特許 7344745 未臨界度測定装置および未臨界度測定方法

(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】

(24)【登録日】2023-09-06

(45)【発行日】2023-09-14

(54)【発明の名称】未臨界度測定装置および未臨界度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G21C 19/40 20060101AFI20230907BHJP

   G21C 17/06 20060101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

G21C19/40 100

G21C17/06 070

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019187858

(22)【出願日】2019-10-11

(65)【公開番号】P2021063694

(43)【公開日】2021-04-22

【審査請求日】2022-06-10

(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】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小池 啓基

(72)【発明者】

【氏名】左藤 大介

(72)【発明者】

【氏名】山路 和也

(72)【発明者】

【氏名】中田 幹裕

(72)【発明者】

【氏名】堀元 俊明

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－００３１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１０４２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４４０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１８３６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １９／４０

Ｇ２１Ｃ １７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

核燃料物質の近傍であって少なくとも一つが炉心を囲む炉心槽の内面に配置されたり、原子炉容器内で炉心における複数の前記核燃料物質の間に配置されたり、原子炉容器内で前記炉心の中央、外側、その中間の少なくとも１つを含む炉心の複数のエリアごとに配置されたりする中性子検出器と、
前記中性子検出器の検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理する信号処理部と、
前記信号処理部から得たカウント値から未臨界度を算出する演算部と、
前記演算部により算出された未臨界度、および新規の前記核燃料物質と使用中の前記核燃料物質との配置関係に基づく前記核燃料物質が配置された条件に基づいて未臨界度を評価する監視制御装置と、
を備える未臨界度測定装置。

【請求項2】

前記中性子検出器は、板状に形成される、請求項１に記載の未臨界度測定装置。

【請求項3】

前記監視制御装置は、前記未臨界度を表示すると共に前記未臨界度が所定の閾値を下回った場合に報知を行う、請求項１または２に記載の未臨界度測定装置。

【請求項4】

核燃料物質の近傍であって少なくとも一つが炉心を囲む炉心槽の内面に配置されたり、原子炉容器内で炉心における複数の前記核燃料物質の間に配置されたり、原子炉容器内で前記炉心の中央、外側、その中間の少なくとも１つを含む炉心の複数のエリアごとに配置されたりする中性子検出器を適用し、
原子炉の運転停止中において、前記中性子検出器から得た検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理するステップと、
前記カウント値から未臨界度を算出するステップと、
算出された前記未臨界度、および新規の前記核燃料物質と使用中の前記核燃料物質との配置関係に基づく前記核燃料物質が配置された条件に基づいて未臨界度を評価するステップと、
を含む未臨界度測定方法。

【請求項5】

前記中性子検出器は、板状に形成される、請求項４に記載の未臨界度測定方法。

【請求項6】

前記カウント値に予め計算した係数を掛けて未臨界度に換算するステップをさらに含む、請求項４または５に記載の未臨界度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、未臨界度測定装置および未臨界度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、特許文献１には、原子炉が未臨界状態で停止中に、原子炉内の中性子レベルを測定し原子炉の出力の異常な上昇があった際に原子炉を停止させる方法について記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－１９２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発電用軽水炉心では、例えば、異常事態で一旦炉心を停止してから、炉心冷却などで状態を変化させる場合、再臨界発生を防止するため、炉内外での中性子束などの間接的なパラメータ監視を行う。ただし、間接的なパラメータ監視では、大きな余裕を見込んでおく必要がある。炉心の停止中の反応度である未臨界度が分かれば、再臨界発生までにどの程度の余裕があるかを直接把握することができ、より合理的に炉心防護と再臨界防止を行うことが可能となる。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、未臨界度を精度よく測定することのできる未臨界度測定装置および未臨界度測定方法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、本開示の一態様に係る未臨界度測定装置は、核燃料物質の近傍に配置される中性子検出器と、前記中性子検出器の検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理する信号処理部と、前記信号処理部から得たカウント値から未臨界度を算出する演算部と、を備える。

