特許 6034232 炉心、原子炉を監視するためのシステムおよび装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6034232

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】炉心、原子炉を監視するためのシステムおよび装置

(51)【国際特許分類】

   G21C 17/00 20060101AFI20161121BHJP

   G21C 17/02 20060101ALI20161121BHJP

   G21C 17/108 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   G21C17/00 B

   G21C17/00 L

   G21C17/02 A

   G21C17/10 K

【請求項の数】18

【外国語出願】

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-80049(P2013-80049)

(22)【出願日】2013年4月8日

(65)【公開番号】特開2013-217922(P2013-217922A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2014年4月1日

(31)【優先権主張番号】13/444,535

(32)【優先日】2012年4月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508177046

【氏名又は名称】ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナジー・アメリカズ・エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＧＥ−ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】エリック・ピー・ローウェン

(72)【発明者】

【氏名】ブレット・ジェイ・ドゥーイーズ

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン・エス・トリプレット

【審査官】 山口 敦司

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−０３０８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０８２５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１０８６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６３２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２３２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２６３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１１４３８１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５４−１５８５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１０−５０４３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２６４８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−００４９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２４５９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２０４３７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１０７４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０６５２２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｃ １７／００

Ｇ２１Ｃ １７／０２

Ｇ２１Ｃ １７／１０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前記炉心の内側に配置された内部監視装置を備える、原子炉内に含まれる炉心の状態を監視するためのシステムであって、前記内部監視装置が、
前記炉心内の複数の異なる垂直領域のそれぞれにて条件の測定を行って内部測定データを生成するようにそれぞれが構成された１つまたは複数の内部センサアレイであって、
前記内部監視装置は、前記原子炉の１つまたは複数のデータ信号ラインに前記内部測定データを供給するように構成され、
前記１つまたは複数の内部センサアレイが、前記複数の異なる垂直位置のそれぞれにて導電率の測定を行うように構成され、
前記１つまたは複数の内部センサアレイが、導電率センサアレイを含み、
前記導電率センサアレイが、複数の導電率センサを含む、
前記１つまたは複数の内部センサアレイと、
前記１つまたは複数の内部センサアレイの少なくとも一部が内部に配置され、炉心の内部管内に配置される第１の容器であって、
前記第１の容器は、前記複数の導電率センサのそれぞれの上を外に向かって延びた複数の突出部を含み、
前記第１の容器は、ステンレス鋼よりも高い融点を有し、
前記複数の突出部が、溶融物質が前記第１の容器の外面上に配置された前記複数の導電率センサのそれぞれを覆うことを軽減する、
前記第１の容器と、
前記炉心の外側の原子炉構造体内に配置された外部監視装置であって、
前記炉心内の複数の異なる垂直領域のそれぞれに対応する前記炉心の外側の位置にて前記炉心の条件の測定を行って外部測定データを生成するようにそれぞれが構成された１つまたは複数の外部センサアレイと、
前記原子炉構造体の外側に前記外部測定データを無線で送信するように構成された送信器と
を含む、前記外部監視装置と、
前記外部測定データおよび前記内部測定データを受信し、前記受信した外部および内部測定データに基づいて前記炉心の状態を判定するように構成された受信器ステーションと、
を備え、
前記１つまたは複数の内部センサアレイが、前記複数の異なる垂直位置のそれぞれにて温度の測定を行うようにさらに構成された、
システム。

【請求項2】

前記第１の容器がタングステン、モリブデン、ニオブ、および炭化珪素の少なくとも１つからなる、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記第１の容器が、ステンレス鋼よりも高い融点を有する剛体材料から作製された、請求項１または２に記載のシステム。

【請求項4】

前記１つまたは複数の内部センサアレイが、前記炉心内の前記複数の異なる垂直位置の１つにそれぞれが対応する複数の温度センサを含む、温度センサアレイを含む、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。

【請求項5】

前記複数の導電率センサのそれぞれは、前記第１の容器の外面まで延び、
前記複数の導電率センサのそれぞれは、前記炉心内の前記複数の異なる垂直領域の１つに対応する、
請求項１から４のいずれかに記載のシステム。

【請求項6】

前記内部管が、移動式炉心内計装（ＴＩＰ）管である、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。

【請求項7】

前記内部監視装置が、前記１つまたは複数の内部センサアレイによって取られた前記測定結果をデジタル化することによって前記内部測定データを生成するように構成された、第１のデータプロセッサをさらに含む、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。

【請求項8】

前記内部監視装置が、前記内部監視装置の外部の電源から電力を受け取るように構成された電源ラインを含む、請求項１から７のいずれかに記載のシステム。

【請求項9】

前記１つまたは複数の外部センサアレイの少なくとも１つが、炉心のガンマ線束および中性子束の少なくとも１つの測定を行うように構成された、請求項１から８のいずれかに記載のシステム。

【請求項10】

前記外部監視装置が、ステンレス鋼、タングステン、モリブデン、ニオブ、および炭化珪素の少なくとも１つからなる第２の容器をさらに含み、
前記１つまたは複数の外部センサアレイの少なくとも一部が、前記第２の容器に包囲されるように前記第２の容器内に配置される、
請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記１つまたは複数の外部センサアレイが、複数の検出ユニットを含む検出ユニットアレイを含み、
前記複数の検出ユニットのそれぞれはガンマ線束および中性子束の少なくとも１つを測定するように構成され、
前記複数の検出ユニットのそれぞれは前記炉心内の前記複数の異なる垂直領域の１つに対応する、
請求項９または１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記外部監視装置が、いずれの外部電源とも独立に前記外部監視装置に電力供給するように構成された電源ユニットをさらに含む、請求項９から１１のいずれかに記載のシステム。

【請求項13】

前記外部監視装置が前記原子炉構造体の内側の表面に前記外部監視装置を取り付けるように構成された結合ユニットをさらに含み、前記結合ユニットは磁石、接着剤、およびボルト締め機構の少なくとも１つを含む、請求項９から１２のいずれかに記載のシステム。

【請求項14】

前記外部監視装置が、前記外部測定データに基づいてアクティブモードとスタンバイモードの１つになるように前記外部監視装置の動作モードを制御するように構成されたコントローラをさらに含み、
前記外部監視装置は、スタンバイモードではアクティブモードよりも少ない電力を使用するように動作するように構成される、
請求項９から１３のいずれかに記載のシステム。

