WO2017042876A1

WO2017042876A1 - 炉内核計装装置

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Publication number: WO2017042876A1
Application number: PCT/JP2015/075402
Authority: WO
Inventors: 俊英相場; 齊藤　敦
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2017-03-16
Also published as: US11081244B2; CN107924726A; CN107924726B; JP6425824B2; TR201722213T1; US20180122520A1; JPWO2017042876A1

Abstract

可動式の中性子検出器を備えた炉内核計装装置において、装置の劣化による測定誤差を抑制することを目的とする。炉内核計装装置は、格納容器に収容された原子炉に設置される中性子検出器と、電流検出回路を有し、格納容器の外側に設置される計装ユニット、とを備え、中性子検出器の出力信号は電流検出回路に入力され、計装ユニットは、原子炉の炉出力、電流検出回路のゲインおよび電流検出回路の出力電圧Ｖnの関係を対応付けているマトリクスを記憶しており、このマトリクスを参照して電流検出回路を校正するものである。

Description

炉内核計装装置

　この発明は、計装装置に関わり、特に、原子炉に適用される炉内核計装装置に関するものである。

　原子力発電プラントでは、原子炉の出力を監視するために、炉心の中性子を測定することが行われてきた（例えば特許文献１～７を参照）。炉内核計装装置は、可動式の中性子検出器を備えており、加圧水型原子炉や沸騰水型原子炉に適用されている。原子炉には数十本のシンブルが挿入されていて、中性子検出器の通路を確保している。炉内に設置されたシンブルには、炉心の出力分布を測定するために可動式の中性子検出器が遠隔操作により導入される。

　加圧水型原子炉では、原子炉内の中性子束を計測することで、炉心の出力分布を求めている。原子炉容器に設置されたシンブルには可動式の中性子検出器が挿入され、中性子束を検出する。炉内核計装装置は、この可動式の中性子検出器を遠隔操作して、シンブル内を走らせる。中性子検出器には超小型電離箱型中性子検出器が適用されている。電離箱型の検出器に中性子が入射すると電離電流が発生し、発生した電離電流は信号処理カードにて原子炉の外部に取り出される。

特開２０１３－１２００５７号公報特開２００３－１７７１９４号公報特開２００７－２２５２９６号公報特開２００２－１１６２８３号公報特開２００７－１６３３６６号公報特開平６－１９４４５２号公報特開平７－２９４６８８号公報

　可動型の炉内核計装装置は、原子炉内の燃料集合体の上端から下端に向かう軸方向の中性子束分布を測定する。炉内核計装装置は、複数の可動式の中性子検出器を使用していることから、測定されたデータには、使用した検出器の個体差に起因するばらつきが発生する。より正確なデータを得るためには、検出器毎に内在する感度差を補正することが必要になる。例えば、全ての中性子検出器を使って順次同一の測定点を計測し、そのデータを、別途、専用の装置で解析することが行われている（特許文献１を参照）。

　すなわち、専用の装置を使い、検出器毎の感度差を補正することで中性子束分布をより真値に近づけるようにしてきた。この方法は補正に別の専用装置を使用しているため測定データの処理に手間がかかるうえに、測定データを常時モニタリングしていないため、中性子検出器の劣化兆候を把握することができない。測定データに異常値を検出してから原因の特定作業に入ることになるので、対応が後手に回ることがある。

　この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、可動式の中性子検出器を備えた炉内核計装装置において、測定系の劣化による測定誤差を抑制し、健全性の維持を可能にすることを目的とする。

　本発明による炉内核計装装置は、格納容器に収容された原子炉に設置される中性子検出器と、電流検出回路を有し、格納容器の外側に設置される計装ユニット、とを備え、中性子検出器の出力信号は電流検出回路に入力され、計装ユニットは、原子炉の炉出力、電流検出回路のゲインおよび電流検出回路の出力電圧Ｖnの関係を対応付けているマトリクスを記憶しており、このマトリクスを参照して電流検出回路を校正するものである。

　本発明に係わる炉内核計装装置によれば、中性子検出器の検出感度を校正することが可能なため、検出器の個体差による測定値のばらつきを抑制することが出来る。また、測定値のばらつきが抑制されることにより、測定値としての精度が向上する。さらに、本発明に係わる炉内核計装装置は、補正処理を自身で実施するので、別の専用装置での補正作業が不要となる。

