JPH11326584A

JPH11326584A - 原子炉測定装置

Info

Publication number: JPH11326584A
Application number: JP10150802A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Kono; 繁宏河野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】原子炉燃料の物質構成を原子炉内の中性子の
エネルギー分布から測定する原子炉測定装置を提供する
ことである。【解決手段】出力信号比測定部７は、原子炉内に配置
された第１の中性子検出器３の検出値および第１の中性
子検出器３の配置位置から原子炉中心軸に対して対角位
置に設置された第２の中性子検出器４の検出値に対し
て、各々の検出器３、４の感度補正を行い、その補正を
行った測定結果の出力信号比を求める。核特性演算部８
では、出力信号測定部７で得られた出力信号比に基づい
て原子炉燃料の物質構成比を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉内の中性子
から原子炉燃料の物質構成を測定する原子炉測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の炉内中性子測定は、核分裂型電
離箱を用いた炉内中性子検出器で行われている。この炉
内中性子検出器の電極には核分裂物質(ウラン235)が塗
布されており、入射中性子により核分裂が生じた際の核
分裂生成物によって引き起こされる電離を電気的信号と
して検出している。これらの炉内中性子検出器において
入射中性子による核分裂が発生する確率は、入射中性子
のエネルギーの逆数(1/E)に比例するため、炉内中性子
のエネルギースペクトルが変化すると炉内中性子検出器
（核分裂型電離箱）の検出感度も変化する。また、入射
中性子によって核分裂が生じることで核分裂物質が消費
され炉内中性子検出器の感度が低下する。そこで、検出
器感度の変化を補正するために定期的に感度校正を実施
している。

【０００３】炉内中性子検出器の感度校正は、移動式炉
心内較正装置（TIP)を用いて行う。通常、原子炉外に退
避させている中性子検出器を原子炉内に設置されている
複数の案内管の中に順次挿入/引き抜きを行いながら原
子炉各部の垂直方向の中性子束分布を測定し、これを原
子炉の熱出力計算から求まる総発熱量(総核分裂数)で規
格化することで各炉内中性子検出器位置での中性子束を
計算し、現在の炉内中性子検出器の出力と計算された中
性子束との比から検出器感度を決定している。

【０００４】一方、原子炉の核燃料の燃焼(中性子照射
による核分裂性物質の消費)が進むと核燃料を構成する
物質も変化する。すなわち、核燃料中のウラン235は核
分裂によって消費されて核分裂生成物になり、ウラン23
8は中性子照射とベータ崩壊の繰り返しによってプルト
ニウム239へと変化する。プルトニウム239もまた核分裂
物質であるため中性子を吸収して核分裂を起こす。プル
トニウム239の核分裂を起こす確立はウラン235より大き
く、また、一度の核分裂で放出される核分裂中性子の平
均数もプルトニウム239の方がウラン235より多いため、
原子炉の燃焼が進んでプルトニウム239が蓄積されてく
ると、原子炉内部の中性子のうち核分裂に寄与するエネ
ルギーの低い熱中性子の数と核分裂によって生じるエネ
ルギーの高い高速中性子の数の比率(炉内中性子のエネ
ルギースペクトル)が変化し、高速中性子の比率が高く
なる。つまり、炉内中性子のエネルギースペクトルが硬
くなる。

【０００５】使用済み原子炉燃料の再処理で回収された
プルトニウム239をウランと混ぜたMOX燃料を使用する原
子炉における炉内中性子のエネルギースペクトルは、燃
焼の初期の段階であってもウランのみを燃料とする場合
に比べてやはり硬くなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、炉内中性子
のエネルギースペクトルが硬くなると、ウラン235を塗
布した核分裂型電離箱の中性子検出感度は中性子エネル
ギーの逆数に比例する特性を有しているため、見かけ上
の検出器感度は低くなる。このことは通常退避している
校正用の中性子検出器についても同様である。

