特許 6811666 計測装置

(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】6811666

(24)【登録日】2020年12月17日

(45)【発行日】2021年1月13日

(54)【発明の名称】計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/204 20060101AFI20201228BHJP

【ＦＩ】

   G01N23/204

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-63745(P2017-63745)

(22)【出願日】2017年3月28日

(65)【公開番号】特開2018-165697(P2018-165697A)

(43)【公開日】2018年10月25日

【審査請求日】2019年12月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柿木 浩一

(72)【発明者】

【氏名】▲濱▼口 涼吉

(72)【発明者】

【氏名】林原 浩文

(72)【発明者】

【氏名】塚本 泰介

【審査官】 嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２５９４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０９１０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−００２６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５０２８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２８８９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０９８６９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７６

Ｇ２１Ｃ １７／００−１７／１４

Ｇ２１Ｃ １９／００−１９／５０

Ｇ２１Ｃ ２３／００

Ｇ２１Ｆ ９／００− ９／３６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中性子線源とホウ素とを含んだ液体中のホウ素の濃度を計測する計測装置であって、
熱中性子検出器を有するホウ素濃度測定用のプローブと、
中性子線を遮蔽する材料により構成され、かつ少なくとも前記ホウ素を含んだ第２の液体が内部に供給されるとともに、前記プローブの前記熱中性子検出器を覆う遮蔽部と、
を備え、
前記プローブの中性子線源と前記熱中性子検出器とが前記遮蔽部内の前記第２の液体内に配置されることを特徴とする計測装置。

【請求項2】

前記液体中の前記中性子線源を除去して、前記液体から前記第２の液体を生成するとともに、生成した前記第２の液体を前記遮蔽部の内部に供給する中性子線源除去部を備えることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記液体中の前記中性子線源の濃度を測定する中性子線源測定部を備え、
前記中性子線源測定部により前記中性子線源の濃度が測定された前記液体を前記第２の液体とすることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホウ素を含んだ液体のホウ素の濃度を計測する計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体中のホウ素の濃度を測定する計測装置として、液体中に速中性子を放出する中性子線源と、速中性子が液体中で変換されてなる熱中性子の数を測定する熱中性子検出器と、を備える計測装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示された計測装置は、ホウ素が他の元素に比べて、熱中性子を捕獲する能力が高いことに着目して、液体中のホウ素の濃度を計測する装置である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−３５０３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の計測装置は、熱中性子検出器が液体中の熱中性子の数を測定するために、計測装置外からの中性子線が作用する環境下では、ホウ素の濃度の計測誤差が増加する傾向であった。

【0005】

本発明は上述した課題を解決するものであり、計測装置外からの中性子線が作用する環境下での液体中のホウ素の濃度の計測誤差を抑制することができる計測装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の目的を達成するために、第１の発明の計測装置は、中性子線源とホウ素とを含んだ液体中のホウ素の濃度を計測する計測装置であって、熱中性子検出器を有するホウ素濃度測定用のプローブと、中性子線を遮蔽する材料により構成され、かつ少なくとも前記ホウ素を含んだ第２の液体が内部に供給されるとともに、前記プローブの前記熱中性子検出器を覆う遮蔽部と、を備えることを特徴とする。

【0007】

この計測装置は、中性子線を遮蔽する材料により構成され、かつホウ素濃度測定用のプローブの熱中性子検出器を覆う遮蔽部を備えている。この結果、計測装置は、遮蔽部内の熱中性子検出器に計測装置外からの中性子線が作用することを抑制することができる。

【0008】

また、第２の発明の計測装置は、第１の発明において、前記液体中の前記中性子線源を除去して、前記液体から前記第２の液体を生成するとともに、生成した前記第２の液体を前記遮蔽部の内部に供給する中性子線源除去部を備えることを特徴とする。

【0009】

この計測装置は、液体中の中性子線源を除去して遮蔽部の内部に第２の液体を供給する中性子線源除去部を備えるので、液体中の中性子線源の影響を受けることなく、ホウ素の濃度を計測することができる。

【0010】

また、第３の発明の計測装置は、第１の発明において、前記液体中の前記中性子線源の濃度を測定する中性子線源測定部を備え、前記中性子線源測定部により前記中性子源の濃度が測定された前記液体を前記第２の液体とすることを特徴とする。

【0011】

この計測装置は、液体中の中性子線源の濃度を測定する中性子線源測定部を備えるので、計測結果を液体中の中性子線源の濃度で修正することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、計測装置外からの中性子線が作用する環境下での液体中のホウ素の濃度の計測誤差を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態１に係る計測装置の概略図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る計測装置の構成図である。

