JPS60162994A - 原子炉局部出力のオンライン監視方法 - 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】 本発明は原子炉の出力制御に関し、特に、原子炉の炉心
の過剰出力状態を検出して所要の応動を開始するための
装置であって、冗長集合で群別化された最小数の炉心内
核検出器を信号およびデータ処理のための所要のハード
ウェアおよびソフトウェアと共に用いて原子炉制御およ
び監視の目的に有用な情報を発生し、炉心内の出力レベ
ルならびに出力空間分布を連続的にモニタし評価する装
置に関する。

原子炉において、核分裂可能な物質は、矩形の枠もしく
はフレーム内に離間平行関係で数句けられた細長い金属
燃料棒内にペレット形態で収容されておって、例えば１
．２０θないし３０θ本の棒を含む細長い燃料集合体も
しくは燃料アッセンブリを形成している。典型的には、
／θＯないし２００個のこれら矩形の細長い燃料アッセ
ンブリは、原子炉容器内部で集合的に組合されてほぼ円
筒状の炉心を形成している。該炉心内では、相続く世代
に連鎖反応を維持するのに十分な密度で、中性子は、燃
料ペレット内における核分裂反応によって発生される。

連鎖反応によって発生される熱エネルギは原子炉冷却材
によって吸収される。この冷却材は炉心を環流して外部
でタービン発電装置で電力を発生するのに利用される３
゜ 炉心の出力を所与のレベルに維持するためには、中性子
のポピユレーション（ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）を相続く
各世代において一定に留まるように制御しなければなら
ない。核分裂により発生される余分の中性子は、中性子
吸収材を炉心内に導入することにより分裂プロセスから
排除される。

加圧水膨原子炉（ＰＷＲ）における反応度の長期間制御
は、中性子吸収体であるホウ素を原子炉冷却材に溶解す
ることにより達成されている。

短期間制御は、中性子吸収材を含み、燃料集合体もしく
は燃料アッセンブリを横切って分布された案内管もしく
はシンプル内に垂直方向に挿入される制御棒によって行
われる。［ロッドレッ）　（ｒｏｄｌｅｔ）Ｊと称され
る多数の制御棒は、遠隔端でスパイダにより互いに接続
し合されて、制御棒クラスタを形成し、この制御棒クラ
スタが、共通の駆動機構により同時に炉心内に挿入され
たり該炉心から引出されるようになっている。

原子炉の反応度の制御は、高い中性子吸収断面を有し従
って炉心に毒作用を有するキセノン／３Ｓの発生により
複雑化されている。キセノンの中には、分裂により直接
発生されるものもあるが、殆んどのキセノンは、分裂生
成物の崩壊によって発生されているので、このキセノン
発生で反応度の増加は遅延される。キセノンのうちの成
るものは中性子吸収ならびに崩壊により直接的に消耗さ
れるが、反応度が減少するとそれに伴い中性子束が減少
し、その結果キセノン濃度は大きく増加する。制御棒に
よる反応度に対する局部的効果で、キセノンの分布は影
響を受け、したがってまた炉心全体に渡り近い未来にお
ける出力発生能力が影響を受ける。

改良加圧水膨原子炉（改良ＰＷＲ）の炉心は、該炉心に
垂直に挿入されたり該炉心から垂直方向に引抜かれるす
つの追加の種類の棒を有している。熱分裂炉においては
、核分裂によって発生する中性子のエネルギレベルは一
般に高過ぎて有意味な分裂反応を発生しない。しかしな
がら、冷却材（ＰＷＨの場合には通常の水）が熱交換媒
体としての働きに加えて、高速中性子を核分裂に対し一
層適した速度に減速する減速材としての俄きをもなす。

しかしながら、高エネルギの中性子は、燃料中のウラン
２３ｇをプルトニウム、２３９に変換する能力を有し、
一方、プルトニウム、２Ｊ９は核分裂燃料として用いる
ことができる。従来のＰＷＲ（加圧水膨原子炉）におい
ては、この現象は効果的に利用されておらず、寧ろ余分
の中性子を吸収するために中性子吸収材を使用している
。従来の慣用のｐｗＲにおいては、炉心のバーンアップ
に伴い定格出力を長期間に渡り維持できるように過剰反
応度が設計において考慮されているので、燃料サイクル
おいては、燃料サイクルにおいて遅れて出力を発生する
のに利用可能となるプルトニウムを発生するのに高エネ
ルギ中性子が用いられている。

これは、燃料サイクルの初期に炉心内に挿入される中性
子透過材料から作られた冷却材押退は棒（ｗａｔｅｒ−
ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｒｏｄ）を用いることによ
り達成される。これらの冷却材押退は棒もしくは排水棒
は、中性子を吸収することなく減速材を押退けることに
より、高エネルギ中性子へのスペクトルシフト（分布遷
移）を行い、その結果としてプルトニウムは高速で生成
される。

制御棒ならびに押退は棒に加えて、改良ＰＷＲはまた、
中性子吸収容量が制御棒と押退は棒との中間にある灰色
棒（ｇｒａｙ　ｒｏｄ）をも備えている。

これら灰色棒は、中性子ポピユレーション　の制御に用
いられ、そして押退は棒もしくは排水棒と同様に、完全
に挿入されるかまたは完全に引抜かれる。制御棒と同様
に、押退は棒もしくは排水棒および灰色棒はスパイダに
取付けられておって棒クラスタを形成し、これら棒クラ
スタは、出力分布の半径方向の歪みを回避するために炉
心の各象限に対称的に配置されていて同時に作動される
。

如何なる原子炉においても、炉心で発生される全出力な
らびに出力の空間分布双方をモニタすること、即ち監視
することが重要である。局部的高温点が生ずれば、それ
により燃料棒のクラッド（被覆）が障害を受け、分裂生
成物を原子炉冷却材中に放出する。したがって、核分裂
可能物質を閉込めるための第１の障壁もしくはバリヤが
必要とされる。このような局部的高温点は、例えば駆動
機構の故障によって生ぜしめられる棒クラスタの不適切
な動作シーケンスから生じ得る。また、クラスタからの
棒の離脱が原因でこのような高温点が発生し得る。制御
棒の無計画的な挿入で局部反応度は減少するが、そのよ
うな場合、制御装置は、指令された全出力を維持しよう
として炉心の他の部分の出力を、設計限界に近いレベル
にまで増加する。

原子炉出力を監視するために現在用いられているシステ
ムの多くのものにおいては、漏洩線束の関数として全出
力を測定するために原子炉容器の外部に設けられた検出
器（炉心外検出器）が用いられている。このような炉心
外検出器の個々の読取りは、炉心内の出力の空間分布に
関して成る種の仮定に基すいて行なわれる。したがって
、運転限界が越えられないことを確保するためには、相
当大きなマージンを制御装置に設定しておかなければな
らない。またこのような検出装置を用いては、故障の原
因となった特定の棒または棒クラスタを決定もしくは同
定することは必ずしも常に可能ではない。

慣用の原子炉においては、中性子線束密度を写像もしく
はマツピングするために、可動の中性子検出器を周期的
に炉心内のシンプル内に挿入することが一般に行われて
いる。また、炉心外検出装置を校正するために可動の炉
心内検出器が用いられている。しかしながら、これら検
出器は保訛等級のものではなく大部分は周期的にしか用
いられない。

また、検出器を独立のチャンネル群に群別して原子炉保
護装置に対し冗長度を与えることが慣行となっている。

典型的には、チャンネル群のグつのうちのａつ或いは１
つまたは２つのチャンネル群が使用されていない場合に
は３つのうちの一つ或いは一つのうちの７つにおける過
剰出力表示で原子炉トリップ（引外し）が開始される。

成る種の原子炉出力検出装置においては固定の炉心内検
出器が用いられている。米国特許第３！ｉＡ！１ｔＡＯ
号明細書に開示されている装置においては、炉心はグつ
の象限に分割され、７つの象限内の所与の位置に配置さ
れている炉心内検出器が、グつの全ての象限内の対応の
位置を表すと期待される信号を発生する。検出器は、各
象限において、各検出器が炉心の対称性に関し特殊な位
置に在るように異なった半径方向および（または）角度
位置で配置され、そして炉心の完全な代表的監視を行う
ように十分な数の検出器が設けられている。検出器の出
力はそれぞれ限界値と比較されて、検出器に隣接する箇
所における過剰出力状態が判定される。しかしながら、
検出器が存在しない対称位置に局部高温点が存在する場
合には、この高温点は検出されないま〜になる。また、
検出器からの出力は幾つかの平均出力回路に群別される
。各群は、炉心を横切る代表的な位置からの検出器を含
み、したがって炉心の全出力を表す幾つかの独立１〜た
信号が得られるようになっている。個々の検出器の過剰
出力信号ならびに全出力信号は、予め定められた運転限
界が越えられた場合に原子炉を引外すプラント保護装置
で用いられる。