【０００７】また、一回の核分裂で生成されるエネルギ
ーはウラン235に比べプルトニウム239では約４％多いた
め、原子炉燃料の構成比の変化を無視して総発熱量から
総核分裂数を計算すると燃焼の進んだ原子炉やMOX燃料
を使用する原子炉では実際の核分裂数より多く計算され
る。

【０００８】このため、移動式炉心内較正装置(TIP)を
用いた中性子検出器の校正をより精度良く行うために
は、核燃料に含まれる核分裂性物質の構成比を測定する
必要がある。

【０００９】本発明の目的は、原子炉燃料の物質構成を
原子炉内の中性子のエネルギー分布から測定する原子炉
測定装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
原子炉測定装置は、原子炉の各部の局部中性子束を検出
する中性子束検出器であって熱中性子に対して感度の高
い第１の中性子検出器と、第１の中性子検出器の配置位
置から原子炉中心軸に対して対角位置に設置され高速中
性子に対して感度の高い第２の中性子検出器と、第１の
中性子検出器および第２の中性子検出器の測定結果の補
正を行い第１の中性子検出器と第２の中性子検出器との
出力信号比を求める出力信号比測定部と、出力信号測定
部で得られた出力信号比に基づいて原子炉燃料の物質構
成比を演算する核特性演算部とを備えたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項１の発明に係わる原子炉測定装置で
は、出力信号比測定部は、原子炉内に配置された第１の
中性子検出器の検出値および第１の中性子検出器の配置
位置から原子炉中心軸に対して対角位置に設置された第
２の中性子検出器の検出値に対して、各々の検出器の感
度補正を行い、その補正を行った測定結果の出力信号比
を求める。核特性演算部では、出力信号測定部で得られ
た出力信号比に基づいて原子炉燃料の物質構成比を演算
する。

【００１２】請求項２の発明に係わる原子炉測定装置
は、原子炉内に設定されている複数個の案内管に中性子
検出器を順次挿入し、原子炉炉頂と原子炉炉底の間を移
動させながら原子炉の垂直方向の中性子束分布を連続的
に測定する原子炉測定装置において、熱中性子に対して
感度の高い第１の中性子検出器と、高速中性子に対して
感度の高い第２の中性子検出器と、第１の中性子検出器
および第２の中性子検出器のうちからいずれか一つを選
択する中性子検出器選択部と、中性子検出器選択部で選
択した中性子検出器を挿入する案内管を選択するための
案内管選択部と、同一の案内管における第１の中性子検
出器および第２の中性子検出器の測定結果の補正を行い
第１の中性子検出器と第２の中性子検出器との出力信号
比を求める出力信号比測定部と、出力信号測定部で得ら
れた出力信号比に基づいて原子炉燃料の物質構成比を演
算する核特性演算部とを備えたことを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明に係わる原子炉測定装置で
は、中性子検出器選択部は、通常時には原子炉外部の中
性子照射されない位置に退避されている第１の中性子検
出器および第２の中性子検出器のうちから、いずれか一
つを選択し、中性子検出器選択部で選択した中性子検出
器を挿入する案内管を案内管選択部で選択する。そし
て、同一の案内管に第１の中性子検出器および第２の中
性子検出器を順次挿入して中性子を測定する。出力信号
測定部は、各々の検出器の感度補正を行い、その補正を
行った測定結果の出力信号比を求める。核特性演算部で
は、出力信号測定部で得られた出力信号比に基づいて原
子炉燃料の物質構成比を演算する。

