JPS60133395A - 原子炉中性子モニタ装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 素ｇ８開け　百ヱん出朴ヱエーｊ壮躯１ｒπｈ　肚に中
性子検出器の異常に基づく中性子検出信号の急激な増加
により、原子炉がスクラム或はハーフスクラム状態とな
ることを防止するのに好適な原子炉中性子モニタ装置に
関する。

〔発明の背景〕

軽水沸騰型原子炉または重水減速型原子炉においては、
測定精度の向上を図るため複数の中性子検出器を炉心内
に配置し、各中性子検出信号を平均して原子炉の出力を
モニタしている。

原子炉中性子モニタ装置は、信頼性を向上するために中
性子検出器の検出信号を２系統においてそれぞれ独立し
て平均し、原子炉の運転状態を把握するようになってい
る。このような原子炉中性子モニタ装置の一例を第１図
に示す。

第１図において図示しない原子炉内には例えばＡ系を構
成する中性子検出器１Ａ１．・・・・・・ＩＡ。

と、Ｂ系を構成する１Ｂｓ＋・・・・・・ＩＢ、とが配
置しである。これら中性子検出器１Ａｔ＋・・・・・・
１Ａ、。

１Ｂ１．・・・・・・ＩＢ、の検出信号は、第１増幅器
９Ａ　’）ＲＷ〉ｂＬ八へ相り置（−に轟Ｉ菰　ψ１ａ
ｂｌ”層ＪＬシ−加工処理する装置である制御棒引抜停
止装置６及び平均回路３Ａ、３Ｂに入力される。第１増
幅器２Ａ、２Ｂは、中性子検出器ＩＡＩ、・・・・・・
１人、。

１Ｂ１．・・・・・・ＩＢ、の感度劣化を補正するため
のものであり、定期的に図示しない出力校正用検出器の
出力と比較し、線出力密度が規定値（例えば１７、５　
ｋ　Ｗ／　ｆｅｅｔ　）　のときに１００％出力となる
ようゲインが調整される。制御棒引抜停止装置６では、
入力された信号の中から最も信号レベルの高いものを選
択し、これが基準電圧以上である場合、図示しない制御
棒の引抜を停止させるよう動作して、局部的な出力の上
昇を阻止する。平均回路３Ａ、ｊＢは、それぞれ入力さ
れた検出信号を平均し、第２増幅器４Ａ、４ＢＫ出力す
る。中性子検出器１Ａ１．・・・・・・１４ｍ　、　１
Ｂｔ　＋・・・・・・１Ｂいは第２図Ａに示すように、
中性子検出器収納管１２内に通常４個ずつ軸方向に配置
されている。なお、１０は上部支持構造物、１１は下部
支持構造物、１３は出力校正用検出器導管、１４は信号
ケーブルである。原子炉内の中性子分布は制御棒の挿入
位置等によって変化するが、一般に炉心中央の中性子数
は炉心周辺部よりも多く、従って中性子検出器の出力は
、設置されている位置によって第２図Ｂの曲線１５のよ
うな傾向を示す。

原子炉が図示しないプロセス計算機による炉心性能計算
で熱出力１００係状態にあるとき、第２増幅器４Ａ、４
Ｂの出力も１００係を指示するようゲイン調整される。

第２図Ｂの太い矢印１８は、曲線１５の平均値、即ち平
均回路３Ａ、３Ｂの出力を示す一点鎖線１６を第２増幅
器４Ａ、４Ｂのゲイン調整によシ熱出力１００チを示す
破線１７に指示を合わせる様子を示している。

第２増幅器４Ａ、４Ｂの出力は、原子炉出力制御装置７
及び警報設定器５Ａ、５Ｂに入力される。

原子炉出力制御装置７では、第２増幅器４Ａ。

４Ｂの信号により原子炉の平均出力を把握し、図示しな
い制御棒の操作等により原子炉の出力制御を行う。警報
設定器５Ａ、５Ｂは、第２増幅器４Ａ、４Ｂの出力が基
準値を越えた場合に、警報接点を動作させて原子炉出力
が異常に高くなったことを原子炉保護装置８に知らせる
。原子炉保護装置ｓは、Ａ系、Ｂ系両チャンネルの警報
接点が動作した場合にはスクラムして原子炉を停止させ
る。

