JPS5853849B2 - 原子炉の一次冷却材ル−プの流量計装置 - Google Patents

原子炉の一次冷却材ル−プの流量計装置

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JPS5853849B2
JPS5853849B2 JP54124249A JP12424979A JPS5853849B2 JP S5853849 B2 JPS5853849 B2 JP S5853849B2 JP 54124249 A JP54124249 A JP 54124249A JP 12424979 A JP12424979 A JP 12424979A JP S5853849 B2 JPS5853849 B2 JP S5853849B2
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ギングスレイ・エフ・グラハム
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Westinghouse Electric Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/712Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/18Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P5/20Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance using particles entrained by a fluid stream
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21C17/032Reactor-coolant flow measuring or monitoring
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一般に原子炉冷却材ループ内の冷却材の流
量もしくは流速を測定するための装置に係わり、特に流
量測定を行なうために冷却材内の窒素−16(N−16
) (N1trosen −16)の放射能の統計的変
動を利用した冷却材の流量測定装置に関する。
米国特許第3818231号明細書に開示されているN
−16の遷移時間流量計では、原子炉の冷却材パイプに
沿って離間された個所に配置された2つのN−16ガン
マ検出器から発生される出力信号の相互相関を利用して
、上記2つの検出器場所間で冷却材パイプに流れる対応
のN−16の遷移時間の摂動を求め、それにより対応の
冷却材の流量を測定している。
各検出器出力を処理するエレクトロニクス系によって系
統的な誤差カ導入されないようにするために、各検出器
に対して設けられるエレクトロニクス系チャンネルは極
めて精密に整合しなげればならない。
各検出器チャンネルは、一般に約3X10−8アンペア
の非常に低い検出器電流信号を電圧信号に変換するため
のピコアンメータ前端と、DC成分および高周波成分を
除去するための高域フィルタおよび低域フィルタと、信
号をディジタル化するためのアナログディジタル変換器
とを備えておって、ディジタル化された信号はティジタ
ル相互相関器で相互相関される。
相互相関において移相誤差を避けるのに必要とされる整
合度は、プラントの環境内で求めかつ維持するのは困難
である。
しかしながら、上記のような整合度が得られなげれば、
存在し得る移相でN−16検出器間における測定された
遷移時間に誤差が付加されやすい。
以上のような理由から、2つのアナログ入力チャンネル
間における不完全な移相整合に起因する系統誤差を除去
し得る新規な装置が望まれている。
このような装置は、エレクトロニクス系における過度の
ドリフトを識別してオンライン較正の必要性を回避する
のが望ましい。
誤差源が取り除かれれば、エレクトロニクス系統に要求
される整合度を著しく軽減することができ、それにより
エレクトロニクス系の費用が節減され、他方装置全体の
精度および信頼性は高くなる。
この発明の目的は、原子炉冷却材ループ内の冷却材の流
量を測定するための改良された装置を提供することにあ
る。
本発明は、検出器12および14間でそれぞれの検出器
チャンネル18および20を切換え34および36、そ
して通常位置および切換位置に接続されたチャンネル1
8および20で得られる態別の相互相関器30の出力を
比較して冷却材ループ内の冷却材の真の遷移流れ時間な
らびに検出器チャンネル18および20のいずれかのチ
ャンネルによって導入される移相を同定する手段を設け
ることによって従来装置の上に述べたような欠点を克服
するものである。
次に本発明の一層深い理解を得るために添付図面に示し
た本発明の好ましい具体例を参照し説明する。
本発明は流量測定のために原子炉冷却材内のN−16の
放射能の統計的変動を利用した米国特許第381823
1号明細書に開示されている流量計に関する改良である
この場合流量は、原子炉の冷却材ループに沿って離間配
設された2つのN−16検出器の間隔が既知であるとし
てN−16放射能パターンが第1の検出器からその下流
側に位置する第2の検出器に移行する間に経過する時間
を求めることによって算出される。
窒素−16(N−16)は7.35秒の半減期を有する
カンマ放射アイソトープである。
このガンマ放射能は高速中性子の攻撃により原子炉冷却
材内で酸素−16(0−16)から誘起されるものであ
る。
このN−16ガンマ放射能が加圧水型原子炉の一次冷却
材から放出される主たる放射である。
