JPH06308281A - 可動インコアプローブモニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、簡素な構成で検出器位置情報の信頼
性の向上を図る事を目的とする。 【構成】本可動インコアプローブモニタは、案内管２０
又はその近傍に中性子束レベルを局所的に変化させる標
識物質２１−１〜２１−ｎを所定間隔で配置し、中性子
束検出器８の出力を位置検出手段２３に入力し、そこで
出力レベルが局所的に変化する部分を検出し、その局所
的な変化から出力レベルに対応した中性子束検出器８の
炉心軸方向の位置を判断するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉内の中性子束レ
ベルを測定する可動インコアプローブモニタ（Traversi
ng Incore Probe Monitor ：ＴＩＰモニタ）に係り、特
に中性子束検出器の炉心軸方向の位置を特定するための
技術の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉施設では、原子炉内における３次
元的な出力レベルの分布を測定するためにＴＩＰモニタ
を使用することがある。図８に従来より在るＴＩＰモニ
タの構成例を示す。

【０００３】原子炉圧力容器１は、その内部に燃料集合
体２が３次元的に配置され、その燃料集合体２の間にＴ
ＩＰ検出器案内管３（以下、案内管３と呼ぶ）が炉心方
向に貫通するように挿入されている。各案内管３の基端
部は原子炉圧力容器１の外部に設けられた索引機構４を
介してケーブル駆動機構５に接続されている。

【０００４】ケーブル駆動機構５の内部にはケーブルド
ラム６が設けられている。そのケーブルドラム６にはケ
ーブル７が巻き付けられて収納されており、そのケーブ
ル７の一端がケーブルドラム６から巻き解かれて任意の
案内管３に挿入可能になっている。ケーブル駆動機構５
がケーブルドラム６を回転駆動することにより、ケーブ
ル先端部に取付けられた中性子束検出器８が案内管３の
内部を走行する。

【０００５】一方、中性子束検出器８が案内管３内の各
位置で検出した中性子束レベルの検出信号が増幅器９を
介してモニタ本体１１に送出される。またケーブル駆動
機構５には、中性子束検出器８の位置情報を検出するた
めの位置検出装置１２が設けられている。一般的な位置
検出装置１２の位置検出原理は次のようなものとなって
いる。すなわち、図９に示すようにケーブル７の周囲に
スパイラルワイヤ１３を巻いておき、そのスパイラルワ
イヤ１３に歯車１４を噛合させる。そしてケーブル７の
進退に応じて回転する歯車１４の回転数を信号変換器１
５で位置信号に変換する。その位置信号をモニタ本体１
１が取込んで中性子束検出器８の位置情報を検出してい
る。

【０００６】ところが、上述した構成による位置検出装
置１２は、原子炉温度が高温になった場合、その温度の
影響を受けて案内管３，ケーブル７，スパイラルワイヤ
１３等が膨脹するため、中性子束検出器８の移動距離と
歯車１４の回転数との関係が変化し、モニタ本体１１で
検出される位置情報に誤差が生じる。なお、各構成要素
の膨脹率は材質，温度によって異なるので、単純に温度
情報から位置検出情報を補正するのは困難である。

【０００７】またケーブル７の周囲に巻いたスパイラル
ワイヤ１３が、中性子を吸収して放射化した案内管３の
内壁を削り取り、その放射化物質を検出器の引き抜きと
一緒に駆動機構側へ引き出される可能性がある。

【０００８】さらに上述した位置検出装置１２では、中
性子束検出器８を走行させる際に複雑な駆動機構を高速
で動作させているため、信号変換器１５からモニタ本体
１１へ送出される信号にノイズが重畳したり、数え落と
し等の誤動作を生じる可能がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のＴ
ＩＰモニタは、温度上昇による構成機器の膨脹，ワイヤ
駆動時のノイズ等により位置検出情報の信頼性が低下し
たり、また案内管３の内壁が削り取られて放射化物質が
外部へ引き出されるなどの不具合が生じる可能性があっ
た。