以上説明した中性子検出器の検出信号を２系統において
それぞれ独立して平均する方式の他に、第１図の破線１
９が示すように中性子検出器１人１゜１　Ａｍ　ｓ　１
　Ｂ１　、１８ａがＡ系の平均回路３ＡとＢ系の平均回
路３Ｂとに入力されるようになっている方式もある。こ
れは、中性子検出器の絶対数が少なく、平均回路３人に
検出信号を入力する中性子検出器と、平均回路３Ｂに検
出信号を入力する中性子検出器とを区分したのでは原子
炉平均出力を精度良くモニタするのに不充分なため、中
性子検出器をＡ系とＢ系とにおいて共用したものである
。共用する中性子検出器の数は、中性子検出器の絶対数
や要求されるモニタ精度等によって決まるので、第１図
に示したように全ての中性子検出器を共用する場合の他
に、一部の中性子検出器の五北田子入塩春東水入　？の
ヒ＾も＃憂？ｒ虻＾てけ、いずれか一つの中性子検出器
が故障すると、その中性子検出器の検出信号は、平均回
路３Ａ。

３Ｂの両方に入力されるため、両平均回路３Ａ。

３Ｂの検出信号が同様に変動する。一方、中性子検出器
には一般に電離箱が用いられており、電離箱は故障によ
り非常に大きな出力パルスを発生する場合がある。そこ
で、中性子検出器をＡ系、Ｂ系で共用している原子炉中
性子モニタ装置の１個の中性子検出器が故障して非常に
大きな出力パルスを発生した場合の波及事象を以下に評
価する。

評価に使用する記号は以下のとおりとする。

Ｖ＋ｉ第１増幅器の出力（通常値） Ｖｓａｔｉ第１増幅器の飽和値 Ｖ；通常時の平均回路出力 Ｇ；第２増幅器のゲイン Ｐｏ　ｉ第２増幅器の出力（通常時） Ｐム；第２増幅器の出力（中性子検出器故障時）Ｐｇ；
ＩＦ報膜設定器スクラム設定値 ｎ；平均する検出器個数 上記の記号を使用して第２増幅器の通常時出力Ｐａを表
わすと次式のようになる。

ΣＶ＋　− Ｐｏ＝Ｇ・□Ｇ−Ｖ　・・・・・・・・・・・・（１）
１＝ｌ（番目の中性子検出器が故障して非常に大きな出
力パルスを発生したため、第１増幅器２Ａ。

２Ｂの出力が飽和値Ｖｓａｔ　にまで増加したとすると
、平均回路３Ａ、３Ｂに入力される第１増幅器２Ａ、２
Ｂの出力増加分は Ｖ＝−ｔ　Ｖ、 だから、 ＝Ｐｏ＋ΔＰ　・・団・・・・（３） （２）（３）式より、中性子検出器故障時の第２増幅器
４Ａ、４Ｂの出力増加分ΔＰは、故障した中性子検出器
の通常指示値に左右されることがわかる。

中性子検出器は第２図Ｂに示されるように、設置されて
いる位置によって出力の大きさが異なるので、通常指示
値の小さい炉心周辺部に置かれた中性子検出器が故障し
た場合には、ΔＰが大きくＡ系、Ｂ系両チャンネルのＰ
ＡがＰ−を越えてスクラムに至る可能性がある。そこで
、中性子検出器故障時ＫＰムがちょうどＰｇに至る時の
Ｖｈを限界値ＶＬとおき、これをめる。まず、（２）（
３）式より Ｖｓａ＊　Ｖｘ。

