JPS58208696A

JPS58208696A - 中性子検出器集合体の監視装置

Info

Publication number: JPS58208696A
Application number: JP57091692A
Authority: JP
Inventors: 立道　伸一郎
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-05-29
Filing date: 1982-05-29
Publication date: 1983-12-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は沸騰水形原子炉の炉心内の中性子束を検出する
中性子検出器楽合体の労化全監視する装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に沸騰水形原子炉は第１図に示す如く断面十字形の
制御棒１・・・の周囲に４体の燃料集合体２・・・全配
置して単位格子３・・・を修成し、これら単位格子ｌ・
・・全多数格子状に配列Ｃて′炉心を構成している。そ
して、これら単位格子３・・・の隅部間には中性子検出
器集合体４・・・が挿入され、これら中性子検出器集合
体４・・・にょって炉心内の中性子束密度全検出するよ
うに構成されている。この中性子検出器集合体４・・・
は第２図に示す如く中性子源領域検出器集合体４ａ・・
・、出力領域検出器集合体４ｂ・・・、中間領域検出器
集合体４ｃ・・・の３種類のものかあ．勺、第２図中四
角形は中性子源領域検出器集合体４ａ川、白丸は出力領
域検出器集合体４ｂ・・・、黒丸は中間領域検出器集合
体４ｃ・・・を示す。上記中性子源領域検出器集合体４
ａ・・・は超勤時等出力がきわめて低い補合に中性子束
を監視するもの、出カ領城検出器集合体４ｂ・・・は出
力が定格の１０％以上の場合に中性子束を監視するもの
、また中間領域検出器集合体４Ｃ・・・は中性子源領域
検出器集合体４＆・・・と出力領域検出器集合体４ｂ・
・・の監視領域の中間の領域の中性子束を監視するもの
でおる。

そして、上記中性子源領域検出器集合体４ａ・・・（グ
第３図に示す如く構成されている。すなわち、図中５は
ドライチューブであって、このドライチューブ５は原子
炉圧力容器の下鏡部６を貫通して炉心内に挿入されてい
る。そして、このドライチューブ５内には中性子検出器
７か収容さｎている。そして、このドライチューブ５の
下端は大気°に開放さｎておυ、このドライチューブ５
は冷却材のバウンダリヲ構成している。

また、上記出力領域検出器集合体４ｂ・・・および中間
領域検出器集合体４Ｃ・・・は第４図に示す如く構成さ
れている。すなわち、図中８はカッ９−チーープであっ
て、このカッぐ一チューブ８は原子炉圧力容器の下鏡部
６を貫通して炉心内に挿入されている。そして、このカ
バーチューブ８内には上下４段に４個の中性子検出器９
−・・・が収容されている。そして、このカバーチュー
ブ８には冷却孔１０・・・が形成されておシ、冷却材は
この冷却孔１０・・・からカバーチューブ８内に流入し
、中性子検出器９・・・の冷却をなすように構成さｎて
いる。ま−た、このカバーチューブ８内にはＴＩＰ案内
管１１が挿入さ几て２す、このＴＩＰ案内管１）内には
外部から後動形出力較正用検出器１２が挿入されるよう
に構成さ１、このＴＩＰ案内管１ノは冷却材のバウンダ
リ全檎成　　゛している。

〔背景技術の問題点〕

前記の各中性子検出器集合体４・・・は高温、高圧下で
高密度の高速中性子の照射を受けるので、時間の仔過と
ともに材料が劣化してゆく。ところで、これら中性子検
出器集合体４・・・はドライチューブ５やＴＩＰ茶内管
１１等のバウンダリを構成する部材を有しており、また
出力領域検出器集合体４ｂ・・・ではその検出信号が原
子炉制御上重要なものでちり、高い信頼性が登求される
。−このため、これら中性子検出器集合体４・・・は高
−速中性子照射による寿命に達する前に交換し、信頼性
を確保しなければならない。しかし、従来はこれら中性
子検出器集合体４・・・に対する高速中性子照射量は監
視さ扛ていなか−）た。このため、中性子検出器集合体
４・・・に照射される高速中性子の現実の照射量が分か
らす、中性子検出器集合体４・・・がどの程度劣化した
か奮把握することができない。このため中性子検出器集
合体４・・・の信頼性を確保するには炉心内における中
性子検出器集合体４・・・の平均的な寿命をあらかじめ
求めておき、この寿命に対して充分な余裕をもまた短い
周期で中性子検出器集合体４・・・を新品と交換しなけ
ｎばならなかった。このため、新品の中性子検出器集合
体の使用量が増加し、また中性子検出器集合体の交換作
菓の工数が増加し、さらには固体廃棄物として廃棄さｎ
る中性子検出器集合体の量も増加し、コストが上昇する
不具合があった。