現状においては、炉心によって発生される全出力ならび
に該出力の空間分布を表す信号を発生するための正確で
信頼性のあるオンライン装置の必要性は未だ満されてい
ない。特に、燃料アッセンブリの半分以下の数の固定炉
心内検出器列もしくはストリングを用い、然もその場合
に７つまたはａつ以上の検出器群を使用しないで、適正
位置に無い特定の制御棒クラスタまたは排水枠クラスタ
を正確に指示することができる装置は利用不可能である
。

広範囲での本発明では、炉心を有し、そして原子炉の反
応度を制御するために該炉心に軸方向に挿入されたり該
炉心から軸方向に引抜かれる棒を使用し、そしてさらに
該炉心に分布されて応答信号を発生する固定炉心内核検
出器を有する、原子炉における局部出力をオンライン監
視する方法において、前記核検出器の場所ならびに局部
出力を決定しようとする追加の場所を含め炉心を横切る
複数の特定の場所における基準条件下での炉心内出力を
表す基準信号を発生し且つ記憶する段階と、前記基準条
件下での棒の位置を表す信号を記憶する段階と、前記棒
の位置をモニタする段階と、前記検出器によって発生さ
れる応答信号をモニタする段階と、検出器応答信号を調
整して、前記基準条件からの棒位置の変化の前記検出器
応答信号に対する何らかの局部的影響を実質的に除去す
る段階と、前記調整された検出器応答信号と尚該検出器
場所に対する前記記憶された基準信号との間の部分差と
して偏差信号を発生する段階と、前記偏差信号に当嵌ま
る当嵌め関数を表す信号を発生する段階と、前記特定の
場所の各々における前記当嵌め関数信号からの偏差を表
す信号を発生する段階と、前記偏差信号に、前記基準条
件からの棒位置の変化に由る検出器応答に対する部分的
局部影響を表す信号を加算して各特定場所に対する現在
の偏差信号を発生する段階と、前記基準信号に、対応の
特定場所に対する前記現在偏差信号を加えた基準信号を
乗じて、この特定場所の各々における現在の局部出力レ
ベルを表す現在出力信号を発生する段階を含む原子炉に
おける局部出力をオンライン監視する方法が提供される
。

ここに説明する本発明の好ましい実施例では、個々の燃
料棒であれ燃料アッセンブリ（集合体）であれ、所望の
分解能で原子炉の炉心内の所望点における局部出力密度
を決定するオンライン実時間能力を有する方法および装
置が提供される。また、本発明は、慣用の位置インジケ
ータシステムによって指示される位置からの棒部材の不
整合を決定することを可能にするものである。

ここで「棒部材」とは、慣用の制御棒ならびに改良加圧
水膨原子炉で用いられている冷却材押退は棒もしくは排
水棒および灰色枠を包摂する。

本発明はまた、複チャンネルプラント保護装置に対する
冗長度を持った炉心幅過剰出力および局部過剰出力部分
用外し信号ならびに監視装置に対するオペレータ警報信
号を発生しようとするものである。発生される出力信号
はまた、原子炉制御装置においても使用することができ
る。

本発明によれば、固定の炉心内原子炉検出器の列もしく
はストリングはチャンネル群形態で配列され、そして７
つのチャンネルが使用されていない場合でも、成る棒部
材の運動で近傍の検出器に特殊的に識別可能な応答が発
生されるようなパターンで、炉心を横切って燃料アッセ
ンブリ内に分布される。排水棒もしくは押退は棒クラス
タ（ＷＤＲＣ）の場合には、グチヤンネルの検出器もし
くはストリングは、排水棒クラスタ（ＷＤＲＣ）のうち
の任意のクラスタの不整合を、クチヤンネルのうちの２
つが使用状態にない場合でも検出することができるよう
に構成することができる。

各チャンネルの検出器信号に対して別々の信号プロセッ
サが設けられる。各信号プロセッサはそれ自身のチャン
ネル群からの検出器信号だけを用いて独立の炉心幅用力
信号を発生する。

しかしながら、各信号プロセッサと関連する信号をオプ
チカルファイバデータリンクで他の信号プロセッサの各
々に伝送して局部出力密度ならびに棒部材の不整合の監
視に用いることができる。各信号プロセッサは、全ての
燃料アッセンブリならびに高温点が発生し得る既知の位
置のような炉心内の関心のある全ての点における出力を
表す基準信号群を発生する。どの棒りラスクが不整合状
態に在るかを判定する際に、基準を設定してからの全て
の既知の棒運動の局部的効果を除去するために実際の検
出器応答を調整する。次いで、パターン認識手法を用い
て、存在し得る不整合棒クラスタを探索する。この手法
では、選択された棒クラスタが不整合であると仮定する
こと、このような不整合が、実際の検出器応答と基準値
との間の実際の部分的偏差に対する近傍検出器が応答に
影響を与える部分的効果の最小二乗当嵌め（推定）ｉ［
１ｅａｓｔｓｑｇａｒｅ　ｆｉｔ）を得ることおよび平
均二乗誤差を評価することが含まれる。最良の当嵌めは
、最小平均二乗誤差によって表され、この誤差が閾値よ
りも高い場合には、関連の棒クラスタは実際に不整合状
態に在るとみなされる。

局部出力密度の発生に際して、不整合棒によって生ぜし
められる局部的効果はまた、基準値からの検出器信号の
偏差からも除去され、その結果、面スプライン関数のよ
うな当嵌め関数を調整された偏差に対して作成すること
ができる。

任意所望点における当嵌め関数の値をそこで、補間によ
り決定することができ、そして絶対出力は、この点に対
する基準出力に、当該点における当嵌め関数の部分値に
７を加えた和ならびに平滑当嵌め関数を得るために先に
取除いた棒運動の局部的効果を考慮した係数を乗するこ
とにより計算することができる。どの手続きは、検出器
列もしくはストリングにおける各検出器レベル毎に行わ
れる。局部出力信号の何れかが引外し基準を越えている
場合には、原子炉用外し信号が発生される。これらＸ−
Ｙ平面の何れかの平面内の局部出力が引外し基準に接近
はしたが、それを越えない場合には、この点における出
力の点ベースでの軸方向分布を発生して、局部出力が検
出器レベル間の中間点で引外し基準を越えているかどう
かを判定する。これは、各検出器レベルにおいて指示さ
れたＸ−Ｙ点における局部出力に適した当嵌め関数を発
生し次いで該当嵌Ｊ関数のピーク値を探すことにより達
成されろ。

本発明は原子炉における局部出力の正確で信頼性のある
実時間監視を可能にすることにより不確実性を小さくし
た動作を可能にする。

本発明はまた、高温点の正確な位置指示能力ならびに不
整合棒の識別能力をも実現するものである。

本発明の詳細は、−例としてのみ与えられている以下の
好ましい実施例を添付図面と関連して読む時、一層理解
されるであろう。

本発明は、改良加圧水膨原子炉（ＡＰＷＲ）　発電装置
に適用されるものとＩ〜で説明するが、しかしながら、
本発明はまた他の形の原子炉装置に適用可能である。

第７図に略示しであるように、原子炉は加圧原子炉容器
３内に取付けられた炉心／を備えている。原子炉の冷却
材は、参照数字Ｓで示す個所で原子炉容器３内に導入さ
れ、原子炉／を環流して参照数字７で示す個所から原子
炉容器を出る。先に説明したように、改良加圧水膨原子
炉の反応度は第１図に参照数字ワで集約的に示した３つ
の種類の棒、即ち慣用の制御棒と、冷却材押退は棒もし
くは排水棒（ｗａｔｅｒ　ｄｉｓｐｌａｃｅｒｒｏｄ）
および灰色棒（ｇｒａｙ　ｒｏｄ）　によって制御され
る。これら棒は、垂直方向に上から原子炉炉心／内に挿
入されたり該炉心／から引出される。