Ｐ　ＩＩ　＝Ｐｏ　＋（］　・　□ 、’、Ｖｘ、　＝Ｖ、、ｔ　５　（Ｐｉ　Ｐｏ　）　…
……（４）第１増幅器２Ａ、２Ｂの特性は第３図のとお
υで、Ａ系、Ｂ系とも１６個の中性子検出器の検出信号
の平均をとり、それらの中性子検出器につながる第１増
幅器２Ａ、２Ｂの出力が魯呑第４即に示すとおりである
原子炉について具体的な検討を行うことにする。（４）
式に Ｖ□ｔ＝　１７５％ ｎ＝１６ （１＝２．３１ Ｐｓ＝１２０チ Ｐｏ＝９９．５チ を代入すると、 ＝３３．０％ 即ち、通常指示値が３３．０％より小さい中性子検出器
が故障して非常に大きな出力パルスを発生した場合には
、スクラムの可能性があるわけで、第４図に示した表の
○印の検出器がそれに相当する。

スクラムはフェイルセイフであり安全上特に問題はない
が、プラントの稼動率向上という面では不用なスクラム
を極力回避する必要がある。

また、中性子検出器の検出信号を共用していない原子炉
中性子モニタ装置では、例えばＡ系の中性子検出器の故
障の影響はＢ系に及ばｈいので、中性子検出器の単一故
障については最悪片チャンネルの警報接点が動作した状
態、いわゆる／’ｖ−）置の一方のチャンネルが故障し
これを修復している間は故障チャンネルをトリップ状態
にしておくので、このよう々状態で健全側チャンネルの
中性子検出器が故障するとＡ系、Ｂ系の両チャンネルト
リップとなシ、スクラムに至る。従って、信頼性確保の
ためには、不用なノ＼−フスクラム状態も極力回避する
必要がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、中性子検出器の異常に基づく・中性子
検出信号の急激な増加に伴う原子炉平均出力指示値の大
幅な増加によって、原子炉がスクラム或いはハーフスク
ラム状態に至ることのない原子炉中性子モニタ装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、原子炉の熱出力が１００チの状態において、
中性子検出器の感度劣化を補正する第１増幅器の出力も
１ｏｏｓを指示するようゲイン調整し、平均回路の出力
そのものが原子炉の平均出力を指示するようにして、中
性子検出器の異常に基づ（中にＬ子オ輩出信号の伯漕方
憎カロカ；登中１．か焔合でも、平均回路出力の大幅な
増加を抑制し、スクラム或いはハーフスクラム状態に至
ることを防止するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る原子炉中性子モニタ装置の好ましい実施例
を第甲図と第６図によシ説明す机尚、前記従来技術にお
いて説明した部分に対応する部分については、同一の符
号を付しその説明を省略する。

第５図は、本発明による原子炉中性子モニタ装置の実施
例の説明図である。この実施例では、原子炉が図示しな
いプロセス計算機による炉心性能計算で熱出力１００俤
状態にあるとき、第１増幅器２Ａ、２Ｂの出力も１００
％を指示するようゲイン調整される。すなわち、原子炉
が熱出力１００チ状態にあるときの中性子検出器の指示
が第２図Ｂの曲線１５のとおりであった場合、各中性子
検出器の指示を矢印２０の分だけ嵩上げして熱出力１０
０チを示す破線１７に指示を合わせるよう、第１増幅器
２Ａ、２Ｂのゲインを調整するのである。但し、第１増
幅器２Ａ、２Ｂのゲイン調整は、中性子検出器の感度劣
化に対する補正操作が終了した状態で行なう。この場合
、平均回路３Ａ。

３Ｂの出力そのものが、原子炉の平均出力を示している
ため、原理的には第２増幅器４Ａ、４Ｂは不要であるが
、若干の補正用にそのまま残しである。本発明で新たに
設置された第３増幅器９Ａ。