【００１４】請求項３の発明に係わる原子炉測定装置
は、原子炉内に設定されている複数個の案内管に中性子
検出器を順次挿入し、原子炉炉頂と原子炉炉底の間を移
動させながら原子炉の垂直方向の中性子束分布を連続的
に測定する原子炉測定装置において、中性子エネルギー
に比例する出力信号を発生する中性子エネルギー検出器
と、中性子エネルギー検出器の出力信号に基づいて原子
炉の垂直方向の中性子束分布とそのエネルギースペクト
ルとを同時に測定するマルチチャネル波高弁別測定部
と、マルチチャネル波高弁別測定部の測定結果に基づい
て原子炉燃料の物質構成比を演算する核特性演算部とを
備えたことを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明に係わる原子炉測定装置で
は、マルチチャネル波高弁別測定部は、中性子エネルギ
ー検出器の出力信号に基づいて原子炉の垂直方向の中性
子束分布とそのエネルギースペクトルとを同時に測定
し、核特性演算部は、マルチチャネル波高弁別測定部の
測定結果に基づいて原子炉燃料の物質構成比を演算す
る。

【００１６】請求項４の発明に係わる原子炉測定装置
は、原子炉内に設定されている複数個の案内管に中性子
検出器を順次挿入し、原子炉炉頂と原子炉炉底の間を移
動させながら原子炉の垂直方向の中性子束分布を連続的
に測定する原子炉測定装置において、複数個の案内管の
それぞれの中心軸延長線上に配置され中性子エネルギー
に比例する出力信号を発生するストリーミング中性子エ
ネルギー検出器と、ストリーミング中性子エネルギー検
出器の出力信号に基づいて各案内管からのストリーミン
グ中性子のエネルギースペクトルを測定するマルチチャ
ネル波高弁別測定部と、マルチチャネル波高弁別測定部
の測定結果に基づいて原子炉燃料の物質構成比を演算す
る核特性演算部とを備えたことを特徴とする。

【００１７】請求項４の発明に係わる原子炉測定装置で
は、マルチチャネル波高弁別測定部は、ストリーミング
中性子エネルギー検出器の出力信号に基づいて各案内管
からのストリーミング中性子のエネルギースペクトルを
測定し、核特性演算部は、マルチチャネル波高弁別測定
部の測定結果に基づいて原子炉燃料の物質構成比を演算
する。

【００１８】請求項５の発明に係わる原子炉測定装置
は、請求項１または請求項２に記載の原子炉測定装置に
おいて、核特性演算部は、出力信号測定部で得られた出
力信号比を原子炉の中性子束分布計算の収束条件として
中性子束分布計算を繰り返し行い、収束条件に到達した
時の核データより原子炉燃料の物質構成比を演算するよ
うにしたことを特徴とする。

【００１９】請求項５の発明に係わる原子炉測定装置で
は、請求項１または請求項２に記載の原子炉測定装置の
作用に加え、出力信号測定部で得られた出力信号比を原
子炉の中性子束分布計算の収束条件として中性子束分布
計算を繰り返し行い、収束条件に到達した時の核データ
より原子炉燃料の物質構成比を演算する。

【００２０】請求項６の発明に係わる原子炉測定装置
は、請求項１または請求項２に記載の原子炉測定装置に
おいて、第１の中性子検出器として、ウラン235を電極
に塗布した小型電離箱検出器を使用し、第２の中性子検
出器として、ウラン238を電極に塗布した小型電離箱検
出器を使用するようにしたことを特徴とする。

【００２１】請求項６の発明に係わる原子炉測定装置で
は、請求項１または請求項２に記載の原子炉測定装置の
作用に加え、ウラン235を電極に塗布した小型電離箱検
出器の第１の中性子検出器で主として熱中性子を検出
し、ウラン238を電極に塗布した小型電離箱検出器の第
２の中性子検出器で主として高速中性子を検出する。

【００２２】請求項７の発明に係わる原子炉測定装置
は、請求項３に記載の原子炉測定装置において、中性子
エネルギー検出器として、ヘリウム３比例計数管を使用
し、炉内への挿入は原子炉の出力が低い時に行うように
したことを特徴とする。

【００２３】請求項７の発明に係わる原子炉測定装置で
は、請求項３に記載の原子炉測定装置の作用に加え、ヘ
リウム３比例計数管の中性子エネルギー検出器を、原子
炉の出力が低い時に炉内へ挿入して、中性子エネルギー
を検出する。

