特許 7463250 減速材温度係数測定システム、減速材温度係数測定方法及びプログラム

(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】2024-03-29

(45)【発行日】2024-04-08

(54)【発明の名称】減速材温度係数測定システム、減速材温度係数測定方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G21C 17/022 20060101AFI20240401BHJP

   G21C 17/00 20060101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

G21C17/022

G21C17/00 300

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020169714

(22)【出願日】2020-10-07

(65)【公開番号】P2022061653

(43)【公開日】2022-04-19

【審査請求日】2023-02-02

(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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】大島 拓洋

(72)【発明者】

【氏名】森 健多

(72)【発明者】

【氏名】中野 誠

【審査官】今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０４５９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０５８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０８４４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６３８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３２６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７０４２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １７／００－１７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

減速材温度と反応度の時系列データを取得するデータ取得部と、
前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、前記減速材温度の自然な温度揺らぎによって前記反応度が変化する前記時系列データを抽出するデータ抽出部と、
抽出した前記時系列データから、複数の小期間の前記時系列データを抜き出し、抜き出した複数の前記時系列データのそれぞれについて当該時系列データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を実行するＭＴＣ処理部と、
複数の前記小期間の前記時系列データのそれぞれについて前記ＭＴＣ処理を実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、最終的な減速材温度係数を決定するＭＴＣ決定部と、
を備える減速材温度係数測定システム。

【請求項2】

前記データ抽出部は、（１）制御棒の操作およびホウ酸の希釈・濃縮による反応度の添加が行われていない期間の時系列データであること、（２）制御棒の操作およびホウ酸の希釈・濃縮による反応度の添加が行われた後、一定時間経過後の時系列データであること、の２つの前記抽出条件を満たす前記時系列データを抽出する、
請求項１に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項3】

前記データ取得部は、前記減速材温度係数の測定を目的として意図的に前記減速材温度を変化させる工程が含まれていない炉物理検査中の前記時系列データを取得する、
請求項１または請求項２に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項4】

前記時系列データが測定されたときの一次冷却材のホウ酸濃度と減速材温度係数の測定条件として定められている前記ホウ酸濃度の違いによる前記減速材温度係数の変動を補正する補正部、をさらに備える
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項5】

前記ＭＴＣ決定部は、算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、前記減速材温度係数のヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムに基づいて、前記最終的な減速材温度係数を算出する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項6】

前記ＭＴＣ決定部は、前記ヒストグラムを所定の分布曲線によってフィッティングし、前記分布曲線に基づいて、前記最終的な減速材温度係数を算出する
請求項５に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項7】

前記ＭＴＣ決定部は、前記分布曲線によるフィッティング結果から所定の範囲を抽出して、第２の所定の分布曲線による再フィッティングを行う、
請求項６に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項8】

前記ＭＴＣ決定部は、前記再フィッティングをガウス分布曲線によって行い、前記再フィッティングによって得られたガウス分布曲線の平均値を前記最終的な減速材温度係数とする、
請求項７に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項9】

前記ＭＴＣ処理部は、抜き出した前記時系列データに含まれる各観測点における前記反応度と前記減速材温度の関係を示したグラフに基づいて勾配法により前記減速材温度係数を算出する処理を、前記小期間ごとに行う、
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項10】

前記ＭＴＣ処理部は、抜き出した前記時系列データに含まれる前記減速材温度の前記時系列データと前記反応度の前記時系列データのそれぞれに周波数分析を行ってノイズ法により前記減速材温度係数を算出する処理を、前記小期間ごとに行う、
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の減速材温度係数測定システム。

【請求項11】

減速材温度と反応度の時系列データを取得し、
前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化するデータを抽出し、
抽出した前記データから、複数の小期間の前記時系列データを抜き出し、抜き出した複数の前記時系列データのそれぞれについて当該時系列データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を実行し、
複数の前記小期間の前記時系列データのそれぞれについて前記ＭＴＣ処理を実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、減速材温度係数を決定する、
減速材温度係数測定方法。

【請求項12】

コンピュータに、
減速材温度と反応度の時系列データを取得し、
前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化するデータを抽出し、
抽出した前記データから、複数の小期間の前記時系列データを抜き出し、抜き出した複数の前記時系列データのそれぞれについて当該時系列データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を実行し、
複数の前記小期間の前記時系列データのそれぞれについて前記ＭＴＣ処理を実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、減速材温度係数を決定する処理、
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、減速材温度係数測定システム、減速材温度係数測定方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

減速材温度係数（ＭＴＣ：moderator temperature coefficient；以下、減速材温度係数をＭＴＣと記載する場合がある。）は、原子力プラント固有の安全性を示す指標の１つである。従来、ＭＴＣは、炉物理検査中に設けられた、ＭＴＣ測定用の工程において、意図的に減速材温度を変化させ、その変化中における原子炉の反応度と減速材温度を測定し、この測定結果に基づいてＭＴＣを求めている。例えば、特許文献１には、測定された反応度および減速材温度の関係を示すグラフを作成し、勾配法によってＭＴＣを算出する方法が記載されている。特許文献２には、反応度および減速材温度の時系列データをノイズ法により分析してＭＴＣを算出する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特公平０４－０５８９１３号公報