〔発明の目的〕

本発明は中性子検出器集合体に対する高速中性子照射量
を監視し、中性子検出器集合体の劣化の程度を把握し、
その信頼性を確実に維持するとともに中性子検出器集合
体の不必要な交換を防止し、コストを低減させることが
できる中性子検出器集合体の監視装置を得ることにある
。

〔発明の概要〕

本発明は中性子検出器集合体の周囲の燃料集合体の出力
、燃境度およびディト率の信号を演算処理回路に入力し
、この演算処理回路でこれらの信号から中性子検出器集
合体に照射された高速中性子の照射量を算出し、この演
算処理回路の演算結果を表示機構に表示させるものであ
る。したがって、中性子検出器集合体の実際の高速中性
子照射量が判明し、中性子検出器集合体の劣化の程度が
把握でき、信頼性をよシ向上させることができるととも
に中性子検出器集合体の不必要な交換を防止し、コスト
ヲ低減することができるものである。

〔発明の実施例〕

以下第５図を参照して本発明の一実施例を説明する。図
中１０１は原子炉圧力容器であって、この原子炉圧力容
器１０１内には炉心１０２が収容されている。そして、
この炉心１０２内には前述した各種の中性子検出器集合
体（図示せず）が挿入されている。そして、これらの中
性子検出器集合体からの中性子束信号、冷却材の流量信
号、原子炉圧力信号、冷却材温度信号等　゛のプロセス
信号は３次元炉心状態監視装置１０３に入力されるよう
に構成されている。そして、この３次元炉心状態監視装
置１０３は上記各プロセス信号から炉心１０２の３次元
的な出力分布、燃焼度分布、ボイド分布等が算出さｎる
。

なお、この３次元炉心状態監視装置１０３の演算は定期
的たとえば１時間毎におこなわｎ、甘た運転員の演算要
求指令によって任意の時刻において演算をおこなうよう
に構成さｎている。

そして、この３次元炉心状態監視装置１０３で演算さ九
た炉心１０２の出力分布、燃焼度分布およびがイド率の
各信号は定期的に演算処理回路１０４に送られるように
構成享ｎでいる。この演算処理回路１０４ｔ／Ｃはバン
ドル別高速中性子束計算ユニット１０５が′ｌＲんられ
ておシ、上記炉心１０２の出力分布、燃焼度分布２よひ
ボイド率の各信号ｔｉ上記バンドル別高運中性子束計算
ユニット１０５に送らｎる。゛そして、このバンドル別
高速中性子末計算ユニット１０５では前記の出力分布、
燃脱度分布およびボイド率から各燃料集合体毎の高速中
性子束を算出するように構成されている。すなわち、中
性子検出器集合体等における中性子の検出は中性子によ
るウラン２３５等の核分裂を利用しておこなわれる。と
ころで、このような核分裂は主に熱中性子によって生起
され、高速中性子は核分裂を生起させない。このため、
高速中性子束を測定するのは一般に困難である。しかし
、この畠速中性子は核分裂によって生じるものであるか
ら、当然商運中性子束は出力に対応する。また、燃料の
燃焼度が進むと燃料中にプルトニウムが多く構成され、
中性子スペクトルが硬化するので高速中性子の割合が大
きくなり、高速中性子束は大となる。なお、第６図には
この特性を示す。

この第６図から明らかなように燃焼の進行にともなって
高速中性子束は増大してゆくものである。また、核分裂
によって発生した高速中性子（″ｉ冷却材（軽水）によ
って減速されて熱中性子となるので、ボイド率が上昇し
て冷却材の密度が減少し、中性子の減速作用が低下すｎ
ば活然高速甲性子の割合は大きくなり、高速中性子束は
大きくなる。なお、この特性を第７図に示す。

よって、高速中性子束をφ、ボイド率をＶ、燃焼度をＥ
、相対出力ｉＰとすると、 φ＝（Ｃ１■２＋Ｃ２ｖ２・Ｅ十Ｃ３■十Ｃ４Ｖ−Ｅ十
Ｃ５）・Ｐ・・・（１）なる関係がある。そして、前記のバンドル別高速甲性子
朱計算ユニットは上記（１）式がめらかしめ求めらｔた
定数Ｃ１〜Ｃ５とともに入力さ才しており、前記３次元
炉心状態監視装置１０３力・ら送られて来た出力分布、
燃焼度分布、ボイド率等の信号から各・燃料集合体毎の
高速Ｏ？注子束全算出するように構成されている。

そして、このバンドル別高速中三未計算ユニット１０５
からの出力は平均高速中性子未計算ユニッ）　１０６　
（Ｃ送られるように祝成醤れてい志。この平均高速中性
子束割算ユニット１０６でに監視すべき中性子検出器集
合体の島囲の燃料集合体を選択し、これらの燃料集合体
の高速中性子束から監視すべき中性子検出器集合体に照
射される高速中性子束′ｆｒ：算出するように構成され
ている。また、この平均高速中性子束計算ユニット１０
６では炉心の軸方向の出力分布。