【請求項15】

前記受信器ステーションが、前記外部測定データと前記内部測定データの少なくとも１つに基づいて、クラッディング酸化、水位、クラッディング溶融、炉心再分布、核反応度ｋ_eff、および温度の少なくとも１つを含む前記炉心内の条件を判定するように構成されたデータ処理ユニットを含む、請求項１から１４のいずれかに記載のシステム。

【請求項16】

炉心または原子炉を監視するための装置であって、
ステンレス鋼よりも高い融点を有する剛体材料から作製された容器であって、前記炉心の内部管の内側に収まるように構成された容器と、
前記容器の内側の１つまたは複数のセンサアレイであって、前記１つまたは複数のセンサアレイの少なくとも１つは、前記炉心内の複数の異なる垂直領域のそれぞれにて前記炉心の温度および導電率の少なくとも１つの測定を行って内部測定データを生成するように構成された、１つまたは複数のセンサアレイと、
前記内部測定データを前記原子炉の信号ラインに転送するように構成された１つまたは複数の内部信号ラインと、
を備え、
前記１つまたは複数の内部センサアレイが、複数の導電率センサを含む導電率センサアレイを含み、前記複数の導電率センサのそれぞれは、前記容器の外面まで延び、前記複数の導電率センサのそれぞれは、前記炉心内の前記複数の異なる垂直領域の１つに対応し、
前記容器は、前記複数の導電率センサのそれぞれの上を外に向かって延びた複数の突出部を含み、
前記複数の突出部が、溶融物質が前記容器の外面上に配置された前記複数の導電率センサのそれぞれを覆うことを軽減する、
装置。

【請求項17】

前記容器がタングステン、モリブデン、ニオブ、および炭化珪素の少なくとも１つからなる、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

前記容器が前記炉心の移動式炉心内計装（ＴＩＰ）管の内側に収まるように構成された、請求項１６または１７に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は一般に正常および非正常動作条件時の原子炉内および周囲の条件の監視に関する。

【背景技術】

【0002】

過酷事故時には原子炉たとえば沸騰水型原子炉（ｂｏｉｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ：ＢＷＲ）は、著しい燃料損傷を受け得る。冷却材喪失事故（ｌｏｓｓ ｏｆ ｃｏｏｌａｎｔ ａｃｃｉｄｅｎｔ：ＬＯＣＡ）の結果として燃料損傷が生じ得る。原子炉が受けた損傷は、原子炉を冷却するために水が注がれた後にも、原子炉内および周囲の環境条件を監視する試みの妨げとなり得る。現在では事故を受けた原子炉内および周囲の条件を判定する方法にはロボットの使用が含まれる。過酷事故が起きた後においても原子炉の状態に関する情報を受け取ることは重要である。

【発明の概要】

【0003】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、原子炉内に含まれる炉心の状態を監視するためのシステムは、炉心の内側に配置された内部監視装置であって、炉心内の複数の異なる垂直領域のそれぞれにて炉心の条件の測定を行って内部測定データを生成するようにそれぞれが構成された１つまたは複数の内部センサアレイを含み、原子炉の１つまたは複数のデータ信号ラインに内部測定データを供給するように構成された、内部監視装置と、炉心の外側の原子炉構造体内に配置された外部監視装置であって、炉心内の複数の異なる垂直領域のそれぞれに対応する炉心の外側の位置にて炉心の条件の測定を行って外部測定データを生成するようにそれぞれが構成された１つまたは複数の外部センサアレイと、原子炉の外側の外部測定データを無線で送信するように構成された送信器とを含む、外部監視装置と、外部測定データおよび内部測定データを受信し、受信した外部および内部測定データに基づいて炉心の状態を判定するように構成された受信器ステーションとを含むことができる。

【0004】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、１つまたは複数の内部センサアレイは、炉心の温度および導電率の少なくとも１つの測定を行うようにそれぞれ構成される。

【0005】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、内部監視装置は、ステンレス鋼よりも高い融点を有する剛体材料から作製された第１の容器をさらに含む。

【0006】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、第１の容器は、タングステン、モリブデン、ニオブ、および炭化珪素の少なくとも１つからなる。

【0007】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、１つまたは複数の内部センサアレイは、炉心内の複数の異なる垂直位置の１つにそれぞれが対応する複数の温度センサを含む、温度センサアレイを含む。

【0008】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、１つまたは複数の内部センサアレイは、複数の導電率センサを含む導電率センサアレイを含み、複数の導電率センサのそれぞれは、第１の容器の外面まで延び、複数の導電率センサのそれぞれは、炉心内の複数の異なる垂直領域の１つに対応し、第１の容器は、複数の導電率センサのそれぞれの上を外に向かって延びた複数の突出部を含む。

【0009】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、内部監視装置は、炉心の移動式炉心内計装（ｔｒａｖｅｒｓｉｎｇ ｉｎ−ｃｏｒｅ ｐｒｏｂｅ：ＴＩＰ）管の内側に配置される。

【0010】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、内部監視装置は、１つまたは複数の内部センサアレイによって取られた測定結果をデジタル化することによって内部測定データを生成するように構成された、第１のデータプロセッサをさらに含む。

【0011】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、内部監視装置は、内部監視装置の外部の電源から電力を受け取るように構成された電源ラインを含む。

【0012】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、１つまたは複数の外部センサアレイの少なくとも１つは、炉心のガンマ線束および中性子束の少なくとも１つの測定を行うように構成される。

【0013】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、外部監視装置は、ステンレス鋼、タングステン、モリブデン、ニオブ、および炭化珪素の少なくとも１つからなる第２の容器をさらに含む。

【0014】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、１つまたは複数の外部センサアレイは、複数の検出ユニットを含む検出ユニットアレイを含み、複数の検出ユニットのそれぞれはガンマ線束および中性子束の少なくとも１つを測定するように構成され、複数の検出ユニットのそれぞれは炉心内の複数の異なる垂直領域の１つに対応する。

【0015】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、外部監視装置は、いずれの外部電源とも独立に外部監視装置に電力供給するように構成された電源ユニットをさらに含む。

【0016】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、外部監視装置は原子炉の内側の表面に外部監視装置を取り付けるように構成された結合ユニットをさらに含み、結合ユニットは磁石、接着剤、およびボルト締め機構の少なくとも１つを含む。

【0017】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、外部監視装置は、外部測定データに基づいてアクティブモードとスタンバイモードの１つになるように外部監視装置の動作モードを制御するように構成されたコントローラをさらに含む。外部監視装置は、スタンバイモードではアクティブモードよりも少ない電力を使用するように動作するように構成される。

