JPS5857720B2 - 中性子計測装置の絶縁抵抗異常検定装置 - Google Patents

中性子計測装置の絶縁抵抗異常検定装置

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JPS5857720B2
JPS5857720B2 JP51079654A JP7965476A JPS5857720B2 JP S5857720 B2 JPS5857720 B2 JP S5857720B2 JP 51079654 A JP51079654 A JP 51079654A JP 7965476 A JP7965476 A JP 7965476A JP S5857720 B2 JPS5857720 B2 JP S5857720B2
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neutron
ratio
insulation resistance
estimated
detector
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孝明 甲斐
孝生 秋山
雄弘 水野
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉の中性子束分布を測定するため炉心内に
立体的に配列された多数の中性子検出器から成る計測装
置の異常検定装置に係り、特に沸騰水形原子炉(以下B
WRと略記する)の局部中性子検出器(以下LPRMと
略記する)の異常検定に好適な装置に関する。
従来、原子炉の中性子検出器の異常を検知するには、運
転員がその検出値を観察して、勘によって選別する第1
の方法、検出値の相対関係を自動的に監視する第2の方
法、理論計算結果と検出値を比較する第3の方法、ある
いは絶対更正手段を併用する第4の方法などがあるが、
第1、第2の方法は、中性子束の分布がなめらかで、検
出器の配列密度が高いでき以外は有効ではなく、また第
3の方法は3次元の拡散方程式を解かねばならないため
、時間的にも精度的にも問題がある。
第4の方法は正確ではあるが一般に絶対更正手段は数が
少なく多数の検出器を全て検定するには多大の時間を要
する。
たとえば、出力が460MWeりラスのBWRの炉心中
には第1図イに示すごとく、軸方向にA、B、C,I)
の4個のLPRMを配して1つのストリング4と成した
ものを、水平方向に22本を一定間隔で配列している(
第1図口)。
そして常時このLPRA/Iの指示値を監視し、炉心の
安全運転、性能評価に役立て\いる。
しかしBWR。においでは炉内中性子分布が局所的lこ
かなり大きく変わるため、従来方法の第1、第2の方法
によって初期の微弱な異常を検知することは難かしい。
BWRには絶対更正手段としで、走行形中性子検出器(
以下TIPと称する)が数本備えられており、検定を必
要とするLPRMの位置まで案内管を通してTIPを炉
外より挿入し、厳密な検定が行なえるようになっている
しかし全部のLPRMを検査するためには2〜6時間の
長時間を要し、またTIPの構造物の摩耗の観点からプ
ラント寿命中に走行できる回数に制限があるため、むや
みに頻繁に走行させて検定することは出来ない。
また、炉内の中性子束分布の形状は、核分裂によって生
ずるゼノン毒作用によって、出力変更後約5〜6時間の
時定数でゆっくりと変化し、また、燃料の燃焼にともな
う核特性の変化のため、たとえ炉心流量を一定に保持し
ていても中性子分布の形は変化するものである。
以上のように従来技術は、検出器の異常を短時間に、簡
易に検出するという観点からは、その有効性、運用性の
面で問題があった。
本発明の目的は、多数の中性子検出器の異常検定を短時
間にかつ簡易に行なわしめ、併わせで異常の原因をも判
定させる異常検定装置を提供することにある。
一般に、原子炉の中性子検出器の指示が異常になる原因
は検出器の感度異常と、検出器から指示器にいたる信号
伝送用配線を含めた絶縁抵抗劣化の2つに分けられるが
、本発明は絶縁抵抗劣化による漏洩電流を推定するため
にLPRMの指示値の変化の比を用いるようにしたもの
である。
特にBWR,においては、ゼノン毒作用の効果が表われ
ないような短時間の炉心流量変化に対しては中性子の分
布形状が大きくは変化しないことを利用して、真の中性
子束の変化の比を精度よぐ推定することによって漏洩電
流値を推定算出し、これによってLPR,Mの絶縁抵抗
の異常を検定するようにしたものである。
本発明による絶縁抵抗の異常検定の具体的な実施例を以
下詳細に説明する。
LPRM(/i第2図に示す如く、電離箱10と信号伝
送用同軸ケーブル20、定電圧源30、電流車圧変換増
幅器40から成っている。
17はバイパス端子である。
電離箱10は、アノード11、カソード12、および支
持材13、ガスシール材14から戒っており、キャンプ
15にアルゴンガスが封入されている。
また、カソード12の内面にばU235等の核分裂物質
16が塗布されており、炉内熱中性子によってカソード
内面で核分裂を起こす。
そのとき発生する電荷を持つ核分裂片がアルゴンガス中
を飛ぶことにより、アルゴンガスを電離する。
生じた電荷イオンは電圧V。をかけたアノ−ドルカソー
ドで電離電流として取出される。
電離電流は同軸ケーブル20によって、炉外に導かれ、
電流−電圧変換増幅器40によって増幅された紙圧信号