【文献】特開平０３－０８４４９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のＭＴＣ測定方法の場合、意図的に減速材温度を変化させるために原子力プラントの系統に対して煩雑な作業が必要であり、また、反応度および減速材温度の測定値を収集するためにＭＴＣ測定用の工程に一定の時間を割く必要がある。ＭＴＣ測定に要する作業負担を軽減し、測定時間を短縮することができるＭＴＣの測定方法が求められている。

【0005】

本開示は、上記課題を解決することができる減速材温度係数測定システム、減速材温度係数測定方法及びプログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の減速材温度係数測定システムは、減速材温度と反応度の時系列データを取得するデータ取得部と、前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、前記減速材温度の自然な温度揺らぎによって前記反応度が変化する前記時系列データを抽出するデータ抽出部と、抽出した前記時系列データから、複数の小期間の前記時系列データを抜き出し、抜き出した複数の前記時系列データのそれぞれについて当該時系列データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を実行するＭＴＣ処理部と、複数の前記小期間の前記時系列データのそれぞれについて前記ＭＴＣ処理を実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、最終的な減速材温度係数を決定するＭＴＣ決定部と、を備える。

【0007】

本開示の減速材温度係数測定方法は、減速材温度と反応度の時系列データを取得するステップと、前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化するデータを抽出するステップと、抽出した前記データから、複数の小期間の前記時系列データを抜き出し、抜き出した複数の前記時系列データのそれぞれについて当該時系列データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を実行するステップと、複数の前記小期間の前記時系列データのそれぞれについて前記ＭＴＣ処理を実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、減速材温度係数を決定するステップと、を有する。

【0008】

本開示のプログラムは、コンピュータに、減速材温度と反応度の時系列データを取得し、前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化するデータを抽出し、抽出した前記データから、複数の小期間の前記時系列データを抜き出し、抜き出した複数の前記時系列データのそれぞれについて当該時系列データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を実行し、複数の前記小期間の前記時系列データのそれぞれについて前記ＭＴＣ処理を実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、減速材温度係数を決定する処理を実行させる。

【発明の効果】

【0009】

上述の減速材温度係数測定装置、減速材温度係数測定方法及びプログラムによれば、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化する状況で測定された減速材温度および反応度の時系列データから減速材温度係数を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係るＭＴＣ測定システムの一例を示すブロック図である。

【図2】炉物理検査中の反応度と減速材温度の推移の一例を示す図である。

【図3】実施形態に係る反応度と減速材温度の関係を示す図である。

【図4】実施形態に係る小期間について説明する図である。

【図5】実施形態に係るＭＴＣ測定処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】実施形態に係る勾配法について説明する図である。

【図7】実施形態に係るノイズ法の一例を示すフローチャートである。

【図8】実施形態に係る統計処理を説明するための第１のイメージ図である。

【図9】実施形態に係る統計処理を説明するための第２のイメージ図である。

【図10】実施形態に係るＭＴＣ測定システムのハードウェア構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜実施形態＞
以下、本開示のＭＴＣ（減速材温度係数）測定処理について、図１～図１０を参照して説明する。
（システム構成）
図１は、実施形態に係るＭＴＣ測定システムの一例を示すブロック図である。
ＭＴＣ測定システム１０は、炉物理検査実施中の原子力プラント２０において、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化する状況で測定された減速材温度および反応度の時系列データに基づいてＭＴＣを測定する。本実施形態のＭＴＣ測定では、意図的に減速材温度を変化させることなく、ＭＴＣを測定することができる。

【0012】

ＭＴＣ測定システム１０は、原子力プラント２０と通信可能に接続され、炉物理検査中の原子力プラント２０からＭＴＣ測定に必要なデータを取得し、ＭＴＣを測定する。
原子力プラント２０は、減速材温度測定系２１と、中性子検出器２２とを備える。
減速材温度測定系２１は、減速材温度（以下、Ｔａｖｇと記載する場合がある。）を測定し、ＴａｖｇをＭＴＣ測定システム１０へ出力する。Ｔａｖｇは、例えば、原子炉の一次冷却材温度を測定することによって求めることができる。
中性子検出器２２は、原子炉の中性子束φを測定し、測定した中性子束φをＭＴＣ測定システム１０に出力する。

【0013】

ＭＴＣ測定システム１０は、反応度処理装置１１と、タイマー１２と、データ記録・制御装置１３と、データ抽出装置１４と、ＭＴＣ処理装置１５と、統計処理装置１６と、表示装置１７と、オペレータコンソール１８と、を備える。これらのうち、反応度処理装置１１と、データ記録・制御装置１３と、データ抽出装置１４と、ＭＴＣ処理装置１５と、統計処理装置１６と、オペレータコンソール１８は、ＰＣやサーバ端末装置などのコンピュータによって構成される。

【0014】

反応度処理装置１１は、中性子検出器２２が測定した中性子束φを取得し、反応度を算出する。反応度処理装置１１は、反応度をデータ記録・制御装置１３へ出力する。
タイマー１２は、時間を測定する。
データ記録・制御装置１３は、原子力プラント２０から取得したデータや、ＭＴＣ測定システム１０にて演算したデータを記録、記憶する。
データ抽出装置１４は、炉物理検査全体を通じて測定された反応度の時系列データおよびＴａｖｇの時系列データの中から、ＭＴＣ測定に適した時系列データを抽出する。