【0018】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、受信器ステーションは、外部測定データと内部測定データの少なくとも１つに基づいて、クラッディング酸化、水位、クラッディング溶融、炉心再分布、核反応度ｋ_eff、および温度の少なくとも１つを含む炉心内の条件を判定するように構成されたデータ処理ユニットを含む。

【0019】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、炉心または原子炉を監視するための装置は、ステンレス鋼よりも高い融点を有する剛体材料から作製された容器であって、炉心の内部管の内側に収まるように構成された、第１の容器と、１つまたは複数のセンサアレイであって、１つまたは複数の感知アレイの少なくとも１つは、炉心内の複数の異なる垂直領域のそれぞれにて炉心の温度および導電率の少なくとも１つの測定を行って内部測定データを生成するように構成された、１つまたは複数のセンサアレイと、内部測定データを原子炉の信号ラインに転送するように構成された１つまたは複数の内部信号ラインとを含むことができる。

【0020】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、容器はタングステン、モリブデン、ニオブ、および炭化珪素の少なくとも１つからなる。

【0021】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、容器は炉心の移動式炉心内計装（ＴＩＰ）管の内側に収まるように構成される。

【0022】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、１つまたは複数の内部センサアレイは、複数の導電率センサを含む導電率センサアレイを含み、複数の導電率センサのそれぞれは、第１の容器の外面まで延び、複数の導電率センサのそれぞれは、炉心内の複数の異なる垂直領域の１つに対応し、第１の容器は、複数の導電率センサのそれぞれの上を外に向かって延びた複数の突出部を含む。

【0023】

本明細書での非限定的な実施形態の様々な特徴および利点は、添付の図面と併せて詳細な説明を読むことによってより明らかになるであろう。添付の図面は例示のためのみに示され、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。添付の図面は明示的な別段の記載がない限り、原寸に比例して描かれていると見なされるべきではない。明瞭にするために図面の様々な寸法は誇張されている場合がある。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】少なくとも１つの例示的実施形態による原子炉システムを示す図である。

【図2】少なくとも１つの例示的実施形態による、図１に示される内部監視装置のより詳細な実施例を示す図である。

【図3】少なくとも１つの例示的実施形態による、図１に示される外部監視装置のより詳細な実施例を示す図である。

【図4】例示的実施形態による、炉心の状態を判定するために測定データが用いられるやり方を示す機能図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

要素または層が、他の要素または層「上に（ｏｎ）」にある、他の要素または層に「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」、または他の要素または層を「覆う（ｃｏｖｅｒｉｎｇ）」というときは、直接他の要素または層上にある、直接他の要素または層に接続される、結合される、または直接他の要素または層を覆う場合もあり、あるいは介在する要素または層が存在する場合もある。これに対比して、要素が「直接」他の要素または層「上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」ある、他の要素または層に「直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」または「直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」というときは、介在する要素または層は存在しない。本明細書の全体にわたって同じ番号は同じ要素を指す。本明細書で用いられる「および／または」という用語は、関連する列挙された品目のいずれか、およびそれらの１つまたは複数のすべての組み合わせを含む。

【0026】

本明細書では第１、第２、第３などの用語は様々な要素、構成要素、領域、層、および／または区間を表すために用いられる場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層、および／または区間はこれらの用語によって限定されるべきでないことを理解されたい。これらの用語は１つの要素、構成要素、領域、層、または区間を、他の要素、構成要素、領域、層、または区間と区別するためにのみ用いられる。したがって以下で述べられる第１の要素、構成要素、領域、層、または区間は、例示的実施形態の教示から逸脱せずに第２の要素、構成要素、領域、層、または区間と呼ぶこともできる。

【0027】

本明細書では図に示されるような１つの要素または特徴の、他の（１つまたは複数の）要素または（１つまたは複数の）特徴との関係を述べるときに説明しやすくするために、空間的に相対的な用語（たとえば「の下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「より下（ｂｅｌｏｗ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）」、「の上（ａｂｏｖｅ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）」など）を用いる場合がある。空間的に相対的な用語は、使用時または動作時には図に示される向きに加えて、装置の異なる向きを包含するものであることを理解されたい。たとえば図の装置が反転された場合は、他の要素または特徴「より下（ｂｅｌｏｗ）」または「の下（ｂｅｎｅａｔｈ）」として記述された要素は、他の要素または特徴「の上（ａｂｏｖｅ）」に方向付けられることになる。したがって「より下（ｂｅｌｏｗ）」という用語は、「の上（ａｂｏｖｅ）」および「より下（ｂｅｌｏｗ）」の両方を包含し得る。装置は他の方向に向けられる（９０度または他の向きに回転される）場合もあり、本明細書で用いられる空間的に相対的な記述はそれに従って解釈される。

【0028】

本明細書で用いられる用語は様々な実施形態を説明するためのみであり、例示的実施形態を限定するものではない。本明細書で用いられる単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は文脈がそうでないことを明らかに示さない限り複数形も含む。さらに本明細書で用いられるときは、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）、（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）および／または（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、記載された特徴、整数値、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するものであるが、１つまたは複数の他の特徴、整数値、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことが理解されよう。

【0029】

本明細書では例示的実施形態について、例示的実施形態の理想化された実施形態（および中間構造体）の概略図である断面図を参照して説明される。したがってたとえば製造技術および／または公差の結果として、図示の形状からのばらつきが予想されるべきである。したがって例示的実施形態は、本明細書に示される領域の形状に限定されると解釈されるべきではなく、たとえば製造の結果として生じる形状の偏差を含むものと解釈されるべきである。

【0030】

別段の規定がない限り本明細書で用いられるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、例示的実施形態が属する技術分野における当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。さらに一般に用いられる辞書で定義されるものを含む用語は、該当する技術分野との関連におけるそれらの意味と一貫性のある意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明示的に規定されない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味に解釈されるべきではないことが理解されよう。

【0031】

図１は原子炉システム１００を示す。原子炉システム１００は、たとえば原子力発電所内に置かれる。原子炉システム１００は、原子炉構造体１１０および受信器ステーション１７０を含む。

【0032】

原子炉構造体は、炉心１４０、原子炉容器１５０、およびドライウェル１６０を含む。少なくとも部分的に炉心１４０の内側に、内部監視装置１２０が配置される。内部監視装置１２０は、炉心１４０の状態を監視するための内部センサ１２２を含む。内部センサ１２２はたとえば、炉心１４０の計装管１４５の内側に配置することができ、炉心１４０の長さ方向の直線に延びることができる。内部センサ１２０は、電源ライン１２５を通じて外部電源に接続することができる。内部監視装置１２０は、検出した測定結果をデータライン１２６を通じて出力することができる。内部監視ユニット１２０については図２を参照してより詳しく述べる。

