入力される。

【００２２】比較手段１０は、ＬＰＲＭセンサ５Ａ〜５
Ｄの出力信号と、γ線温度計４ｃ、４ｅ、４ｇ、４ｉの
出力信号をそれぞれ入力し、それぞれの出力信号のレベ
ル比（Ａ／ｃ、Ｂ／ｅ、Ｃ／ｇ、Ｄ／ｉ）を求め、これ
を校正定数算出手段１１に出力する。校正定数算出手段
１１は、それぞれのレベル比に応じてＬＰＲＭセンサ５
Ａ〜５Ｄの校正定数（ゲイン）を算出し、例えばプリン
タに出力する。そして、そのプリント結果に基づき、Ｌ
ＰＲＭ処理手段６に校正定数を入力し、ＬＰＲＭセンサ
５を校正して感度劣化を補正する。なお、プリンタを介
さずに、自動的にＬＰＲＭ処理手段６に入力して校正定
数を変更するようにしてもよい。

【００２３】故障γ線温度計検出手段１２は、入力信号
に基づいてそれぞれのγ線温度計４の故障の有無を検出
する。図２に、故障γ線温度計検出手段１２の具体適な
構成の一例を示す。これは、γ線温度計４を構成する熱
電対の短絡、断線、あるいはドリフトを判断するための
ものであり、あらかじめ定めた上限値あるいは下限値を
逸脱しているか否かで故障の有無を判断する。図示のよ
うに、上限比較器１２Ａ、下限比較器１２Ｂ、およびオ
ア回路１２Ｅを有し、比較器１２Ａの基準入力端に上限
値（ＶＨ）の基準電圧１２Ｃが入力され、比較器１２Ｂ
の基準入力端に下限値（ＶＬ）の基準電圧１２Ｄが入力
されている。そして、比較器１２Ａは入力信号（γ線温
度計の出力信号）が上限値（ＶＨ）以上になると論理”
１”の信号を出力し、比較器１２Ｂは入力信号が下限値
（ＶＬ）以下になると論理”１”の信号を出力する。オ
ア回路１２Ｅは両入力信号のうち少なくともいずれかが
論理”１”ならば論理”１”の信号、すなわち判定に係
るγ線温度計に故障があることを示す判定結果を出力す
る。

【００２４】故障γ線温度計検出手段１２によりあるγ
線温度計の故障が検出された場合、その故障のγ線温度
計の出力信号を用いて校正定数を算出することがないよ
うに、その故障γ線温度計の校正対象のＬＰＲＭセンサ
５の出力信号と、その故障γ線温度計の出力信号との比
較を禁止するため、比較禁止信号を比較手段１０に出力
する。その結果、比較手段１０は、故障γ線温度計につ
いてのレベル比を１として出力する。したがって、校正
定数算出手段１１から出力する校正定数も１となり、故
障γ線温度計の出力信号によりＬＰＲＭセンサの校正を
することを防止できる。

【００２５】また、故障γ線温度計検出手段１２から出
力される故障判定結果は、ＡＰＲＭ７にも入力されてお
り、これにより、どのγ線温度計４に故障があるかを認
識することができるようになっている。ＡＰＲＭ７はγ
線温度計４の故障を認識すると、故障γ線温度計４の校
正対象となっているＬＰＲＭセンサ５の出力信号を除い
て、残りのＬＰＲＭセンサ５の出力信号（ＬＰＲＭ処理
手段６からの出力信号）を基に原子炉の平均出力を演算
して出力する。これにより、正しく校正されたＬＰＲＭ
センサ５の出力信号のみで原子炉出力を監視することが
可能になる。また、どのγ線温度計４に故障があったか
は故障γ線温度計検出手段１２の出力である故障判定結
果で把握することが可能である。