【0015】

ＭＴＣ処理装置１５は、ＭＴＣを算出する処理であるＭＴＣ処理を実行する。ＭＴＣ処理装置１５は、ＭＴＣ処理部１５１と、補正部１５２と、核設計コード１５３と、を備える。
ＭＴＣ処理部１５１は、データ抽出装置１４が抽出した反応度およびＴａｖｇの時系列データ基づいて、複数回、ＭＴＣ処理を行い、ＭＴＣを複数算出する。より具体的には、データ抽出装置１４が抽出した時系列データの中から、所定の小期間（例えば、１０分間）分の時系列データを多数抜き出し、各小期間の時系列データを用いてＭＴＣを算出する。つまり、抜き出した小期間の数だけＭＴＣが算出される。

【0016】

補正部１５２は、ＭＴＣ処理部１５１が算出したＭＴＣを補正する。一般にＭＴＣは、制御棒が原子炉から引き抜かれ臨界となったときの一次冷却材のホウ酸濃度において測定された反応度とＴａｖｇに基づいて算出されることになっている。炉物理検査中の制御棒の位置は様々で、ホウ酸濃度は変動している。ＭＴＣは、ホウ酸濃度の影響を受ける。補正部１５２は、データ抽出装置１４が抽出した時系列データが測定されたときの一次冷却材のホウ酸濃度が、制御棒が引き抜かれ臨界となったときの一次冷却材のホウ酸濃度から乖離することがＭＴＣに与える影響を考慮し、ホウ酸濃度の違いによるＭＴＣの変動を補正する。補正部１５２は、核設計コード１５３を用いて、ＭＴＣ処理部１５１が算出したＭＴＣを、制御棒が原子炉から引き抜かれ臨界となったときのホウ酸濃度におけるＭＴＣに補正する。

【0017】

核設計コード１５３は、炉心解析を行うためのプログラムおよびデータである。核設計コード１５３は、ホウ酸濃度と制御棒の位置を入力すると、その状況でＴａｖｇが変化した場合の反応度の変化量を演算する。その結果を用いると、ＭＴＣの値を演算することができる。また、核設計コード１５３は、制御棒が引き抜かれ臨界となったときのＭＴＣの値を演算することができる。

【0018】

統計処理装置１６は、ＭＴＣ処理装置１５が算出した複数のＭＴＣを取得し、統計処理を行って、最終的なＭＴＣの値を決定する。
表示装置１７は、最終的なＭＴＣの値などを表示するディスプレイである。
オペレータコンソール１８は、オペレータが、ＭＴＣ測定の実行指示をＭＴＣ測定システム１０へ指示するために用いられる端末装置である。

【0019】

（ＭＴＣ測定処理の概要）
次に図２を用いて本実施形態のＭＴＣ測定処理について、その概要を説明する。
図２に示すのは、従来の炉物理検査中の反応度とＴａｖｇの推移の一例である。
炉物理検査は、法律等の要請により、原子炉を起動した際に実施される。グラフ２００は、炉御物理検査中の反応度の変動を示し、グラフ２０１は、炉御物理検査中のＴａｖｇの変動を示す。一般的な炉物理検査は工程１～５を含む。工程４は、ＭＴＣ測定のための工程である。工程４では、主蒸気逃し弁等の操作によって、Ｔａｖｇを意図的に１℃程度変化させる。図示するように、Ｔａｖｇの変動により、反応度が変動する。Ｔａｖｇを上昇させると、反応度は低下する。従来は、工程４の間に所定の時間間隔でＴａｖｇと反応度を測定し、測定したＴａｖｇの時系列データと反応度の時系列データを用いて、勾配法やノイズ法によって、ＭＴＣを算出する。工程４には、一定の時間（例えば、２時間）を要し、Ｔａｖｇを変化させるための作業（主蒸気逃し弁等の操作）は煩雑なものである。これに対し、本実施形態では、工程４を省き、Ｔａｖｇを意図的に変化させること無く、炉物理検査中の自然なＴａｖｇの揺らぎによって反応度が変化するような期間に測定されたＴａｖｇおよび反応度の時系列データを用いてＭＴＣを算出する。これにより、炉物理検査の時間を短縮化し、主蒸気逃し弁等の煩雑な操作を省くことにより、オペレータの負担を軽減する。

【0020】

Ｔａｖｇの自然な温度揺らぎによって反応度が変化する期間を図２に破線で囲った枠で示す。期間２０２～２１１は、Ｔａｖｇの自然な温度揺らぎによって反応度が変化する期間であり、Ｔａｖｇには意図的な変化が加えられていない。本実施形態では、これらの期間に計測されたＴａｖｇおよび反応度の時系列データを用いてＭＴＣを算出する。例えば、期間２０２～２１１の一部は炉物理検査における待機時間である。ＭＴＣは、以下の式（１）で算出することができる。
ＭＴＣ（pcm/℃）＝Δ反応度÷ΔＴａｖｇ ・・・（１）
式（１）から、ＭＴＣの測定には、Ｔａｖｇの温度変化以外の要因で、反応度が変化することが無い状態でのＴａｖｇおよび反応度の測定値が必要であることが分かる。工程１～３および工程５の一部では、制御棒の操作等により、一次冷却材のホウ酸濃度が変動し、ホウ酸濃度の変動が反応度に影響を与える。つまり、工程１～３および工程５の一部の期間は、Ｔａｖｇ以外にホウ酸濃度の変動が反応度に影響を与えるため、この期間に測定されたＴａｖｇおよび反応度によって、Ｔａｖｇの変化と反応度の変化の関係を求めることは難しい。すなわち、工程１～３、工程５の一部およびその影響が残る直後の期間に測定されたＴａｖｇおよび反応度はＭＴＣ測定に適さない。従って、本実施形態では、炉物理検査全体の中からＭＴＣ測定に適さない期間を除いた、期間２０２～２１１に測定されたＴａｖｇおよび反応度を用いてＭＴＣを算出する。

