JP2008191069A - 反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法及び運転方法、並びに反射体制御方式高速炉 - Google Patents

Abstract

【課題】中性子反射体の移動に伴う中性子検出器の信号の変動の影響を小さくして検出誤差を低減し、熱出力誤差を小さく見積もって原子炉出力を制御し、経済性の高い反射体制御方式高速炉を実現できること。
【解決手段】原子炉容器１内に収容された炉心２の外側に設置される中性子反射体９を炉心の軸方向に移動させて、炉心からの中性子の漏洩を調整することにより炉心の反応度を制御する反射体制御方式高速炉３０であって、原子炉容器外に中性子検出器３１Ａ、３１Ｂを設置する反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法において、中性子検出器を炉心の軸方向に複数設置し、このうちの中性子検出器３１Ａを中性子反射体９の移動範囲Ｘ内に設置し、中性子検出器３１Ｂを中性子反射体の移動範囲Ｘ外に設置し、これらの移動範囲内および移動範囲外にそれぞれ設置された中性子検出器の信号を合算処理するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中性子反射体の移動により炉心の反応度を制御する反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法及び運転方法、並びに反射体制御方式高速炉に関する。

例えば、特許文献１及び２に記載の反射体制御方式高速炉の従来の一般的な構成を、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、従来の反射体制御方式高速炉を中心部から右半分のみ概略的に示し、図１１は図１０における高速炉の直径方向の断面を示し、図１２は図１１における燃料集合体を示している。

図１０に示すように、原子炉容器１の内部には炉心２が中央部に位置し、この炉心２の周囲を囲繞する位置に中性子遮蔽体３が配置されると共に、ナトリウム等の液体金属の冷却材４が満たされている。

前記炉心２は、図１１に示すように、例えば六角形状の１８本の燃料集合体５によって構成され、この中央部に、炉心２の反応度制御用で運転時には上方に引き抜かれる中性子吸収棒用のチャンネル６が配置されていると共に、炉心バレル７によって包囲されている。

この炉心バレル７の外側には、所定間隔離間して冷却材４の流路を分割する隔壁８が配置され、この炉心バレル７と隔壁８との間に設けられた空間によって、炉心２の運転に使用する中性子反射体９の移動領域１０が形成されている。

ここに、冷却材４は、隔壁８の内側を下から上方向に向かって流れ、その途中で炉心２に入り、核分裂によって生じた熱を奪って温度が上昇する。この温度が上昇した冷却材４は、図示しない中間熱交換器の内部に流入し、ここで二次系冷却材と熱交換を行った後、上記中間熱交換器から下方向へ流出する。この熱交換後の冷却された冷却材４は、隔壁８の外側を通って炉心２の下部に回り込み、再び炉心２に導入される。

中性子遮蔽体３は、原子炉容器１の中性子照射量を反射体制御方式高速炉の全寿命にわたって所定値以下に制限するものであり、前記原子炉容器１と隔壁８との間に配置された複数の中性子遮蔽棒１１によって構成されている。

この中性子遮蔽体３の構成としては、ステンレス鋼等からなる構造体の他に、中性子吸収能力の大きいボロンを含むＢ_４Ｃセラミックを収納したピンを配置したり、またハフニウム、タンタル等の金属またはそれらの化合物を含むようにすることができる。

また、冷却材よりも中性子反射能力が劣る中性子吸収体あるいは中性子透過物質を中性子反射体９の上部領域２４に配置することにより、中性子反射体９による炉心２の反応度制御能力を増大させることができる（例えば、特許文献３参照）。尚、符号１２は、原子炉容器１の周囲を包囲するガードベッセルである。

更に、ガードベッセル１２の外側に中性子検出器２５が設置される。この中性子検出器２５の信号、熱出力測定装置等のデータを処理して、反射体制御方式高速炉は出力（核出力）が制御されて運転される。

燃料集合体５は、例えば図１２に示すように、ステンレス鋼製の六角形状のラッパ管１３の内部に多数の燃料ピン１４を規則的に配列すると共に、ラッパ管１３の上部および下部に中性子遮蔽体１５ａ、１５ｂを配置することにより構成されている。