【0033】

炉心１４０の外側には外部監視装置１３０が配置される。外部監視装置１３０は、炉心１４０の状態を監視するための外部センサアレイ１３２を含む。外部センサアレイ１３２は、炉心１４０の外側にアレイにて配置することができ、炉心１４０の長さに対応する線に沿って延びる。外部監視装置はさらに、外部監視装置１３０に電力を供給するための電源ユニット１３４、および外部監視装置１３０によって検出された測定結果を無線で送信するための送信ユニット１３６を含む。外部監視装置１３０はたとえば原子炉容器１５０上に、またはドライウェル１６０内の別の位置に配置することができる。外部監視ユニット１３０については、図３を参照してより詳しく述べる。

【0034】

図１に示される例示的実施形態では、１つの内部監視装置１２０と１つの外部監視装置１３０だけが示される。簡単にするために１つの内部監視装置１２０と１つの外部監視装置１３０だけが示されるが、少なくとも１つの例示的実施形態によれば、任意の数の内部監視装置１２０を炉心１４０内に配置することができ、任意の数の外部監視装置１３０を炉心１４０の外側の原子炉構造体１１０内に配置することができる。原子炉構造体１１０については図２を参照して以下でより詳しく述べる。

【0035】

内部監視装置１２０は、炉心１４０の内側の条件を測定することによって原子炉状態測定結果を生成するように構成される。たとえば内部監視装置は、炉心１４０の内側の水位および／または温度を測定することができる。外部監視装置１３０は、炉心１４０の外側から炉心１４０の内側の条件を測定することによって原子炉状態測定結果を生成するように構成される。たとえば外部監視装置１３０は、炉心１４０の外側の位置にて中性子束またはガンマ線束を測定することができる。内部監視装置１２０および外部監視装置１３０は共に炉心１４０の長さに対応する方向に延びるので、内部監視装置１２０および外部監視装置１３０は、炉心１４０内の異なる高さにある複数の異なる位置のそれぞれにて炉心１４０の状態を表す測定結果を生成することができる。

【0036】

内部監視装置１２０および外部監視装置１３０はそれぞれ、測定した炉心１４０の状態を表すデータを受信器ステーション１７０に送信するように構成され、受信器ステーション１７０ではプラント運転員は環境的および／または動作的な測定結果を精査することができる。たとえば、少なくとも１つの例示的実施形態によれば、内部監視装置１２０および外部監視装置１３０は、生成された原子炉状態測定結果をデジタル化することによって原子炉状態データを形成することができる。内部監視装置１２０は、デジタル化した原子炉状態データをデータライン１２６を通じて受信ステーション１７０に送ることができる。外部監視装置１３０は、たとえば受信ステーション１７０を含む、原子炉構造体の外側の１つまたは複数の場所で受信するために、デジタル化した原子炉状態データをたとえば低周波電波１３８を用いて放送することができる。

【0037】

さらに内部監視装置１２０および外部監視装置１３０はそれぞれ、正常および非正常動作条件時に動作するように構造化される。本明細書で用いられる正常動作条件とは、内部監視装置１２０および外部監視装置１３０によって生成された原子炉状態測定結果のいずれも、プラント運転員の選択に従って定められた閾値範囲の外側ではない動作条件を指す。本明細書で用いられる非正常動作条件とは、内部監視装置１２０および外部監視装置１３０によって生成された原子炉状態測定結果のいずれかがプラント運転員の選択に従って定められた閾値範囲の外側である条件を指す。非正常動作条件は、上昇した原子炉圧力または温度を含む過酷さの低い事象から、たとえば冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）を含む非常に過酷な事象までの範囲にわたるいくつかのプラント過渡状態のいずれかに関連付けることができる。

【0038】

内部監視装置１２０および外部監視装置１３０はそれぞれ、たとえばＬＯＣＡの間の条件を含む過酷な非正常動作条件に関連する、極度の大きさの熱、放射線、および／または物理的力に耐えるように構成される。したがって内部監視装置１２０および外部監視装置１３０はそれぞれ、原子炉事故時またはその後にも、原子炉構造体１１０内の環境条件を表すデータを生成し送信するように構成される。内部監視装置１２０および外部監視装置１３０の構造および動作については、図２および図３を参照して以下でより詳しく述べる。

【0039】

図１に戻ると受信器ステーション１７０は、外部監視装置１３０から無線で送信された環境データを受信するように構成された受信装置１７２を含む。受信装置はたとえば、低周波無線送信を受信することができる任意の装置とすることができる。少なくとも１つの例示的実施形態によれば、受信器ステーション１７０は、プラント運転員が原子炉構造体１１０内に含まれる１つまたは複数の監視装置のいずれかから受け取ったデータを見て操作することができるデータ表示／処理装置１７４を含むことができる。

【0040】

データ表示／処理装置１７４は、データプロセッサと、プロセッサによって実行されたときに表示／処理装置に測定データ解釈アプリケーションを実施させる命令を記憶したメモリとを含むことができる。測定データ解釈アプリケーションは、内部監視装置１２０および外部監視装置１３０から測定データを受け取り、受け取った測定データに１つまたは複数の関数を適用し、１つまたは複数の関数の出力に基づいて炉心１４０の内側の条件を判定することができる。たとえば測定データおよび１つまたは複数の関数に基づいて、測定データ解釈アプリケーションはたとえば、クラッディング酸化、水位、クラッディング溶融、炉心再分布、核反応度ｋ_eff、および温度を含む、炉心１４０内の異なる条件を表す出力を発生することができる。測定データ解釈アプリケーションについては図４を参照して以下でより詳しく述べる。データ表示／処理装置１７４はたとえば、パーソナルコンピュータ、またはモニタおよびキーボードを含む端末装置とすることができる。簡単にするために図１には１つの受信ステーションだけが示されるが、原子炉システム１００は、たとえば原子炉構造体１１０の外側の位置にそれぞれが配置され、外部監視装置１３０によって放送され内部監視装置１２０によって送信された環境データをそれぞれが受信することができる任意の数の受信ステーションを含むことができる。

【0041】

したがって少なくとも１つの例示的実施形態による原子炉システム１００を用いて、運転員は、たとえば受信ステーション１７０を含む、原子炉構造体１１０の外側の場所にて、たとえばＬＯＣＡを含む原子炉事故時またはその後も、異なる高さに配置された炉心１４０の複数の領域に対して炉心１４０の状態に関する有用な情報を受け取ることができる。