【図3】図３は、実施形態１に係る計測装置の計測部の構成図である。

【図4】図４は、実施形態２に係る計測装置の概略図である。

【図5】図５は、実施形態２に係る計測装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0015】

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る計測装置の概略図である。図２は、実施形態１に係る計測装置の構成図である。図３は、実施形態１に係る計測装置の計測部の構成図である。

【0016】

実施形態１に係る計測装置１は、中性子線が存在する位置に配置されて、計測装置１外からの中性子線が作用する環境下に設置される。計測装置１は、計測箇所１００の中性子線源とホウ素とを含んだ液体Ｌ１のホウ素の濃度を測定する装置である。

【0017】

実施形態１において、計測装置１は、加圧水型原子炉の格納容器内に配置される。実施形態１に係る計測装置１の計測箇所１００の液体Ｌ１は、加圧水型原子炉の一次冷却水であるが、沸騰水型原子炉の冷却水又は原子炉燃料を冷却する燃料プールの冷却水でも良い。また、計測箇所１００は、中性子線源とホウ素とを含んだ液体Ｌ１を有する設備、領域であればよく、格納容器、一次冷却水系統、燃料プール以外の設備、領域とすることもできる。

【0018】

実施形態１において、液体Ｌ１は、測定対象であり、ウランや超ウラン元素、及びその核分裂によって生成した放射性核種等の中性子線源を含み、中性子線減速材として用いられるホウ素が溶解した軽水である。計測箇所１００は、一時冷却水を循環する一次冷却系の任意の箇所である。

【0019】

計測装置１は、図１及び図２に示すように、計測箇所１００の液体Ｌ１を取り込む循環路１０と、液体Ｌ１中の中性子線源を除去して第２の液体Ｌ２を生成する中性子線源除去部２０と、第２の液体Ｌ２中のホウ素の濃度を計測する計測部３０とを備える。

【0020】

循環路１０は、計測箇所１００の液体Ｌ１を取り込んで中性子線源除去部２０に導きかつ計測後の第２の液体Ｌ２を計測箇所１００に戻すものである。循環路１０は、計測箇所１００の液体Ｌ１を取り込んで中性子線源除去部２０に導く供給管１１と、計測部３０によりホウ素の濃度が測定された第２の液体Ｌ２を計測箇所１００に導く排出管１２と、供給管１１に設けられたポンプ１３とを備える。供給管１１及び排出管１２は、内側に液体Ｌ１，Ｌ２を通すことが可能な筒状の配管であり、計測箇所１００に着脱自在である。

【0021】

ポンプ１３は、液体Ｌ１，Ｌ２を供給管１１と排出管１２との内側に通して、液体Ｌ１，Ｌ２を計測箇所１００と計測部３０との間で循環させるものである。実施形態１において、ポンプ１３は、供給管１１の計測箇所１００と中性子線源除去部２０との間に配置されて、計測箇所１００の液体Ｌ１を計測部３０に圧送する位置に配置されているが、ポンプ１３の位置は、液体Ｌ１，Ｌ２を計測箇所１００と計測部３０との間で循環可能な位置であれば、計測箇所１００と中性子線源除去部２０との間に限定されない。

【0022】

中性子線源除去部２０は、供給管１１からの液体Ｌ１が供給される容器２１と、容器２１内に設けられたフィルタ２２とを備える。実施形態１において、フィルタ２２は、容器２１内の空間を計測箇所１００寄りの第１の空間２１Ａと、計測部３０寄りの第２の空間２１Ｂとに区画している。第１の空間２１Ａは、計測箇所１００からの液体Ｌ１が供給される。フィルタ２２は、第１の空間２１Ａ内の液体Ｌ１内の中性子線源を吸着して、第２の液体Ｌ２であるホウ素が溶解した軽水を第２の空間２１Ｂに向けて透過する。

【0023】

第２の空間２１Ｂは、中性子線源が除去されかつホウ素が溶解した軽水である第２の液体Ｌ２で満たされる。フィルタ２２は、例えば、中性子線源を吸着するイオン交換樹脂、又はゼオライト系等の無機吸着材により構成されている。また、フィルタ２２は、ホウ素が溶解した液体に浸漬されて、ホウ素を飽和する状態まで吸着したイオン交換樹脂又は無機吸着材により構成されても良い。中性子線源除去部２０は、フィルタ２２により中性子線源を除去した第２の液体Ｌ２を計測部３０に供給する。