尚、同図は、多数の燃料ピン１４のうちの１本を取り出して図示しており、この燃料ピン１４には、燃料部１４ａと、核分裂により生じるガス成分を封じ込めるプレナム部１４ｂとが備えられている。また、燃料ピン１４は、ワイヤラップまたはグリッド（図示せず）により冷却材４の混合を促進すると共に、下部端栓部でラッパ管１３に結合して固定されている。また、燃料集合体５は、小径のエントランスノズル１６を介して炉心支持体１７に差し込まれて固定されると共に、冷却材入口１８と冷却材出口１９とが備えられている。

図１１に示す炉心バレル７と隔壁８との間の移動領域１０には、図１０に示すように中性子反射体９が配置されている。この中性子反射体９は、駆動棒２０の下端に吊り下げ支持され、この駆動棒２０は、原子炉容器１の上端開口部を閉塞する遮蔽プラグ２１を貫いて上方に延び、遮蔽プラグ２１の上面に設置された駆動装置２２によって上下方向、つまり炉心２の軸方向に移動するよう構成されている。

すなわち、駆動装置２２の駆動に伴って、駆動棒２０を介して中性子反射体９が、炉心バレル７と隔壁８との間の移動領域１０内を、炉心２に沿って上下方向（炉心２の軸方向）に移動するように構成されている。尚、冷却材４の液面４ａと遮蔽プラグ２１との間は、カバーガスで満たされたカバーガス空間２３である。

これにより、中性子反射体９を、駆動装置２２を介して炉心２の軸方向に移動させて炉心２からの中性子の漏洩を調整し、これにより炉心２の反応度が制御される。この反応度の制御は、炉心の起動停止や、燃料の燃焼による炉心反応度の低下を補償するために行われる。

反射体制御方式高速炉における炉心２の仕様の一例としては、表１に示すように、熱出力約１２０ＭＷｔ、炉心径約１３０ｃｍ、炉心高さ２００ｃｍで、濃縮ウランの金属合金Ｕ−Ｚｒを燃料とする炉心を燃料交換なしで約３０年運転し、かつ、燃料の燃焼による反応度変化を補償するため、長さ２００ｃｍの中性子反射体を一定速度で引き上げて運転するものがある。

このときの炉心２の側部に設置された中性子検出器２５が検出する中性子計数率の相対値を図１４に示す。この結果では、炉心２の側部に設置された中性子検出器２５による中性子計数率は、原子炉の運転が進むに従って減少しており、３０年後の燃焼末期では燃焼初期に比べて約１桁小さくなる傾向にある。

図１０に示す反射体制御方式高速炉において、原子炉運転中の中性子反射体９の軸方向移動は、図１３に示すように、燃焼初期では中性子反射体９を引き上げて炉心２を臨界とし、その後、中性子反射体９を引き下げて一定出力で運転し、炉心２の燃焼による反応度低下を中性子反射体９の上昇で補い、３０年後には中性子反射体９が炉心２の全体を覆うことになる。中性子検出器２５が検出する中性子計数率の図１４に示す変化傾向は、この中性子反射体９の軸方向移動に伴い中性子の流れが中性子検出器２５に対して遮断されることに起因している。

一方、図１５に示すように中性子検出器２５が炉心２の底部に設置された場合に、この中性子検出器２５にて検出される中性子計数率を図１６に示す。この場合の中性子計数率は、炉心２の側部に設置した中性子検出器２５による中性子計数率とは逆に、原子炉の運転が進むに従って増大しており、３０年後の燃焼末期では燃焼初期に比べて約１桁大きくなる傾向にある。この傾向は、この中性子反射体９の移動に伴い中性子が中性子検出器２５に流れ込むことに起因している。

以上のように、炉心２の側部或いは底部に設置された中性子検出器２５が検出する中性子計数率は、原子炉の運転に伴う中性子反射体９の軸方向移動の影響を受けてそれぞれ約１桁の変動がある。従って、これらの中性子検出器２５が検出する中性子計数率を用いて原子炉の出力（核出力）を制御する場合、中性子計数率の検出誤差が大きくなるので、安全側で運転するために、熱出力測定装置にて測定された熱出力の誤差を大きく見積もって、過大な出力にならないように制御する必要がある。その結果、定格出力よりも低い出力（核出力）での運転となり、経済性の低い反射体制御方式高速炉となってしまう。
特開平４−８１６９４号公報 特開平４−１９４７８０号公報 特開平６−５１０８２号公報