【0021】

図２に示すように期間２０２～２１１において、Ｔａｖｇおよび反応度には大きな変化がない。図３に本実施形態のＭＴＣ測定期間における反応度とＴａｖｇの推移の一例（拡大図）を示す。上記の工程４では、Ｔａｖｇを１℃程度変化させるのに対し、本実施形態で使用する期間２０２～２１１におけるＴａｖｇの変化は、例えば、０．０５℃～０．２℃程度である。Ｔａｖｇおよび反応度の測定にはノイズが含まれる可能性があるが、工程４に比べ、期間２０２～２１１でのＴａｖｇおよび反応度の変化が小さい為、式（１）によるＭＴＣの算出結果は、工程４で測定されたＴａｖｇおよび反応度からＭＴＣを算出する場合に比べ、ノイズの影響を受けやすい。そこで、本実施形態では、期間２０２～２１１のそれぞれから連続する小期間を多数抜き出し、それぞれの小期間で測定されたＴａｖｇおよび反応度の時系列データを用いてＭＴＣを算出する。この様子を図４に示す。図４に期間２０２から抽出される小期間２０２－１～２０２－６の一例を示す。小期間２０２－１～２０２－６の長さは、それぞれ１０分間程度である。例えば、期間２０２の最初の観測点から１０分間を小期間２０２－１、２番目の観測点から１０分間を小期間２０２－２、・・・のように小期間の始点を順番に１つずつ後方にずらし、多数の小期間を抽出する。最後の小期間２０２－６では、その小期間に含まれる最後の観測点が期間２０２の終端と一致する。期間２０３～２１１についても同様に多数の小期間を抽出する。このように小期間を多数抽出し、小期間ごとにＭＴＣを算出することで、多数のＭＴＣを得ることができる。そして、多数算出されたＭＴＣに基づいて、最終的なＭＴＣを決定する。例えば、多数のＭＴＣの平均を最終的なＭＴＣとしてもよい。多数のＭＴＣを用いることで、測定時のノイズの影響を低減し、精度を向上させる。次に図５を参照して本実施形態のＭＴＣ測定処理についてより詳細に説明する。

【0022】

（動作）
図５は、実施形態に係るＭＴＣ測定処理の一例を示すフローチャートである。
まず、オペレータが、オペレータコンソール１８に、ＭＴＣ測定処理の開始を指示する操作を行う。すると、データ記録・制御装置１３が、炉物理検査の実行中に、減速材温度測定系２１からＴａｖｇの時系列データを取得し、反応度処理装置１１から反応度の時系列データを取得する（ステップＳ１）。具体的には、データ記録・制御装置１３は、減速材温度測定系２１から取得したＴａｖｇを、その時にタイマー１２が測定している時刻と対応付けて記憶し（Ｔａｖｇの時系列データ）、反応度についても、反応度処理装置１１から取得した反応度を、その時にタイマー１２が測定している時刻と対応付けて記憶する（反応度の時系列データ）。データ記録・制御装置１３は、これらの時系列データを記憶する。また、データ記録・制御装置１３は、原子力プラント２０から制御棒の位置と一次冷却水材のホウ酸濃度の情報を所定の時間間隔で取得し、その時にタイマー１２が測定している時刻と対応付けて記憶する（制御棒とホウ酸濃度の時系列データ）。データ記録・制御装置１３によるＴａｖｇ、反応度および制御棒とホウ酸濃度の時系列データの取得は、炉物理検査全体を通じて行われる。なお、炉物理検査には、図２の工程４は含まれていない。

【0023】

次に、データ抽出装置１４が、Ｔａｖｇの自然な温度揺らぎによって反応度が変化するデータを抽出する。データ抽出装置１４は、データ記録・制御装置１３が記憶するＴａｖｇの時系列データ、反応度の時系列データ、制御棒およびホウ酸濃度の時系列データに基づいて、以下の２つの条件を満たす期間におけるＴａｖｇの時系列データと反応度の時系列データを抽出する。
（条件１）制御棒の操作およびホウ酸の希釈・濃縮による反応度の添加が行われていない期間であること。
（条件２）制御棒の操作およびホウ酸の希釈・濃縮による反応度の添加が行われた後、一定時間経過後の期間であること（制御棒の操作が行われてから６０秒経過後、ホウ酸の希釈・濃縮が行われてから３０分経過後）
条件１と条件２を満たす期間とは、例えば、図２の期間２０２～２１１である。データ抽出装置１４は、抽出したＴａｖｇの時系列データと反応度の時系列データをＭＴＣ処理装置１５へ出力する。