【0007】

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る未臨界度測定方法は、核燃料物質の近傍に配置された中性子検出器を適用し、原子炉の運転停止中において、前記中性子検出器から得た検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理するステップと、前記カウント値から未臨界度を算出するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、核燃料物質の近傍に配置した中性子検出器により、核燃料物質が発生する中性子を高感度で検出できる。そして、中性子検出器の検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理し、カウント値から未臨界度を算出することで、未臨界度を精度よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係る未臨界度測定装置を示す概略構成図である。

【図2】図２は、本開示の実施形態に係る未臨界度測定装置の動作を示すフローチャートである。

【図3】図３は、本開示の実施形態に係る未臨界度測定装置の動作結果の一例を示すグラフである。

【図4】図４は、本開示の実施形態に係る未臨界度測定装置の動作結果の一例を示すグラフである。

【図5】図５は、本開示の実施形態に係る未臨界度測定装置の配置例を示す原子炉の縦断面図である。

【図6】図６は、図５に示す原子炉の炉心の横断面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本開示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開示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。

【0011】

本実施形態の未臨界度測定装置、未臨界度測定方法および中性子検出器は、原子力発電プラントに適用される。原子力発電プラントは、原子炉容器の内部に、核燃料物質としての燃料集合体が配置される炉心が設けられている。使用済の燃料集合体や、未使用の燃料集合体は、原子力発電プラントの燃料ピットに保管される。使用済の燃料集合体は、キャスクに収納されて保管設備に輸送される。本実施形態の未臨界度測定装置、未臨界度測定方法および中性子検出器は、このような原子力発電プラントにおいて燃料集合体の未臨界度を測定する。なお、核燃料物質としては、核燃料が様々な形態で構成されたものを含み、複数の燃料棒が束ねられた燃料集合体に限定されるものではない。以下の説明では、燃料集合体を例に説明する。また、燃料を扱うプラントとしては、燃料再処理工場や燃料加工施設などがあり、原子力発電プラントに限定されるものではない。

【0012】

図１は、本実施形態に係る未臨界度測定装置を示す概略構成図である。

【0013】

本実施例に係る未臨界度測定装置１は、検出部２と、信号処理部３と、監視操作部４と、を含み構成されている。

【0014】

検出部２は、中性子検出器２１と、プリアンプ２２と、を有する。中性子検出器２１は、中性子を検出するものである。プリアンプ２２は、中性子検出器２１から出力される検出信号を増幅する。

【0015】

信号処理部３は、電源装置３１と、信号処理装置３２と、ＭＣＡ３３と、を有する。電源装置３１は、信号処理部３において信号処理装置３２およびＭＣＡ３３に電源を供給する。信号処理装置３２は、検出部２においてプリアンプ２２により増幅された検出信号を入力し、計測に不要なノイズを除去する。ＭＣＡ３３は、マルチチャンネルアナライザ（Multi-Channel Analyzer）であり、信号処理装置３２によりノイズを除去された検出信号を入力し、この検出信号を所定時間当たりのカウント値、即ち高計数率中性子のパルスイベントとして処理する。そして、ＭＣＡ３３は、このパルスイベントを記録する。

【0016】

監視操作部４は、電源装置４１と、演算部４２と、監視制御装置４３と、を有する。電源装置４１は、監視操作部４において演算部４２および監視制御装置４３に電源を供給する。演算部４２は、信号処理部３のＭＣＡ３３が記録するパルスイベントのカウント値から未臨界度を算出する。演算部４２は、例えば、コンピュータであり、図には明示しないが、演算処理装置、記憶装置などにより実現され、表示装置、入力装置、音声出力装置、ドライブ装置、および入出力インターフェース装置を有してもよい。演算処理装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭやＲＡＭのようなメモリおよびストレージを含む。演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施する。表示装置は、フラットパネルディスプレイを含む。入力装置は、操作されることにより入力データを生成するもので、キーボードおよびマウスの少なくとも一方を含む。なお、入力装置が表示装置の表示画面に設けられたタッチセンサを含んでもよい。音声出力装置は、スピーカーを含む。ドライブ装置は、処理を実行するためのプログラムなどのデータが記録された記録媒体からデータを読み出す。記録媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスクなどのように情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの様に情報を電気的に記録する半導体メモリなど、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。入出力インターフェース装置は、演算処理装置と記憶装置と表示装置と入力装置と音声出力装置とドライブ装置との間でデータ通信する。