【００２４】請求項８の発明に係わる原子炉測定装置
は、請求項４に記載の原子炉測定装置において、ストリ
ーミング中性子エネルギー検出器として、ヘリウム３比
例計数管を使用したことを特徴とする。

【００２５】請求項８の発明に係わる原子炉測定装置で
は、請求項４に記載の原子炉測定装置の作用に加え、ヘ
リウム３比例計数管のストリーミング中性子エネルギー
検出器でストリーミング中性子エネルギを検出する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる原子炉
測定装置の構成図である。この第１の実施の形態は、中
性子検出器として局出力領域監視検出器を用いる場合の
ものである。

【００２７】原子炉の出力運転状態時には、炉心１内の
中性子束を出力領域中性子監視装置(PRNM)で測定してい
る。この場合の原子炉各部の局部中性子束を検出する複
数個の局部出力領域監視装置(LPRM)の中性子検出器う
ち、炉心中心軸２に対して対角位置に設置される中性子
検出器の一方を熱中性子に対して感度の高い第１の中性
子検出器３とし、他の一方を高速中性子に対して感度の
高い第２の中性子検出器４とする。第１の中性子検出器
３の検出値は信号測定部５を介して出力信号比測定部７
に入力され、第２の中性子検出器４の検出値は信号測定
部６を介して出力信号比測定部７に入力される。そし
て、出力信号比測定部７において、双方の検出器３、４
の感度補正を行い、それぞれの中性子測定値の出力信号
比を演算する。この出力信号比は核特性演算部８に入力
され、出力信号比の経時的変化から原子炉燃料の燃焼に
よる核特性の変化を測定する。

【００２８】すなわち、原子炉の炉心中心軸２を挟んで
対角位置にある局出力領域監視検出器のうち一方を第１
の中性子検出器３とし、他の一方を第２の中性子検出器
４とする。第１の中性子検出器３としてはウラン235を
塗布した核分裂電離箱を用い、第２の中性子検出器４と
してはウラン238を塗布した核分裂電離箱を用いる。

【００２９】そして、出力信号比測定部７において、こ
の１組の検出器３、４の出力信号の比を測定する。核特
性演算部８では、この測定結果に基づいて原子炉燃料の
物質構成比を演算する。つまり、測定結果を原子炉の中
性子束分布計算の収束条件として入力し、収束条件に到
達するまで、核燃料の物質構成比を漸次変化させながら
中性子束分布計算を繰り返し、核燃料の物質構成比を得
る。また、燃料装荷初期の出力信号比からの経時的変化
から核燃料の燃焼率を測定し、予め予測計算された結果
から核燃料の物質構成比を得る。

【００３０】ここで、原子炉の中性子束分布は原子炉の
炉心中心軸２に対して対称になるように運転（運用）さ
れるため、この１組の検出器３、４は見かけ上同一の中
性子束を測定していることになる。第２の中性子検出器
（ウラン238検出器）４は第１の中性子検出器（ウラン2
35検出器）３に比べて高速中性子に対する感度が高く、
第１の中性子検出器（ウラン235検出器）３は熱中性子
に対する感度が高い。

【００３１】もちろん、全エネルギー中性子に対する絶
対感度は第１の中性子検出器（ウラン235検出器）３の
方が高く、第２の中性子検出器（ウラン238検出器）４
は低い。このため、この１組の検出器３、４の出力信号
の比を直接比較しても正しいエネルギー分布は得られな
いが、それぞれの検出器３、４毎に感度補正を行った上
でこの１組の検出器３、４の出力信号を比較する。これ
によって、中性子のエネルギー分布を測定する。