【0042】

次に内部監視装置１２０の構造および動作について、図２を参照して以下でより詳しく述べる。

【0043】

図２は、例示的実施形態による内部監視装置１２０をより詳しく示す図である。図２を参照すると内部監視装置１２０は、内部センサ１２２、電源ライン１２５、データライン１２６、第１の容器１２７、および第１のデータプロセッサ２３０を含むことができる。内部センサ１２２は、プラント運転員の選択に従って炉心１４０内の任意のタイプの環境条件を検出するためのセンサを含むことができる。たとえばセンサ１２２は、導電率センサアレイ１２２Ａおよび温度センサアレイ１２２Ｂを含むことができる。導電率センサアレイ１２２Ａは、異なる高さでの炉心１４０の領域に対応する異なる高さに配置された第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜２２０Ｃを含むことができる。温度センサアレイ１２２Ｂは、異なる高さでの炉心１４０の領域に対応する異なる高さに配置された第１から第３の温度センサ２５０Ａ〜２５０Ｃを含むことができる。

【0044】

簡単にするために導電率センサアレイ１２２Ａは３つの導電率センサ２２０Ａ〜Ｃだけを含むように示されるが、例示的実施形態によれば、導電率センサアレイ１２２Ａは、たとえば炉心１４０の高さに等しい距離に延びるように垂直に配置された任意の数の導電率センサを含むことができる。さらに、簡単にするために温度センサアレイ１２２Ｂは３つの温度センサ２５０Ａ〜Ｃだけを含むように示されるが、例示的実施形態によれば、温度センサアレイ１２２Ｂは、たとえば炉心１４０の高さに等しい距離に延びるように垂直に配置された任意の数の温度センサを含むことができる。

【0045】

図１を参照して上述したように内部監視装置１２０は、炉心１４０の計装管１４５内に配置することができる。計装管はたとえば空の、または未使用の空間を含むステンレス鋼の管とすることができる。計装管はたとえば、後に炉心１４０から除去された器具類のためにもともと用いられていた管でもよい。もとの器具類が除去されても計装管１４５は残る。したがって炉心１４０内に新たな貫通部または空洞を形成することを必要とせずに、炉心１４０内に内部センサ１２０を設置することができる。計装管１４５はたとえば、たとえばステンレス鋼から作製された移動式炉心内計装（ＴＩＰ）管とすることができる。

【0046】

第１の容器１２７は、計装管１４５より高い融点を有する剛体材料から形成することができ、極度の物理的力を受けている間に変形に耐えることができる。たとえば第１の容器１２７は、たとえばタングステン、モリブデン、ニオブ、またはたとえば炭化珪素を含むセラミックを含む、ステンレス鋼より大幅に高い融点を有する剛体材料から形成することができる。

【0047】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば第１の容器１２７は、内部センサ１２２、電源ライン１２５、およびデータライン１２６を保持し少なくとも部分的に取り囲む。たとえば導電率センサアレイ１２２Ａの第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜Ｃはそれぞれ、第１の容器１２７の外面上に配置することができる。過酷事故時には計装管１４５の材料、たとえばステンレス鋼は溶融する場合がある。溶融したステンレス鋼は、第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜Ｃを覆う場合がある。この金属被覆は、第１から第３の導電率センサの正しい動作を妨げ得る。したがって第１の容器１２７は、計装管１４５の溶融部分が第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜Ｃを覆うのを防ぐために、第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜Ｃが配置される場所の上に外向きに延びる、突出部２４０を含むことができる。

【0048】

第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜Ｃはそれぞれ、炉心１４０の内側の水位を推測または判定するために用いることができる、導電率測定結果を生成することができる。第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜Ｃは、任意の知られているタイプの導電率センサとすることができる。抵抗は導電率の逆数である。したがってたとえば導電率センサが完全に水中に浸された場合は、測定される電気抵抗は無視できる程度である。しかし導電率プローブが窒素、水蒸気などの非導電性の環境に置かれた場合は、測定される抵抗は、ゼロの水位を示す無限大に近付く。第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜Ｃのうちの１つの正常な動作は、計装管１４５内でゼロの水位を示す高抵抗の読みを有することである。過酷な非正常条件時には計装管１４５内の水位はゼロでない場合がある。第１から第３の導電率センサ２２０Ａ〜Ｃは、導電率センサライン２１０Ａを通じて導電率測定結果を出力することができる。

【0049】

第１から第３の温度センサ２５０Ａ〜Ｃは、任意の知られているタイプの温度センサとすることができる。たとえば第１から第３のセンサ２５０Ａ〜Ｃは、それぞれが１７００℃の温度の定格を有するＢ型熟電対のアレイとすることができる。上述のように第１から第３の温度センサ２５０Ａ〜Ｃはそれぞれ炉心１４０内の異なる高さに配置される。したがって炉心１４０内の複数の垂直位置から取られた温度の読みに基づいて、炉心１４０の状態をより高い精度で判定することができる。第１から第３の温度センサ２５０Ａ〜Ｃは、温度センサライン２１０Ｂを通じて温度測定結果を出力することができる。

【0050】

第１のデータプロセッサ２３０は、導電率センサライン２１０Ａを通じて導電率センサアレイ１２２Ａから導電率測定結果を受け取ることができる。データプロセッサ２３０はまた、温度センサライン２１０Ｂを通じて温度センサアレイ１２２Ｂから温度測定結果を受け取ることができる。

【0051】

第１のデータプロセッサ２３０は、内部センサ１２２から受け取った測定結果を処理し、処理した測定データをデータライン１２６を通じて出力する。たとえばデータプロセッサ２３０は、内部センサ１２２から受け取った導電率および温度測定結果を処理し、処理した測定データをデータライン１２６を通じてたとえば受信ステーション１７０を含む１つまたは複数の外部の場所に出力する。データプロセッサ２３０によって行われる処理は、たとえばアナログ−デジタル変換を含むことができる。少なくとも１つの例示的実施形態によればデータプロセッサ２３０は、アナログ−デジタル変換を行うことができるハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む。たとえばデータプロセッサ２３０は、アナログの形で受け取ることができる内部センサ１２２から受け取った測定結果を、デジタルの形に変換するアナログ−デジタル変換機能を含むことができる。アナログ−デジタル変換機能はまた、異なるタイプのデジタルデータ（たとえば導電率、温度など）が一貫した体系化された形で表されるように、データが関連する測定のタイプに従って生成されたデジタルデータを体系化することができる。少なくとも１つの例示的実施形態によれば、第１のデータプロセッサ２３０が処理した測定データをそれを通して出力するデータライン１２６は、炉心１４０内に既にある従来型の器具類のための既存のデータラインでよい。したがって内部監視ユニット１２０のために原子炉構造体１１０の全体にわたって新しいデータラインを走らせることが不要となり得る。