【００２６】一方、３次元炉心シミュレ−ション手段１
６は、プラント状態データである炉心状態データを取り
込み、３次元核熱水力計算によるシミュレーション演算
を実行して炉心の出力分布を求める。ここでは、出力分
布は３次元出力分布であり、軸方向出力分布が含まれ
る。なお、軸方向出力分布そのものであってもよい。こ
のシミュレーション演算は、周知の手法であり、原子力
学会、特許公開公報等で種々の方法が報告されている
（一例として、特開平６１−１７０９７号公報参照）。
また、シミュレーションに用いる炉心状態デ−タとして
は、熱的収支デ−タ、制御棒パタ−ン、炉心流量等を用
いることができる。熱的収支デ−タとは、原子炉圧力、
給水流量、給水温度、原子炉浄化系の浄化系流量、浄化
系入口温度、浄化系出口温度等のデータである。炉心状
態デ−タとしては、熱的収支に係わるプラントデータだ
けでも良いが、出力分布の精度をより一層高めるため
に、制御棒パタ−ン等の他のデ−タを適宜用いる。そし
て、シミュレーションの精度を高めるために、ＬＰＲＭ
センサ５又はγ線温度計４による実測値を用いて、シミ
ュレーションを修正するようにしている。ここでは、γ
線温度計４の出力信号を用いて修正する方法を説明す
る。

【００２７】３次元炉心シミュレ−ション手段１６は、
炉心状態デ−タを入力して、まず、流量分布、ボイド分
布を求める。次に、出力分布（３次元出力分布または軸
方向出力分布）並びにγ線温度計４の位置の中性子束の
値を求める。これにより求めた中性子束の値は、γ線温
度計出力値算出手段１５に入力され、ここで中性子束の
値の値に対応するγ線温度計の出力信号の値が算出され
る。そのγ線温度計の出力信号の計算値は、比較手段１
３に入力され、ここでスキャナ９から入力されるγ線温
度計４の出力信号の実測値とが比較される。調整パラメ
−タ最適化手段１４は、比較手段１３から入力される比
較結果に基づいて、γ線温度計４の出力信号の計算値が
実測値に一致するように、３次元炉心シミュレ−ション
手段１６のシミュレーション演算式の調整パラメ−タの
変更値を求め、３次元炉心シミュレ−ション手段１６に
フィ−ドバックする。３次元炉心シミュレ−ション手段
１６は、調整パラメ−タ最適化手段１４からのフィ−ド
バック結果に基づいてシミュレーションの調整パラメー
タを修正し、これに基づいて再度流量分布およびボイド
分布を求めた後、出力分布とγ線温度計４の位置におけ
る中性子束の値を求める。これにより求めた中性子束の
値はγ線温度計出力値算出手段１５に再び入力され、こ
れに基づいて比較手段１３と調整パラメ−タ最適化手段
１４により、前述したように算出値と実測値が一致する
ように調整パラメ−タが再び調整される。このようにし
て、上述の処理を繰り返すことにより、調整パラメータ
が最適化され、実測したγ線温度計４の出力信号と計算
で求めたγ線温度計の出力値が一致し、これにより正し
い出力分布が得られることになる。

【００２８】また、繰り返し計算において算出した出力
分布を基に、キセノン濃度計算及び燃焼度積算手段１７
により、キセノンの濃度の計算と燃焼度の積算を行い、
結果を３次元炉心シミュレ−ション手段１６にその都度
フィ−ドバックしている。

【００２９】さらに、得られた出力分布を基に、熱的余
裕評価手段１８により最小限界出力比ＭＣＰＲ、最高線
出力密度ＭＬＨＧＲ等の熱的制限条件に係わる項目につ
いて計算し、計算値があらかじめ定めた許容範囲に入っ
ているか否か評価し、逸脱時には警報を出力すると共に
制御棒引抜阻止を行わせるようにしている。