【００３２】より正確には、中性子束分布計算の結果得
られた各検出器３、４の位置における中性子のエネルギ
ー分布に各検出器３、４の巨視的エネルギー微分核断面
積をそれぞれ乗じてこの一組の検出器の出力信号比を計
算する。そして、計算した出力信号比が実測した出力信
号比と一致するまで、中性子束分布計算に用いる核デー
タの合成(各構成物質の原子数に各物質の中性子反応断
面積をそれぞれの反応毎に乗じたものを足し合せたデー
タ)と中性子束分布計算とを、核燃料の物質構成比を少
しずつ変化させながら繰り返す。これによって、最終的
に核燃料の構成物質の比率と中性子のエネルギー分布を
求める。

【００３３】すなわち、図２に示すように、中性子束分
布計算に用いる核データの合成を行い（Ｓ１）、中性子
束分布計算を行い（Ｓ２）、中性子束分布計算が収束す
るか否かを判定し（Ｓ３）、中性子束分布計算が収束す
ると、中性子束のエネルギー分布が測定結果と一致した
か否かを判定し（Ｓ４）、一致していない場合はステッ
プＳ１からの演算を繰り返し行う。

【００３４】エネルギー分布の高エネルギー側への移行
は核燃料の燃焼によるプルトニウムの蓄積によるもので
あるから、この検出器３、４の出力信号比を経時的に測
定することで核燃料の燃焼率を測定することができる。
すなわち、エネルギー分布が高エネルギー側に移行する
と第１の中性子検出器（ウラン235検出器）４の出力が
相対的に下がり、第２の中性子検出器（ウラン238検出
器）３の出力が相対的に高くなる。従って、各検出器
３、４の出力を感度補正しなくても核燃料の燃焼に伴う
検出器３、４の出力信号比の変化が予め計算されている
と、測定された検出器３、４の出力信号比を予測計算結
果と比較することで核燃料の燃焼率を知ることができ
る。

【００３５】また、プルトニウム239をウランと混ぜたM
OX燃料を使用する場合は、ウラン燃料に比べて中性子の
エネルギー分布が燃料装荷初期から高エネルギー側にシ
フトしているため、この検出器３、４の出力信号比がウ
ラン燃料の場合と比較すると異なっている。従って、こ
の検出器３、４の出力信号比を測定することで核燃料の
組成を検知することができ、外部から核燃料組成に関す
る情報を入力せずに中性子モニタ装置単独で検出器感度
の補正を行うことも可能となる。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第２の実施の形態に係わる原子炉測
定装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１
に示した第１の実施の形態に対し、原子炉の炉心に配置
された２種類の第１の中性子検出器および第２の中性子
検出器に代えて、移動式炉心内較正装置(TIP)での２種
類のTIP第１の中性子検出器１２およびTIP第２の中性子
検出器１３を使用するようにしたものである。

【００３７】TIP第１の中性子検出器１２は熱中性子に
対して感度の高いウラン235核分裂電離箱検出器であ
り、TIP第２の中性子検出器１３は高速中性子に対して
感度の高いウラン238核分裂電離箱検出器である。

【００３８】図３において、移動式炉心内較正装置(TI
P)は、通常時は原子炉外部の中性子照射されない位置、
つまり中性子検出器格納容器１４にTIP第１の中性子検
出器１２およびTIP第２の中性子検出器１３を退避させ
ておき、中性子の測定時には原子炉内に設定されている
同一の案内管９にTIP第１の中性子検出器１２およびTIP
第２の中性子検出器１３を順次挿入する。そして、原子
炉炉頂と原子炉炉底の間を移動させながら、原子炉の垂
直方向の中性子束分布を連続的に測定する。

【００３９】中性子検出器選択部１１は、中性子検出器
格納容器１４に格納されたTIP第１の中性子検出器１２
およびTIP第２の中性子検出器１３のうち、いずれかを
選択するものであり、選択された中性子検出器は案内管
選択部１０において、挿入する案内管が選択される。そ
して、TIP第１の中性子検出器１２およびTIP第２の中性
子検出器１３の同一案内管における中性子束の測定結果
の比較により原子炉燃料の核特性を測定する。