従来の高速炉では、制御棒の操作などによって中性子束の歪まない炉外位置に中性子検出器を配置し、中性子束を監視することで出力を監視している。しかしながら、上述のような反射体制御方式高速炉においては、炉心２の側部或いは底部に設置された中性子検出器２５が検出する中性子計数率は、高速炉の運転に伴う中性子反射体９の移動の影響を受けて、出力が変化していないにもかかわらず運転中約１桁の変動がある。すなわち、炉心２の出力と中性子検出器２５が検出する中性子束との比例関係が変化してしまう。従来の高速炉においては、中性子検出器により検出される中性子計数率は２０％程度の変動があり、これを熱出力誤差としても許容される。しかし、前述した反射体制御方式高速炉においては、中性子検出器２５にて検出される中性子計数率が約１桁変動したときに、これを熱出力誤差として許容することは高速炉の経済性を損ねることになる。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、中性子反射体の移動に伴う中性子検出器の信号の変動の影響を小さくして検出誤差を低減し、熱出力誤差を小さく見積もって原子炉出力を制御し、これにより経済性の高い反射体制御方式高速炉を実現できる反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法及び運転方法、並びに反射体制御方式高速炉を提供することにある。

本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法は、原子炉容器内に収容された炉心の外側に設置される中性子反射体を前記炉心の軸方向に移動させて、前記炉心からの中性子の漏洩を調整することにより前記炉心の反応度を制御する反射体制御方式高速炉であって、前記原子炉容器外に中性子検出器を設置する反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法において、前記中性子検出器を前記炉心の軸方向に複数設置し、このうちの少なくとも一つの中性子検出器を前記中性子反射体の移動範囲内に設置し、かつ、少なくとも一つの前記中性子検出器を前記中性子反射体の移動範囲外に設置し、これら移動範囲内および移動範囲外にそれぞれ設置された前記中性子検出器の信号を合算処理することを特徴とするものである。

また、本発明に係る反射体制御方式高速炉の運転方法は、本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法を用いて設置された中性子検出器からの検出信号を、当該検出信号以外で原子炉状態を監視する機能を持つ信号と組み合わせ、中性子反射体の移動に伴うそれぞれの信号の誤差を補完するように信号処理して、原子炉出力を制御することを特徴とするものである。

更に、本発明に係る反射体制御方式高速炉は、原子炉容器内に収容された炉心の外側に設置される中性子反射体を前記炉心の軸方向に移動させて、前記炉心からの中性子の漏洩を調整することにより前記炉心の反応度を制御する反射体制御方式高速炉において、前記原子炉容器外には、前記炉心の軸方向に複数の中性子検出器が設置され、このうちの少なくとも一つの中性子検出器が前記中性子反射体の移動範囲内に設置され、かつ、少なくとも一つの前記中性子検出器が前記中性子反射体の移動範囲外に設置され、これら移動範囲の内、外にそれぞれ設置された前記中性子検出器の信号が合算処理されるよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法、及び反射体制御方式高速炉によれば、原子炉容器外で炉心の軸方向に複数設置される中性子検出器のうち、少なくとも一つの中性子検出器を中性子反射体の移動範囲内に設置し、かつ、少なくとも一つの中性子検出器を中性子反射体の移動範囲外に設置し、これら移動範囲の内、外にそれぞれ設置された中性子検出器の信号を合算処理する。このため、原子炉運転に伴う燃焼反応度分を補償するために中性子反射体が移動し、この中性子反射体の移動により、この移動範囲の内外にそれぞれ設置された中性子検出器の信号が変動しても、これらの信号を合算処理することで、各信号の変動の影響を小さくして検出誤差を低減できる。これにより、熱出力測定装置が測定した熱出力の誤差を小さく見積もることが可能となり、原子炉を定格出力で制御できるので、経済性の高い反射体制御方式高速炉を実現できる。