この発明の実施の形態に係わる炉内核計装装置の構成を示す全体図である。この発明の実施の形態１に係わる計装ユニットの内部構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態に係わるゲインと炉出力の関係を表すマトリクスを示している図である。この発明の実施の形態に係わる電流検出回路の第１の校正手順を表す処理フロー図である。この発明の実施の形態に係わる電流検出回路の第２の校正手順を表す処理フロー図である。この発明の実施の形態２に係わる計装ユニットの内部構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係わる計装ユニットの内部構成を示すブロック図である。

　本発明の実施の形態に係わる炉内核計装装置について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、炉内核計装装置の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。

実施の形態１．
　本発明の実施の形態に係わる炉内核計装装置は、原子炉の炉出力、電流検出回路のゲインおよび電流検出回路の出力電圧との関係を対応付けているマトリクスを記憶している。炉内核計装装置のソフトウエア（Ｓ/Ｗ）が、ゲインと出力電圧との補正関数（処理フロー）を基に補正演算を自動的に行う。中性子検出器の個体差を感度補正するには、全検出器共通で測定する特定の測定点で検出した測定データを、事前に取得している、ゲイン‐出力電圧のマトリクスと比較する。以下、実施の形態に係わる炉内核計装装置の動作および機能について、図に基づいて説明する。

　まず、本願の実施の形態に係わる炉内核計装装置の全体構成を図に基づいて説明する。図１は、加圧水型原子炉などで適用される炉内核計装装置１００の概要を示している。加圧水型原子炉において、炉内の中性子束を測定することで炉心の出力分布を監視することができる。炉内核計装装置１００は、計装ユニット２、中性子検出器３、駆動装置４、通路選択装置５、シンブル６などから構成されている。図には、炉内核計装装置１００に関連する主要構成設備として、原子炉７と格納容器８が表示されている。原子炉７は、格納容器８に収容され、測定対象である炉心７ａを備えている。中性子検出器３は、原子炉容器に収容された原子炉７に設置されている。原子炉７と炉心７ａを格納する格納容器８には、加圧器や一次系冷却材ポンプなどの一次系主要機器が設置されている。炉心７ａには、数十本のシンブル６が挿入されている。

　原子炉７の炉心７ａにおける中性子束は、可動式の中性子検出器３で検出する。中性子検出器３を、炉内に設置されたシンブル内を遠隔操作で走らせることで炉心７ａの中性子束分布が測定される。中性子検出器３からの出力信号（中性子束信号）は、格納容器８の外側に設置される計装ユニット２に入力される。計装ユニット２は、出力信号の検出、監視、データ保存等を行う。シンブル６は、炉内に数十本が挿入されており、原子炉７の炉心７ａに挿入される中性子検出器３の通路になる。中性子検出器３、駆動装置４、通路選択装置５およびシンブル６は、格納容器８の内部に納められている。中性子検出器３の操作（挿入および引抜）は、計装ユニット２から遠隔で行う。

　駆動装置４は、計装ユニット２からの指示または命令を受けて、中性子検出器３のシンブル６への挿入、或いは、中性子検出器３のシンブル６からの引抜きを行う。通路選択装置５は、中性子検出器３が走行するシンブル６を選択する。ここで、計装ユニット２は、格納容器８の外に設置されているが、これ以外の駆動装置４等は格納容器８の内部に設置されている。中性子検出器３として、通常、可動式の核分裂電離箱が使用されている。核分裂電離箱に中性子が入射すると電離電流が発生する。中性子検出器３には、入射中性子により封入ガスを電離させるために直流高電圧が印加されている。中性子検出器３に印加する直流高電圧は、検出器電流と中性子束密度の関係が印加高電圧の変動を受けないようにプラトー特性を示す値（電圧）に設定されている。

　次に、中性子検出器３の原子炉内への挿入操作および原子炉外への引抜操作について、計装ユニット２と中性子検出器３、駆動装置４、および通路選択装置５との信号の授受も含めて説明する。炉内核計装装置１００の制御と監視を行う計装ユニット２から、駆動装置４および通路選択装置５に対して中性子検出器３の挿入動作命令１０ａが出力されると、格納容器８の内部に設置された通路選択装置５は中性子検出器３の通路の切り替えを行う。格納容器８の内部に設置されている駆動装置４は可動式の中性子検出器３を原子炉７に設けられた別のシンブルに挿入操作を行う。