【００１０】本発明は以上のような実情に鑑みて成され
たもので、信頼性の高い検出器位置検出情報を得ること
ができ、しかも装置の構成が簡素化され、放射化物質が
外部へ引き出されるのを防止できる可動インコアプロー
ブモニタを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の可動インコアプローブモニタは、原子炉内の
炉心軸方向に配設された案内管に中性子束検出器を挿入
し、その中性子束検出器を炉心軸方向へ移動させたとき
に得られた中性子束検出器の出力レベルと中性子束検出
器位置とを対応させて原子炉内における炉心軸方向の中
性子束分布を測定するものにおいて、前記案内管又はそ
の近傍に炉心軸方向に所定間隔で配置され中性子束レベ
ルを局所的に変化させる標識物質と、前記中性子束検出
器の出力レベルから当該出力レベルが局所的に変化する
部分を検出し、その局所的な変化から前記出力レベルに
対応した中性子束検出器の炉心軸方向の位置を判断する
位置検出手段とを具備する構成とした。

【００１２】

【作用】本発明の可動インコアプローブモニタでは、案
内管又はその近傍に炉心軸方向に沿って所定間隔で標識
物質が配置されているので、標識物質の近傍では局所的
に中性子レベルが低下している。従って、そのような案
内管内を中性子束検出器が走行した時に得られる中性子
束検出器の出力レベルは各標識物質の配置位置近傍で局
所的に低くなる。位置検出手段では、そのような出力レ
ベルから局所的な変化点を検出することにより、出力レ
ベルに対応した中性子束検出器の炉心軸方向の位置を判
断している。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１には本発明の一実施例に係るＴＩＰモニタの構成が示
されている。なお既に説明した図８に示すモニタと同一
部分には同一符号を付している。

【００１４】本実施例のＴＩＰモニタは、原子炉圧力容
器１内に設置された複数の案内管２０、案内管２０を選
択する索引機構４、案内管２０の内部に等間隔で配置さ
れた標識物質２１−１〜２１−ｎ、熱中性子を検出する
中性子束検出器８、その中性子束検出器８が先端に取付
けられたケーブル２２、ケーブル駆動機構５、データ処
理部２３等から構成されている。

【００１５】図３（ａ）は案内管２０の構成を示してい
る。案内管２０は外側管２０ａと、外側管２０ａの内径
よりも小さい外径を有する内側管２０ｂとの２重構造と
なっている。内側管２０ｂの中を中性子束検出器８が走
行する。また外側管２０ａと内側管２０ｂとの間、即ち
内側管２０ｂの外周に、燃料底部から燃料頂部に掛けて
管軸方向に沿って所定間隔で環状の標識物質２１−１〜
２１−ｎが嵌合している。

【００１６】上記標識物質は、中性子束検出器８の測定
対象である熱中性子を高効率で吸収する材質のものが使
われている。そのような性質を持つ材料として、ほう
素，ボロンを用いることができる。

【００１７】データ処理部２３は、中性子束検出器８の
出力を増幅器９を介して取込み、その取込んだ出力レベ
ルのうち局所的なレベル低下位置を判別して、中性子束
検出器８の炉心軸方向の位置を求める機能を備えてい
る。

【００１８】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。索引機構４により選択された案
内管２０に中性子束検出器８が挿入され、その中性子束
検出器８がケーブル駆動機構５により燃料頂部の位置ま
で移動される。

【００１９】次にデータ処理部２３からケーブル駆動機
構５に測定開始信号が与えられると、ケーブル駆動機構
５がケーブル２２を一定の速度でケーブルドラム６に巻
き取り、中性子束検出器８を案内管２０内を燃料頂部か
ら燃料底部に掛けて一定速度で走行させる。

【００２０】中性子束検出器８は、燃料頂部から燃料底
部に掛けて移動する際に、各位置での熱中性子束密度を
検出し、その熱中性子束密度に応じたレベルの検出信号
をリアルタイムでデータ処理部２３へ送出する。

【００２１】図３には、ある案内管２０内を中性子束検
出器８が燃料頂部から燃料底部に掛けて移動したときに
得られた中性子束検出器８の出力レベルの曲線が示され
ている。出力レベルの曲線は各標識物質２１−１〜２１
−ｎの配置位置で局所的に出力レベルが低下している。
なお、中性子束検出器８の出力レベルに対しては直接的
には時間軸が横軸となるが、中性子束検出器８を一定速
度で移動させていることから、移動開始からの経過時間
と中性子束検出器８の炉心軸方向の位置とは一対一で対
応し、横軸を炉心軸方向の位置に置き換えることができ
る。