さて図面を参照するに、この図面には冷却材の流路に沿
って離間した場所に配置されている2つのガンマ検出器
12および14を有する原子炉冷却材ループ10の一部
分が示されている。
検出器12および14を囲撓するU字形の遮蔽17はコ
リメータとしての働きをなして、コリメータの開口に対
置する冷却材パイプの小さな領域に検出器の露出を制限
する作用をなす。
検出器12および14の出力は別々のチャンネル18お
よび20によって処理される。
これらチャンネルはそれぞれピコアンメータ22、高域
フィルタ24、低域フィルタ26およびアナログ−ディ
ジタル変換器28を備えておって、ディジタル相互相関
器30での処理に適するように検出器出力を整える。
相互相関器は上記2つのチャンネル18および20から
の出力を入力として受取り検出器12に対応する入力を
2つ検出器信号上の対応の点が整合するまで検出器14
からの入力信号に対して遅延させる。
この遅延が2つの検出器間におけるN−16放射能の遷
移時間を表わす。
先に掲げた米国特許明細書に説明しであるようにこの遅
延を設定する1つの方法によれば2つの検出器の出力が
加算されて、その和が最大になるまで1つの検出器出力
が第2の検出器出力に対して遅延される。
このようにして測定された遷移時間は測定遅延量および
既知の検出器間短離から流量を算出するようにプログラ
ミングされているマイクロプロセッサ32に記憶される
しかしながら2つのチャンネル18および20の電子系
が完全に整合していなげれば2つのチャンネルにおける
信号遷移時間の不整合の結果として相互相関器で同定さ
れる遅延時間に移相誤差が含まれることになる。
本発明によれば、このような誤差を回避するのに要求さ
れる精度で電子系を整合する必要性ならびに電子系が予
測不可能にドリフトしないようにするための再較正の必
要性を回避するために相関器30の対応の入力への個々
の検出器の出力の結合状態を維持しつつチャンネル間で
それぞれの検出器を切換するための手段34および36
が設けられる。
この切換手段34および36は機械的または電気的接続
38によって結合されておって、検出器12がチャンネ
ル18からチャンネル20に切換えられる時にはそれと
同時にチャンネル20は本来は検出器12のためのもの
であった相互相関器の入力端に接続される。
同様にして、同時に検出器14はチャンネル18ならび
に相互相関器の対応の入力端に切換持続される。
さらにマイクロプロセッサのプログラムは2つの別々の
遷移時間が記録されるように正常の位置および切換され
た位置に接続された検出器で発生される相互相関情報を
記憶するようにプログラミングされる。
後述するように真の遷移時間およびエレクトロニクスも
しくは電子系により導入された移相誤差を求めるために
別々の遷移時間が用いられる。
例えば、チャンネル18が上流側の検出器からの信号を
処理し、そしてチャンネル20が下流側の検出器14か
らの信号を処理するようにして遷移時間の測定を行なう
その場合測定された遷移時間は次式で表わされる。
T normal = Ttrue 十移相誤差上式中
TNormalはチャンネル18が検出器12に用いら
れ、そしてチャンネル20が検出器14に用いられてい
る正常モードでの測定された遷移時間であり、TTru
eは真の遷移時間であり、モして移相誤差は2つのチャ
ンネルの電子系内での移相不整合に起因する遷移時間誤
差である。
遷移時間はそこでアナログ・チャンネル18および20
を切換して測定される。
チャンネルz6は上流側の検出器信号12のために用い
られ、そしてチャンネル18は下流側検出器信号14に
対して用いられる。
そこで測定された遷移時間は次式で表される。
Treverse ”’ Ttrue −移相誤差上
式中TReverseはチャンネル20が検出器12に
用いられ、チャンネル18が下流側検出器信号のために
用いて測定された遷移時間である。
チャンネルが逆になるために移相誤差の記号も反転され
る。
移相誤差の大きさは2つの測定間で測定値にドリフトが
生じない限り変わらない。
しかしながら2つの測定は時間的に非常に接近している
ために上記のような移相誤差の大きさが変わらないこと
の確率は極めて小さい。
真の遷移時間Ttrue は2つの測定間で実際の流量
が変わらなければ変動しない。
したがって、原子炉冷却材流量を算出するのに必要な真
の遷移時間は次式で与えられる また、移相誤差も2つの測定から次式で求めることがで
きる。
移相誤差の測定を用いて2つのチャンネル間の整合が良
好でなく、それにより電子系統での誤りが予想され得る
か否かを判定することができる。
また一連の測定結果を用いて移相誤差の時間安定性を検
証することができる。
そしてこのことは予め設定された値よりも大きい移相誤
差を識別して予め選択された時間々隔で移相誤差の読取
りを行なうように71クロプロセツサをプログラミング
することにより容易に実現される。
上記のような機能を実行するマイクロプロセッサは、市
販品として容易に入手可能であり、またマイクロプロセ
ッサに要求される基本的な機能をプログラミングするた
めの手段も当該技術分野で周知である。
検出器チャンネル間の切換&L相互相関器からのデータ
を集めかつ蓄積するのに採用される段階の一部分として
マイクロプロセッサの制御下で自動的に行なうことがで
きる。
以上のように、マイクロプロセッサのプログラムで正常
モードの動作が選択されて相互相関器で遷移時間測定が
行われT が求められる。
次omal にアナログ電子系を反転して逆モード遷移時間Trev
erseが測定される。
そこでマイクロプロセッサは、移相誤差および真の遷移
時間を上述のように計算する。