【0017】

演算部４２において、未臨界度の算出は、例えば、ファインマンα法に基づく。また、対象となる燃料集合体の配置状態が未臨界度に影響することから、計測した結果に係数を掛けて未臨界度に換算する。係数は、例えば、炉心の形状に基づき予め計算して得られる。また、未臨界度の算出は、同じような炉心で繰り返し行い、過去データ（パルスイベントのテーブル）をフィードバックして更生することで不確定さをより小さくすることができる。

【0018】

監視制御装置４３は、演算部４２により算出された未臨界度を監視する。監視制御装置４３は、例えば、コンピュータであり、図には明示しないが、演算処理装置、記憶装置などにより実現され、表示装置、入力装置、音声出力装置、ドライブ装置、および入出力インターフェース装置を有してもよい。これらの構成は演算部４２と同様であり、監視制御装置４３は演算部４２と共に構成できる。

【0019】

監視制御装置４３において、未臨界度の監視は、演算部４２により算出された未臨界度の変動を表示装置にて表示することで実施できる。また、未臨界度の監視は、演算部４２により算出された未臨界度の変動において、未臨界度が所定の閾値よりも下回った場合に異常を判定し、表示装置や音声出力装置により報知することで警報を実施できる。

【0020】

監視制御装置４３において、未臨界度の監視は、演算部４２により算出された未臨界度および燃料集合体が配置された条件に基づいて未臨界度を評価する。燃料集合体が配置された条件は、例えば、燃料集合体の配置や、新規の燃料集合体と使用中の燃料集合体との配置関係などに基づく。未臨界度の評価は、推論規則に基づいて実施される。推論規則は、記憶装置に記憶され、例えば、ニューラルネットワーク、ベイジアンネットワーク、サポートベクタマシン、および事例ベース推論などによる１または複数からなる。なお、推論規則は、記録媒体やネットワークを介して監視制御装置４３に入力され記憶装置に記憶される。また、監視制御装置４３では、時々刻々と変わる情報に基づき記憶装置に記憶されている推論規則を更新することができる。そのため、記憶装置には、推論規則を更新する更新プログラムが記憶されている。

【0021】

図２は、本実施形態に係る未臨界度測定装置の動作を示すフローチャートである。図３および図４は、本実施形態に係る未臨界度測定装置の動作結果の一例を示すグラフである。

【0022】

図２に示すように、未臨界度測定装置１は、検出部２において中性子検出を行う（ステップ：Ｓ１）。次に、未臨界度測定装置１は、信号処理部３において検出部２により検出された中性子の検出信号をカウントする（ステップ：Ｓ２）。次に、未臨界度測定装置１は、監視操作部４の演算部４２において未臨界度を算出する（ステップ：Ｓ３）。次に、未臨界度測定装置１は、監視操作部４の監視制御装置４３において未臨界度を表示する（ステップ：Ｓ４）。次に、未臨界度測定装置１は、監視操作部４の監視制御装置４３において未臨界度の異常を判定する（ステップ：Ｓ５）。

【0023】

ステップＳ２において、検出部２により検出された中性子の検出信号は、図３に示すように、時間ごとに検出信号の波高をカウントする。また、ステップＳ３において、未臨界度の算出は、図３に示すように、ゲート時間ΔＴの間の検出信号のカウントに基づいて実施される。また、ステップＳ４において、未臨界度の表示は、図４に示すように、時間当たりの未臨界度の変動として表示される。また、ステップＳ５において、未臨界度の異常の判定は、図４の表示データにて未臨界度の閾値を任意に設定し、未臨界度が閾値を下回る場合に臨界の可能性がある異常を判定する。ステップＳ５において、監視操作部４の監視制御装置４３は、未臨界度の異常を判定した場合は報知を実施する。