【0024】

次に、ＭＴＣ処理装置１５のＭＴＣ処理部１５１が、ＭＴＣ処理を実行する（ステップＳ３）。ＭＴＣ処理とは、ＭＴＣを算出する処理である。ＭＴＣ処理には、例えば、（Ａ）勾配法と、（Ｂ）ノイズ法が存在する。ＭＴＣ処理部１５１は、勾配法またはノイズ法を複数回（小期間の数だけ）実行し、多数のＭＴＣを算出する。勾配法およびノイズ法自体は公知であるが、以下に、図２の期間２０２～２１１、図４の小期間２０２－１～２０２－６を例として、（Ａ）勾配法と、（Ｂ）ノイズ法によってＭＴＣを算出する処理について説明する。

【0025】

（Ａ）勾配法の場合
ＭＴＣ処理部１５１は、まず、期間２０２～２１１のそれぞれから小期間を抽出する。例えば、期間２０２について、小期間２０２－１～２０２－６を抽出する。例えば、１つの小期間は１０分間であり、１０分間の中に２９６点の観測点が含まれている。つまり、１つの小期間には、２９６個のＴａｖｇの測定値と、２９６個の反応度の測定値が含まれている。各Ｔａｖｇの測定値と各反応度の測定値は同時刻に測定されたものである。ＭＴＣ処理部１５１は、図６に示すように、同時刻に測定されたＴａｖｇと反応度を示す点を、横軸をＴａｖｇとし、縦軸を反応度とする座標空間にプロットする。ＭＴＣ処理部１５１は、１つの小期間に含まれる２９６個の点を座標空間にプロットする。図６の点Ｐ１～Ｐ４はその一部である。次にＭＴＣ処理部１５１は、２９６個の各点と直線Ｌとの距離の和が最小となるような直線Ｌを算出する。次にＭＴＣ処理部１５１は、直線Ｌの傾きを算出する。算出した直線Ｌの傾きが、この小期間の時系列データに基づくＭＴＣである。ＭＴＣ処理部１５１は、期間２０２～２１１から抽出した小期間の各々について、同様の手順でＭＴＣを算出する。

【0026】

（Ｂ）ノイズ法の場合
図７にノイズ法の手順を示す。まず、ＭＴＣ処理部１５１は、Ｔａｖｇの時系列データと反応度の時系列データを複数セット作成する（ステップＳ１１）。ＭＴＣ処理部１５１は、期間２０２～２１１のそれぞれから小期間を抽出する。例えば、１つの小期間は１０分間であり、１０分間の中に２９６点の観測点が含まれている。ＭＴＣ処理部１５１は、２９６点の観測点のうち最初の観測点から２５６個の観測点を抽出する。次にＭＴＣ処理部１５１は、２９６点の観測点のうち２番目の観測点から２５６個の観測点を抽出する。以降も、ＭＴＣ処理部１５１は、始点となる観測点を１つずつずらしながら２５６個の観測点を抽出するという処理を、２５６個目の観測点が２９６点の観測点の最後の観測点と一致するまで繰り返す。ＭＴＣ処理部１５１は、この処理をＴａｖｇの時系列データと反応度の時系列データのそれぞれに対して行う。これにより１つの小期間から４０個のＴａｖｇ時系列データと４０個の反応度時系列データが抽出できる。ＭＴＣ処理部１５１は、期間２０２～２１１から抽出した全ての小期間について同様の処理を行う。次にＭＴＣ処理部１５１は、それぞれの時系列データを周波数分析する（ステップＳ１２）。ＭＴＣ処理部１５１は、フーリエ変換により、全てのＴａｖｇ時系列データと反応度時系列データを周波数別に分解する。ＭＴＣ処理部１５１は、１つの小期間について、データ個数（４０個）分の周波数別のＴａｖｇ時系列データを周波数別に平均する。ＭＴＣ処理部１５１は、１つの小期間について、データ個数（４０個）分の周波数別の反応度時系列データを周波数別に平均する。

【0027】

次にＭＴＣ処理部１５１は、周波数別のＴａｖｇの時系列データ（平均）と反応度の時系列データ（平均）を用いてＭＴＣとコヒーレンスを算出する（ステップＳ１３）。ここで、周波数をω１、ＴａｇｖをＴ、反応度をρとすると、ＭＴＣ（ω１）＝Ｔ（ω１）÷ρ（ω１）である。ＭＴＣ処理部１５１は、周波数別にＭＴＣ（ωＸ）を算出する（Ｘ＝１～周波数別に分割した数）。また、コヒーレンスは、Ｔａｖｇと反応度の相関強さを示す指標であり、ＭＴＣ処理部１５１は、所定の方法により、周波数別にコヒーレンスを算出する。

【0028】

次にＭＴＣ処理部１５１は、コヒーレンスの値が閾値以上のデータを抽出する（ステップＳ１４）。例えば、ＭＴＣ処理部１５１は、周波数別のＴａｖｇ時系列データと反応度時系列データのうち、コヒーレンスが０．９５以上となるデータを抽出する。
次にＭＴＣ処理部１５１は、抽出したデータに基づく周波数別のＭＴＣの平均値を算出する（ステップＳ１５）。これにより、１つの小期間につき、４０個に分割したデータから１つのＭＴＣを求める。ＭＴＣ処理部１５１は、期間２０２～２１１のそれぞれから抽出した小期間ごとに上記の処理を行って、ＭＴＣを算出する。