【００４０】このように、第２の実施の形態では、移動
式炉心内較正装置（TIP)において２種類のTIP第１の中
性子検出器１２およびTIP第２の中性子検出器１３と、
そのどちらの検出器１２、１３をどの案内管９に挿入す
るかを選択する中性子検出器選択部１１および案内管選
択部１０とを設けることで、同一の案内管９で２種類の
検出器１２、１３を走査可能とする。この２種類の検出
器１２、１３の一方はウラン235を塗布した核分裂電離
箱（TIP第１の中性子検出器１２）とし、他の一方をウ
ラン238を塗布した核分裂電離箱（TIP第２の中性子検出
器１３）とし、この１組の検出器１２、１３の出力信号
比を出力信号比測定部７で測定する。この測定結果は核
特性演算部８に入力され、核特性演算部８において原子
炉の中性子束分布計算が行われ原子炉燃料の物質構成比
を演算する。

【００４１】この第２の実施の形態によれば、移動式炉
心内校正装置(TIP)を使用し同一案内管に挿入して中性
子束を検出するので、２種類のTIP検出器により厳密に
同一中性子のエネルギー分布を測定でき、より正確な測
定が可能である。ここで、第１の実施の形態のように、
局出力領域監視検出器を用いる場合は常時中性子の測定
が可能であるが、移動式炉心内較正装置（TIP)を使用す
る場合はTIP検出器を原子炉内へ挿入した時のみ測定可
能となるが、移動式炉心内較正装置（TIP)では通常状態
でTIP検出器が中性子照射されないので、TIP検出器自体
の組成変化が少なく、異なる2種類のTIP検出器の出力を
比較するにはより好都合である。

【００４２】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。図４は本発明の第３の実施の形態に係わる原子炉測
定装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図３
に示した第２の実施の形態に対し、２種類のTIP検出器
１２、１３に代えて、中性子エネルギーに比例する出力
信号を発生する中性子エネルギー検出器を使用したもの
である。

【００４３】図４において、移動式炉心内較正装置（TI
P)の案内管９に挿入する中性子検出器として、中性子エ
ネルギーに比例する出力信号を発生する中性子エネルギ
ー検出器１５を使用し、この中性子エネルギー検出器１
５の出力信号をマルチチャネル波高弁別測定部１７で測
定する。これにより原子炉の垂直方向の中性子束分布と
そのエネルギースペクトルを同時に測定し、その経時的
変化から原子炉燃料の核特性を測定する。

【００４４】すなわち、移動式炉心内較正装置（TIP)で
使用する中性子エネルギー検出器１５としては、ヘリウ
ム３比例計数管検出器を用い、このヘリウム３比例計数
管検出器の出力信号を信号測定部６を介してマルチチャ
ネル波高弁別測定部１７に入力し、ヘリウム３比例計数
管検出器を原子炉内に走査させているときに、その出力
波高の解析を行って、原子炉の各部での中性子エネルギ
ー分布を測定する。

【００４５】そして、核特性演算部８で原子炉の中性子
束分布計算を行う際に、中性子エネルギー分布が測定結
果と一致するまで燃料物質の構成比の調整と中性子束の
収束計算を繰り返す。こうして得られた燃料物質の構成
比および中性子束分布と原子炉の熱計算結果とから原子
炉の各部における中性子束強度を計算し、局出力領域監
視検出器の正確な感度校正を行う。

【００４６】ここで、ヘリウム３比例計数管検出器自体
の中性子照射による劣化が発生するため、できるだけ中
性子束レベルが低い時にヘリウム３比例計数管検出器を
挿入する必要がある。例えば、原子炉を起動している途
中、あるいは、原子炉を停止するために出力を低下させ
ている最中等、核分裂は発生しているが中性子束強度が
弱い状態において、ヘリウム３比例計数管検出器を挿入
し計測を行う。