【0024】

計測部３０は、供給管１１と排出管１２とが連結した容器である遮蔽部３１と、遮蔽部３１内に配置されたホウ素濃度検出用のプローブ３２と、濃度算出装置３３とを備える。

【0025】

遮蔽部３１は、中性子線を遮蔽する材料により構成される。遮蔽部３１は、供給管１１と排出管１２とが連結している。遮蔽部３１は、中性子線源除去部２０により中性子線源が除去された第２の液体Ｌ２が供給管１１を通して内部に供給される。遮蔽部３１は、プローブ３２の熱中性子検出器３２Ｃを覆っている。遮蔽部３１は、内部の第２の液体Ｌ２を、排出管１２を通して遮蔽部３１外である計測箇所１００に排出する。遮蔽部３１は、供給管１１及び排出管１２と連結する開口３１Ａ，３１Ｂ以外が密閉されている。実施形態１において、遮蔽部３１を構成する中性子線を遮蔽する材料は、ホウ素を含有した高密度ポリエチレンであるが、本発明ではこれに限定されない。

【0026】

プローブ３２は、図３に示すように、内部が密閉された筒状のガイドパイプ３２Ａと、中性子線源３２Ｂと、熱中性子検出器３２Ｃとを備える。ガイドパイプ３２Ａは、遮蔽部３１内の第２の液体Ｌ２内に配置される。

【0027】

中性子線源３２Ｂは、ガイドパイプ３２Ａ内に配置されかつ第２の液体Ｌ２内に速中性子を放出する。熱中性子検出器３２Ｃは、ガイドパイプ３２Ａ内に配置されかつ速中性子が第２の液体Ｌ２内で変換されて成る熱中性子の数を計測する。熱中性子検出器３２Ｃは、計測結果を濃度算出装置３３に出力する。熱中性子検出器３２Ｃは、遮蔽部３１により計測装置１外の中性子線が作用することが規制される位置に配置されている。

【0028】

濃度算出装置３３は、熱中性子検出器３２Ｃの計測結果等に基づいて、第２の液体Ｌ２のホウ素の濃度を算出する。濃度算出装置３３は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インタフェース装置とを有し、コンピュータプログラムを実行可能なコンピュータである。濃度算出装置３３の演算処理装置は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ上で実行することにより、濃度算出装置３３の機能を実現する。

【0029】

計測装置１は、ポンプ１３で計測箇所１００から抽出した計測対象の液体Ｌ１を、中性子線源除去部２０を通過させた後、計測部３０に流入させ、計測部３０を通過した第２の液体Ｌ２を計測箇所１００に戻す。計測装置１は、計測対象の液体Ｌ１を順次経路内に流し、中性子線源除去部２０を通過させて中性子源を除去した後、計測部３０でホウ素濃度を計測することで、液体Ｌ１のホウ素濃度を連続的に計測する。

【0030】

以上説明したように、実施形態１の計測装置１は、中性子線を遮蔽する材料で構成されかつ第２の液体Ｌ２が内部に供給される遮蔽部３１によりプローブ３２の熱中性子検出器３２Ｃを覆っているため、遮蔽部３１の外部の中性子線がプローブ３２の熱中性子検出器３２Ｃにより計測されることを抑制できる。この結果、計測装置１は、遮蔽部３１内のプローブ３２に計測装置１外の中性子線が作用することを抑制することができ、計測装置１外からの中性子線が作用する環境下において、第２の液体Ｌ２即ち液体Ｌ１中のホウ素の濃度の計測誤差を抑制することができる。

【0031】

また、実施形態１の計測装置１は、液体Ｌ１中の中性子線源を除去して遮蔽部３１の内部に供給する中性子線源除去部２０を備えるので、プローブ３２の熱中性子検出器３２Ｃが液体Ｌ１中の中性子線源を計測することを抑制できる。この結果、計測装置１は、液体Ｌ１中の中性子線源の影響を受けることなく、ホウ素の濃度を計測することができる。

【0032】

また、実施形態１の計測装置１は、遮蔽部３１内に第２の液体Ｌ２を導く供給管１１と、遮蔽部３１の内部の第２の液体Ｌ２を外に導く排出管１２とを備え、供給管１１及び排出管１２が計測箇所１００に着脱自在である。この結果、計測装置１は、供給管１１と排出管１２とを任意の位置に接続することで、任意の位置のホウ素の濃度を計測することができる。

【0033】

［実施形態２］
次に、図４及び図５を参照して、実施形態２に係る計測装置１−２について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明を省略する。図４は、実施形態２に係る計測装置の概略図である。図５は、実施形態２に係る計測装置の構成図である。

【0034】

実施形態２に係る計測装置１−２は、図４及び図５に示すように、中性子線源除去部２０の代わりに中性子線源測定部４０を備えていること以外、実施形態１の計測装置１と構成が等しい。