【００２２】本実施例では、案内管２０の管軸方向に一
定間隔で標識物質２１−１〜２１−ｎを配置しており、
その標識物質２１−１〜２１−ｎが中性子束検出器８の
測定対象である熱中性子を高効率で吸収する。そのため
標識物質２１−１〜２１−ｎの近傍は局所的に熱中性子
密度が低下している。その結果、図３に示すように、標
識物質２１−１〜２１−ｎの各配置位置で出力レベルが
局所的に低下する。

【００２３】データ処理部２３では、中性子束検出器８
の出力レベルから上記した出力レベルが局所的に低下す
る部分を検出して検出器位置を判別する。図４は時間軸
を横軸にとった出力レベルの曲線を示している。実線Ｒ
ｉは中性子束読取り値であり、破線Ｒｉ′は中性子束読
取り値から算出した直線近似値を示している。データ処
理部２３は識別物質の１ピッチに相当する読取り値を直
線近似し、その直線よりも低いレベルとなる部分が連続
する部分Ｒを判別し、その位置を識別物質の位置と判断
する。標識物質２１−１〜２１−ｎの炉心軸方向の各位
置を予めデータ処理部２３に記憶しておき、測定開始か
ら継続して低レベル部をカウントしていくことにより検
出器位置を特定する。

【００２４】この様に本実施例によれば、案内管２０の
内部に一定間隔で標識物質２１−１〜２１−ｎを配置
し、中性子束検出器８の出力レベルから出力レベルが局
所的に低下する部分を検出して検出器位置を判別するよ
うにしたので、原子炉が温度上昇して案内管，ワイヤが
膨脹しても、その膨脹に起因する誤差が含まれていない
位置検出情報を得ることができ、位置検出情報の信頼性
を向上できる。

【００２５】またケーブルからスパイラルワイヤを削除
できるので、案内管２０の内部を削り取る不具合を防止
できると共に、案内管内部の放射化物質を検出器の引き
抜きと一緒に駆動機構側へ引き出すことを防止できる。

【００２６】さらに本実施例によればケーブル駆動機構
の構成が簡素化されるので、データ処理部２３に送出さ
れる電気的な信号にノイズが重畳するのを抑制でき、信
号の信頼性を上げることができる。

【００２７】図２（ｂ）には標識物質が配置された案内
管の変形例が示されている。本変形例は、案内管２４の
外周に炉心軸方向に一定間隔で環状の標識物質２５を嵌
合させている。標識物質２５は高速中性子の減速効果の
少ないＳＵＳ等の金属物質からなる。

【００２８】この様な変形例では、案内管２４の標識物
質２５が巻かれている部分とその他の部分とで、案内管
２４と燃料棒２との間に介在する冷却材（減速材）２６
の厚さに違いが生じる。標識物質２５が巻かれている部
分は、その標識物質２５の厚さだけ、その他の部分に比
べて冷却材２６の厚さが薄くなっている。

【００２９】一方で、冷却材２６は燃料棒２の内部で核
分裂して発生した高速中性子を減速させて熱中性子に変
えるように作用する。すなわち、冷却材２６の厚さが薄
くなれば、それだけ熱中性子の発生割合が少なくなる。

【００３０】従って、以上のように構成された案内管２
４の中を中性子束検出器８が走行すると、各標識物質２
５の設置位置で出力レベルが低下し、前述した図３に示
すような出力レベルが得られる。

【００３１】図５（ａ）（ｂ）には標識物質が配置され
た案内管の他の変形例が２つ示されている。同図（ａ）
に示す変形例は、案内管３１の外周に取付ける標識物質
３２，３３の大きさを炉心軸方向の位置に応じて異なら
しめた例である。なお標識物質は上記した標識物質２５
と同様の作用を持つものを用いる。