【００４７】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。図５は本発明の第４の実施の形態に係わる原子炉測
定装置の構成図である。この第４の実施の形態は、移動
式炉心内較正装置（TIP)の案内管９の中心軸延長線上
に、出力が中性子エネルギーに比例するストリーミング
中性子エネルギー検出器１８を設け、この検出器１８か
らの測定信号に基づいて原子炉燃料の物質構成比を演算
するするようにしたものである。

【００４８】図５において、移動式炉心内較正装置（TI
P)の複数個の案内管９のそれぞれの中心軸延長線上に中
性子エネルギーに比例する出力信号を発生するストリー
ミング中性子検出器１８を配置し、これらの検出器１８
の出力信号をそれぞれ信号測定部１６を介してマルチチ
ャネル波高弁別測定部１７で測定する。これにより各案
内管９からのストリーミング中性子(原子炉の垂直方向
の中性子束分布からの漏れ中性子)のエネルギースペク
トルを測定し、その経時的変化から原子炉燃料の核特性
を測定する。

【００４９】すなわち、ストリーミング中性子検出器１
８としてヘリウム３比例計数管検出器を用い、移動式炉
心内較正装置（TIP)の案内管９の中心軸を原子炉圧力容
器の下方外側に延長した延長線上に、そのヘリウム３比
例計数管検出器を設置する。そして、ヘリウム３比例計
数管検出器の出力をマルチチャネル波高弁別測定部１７
に入力することによって、案内管９からのストリーミン
グ中性子束のエネルギー分布を測定する。

【００５０】案内管９からのストリーミング中性子束
は、案内管軸方向(垂直方向)に炉内中性子束を積分した
エネルギー分布を示すので、間接的に炉内中性子のエネ
ルギー分布を測定することができる。従って、炉内中性
子束分布計算結果を各案内管９の位置で垂直方向に積分
したエネルギー分布が各案内管９からのストリーミング
中性子束のエネルギー分布測定結果に相対的に一致する
ように炉内中性子束分布計算を繰り返す。これにより、
正確な炉内中性子束分布および核燃料の構成物質の比率
を得ることができる。また、ヘリウム３比例係数管検出
器を原子炉圧力容器の外側に設置するので、炉内中性子
照射による検出器の劣化を避けることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、原
子炉燃料の燃焼率あるいは核燃料構成物質の構成比が原
子炉内中性子のエネルギー測定結果から得られるように
なる。この結果は、局出力領域監視検出器の感度校正を
確正に行うことを可能にすると共に、炉内中性子束の監
視にとって非常に有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる原子炉測定
装置の構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態における炉内中性子
束分布計算の実施手順を示すフローチャート。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる原子炉測定
装置の構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係わる原子炉測定
装置の構成図。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係わる原子炉測定
装置の構成図。