移相誤差が予め選択された値よりも大きい場合には、マ
イクロプロセッサはエラー状態である旨のフラッグを出
ス。
以上から明らかなように、本発明は米国特許第3818
231号明細書に開示されているN−16流量計の精度
および信頼性を高めるものである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による改良された流量計の概略的な構成を示
すブロックダイヤグラムである。 12.14・・・検出器、18.20・・・検出器チャ
ンネル、30・・・相互相関器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 原子炉の一次冷却材ループに実質的に隣接して第1
    の場所に配置されて該第1の場所における原子炉の冷却
    材内のN−16放射能から出るガンマ放射に応答してそ
    れを表わす電気出力を発生する第1の検出器と、該第1
    の検出器の出力を調整して伝送する第1の検出器チャン
    ネルと、前記第1の場所の下流側の第2の場所で前記冷
    却材ループに実質的に隣接して配置されて該第2の場所
    における原子炉冷却材内のN−16放射能から出るガン
    マ放射に応答してそれを表わす電気出力を発生する第2
    の検出器と、該第2の検出器の出力を調整して伝送する
    第2の検出器チャンネルと、前記第1および第2の検出
    器チャンネルの出力を人力として受けて該第1および第
    2の検出器の出力を相互相関し、第1の出力を相互相関
    作用が最大値に接近するまで前記第2の出力に対し遅延
    し以って第1および第2の出力における対応の点間の遅
    延時間を求める手段とを備えた原子炉の一次冷却材ルー
    プの流量計装置において、前記第1の検出器出力を前記
    第2の検出器チャンネルに切換えかつ前記第2の検出器
    出力を前記第1の検出器チャンネルに切換えるための手
    段と、前記第1および第2の検出器を双方共に切換位置
    に接続して前記相互相関手段により前記第1および第2
    の出力における対応の点間でモニタされた遅延時間を加
    算して、一次冷却材流量に比例する出力を発生する手段
    とを備えていることを特徴とする原子炉の一次冷却材ル
    ープの流量計装置。 2 前記−次冷却材流量に比例する前記加算手段の出力
    を2で割って前記第1および第2の場所間における一次
    冷却材の遷移時間を求めるようにした特許請求の範囲第
    1項に記載の原子炉の一次冷却材ループの流量計装置。 3 前記第1および第2の検出器を双方共に切換位置に
    接続して前記相互相関手段により前記第1および第2の
    出力における対応の点間でモニタされた遅延時間を減算
    して、前記第1および第2の検出器チャンネルの出力間
    における移相誤差に比例する出力を発生するための手段
    を備えている特許請求の範囲第1項または第2項に記載
    の原子炉の一次冷却材ループの流量計装置。 4 原子炉の一次冷却材ループに実質的に隣接して第1
    の場所に配置されて該第1の場所における原子炉の冷却
    材内のN−16放射能から出るカンマ放射に応答してそ
    れを表わす電気出力を発生する第1の検出器と、該第1
    の検出器の出力を調整して伝送する第1の検出器チャン
    ネルと、前記第1の場所の下流側の第2の場所で前記冷
    却材ループに実質的に隣接して配置されて該第2の場所
    における原子炉冷却材内のN−16放射能から出るガン
    マ放射に応答してそれを表わす電気出力を発生する第2
    の検出器と、該第2の検出器の出力を調整して伝送する
    第2の検出器チャンネルと、前記第1および第2の検出
    器チャンネルの出力を入力として受けて該第1および第
    2の検出器の出力を相互相関し、第1の出力を相互相関
    作用が最大値に接近するまで前記第2の出力に対し遅延
    し以って第1および第2の出力における対応の点間の遅
    延時間を求める手段とを備えた原子炉の一次冷却材ルー
    プの流量計において、前記第1の検出器出力を第2の検
    出器チャンネルに切換しかつ第2の検出器出力を前記第
    1の検出器チャンネルに切換するための手段と、前記第
    1および第2の検出器を双方共に切換位置にして前記相
    互相関手段により前記第1および第2の出力における対
    応の点間でモニタされた遅延時間を減算して前記第1お
    よび第2の検出器チャンネルの出力間における移相誤差
    に比例する出力を発生する手段を備えていることを特徴
    とする原子炉の一次冷却材ループの流量計装置。 5 前記切換手段が前記第1および第2の検出器出力を
    前記切換手段の検出器−チヤンネル間接続に関係なく前
    記相互相関手段の対応の入力に接続した状態に維持する
    ようにした特許請求の範囲第4項に記載の原子炉の一次
    冷却材ループの流量計装置。
JP54124249A 1978-09-28 1979-09-28 原子炉の一次冷却材ル−プの流量計装置 Expired JPS5853849B2 (ja)

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JPS5546198A JPS5546198A (en) 1980-03-31
JPS5853849B2 true JPS5853849B2 (ja) 1983-12-01

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