【００３０】ところで、故障γ線温度計検出手段１２
は、γ線温度計の故障を検出した場合、校正定数算出時
と同様に、比較手段１３における故障γ線温度計の出力
信号の実測値と計算値との比較を禁止させる信号を比較
手段１３に出力する。これにより、比較手段１３は故障
γ線温度計の出力信号の実測値と計算値との比較するこ
となく、γ線温度計出力値算出手段１５から出力される
計算値を、そのまま調整パラメ−タ最適化手段１４に入
力する。また、正常なγ線温度計の出力信号は、上述し
たように計算値と比較され、比較結果が調整パラメ−タ
最適手段１４に入力される。つまり、γ線温度計４の故
障時には、γ線温度計４（ａ、ｂ、ｃ、…ｊ、ｋ、）の
うち故障となった１個のγ線温度計の出力信号のみが３
次元炉心シミュレ−ションに利用されないことになる。
しかし、これで出力分布の精度が悪化することはない。
なぜならば、γ線温度計４は多数設けているからであ
り、これまでの評価では、少なくとも９個以上とするこ
とが望ましく、図１ではγ線温度計は１１個設けてい
る。特開平６−２８９１８２では高精度化の点で９個設
置することが示されているが、γ線温度計の故障を考慮
すると１０個以上の設置が望ましい。

【００３１】また、γ線温度計４は、炉心２内でのγ線
照射によって発熱する金属の温度を熱電対等で測定する
ことにより、原子炉出力を測定するものであり、感度劣
化は極めて少ない。しかも、γ線はＬＰＲＭセンサ５の
ように水ギャップの影響を受けることがないため、γ線
温度計をＬＰＲＭセンサ５に対して径方向の位置を異な
らせて設置しても、正しい原子炉出力を測定できる。そ
こで、γ線温度計４を常時炉心内に設置し、連続して炉
出力を測定できるから、３次元シミュレーション手段１
６のシミュレーションを常に最適化することができ、こ
れにより炉出力分布を精度良く常時求めることができ
る。その結果、熱的余裕評価を常に実施することが可能
になり、熱的余裕評価の精度を向上させることができ
る。つまり、従来は、γ線温度計を用いずに、走行型中
性子検出器（ＴＩＰ…検出器自体はＬＰＲＭセンサと同
一）を必要な際に炉内に走行させて炉出力を測定し、そ
の測定結果に基づいてＬＰＲＭセンサの校正や炉出力分
布の測定をし、使用時以外は炉外に退避させなければな
らないことから、熱的余裕評価も間欠的にならざるを得
なかったのである。

【００３２】図３に、γ線温度計が故障していない場合
の図１に示した実施形態の炉出力分布の測定結果を示
す。図３（ａ）は炉出力分布を示した図で、図中の●印
がγ線温度計による測定値である。これに対し、実線が
３次元炉心シミュレ−ション手法１６によって得られる
出力分布の最初の計算値、点線が出力分布の最終の計算
値であり、実測値と一致している。図３（ｂ）はＬＰＲ
Ｍセンサ５による炉出力の測定値を示した図であり、Ｌ
ＰＲＭセンサ５のＡ、Ｃ、Ｄの出力レベルがγ線温度計
ｃ、ｇ、ｉの出力レベルと異なっており、ＬＰＲＭセン
サ５のＢの出力レベルとγ線温度計ｅの出力レベルは一
致している。つまり、ＬＰＲＭセンサ５のＡ、Ｃ、Ｄは
校正が必要であり、図１の校正定数算出手段１１から出
力される校正定数をＬＰＲＭ処理手段６に入力すること
により、ＬＰＲＭセンサ５の出力はγ線温度計４の出力
と一致するようになる。