また、本発明に係る反射体制御方式高速炉の運転方法によれば、中性子検出器からの検出信号を、当該検出信号以外で原子炉状態を監視する機能を持つ信号と組み合わせ、中性子反射体の移動に伴うそれぞれの信号の誤差を補完するように信号処理して原子炉出力を制御することから、各信号の誤差が低減されるので、信頼性の高い原子炉出力制御を実施でき、経済性の高い反射体制御方式高速炉を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図４）
図１は、（Ａ）が、本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法における第１の実施の形態を実施した反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略半断面図であり、（Ｂ）が、図１（Ａ）の中性子反射体の移動位置を示す図である。図２は、図１（Ａ）の中性子検出器により検出された中性子計数率などを示すグラフである。この第１の実施の形態において、前記背景技術と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

図１（Ａ）に示す反射体制御方式高速炉３０では、原子炉容器１内に収容されて液体金属の冷却材に浸される炉心２の外側で、且つ原子炉容器１の内側に中性子反射体９が設置されている。この中性子反射体９を炉心２の軸方向に移動させて、炉心２からの中性子の漏洩を調整することにより、炉心２の反応度が制御される。

このような反射体制御方式高速炉３０では、炉心２からの中性子の漏洩を検出する中性子検出器が、炉心２の軸方向に複数設置される。このうち、原子炉容器１の側部に少なくとも一つの中性子検出器（本実施の形態では１個の中性子検出器３１Ａ）が設置され、原子炉容器１の下部に少なくとも一つの中性子検出器（本実施の形態では１個の中性子検出器３１Ｂ）が設置される。

ところで、中性子反射体９は、図１（Ｂ）に示すように、運転初期（燃焼初期）において炉心２の下部に位置して炉心２の下部の燃料を燃焼させ、その後炉心２の反応度の低下を補うために徐々に上昇して、炉心２の順次上方の燃料を燃焼させている。中性子反射体９は、このように反射体制御方式高速炉３０の全運転期間に亘って炉心２の軸方向に移動する。この中性子反射体９の移動範囲Ｘ内に中性子検出器３１Ａが設置され、移動範囲外に中性子検出器３１Ｂが設置される。

これらの中性子検出器３１Ａ及び３１Ｂには、炉心２から直接透過してくる中性子と、炉心２から上下方向或いは斜め方向に透過し、原子炉容器１の内外の、物質密度の比較的小さな領域や空隙部分を経て間接的に至る中性子とが検出される。これらの中性子は、反射体制御方式高速炉３０の運転期間中において中性子反射体９の移動に伴い中性子検出器３１Ａ、３１Ｂに対する寄与が変動するため、中性子検出器３１Ａ及び３１Ｂでは、検出する中性子計数率が例えば年間３％程度変動する。

中性子検出器３１Ａでは、図２の一点鎖線Ａ及び図１４に示すように、運転初期には炉心２から透過して直接中性子検出器３１Ａに至る中性子が比較的多いため、中性子検出器３１Ａにて検出される中性子計数率は、運転初期には高いが、中性子反射体９の上昇に伴って徐々に減少する。また、中性子検出器３１Ｂでは、図２の破線Ｂに示すように、中性子反射体９が最も上昇した位置となる運転末期（燃焼末期）において、炉心２から透過して直接中性子検出器３１Ｂに至る中性子が比較的多くなるので、中性子検出器３１Ｂにて検出される中性子計数率は、運転初期には少ないが、中性子反射体９の上昇に伴って徐々に増加する。

そこで、中性子検出器３１Ａと３１Ｂからの検出信号を合算処理して合算処理信号を得ることとする。これにより、この合算処理信号は、図２の実線Ｃに示すように、中性子検出器３１Ａ、３１Ｂからのそれぞれの検出信号が中性子反射体９の移動に伴って図２の一点鎖線Ａ、破線Ｂのように変動しても、この変動の影響を小さくでき、中性子検出器３１Ａ及び３１Ｂによる中性子計数率の検出誤差を低減できる。