　通路選択装置５からは、中性子検出器に現在どの通路（シンブル）が選択されているかを示す通路選択信号１１が計装ユニット２に出力されている。原子炉７の炉心に挿入された中性子検出器３からの出力信号（中性子束信号９）は計装ユニット２に入力される。中性子検出器３の出力信号は、計装ユニット２にて信号処理が行われ、炉心７ａの中性子束分布が計測される。中性子検出器３が原子炉７の炉心内の中性子束分布を検出しながら炉心内のシンブル６の先端部まで挿入されると、計装ユニット２から駆動装置４へ引抜動作命令１０ｂが出力される。駆動装置４は、引抜動作命令１０ｂに従って、中性子検出器３を原子炉７から通路選択装置５まで引き抜く。

　次に、計装ユニット２から、駆動装置４および通路選択装置５に対して別のシンブル６への挿入動作命令１０ａが出力されると、格納容器８の内部に設置された通路選択装置５は通路（シンブル）の切り替えを行い、駆動装置４は原子炉７の内部に設けられた別のシンブル６に可動式の中性子検出器３の挿入操作を行う。なお、実際の炉内核計装装置１００には、中性子検出器３が複数台設置されている。駆動装置４および通路選択装置５は、同時に３～４台の中性子検出器３を原子炉内に設置されたシンブル６を走行させることができる。

　図２は中性子束計測部の主要構成を示している。同図に基づき炉内核計装装置１００の機能、動作について説明する。計装ユニット２は、高電圧発生カード２１、　電流検出回路２２、操作用ＰＣ（Personal　Computer）２３、ＣＰＵカード（Central　Processing　Unit　カード）２４、通信カード２５、ディジタル出力カード（Digital　Output　Card；ＤＯカード）２６、ディジタル入力カード（Digital　Input　Card；ＤＩカード）２７、ゲイン‐出力比較部２８などから構成されている。オペレータは、操作用ＰＣ２３を通じて、ＣＰＵカード２４に指令を出力する。高電圧発生カード２１は、オペレータが設定した直流高電圧を中性子検出器３に印加する。中性子検出器３は、入射中性子により封入ガスが電離するので、電流信号（出力信号）を発信する。

　電流検出回路２２は、中性子検出器３からの電流信号（中性子束信号９）を電圧信号に変換する。操作用ＰＣ２３は、中性子検出器３からの中性子束信号９に基づき炉心内の中性子束分布の監視を行う。中性子検出器３の炉心内への挿入動作命令１０ａおよび中性子検出器３の炉心外への引抜動作命令１０ｂは、操作用ＰＣ２３が出力する。操作用ＰＣ２３からの中性子検出器３の挿入動作命令および引抜動作命令は、通信カード２５を経由してＣＰＵカード２４に伝送される。ＣＰＵカード２４は、中性子検出器３からの中性子束信号の処理の他に、操作用ＰＣ２３からの挿入操作指示および引抜操作指示をプログラムされた所定の処理手順に従って実行する。

　ディジタル出力カード（ＤＯカード）２６は、高電圧発生カード２１へ高電圧設定信号４１を送信し、電流検出回路２２にはゲイン制御信号４２を送信する。ディジタル入力カード（ＤＩカード）２７は、通路選択信号１１と、中性子検出器電流値対応信号４３を受信する。電流検出回路２２は、プログラマブルゲインアンプとしての機能を備えているため、ゲインを連続的に変更することができる。ゲイン‐出力比較部２８は、原子炉７の炉出力と電流検出回路２２のゲインと電流検出回路２２の出力電圧の関係を対応付けているマトリクスを記憶している。中性子検出器電流値対応信号４３は、電流検出回路２２のアナログ‐ディジタル変換回路３５から送信されてくるデジタル信号である。

　図３は、ゲイン‐出力比較部２８に記憶されている、炉出力とゲインと出力電圧の関係を対応付けているマトリクスの例を示している。このデータは、あらかじめ、全検出器共通で測定する特定の測定点で取得されている。図に示されているマトリクスは、炉出力が１％刻みで増えた場合の、ゲイン（βn）と出力電圧Ｖnとの関係を示している。出力電圧Ｖnは、校正前に原子炉が最大出力のｎ％で運転されている場合に得られた電流検出回路２２（および増幅回路３２）の出力値（αn）を表している。ゲイン（βn）は、出力電圧Ｖnが得られた条件における電流検出回路２２（および増幅回路３２）の増幅率を表している。電流検出回路２２（および増幅回路３２）は複数存在するため、それぞれの電流検出回路に対応するように、このマトリクスも複数存在する。