上記の各種の棒は駆動棒／／に懸荷されたクラスタ形態
で取付けられておって、当該技術分野で良く知られてい
る棒制御装置／３により上昇および下降される。やはり
当該技術分野で周知の枠位置インジケータ（図示せず）
が、駆動棒の軸方向位置を検出し、この軸方向位置は、
クラスタ形態で配列されている棒の炉心内への挿入度の
指示として用いられる。炉心／内の複数の選択された個
所には、計装シンプル／Ｓとして知られている管が炉心
の垂直方向に延在し圧力容器３の底部を貫通して下方に
延びている。

可動の炉心内線束（フラックス）検出器を、当該技術分
野で知られているように、これらシンブル管／Ｓ内に周
期的に挿入することができる。

また、これら管／左向には固定の炉心内検出器／りの列
もしくはストリングが取付けられている。これら固定炉
心内検出器／りは、外部給電形フイツションチャンバ（
分裂箱）、自己給電形プラチナガンマ線検出器あるいは
自己給電形ロジウムまたはバナジウム中性子検出器とす
ることができる。しかしながら自己給電形プラチナガン
マ線検出器が好ましい。固定炉心内検出器ｌりの各列も
しくはストリングは幾個かの検出器、ここで述べている
実施例では３個の検出器を含んでおり、各列（ストリン
グ）内の対応の検出器は共通の水平面内に配置されてい
る。

また、計装シンプルｌＳ内に取付けられている熱電対／
ｑは、炉心の出口側温度を測定する。

なお、第７図の略図においては、検出器および熱電対は
計装シンプル／３よりも大きい直径で示されているが、
実際には、可動の検出器が管ｌＳ内で自由に原子炉の炉
心を通ることができる空間が存在する。

炉心／は、第一図の平面図で破線で示されている多数の
矩形燃料集合体もしくはアッセンブリ２／から構成され
ており、これら燃料アッセンブリは、直交軸線コ３によ
って画定されるグつの象限で対称のほぼ円筒上の構造を
形成するように集合されている。ここで述べている改良
形ＰＷＲ（改良加圧水膨原子炉）においては、このよう
な燃料集合体は１９３個ある。第３図に示すように、各
燃料アッセンブリもしくは集合体は、該分裂可能な燃料
のベレットを収容している長い管である多数の燃料棒コ
Ｓからなる。

燃料棒、２夕は、当該技術分野で周知の仕方で、参照数
字コアで略示しである軸方向、に離間した格子構造によ
り離間関係で保持され、燃料集合体もしくはアッセンブ
リを軸方向に循環する原子炉冷却材が各燃料棒の全外部
表面と接触するようになっている。燃料アッセンブリ全
体に亘り離間して、多数の案内管、２９が設けられてお
り、該案内管コ９内には、既述の制御棒、冷却材押退は
棒または灰色棒が設けられている。図示の燃料集合体は
、７６個の案内管、２９を有する／ｑＸ／９の燃料ａ２
Ｓの配列を有しており、この配列において各案内管２９
はｑつの燃料棒に取って代っている。集合体の中心の燃
料棒の代りに計装シンプル／３が設けられている。原子
炉冷却材は、棒によって占拠されない案内管ａ９を通流
することができるが、計装シンプル／Ｓを通流すること
はできない。

第り図は、炉心／の一部分におけるいろいろな棒の配列
を示す。（白丸で示しである）制御棒３／は、燃料アッ
センブリの対角位置にある案内管２９にのみ挿入されて
、中性子吸収材からなる８つの棒はスパイダ３３に結合
されて制御棒クラスタ３Ｓを形成する。同様にして、（
斑のある円で示した）８つのグレーロッドもしくは灰色
棒３７はスパイダ３９に取付けられてクラスタ１．ｔ／
を形成し、このクラスタは単一の燃料アッセンブリ２／
の対角案内管２９内に挿入されている。冷却材押退は棒
もしくは排水棒１Ｉ３（黒田で示す）は、燃料アッセン
ブリ２／の／乙の案内管λｔの各々に挿入されて、スノ
くイダｌ１７により結合され、りつの直交方向に隣接す
る燃料セルの対向する側にある２つの案内管内に類似の
棒が挿入されておって、排水棒クラスタ（ＷＤＲＣ）ｌ
Ｉ９を形成している。他の原子炉として、各燃料セルと
関連し異なった数の案内管、したがってまた異なった数
の制御棒、灰色棒および排水棒を有する原子炉が考えら
れるが、制御棒および灰色棒は一般に対角線上に配列さ
れ、そして排水棒クラスタの排水棒には燃料アッセンブ
リ内の総ての案内管が組合されて図示のように隣接の燃
料アッセンブリ内に延びているのが普通である。また、
一般に、燃料棒クラスタ３Ｓおよび灰色棒クラスタｌＩ
／は炉心全体に亘りチェッカー盤型式で分布され、特定
の場所における制御棒または灰色棒クラスタの配置は炉
心の物理的因子に依存する。排水棒（冷却材押退は棒）
クラスタフ９は、その場合、チェッカー盤パターンで相
補形の燃料アッセンブリ上に心出しされる。したがって
、排水棒りラスクもしくｋｆｆ１％ｃ　もまた第り図で
燃料アッセンブリ２／ａ、、２／ｃ、２／ｇ　”＄よび
コ／１上に心出しされることになるが、このことは図示
を明瞭にする意図から図示されていない。しかしながら
、第７図から明らからように、排水棒クラスタ１１．９
は一辺が燃料集合体よりも大きい破線で示した矩形もし
くは正方形を画定し燃料アッセンブリに対してｌＩ＆’
　回転されている。このように、炉心を横切ってチェッ
カー盤様式で分布された排水棒クラスタもしくはＷＤＲ
Ｃは、第２図に示した矩形パターンｌ１９を画定する。

前述したように、炉心の一部分における各種の棒の運動
には、出力の均等なＸ−Ｙ分布を維持するために、炉心
の対称部分における類似の棒の対応の運動が伴なう。し
たがって、矩形対称では、ｑつの象限内の対応の位置に
ある棒のクラスタは同じ群に纒められて同時に作動され
る。

／り３個の燃料集合体を有する改良加圧水膨原子炉にお
ける計装シンプルｌＳ内の固定の炉心内検出器／りの列
もしくはストリングのａつの別の配列ならびに一体化さ
れた保護システム内のｔつの保護装置間における各配列
内の各列の対応の系統的分布が第２図および第Ｓ図に示
しである。黒く塗り潰した矩形は、機械的な理由から計
装シンプルを炉心内検出器列に利用できない燃料集合体
もしくは燃料アッセンブリを表わす。また、円は、検出
器１７の列もしくはストリングが設置される燃料アッセ
ンブリの位置を表わし、円内の数字は、各特定の検出器
列が割当てられる保護装置もしくはチャンネルを表わす
。

第２図および第Ｓ図に示１−た検出器列の２つの配列が
企図されている適用ならびにダつの保護装置間における
関連の割当パターンは、少なくとも１つの本質的な点で
異なる。第２図の配列における６０個の検出器列の分布
パターンは任意の時点で次のような判定を行なう能力を
実現するのに用いられる。即ち、 ｌ　原子炉の安全性に関して重要である軸方向不整合が
、ＡＰＷＲ炉心内のＷＤＲＣ群内の排水棒クラスタ間に
存在するか否か、 ａ　軸方向不整合状態が検出された場合に、炉心内のＷ
ＤＲＣのうちのいずれのクラスタが実際に適正位置に存
在しないか、および ３、　不整合の結果としての炉心内の最大局部出力密度
の値ならびに該最大局部出力が生じている炉心内の場所
の判定である。

この場合一度に、りつの保護装置のうちの少なくとも一
つの装置が用いられる。なお、第２図に示した６θの検
出器列（ス）　ＩＪング）の配列は特に、炉心出力分布
の定期的なオンライン監視には良く適しているとは言え
ない。と言うのは、総ての保護装置が使用されている運
転条件下においてさえも、炉心内の多くの燃料場所は、
直接的にも（即ち燃料場所内に設置されている検出器列
を用いても）あるいはまた間接的にも（即ち問題の場所
もしくは個所に対して対称である他の個所に設置されて
いる検出器列を用いても）監視することができないから
である。