従って、本実施の形態によれば、次の効果を奏する。

原子炉容器１内で炉心２の軸方向に設置される中性子検出器３１Ａ、３１Ｂのうち、中性子検出器３１Ａを中性子反射体９の移動範囲Ｘ内に設置し、且つ中性子検出器３１Ｂを中性子反射体９の移動範囲Ｘ外に設置し、これらの移動範囲Ｘの内、外にそれぞれ設置された中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの中性子計数率に関する検出信号を合算処理する。このため、原子炉運転に伴う燃焼反応度分を補償するために中性子反射体９が移動し、この中性子反射体９の移動により、この移動範囲Ｘの内外にそれぞれ設置された中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの検出信号が変動しても、これらの検出信号を合算処理することで、各検出信号の変動の影響を小さくでき、中性子検出器３１Ａ、３１Ｂにて検出された中性子計数率に関する検出誤差を低減できる。これにより、熱出力測定装置（不図示）が測定した熱出力の誤差を小さく見積もることが可能となり、炉心２を定格出力で制御できるので、経済性の高い反射体制御方式高速炉３０を実現できる。

尚、上記熱出力測定装置は、冷却材における炉心２の出口と入口の温度差から熱出力を測定するものである。また、中性子反射体９の移動範囲Ｘ外に設置される中性子検出器３１Ｂは、炉心２の下部に設置されるものに限らず、図３に示すように、炉心２の上部に設置されてもよく、或いは図４に示すように、炉心２の底部に設置されてもよい。これらの場合にも、中性子反射体９の移動範囲Ｘ内に設置された中性子検出器３１Ａによる検出信号と合算処理することで、上記（１）と同様な効果を奏する。

［Ｂ］第２の実施の形態（図５、図６）
図５は、（Ａ）が、本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法における第２の実施の形態を実施した反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略断面図であり、（Ｂ）が、図５（Ａ）の中性子反射体の移動位置を示す図である。図６は、図５（Ａ）の反射体制御方式高速炉を直径方向に切断して示す断面図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態及び背景技術と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態の反射体制御方式高速炉４０では、中性子反射体４１が周方向に分割されて複数、例えば６個のセクター４２から構成され、各セクター４２が独立して、駆動装置２２により制御棒２０（共に図１０参照）を介して炉心２の軸方向に移動するよう構成されている。

このような反射体制御方式高速炉４０では、各セクター４２に正対する位置に中性子検出器が、炉心２の軸方向に沿って複数設置される。つまり、各セクター４２毎に、当該セクター４２の移動範囲Ｙの内側および外側に少なくとも一つの中性子検出器（本実施の形態では、移動範囲Ｙ内に１個の中性子検出器３１Ａが、移動範囲Ｙ外に１個の中性子検出器３１Ｂ）がそれぞれ設置されている。尚、セクター４２の移動範囲Ｙは、前記実施の形態における中性子反射体９の移動範囲Ｘと同一である。

中性子検出器３１Ａ及び３１Ｂは、図６に示すように、原子炉容器１の外側に空間４３を設けて設置されるコンクリート躯体４４の案内管４５の内部に収容される。この案内管４５は、コンクリート躯体４４内に、炉心２の軸方向に延在して埋設されたものである。各セクター４２毎に設置された中性子検出器３１Ａ及び３１Ｂにて検出されたそれぞれの中性子計数率の検出信号は、前記実施の形態と同様に合算処理されて、各セクター４２毎に中性子計数率の合算処理信号が得られる。

従って、本実施の形態によれば、次の効果を奏する。

中性子反射体４１を分割した各セクター４２が独立して移動する場合にも、各セクター４２毎に、当該セクター４２の移動方向Ｙの内側および外側に中性子検出器３１Ａ、３１Ｂが設置され、これらの中性子検出器３１Ａ、３１Ｂにて検出された中性子計数率の検出信号が合算処理されて合算処理信号が得られる。このことから、上記合算処理信号は、中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの検出信号がセクター４２の移動に伴って変動しても、この変動の影響を小さくしたものとなり、中性子計数率に関する検出誤差を低減できる。従って、炉心２の全体として中性子計数率を高精度に検出でき、前記第１の実施の形態と同様に、炉心２を定格出力で運転して、経済性の高い反射体制御方式高速炉４０を実現できる。

［Ｃ］第３の実施の形態（図７）
図７は、（Ａ）が、本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法における第３の実施の形態を実施した反射体制御方式高速炉を直径方向に切断して示す部分断面図であり、（Ｂ）が、図７（Ａ）のＶＩＩ‐ＶＩＩ線に沿う断面図である。この第３の実施の形態において、前記第１、第２の実施の形態及び背景技術と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態の反射体制御方式高速炉５０では、第１または第２の実施の形態の中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの他に、炉心２の軸方向の中性子束分布を測定可能な中性子束分布測定器５１が設置されている。この中性子束分布測定器５１は、第１または第２の実施の形態の中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの近傍に設置されて、炉心２の軸方向に移動可能に設けられる。例えば、中性子束分布測定器５１は、案内管５２内に収容され、この案内管５２の軸方向に沿って移動可能に設けられる。この案内管５２は、案内管４５内において、この案内管４５の軸方向に沿って収納されている。