　ゲイン‐出力比較部２８は、電流検出回路２２からの中性子束信号出力（出力電圧Ｖout）をもとに、炉出力とマトリクスとを比較して、ゲインの補正値を決定して出力電圧の補正演算を自動的に行う。ここでは、計装ユニット２に高電圧発生カード２１、電流検出回路２２、操作用ＰＣ２３、ＣＰＵカード２４、通信カード２５、ディジタル出力カード２６、ディジタル入力カード２７およびゲイン‐出力比較部２８を設けている。しかし、操作用ＰＣ２３を計装ユニット２の盤外、たとえば、中央制御盤に設けて、オペレータが中央制御盤で炉心内の中性子束分布の監視及び中性子検出器３の挿入操作および引抜操作を行うこともできる。

　次に、電流検出回路２２の構成を説明する。電流検出回路２２は、電流検出抵抗３１、増幅回路３２、ディジタル‐アナログコンバータ（ＤＡＣ；Digital-Analog　Converter）３３、ディジタル‐アナログコンバータ制御回路（ＤＡＣ制御回路）３４、アナログ‐ディジタル変換回路（ＡＤ変換回路）３５などから構成されている。以下の説明では、中性子検出器３からの電流信号（中性子束信号９）を電流検出抵抗３１で変換した電圧信号を入力電圧Ｖinと呼ぶことにする。出力電圧Ｖout(Ａ)は、増幅回路３２の出力信号を指している。出力電圧Ｖout(Ｄ)は、アナログ‐ディジタル変換回路３５の出力信号を指している。

　電流検出抵抗３１は、増幅回路３２の入力側に設置されていて、中性子検出器３からの電流信号（中性子束信号９）を電圧信号（入力電圧Ｖin）に変換する。増幅回路３２は、電流検出抵抗３１で変換された電圧信号（入力電圧Ｖin）をゲイン制御信号４２で指定されるゲイン（Ｇ）で増幅する。ディジタル‐アナログコンバータ３３は、増幅回路３２の帰還回路の等価抵抗として機能している。ディジタル‐アナログコンバータ制御回路３４は、ディジタル出力カード２６からのゲイン制御信号４２に基づきディジタル‐アナログコンバータ３３を制御して、増幅回路３２の帰還回路の等価抵抗を変化させる等価抵抗制御回路として作用する。

　アナログ‐ディジタル変換回路３５は、増幅回路３２の出力電圧信号を出力するディジタル出力回路である。ここで、アナログ‐ディジタル変換回路３５の出力信号は、中性子検出器３における検出電流（中性子束信号９）を電圧信号（入力電圧Ｖin）に変換し、増幅回路３２で増幅したディジタル電圧信号である。そこでこのアナログ‐ディジタル変換回路３５の出力信号は、出力電圧Ｖout（Ｄ）の他に、中性子検出器電流値対応信号４３と呼んでいる。増幅回路３２の入力電圧Ｖinは、電流検出抵抗３１にて検出された検出器電流相当値である。

　次に、増幅回路３２、ディジタル‐アナログコンバータ３３およびディジタル‐アナログコンバータ制御回路３４の動作について説明する。ディジタル‐アナログコンバータ３３は、増幅回路３２の帰還回路の等価抵抗として機能している。ディジタル‐アナログコンバータ制御回路３４は、増幅回路３２の等価抵抗制御回路として機能している。ゲイン制御信号４２は、操作用ＰＣ２３からディジタル出力カード２６を経由して出力されている。ディジタル‐アナログコンバータ制御回路３４は　ゲイン制御信号４２に応じて、増幅回路３２の帰還回路に設置された帰還回路の等価抵抗の値を制御する。

　ディジタル‐アナログコンバータ３３がこの等価抵抗に相当するので、電流検出回路２２（または増幅回路３２）のゲインを可変的に変更することができる。電流検出抵抗３１にて検出される入力電圧Ｖinは、ゲイン制御信号４２に応じたゲインＧで、増幅回路３２により出力電圧Ｖout(Ａ)に増幅される。この出力電圧Ｖout(Ａ)はアナログ‐ディジタル変換回路３５で、出力電圧Ｖout(Ｄ)にＡＤ変換される。出力電圧Ｖout(Ｄ)は、中性子検出器電流値対応信号４３とも呼ばれ、ディジタル入力カード２７に読み込まれて、ＣＰＵカード２４で処理される。増幅回路３２の入力電圧Ｖinは、電流検出抵抗３１にて検出された検出器電流相当値である。