第Ｓ図に示す／９３の燃料アッセンブリ場所間における
６７個の検出器ストリングもしくは検出器列の分布パタ
ーンは、炉心出力分布の連続的なオンライン監視に対し
近最適なセンサ配列となる。いろいろな検出器応答信号
を、第Ｓ図に示すように、ダつの保護装置間で（列もし
くはストリング別に）割当てることにより、第Ω図に示
した構成もしくは配列で得られるのと同じ排水棒クラス
タ間の不整合検出能力および該不整合の結果を評価する
能力が与えられ、さらにそれに加えられて、７つの保護
装置のうちの少なくとも３つの装置が常時使用状態にあ
る場合には、慣用の制御クラスタアッセンブリの不整合
を検出し評価する能力も与えられる。

特定のシステム退化状態下で、各検出器列も１−＜はス
トリング配列が上述の能力を与えると言う確信は、次の
ような技術的考察から演緯される。即ち、運転中の原子
炉内で行なった試験ならびに他の原子炉のコンピュータ
シミュＬ／　−ジョンで原子炉出力分布表示および要素
不整合の識別の合成は、センサから得られるデータの空
間密度が特定可能な最小レベルを越えて（・る場合に炉
心内検出器からの応答信号を用いて達成することができ
ることが判明した。この最小データ密度要件を表わす適
宜な定量手段として、機能しているセンサのＸ−Ｙパタ
ーンに適用される謂ゆる［メリットの局部数（ｌｏｃａ
ｌ　ｆｉｇｕｒｅｏｆ　ｍｅｒｉｔ）　Ｊの使用が挙げ
られている。炉心内の所与の燃料アッセンブリ場所の近
傍における使用可能なセンサに関するメリットの局部数
の計算には、問題となる燃料アッセンブリ場所の中心の
例えばＳｘＳアレイ（配列）の各能動センサ場所と関連
する価値係数（ｗｏｒｔｈ　ｆａｃｔｏｒ）の加算だけ
が要求されない。この価値係数の相対値は、上記＆Ｘ＆
プレイの幾何学的中心からのセンサ場所の距離によって
定められる。具体的に述べると、典型的な加圧水膨原子
炉においては、上記アレイの中心位置に任意の値が割当
てられ、そして該中心位置の燃料アッセンブリ場所に直
交的に隣接するｑつの燃料アッセンブリ場所における７
つの可能なセンサ場所に、それぞれ、該中心場所の任意
値の２分の／の価値係数が割当てられる。そして、上記
ＳｘＳアレイ内の他のセンサ場所には、直交的に隣接す
る場所における値に対し各距離の二乗の逆数に比例して
減少する価値係数が与えられる。したがって、ＳＸＳア
レイの中心場所における価値係数として値「／」が割当
てられるとすると、他の場所における値は第６図に示す
ようになり、例えば、第を図において円で示した相対場
所もしくは位置を有する一組の局部能動センサは、重ね
られたアレイもしくは配列の中心における燃料アラプリ
場所に対し次のような「メリットの局部数」の値を有す
ることになる。

なお、他の形の「メリットの局部数」関数を定式化し使
用できることは言うまでもない。しかしながら、幾つか
の価値係数間の関係は出力運転中の炉心内における中性
子伝播の基本的な物理的現象と一致することが必要であ
る。

ここに掲げた「メリット局部数」の特定の定式化では、
要素不整合の信頼し得る識別ならびに局部的原子炉出力
密度の信頼し得る評価が達成できる最小値は約０．３３
であることが判明した。約Ｏ，Ｓを越える値の場合には
、適当なパターン認識アルゴリズムを用いて、識別およ
び評価の成功が実質的に保証され得る。第Ω図の配列も
しくは構成の分析から、総ての排水枠クラスタ場所で使
用中のスフだけの保護装置の有らゆる可能な組合せで、
「メリットの局部数」の値は０，３３を越え、但し例外
として使用中のλつの保護装置の１つの組合せで一つの
周辺場所においては上記「メリット局部数」の値はＯ，
，２Ｓとなることが示された。現在用いられている改良
加圧水膨原子炉設計で課せられる機械的拘束条件を受け
るＡ１未満の検出器列を含む他の配列は、最小局部デー
タ密度基準を満たすことに関して第一図の構成もしくは
配列には及ばないことが判った。

第Ｓ図の配列の類似の分析から、炉心内の総ての可能な
燃料アッセンブリの場所もしくは位置で、使用中の少な
くとも３つの保護装置の有らゆる組合せで、「メリット
局部数」の値は、使用中の３つの保護装置のａつの組合
せの各々に対する１つの周辺場所もしくは位置を除き、
θ、Ｊ　ｋ以下に落ちることは決してなく、少なくとも
０．りＳであることが判る。また、第Ｓ図の構成によれ
ば、６７列の検出器ならびに改良加圧水膨原子炉設計に
対する現存の機械的拘束を考慮して総ての保護装置を使
用した場合には、最も均等な局部データ密度分布が得ら
れる。

本発明は、／９３の燃料アッセンブリを有する炉心に対
しｔθまたは６７列の検出器の使用に限定されるもので
はないが、本発明の目的とするところは、不整合を検出
するのに必要とされる検出器列の数を最小限度にすると
共に、検出器系の選択された退化レベルにおいてもこの
ような検出器列の数を最小にすることを可能にすること
にある。現在の慣行によれば、幾つかのＰＷＨにおいて
は、校正用に用いられる１つの共通のシンプルを含め炉
心全体に分散された計装シンプル１５内の７６個の可動
の検出器をそれぞれ制御するのにダつの駆動装置が用い
られていると言う情況に鑑み、６７個の計装シンプルを
校正することが本発明の論理的出発的となったもので、
既に述べたように１つまたは２つのチャンネルが使用さ
れていない場合でも独特に識別可能な応答パターンが得
られることが判明した。アクセスされる計装シンプルの
従来の配列においては、検出器は炉心を写像するのに用
いられておって、保護装置には組入れられていない。し
たがって、検出器の炉心に亘っての分布は、先に掲げた
基準を満すためのものでもなくまた実際にも満してはい
なかった。本発明においては、可動の炉心内検出器は、
固定の炉心内検出器の校正のためにのみ用いられる。近
傍または共通の炉心場所もしくは位置における可動検出
器走査から得られる情報を基に固定の炉心内検出器を校
正する手続および方法は周知である。

各列もしくはストリング内の固定の炉心内中性子または
ガンマ線検出器／７の軸方向配列は、各検出器がλつの
燃料アッセンブリ格子２７間に心出しされて、それによ
り、検出器応答信号が格子で誘起される局部中性子また
はガンマ線吸収あるいは減衰作用により歪曲されるのを
最小限度に抑制するような配列とすべき である。燃料アッセンブリ格子間隔に依存して、検出器
は格子間に、検出器列もしくはストリングの幾何学形態
が燃料柱もしくはカラムに関して軸方向に対称かまたは
炉心の上半分における検出器数が若干大きく、それによ
り核沸騰比（ＤＮＳＲ）評価からの偏差に対して改善さ
れた精度が得られるように配置すべきである。共通のデ
ータに対するる７個の列内の各検出器の評価は総ての列
もしくはストリング間で実質的に同じでなければならな
い。熱電対／ｑは、シンプルと組合せて設置する場合に
は、総て共通の高さ、好ましくは燃料カラムの頂部の上
方の共通の高さとすべきである。

列またはストリング毎にりより少ない数の中性子または
ガンマ線検出器／７を用いた場合には、６／の検出器列
もしくはストリング総てを用いてＸ−Ｙ合成で達成可能
な精度と比較し、合成された軸方向出力分布形状におけ
る精度に相当大きな劣化が生ずると予想される。列もし
くはストリング毎にダ個以上の検出器を用いれば、合成
Ｘ−Ｙ出力形状の精度に匹敵し得る精度の合成軸方向出
力分布形状が得られることが期待され、少なくとも、所
与の列もしくはストリングにおける７つの検出器の故障
に対し最小限度の支援を与える。各ストリングもしくは
列内の検出器の各々からの応答信号は、軸方向出力形状
が保護チャンネルで合成されるまで信号同一性を保持す
る。