【００３３】図４に、γ線温度計が故障した場合の図１
に示した実施形態の炉出力分布の測定結果を示す。な
お、故障γ線温度計４がＬＰＲＭセンサ５と同一の高さ
に設置されている場合の例である。図４（ａ）はγ線温
度計による炉出力分布を示した図であり、図中の●印が
測定値である。γ線温度計４ｇが故障しており、実線は
３次元炉心シミュレ−ション手法１６によって得られる
出力分布の最初の計算値であり、点線は出力分布の最終
の計算値である。故障γ線温度計検出手段１２により故
障γ線温度計４ｇを検出することにより、故障γ線温度
計４ｇの出力を除いて出力分布の計算を実施し、点線の
出力分布の最終計算結果を得ることができる。図４
（ｂ）はＬＰＲＭセンサ５による炉出力を示した図であ
り、ＬＰＲＭセンサ５Ａ、５Ｃ、５Ｄの出力レベルがγ
線温度計４ｃ、４ｇ、４ｉの出力レベルと異なってお
り、ＬＰＲＭセンサ５Ｂの出力レベルとγ線温度計４ｅ
の出力レベルは一致している。しかも、γ線温度計４ｇ
の出力レベルは故障である。故障γ線温度計検出手段１
２により故障γ線温度計４ｇを検出することにより、Ｌ
ＰＲＭセンサ５Ａ、５Ｄに対する校正定数が演算され、
図１の校正定数算出手段１１から出力される校正定数を
ＬＰＲＭ処理手段６に入力して、ＬＰＲＭセンサ５Ａ、
５Ｄの出力はγ線温度計の出力と一致するようになる。
この結果、故障γ線温度計４ｇの校正対象となっている
ＬＰＲＭセンサ５Ｃの出力信号を除いて残りのＬＰＲＭ
センサの出力信号（ＬＰＲＭ処理手段６からの出力信
号）を基に原子炉の平均出力をＡＰＲＭ演算して出力す
る。これにより、正しく校正されたＬＰＲＭセンサ５の
出力信号のみで原子炉出力を監視することが可能であ
る。

【００３４】図５に、故障γ線温度計検出手段１２の他
の構成例を示す。この例は、γ線温度計（熱電対形）４
と同一の高さ位置に電気ヒータ１９を設置し、電気ヒー
タ１９の加熱に対するγ線温度計４の出力変化を判断
し、これに基づいてγ線温度計４の短絡、断線、あるい
はドリフトを検出するようにしている。ヒータ制御手段
２０は、入力される操作指令にしたがって電気ヒータ１
９の加熱制御をする。例えば、電気ヒータ１９を一層加
熱すると、γ線温度計４の出力が上昇する。したがっ
て、故障γ線温度計検出手段１２は、ヒータ制御手段２
０から出力される電気ヒータ１９の加熱制御情報とγ線
温度計４の出力変化が対応しているか否かを判断して、
γ線温度計４の故障の有無を検出できる。

【００３５】図６に、本発明が適用された他の実施形態
の原子炉出力測定装置の全体構成図を示す。図中、図１
の実施形態と同一の機能・構成を有する手段等には、同
一符号を付して説明を省略する。この例では、γ線温度
計４とＬＰＲＭセンサ５が必ずしも同一の高さ位置に対
応付けて設置されておらず、異なった高さ位置に設置さ
れている場合を示している。そして、計算で求める原子
炉出力分布をγ線温度計４の実測値と一致させた後に、
この計算で得られた最終の炉出力分布を用いて、ＬＰＲ
Ｍセンサ５と同一高さ位置における炉出力分布の値に、
各ＬＰＲＭセンサ５の出力が一致するようにＬＰＲＭセ
ンサ５の校正定数を求めるようにしている。