【0024】

図５は、本実施形態に係る未臨界度測定装置の配置例を示す原子炉の縦断面図である。図６は、図５に示す原子炉の炉心の横断面概略図である。

【0025】

原子力発電プラントは、図には明示しないが、原子炉として、例えば、加圧水型原子炉が用いられる。加圧水型の原子力発電プラントは、原子炉において、一次冷却材である軽水を加熱した後、高温となった軽水を第一の冷却材配管を介して蒸気発生器に送る。そして、原子力発電プラントは、蒸気発生器において、高温となった軽水を、二次冷却材と熱交換させることにより二次冷却材を蒸発させ、蒸発した二次冷却材の蒸気を蒸気管を介してタービンに送って発電機を駆動させることにより、発電を行っている。また、蒸気発生器に流入した高温の軽水は、二次冷却材と熱交換を行うことにより冷却され、第二の冷却材配管を介して原子炉に戻され再び高温に加熱される。また、タービンで発電に用いられた二次冷却材の蒸気は、復水器で冷却されて液体に戻され復給水管を介して蒸気発生器に戻され一次冷却材との熱交換により再び蒸気となる。そして、原子炉、第一および第二の冷却材配管、蒸気発生器などにより、原子力発電プラントの一次冷却系統が構成され、これら一次冷却系統が原子炉格納容器に収容されている。なお、本実施形態の未臨界度測定装置１および中性子検出器２１が適用される原子力発電プラントは、加圧水型原子炉に限らず、例えば沸騰水型原子炉など他の原子炉であってもよい。

【0026】

図５に示すように、加圧水型原子炉において、原子炉容器１０１は、圧力容器であって、その内部に燃料集合体１２０を含む炉内構造物が収容できるように、原子炉容器本体１０１ａに対して原子炉容器蓋１０１ｂが複数のスタッドボルト１２１およびナット１２２により固定されている。原子炉容器本体１０１ａは、原子炉容器蓋１０１ｂを取り外すことで上部が開口可能であり、下部が半球形状をなす下鏡１０１ｅにより閉塞された円筒形状をなす。

【0027】

炉内構造物について、原子炉容器本体１０１ａの入口側管台１０１ｃおよび出口側管台１０１ｄより上方に上部炉心支持板１２３が配置され、下方の下鏡１０１ｅの近傍に下部炉心支持板１２４が配置される。上部炉心支持板１２３および下部炉心支持板１２４は、円板形状で図示しない多数の連通孔が形成されている。そして、上部炉心支持板１２３は、複数の炉心支持ロッド１２５を介して下方に上部炉心板１２６が連結されている。上部炉心板１２６は、図示しない多数の連通孔が形成されている。なお、上部炉心支持板１２３、および上部炉心支持板１２３に対して炉心支持ロッド１２５を介して上部炉心板１２６が連結された構造物を上部炉心構造物という。

【0028】

また、炉内構造物について、原子炉容器本体１０１ａの内部に、その内壁面と所定の隙間をおいて円筒形状の炉心槽１２７が配置される。炉心槽１２７は、下端に下部炉心支持板１２４が固定される。また、炉心槽１２７は、その内部下方に下部炉心板１２８が設けられる。下部炉心板１２８は、円板形状で図示しない多数の連通孔が形成されており、複数の下部炉心支持柱１２９を介して下部炉心支持板１２４に支持される。なお、炉心槽１２７、および炉心槽１２７に対して設けられる下部炉心板１２８、並びに下部炉心支持板１２４を下部炉心構造物という。そして、この下部炉心構造物の炉心槽１２７は、上方から上部炉心構造物が挿入され、上端に上部炉心板１２６が連結される。下部炉心構造物の下部炉心支持板１２４は、原子炉容器本体１０１ａに固定される。即ち、下部炉心構造物および上部炉心構造物は、下部炉心支持板１２４を介して原子炉容器本体１０１ａに支持されることとなる。