この中性子束分布測定器５１を、中性子検出器３１Ａと３１Ｂとの間で、炉心２の軸方向に沿って移動させることで、その時点における中性子束の、炉心２の軸方向に沿う分布を測定できる。この中性子束分布の時系列変化を分析することで、中性子検出器３１Ａ、３１Ｂが検出する中性子計数率の検出信号が中性子反射体９または中性子反射体４１のセクター４２の移動により変動したときにも、その変動量を把握することが可能となる。そして、この変動量を補正すべく中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの位置が調整される。

例えば、中性子検出器３１Ｂでは、図２の破線Ｂに示すように、中性子反射体９の移動によって、検出される中性子計数率が増加するが、この増加を補正するように、中性子検出器３１Ａの位置を上方に調整する。このように位置調整された中性子検出器３１Ａと３１Ｂからの中性子計数率に関する検出信号を合算処理して合算処理信号を得る。

従って、本実施の形態によれば、前記第１または第２の実施の形態と同様な効果を奏するほか、次の効果を奏する。

中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの近傍に設置された中性子束分布測定器５１によって、炉心２の軸方向の中性子束分布を測定し、この中性子束分布を用いて、中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの検出信号が中性子反射体９または中性子反射体４１のセクター４２の移動により変動したときの変動量を補正するように、中性子検出器３１Ａ、３１Ｂの位置を調整する。これによって、中性子検出器３１Ａ、３１Ｂからの検出信号の変動を低減できるので、これらの中性子検出器３１Ａと３１Ｂにて検出された中性子計数率に関する検出誤差をより一層低減でき、この結果、経済性がより高い反射体制御方式高速炉５０を実現できる。

［Ｄ］第４の実施の形態（図８）
図８は、（Ａ）が、本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法における第４の実施の形態を実施した反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略半断面図であり、（Ｂ）が、図８（Ａ）の中性子反射体の移動位置を示す図である。この第４の実施の形態において、前記第１の実施の形態及び背景技術と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態における反射体制御方式高速炉６０では、原子炉容器１内に設置される１または複数の中性子検出器（本実施の形態では１個の中性子検出器６１）を中性子反射体９の移動に追随して炉心２の軸方向に移動させ、これにより中性子検出器６１を中性子反射体９の移動範囲Ｘ外に常に位置づけて、中性子検出器６１から中性子計数率に関する検出信号を得ている。

従って、本実施の形態によれば、次の効果を奏する。

中性子検出器６１が中性子反射体９の移動に追随して炉心２の軸方向に移動し、中性子反射体９の移動範囲Ｘ外に常に位置づけられることから、この中性子検出器６１が検出する中性子計数率の検出信号は、中性子反射体９の移動による変動の影響が緩和されたものとなり、中性子計数率に関する検出誤差を低減できる。この結果、熱出力測定装置が測定した熱出力誤差を小さく見積もることが可能となり、炉心２を定格出力で制御できるので、経済性の高い反射体制御方式高速炉６０を実現できる。

［Ｅ］第５の実施の形態（図９）
図９は、本発明に係る反射体制御方式高速炉の運転方法における一実施形態を実施する信号処理装置などを示すブロック図である。この第５の実施の形態において、前記第１の実施の形態及び背景技術と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態の反射体制御方式高速炉７０では、第１〜第４のいずれかの中性子検出器３１Ａ、３１Ｂ、６１からの検出信号を、この検出信号以外で原子炉状態を監視する信号、例えば熱出力信号及び中性子反射体等位置信号と組み合わせ、中性子反射体９の移動に伴うそれぞれの信号の誤差を補完するように信号処理して、炉心２を出力制御して反射体制御方式高速炉７０を運転している。