第７図は、ダチャンネル保護装置と共に用いられるよう
に適応された本発明による装置の全体的構成を略示する
図である。第２図または第３図に対応の参照数字で示し
たｌの保護チャンネルの各々に割当てられた検出器１７
および熱電対１９によって発生される信号は増幅器Ｓｌ
で増幅され、アナログ／ディジタル変換器及びマルチプ
レクサ装置Ｓ３でディジタル信号に変換されて多重化さ
れ、当該チャンネルに割当てられているマイクロプロセ
ッサ装置Ｓ５に伝送される。増幅器ＳｌならびにＡカ変
換器及びマルチプレクサ装置左３は原子炉容器３を取巻
く閉込め構造Ｓり内に配置されており、他方、マイクロ
プロセッサ装置左左は該閉込め構造の外部に設けられる
。追って詳述するように、マイクロプロセッサ装置＆Ａ
−は、全炉心出力を表す完全に独立した信号を発生する
が、局部的出力状態の決定において用いられる検出器お
よび熱電対データに関しては交換を行う。データはオプ
チカルファイバデータ　リンク　Ｓ９を介して交換され
一部。これらオプチカルファイバデータ　リンク　によ
り保護装置間には電気的絶縁もしくは隔離が維持される
。データ　リンクに隣接した数値で示すように、各マイ
クロプロセッサ装置左左は、他の各マイクロプロセッサ
装置にデータを送ったり、後者からデータを受ける。マ
イクロプロセッサ装置は、追って詳述する仕方で検出器
および熱電対信号を処理し、そして必要に応じ、オペレ
ータ　コンソールに伝達される警報を発生すると共に、
予め選択された基準が越えられた時にはｑチャンネル保
護装置に対して部分引外し信号を発生する。保護装置（
図示せず）は、この部分引外し信号に対してボーチング
論理（ｖｏｔｉｎｇｌｏｇｉｃ　）　もしくは採択論理
を行い、選択された数のチャンネル、例えばグチヤンネ
ルのうちの一チャンネルが、限界が越えられたことを示
した時に原子炉をトリップする。同じ仕方で多くの他の
原子炉パラメータを監視するこのような多チヤンネル保
護装置は、当該技術分野で良く知られている。この種の
装置は、冗長チャンネルによシ信頼性を与えると共に、
２つまたは３つ以上のチャンネルにおける引外しもしく
はトリップ状態の一致が必要とされることにより、スプ
リアスなトリップ（引外し）は最小限度に抑えられる。

ここで述べているシステムは、保護装置に対しλつの異
なった種類の入力を与える。炉心幅出力監視機能の一部
として、保護装置の高中性子束原子炉引外しのための部
分引外し信号を発生する。

企図しない排水棒（冷却材押退は棒ンクラスタの引抜き
の影響に対し実効的な保護を与えるために局部的過剰出
力監視能力が提案されておシ、キロワット／フィー）　
（ＫＷＦＴ　）の原子力分布入力要件ならびに核沸騰化
偏差（ＤＢＮＲ）原子炉出力引外し要件全てを満足でき
ると信じられている。炉心幅および局部的過剰出力監視
能力は、基準出力分布計算機によって支援される。ダの
チャンネルで利用可能な出力レベルおよび出力分布デー
タは、適当な隔離装置を介してシステムから抽出して所
望によシ原子炉制御および監視の目的に用いることがで
きる。

炉心幅および局部過剰出力監視機能を実施するに当って
、マイクロプロセッサ装置５夕の６各は、割当てられた
チャンネルを介してディジタル化された検出器信号およ
び熱電対信号を受け、これら信号が有効信号領域内に在
るかどうかをチェックし、有効信号に校正係数を加味す
ることによシ過渡補償を行い、そしてこれら信号をメモ
リに格納する。有効領域外の信号に対しては無効フラッ
グが格納される。各チャンネルはそこで、第Ｓ図に示す
ように、コア幅過剰出力監視関数の計算を行う。ブロッ
ク６１に示すように、コア幅出力を表すレジスタΣを先
ず零に設定する。そこで、ブロックＡ３に示すように、
チャンネルに割当てられている各線束検出器１７に対す
る計算ループが実行される。各チャンネルに割当てられ
ている線束検出器の数■は７Ｓであり、ｌＳの検出器列
もしくはストリングはそれぞれ３個の検出器を含む（但
し第Ｓ図に示した装置のチャンネル内は７４個の検出器
列を割当てられているンので、■の値はｇｏである。各
検出器毎に、ブロックＡ３で記憶されている検出器応答
値をめ、無効フラッグがセットされていない場合（ブロ
ック乙りで判定される）には、ブロックＡ９てこの値に
重み付は係数が乗ぜられ、その結果得られる積はブロッ
ク７１でΣに加算される。ここで重み付は係数とは、検
出器応答信号を、該信号が表す炉心出力率に相関する比
である。重み付は係数は、各チャンネル内の各検出器に
、炉心の全容積の関連の部分を割当てることにょシ設定
されるものであり、それによシ各検出器はそれ自身の節
容積（ｎｏａａｌ　ｖｏｌｕ、ｍｓ　）によって取シ巻
かれることにな９、任意の１つの保眼装置に割当てられ
る金筋容積の和が炉心の全容積となる。したがって、重
み付は係数は、各個々の検出器と関連の節容積における
全積分出方の検出器応答信号に対する比として発生され
ることになる。

したがって、個々の重み付は係数（これは基準条件下で
の検出器応答で除した積分筒容量出方に等しい）と現在
の検出器応答信号値との積の総和が現在の全出力の推定
値となる。

全ての有効な検出器によって検出された出力を加算した
ならば、その和をブロックク３で設定点値と比較する。

設定点値が越えられておって、炉心幅に渡る過剰出力状
態が表示されると、ブロック７３で尚該チャンネルのた
めの部分慣性し信号が発生される。保護チャンネルのた
めの炉心幅過剰出力設定点は、原子炉の引外しが要求さ
れる全炉心出力レベルであり、典型的には、定格出力レ
ベルのへ〇デ倍である。特定の保護チャンネル内の検出
器がブロック６７で無効と判定されると、当該チャンネ
ルに対する設定点値が、ブロック７７で、基準筒容量出
力から故障検出器と関連の節容量における節容量出力を
引いた差を、当該チャンネルに対して定められた全部容
量出力の和で除した値だけ減少される。必要に応じ校正
された全出力設定点が、ブロック７．７で、越えられて
いないと判定されると、システムはブロック７９で次の
指令を待機する。

局部的過剰出力モニタもしくは監視機能はさらに複雑で
ある。第ｑａ図のフローチャートに示しであるように、
マイクロプロセッサの各々が現在の検出器応答値の更新
を完了した（ブロック１７）後に、各チャンネル内の各
検出器と関連の現在の応答値または無効フラッグが、ブ
ロックｇ３に示すように、オプチカルファイバデータ　
リンク　！９を介して他のチャンネルの各々に伝送され
る。プログラムは、ブロックｇｚでループに移行し、こ
のループにおいては、各高さＫ（各列もしくはストリン
グにはＳつの検出器があるのでＫは夕に等しい）毎に、
ブロックｇ７でサブループに入る。このサブループにお
いては、各検出器列：ｒ（ｔ、ｏまたは６１に等しい）
における当該高さにおける各検出器１７の応答が、ブロ
ック１９で記憶されている基準値と比較され、その偏差
が次いでブロック９３で最も新しい記憶偏差値と比較さ
れる。これら比較から得られる差信号△およびδの何れ
もが設定値を越えていｌい場合（それぞれブロック９５
および９３で判定される）には、同じ評価が炉心内の相
続く高さ位置における検出器応答信号について行われる
。成る高さ位置の検出器応答が何れかの設定点値を越え
ている場合には、ブロックワクで、基準パターンを更新
すべきことを表示する基準フラッグがセットされる。

ブロックワ３または９Ｓにおいて、最後の評価から、検
出器応答の現在値が相当に変化したことが判定された場
合には、基準パターンが発生されてから、棒が運動した
かどうかに関しチェックが行われる。これは、第ｑｂ図
のブロック９りにおいて最初に、既述の棒位置インジケ
ータから棒位置データを取込むことによシ達成される。

ＡＰＷＲにおいては、排水棒（冷却材押退は棒）クラス
タグワおよび灰色棒クラスタ＋／の幾つかは定位置に固
定されておって、成るレベルの炉心燃焼（バーンアップ
）に達した時にのみ動かされるが、残りの棒は、次に述
べるように、負荷に対する出力を調整する目的で操作さ
れる。ブロック１０／、１０３．／１３および／／りで
それぞれ判定される固定または自由の排水棒クラスタま
たは灰色棒クラスタの何れかに対する位置インジケータ
または第９０図のブロック／：ｌ／で判定される制御棒
クラスタの何れかに対する位置インジケータが、関連の
棒クラスタが、基準パターンが発生された時の位置に存
在しないことを表示すると、ブロック１０３，１０り。