【0029】

また、炉内構造物について、上部炉心板１２６と炉心槽１２７と下部炉心板１２８とにより炉心１３０が形成される。炉心１３０は、多数の燃料集合体１２０が炉心槽１２７の内部に配置され、かつ下部炉心板１２８上に装荷される。また、炉心１３０は、内部に多数の制御棒１３５が配置される。この多数の制御棒１３５は、上端部がまとめられて制御棒クラスタ１３６となり、燃料集合体１２０内に挿入可能に設けられる。上部炉心支持板１２３は、多数の制御棒クラスタ案内管１３７が貫通して固定される。

【0030】

原子炉容器１０１を構成する原子炉容器蓋１０１ｂには、磁気式ジャッキの制御棒駆動装置１３８が設けられる。制御棒駆動装置１３８は、原子炉容器蓋１０１ｂと一体をなすハウジング１３９内に収容される。そして、制御棒駆動装置１３８から下方に延出された制御棒クラスタ駆動軸１４０が、制御棒クラスタ案内管１３７内を通って燃料集合体１２０まで延出され、制御棒クラスタ１３６を把持可能に設けられる。

【0031】

また、原子炉容器１０１は、上述した構成により、炉心１３０に対して、炉心槽１２７の内部であって、上部炉心板１２６の上方域に出口側管台１０１ｄに連通する上部プレナム１４２が形成される一方、炉心槽１２７の外部であって、下部炉心支持板１２４の下方域に下部プレナム１４３が形成される。そして、原子炉容器１０１の内壁と炉心槽１２７との間に入口側管台１０１ｃおよび下部プレナム１４３に連通するダウンカマー部１４４が形成される。

【0032】

なお、原子炉容器本体１０１ａは、下鏡１０１ｅを貫通する多数の計装管台１４５が設けられる。各計装管台１４５は、炉内側の上端部に炉内計装案内管１４６が連結される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ１４７が連結される。各炉内計装案内管１４６は、上端部が下部炉心支持板１２４に連結される。そして、中性子束を計測可能な中性子束検出器（図示略）が装着されたシンブルチューブ１４８が、コンジットチューブ１４７から計装管台１４５および炉内計装案内管１４６を通り、下部炉心板１２８を貫通して燃料集合体１２０まで挿入可能となる。また、各炉内計装案内管１４６は、振動を抑制するための上下の連接板１５０，１５１が取り付けられる。連接板１５０，１５１は、支持柱１５２を介して下部炉心支持板１２４に連結される。また、連接板１５０，１５１は、ショックアブソーバ１５３により支持される。ショックアブソーバ１５３は、下鏡１０１ｅの最も底に固定される底板１５４と下側の連接板１５１との間に配置される。

【0033】

上述した原子炉に対し、本実施形態の未臨界度測定装置１は、図５および図６に示すように、検出部２における中性子検出器２１が燃料集合体１２０の近傍である炉心１３０内に配置される。検出部２におけるプリアンプ２２や、信号処理部３や、監視操作部４は、原子炉容器１０１の外部に配置される。中性子検出器２１とプリアンプ２２とを接続する信号ケーブルは、例えば、炉内計装案内管１４６を利用し、中性子検出器２１から原子炉容器１０１の外部に引き出されプリアンプ２２に接続される。従って、検出部２におけるプリアンプ２２や、信号処理部３や、監視操作部４は、中性子やガンマ線の影響を受けにくい環境に配置できる。