【0052】

内部センサ１２２、および内部監視ユニット１２０のデータプロセッサ２３０はそれぞれ、電源ライン１２５に結合され、それから電力を受け取ることができる。少なくとも１つの例示的実施形態によれば電源ライン１２５は、炉心１４０内に既にある従来型の器具類のための既存の電源ラインでよい。したがって内部監視ユニット１２０のために原子炉構造体１１０の全体にわたって新しい電源ラインを走らせることが不要となり得る。

【0053】

内部センサ１２２の導電率センサアレイ１２２Ａおよび温度センサアレイ１２２Ｂ、および第１のデータプロセッサ２３０に関して上述した動作および機能プロセスは、たとえば１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを含むハードウェアを用いて実施することができる。

【0054】

図３は、例示的実施形態による外部監視装置１３０をより詳しく示す図である。

【0055】

図３を参照すると第１の監視装置１３０は、外部センサアレイ１３２、電源ユニット１３４、送信器１３６、第２のデータプロセッサ３１０、コントローラ３２０、第２の容器３３０、および結合ユニット３４０を含むことができる。

【0056】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば第２の容器３３０は、外部センサアレイ１３２、電源ユニット１３４、送信器１３６、第２のデータプロセッサ３１０、およびコントローラ３２０を取り囲み保持する。第１の容器１２７と同様に第２の容器３３０は、比較的高い融点を有する任意の剛体材料から形成することができ、極度の物理的力を受けている間に変形に耐えることができる。たとえば第２の容器３３０は、ステンレス鋼、タングステン、モリブデン、ニオブ、またはたとえば炭化珪素を含むセラミックから形成することができる。

【0057】

結合ユニット３４０は、第２の容器３３０を、外部監視装置１３０によって監視される原子炉構造体１１０の表面に取り付ける。たとえば図３に示される実施例では、外部監視装置１３０は、結合ユニット３４０を介して原子炉容器１５０に取り付けられる。結合ユニット３４０は、容器３３０と、外部監視装置１３０が装着される表面との間に安定な接続部を形成することができる任意の装置とすることができる。たとえば結合ユニット３４０は、磁石、接着剤、およびボルトの少なくとも１つを含むことができる。

【0058】

外部センサアレイ１３２は、第１から第３の検出ユニット１３２Ａ〜Ｃを含む検出ユニットのアレイを含むことができる。簡単にするために外部センサアレイ１３２は、３つの検出ユニット１３２Ａ〜Ｃだけを含むように図３に示され説明されるが、例示的実施形態によれば外部センサアレイ１３２は、たとえば炉心１４０の高さに等しい距離に延びるように垂直に配置された任意の数の検出ユニットを含むことができる。第１から第３の検出ユニット１３２Ａ〜Ｃは、プラント運転員の選択に従って炉心１４０の状態をプラント運転員が推測することを可能にし得る任意のタイプの環境条件を検出するように構成することができる。たとえば第１から第３の検出ユニット１３２Ａ〜Ｃは、中性子束および／またはガンマ線束を測定することができるハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。中性子束および／またはガンマ線束センサハードウェアは、センサの測定能力を炉心１４０の特定の軸方向の場所に制限するためのコリメータを含むことができる。

【0059】

図３に示されるように外部センサアレイ１３２は、第２のデータプロセッサ３１０に接続される。少なくとも１つの例示的実施形態によれば、外部センサアレイ１３２は、環境測定結果３１５を第２のデータプロセッサ３１０に送ることができる。

【0060】

図２に示された第１のデータプロセッサ２３０と同様に、第２のデータプロセッサ３１０は、受け取った測定結果を処理し、処理した測定データ３１７を出力する。たとえば第２のデータプロセッサ３１０は、外部センサアレイ１３２から受け取った環境測定結果３１５を処理することができる。図２を参照して上述した第１のデータプロセッサ２３０と同様に、第２のデータプロセッサ３１０によって行われる処理は、たとえばアナログ−デジタル変換を含むことができる。しかし第２のデータプロセッサ３１０によって行われる処理はまた暗号化を含むことができる。少なくとも１つの例示的実施形態によれば、第２のデータプロセッサ３１０は、アナログ−デジタル変換を行うことができるハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む。たとえば第２のデータプロセッサ３１０は、外部センサアレイ１３２からアナログの形で受け取ることができる環境測定結果３１５をデジタルの形に変換する、アナログ−デジタル変換機能を含むことができる。第１のデータプロセッサ２３０と同様に、第２のデータプロセッサ３１０のアナログ−デジタル変換機能はまた、異なるタイプのデジタルデータ（たとえば中性子束、ガンマ線束など）が一貫した体系化された形で表されるように、データが関連する測定のタイプに従って生成されたデジタルデータを体系化することができる。さらに少なくとも１つの例示的実施形態によれば、第２のデータプロセッサ３１０はまた、データ暗号化を行うことができるハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。たとえば第２のデータプロセッサ３１０は、アナログ−デジタル変換機能によって生成されたデジタル測定データを暗号化する、暗号化機能を含むことができる。少なくとも１つの例示的実施形態によれば、測定データは、意図した受信者だけが測定データを読めることを確実にするのに役立つように暗号化することができる。意図した受信者には、たとえば図１に示される受信ステーション１７０が含まれる。第２のデータプロセッサ３１０によって行われるアナログ−デジタル変換および暗号化機能は、それぞれアナログ−デジタル変換および暗号化の任意の知られている方法に従って行うことができる。第２のデータプロセッサ３１０は、処理した環境測定結果を測定データ３１７の形で送信器１３６に出力する。少なくとも１つの例示的実施形態によれば第２のデータプロセッサ３１０はまた、測定データ３１７をコントローラ３２０に出力することができる。

【0061】

送信器１３６は測定データ３１７を外部監視装置１３０から無線で外に向けて送信する。送信器１３６は無線信号１３８を用いて測定データ３１７を送信することができる。たとえば送信器１３６は、無線信号１３８として３００Ｈｚから３００ｋＨｚの範囲の低周波（ＬＦ）または超低周波（ＵＬＦ）無線信号を用いて測定データ３１７を送信することができる。送信器１３６はたとえば、低周波電波を用いてデータを送信することができる任意の知られている装置を含むことができる。低周波電波は、外部監視装置１３０が取り付けられた原子炉構造体の基礎構造を貫通するのに十分低い任意の電波でよい。