／／！；、／／９および１．２３に示すように、このよ
うな位置の差によって影響を受けた検出器の応答を調整
して上記の運動の影響を除去する。対称位置もしくは場
所の棒は１つの群として動かされるので、上記調整は、
炉心の各象限で、影響を受けた検出器に対して行わなけ
ればならない。丑た、ブロックｔｉｉで、順序もしくは
シーケンスから逸脱した制御棒群が存在するかどうかを
決定するためのチェックが行われる。前に述べたように
、制御棒は、炉心出力分布を限界内に維持するために、
選択された順序もしくはシーケンスで運動するようにプ
ログラムされている。成る制御棒群がこのプログラムさ
れたシーケンスもしくは順序から逸脱した場合には、各
象限の影響を受けた検出器の応答をブロック／／３で調
整してその作用もしくは効果を排除すると共にオペレー
タには機能不全の報告が行われる。

ブロック１０／ないし７．２３で行われる調節で、検出
器応答は、検出された棒の運動に対して調整された応答
が記憶されている基準パターンに密接に整合するように
行われる。しかしなカラ、ブロック９ワで得られる位置
情報は、グつのチャンネル保護装置から得られるもので
あシ、この場合、例えば、一群の棒クラスタに対するり
つの位置インジケータのうちの３つのインジケータが、
当該群が運動したことを指示した場合には、第７番目の
インジケータが機能不全であるという仮定が採られる。

しかしながら当該群における第４番目のクラスタに対す
る駆動機構が故障しておシ、したがって該インジケータ
は正常であるという可能性もある。別の機能不全として
、成る棒クラスタがその駆動棒から分離している場合も
あシ得る。位置インジケータシステムは、駆動棒の運動
を検出するので、成る特定の棒クラスタが実際には運動
しなくても運動したことを指示することが起り得る。こ
のような機能不全をチェックするために、ブロックｔｉ
ｔｓにおいて、単一の排水棒クラスタ、灰色棒クラスタ
または制御棒クラスタの不整合が存在するか否かに関し
、パターン認識手法を用いそ探索が行われる。このパタ
ーン認識手法の詳細に関しては追って第１２図を参照し
説明する。

ブロック７．２７で、単一の排水棒クラスタ９ｑ、灰色
棒クラスタ４’／または制御棒クラスタ３Ｓが適正位置
に無い事が判定されると、ブロック／３／でオペレータ
に対する警報が発生され、そして影響を受けた検出器応
答がブロック／３／で調整されて影響が除去される。こ
のような単−棒クラスタの不整合は、上に考察した群運
動とは異なシ、関連の象限における検出器応答に対して
のみ影響を与える。ブロック７．７／で用いた調整係数
が正でないという事実からして、ブロック／３３で不整
合が引抜きによるものではないと判定された場合には、
ブロック１３Ｓで、他の棒の引抜きを阻止するための信
号が棒制御装置１３に送られる。これは、不整合が引抜
きによるものではなかった場合には、不整合が生じてい
るクラスタの場合もしくは位置における反応度は原子炉
制御装置が指令した反応度よりも低いからである。上記
の他の棒の引抜きが禁止されないとすると、制御装置は
、指令された電力レベルを発生するために追加の棒引抜
きを要求することになシ、その結果炉心の他の部分にお
ける過剰出力状態および／または電力分布の許容し得な
い歪みもしくは非対称を招来し得る。

検査している高さにおいて、単一の棒クラスタ、検出器
応答のＸ−Ｙ偏差分布および絶対出力分布の不整合が生
じたか否かに関して、二次元出力分布合成手法を用いて
、第９６図のブロック７．７７で判定が行われる。次に
、この二次元出力分布合成手法に関し第７ｊ図を参照し
て詳述する。この手法によれば、所望ならば各燃料アッ
センブリ内の各燃料棒によって発生される出力を決定す
るのに十分な分解能で、検査している高さにおける炉心
内の任意点で発生される出力をめるのに用いることがで
きる連続機能が得られる。しかしながら、周知のように
、炉心の物理的条件に由シ、燃料棒には過剰出力状態に
なシ易いものとなシにくいものとがある。

したがって、・ブロック／３９で、ｘ−Ｙ平面内のＬ個
の選択された場所もしくは位置で局部出力を検査するル
ープの実行が開始される。ここで述べている例において
は、Ｌはｌθθに等しいが、しかしながら任意数の場所
もしくは位置をモニタすることができる。上記の選択さ
れた点のうちの任意点の出力が、ブロック／’Ｉ／にお
いて許容出力レベルを越えたと判定されると、ブロック
／’１３で保護装置に対し部分別外し信号が発生される
。引外しもしくはトリップ限界値が越えられていない場
合でも、ｘ−Ｙ平面内の局部出力レベルが、上記引外し
限界レベルよシも若干低く選択された第２のレベルを越
えたとブロックＩ’ｌｋで判定された場合には調査が行
われる。と言うのは、詳細なＸ−Ｙ分析が行われる高さ
位置に間で軸方向に引外しレベルを越える出力レベルが
存在する可能性があるからである。このような場合には
、点ベースでのチェック（検査）フラッグがブロック／
ｌｌりで示すようにセットされ、そして指標りの値がブ
ロック／ｌＩ９で記憶される。潜在的高温点りの全てを
チェックした後に、プログラムは第９ａ図に示すブロッ
クｆｆ、ｔに戻９、類似のＸ−Ｙ分析が次の高さ位置で
行われる。

検出器１７が配置されている全ての高さにおいてＸ−Ｙ
分析を行った場合に、第９ａ図のブロックｌＳｌに示す
ように、点ベースでの過剰出力状態に関するチェックが
必要である旨の指示が発生されると、第１６図と関連し
て述べる点ベースでの軸方向出力分布合成手法を用いて
、記憶されているＬの値により指示される各Ｘ　−Ｙ炉
心領域に対しブロックｌＳ３で局部Ｘ−Ｙ−２絶対出力
分布が発生される。軸方向出力分布から、局部領域にお
けるピーク出力点が探知され、そしてこのピーク出力が
プラントのＫＷＦ　Ｔ限界を越えている事がブロックｌ
ＳＳで判明すると、ブロック１５７でＫＷＦＴ部分引外
し慣性が発生される。潜在的高温点の全てをチェックし
たならば、プログラムはブロック／＆ヲを経て出発点に
戻る。

第９ａ図のグロックｌＳｌで、点ベースでの出力チェッ
クを行う必要がないと判定されると、基準出力分布の最
後の計算から経過した時間がブロック／４０でめられて
、選択された時間が経過したことがブロック／Ａ／で判
明すると、基準フラッグがブロック／Ａ３でセットされ
る。

ブロック１６Ｓでのチェック時に、基準フラッグが、時
間の経過または一つの最近の成る検出器の応答間の差或
いは最近の応答と基準値との間の差の結果としてセット
されていない場合には、プログラムは出発点に戻る。

第９ａ図のブロックｌ乙Ｓにおける基準フラッグのチェ
ックから、フラッグがセットされていることが判明した
ならば、基準発生ルーチーンは、他のマイクロコンピュ
ータ系統から炉心出口熱電対の温度信号を取込み且つそ
れぞれ独立したモニタもしくは監視系から、入口Ｓで測
定される炉心入口温度ならびに、例えば窒素−１６検出
器によって測定される炉心熱出力レベルを取込み、第１
Ｏａ図のブロック／１．７で開始される。次いで、ブロ
ック／Ａ９で、各検出器列もしくはストリングＪに対し
軸方向検出器応答プロフィールを合成するループが開始
され、この合成はグロック／７／で行われる。即ち、こ
の軸方向検出器応答プロフィールの合成は、列もしくは
ストリング内の幾つかの検出器の応答信号の値を用いて
、現存の検出器の軸方向位置間の中間点に検出器が設置
されていたとすれば該検出器の応答の値はどうなるかを
補間法で推定することによシ達成される。この補間法は
、多項関数または三角関数を用いる最小二乗当嵌めもし
くは推定に基づいて行うことができる。