【符号の説明】

１炉心２炉心中心軸３第１の中性子検出器４第２の中性子検出器５、６信号測定部７出力信号比測定部８核特性演算部９案内管１０案内管選択部１１中性子検出器選択部１２ TIP第１の中性子検出器１３ TIP第２の中性子検出器１４中性子検出器格納容器１５中性子エネルギー検出器１６信号測定部１７マルチチャンネル波高弁別測定部１８ストリーミング中性子エネルギー検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉の出力運転状態時に炉心内の中性
子束を測定する原子炉測定装置において、原子炉の各部
の局部中性子束を検出する中性子束検出器であって熱中
性子に対して感度の高い第１の中性子検出器と、前記第
１の中性子検出器の配置位置から原子炉中心軸に対して
対角位置に設置され高速中性子に対して感度の高い第２
の中性子検出器と、前記第１の中性子検出器および前記
第２の中性子検出器の測定結果の補正を行い前記第１の
中性子検出器と前記第２の中性子検出器との出力信号比
を求める出力信号比測定部と、前記出力信号測定部で得
られた出力信号比に基づいて原子炉燃料の物質構成比を
演算する核特性演算部とを備えたことを特徴とする原子
炉測定装置。
【請求項２】原子炉内に設定されている複数個の案内
管に中性子検出器を順次挿入し、原子炉炉頂と原子炉炉
底の間を移動させながら原子炉の垂直方向の中性子束分
布を連続的に測定する原子炉測定装置において、熱中性
子に対して感度の高い第１の中性子検出器と、高速中性
子に対して感度の高い第２の中性子検出器と、前記第１
の中性子検出器および前記第２の中性子検出器のうちか
らいずれか一つを選択する中性子検出器選択部と、前記
中性子検出器選択部で選択した中性子検出器を挿入する
案内管を選択するための案内管選択部と、同一の前記案
内管における前記第１の中性子検出器および前記第２の
中性子検出器の測定結果の補正を行い前記第１の中性子
検出器と前記第２の中性子検出器との出力信号比を求め
る出力信号比測定部と、前記出力信号測定部で得られた
出力信号比に基づいて原子炉燃料の物質構成比を演算す
る核特性演算部とを備えたことを特徴とする原子炉測定
装置。
【請求項３】原子炉内に設定されている複数個の案内
管に中性子検出器を順次挿入し、原子炉炉頂と原子炉炉
底の間を移動させながら原子炉の垂直方向の中性子束分
布を連続的に測定する原子炉測定装置において、中性子
エネルギーに比例する出力信号を発生する中性子エネル
ギー検出器と、前記中性子エネルギー検出器の出力信号
に基づいて原子炉の垂直方向の中性子束分布とそのエネ
ルギースペクトルとを同時に測定するマルチチャネル波
高弁別測定部と、前記マルチチャネル波高弁別測定部の
測定結果に基づいて原子炉燃料の物質構成比を演算する
核特性演算部とを備えたことを特徴とする原子炉測定装
置。
【請求項４】原子炉内に設定されている複数個の案内
管に中性子検出器を順次挿入し、原子炉炉頂と原子炉炉
底の間を移動させながら原子炉の垂直方向の中性子束分
布を連続的に測定する原子炉測定装置において、複数個
の前記案内管のそれぞれの中心軸延長線上に配置され中
性子エネルギーに比例する出力信号を発生するストリー
ミング中性子エネルギー検出器と、前記ストリーミング
中性子エネルギー検出器の出力信号に基づいて各案内管
からのストリーミング中性子のエネルギースペクトルを
測定するマルチチャネル波高弁別測定部と、前記マルチ
チャネル波高弁別測定部の測定結果に基づいて原子炉燃
料の物質構成比を演算する核特性演算部とを備えたこと
を特徴とする原子炉測定装置。
【請求項５】請求項１または請求項２に記載の原子炉
測定装置において、前記核特性演算部は、前記出力信号
測定部で得られた出力信号比を原子炉の中性子束分布計
算の収束条件として中性子束分布計算を繰り返し行い、
前記収束条件に到達した時の核データより原子炉燃料の
物質構成比を演算するようにしたことを特徴とする原子
炉測定装置。
【請求項６】請求項１または請求項２に記載の原子炉
測定装置において、前記第１の中性子検出器として、ウ
ラン235を電極に塗布した小型電離箱検出器を使用し、
前記第２の中性子検出器として、ウラン238を電極に塗
布した小型電離箱検出器を使用するようにしたことを特
徴とする原子炉測定装置。
【請求項７】請求項３に記載の原子炉測定装置におい
て、前記中性子エネルギー検出器として、ヘリウム３比
例計数管を使用し、炉内への挿入は原子炉の出力が低い
時に行うようにしたことを特徴とする原子炉測定装置。
【請求項８】請求項４に記載の原子炉測定装置におい
て、前記ストリーミング中性子エネルギー検出器とし
て、ヘリウム３比例計数管を使用したことを特徴とする
原子炉測定装置。