つまり、この反射体制御方式高速炉７０では、信号処理装置７１は、中性子検出器３１Ａ、３１Ｂ、６１からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７２と、反射体位置測定装置７３からの中性子反射体等位置信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７４と、熱出力測定装置７５からの熱出力信号、Ａ／Ｄ変換器７２からの信号、及びＡ／Ｄ変換器７４からの信号を蓄積するデータ蓄積装置７６と、このデータ蓄積装置７６に蓄積された信号を処理する線形補正演算装置７７とを有して構成される。

反射体位置測定装置７３は、例えば駆動装置２２（図１０）側に設置されて、中性子反射体９または中性子反射体４１のセクター４２の位置（中性子反射体等の位置）を測定する。また、熱出力測定装置７５は、冷却材における炉心２の出口と入口の温度差から熱出力を測定する。

線形補正演算装置７７は、まず、中性子検出器３１Ａと３１Ｂにて検出された中性子計数率の検出信号を合算処理して合算処理信号を得る。尚、中性子検出器６１にて検出された中性子計数率の検出信号は、線形補正演算装置７７にて合算処理されず、後の処理にそのまま利用される。

中性子検出器３１Ａ、３１Ｂ、６１からの中性子計数率に関する検出信号と、熱出力測定装置７５にて測定された熱出力信号と、反射体位置測定装置７３にて測定された中性子反射体等位置信号は、中性子反射体９または中性子反射体４１のセクター４２の移動に伴い変動する。そこで、線形補正演算装置７７は、これらの中性子計数率に関する合算処理信号または検出信号と熱出力信号と中性子反射体等位置信号とを組み合わせ、それぞれの信号の誤差を互いに補完する。これにより、中性子計数率に関する合算処理信号または検出信号と熱出力信号と中性子反射体等位置信号は、中性子反射体９または中性子反射体４１のセクター４２の移動に伴い変動するその変動の影響がより小さくなり、それぞれの信号の誤差を低減できる。

線形補正演算装置７７は、更に、上記中性子計数率に関する合算処理信号または検出信号と熱出力信号と中性子反射体等位置信号を用いて核出力を算出し、この核出力を核出力表示装置７８に表示させる。反射体制御方式高速炉７０では、線形補正演算装置７７にて算出された核出力に基づき、中性子反射体９または中性子反射体４１のセクター４２が移動されて、炉心２の反応度が制御される。

従って、本実施の形態によれば、次の効果を奏する。

中性子検出器３１Ａ、３１Ｂ、６１からの検出信号を、当該検出信号以外で原子炉状態を監視する機能を持つ信号（例えば熱出力信号、中性子反射体等位置信号）と組み合わせ、中性子反射体９または中性子反射体４１のセクター４２の移動に伴うそれぞれの信号の誤差を補完するように信号処理して炉心２の出力を制御することから、各信号の誤差が低減されるので、信頼性の高い炉心２の出力制御を実施でき、経済性の高い反射体制御方式高速炉７０を実現できる。

（Ａ）は本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法における第１の実施の形態を実施した反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略半断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）の中性子反射体の移動位置を示す図。 図１（Ａ）の中性子検出器により検出された中性子計数率などを示すグラフ。 （Ａ）は図１（Ａ）の中性子検出器の設置位置を異ならせた反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略半断面図、（Ｂ）は図３（Ａ）の中性子反射体の移動位置を示す図。 （Ａ）は図１（Ａ）の中性子検出器の設置位置を異ならせた反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略半断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の中性子反射体の移動位置を示す図。 （Ａ）は本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法における第２の実施の形態を実施した反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）の中性子反射体の移動位置を示す図。 図５（Ａ）の反射体制御方式高速炉を直径方向に切断して示す断面図。 （Ａ）は本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法における第３の実施の形態を実施した反射体制御方式高速炉を直径方向に切断して示す部分断面図、（Ｂ）は図７（Ａ）のＶＩＩ‐ＶＩＩ線に沿う断面図。 （Ａ）は本発明に係る反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法における第４の実施の形態を実施した反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略半断面図、（Ｂ）は図８（Ａ）の中性子反射体の移動位置を示す図。 本発明に係る反射体制御方式高速炉の運転方法における一実施形態を実施する信号処理装置などを示すブロック図。 従来の反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す半断面図。 図１０の反射体制御方式高速炉を直径方向に切断して示す断面図。 図１１の燃料集合体を示す縦断面図。 （Ａ）は図１０の反射体制御方式高速炉を直径方向に切断して示す概略断面図、（Ｂ）は図１３（Ａ）の中性子検出器の移動位置を示すグラフ。 図１０及び図１３の中性子検出器により検出された中性子計数率を示すグラフ。 （Ａ）は図１０及び図１３の中性子検出器の設置位置を異ならせた反射体制御方式高速炉を軸方向に切断して示す概略半断面図、（Ｂ）は図１５（Ａ）の中性子検出器の移動位置を示す図。 図１５（Ａ）の中性子検出器により検出された中性子計数率を示すグラフ。