【0034】

中性子検出器２１は、図５および図６に示すように、燃料集合体１２０の側面（燃料集合体１２０の間）や、炉心１３０を囲む炉心槽１２７の内面のような狭隘な箇所に配置される。中性子検出器２１は、その外形寸法が上述した範囲を満たすことで、中性子検出器２１は、燃料集合体１２０の長さの範囲全体から発生する中性子を検出できるように、図５に示すように、燃料集合体１２０の長さに合わせた範囲に配置することが好ましい。これに限らず、中性子検出器２１は、燃料集合体１２０の長さの範囲の複数箇所に配置してもよい。また、中性子検出器２１は、図６に示すように、燃料集合体１２０を複数配置した炉心１３０の複数箇所に配置することが好ましい。図６では、斜線で示す炉心１３０の中央１３０Ｃおよび外側１３０Ｏや、その中間１３０Ｍのエリアに中性子検出器２１を配置した例を示している。また、図６では、炉心１３０の周方向の複数箇所に中性子検出器２１を配置した例を示している。このように、中性子検出器２１を炉心１３０の複数箇所に配置することで、炉心１３０の複数のエリアごとに中性子検出器２１を配置し、エリアごとの未臨界度を測定することができる。

【0035】

中性子検出器２１は、例えば、板状や棒状に形成されることが好ましい。中性子検出器２１を板状や棒状に構成することで、図５および図６を参照するような狭隘な箇所に配置することができる。このため、燃料集合体１２０の配置設計を大幅に変更することなく、燃料集合体１２０の間に配置することができ、炉心槽１２７の設計を変更することなく、炉心槽１２７の内面に配置することができる。現状の炉心１３０の構造のまま、燃料集合体１２０の数を減らさず中性子検出器２１を配置することができれば、現状の原子炉運転中の炉内で発生する中性子数が変わらないため、炉心運転を阻害することがない。また、中性子検出器２１を板状や棒状に構成することで、中性子検出器２１にガンマ線を透過させてガンマ線の検出感度を低くすることができる。また、中性子検出器２１は、検出素子が複数配列されていることが好ましく、多くの検出信号を出力することができる。

【0036】

上述した、本実施形態の未臨界度測定装置１は、燃料集合体（核燃料物質）１２０の近傍に配置される中性子検出器２１と、中性子検出器２１の検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理する信号処理部３と、信号処理部３から得たカウント値から未臨界度を算出する演算部４２と、を備える。

【0037】

燃料集合体１２０の近傍に中性子検出器２１を配置したことで、燃料集合体１２０が発生する中性子を高感度で検出できる。そして、信号処理部３により中性子検出器２１の検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理し、演算部４２により信号処理部３から得たカウント値から未臨界度を算出する。このため、未臨界度を精度よく測定することができる。

【0038】

ところで、原子炉においては、一次冷却材の温度を２８０℃から３００℃に昇温させた状態で燃料集合体１２０から制御棒クラスタ１３６を引き抜いて臨界にする。現状の運用では、制御棒クラスタ１３６の待機時間を設けて制御棒クラスタ１３６を徐々に引き抜いて出力を徐々に上げる起動試験を実施している。本実施形態の未臨界度測定装置１では、中性子検出器２１を燃料集合体１２０の近傍に配置するため、原子炉の運転停止中において、一次冷却材の昇温を行う前から未臨界度を測定することができる。一次冷却材の昇温を行う前の未臨界度は、燃料集合体１２０に挿入されている状態の制御棒クラスタ１３６の性能に相当する。即ち、本実施形態の未臨界度測定装置１により未臨界度を測定することで、予め制御棒クラスタ１３６の性能を知ることができる。この結果、原子炉の安全性および信頼性を向上できる。また、予め制御棒クラスタ１３６の性能を知ることで、炉心１３０の特性を測定することの代替えとなり、起動時の起動試験を簡略化または無くすことが可能となり、起動時間を短縮することができ、稼働率の向上を図ることができる。

【0039】

また、本実施形態の未臨界度測定装置１では、未臨界度を表示すると共に未臨界度が所定の閾値を下回った場合に報知を行う監視制御装置４３をさらに備える。

【0040】

未臨界度を表示することで、未臨界度の変動を目視により確認できる。この未臨界度の変動において未臨界度が所定の閾値を下回った場合に報知を行うことで、異常を認識し、早急な対応を行うことができる。