【００３６】この実施形態において、炉出力分布の計算
方法は、図１の場合と同様であり、γ線温度計４の実測
値と、γ線温度計出力手段１５の出力値が一致するよう
に調整パラメータ最適化手段１４により３次元シミュレ
ーション手段１６の調整パラメータの最適化がなされ、
γ線温度計４の出力値とγ線温度計出力値算出手段１５
の出力値が一致し、かつ、正しい炉出力分布が得られ
る。得られた炉出力分布は比較手段１０に入力され、Ｌ
ＰＲＭ処理手段６からの出力信号と比較される。比較手
段１０は上記算出された炉出力分布のうちＬＰＲＭセン
サ５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と同一高さ位置の値と、これに
対するＬＰＲＭセンサ５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の出力信号
とをそれぞれ比較してレベル比を求め、この結果を校正
定数算出手段１１に出力する。校正定数算出手段１１は
それぞれのレベル比に応じてＬＰＲＭセンサ５（Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ）の校正定数を算出し、結果を出力する。こ
れにより、ＬＰＲＭ処理手段６にこの校正定数を入力し
てＬＰＲＭセンサ５の校正を実施できる。

【００３７】ところで、故障γ線温度計検出手段１２が
γ線温度計の故障を検出した場合には、図１と同様に、
故障γ線温度計の出力信号とγ線温度計出力手段１５か
らの出力値との比較を禁止させる信号を比較手段１３に
出力する。この結果、比較手段１３は故障γ線温度計の
出力信号とγ線温度計出力値算出手段１５からの出力値
を比較することなく、γ線温度計出力値算出手段１５か
らの出力値が調整パラメ−タ最適化手段１４に入力され
る。この結果、正常なγ線温度計の出力信号に基づいて
炉出力分布が求まる。

【００３８】図７に、図６の実施形態による炉出力分布
を示す。図７（ａ）は図３（ａ）と同様にγ線温度計４
による炉出力を示した図であり、●印が測定値である。
また、実線は３次元炉心シミュレ−ション手法１６によ
って得られる出力分布の最初の計算値であり、点線は出
力分布の最終の計算値であり、実測値と一致している。
図７（ｂ）はＬＰＲＭセンサ５による炉出力と出力分布
の最終の計算値（点線）を示した図である。また、ＬＰ
ＲＭセンサ５Ａ〜５Ｄの高さ位置は、γ線温度計４ａ〜
４ｋのいずれの位置とも一致していない。ＬＰＲＭセン
サ５Ａ、５Ｃ、５Ｄの出力レベルは、炉出力と出力分布
の最終の計算値（点線）と異なっているが、ＬＰＲＭセ
ンサ５Ｂの出力レベルは炉出力と出力分布の最終の計算
値（点線）と一致している。つまり、ＬＰＲＭセンサ５
Ａ、５Ｃ、５Ｄは校正が必要であり、図６の校正定数算
出手段１１から出力される校正定数をＬＰＲＭ処理手段
６に入力することにより、それらの出力はγ線温度計４
の出力と一致するようになる。これにより、図１の実施
例のように、故障γ線温度計の校正対象であるＬＰＲＭ
センサの出力をＡＰＲＭ７で除いて平均炉出力を求める
ような処理をする必要はない。

【００３９】図８は、本発明の更に他の実施形態に係る
原子炉出力測定装置の構成図を示す。図中、図１の実施
形態と同一の機能・構成を有する手段等には、同一符号
を付して説明を省略する。本実施形態は、γ線温度計４
の故障を検出した場合に、計算で求めた原子炉出力分布
のうちその故障γ線温度計４の位置に対応する出力値を
用いて、その故障γ線温度計４の校正対象となっている
ＬＰＲＭセンサ５の校正を実施するものである。

【００４０】図８において、炉出力分布の計算方法は図
１及び図６の場合と同様であり、故障γ線温度計の出力
信号に影響を受けることなく、正常なγ線温度計４の出
力信号にしたがって、調整パラメータ最適化手段１４に
より調整パラメータの最適化がなされ、これが３次元炉
心シミュレ−ション手段１６にフィ−ドバックされ、正
しい炉出力分布が得られる。その得られた炉出力分布は
切替手段２１を介して比較手段１０に入力されるように
なっている。その切替手段２１は故障γ線温度計検出手
段１２の判定結果により切替られる。つまり、故障γ線
温度計検出手段１２がγ線温度計の故障を検出した場合
に、その故障のγ線温度計の出力信号に代わって、上記
計算で求めた原子炉出力分布のうち、その故障γ線温度
計の位置に対応する出力値を切替手段２１から比較手段
１０に入力されるように切替信号を出力する。これによ
って、比較手段１０は、正常なγ線温度計の出力信号及
び炉出力分布からら求めた故障γ線温度計の位置に対応
する出力値とを用いて、これらの値とＬＰＲＭ処理手段
６からの出力信号と比較し、それぞれのレベル比を求
め、この結果を校正定数算出手段１１に出力して、ＬＰ
ＲＭセンサ５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の校正を実施させてい
る。