【0062】

電源ユニット１３４は、外部センサアレイ１３２、第２のデータプロセッサ３１０、送信器１３６、およびコントローラ３２０の動作のために必要な電力を供給する。少なくとも１つの例示的実施形態によれば電源ユニット１３４は、外部監視装置１３０の外部のいずれの電源からも独立に動作することができる。たとえば電源ユニット１３４は１つまたは複数の電池および／または燃料電池を含むことができる。

【0063】

少なくとも１つの例示的実施形態によれば、電源ユニット１３４の寿命を延ばすために、外部監視装置１３０内の１つまたは複数の要素は、スタンバイおよびアクティブの少なくとも２つの動作モードで動作することができる。動作モードはたとえばコントローラ３２０によって制御することができる。

【0064】

コントローラ３２０は、外部センサアレイ１３２、データプロセッサ３１０、送信器１３６、および電源ユニット１３４の１つまたは複数の動作モードを制御するように制御信号３２５を生成するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。動作モードは少なくとも、正常動作条件時の動作のためのスタンバイモードと、非正常動作条件時の動作のためのアクティブモードとを含むことができる。コントローラ３２０は、外部監視装置１３０が取り付けられた原子炉構造体がたとえばＬＯＣＡを含む非正常条件を受けているかどうかに基づいて、動作モードを選択することができる。たとえばコントローラ３２０は、第２のデータプロセッサ３１０から環境測定データ３１７を受け取り、測定データ３１７に基づいて非正常条件が存在するかどうかを判定することができる。次いでコントローラ３２０は、正常動作条件が存在する場合は動作モードをスタンバイに設定し、非正常動作条件が存在する場合は動作モードをアクティブに設定する。コントローラ３２０は、測定データ３１７を、コントローラ３２０内に内部的に記憶された閾値と比較することによって非正常条件が存在するかどうかを判定することができる。閾値はプラント運転員の選択に従って設定することができる。

【0065】

スタンバイモードではコントローラ３２０は、正常動作条件時に電力を節約するためにより少ない頻度でまたは間欠的に動作するように、外部監視装置１３０内の１つまたは複数の要素を制御することができる。アクティブモードではコントローラ３２０は、より頻繁にまたは連続して動作するように、外部監視装置１３０内の１つまたは複数の要素を制御することができる。したがってアクティブモードでは外部監視装置１３０は、緊急状態時に、図１に示される受信ステーション１７０を含む外部の場所にてたとえばプラント運転員に、たとえば絶え間ないリアルタイム測定データを供給することができる。

【0066】

少なくとも１つの例示的実施形態によればスタンバイモードでは、たとえば第１から第３の検出ユニット１３２Ａ〜Ｃを含む、外部検出アレイ１３２の検出ユニットは、たとえば１〜５分ごとに間欠的に動作して環境測定結果３１５を供給する。さらにデータプロセッサ３１０は、検出アレイ１３２の動作に対応して間欠的に動作することができる。さらにスタンバイモードではデータプロセッサは、データをコントローラ３２０のみに供給し、送信器１３６には供給せず、送信器１３６は全くデータを送信しないようにすることができる。さらにスタンバイモードでは電源ユニット１３４は、アクティブモードに比べて低い電力出力を生じるように構成することができる。

【0067】

少なくとも１つの例示的実施形態によればアクティブモードでは、たとえば第１から第３の検出ユニット１３２Ａ〜Ｃを含む、外部検出アレイ１３２の検出ユニットは連続して動作して環境測定結果３１５を絶え間なく生成することができ、第２のデータプロセッサ３１０は連続して動作し、環境測定結果３１５を絶え間なく処理して測定データ３１７を生成することができる。さらにアクティブモードでは第２のデータプロセッサ３１０は、測定データ３１７を送信器１３６に供給することができ、送信器１３６は、たとえば低周波電波を用いて測定データを連続して送信することができる。さらにアクティブモードでは電源ユニット１３４は、スタンバイモードに比べて高い電力出力を生じるように構成することができる。

【0068】

したがってスタンバイおよびアクティブモードの動作を利用することによって、第１の外部監視装置は、独立電源を用いながら延長された期間、機能することができる。少なくとも１つの例示的実施形態によれば、外部センサアレイ１３２、第２のデータプロセッサ３１０、送信器１３６、コントローラ３２０、および電源ユニット１３４は、外部監視装置１３０によって監視される原子炉の燃料補給サイクルの長さの少なくとも１．５倍に等しいスタンバイ寿命をもたらすように構成される。

【0069】

外部センサアレイ１３０の第１から第３の検出ユニット１３２Ａ〜Ｃ、第２のデータプロセッサ３１０、送信器１３６、コントローラ３２０、および電源ユニット１３４を含む検出ユニットに関して上述した動作および機能プロセスは、たとえば１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを含むハードウェアを用いて実施することができる。次に、内部センサ１２０および外部センサ１３０によって生成された測定データを用いて炉心１４０の状態を判定する方法について、図４を参照して以下でより詳しく述べる。

【0070】

図４は例示的実施形態による、測定データを用いて炉心の状態を判定するやり方を示す機能図である。図４に示される動作は、たとえば図１を参照して上述したデータ表示／処理装置１７４によって実行される測定データ解釈アプリケーションによって実施することができる。

【0071】

図４を参照すると、内部センサ１２２によって生成され、少なくとも１つの例示的実施形態により第１のデータプロセッサ２３０によって処理された温度測定データ２３および導電率測定データ２４は、内部測定データセット２１として編集することができる。内部測定データセット２１は、導電率センサアレイ１２２Ａの導電率センサ２２０および温度センサアレイ１２２Ｂの温度センサ２５０が位置する炉心１４０の複数の異なる高さのそれぞれに対応する、温度測定データ２３および導電率測定データ２４を含む。

【0072】

外部センサ１３２によって生成され、少なくとも１つの例示的実施形態により第２のデータプロセッサ３１０によって処理されたガンマ線束測定データ２５および中性子束測定データ２６は、外部測定値セット２２として編集することができる。内部測定値セット２１と同様に、外部測定値セット２２は、外部センサアレイ１３２の検出ユニットが位置する炉心１４０の複数の異なる高さのそれぞれに対応する、ガンマ線束測定データ２５および中性子束測定データ２６を含む。