【0041】

また、本実施形態の未臨界度測定装置１では、少なくとも一つの中性子検出器２１は、原子炉容器１０１内で炉心１３０における複数の燃料集合体１２０の間に配置される。

【0042】

即ち、燃料集合体１２０の近傍とは、原子炉容器１０１内で炉心１３０における複数の燃料集合体１２０の間であり、ここに中性子検出器２１を配置することで、燃料集合体１２０が発生する中性子を高感度で検出することができる。

【0043】

また、本実施形態の未臨界度測定装置１では、少なくとも一つの中性子検出器２１は、原子炉容器１０１内で炉心１３０の周囲に配置される。

【0044】

即ち、燃料集合体１２０の近傍とは、原子炉容器１０１内で炉心１３０の周囲であり、ここに中性子検出器２１を配置することで、燃料集合体１２０が発生する中性子を高感度で検出することができる。

【0045】

また、本実施形態の未臨界度測定装置１では、中性子検出器２１は、原子炉容器１０１内で炉心１３０の複数のエリアごとに配置される。

【0046】

中性子検出器２１を炉心１３０の複数のエリアごとに配置することで、監視制御装置４３は、演算部４２が算出したエリアごとの未臨界度および、エリアごとに燃料集合体１２０が配置された条件に基づいて未臨界度を評価することができる。従って、燃料集合体１２０が配置された条件に基づいてより正確に炉心１３０の特性を測定することができる。

【0047】

また、本実施形態の未臨界度測定装置１では、前記エリアは、炉心１３０の中央１３０Ｃ、外側１３０Ｏ、その中間１３０Ｍの少なくとも１つを含む。

【0048】

従って、炉心１３０の中央１３０Ｃ、外側１３０Ｏ、その中間１３０Ｍの未臨界度を評価することができる。

【0049】

また、本実施形態の未臨界度測定方法は、燃料集合体１２０の近傍に配置された中性子検出器２１を適用し、原子炉の運転停止中において、中性子検出器２１から得た検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理するステップと、カウント値から未臨界度を算出するステップと、を含む。

【0050】

燃料集合体１２０の近傍に中性子検出器２１を配置することで、燃料集合体１２０が発生する中性子を高感度で検出できる。そして、中性子検出器２１の検出信号を所定時間当たりのカウント値として処理し、カウント値から未臨界度を算出することで、未臨界度を精度よく測定することができる。

【0051】

また、本実施形態の未臨界度測定方法では、中性子検出器２１を燃料集合体１２０の近傍に配置することができることから、原子炉の運転停止中において、一次冷却材の昇温を行う前から未臨界度を測定することができる。一次冷却材の昇温を行う前の未臨界度は、燃料集合体１２０に挿入されている状態の制御棒クラスタ１３６の性能に相当する。即ち、本実施形態の未臨界度測定装置１により未臨界度を測定することで、予め制御棒クラスタ１３６の性能を知ることができる。この結果、原子炉の安全性および信頼性を向上できる。また、予め制御棒クラスタ１３６の性能を知ることで、炉心１３０の特性を測定することの代替えとなり、起動時の起動試験を簡略化または無くすことが可能となり、起動時間を短縮することができ、稼働率の向上を図ることができる。

【0052】

また、本実施形態の未臨界度測定方法では、カウント値に予め計算した係数を掛けて未臨界度に換算するステップをさらに含む。

【0053】

この未臨界度測定方法によれば、計測した結果に係数を掛けて未臨界度に換算することで、燃料集合体の配置状態などによる未臨界度の影響を補正できる。

【符号の説明】

【0054】

１ 未臨界度測定装置
２ 検出部
２１ 中性子検出器
２２ プリアンプ
３ 信号処理部
３１ 電源装置
３２ 信号処理装置
４ 監視操作部
４１ 電源装置
４２ 演算部
４３ 監視制御装置
１０１ 原子炉容器
１２０ 燃料集合体（核燃料物質）
１２７ 炉心槽
１３０ 炉心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】