りとなり、運転員に指示される。
このような装置において、出力レベル(n)における場
所(i)のLPII(、Mの特性は、(1)式によって
表わされる。
L (n 、 i ) −KA(i) (Sφ(i)−
φ(n、i)+ S r (+ ) ・ γ(i)−t
−4(i)) ・・ ・・・(すただし L(n、i)はLPR,Mの指示値 φ(n 、 i )は真の中性子束レベルr(1)
はガンマ線強度 Sφ(i) は中性子束感度 Sγ(1) はガンマ線感度 t (i) は漏洩電流 KA (i) は増幅器ゲイン ここで、炉内核分裂によって発生したガンマ線は、電離
箱10を貫通するときアルゴンガスを直接電離し、しか
も出力変更にともなう時定数がきわめて長いため、(1
)式中の5r(t)・r(i)の項は一種の計測誤差と
なる。
しかし通常は、中性子束感度Sφがガンマ線感度S、に
較らべ十分大きい領域で用いるため問題とはならない。
BWR,は炉心流量によって出力を制御することができ
る。
いま出力レベルが(n層)ら(n+1)になるように炉
心流量を、例えばランプ状(直線的)に増大させたとき
、場所(i)にあるLPR,Mの指示値がL(n 、
i )からL(n+i、i)に変化したとする。
このとき、場所(i)における漏洩電流t(i)は、(
1)式のSφ(1)を消去することIこより、(2)式
によって与えられる。
しかし、β(i)の値を直接測定することは絶対更正手
段を用いないかぎりできない。
このため、本発明においては次のようにしてこの値を推
定する。
一般に、BWR,においては、第3図に示す如く、炉心
流量の変化に対して中性子分布の形状は大きくは変化し
ないことが既知で、これを流量制御による分布相似則と
呼ぶことにする。
しかし、この流量制御による分布相似則は完全には成立
せず、第4図でも分かるように、炉心流量変化にともな
うLPRMの指示値の変化の傾きgi(i=A、B、C
D)は同じではなく、各ストリング毎に異なり、又同一
ストリングの軸方向位置(A 、B、C,D)によって
もその傾きは異なる。
この原因は、炉心流量を一定の早さで変化しても、各チ
ャンネルを流れる流量の割合が異なること、および同一
ストリングにおいてもボイド分布の影響を受けることに
よる。
そこで、(3)式で表わされる場所(1)での真の中性
子束レベルφの比を、この流量制御による分布相似則を
用いて推定する。
このための近似的方法は、炉心内で流体的にはゾ同じ状
況にあると思われる場所、たとえば、炉の中心からはゾ
同じ距離で、同一水平面位置にあり、チャンネル下部の
流量配分オリフィスの開度が同じであるようなLPRM
の出力レベル哀史前後における指示値の比を寄せ集めて
平均化することである。
即ち(4)式によって検出しようとする場所(i)にお
けるβ(i)を推定する。
ここで、Mは流体的に等価な条件下にあると判断された
LPR,Mの個数。
(4)式に取入れられたM個のLPR,Mの中には、す
でlこ異常であるものが存在するかも知れないが、Mの
値を多くとることによって、その影響を小さく抑えるこ
とが出来る。
(2)式における右辺第2項は、r線による一定電流分
を示している。
ガンマ線感度STは、アルゴンガスの電離過程を考えれ
ば、中性子束感度Sφと比例関係にある。
個々のLPR,Mごとに決まる比例定数CTを既知の手
段で求めれば、ガンマ線感度S、は(5)式で与えられ
る。
S T(t)= Cr・Sφ(1) ・・・・・・
・・・(5)そして、前記感度Sφは(6)式で表わさ
れる。
たたし、tは時間。
いまBWR,の出力レベルを(、)から(n+1)まで
ランプ状(直線的)にJT(−1゜+1 to)時間
かかつて増大させたとすると、原子炉内の各部の出力も
炉心流量に比例して増大するため(6)式の右辺第2項
の分子は として指示値より求まる。
ところが、分母のa’/at は絶対更正手段を用いな
いかぎり正確な値を知ることは出来ないので、本発明に
おいては、前述の流量側@Jlこよる分布相似則を用い
て、つぎのようにこの値を推定する。
すなわち、炉心内で流体的には\゛同じ状況にあると思
われる場所、たとえば、炉の中心からはゾ同じ距離で、
同一水平面位置にあるLPR,Mの指示値の傾きを寄せ
集めて平均化する。
即ち(8)式によって検出しようとする場所(Oの検出
器のaφ/a1を推定する。
ここで、Mは流体的に等価な条件下にあると判断された
LPR,Mの個数 Co /dKA(j) ・Sφ(j)ヨC6(一定)と
なるように定められた定数 (7)式、(8)式で求められた値を(6)式に代入す
れば、その時点での場所(1)のLPRMの中性子束感
度Sφ(1)が推定されることになる。
このようにしてガンマ線感度S、が求められる。
また、γ線の応答は十分遅いため、漏洩電流の検出を行
なう前の平均的な中性子束レベルをφ(i)とすれば、
ガンマ線強度γ(i)は、原子炉ごとに既知の手段によ
って求められる比例定数に、を用いて、(9)式によっ
て算出される。
γ(i)=に−a(i) ・・・・・・・・・(
9)γ したがって、(2)式におけるγ線の影響はあらかじめ
算出することが出来る。
したがって、(4) 、 (5) 。(9)式で求めた
β(1) t S 、(t)およびγ(i)を(2)式
に代入すれば、場所(i)における漏洩電流値を推定算
出することができる。
一方、流量制御による分布相似則がゼノン毒作用によっ
て影響を受けず、かつ、ガンマ線が中性子束レベルに十