【0073】

後処理機能２８は、内部測定データセット２１および外部測定データセット２２に対して追加の操作を行う機能である。追加の操作は、プラント運転員の選択に従った任意のデータ処理機能を含むことができる。たとえば、温度測定データ２３、導電率測定データ２４、ガンマ線束測定データ２５、および中性子束測定データ２６のいずれかが暗号化されていれば、後処理機能２８は暗号化された測定データを知られている方法に従って復号化することができる。

【0074】

測定データが後処理機能２８によって処理された後に、測定データを用いて、たとえば知られている計算方法に従って炉心１４０の炉心状態３３を判定することができる。たとえば比較関数を測定データに適用することができる。たとえばガンマ線束測定データ２５にガンマ線束比較関数２９を適用することができ、中性子束測定データ２６に中性子束比較関数３０を適用することができ、温度測定データ２３に温度比較関数３１を適用することができ、導電率測定データ２４に導電率比較関数３２を適用することができる。

【0075】

ガンマ線束比較関数２９は、外部測定値セット２２からの各ガンマ線束測定結果ｇａｍｍａ_measuredを対応するガンマ線束閾値ｇａｍｍａ_thresholdと比較することができる。閾値は、たとえばプラント運転員の選択に従って選ぶことができる。たとえばガンマ線束データ２５内に含まれる測定結果が取られた炉心１４０の各高さに対して、対応するガンマ線束閾値ｇａｍｍａ_thresholdがあり得る。ガンマ線束比較関数２９は出力として、ガンマ線束測定結果ｇａｍｍａ_measuredとガンマ線束閾値ｇａｍｍａ_thresholdの比較に基づいて差分値を生成することができる。

【0076】

同様に中性子束比較関数３０は、外部測定値セット２２からの各中性子束測定結果ｎｅｕｔｒｏｎ_measuredを対応する中性子束閾値ｎｅｕｔｒｏｎ_thresholdと比較することができる。閾値は、たとえばプラント運転員の選択に従って選ぶことができる。たとえば中性子束データ２６内に含まれる測定結果が取られた炉心１４０の各高さに対して、対応する閾値ｎｅｕｔｒｏｎ_thresholdがあり得る。中性子束比較関数３０は出力として、中性子束測定結果ｎｅｕｔｒｏｎ_measuredと中性子束閾値ｎｅｕｔｒｏｎ_thresholdの比較に基づいて差分値を生成することができる。

【0077】

さらに温度比較関数３１は、内部測定値セット２１からの各温度測定結果ｔｅｍｐ_measuredを対応する温度閾値ｔｅｍｐ_thresholdと比較することができる。閾値は、たとえばプラント運転員の選択に従って選ぶことができる。たとえば温度データ２３内に含まれる測定結果が取られた炉心１４０の各高さに対して、対応する温度閾値ｔｅｍｐ_thresholdがあり得る。温度比較関数３１は出力として、温度測定結果ｔｅｍｐ_measuredと温度閾値ｔｅｍｐ_thresholdの比較に基づいて差分値を生成することができる。

【0078】

同様に導電率比較関数３２は、内部測定値セット２１からの各導電率測定結果ｃｏｎｄ_measuredを対応する導電率閾値ｃｏｎｄ_thresholdと比較することができる。閾値は、たとえばプラント運転員の選択に従って選ぶことができる。たとえば導電率データ２４内に含まれる測定結果が取られた炉心１４０の各高さに対して、対応する導電率閾値ｃｏｎｄ_thresholdがあり得る。導電率比較関数３２は出力として、導電率測定結果ｃｏｎｄ_measuredと導電率閾値ｃｏｎｄ_thresholdの比較に基づいて差分値を生成することができる。

【0079】

炉心状態関数は、ガンマ線束比較関数２９、中性子束比較関数３０、温度比較関数３１、および導電率比較関数３２の出力を解釈して炉心１４０の内側の条件を判定することができる。判定される条件にはたとえば、クラッディング酸化、クラッディング溶融、炉心再分布、核反応度ｋ_eff、炉心損傷のパーセンテージ、温度レベル、および炉心の内側の水位を含むことができる。

【0080】

したがって例示的実施形態によれば、監視される炉心の内側および外側の諸位置に配置された頑丈に構築された原子炉監視装置によって取られた測定結果を用いることによって、重大な原子炉事故に関連するもののような過酷な非正常条件時であっても、監視される炉心の状態に関する情報を得ることができる。炉心状態情報は、原子炉事故の検出、評価、および対処においてプラント運転員を補助することになる。

【0081】

本明細書ではいくつかの例示的実施形態が開示されたが、他の変形形態が可能であることを理解されたい。このような変形形態は本開示の趣旨および範囲から逸脱するものと見なされるべきではなく、当業者には明らかなすべてのこのような変更形態は添付の特許請求の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0082】

２１ 内部測定データセット、内部測定値セット
２２ 外部測定値セット、外部測定データセット
２３ 温度測定データ
２４ 導電率測定データ
２５ ガンマ線束測定データ
２６ 中性子束測定データ
２８ 後処理機能
２９ ガンマ線束比較関数
３０ 中性子束比較関数
３１ 温度比較関数
３２ 導電率比較関数
３３ 炉心状態
１００ 原子炉システム
１１０ 原子炉構造体
１２０ 内部監視装置、内部センサ、内部監視ユニット
１２２ 内部センサ
１２２Ａ 導電率センサアレイ
１２２Ｂ 温度センサアレイ
１２５ 電源ライン
１２６ データライン
１２７ 第１の容器
１３０ 外部監視装置、外部監視ユニット、第１の監視装置、外部センサ
１３２ 外部センサアレイ
１３２Ａ 第１の検出ユニット
１３２Ｂ 第２の検出ユニット
１３２Ｃ 第３の検出ユニット
１３４ 電源ユニット
１３６ 送信ユニット、送信器
１３８ 低周波電波、無線信号
１４０ 炉心
１４５ 計装管
１５０ 原子炉容器
１６０ ドライウェル
１７０ 受信器ステーション、受信ステーション
１７２ 受信装置
１７４ データ表示／処理装置
２１０Ａ 導電率センサライン
２１０Ｂ 温度センサライン
２２０Ａ 第１の導電率センサ
２２０Ｂ 第２の導電率センサ
２２０Ｃ 第３の導電率センサ
２３０ 第１のデータプロセッサ
２４０ 突出部
２５０Ａ 第１の温度センサ
２５０Ｂ 第２の温度センサ
２５０Ｃ 第３の温度センサ
３１０ 第２のデータプロセッサ
３１５ 環境測定結果
３１７ 測定データ
３２０ コントローラ
３２５ 制御信号
３３０ 第２の容器
３４０ 結合ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】