【００４１】このように、本実施形態によれば、図１の
実施形態のように、故障γ線温度計の校正対象であるＬ
ＰＲＭセンサの出力をＡＰＲＭ７で除いて平均炉出力を
求めるような処理をする必要はなく、かつ図６の実施形
態のように、計算で得られた炉出力分布にのみ基づいて
ＬＰＲＭセンサを校正することもない。

【００４２】図９に、本発明の他の実施形態に係る原子
炉出力測定装置の構成図を示す。図中、図１の実施形態
と同一の機能・構成を有する手段等には、同一符号を付
して説明を省略する。本実施形態は、γ線温度計４の故
障が検出された場合、その故障γ線温度計の出力の代用
値を生成し、その代用値を用いることにより、故障γ線
温度計の出力に影響を受けることなく、ＬＰＲＭセンサ
５の校正及び炉出力分布の計算を実施するものである。

【００４３】すなわち、故障γ線温度計検出手段１２
は、あるγ線温度計の故障を検出した場合、代用値判定
手段２２にどのγ線温度計に故障があるかを示す情報を
出力する。これに応じて代用値判定手段２２は、炉心内
における故障γ線温度計と対称位置のγ線温度計を決定
する。この結果はスキャナ９に入力され、その故障γ線
温度計と対称位置のγ線温度計の出力信号が選択され比
較手段１０、１３に出力される。これにより、正常なγ
線温度計の出力信号と故障γ線温度計と対称位置のγ線
温度計の出力信号により、ＬＰＲＭセンサの校正と出力
分布の計算がなされることになる。

【００４４】ここで、代用値判定手段２２により故障γ
線温度計と対称位置のγ線温度計を決定する方法につい
て説明する。通常、原子炉の運転は、炉心内に配置する
燃料が均等に燃焼していくように制御して、燃焼の片寄
りがないようにしている。そのため、図１０に示すよう
に、中性子検出器の配置において対角軸を境にしてこれ
らの中性子検出器の出力信号も対象になる。例えば、座
標４０−４９のＬＰＲＭ検出器の出力信号と、座標４８
−４１のＬＰＲＭ検出器の出力信号は同一値を出力す
る。したがって、これらの座標におけるγ線温度計の出
力信号も同一になる。そのため、座標４０−４９のγ線
温度計が故障になれば、座標４８−４１のγ線温度計の
出力信号を代用値として用いることが可能になる。つま
り、故障γ線温度計に対して対称座標における同一高さ
位置に設置されたγ線温度計の出力信号を代用値として
用いる。

【００４５】なお、γ線温度計の故障を検出した場合
に、該故障γ線温度計を含む同一座標の全γ線温度計
（同一ストリングのγ線温度計）の代わりの対称座標の
全γ線温度計の出力信号を代用値として用いてもよい。
これは、γ線温度計に故障が発生した場合に、共通の原
因により同一ストリングのγ線温度計にも故障が発生す
る、あるいは発生している可能性があり、これに対応す
るためである。なお、図１０において、ＳＲＭ検出器は
中性子源領域モニタの中性子検出器であり、ＩＲＭ検出
器は中間領域モニタの中性子検出器である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
γ線温度計に故障が発生しても、これに影響を受けるこ
となく、中性子検出器の感度校正、軸方向の炉出力分布
測定が精度よく実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の原子炉出力測定装置の全
体構成図である。