燃焼度分布、ボイド率分布等の、影ｑ１を補正し、監視
すべき中性子検出器集合体の平均的な高速中性子束を算
出するように構成されている。すなわち、この平均高速
中性子束計算ユニット１０６では炉心を軸方向に４個の
領域に分け、各領域毎に出力Ｐ１−”　４　　ｅ燃焼度
”　Ｉ−”’　４　ｎざイド率ｖ１〜ｖ４を求める。よ
って、各領域毎の高速中性子束φｎは φｎ＝＝（ｃ、ｖｕ　＋ｃ２ｖしＥｎ＋Ｃ３Ｖｎ＋Ｃ４
Ｖｎ　ｆ：ｎ＋ｃ６　）　・Ｐｎとなる。したがって、
中性子検出器集合体の平均的な高速中性子束φはで与えられる。そして、この平均高速中性子束計算ユニ
ット１０６は上述の如き演算をおこない、中性子検出器
集合体の平均的な高速中性子束を求める。

そして、この平均高速中性子束計算ユニ、ト１０６から
出力された信号は高速中性子照射量算出ユニット１０７
に送ら几る。そして、この高速中性子照射量算出ユニッ
ト１０７は上記の平均的な高速中性子束を時間で積分し
て高速中性子の照射量を求めるように構成さｎている。

すなわち、高速中性子束φは場所１時間の関数であり、
実際には φ＝φ　（ｒ　＊　ｔ　）である。そして、上記の高速中性子照射量算出ユニット
１０２には記憶ユニット１０８が接続さｎており、この
記憶ユニット１０８には前回計算時の時’Ｍｔ６、前回
の高速中性子束？Ｓ　（？、ｔ６）およびそｎまでの高
速中性子照射量ｓ（？、ｔｏ）が記憶さｎている。そし
て、上記の高速中性子照射量算出ユニｙ　）　１０７で
は時刻ｔにおいて高速中性子束φ（ｒ、ｔ）が送られて
くるとこの信号および記憶ユニットｌＯｇで記憶されて
いるデータをもとにして、時刻ｔＫおける高速中性子照
射量Ｓ（ｒ、ｔ）を下式にもとづいて算出するように構
成されている。

なお、前記記憶ユニ、ト１０８では、高速中性子照射量
算出ユニット１０７で演算がおこなわれる毎に古いデー
タが消去され、最新のデータが記憶される。

そして、上記高速中性子照射量算出ユニット１０７の演
算結果はタイプライタ、　ＣＲＴ等の表示機構１０９に
表示される。

なお、本発明は必ずしも上記の一実施例には限定されな
い。

たとえば出力分布、燃焼度分布、ディト率等のデータは
必らずしも３次元炉心状態監視装置から入力しなくても
よい。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明は中性子検出器集合体の周囲の燃料集
合体の出力、燃焼度およびボイド率の信号を演算処理回
路に入力し、この演算処理回路でこれらの信号から中性
子検出器集合体に照射された高速中性子の照射量を算出
し、この演算処理回路の演算結果を表示機構に表示させ
るものである。したがって、中性子検出器集合体の実際
の高速中性子照射量が判明し、中性子検出器集合体の劣
化の程度が把握でき、信頼性をより向上させることがで
き、また中性子検出器集合体を不必要に短かい周期で交
換する必要もないのでコスト低減を図ることができる等
その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水形原子炉の炉心の一部の平面図、第２図
は炉心全体の平面図、第３図は中性子源領域検出器集合
体の縦断面図、第４図は出力領域検出器集合体または中
間領域検出器集合体の縦断面図である。第５図１″ｉ不
発明の一実施例の概略構成図である。また第６図は燃滉
度と高速中性子束との関係を示す線図、第７図はディト
率と高速中性子束との関係を示す線図である。１・・・制御棒、２・・・燃料集合体、４・・・中性子
検出器集合体、１０１・・・原子炉圧力容器、１０２・
・・炉心、１０３・・・３次元炉心状態監視装置、１０
４・・・演算処理回路、１０５・・・バンドル別高速中
性子束計算ユニ、ト、１０６・・・平均高速中性子束計
算ユニット、１０７・・・高速千性子照射量算出ユニ、
ト、１ｏ９・・・表示機構。ネ３　Ｌｌ−、Ｊ栄４　〆

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中性子検出器楽合体の周ｌの燃料集合体の出力、
燃焼度およびがイド率の信号が入力されこれらの信号か
ら上記中性子検出器集合体の高速中性子照射量を求める
演算処理回路と、この演算処理回路で求められた高速中
性子照射量を表示する表示機構とを具備したこと′ｔ−
特徴とする中性子検出器集合体の監視装置。
（２）　　前記演算処理回路は炉心の状態を３次元的に
解析する３次元炉心状態監視装置で求めらｆした出力、
燃焼度およびメイド率の信号を入力するものであること
を特徴とする特許のｋｎ第１項記載の中性子検出器集合体の監視装置。