【0035】

中性子線源測定部４０は、液体Ｌ１中の中性子線源の濃度を測定するとともに、測定後の液体Ｌ１を第２の液体Ｌ２として計測部３０の遮蔽部３１内に供給するものである。実施形態２において、液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２とは、同一の液体であり、中性子線源測定部４０により中性子線源の濃度が測定された液体Ｌ１を第２の液体Ｌ２とする。実施形態２において、中性子線源測定部４０は、供給管１１に設けられているが、排出管１２に設けられても良い。中性子線源測定部４０は、供給管１１からの液体Ｌ１が供給される容器４１と、容器４１内に設けられた中性子線源の濃度検出用のプローブ４２とを備える。

【0036】

容器４１は、中性子線を遮蔽する材料により構成される。容器４１は、供給管１１を介して計測箇所１００からの液体Ｌ１が供給される供給用の開口４１Ａと、供給管１１を介して内部の液体Ｌ１を第２の液体Ｌ２として計測部３０の遮蔽部３１内に供給する排出用の開口４１Ｂとが設けられている。容器４１は、プローブ４２の熱中性子検出器４２Ｂを覆っている。容器４１は、開口４１Ａ，４１Ｂ以外が密閉されている。実施形態２において、容器４１を構成する中性子線を遮蔽する材料は、実施形態１の遮蔽部３１と同様に、ホウ素を含有した高密度ポリエチレンであるが、本発明ではこれに限定されない。

【0037】

プローブ４２は、内部が密閉された筒状のガイドパイプ４２Ａと、ガイドパイプ４２Ａ内に収容された熱中性子検出器４２Ｂを備える。ガイドパイプ４２Ａは、容器４１内の液体Ｌ１内に配置される。

【0038】

熱中性子検出器４２Ｂは、液体Ｌ１中の熱中性子の数を計測する。熱中性子検出器４２Ｂは、測定結果を濃度算出装置３３に出力する。熱中性子検出器４２Ｂは、容器４１により計測装置１−２外の中性子線が作用することが規制される位置に配置されている。

【0039】

実施形態２に係る計測部３０の濃度算出装置３３は、プローブ３２の熱中性子検出器３２Ｃの計測結果を、プローブ４２の熱中性子検出器４２Ｂの測定結果により補正して、計測部３０の遮蔽部３１内の第２の液体Ｌ２のホウ素の濃度を算出する。

【0040】

以上説明したように、実施形態２の計測装置１−２は、実施形態１と同様に、中性子線を遮蔽する材料で構成されかつ第２の液体Ｌ２が内部に供給される遮蔽部３１によりプローブ３２を覆っているため、遮蔽部３１の外部の中性子線がプローブ３２の熱中性子検出器３２Ｃにより計測されることを抑制できる。この結果、計測装置１−２外からの中性子線が作用する環境下において、第２の液体Ｌ２即ち液体Ｌ１中のホウ素の濃度の計測誤差を抑制することができる。

【0041】

また、実施形態２の計測装置１−２は、液体Ｌ１中の中性子線源の濃度を測定する中性子線源測定部４０を備えるので、プローブ３２の熱中性子検出器３２Ｃの計測結果を液体Ｌ１中の中性子線源の濃度により補正することができる。この結果、計測装置１−２は、液体Ｌ１中の中性子線源の影響を考慮して、ホウ素の濃度を計測することができる。

【0042】

また、実施形態２の計測装置１−２は、遮蔽部３１内に第２の液体Ｌ２を導く供給管１１と、遮蔽部３１の内部の第２の液体Ｌ２を外に導く排出管１２とを備え、供給管１１及び排出管１２が計測箇所１００に着脱自在である。この結果、計測装置１−２は、供給管１１と排出管１２とを任意の位置に接続することで、任意の位置のホウ素の濃度を計測することができる。

【0043】

また、実施形態２の計測装置１−２は、中性子線源測定部４０のプローブ４２の熱中性子検出器４２Ｂを覆っている容器４１が中性子線を遮蔽する材料により構成される。この結果、中性子線源測定部４０のプローブ４２は、容器４１の外部の中性子線を測定することを抑制でき、液体Ｌ１中の中性子線源の濃度を正確に測定することができる。

【符号の説明】

【0044】

１，１−２ 計測装置
１１ 供給管
１２ 排出管
２０ 中性子線源除去部
３１ 遮蔽部
３２ プローブ
３２Ｃ 熱中性子検出器
４０ 中性子線源測定部
Ｌ１ 液体
Ｌ２ 第２の液体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】