【図２】本発明の係る故障γ線温度計検出手段の一例を
示す構成図である。

【図３】故障γ線温度計がない場合の図１の実施形態に
よる炉出力測定の結果を示す線図であり、同図（ａ）は
γ線温度計による測定結果、同図（ｂ）は中性子検出器
による測定結果を示す。

【図４】故障γ線温度計がある場合の図１の実施形態に
よる炉出力測定の結果を示す線図であり、同図（ａ）は
γ線温度計による測定結果、同図（ｂ）は中性子検出器
による測定結果を示す。

【図５】本発明の係る故障γ線温度計検出手段の他の一
例を示す構成図である。

【図６】本発明の他の一実施形態の原子炉出力測定装置
の全体構成図である。

【図７】図６の実施形態による炉出力測定の結果を示す
線図であり、同図（ａ）はγ線温度計による測定結果、
同図（ｂ）は中性子検出器による測定結果を示す。

【図８】本発明の他の一実施形態の原子炉出力測定装置
の全体構成図である。

【図９】本発明のさらに他の一実施形態の原子炉出力測
定装置の全体構成図である。

【図１０】炉心の対称位置にある中性子検出器を説明す
る炉心断面図である。

【符号の説明】

２炉心３保護管４ γ線温度計５中性子検出器（ＬＰＲＭセンサ）８プロセス計算機１０比較手段１１校正定数算出手段１２故障γ線温度計検出手段１３比較手段１４調整パラメータ最適化手段１５ γ線温度計出力値算出手段１６３次元炉心シミュレーション手段２１切替手段２２代用値判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平山俊幸茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者臺俊介茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者深沢幸久茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者三宅雅夫茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者山沢雄二東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉の炉心部の軸方向に挿入された保
護管の内部に軸方向に沿って設置された複数の中性子検
出器の出力信号に基づいて原子炉出力を測定するとも
に、前記保護管の内部に設置された複数のγ線温度計の
出力信号に基づいて前記中性子検出器を校正する原子炉
出力測定方法において、前記γ線温度計の出力信号を予
め設定された判定値と比較して当該γ線温度計の故障の
有無を判定し、故障と判定されたγ線温度計の校正対象
の中性子検出器を除いた残りの中性子検出器の出力信号
に基づいて前記原子炉出力を測定することを特徴とする
原子炉出力測定方法。
【請求項２】請求項１に記載の原子炉出力測定方法に
おいて、前記γ線温度計の出力信号に基づいて炉心の軸
方向出力分布を測定するにあたり、前記故障と判定され
たγ線温度計の出力信号を除いた健全なγ線温度計の出
力信号に基づいて前記軸方向出力分布を測定することを
特徴とする原子炉出力測定方法。
【請求項３】原子炉の炉心部の軸方向に挿入された保
護管の内部に軸方向に沿って設置された複数の中性子検
出器の出力信号に基づいて原子炉出力を測定するとも
に、前記保護管の内部に設置された複数のγ線温度計の
出力信号に基づいて、前記中性子検出器の校正と軸方向
出力分布の測定との少なくとも１つを行う原子炉出力測
定方法において、前記原子炉の熱収支データに基づいて
炉心の軸方向出力分布を演算する演算式を、前記γ線温
度計の出力信号に基づいて測定された前記軸方向出力分
布の測定値に基づいて修正し、該修正された演算式に基
づいて前記軸方向出力分布の演算値を求めるにあたり、
前記γ線温度計の出力信号を予め設定された判定値と比
較して当該γ線温度計の故障の有無を判定し、故障と判