９Ｂは、第２図Ｂの矢印２０と逆の処理、即ち、第２増
幅器の出力を原子炉の出力分布そのものを示す値に戻す
処理を行い、その信号を制御棒引抜停止装置６へ出力す
る。

上記の如く構成した実施例のスクラム抑制作用は次の通
りである。

第５図において、ｉ＝に番目の中性子検出器が故障して
非常に大きな出力パルスを発生した場合の第２増幅器４
Ａ、４Ｂの出力Ｐムは（２）（３）式と同様に表わされ
る。

＝Ｐｏ＋ΔＰ　・・・・・・・・・・・・（３）ここで
、第５図におけるＶｋ／ｄいずれの中性子検出器につい
ても１００−であシ、第２増幅器４Ａ、４Ｂのゲインは
１と考えて良いので、（２）（３）式に Ｖｋ＝１００１ Ｇ＝１ その他は、前記従来技術における具体例と同じ値を代入
すると ＝１０４．７チ 即ち、本発明のこの実施例によれば、各中性子検出器の
通常指示値の大きさによらず、いずれの中性子検出器が
故障した場合にも％原子炉平均出力の指示値を１０５ｓ
以下に抑制し、スクラムに至るのを防止することが可能
である。

第６図は、本発明による原子炉中性子モニタ装置の他の
実施例を示したものである。本実施例において、第１増
幅器２Ａ、２ＢＦｉ従来通シ中性子検出器の感度劣化を
補正する機能のみを持ち、中性子検出器の指示を１００
嗟に嵩上げする処理は第１増幅器２Ａ、２Ｂと平均回路
３Ａ、３Ｂの間に設置した第４増幅器２１Ａ、２１Ｂに
行わせるようにしたものである。この場合第１増幅器２
ｋ。

２Ｂの出力は原子炉の出力分布を指示しているので、そ
のｔま制御棒引抜停止装置に入力すれば良い。本実施例
も前記の実施例と同等の効果を有する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、中性子検出器の異常に基づく中性子検
出信号の急激表増加に伴う原子炉平均出力指示値の増加
を一定値以内に抑制できるので、中性子検出器の故障時
にもスクラム或すはハーフスクラムに至ることのない原
子炉中性子モニタ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の中性子モニタ装置を示すブロック図、第
２図は中性子検出器の設置方法及び中性予検出器の出力
分布を示す図、第３図は第１増幅器の特性を示す図、第
４図は中性子検出器故障時のスクラム可能性の説明図、
第５図は本発明の一実施例を示すブロック図、第６図は
本発明の他の実施例を示すブロック図である。 ＩＡＩ〜１　Ａ１１　＋　１　Ｂｌ〜ＩＢ、、ＩＡ、Ｉ
Ｂ。 ＩＣ，ＩＤ・・・中性子検出器、２Ａ、２Ｂ・・・第１
増幅器、３Ａ、３Ｂ・・・平均回路、４Ａ、４Ｂ・・・
第２増幅器、５Ａ、５Ｂ・・・警報設定器、６・・・制
御棒引抜停止装置、７・・・原子炉出力制御装置、８・
・・原子炉保護装置、９Ａ、９Ｂ・・・第３増幅器、１
０・・・上部支持構造物、１１・・・下部支持構造物、
１２・・・中性子検出器収納管、１３・・・出力校正用
検出器導管、１４・・・信号ケーブル、２１Ａ、２１Ｂ
・・・第４増幅器。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 （Ａ） ２　口 ＣＢ） パ （原子大ｒ熱本刀後葬り 茅３目 入力電流（峨Ａ） 茅４図 ○−一一スクラム可箭４往有ソ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原子炉の局部的な中性子束を検出する複数の中性子
   検出器と、中性子検出器の感度劣化を補正するための第
   １増幅器と、第１増幅器の信号により原子炉の出力分布
   を監視し局部的な出力の上昇を阻止する制御棒引抜停止
   装置と、各第１増幅器の出力の平均値を演算する平均回
   路と、平均回路の出力を補正して原子炉の平均出力を指
   示する第２増幅器とを備えた原子炉中性子モニタ装置に
   おいて、原子炉の定格出力運転時に第１増幅器が１００
   影を指示するようにそれらのゲインを調整する一方、第
   １増幅器の出力信号を原子炉の出力分布そのものを示す
   信号Ｋｌすための第３増幅器を第１増幅器と制御棒引抜
   停止装置との間に設けたことを特徴とする原子炉中性子
   モニタ装置。