　次に、高電圧発生カード２１の動作について説明する。操作用ＰＣ２３から入力された直流高電圧の設定値をＣＰＵカード２４がディジタル出力カード２６を経由して高電圧設定信号４１として高電圧発生カード２１に出力し、高電圧発生カード２１が発生する直流高電圧の設定を行う。高電圧発生カード２１は、操作用ＰＣ２３で設定された直流高電圧を発生し、中性子検出器３にこの直流高電圧を印加する。図には、１組の高電圧発生カード２１と電流検出回路２２を示している。前述したように複数台の中性子検出器３が同時に駆動され、同時に原子炉内の複数箇所で中性子束信号が測定されるため、この同時駆動可能な複数の中性子検出器３に対応した高電圧発生カード２１及び電流検出回路２２が計装ユニット２に設置されている。このため、電流検出回路２２は、中性子束電流検出回路と呼ばれている。

　次にゲイン‐出力比較部２８の役割について説明する。ゲイン‐出力比較部２８はＣＰＵカード２４に到来した全検出器共通で測定する特定の測定点で測定した中性子検出器電流値対応信号４３のデータを取り込み、そのゲインと出力電圧の関係を表す情報を取得する。それらの情報を事前に取得したゲイン‐出力電圧のマトリクスと比較し、中性子検出器の劣化などの理由により、中性子検出器電流値対応信号４３の値が事前に取得したマトリクスのデータからずれているかどうかを判断する。ずれが規定値よりも大きいと判断した場合、ゲイン‐出力比較部２８は、マトリクスを引用して自動的にゲイン調整を行い、正しい中性子検出器電流値対応信号を出力するように増幅回路３２（または電流検出回路２２）を校正する。従って、計装ユニット２は、マトリクスから現在の炉出力に対応する出力電圧Ｖnを抽出し、この現在の炉出力に対応する出力電圧Ｖnと現在の電流検出回路の出力電圧Ｖoutの差を求め、この求められた差が規定値よりも大きい場合に電流検出回路の校正を開始する。

　図４は、計装ユニット２のゲイン‐出力比較部２８が増幅回路３２（または電流検出回路２２）のゲイン調整を行う際に実行する第１の校正手順を示している。本処理フローは事前に取得したゲイン‐出力電圧のマトリクスを引用して、増幅回路３２（または電流検出回路２２）のゲインを自動調整するものである。処理フローが開始されると、ゲイン‐出力比較部２８は、まず、中性子検出器電流値対応信号、炉出力、ゲインの情報を取得する（Ｓ１００，Ｓ１０１）。さらに、ゲイン‐出力比較部２８は、現在の炉出力および現在のゲインに対応した電流検出回路２２の出力電圧Ｖnをマトリクスから抽出する（Ｓ１０２）。

　具体的には、取得した現在の炉出力がｎ％であった場合、現在のゲイン（βn）に対応した中性子検出器電流値対応信号の値（出力電圧Ｖn）をマトリクスより抽出する。その後、この値（出力電圧Ｖn）と実際に測定した現在の中性子検出器電流値対応信号の値（出力電圧Ｖout）とを比較する。このためには、取得した出力電圧Ｖnが、現在の電流検出回路の出力電圧Ｖoutよりも小さいか否かを判断する。次に、出力電圧Ｖnが出力電圧Ｖoutよりも小さいと判断した場合、現在のゲイン（Ｇ）よりも規定値だけ小さい値を電流検出回路の新しいゲイン（Ｇ）に設定する。電流検出回路は新しいゲイン（Ｇ）で動作し、新しい出力電圧Ｖoutを出力する。

　例えば、現在の炉出力が１００％であった場合、マトリクスより抽出した出力電圧Ｖ100（＝α100）が実際に測定した中性子検出器電流値対応信号の値（出力電圧Ｖout）よりも小さいか否かを判定する（Ｓ１０３）。なお、中性子検出器電流値対応信号４３と出力電圧Ｖout（Ａ）は本質的に等しい。判定の結果、出力電圧Ｖ100＜出力電圧Ｖoutの場合は、ゲイン（Ｇ）を規定値（例えば0.1）だけ小さくしてステップＳ１０３に戻る（Ｓ１０４）。判定の結果、イエスである限り（出力電圧Ｖ100＜出力電圧Ｖoutである場合）、Ｓ１０３とＳ１０４を繰り返す。

　判定の結果が、ノーになれば（出力電圧Ｖ100≧出力電圧Ｖoutになれば）、次のステップに移る（Ｓ１０５）。比較の結果、出力電圧Ｖ100＞出力電圧Ｖoutの場合は、ゲイン（Ｇ）を規定値（例えば0.1）だけ大きくしてステップＳ１０５に戻る（Ｓ１０６）。判定の結果、イエスである限り（出力電圧Ｖ100＞出力電圧Ｖoutである場合）、Ｓ１０５とＳ１０６を繰り返す。判定の結果が、ノーになれば（出力電圧Ｖ100≦出力電圧Ｖoutになれば）、処理は終了する（Ｓ１０７）。