【0029】

以上説明したように、ステップＳ３の処理によって、（Ａ）勾配法の場合でも、（Ｂ）ノイズ法の場合でも、抽出した小期間の数だけＭＴＣが算出される。なお、ＭＴＣ測定の精度の観点からは、抽出される小期間の数は多い程、好ましい。

【0030】

図５に戻る。次に補正部１５２が、核設計コード１５３を用いてホウ素濃度の違いによるＭＴＣ変動を補正する（ステップＳ４）。１次冷却材のホウ酸濃度は、ＭＴＣの値に大きく影響する。ＭＴＣは、制御棒を全引き抜きし、原子炉が臨界になったときのホウ酸濃度におけるＴａｖｇと反応度から算出することが定められている。これに対し、炉物理検査中に測定されたＴａｖｇと反応度は、制御棒を全引き抜きし、原子炉が臨界になったときのホウ酸濃度の条件下で測定されたものとは限らない。そこで、ステップＳ４では、ＭＴＣ処理部１５１が算出した小期間ごとのＭＴＣの値を、上記の条件下におけるＭＴＣの値の補正する処理を行う。具体的には、補正部１５２は、算出されたＭＴＣに対応する小期間における制御棒の位置と１次冷却材のホウ酸濃度とを核設計コード１５３に入力し、そのホウ酸濃度におけるＭＴＣの値を核設計コード１５３に演算させる。このときのＭＴＣの演算値をα１とする。次に補正部１５２は、制御棒を全引き抜きし、原子炉が臨界になったときのホウ酸濃度におけるＭＴＣの値を、核設計コード１５３に演算させる。このときのＭＴＣの演算値をα２とする。補正部１５２は、核設計コード１５３から、演算値α１，α２を取得し、演算値α１と演算値α２の差分を演算する。補正部１５２は、ＭＴＣ処理部１５１が算出したＭＴＣに演算値α１と演算値α２の差分を加算する。これにより、ＭＴＣ処理部１５１が算出したＭＴＣの値が、上記の条件下におけるＭＴＣの値に補正される。補正部１５２は、小期間ごとに算出されたＭＴＣの全てについて、この補正処理を行う。ＭＴＣ処理装置１５は、補正後の全てのＭＴＣをデータ記録・制御装置１３に出力する。データ記録・制御装置１３は、補正後の全てのＭＴＣを記憶する。

【0031】

次に統計処理装置１６が、データ記録・制御装置１３から補正後のＭＴＣを取得して、ＭＴＣのヒストグラムを作成し、ガウス分布によるフィッティングを実行する（ステップＳ５）。統計処理装置１６が作成したヒストグラムのイメージを図８に示す。図８のヒストグラムの縦軸は算出されたＭＴＣ処理結果の数、横軸はＭＴＣ処理結果（pcm/℃）を示す。例えば、統計処理装置１６は、－１００～＋１００（pcm/℃）の範囲でＭＴＣ処理結果のヒストグラムを作成する。図８のヒストグラムは、補正後のＭＴＣの分布を示す。Ｌ１はガウス分布によるフィッティング結果の分布曲線を示す。例えば、統計処理装置１６は、標準偏差σが最も小さくなるように平均値ｍと標準偏差σを定める。

【0032】

次に統計処理装置１６は、フィッティング結果から所定範囲のデータを抽出する（ステップＳ６）。例えば、統計処理装置１６は、ＭＴＣの値がガウス分布の±１σの範囲に収まるデータだけを残して、残りのデータを除去する。図８の例の場合、統計処理装置１６は、補正後のＭＴＣの値がｖ１～ｖ８、ｖ１４～ｖ１６となるデータを除去する。抽出後のデータによるヒストグラムのイメージを図９に示す。

【0033】

なお、データの抽出方法は、他の方法であってもよい。例えば、ヒストグラムが示すＭＴＣの分布に応じて、±２σの範囲に収まるデータだけを残して、残りのデータを除去してもよいし、図８の破線Ｎで囲った領域のように、ＭＴＣの数が分布曲線Ｌ１よりも大きくなったデータを除去し、残ったデータ（ｖ８～ｖ１６）を抽出するといった方法であってもよい。

【0034】

次に統計処理装置１６は、抽出したデータに対し、再度フィッティングを実行する（ステップＳ７）。例えば、統計処理装置１６は、抽出したｖ９～ｖ１３のデータに基づくヒストグラムに対し、標準偏差σが最も小さくなるようにガウス分布によるフィッティングを行う。このフィッティング結果を図９の分布曲線Ｌ２に示す。あるいは、統計処理装置１６は、ヒストグラムのデータ個数を考慮して、２σの範囲にヒストグラムの両端が包絡されるようにフィッティングを行ってもよい。両端を包絡する場合のフィッティング結果を分布曲線Ｌ３に示す。統計処理装置１６は、フィッティング結果のガウス分布の平均値を最終的なＭＴＣとして決定する。図９の例では、統計処理装置１６は、分布曲線Ｌ３の平均値ｍ１を、最終的なＭＴＣとして決定している。これにより、炉物理検査全体を通じて採取した長時間の時系列データから抜き出した小期間ごとに算出された多数のＭＴＣを用いて、精度の良い最終的なＭＴＣを算出することができる。