符号の説明

１ 原子炉容器
２ 炉心
９ 中性子反射体
３０ 反射体制御方式高速炉
３１Ａ、３１Ｂ 中性子検出器
４０ 反射体制御方式高速炉
４１ 中性子反射体
４２ セクター
５０ 反射体制御方式高速炉
５１ 中性子束分布測定器
６０ 反射体制御方式高速炉
６１ 中性子検出器
７０ 反射体制御方式高速炉
７３ 反射体位置測定装置
７５ 熱出力測定装置
Ｘ、Ｙ 移動範囲

Claims (7)

1. 原子炉容器内に収容された炉心の外側に設置される中性子反射体を前記炉心の軸方向に移動させて、前記炉心からの中性子の漏洩を調整することにより前記炉心の反応度を制御する反射体制御方式高速炉であって、前記原子炉容器外に中性子検出器を設置する反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法において、
   前記中性子検出器を前記炉心の軸方向に複数設置し、このうちの少なくとも一つの中性子検出器を前記中性子反射体の移動範囲内に設置し、かつ、少なくとも一つの前記中性子検出器を前記中性子反射体の移動範囲外に設置し、
   これら移動範囲内および移動範囲外にそれぞれ設置された前記中性子検出器の信号を合算処理することを特徴とする反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法。
2. 前記中性子反射体の移動範囲内に設置される中性子検出器を炉心側部に配置し、前記移動範囲外に設置される中性子検出器を炉心下部、炉心上部または炉心底部に配置することを特徴とする請求項１に記載の反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法。
3. 前記中性子反射体が周方向に分割されて複数のセクターから構成され、各セクターが独立して炉心の軸方向に移動する場合、これらのセクター毎に、当該セクターの移動範囲の内、外にそれぞれ少なくとも一つの中性子検出器を設置することを特徴とする請求項１または２に記載の反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法。
4. 前記中性子反射体の移動範囲の内、外にそれぞれ設置される中性子検出器の近傍に、炉心の軸方向に移動可能で、当該炉心軸方向の中性子束分布を測定可能な中性子束分布測定器を設置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法。
5. 原子炉容器内に収容された炉心の外側に設置される中性子反射体を前記炉心の軸方向に移動させて、前記炉心からの中性子の漏洩を調整することにより前記炉心の反応度を制御する反射体制御方式高速炉であって、前記原子炉容器外に中性子検出器を設置する反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法において、
   前記中性子検出器を、前記中性子反射体の移動に追随して前記炉心の軸方向に移動させることを特徴とする反射体制御方式高速炉の中性子検出器設置方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の中性子検出器からの検出信号を、当該検出信号以外で原子炉状態を監視する機能を持つ信号と組み合わせ、中性子反射体の移動に伴うそれぞれの信号の誤差を補完するように信号処理して、原子炉出力を制御することを特徴とする反射体制御方式高速炉の運転方法。
7. 原子炉容器内に収容された炉心の外側に設置される中性子反射体を前記炉心の軸方向に移動させて、前記炉心からの中性子の漏洩を調整することにより前記炉心の反応度を制御する反射体制御方式高速炉において、
   前記原子炉容器外には、前記炉心の軸方向に複数の中性子検出器が設置され、このうちの少なくとも一つの中性子検出器が前記中性子反射体の移動範囲内に設置され、かつ、少なくとも一つの前記中性子検出器が前記中性子反射体の移動範囲外に設置され、
   これら移動範囲の内、外にそれぞれ設置された前記中性子検出器の信号が合算処理されるよう構成されたことを特徴とする反射体制御方式高速炉。

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