　図５は、計装ユニット２のゲイン‐出力比較部２８が増幅回路３２（または電流検出回路２２）のゲイン調整を行う際に実行する第２の校正手順を示している。本処理フローは事前に取得したゲイン‐出力電圧のマトリクスを引用して、増幅回路３２（または電流検出回路２２）のゲインを自動調整するものである。処理フローが開始されると、ゲイン‐出力比較部２８は、まず、中性子検出器電流値対応信号、炉出力、ゲインの情報を取得する（Ｓ１１０，Ｓ１１１）。さらに、ゲイン‐出力比較部２８は、現在の炉出力および現在のゲインに対応した電流検出回路２２の出力電圧Ｖnをマトリクスから抽出する（Ｓ１１２）。

　具体的には、取得した現在の炉出力がｎ％であった場合、現在のゲイン（βn）に対応した中性子検出器電流値対応信号の値（出力電圧Ｖn）をマトリクスより抽出する。その後、この値（出力電圧Ｖn）と実際に測定した現在の中性子検出器電流値対応信号の値（出力電圧Ｖout）とを比較する。このためには、取得した出力電圧Ｖnが、現在の電流検出回路の出力電圧Ｖoutよりも大きいか否かを判断する。次に、出力電圧Ｖnが出力電圧Ｖoutよりも大きいと判断した場合、現在のゲイン（Ｇ）よりも規定値だけ大きい値を電流検出回路の新しいゲイン（Ｇ）に設定する。電流検出回路は新しいゲイン（Ｇ）で動作し、新しい出力電圧Ｖoutを出力する。

　例えば、現在の炉出力が１００％であった場合、マトリクスより抽出した出力電圧Ｖ100（＝α100）が実際に測定した中性子検出器電流値対応信号の値（出力電圧Ｖout）よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１１３）。なお、中性子検出器電流値対応信号４３と出力電圧Ｖout（Ａ）は本質的に等しい。判定の結果、出力電圧Ｖ100＞出力電圧Ｖoutの場合は、ゲイン（Ｇ）を規定値（例えば0.1）だけ大きくして電流検出回路を動作させて、ステップＳ１１３に戻る（Ｓ１１４）。判定の結果、イエスである限り（出力電圧Ｖ100＞出力電圧Ｖoutである場合）、Ｓ１１３とＳ１１４を繰り返す。

　判定の結果が、ノーになれば（出力電圧Ｖ100≦出力電圧Ｖoutになれば）、次のステップに移る（Ｓ１１５）。比較の結果、出力電圧Ｖ100＜出力電圧Ｖoutの場合は、ゲイン（Ｇ）を規定値（例えば0.1）だけ小さくして電流検出回路を動作させてステップＳ１１５に戻る（Ｓ１１６）。判定の結果、イエスである限り（出力電圧Ｖ100＜出力電圧Ｖoutである場合）、Ｓ１１５とＳ１１６を繰り返す。判定の結果が、ノーになれば（出力電圧Ｖ100≧出力電圧Ｖoutになれば）、処理は終了する（Ｓ１１７）。

　本実施の形態による炉内核計装装置は、以上の処理を全ての中性子検出器に対して実施する。中性子検出器の校正処理フローが完了すれば、検出器毎の差異の補正が完了し、検出器感度の個体差による測定値のばらつきを抑制することが出来る。また測定値のばらつきが抑制されるため、測定値としての精度が向上している。本実施の形態による炉内核計装装置は、本処理を自身で実施するので、別の専用装置での補正作業が不要となり、省力化及び作業時間の短縮が可能となる。

　本発明の第１の目的は、中性子検出器の個体差の補正のための専用装置を不要とし、補正作業の省力化と作業時間短縮を図ることである。このため、本実施の形態による炉内核計装装置は、中性子検出器からの中性子束信号電流を電圧信号に変換し、増幅するゲインを連続的に可変できる中性子束電流検出回路と、事前に取得したゲイン‐出力電圧のマトリクスと測定データを比較するゲイン‐出力比較部を備え、中性子束電流検出回路の出力電圧信号に基づいて、原子炉の炉心出力分布を測定することを特徴とする。