分追従して変化できるような時間間隔で、出力レベルを
(n)から(n+1)に変更したときには、(4)式に
よってβ(i)を推定し、かつ(2)式における第2項
を零とすることが出来る。
このようにして得られた推定漏洩電流、ffex(i)
を、LPRMの実際の構成(寸法・形状・使用材料等)
から算出される理論漏洩電流7th(i)などの基準値
と比較してこれからの偏差Ez(i)を適宜の手段、例
えば(10)式によって求め、前記偏差が規定値εtよ
りも大きくなったとき、当該LPR,Mの異常とその場
所(i)を表示することができる。
前記基準値tth としては、検出器を用いる前すなわ
ち正常な検出器を炉内に設置する前に、規定電圧を印加
し、そのとき流れる漏洩電流を用いることもできる。
第5図は、以上において説明した本発明の中性子計測装
置の異常検定装置の動作を示すフローチャートである。
これについては、改めて説明するまでもなく、今次の記
述から十分lこ理解されるであろう。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば多くの
LPRMを短時間に検定できるので、原子炉の安全運転
上きわめて有用である。
なお、検定のための原子炉出力レベルの変更は、そのた
めにわざわざ行なう必要はなく、負荷追従運転などのタ
イミングを利用することができ、このようにすれば運用
上の問題は生じないし、また出力を一定に保持するとい
う条件のもとて本方式を適用する場合には、たとえばB
WR,においては2台ある再循環ポンプ(炉心流量を変
えるためのもの)の総流量は一定にし、一方の流量を他
方よりも大きくなるよ・うに変化させ、それにともなう
炉心内の流量配分の変化を利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は沸騰水形原子炉の炉心内部におけるLPRMの
配列を示す概略図、第2図はLPRMの構造と計測系の
概略図、第3図は炉心流量変化時の中性子分布形状の相
似則を説明する図、第4図は炉心流量変化時における同
一ストリング上の4個のL PR,Mの指示特性を示す
図、第5図はL PR,M異常検定の手順の1例を示す
フロー線図である。 2・・・・・・LPR,M(局部中性子検出器)、3・
・・・・・制御棒、4・・・・・・ストリング、11・
・・・・・アノード、12・・・・・・カソード、20
・・・・・・同軸ケーフル、40・・・・・・電流電圧
変換増幅器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 原子炉々心向に立体的に装置された複数個の中性子
    検出器による測定信号を伝送し、指示するための等線、
    増幅器および指示計から成る計端装置において、前記炉
    心の空間的な各部の出力をほぼ相似的に増減させる手段
    によって、相異なる出力レベルに到達せしめ、出力変更
    前後における前記指示計の指示値の比を測定し、被検定
    中性子検出器の存在する位置における出力変更前後にお
    ける真の中性子束レベルの比を前記被検定中性子検出器
    と流体的に実質上等価な条件下にある中性子検出器群の
    指示値の比から推定し、前記増幅器のゲイン、前記指示
    値の比、および前記真の中性子束レベルの比の推定値を
    用いて求めた推定漏洩電流が規定値を越えたことをもっ
    て異常と判定する中性子計測装置の絶縁抵抗異常検定装
    置。 2 流体的に実質上等価な条件下にある中性子検出器群
    を炉心の半径方向位置、水平方向位置、対称性、炉心下
    部に設置された流量配分オリフィスの開度をもとに選定
    することを特徴とする特許請求範囲第1項に記載の中性
    子計測装置の絶縁抵抗異常検定装置。 3 原子炉出力の変更に際しで、ゼノン動特性の影響が
    大きく表われない程度の短時間でかつ、ガンマ線が中性
    子束の変化に追従できる程度にゆっくりと変化させるこ
    とを特徴とする特許請求範囲第1項に記載の中性子計測
    装置の絶縁抵抗異常検定装置。 4 中性子検出器指示値から算出した推定検出器感度と
    、検出時以前の長時間にわたる中性子束レベルの平均値
    を用いて、ガンマ線の影響を推定漏洩電流に対して補正
    したことを特徴とする特許請求範囲第1項に記載の中性
    子計測装置の絶縁抵抗異常検定装置。
JP51079654A 1976-07-05 1976-07-05 中性子計測装置の絶縁抵抗異常検定装置 Expired JPS5857720B2 (ja)

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JPS535392A JPS535392A (en) 1978-01-18
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6037832U (ja) * 1983-08-22 1985-03-15 株式会社東芝 差圧式液面測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6037832U (ja) * 1983-08-22 1985-03-15 株式会社東芝 差圧式液面測定装置

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