この補間法で何れの関数を用いるにしろ、燃料アッセン
ブリ内の構造格子ならびに軸方向バーンアップ分布にお
ける局部的なばらつきの軸方向検出器応答プロフィール
に対する影響を考慮して、予め定められたマスク関数を
用い正確さを期すべきである。別法として、可動炉心内
検出器写像もしくはマツピングシステムを用いて基準状
態下で得られた詳細な軸方向検出器応答に対して行われ
た校正を基礎とする経験的な、直接相関アルゴリズムを
用いて多数点軸方向検出器応答プロフィールを発生する
ことができる。

ガンマ線感知検出器を、固定炉心内噴出器（Ｆより）　
／　？として用いる場合には、ブロックｌり３で軸方向
検出器応答プロフィールに対して密度補正が行われる。

次いで、ブロック／７にで、軸方向検出器応答プロフィ
ールの積分値を検出して、当該技術分野で周知の技術を
用い、検査している検出器列もしくはストリングの場所
もしくは位置で、炉心を通流する原子炉冷却材の温度の
等価変分△Ｔに変換する。この等価変分△Ｔをブロック
／’７７で、関連の炉心出口熱電対温度と炉心入口温度
との間の差として算出される測定変分△Ｔと比較する。

これによシ、軸方向検出器応答プロフィール合成ならび
にまた検出器および熱電対応答に関するチェックが行わ
れる。等価変分と測定変分△Ｔとの間の差が予め設定さ
れた限界を越えると、ブロック／７９で、軸方向検出器
応答プロフィールおよび熱電対信号は潜在的に無効であ
るとしてフラッグが立てられ、オペレータにはブロック
／ｇ／でこの状態が報告される。

全ての軸方向検出器応答プロフィールならびに全ての温
度チェックの合成が完了したならば、軸方向検出器応答
プロフィールを互いにチェックして、ブロック／ｇ３で
始まるループでこれら軸方向検出器応答プロフィールか
ら多数の水平面ｍ（ここでｍは例えば３０ないしｂｏ）
の各々におけるＸ−Ｙ絶対量カプロフィールを発生する
。このループにおける最初の作業は、クロッ２１ｇ左に
おいて、検査しているレベルにおける検出器応答に対す
る棒の挿入の影響の補償を含む一群の出力対信号比を検
索することである。次いで、ブロックｌざりでサブルー
プに入る。このサブループにおいては、ブロックｉｇｑ
で、各ストリングもしくは列Ｊ毎に合成された検出器応
答の各々の予測値を、ブロックｉｇｓで検索された関連
の出力対信号比データを用いて、補間によシ、ブロック
／７／で計算された近傍の合成軸方向検出器応答プロフ
ィールの高さにおける値から算出する。言い換えるなら
ば、考察下の炉心の水平方向の仮想切断部（スライス）
における近傍の検出器列位置での応答値ならびに各種棒
の位置を知ることにより、選択された検出器列もしくは
ストリング位置での応答値に関し計算を行う。この予測
応答と、ブロック／７／で計算されたプロフィールで示
される応答との差をブロック／９／で計算し、この差が
、ブロック／９３で許容限界値を越えると判定された場
合には、ブロックｌｑ３での相互比較によシネ一致検出
器応答として識別され無効のフラッグが立てられる。オ
ペレータには、この状態がブロック／９７で報　される
。

検査しているレベルもしくは高さにおける全ての検出器
列をチェックしたならば、当該レベルにおける各燃料ア
ッセンブリについてのＸ　−Ｙ絶対出力分布を、ブロッ
クｔｇｓで検索された出力対信号比データおよび検出器
応答を用いてブロック／９９でめる。

全てのレベルｍにおけるＸ−Ｙ出力分布が出力対信号比
データから発生された後に、第１１ｔＬ図のブロック、
２０／で、炉心容積全体に渡シ合成出力分布を加算する
ことによシ全炉心出力を計算でめる。次いで、この合成
した全炉心出力を、ブロック２０３で、例えば窒素−／
Ａ検出器からの測定出力と比較して、その差が、ブロッ
ク２０まで予め設定された限界を越えると判定された場
合には、ブロック、２０りでオペレータ警報が発生され
、基準出力分布計算機はブロック、２０９で故障状態に
在ると判定される。

これが、ブロック１ｑｔｔで発生された合成絶対出力分
布の合理性に関するチェックであり、検出器に対する別
のチェックとして用いられる。

合成された全出力と測定全出力との間の差が限界内に在
る場合には、実際の各検出器位置に隣接するいろいろな
高さｍにおける合成検出器応答値をブロック、２１／で
平均して、各検出器の高さにおける新しい基準出力分布
を発生する。

これが、軸方向に離間した検出器によって形成される平
面内の任意点における出力の基準となるＸ−Ｙ出力分布
である。次に、第３図と関連して述べた炉心幅過剰出力
計算ルーチーンのブロックＡｑで用いた重み付は係数を
、上に述べた方法を用いて新しい基準出力分布に対し計
算する。

ブロックｊ／＆において、ブロック２コ３で発生された
基準出力分布から、関連の保護装置における全ての検出
器に対し検出器応答の予測値を計算することにより最後
のチェックを行う。

この場合、第１／ｂ図のブロック２／７で始まるループ
が実行される。このループにおいては、ブロック２／９
で、保護装置内の１個の検出器に対する予測値の各々を
、基準フラッグがセットされている場合記憶されている
対応の検出器応答値とブロック、２１９で比較する。新
しいＸ−Ｙ基準出力分布を計算するのに用いたのはこれ
ら記憶値であるので、各検出器応答の記憶値と予測値と
の間の差は合理的に接近していなければならない。そう
でなげれば（この判定はブロック、２．！／で行われる
）、グロックココ３でオペレータ警報が発生され、基準
出力分布計算機はブロック２ユＳで故障状態に設定され
る。

これら全ての試験もしくはテストに合格したならば、ブ
ロック、２／／で発生され高さ方向に平均化された新し
いＸ−Ｙ出力分布をブロック２２りで新しい基準検出器
応答値として記憶し、そして重み付は係数をも、ブロッ
クΩ２夕で発生した新しい値を用いて更新する。最後に
、ブロック、２．２９で、基準出力分布データを監視系
に伝送する。この監視系においてこれらデータはいろい
ろな目的、例えば炉心全体にわたる出力分布のオペレー
タに対する表示の発生とか、自動原子炉制御システムで
の使用とか、各燃料アッセンブリのバーンアップ状態の
表示のオンライン自動発生とか、制御棒および灰色棒の
累積照射のオンライン自動表示発生等に用いられる。こ
のルーチーンは、次の基準フラッグで出発点に戻される
までブロック２３／で休止する。

存在し得る不整合棒クラスタを探索するための第９ｃ図
のブロック／２Ｓで用いられるパターン認識手法では、
順次、選択された棒クラスタが不整合であると仮定し、
このような不整合が存在した場合に近傍の検出器の応答
に対して基準値からの応答偏差の形で及ばずであろう部
分的影響の最小二乗推定量（当嵌め量ンをめ、そして平
均二乗誤差を評価することが含まれる。

最良の推定量もしくは当嵌め量は、最小二乗誤差を生ず
る仮想不整合によって表示される３、この最小平均二乗
誤差が予め定められた値よりも大きい場合には、検出器
応答は当該棒クラスタが実際に不整合であることを示す
。存在し得る不整合についての試験を行うのに選択され
る棒クラスタは、記憶されている基準値からの最大調整
偏差を記録している検出器の近傍に在る棒クラスタであ
る。

第１２図は、パターン認識手法を実行するための手順を
示すフローチャートである。ブロック：１３３において
、既知の棒クラスタ運動に対して調節された対象とする
高さにおける現在の偏差（デルタ）分布をめて、基準検
出器応答からの測定検出器応答の最大絶対偏差を探索す
る。次いで、典型的には！×５配列の燃料アッセンブリ
場所の小領域を、ブロック２３にで示すように、最大絶
対検出器応答偏差が生じている燃料アッセンブリ場所に
心出しして設定する。