　なお、中性子束電流検出回路は、中性子検出器からの中性子束信号電流を電圧信号に変換する電流検出抵抗と、電流検出抵抗で変換された電圧信号を増幅する帰還回路の等価抵抗の値を制御可能な増幅回路と、帰還回路の等価抵抗の抵抗値を変更する等価抵抗制御回路と、電流検出回路の出力電圧信号を出力する出力回路とから構成されていることを特徴とする。また、本発明の第２の目的は、測定系ハードウエアの劣化による測定誤差を抑制し、健全性の維持を可能にする炉内核計装装置を提供することである。

　このため、本実施の形態によるゲイン‐出力比較部はＣＰＵカード２４に到来した全検出器共通で測定する特定の測定点で測定した中性子検出器電流値対応信号４３のデータを取り込み、そのゲインと炉出力電圧の情報を取得する。それらの情報を事前に取得したゲイン‐出力電圧のマトリクスと比較し、検出器の劣化などの理由により、中性子検出器電流値対応信号４３の値が事前取得したマトリクスのデータからずれている場合は自動的に検出器校正の処理フローに則って、ゲイン調整を行い、正しい中性子検出器電流値対応信号値に補正を実施する。

実施の形態２．
　実施の形態２に係わる炉内核計装装置を図６に基づいて説明する。図に示すように、本実施の形態に係わる炉内核計装装置１００は、計装ユニット２にゲイン調整幅判定部２９を備えている。ゲイン調整幅判定部２９は、ゲイン調整幅の閾値を記憶し、ゲイン‐出力比較部２８からデータを受け取り、検出器校正の処理フローにおけるゲイン（Ｇ）の調整値を確認する機能を備えている。ゲイン調整幅判定部２９は、処理フローにおいてゲイン調整幅の閾値以上にゲイン調整が必要となった場合、中性子検出器あるいは測定系ハードウエアが劣化していると判断する。

　したがって、本実施の形態に係わる計装ユニットは、校正後のゲインと校正前のゲインの差を求め、この求められた差が閾値よりも大きい場合に装置に劣化が生じたと判断することを特徴とする。本実施の形態による炉内核計装装置は、中性子検出器あるいは測定系ハードウエアが劣化しているか否かの判断をゲイン調整幅の閾値から判断することができるので、中性子検出器または測定系ハードウエアの交換時期の判断が可能となる。すなわち、本実施の形態による炉内核計装装置は、実施の形態１の構成に加え、ゲイン調整幅を確認する機能を持ったゲイン調整幅判定部を備えていることを特徴とする。

実施の形態３．
　実施の形態３に係わる炉内核計装装置を図７に基づいて説明する。図に示すように、本実施の形態に係わる炉内核計装装置１００は、電流検出回路２２に、信号切替部５０と基準信号入力部５１を備えている。信号切替部５０は、増幅回路３２の入力側に設置されていて、基準信号入力部５１からの指示により、増幅回路３２に対する入力信号の切替動作を実行する。電流検出回路２２の入力モードが測定モードの場合、増幅回路３２には、中性子検出器３から出力信号（中性子束信号９）が入力されている。操作用ＰＣ２３からの指示により、電流検出回路２２の入力モードが測定モードから判定モードに変更されると、信号切替部５０は、増幅回路３２の入力信号先を中性子検出器３から基準信号入力部５１に切り替える。その結果、電流検出回路２２の入力モードが判定モードの場合、現在の炉出力より想定される中性子検出器３の出力電流の模擬信号が基準信号入力部５１より電流検出回路２２に入力される。

　実施の形態１および２に係わる炉内核計装装置では測定された出力データに変化があった場合に、中性子検出器に真の原因があるものか測定系ハードウエアに真の原因があるものかを、切り分けすることができない。実施の形態３の方法を取って判定モードを実行すれば、中性子検出器からの信号が正しい場合、測定系ハードウエアがどのような挙動をするかの情報を得ることが出来る。実施の形態２で閾値以上にゲイン調整が必要となった場合、実施の形態３の方法を取ることで、検出器が劣化しているのか、それとも測定系ハードウエアが故障しているのかを判断出来る。

　本実施の形態に係わる計装ユニットは、電流検出回路に模擬信号を入力し、この模擬信号に対する電流検出回路の出力電圧Ｖoutをもとにして、装置の劣化箇所を判断することを特徴とする。よって中性子検出器の劣化、測定系ハードウエアの劣化などにも自動で対応可能となり、装置全体の保守の省力化を図ることができる。すなわち、本実施の形態による炉内核計装装置は、実施の形態２の構成に加え、指定した出力電流を入力させる基準信号入力部と、中性子検出器の信号と基準信号入力部からの信号を切り替える信号切替部とを備えていることを特徴とする。

　なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

２　計装ユニット、３　中性子検出器、４　駆動装置、５　通路選択装置、６　シンブル、７　原子炉、７ａ　炉心、８　格納容器、９　中性子束信号、１０ａ　挿入動作命令、１０ｂ　引抜動作命令、１１　通路選択信号、２１　高電圧発生カード、２２　電流検出回路、２３　操作用ＰＣ、２４　ＣＰＵカード、２５　通信カード、２６　ディジタル出力カード、２７　ディジタル入力カード、２８　ゲイン‐出力比較部、２９　ゲイン調整幅判定部、３１　電流検出抵抗、３２　増幅回路、３３　ディジタル-アナログコンバータ、３４　制御回路、３５　ディジタル変換回路、４１　高電圧設定信号、４２　ゲイン制御信号、４３　中性子検出器電流値対応信号、５０　信号切替部、５１　基準信号入力部、１００　炉内核計装装置。

Claims

　格納容器に収容された原子炉に設置される中性子検出器と、
電流検出回路を有し、前記格納容器の外側に設置される計装ユニット、とを備え、
前記中性子検出器の出力信号は前記電流検出回路に入力され、
前記計装ユニットは、前記原子炉の炉出力、前記電流検出回路のゲインおよび前記電流検出回路の出力電圧Ｖnの関係を対応付けているマトリクスを記憶しており、
このマトリクスを参照して前記電流検出回路を校正することを特徴とする炉内核計装装置。
　前記計装ユニットは、前記電流検出回路を校正する際に、
前記マトリクスから、現在の炉出力および現在のゲインに対応した出力電圧Ｖnを抽出する第１のステップと、
前記第１のステップで抽出した出力電圧Ｖnが、現在の電流検出回路の出力電圧Ｖoutよりも小さいか否かを判断する第２のステップと、
前記第２のステップで出力電圧Ｖnが出力電圧Ｖoutよりも小さいと判断した場合、現在のゲインよりも規定値だけ小さい値を前記電流検出回路のゲインに設定する第３のステップと、
を実行することを特徴とする請求項１に記載の炉内核計装装置。
　前記計装ユニットは、前記第２のステップのあとに、
前記第１のステップで抽出した出力電圧Ｖnが、現在の電流検出回路の出力電圧Ｖoutよりも大きいか否かを判断する第４のステップと、
前記第４のステップで出力電圧Ｖnが出力電圧Ｖoutよりも大きいと判断した場合、現在のゲインよりも規定値だけ大きい値を前記電流検出回路のゲインに設定する第５のステップと、
を実行することを特徴とする請求項２に記載の炉内核計装装置。
　前記計装ユニットは、前記電流検出回路を校正する際に、
前記マトリクスから、現在の炉出力および現在のゲインに対応した出力電圧Ｖnを抽出する第１のステップと、
前記第１のステップで抽出した出力電圧Ｖnが、現在の電流検出回路の出力電圧Ｖoutよりも大きいか否かを判断する第２のステップと、
前記第２のステップで出力電圧Ｖnが出力電圧Ｖoutよりも大きいと判断した場合、現在のゲインよりも規定値だけ大きい値を前記電流検出回路のゲインに設定する第３のステップと、
を実行することを特徴とする請求項１に記載の炉内核計装装置。
　前記計装ユニットは、前記第２のステップのあとに、
前記第１のステップで抽出した出力電圧Ｖnが、現在の電流検出回路の出力電圧Ｖoutよりも小さいか否かを判断する第４のステップと、
前記第４のステップで出力電圧Ｖnが出力電圧Ｖoutよりも小さいと判断した場合、現在のゲインよりも規定値だけ小さい値を前記電流検出回路のゲインに設定する第５のステップと、
を実行することを特徴とする請求項４に記載の炉内核計装装置。
　前記計装ユニットは、校正後のゲインと校正前のゲインの差を求め、
この求められた差が閾値よりも大きい場合に装置に劣化が生じていると判断することを特徴とする請求項２または４に記載の炉内核計装装置。
　前記計装ユニットは、前記電流検出回路に模擬信号を入力し、
この模擬信号に対する電流検出回路の出力電圧Ｖoutをもとにして、装置の劣化箇所を判断することを特徴とする請求項６に記載の炉内核計装装置。
　前記計装ユニットは、現在の炉出力に対応する出力電圧Ｖnと現在の電流検出回路の出力電圧Ｖoutの差を求め、この求められた差が規定値よりも大きい場合に前記電流検出回路の校正を開始することを特徴とする請求項１に記載の炉内核計装装置。