【0035】

なお、図５のフローチャートでは、ヒストグラムを作成し、ガウス分布によるフィッティングを繰り返し行って、平均値を最終的なＭＴＣとして決定することとしたが、統計処理装置１６は、単順にステップＳ４までに算出されたＭＴＣの平均値を計算して、この平均値を最終的なＭＴＣとして決定してもよい。また、フィッティングの回数は３回以上であってもよいし、ガウス分布によるフィッティングを１回だけ行って平均値ｍを最終的なＭＴＣとして決定してもよい。また、統計処理装置１６は、ヒストグラムの中から最も出現回数が多いＭＴＣの値を、最終的なＭＴＣに決定してもよい。

【0036】

一般に、ＭＴＣの測定は、炉物理検査にＭＴＣ測定用の工程を設け、その工程の中で行われることが多い。この工程には、数時間を要し、ＭＴＣ測定用のデータを収集するためには、原子力プラントに対し、煩雑な作業が必要とされている。これに対し、本実施形態によれば、炉物理検査中に収集されたＴａｖｇおよび反応度の時系列データの中からＴａｖｇの自然な揺らぎによってのみ反応度が変動するデータをＭＴＣ測定用データとして抜き出し、更に炉物理検査の全範囲にわたって分散して存在する複数のＭＴＣ測定用データのそれぞれから、ＭＴＣ測定に必要な量のデータが含まれる小期間の時系列データを多数抽出し、小期間ごとにＭＴＣを算出して多数のＭＴＣを得る。そして、多数のＭＴＣに基づいて、最終的なＭＴＣを決定する。これにより、炉物理検査にＭＴＣ測定用の工程を設けることなく、ＭＴＣを測定することができる。ＭＴＣ測定用の工程を設ける必要がないため、意図的にＴａｖｇを変化させるための煩雑な作業を省略することができる。また、炉物理検査の時間を短縮することができる。

【0037】

図１０は、実施形態に係るＭＴＣ測定システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の反応度処理装置１１と、データ記録・制御装置１３と、データ抽出装置１４と、ＭＴＣ処理装置１５と、統計処理装置１６と、オペレータコンソール１８は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。

【0038】

なお、反応度処理装置１１と、データ記録・制御装置１３と、データ抽出装置１４と、ＭＴＣ処理装置１５と、統計処理装置１６と、オペレータコンソール１８の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部による処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【0039】

以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0040】

＜付記＞
各実施形態に記載の減速材温度係数測定システム、減速材温度係数測定方法及びプログラムは、例えば以下のように把握される。

【0041】

（１）第１の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、減速材温度と反応度の時系列データを取得するデータ取得部（データ記録・制御装置１３）と、前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、前記減速材温度の自然な温度揺らぎによって前記反応度が変化する前記時系列データを抽出するデータ抽出部（データ抽出装置１４）と、抽出した前記時系列データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を複数回実行するＭＴＣ処理部（ＭＴＣ処理装置１５、ＭＴＣ処理部１５１）と、前記ＭＴＣ処理を複数回実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、最終的な減速材温度係数を決定するＭＴＣ決定部（統計処理装置１６）と、を備える。

【0042】

減速材温度の時系列データと反応度の時系列データから、ＭＴＣ測定に必要な減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化する時系列データを抽出し、ＭＴＣを算出することができる。これにより、炉物理検査にＭＴＣ測定用の工程を設ける必要がなくなり、炉物理検査の時間を短縮化し、省力化することができる。
ＭＴＣ処理を複数回実行することにより、ＭＴＣを多数算出し、多数のＭＴＣに基づいて最終的なＭＴＣを決定することができる。これにより、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化する時系列データを用いることによる精度の低下を補償し、高精度にＭＴＣを測定することができる。

【0043】

（２）第２の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（１）の減速材温度係数測定システムであって、前記データ抽出部（データ抽出装置１４）は、（１）制御棒の操作およびホウ酸の希釈・濃縮による反応度の添加が行われていない期間の時系列データであること、（２）制御棒の操作およびホウ酸の希釈・濃縮による反応度の添加が行われた後、一定時間経過後の時系列データであること、の２つの前記抽出条件を満たす前記時系列データを抽出する。
これにより、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化する時系列データを抽出することができる。

【0044】

（３）第３の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（１）～（２）の減速材温度係数測定システムであって、前記データ取得部（データ記録・制御装置１３）は、前記減速材温度係数の測定を目的として意図的に前記減速材温度を変化させる工程が含まれていない炉物理検査中の前記時系列データを取得する。
これにより、ＭＴＣ測定用の工程を有しない炉物理検査中に収集したＴａｖｇおよびおう反応度の時系列データを使って、ＭＴＣ測定を行うことができる。つまり、炉物理検査からＭＴＣ測定用の工程を省略することができる。