【００３２】この様な本変形例によれば、各標識物質３
２，３３の設置位置でのレベル低下の度合いを炉心軸方
向の位置に応じて変えることができるので、相対的なレ
ベル低下の度合いから、検出器位置情報をより確かなも
のとすることができる。

【００３３】図５（ｂ）に示す変形例は、案内管３４の
外周に前述したのと同様の標識物質２５と、２重構造の
標識物質３５とを混在して配置している。この様な本変
形例によれば、２重構造の標識物質３５の方が標識物質
２５よりも高速中性子の吸収率が高いので、標識物質３
５の配置位置での検出レベルがその他の標識物質２５の
配置位置での検出レベルよりも低下する。

【００３４】従って、標識物質３５と標識物質２５との
位置情報を予めデータ処理部に保存しておくことによ
り、検出器位置情報を正確に知ることができる。またＢ
ＷＲ型の原子炉では、図６に示すように、案内管２０の
近傍に炉心軸方向に沿って通常４個のＬＰＲＭ検出器３
６−１〜３６−４が配置されている。そこで前述した図
１に示す実施例の構成に加えて、ＬＰＲＭ検出器３６−
１〜３６−４の出力を増幅器３７−１〜３７−４を介し
てデータ処理部２３に取り込むようにする。ＬＰＲＭ検
出器３６−１〜３６−４の炉心軸方向の位置を予めデー
タ処理部２３に保存しておき、中性子束検出器８の出力
レベルから中性子束検出器８の検出器位置を求め、その
検出器位置情報をＬＰＲＭ検出器３６−１〜３６−４の
出力に基づいて補正する。

【００３５】図７には、中性子束検出器出力の読取りデ
ータをＬＰＲＭ検出器出力の読取りデータで補正して補
正データを得る様子が示されている。中性子束検出器出
力の読取りデータがＬＰＲＭ検出器出力の読取りデータ
から所定値以上ずれている場合に、中性子束検出器出力
の読取りデータをＬＰＲＭ検出器出力の読取りデータの
方へシフトさせる補正を行っている。

【００３６】この様な変形例によれば、中性子束検出器
８の検出器位置情報をの信頼性をさらに高くすることが
できる。本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施可
能である。

【００３７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、信
頼性の高い検出器位置情報を得ることができ、しかも装
置の構成が簡素化され、放射化物質が外部へ引き出され
るのを防止できる可動インコアプローブモニタを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る可動インコアプローブ
モニタの構成図である。

【図２】図１に示す可動インコアプローブモニタに備え
られた案内管の構成図である。

【図３】図１に示す可動インコアプローブモニタに備え
られた中性子束検出器の検出レベルを示す図である。

【図４】図３に示す検出器レベル曲線の１スパン分を拡
大して示す図である。

【図５】変形例に係る案内管の構成図である。

【図６】可動インコアプローブモニタの変形例の構成図
である。

【図７】図６に示す可動インコアプローブモニタにおけ
る中性子束検出器出力の読取りデータとＬＰＲＭ検出器
出力の読取りデータ、及び補正データとの関係を示す図
である。

【図８】従来の可動インコアプローブモニタの構成例で
ある。

【図９】図８に示す可動インコアプローブモニタに装備
された位置検出機構の構成図である。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…燃料集合体、４…索引機構、
５…ケーブル駆動機構、２０，２４，３１，３４…案内
管、２１，２５，３２，３３，３５…標識物質、２３…
データ処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉内の炉心軸方向に配設された案内
   管に中性子束検出器を挿入し、その中性子束検出器を炉
   心軸方向に移動させたときに得られた中性子束検出器の
   出力レベルと中性子束検出器位置とを対応させて原子炉
   内における炉心軸方向の中性子束分布を測定する可動イ
   ンコアプローブモニタにおいて、 前記案内管又はその近傍に炉心軸方向に所定間隔で配置
   され中性子束レベルを局所的に変化させる標識物質と、 前記中性子束検出器の出力レベルから当該出力レベルが
   局所的に変化する部分を検出し、その局所的な変化から
   前記出力レベルに対応した中性子束検出器の炉心軸方向
   の位置を判断する位置検出手段と、を具備したことを特
   徴とする可動インコアプローブモニタ。