定されたγ線温度計の出力信号を除いた健全なγ線温度
計の出力信号に基づいて前記演算式を修正することを特
徴とする原子炉出力測定方法。
【請求項４】請求項３に記載の原子炉出力測定方法に
おいて、前記演算式により求められた軸方向出力分布の
演算値に基づいて、前記中性子検出器を校正することを
特徴とする原子炉出力測定方法。
【請求項５】請求項３に記載の原子炉出力測定方法に
おいて、前記演算により求められた軸方向出力分布の演
算値に基づいて、前記故障と判定されたγ線温度計の出
力信号の推定値を定め、該推定値と前記健全なγ線温度
計の出力信号とに基づいて前記中性子検出器を校正する
ことを特徴とする原子炉出力測定方法。
【請求項６】請求項３に記載の原子炉出力測定方法に
おいて、前記演算式の修正は、故障と判定されたγ線温
度計が設置された同一保護管内の全てのγ線温度計の出
力信号を無視し、他の保護管内に設置された健全なγ線
温度計の出力信号に基づいて行うことを特徴とする原子
炉出力測定方法。
【請求項７】請求項３乃至６のいずれかに記載の原子
炉出力測定方法において、前記演算により求められた軸
方向出力分布の演算値に基づいて炉出力分布を求め、該
炉出力分布に基づいて当該原子炉の熱的余裕評価を実施
することを特徴とする原子炉出力測定方法。
【請求項８】原子炉の炉心部の軸方向に挿入された保
護管の内部に軸方向に沿って設置された複数の中性子検
出器の出力信号に基づいて原子炉出力を測定するとも
に、前記保護管の内部に設置された複数のγ線温度計の
出力信号に基づいて、炉心の軸方向出力分布の測定と前
記中性子検出器の校正の少なくとも一方を行う原子炉出
力測定方法において、前記γ線温度計の出力信号を予め
設定された判定値と比較して当該γ線温度計の故障を判
定し、故障と判定されたγ線温度計の出力信号として、
原子炉の対称位置に設置されたγ線温度計の出力信号を
代用することを特徴とする原子炉出力測定方法。
【請求項９】原子炉の炉心部の軸方向に挿入された保
護管と、該保護管の内部に軸方向に沿って設置された複
数の中性子検出器と、前記保護管の内部に前記中性子検
出器に対し少なくとも径方向に位置をずらして設置され
た複数のγ線温度計と、前記中性子検出器と前記γ線温
度計との出力信号を取り込み、前記中性子検出器の校正
と原子炉出力の測定と炉心の軸方向出力分布の測定との
少なくとも１つの処理を行う処理装置とを備えてなる原
子炉出力測定装置において、前記処理装置は、前記γ線
温度計の出力信号を予め設定された判定値と比較して当
該γ線温度計の故障を判定し、故障と判定されたγ線温
度計の校正対象の中性子検出器を除いた中性子検出器の
出力信号に基づいて前記原子炉出力を測定することを特
徴とする原子炉出力測定装置。
【請求項１０】請求項９に記載の原子炉出力測定装置
において、前記処理装置は、前記原子炉の熱収支データ
に基づいて前記軸方向出力分布を求める演算式を、前記
γ線温度計の出力信号に基づいて測定された前記軸方向
出力分布の測定値に基づいて修正し、該修正された演算
式に基づいて前記軸方向出力分布の演算値を求め、前記
故障と判定されたγ線温度計の出力信号を除いた健全な
γ線温度計の出力信号に基づいて前記演算式を修正する
ことを特徴とする原子炉出力測定装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の原子炉出力測定装
置において、前記処理装置は、前記演算式により求めら
れた軸方向出力分布の演算値に基づいて、前記中性子検
出器を校正することを特徴とする原子炉出力測定装置。
【請求項１２】請求項１０に記載の原子炉出力測定装
置において、前記処理装置は、前記演算式により求めら
れた軸方向出力分布の演算値に基づいて、前記故障と判
定されたγ線温度計の出力信号の推定値を求め、該推定
値と前記健全なγ線温度計の出力信号とに基づいて前記
中性子検出器を校正することを特徴とする原子炉出力測
定装置。