【0045】

（４）第４の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（１）～（３）の減速材温度係数測定システムであって、前記時系列データが測定されたときの一次冷却材のホウ酸濃度と減速材温度係数の測定条件として定められている前記ホウ酸濃度の違いによる前記減速材温度係数の変動を補正する補正部１５２をさらに備える。
ＭＴＣ測定時のホウ酸濃度の条件は予め定められているが、補正部１５２によれば、この条件を満たさない状況下で測定されたＭＴＣを、条件を満たす状況下で測定した場合のＭＴＣの値に補正することができる。従って、定められたホウ酸濃度の条件と同じ環境を作り出さなくても、ＭＴＣの測定が可能になる。

【0046】

（５）第５の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（１）～（４）の減速材温度係数測定システムであって、前記ＭＴＣ決定部（統計処理装置１６）は、算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、前記減速材温度係数のヒストグラム（図８、図９）を作成し、前記ヒストグラムに基づいて、前記最終的な減速材温度係数を算出する。
多数得られたＭＴＣの分布に基づいて、妥当な値を最終的なＭＴＣとして決定することができ、精度の良いＭＴＣを得ることができる。

【0047】

（６）第６の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（５）の減速材温度係数測定システムであって、前記ＭＴＣ決定部（統計処理装置１６）は、前記ヒストグラムを所定の分布曲線によってフィッティングし、前記分布曲線に基づいて、前記最終的な減速材温度係数を算出する。
ヒストグラムをガウス分布等の分布曲線で近似し、得られた近似曲線に基づいて妥当な値を最終的なＭＴＣとして決定することで、精度の良いＭＴＣを得ることができる。

【0048】

（７）第７の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（６）の減速材温度係数測定システムであって、前記ＭＴＣ決定部（統計処理装置１６）は、前記分布曲線によるフィッティング結果から所定の範囲を抽出して、第２の所定の分布曲線による再フィッティングを行う。
分布曲線によるフィッティングを繰り返すことにより、より分布の密度が高いＭＴＣの値を絞り込み、その中から妥当な値を最終的なＭＴＣとすることで、精度の良いＭＴＣを得ることができる。

【0049】

（８）第８の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（７）の減速材温度係数測定システムであって、前記ＭＴＣ決定部（統計処理装置１６）は、前記再フィッティングをガウス分布曲線によって行い、前記再フィッティングによって得られたガウス分布曲線の平均値を前記最終的な減速材温度係数とする。
ガウス分布の平均値を選択することによって、多数のＭＴＣを代表する値を選択する。これにより、精度の良いＭＴＣを得ることができる。

【0050】

（９）第９の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（１）～（８）の減速材温度係数測定システムであって、前記ＭＴＣ処理部（ＭＴＣ処理部１５１）は、前記データ抽出部（データ抽出装置１４）が抽出した前記時系列データから複数の小期間の前記時系列データを抜き出し、抜き出した前記時系列データに含まれる各観測点における前記反応度と前記減速材温度の関係を示したグラフに基づいて勾配法により前記減速材温度係数を算出する処理を、前記小期間ごとに行う。
複数抜き出された小期間の時系列データから勾配法を用いてＭＴＣを算出することで、多数のＭＴＣを算出することができる。

【0051】

（１０）第１０の態様に係る減速材温度係数測定システム（ＭＴＣ測定システム１０）は、（１）～（９）の減速材温度係数測定システムであって、前記ＭＴＣ処理部（ＭＴＣ処理部１５１）は、前記データ抽出部（データ抽出装置１４）が抽出した前記時系列データから複数の小期間の前記時系列データを抜き出し、抜き出した前記時系列データに含まれる前記減速材温度の前記時系列データと前記反応度の前記時系列データのそれぞれに周波数分析を行ってノイズ法により前記減速材温度係数を算出する処理を、前記小期間ごとに行う。
複数抜き出された小期間の時系列データからノイズ法を用いてＭＴＣを算出することで、多数のＭＴＣを算出することができる。

【0052】

（１１）第１１の態様に係る減速材温度係数測定方法では、減速材温度と反応度の時系列データを取得し、前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化するデータを抽出し、抽出した前記データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を複数回実行し、前記ＭＴＣ処理を複数回実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、減速材温度係数を決定する。

【0053】

（１０）第１０の態様に係るプログラムは、コンピュータ９００に、減速材温度と反応度の時系列データを取得し、前記時系列データから、所定の抽出条件に基づいて、減速材温度の自然な温度揺らぎによって反応度が変化するデータを抽出し、抽出した前記データに基づいて減速材温度係数を算出するＭＴＣ処理を複数回実行し、前記ＭＴＣ処理を複数回実行することによって算出された複数の前記減速材温度係数に基づいて、減速材温度係数を決定する処理、を実行させる。

【符号の説明】

【0054】

１０・・・ＭＴＣ測定システム
１１・・・反応度処理装置
１２・・・タイマー
１３・・・データ記録・制御装置
１４・・・データ抽出装置
１５・・・ＭＴＣ処理装置
１５１・・・ＭＴＣ処理部
１５２・・・補正部
１５３・・・核設計コード
１６・・・統計処理装置
１７・・・表示装置
１８・・・オペレータコンソール
２０・・・原子力プラント
２１・・・減速材温度測定系
２２・・・中性子検出器
９００・・・コンピュータ
９０１・・・ＣＰＵ
９０２・・・主記憶装置
９０３・・・補助記憶装置
９０４・・・入出力インタフェース
９０５・・・通信インタフェース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】