次いでブロックコ３りで最小平均二乗誤差レジスタを値
Ｘに設定する。この値Ｘは、この値が越えられた場合に
不整合棒クラスタの表示となる。

このような初期条件設定を行ったならば、ブロック２３
９でループに入シ、このループの実行に当ってはＳｘ３
アレイもしくは配列のＵ５個の燃料アッセンブリの各々
に対し、順次、関連の棒部材が不整合であると仮定する
。炉心の縁近傍の燃料アッセンブリのうちの幾つかのも
のは棒クラスタな有していないので、これら燃料アッセ
ンブリの位置はブロック−４４／に示すように側路され
る。関連の棒クラスタを有している燃料アッセンブリに
対しては、ブロック２’１３で、考察下の燃料アッセン
ブリ場所における不整合の近傍の検出器に対する予測さ
れる部分的影響を表す一連の記憶された数である摂動関
数を選択する。この実施例においては、摂動関数は、被
験棒クラスタ場所に心出しされた！×！燃Ｒ７ツセンプ
リパターン内に入る検出器に対する仮想不整合の作用も
しくは影響を表す。ここで述べている炉心の場合には、
ｌＯの異なった摂動関数がメモリに記憶されている。

パターンを回転し且つ（または）鏡像を発生することに
よシ、これら１０個のパターンのファイルで炉心内の制
御棒または排水棒クラスタの任意のクラスタの不整合の
作用もしくは影響を包摂するのに十分である。不整合棒
クラスタの仮想場所に対し適切である選択された摂動関
数を用いて、ブロック、２　ｌＩ’　！；で、調整され
た検出器偏差に対する該摂動関数の最小二乗当嵌めを行
う。勿論、仮想不整合場所に心出しした場合には摂動関
数によって包摂される一５個の燃料アッセンブリの各々
に対して検出器読取シが得られない場合が有り得るし、
また、摂動関数の有効範囲内にある検出器の中には使用
されていない検出器も有シ得るが、しかしながら、有効
検出器応答の数に対して標準化され九平均二乗誤差θ−
２を計算する。この平均二乗誤差が、ブロック２’１７
での判定の結果、それまでに最小の誤差であることが判
った場合には、ブロックスクタに示すように、その値を
仮想不整合場所と共に最小平均二乗誤差として記憶する
。最小平均二乗誤差を発生する仮想不整合で、既知の棒
運動に対して調整された検出器偏差に対する関連の摂動
関数の最良の当嵌めが実現され、そしてこの最小平均二
乗誤差が、プロツクコ３１での判定の結果設定点値より
大きい場合には、考察下の棒クラスタに対し不整合フラ
ッグを立て、そして摂動の値をブロックコ３３で示すよ
うに記憶する。

第１３ＥＬ図ないし第１Ｊｄ図および第１１Ｉ図に示し
た例を参照することにより、パターン認識手法をさらに
明瞭に理解することができよう。

第１．？ａ図は、各燃料セルが、頂部に沿って番号が付
けられた行ならびに辺に沿って下方向に番号が付けられ
た列で識別される炉心を示す。

第１ユ図のブロック２３３で判定された調節された検出
器応答の最大偏差が行ワおよび列ｌコで表される箇所に
生じたものと仮定すると、第１３ａ図に太い実線−３Ｓ
で示すように５Ｘ、ｔアレイもしくは配列がこの場所を
中心に設定される。このアレイ内に入る棒クラスタの各
々に対して不整合に関する試験が行われるが、ここでは
説明の便宜上、３つだけの棒クラスタを選択した。第１
３ａ図は行／／、列／λに位置する排水棒（冷却材押退
は棒ンクラスタの引抜きの場合の炉心内検出器応答の小
さい変化を示す。

同様にして、ｍｌＳｃ図および第１３ｄ図は、それぞれ
、行１０１列１３の位置および行９、列／、２の位置に
在る排水棒クラスタの不整合と関連する摂動関数を示す
。図から明らかなように、応答パターンは各ＷＤＲＯの
引抜きに対して異なって検出可能である。また、作用も
しくは影響も著しく局限化されることも明かである。

個々のアレイ７×７の大きさに拡張した場合には、アレ
イの外側の位置にあるほとんどのものはｔ％台の検出器
応答変化を呈するであろう。

第７４（図は、第Ｓ図に示した検出器の分布に従って配
列された検出器位置に現れる部分的作用もしくは影響だ
けを用いて、第１．？ｂ図ないし第７３ｄ図の摂動関数
の合成を示す。各ブロック内の数は、頂部から底部に向
って、それぞれ、行／／、列ｌλの位置、行１０、列／
、３の位置および行デ、列７．２の位置における排水棒
クラスタの不整合と関連する摂動に関して示されている
。第１４’図を検討すれば明らか表ように、単一のＷＤ
ＲＯ（排水棒クラスタ）の引抜きは、適当なアルゴリズ
ムを適用することにより認識可能な検出器応答の独特な
変化パターンを招来する。また、検出器のうちの数個の
検出器が無効であっても、この独特のパターンを検出す
る能力は由々しく阻害されない。ここに開示しである本
発明の実施例においては、排水棒クラスタの各位置に心
出しされたｊＸｊアレイ内の全ての検出器に対して第１
１Ｉ図に示した部分的影響に関し調節された検出器の偏
差の最小二乗当嵌めが行われる。既に述べたように、最
善の当嵌めは最小二乗平均誤差によって示され、そして
この最小二乗平均誤差が十分に大きい場合には、この事
は、位置インジケータの素示がそうでなくても関連の棒
クラスタが引抜かれていることを表す。

Ｘ−Ｙ絶対出力分布を発生するための第９ｄ図のブロッ
ク／３７で参照した二次元出力分布合成手順は、第１ｊ
ｔ図のフローチャートに詳細に示されている。先ず最初
に、この手順の目的は、考察下のＸ−Ｙ平面内の任意点
における出力レベルをめることを可能にする関数を発生
するだめのものであると理解されたい。これは、検出器
応答から得られるデータから関数を発生することによシ
達成される。しかしながら、棒位置の変化は、出力分布
に対し相当大きな局部的影響を有し、そのために、この
ような影響を受けた検出器から得られるデータから発生
される炉心幅関数には歪みが生じ得る。これに対処する
ために、第Ｗｂ図のブロック１０／ないし／１７ならび
に第９ｃ図のブロック／、２／およびｌλ３で、検出器
応答に対して調整を行い、基準値が発生されてからの既
知の棒運動の局部的作用もしくは影響を除去し、且つシ
ーケンスから逸脱している棒運動の影響を除去した。同
様にして、棒クラスタの不整合によって生ぜしめられる
局部的歪みは、第９ｃ図のブロック１２左ないし／３／
で示すループで除去される。

このような局部的影響に対する調整を行うのに用いられ
る摂動関数は、パターン認識手法と関連して用いられる
上に述べた摂動関数に類似した関数である。

このようにして局部影響を検出器応答から全て除去した
ならば、第１５図を参照して述べた二次元出力分布手順
の第１のブロック、２．ｔｊで、調整検出器応答値と基
準値との間の差をめることにより調整された部分偏差（
△）を計算する。

次いで、得られた調整部分偏差値に対する面スプライン
関数当嵌めをブロック：ｌＳりで行う。

このスプライン関数当嵌めから、本実施例の場合、全て
の燃料アッセンブリならびに全ての潜在的高温点りを含
む各所望の場所における偏差をブロック、２Ｓ９で計算
する。これら偏差Δ日は、基準条件を最後に更新してか
ら生じた炉心幅方向における部分的変化を表す。例えば
、これら偏差は、炉心出力ならびにキセノン公理に対す
る棒の運動の全体的影響もしくは作用を表す。次いで、
これら部分的偏差を、総和し、関連の基準絶対出力を乗
することによシ、ブロックλ６１で、絶対出力読取り量
に変換する。棒運動の局部的影響もしくは作用も、ブロ
ック／ＩＩないし１．２３の段階で導入した全ての調整
量を炉心幅方向に関する計算の結果から除去することに
よシ絶対出力読取り量に変換する。

第９ａ図のブロック／に３で要求される点ベースでの軸
方向出力密度分布の発生は第１６図に示しである。各Ｘ
−Ｙ位置りに対する各検出型窩さにおけるＸ−Ｙ出力密
度を、第ｉｓ図のＸ−Ｙ二次元出力分布合成手法からブ
ロックコ乙３においてめる。これら出力密度は、各検出
器の近傍で発生した平均出力を表す。検出器は、特に、
線束を歪めるような構造格子に接近して配設すべきでは
ないという理由から、検出器は必ずしも炉心内に軸方向
に均等に離間して位置しないので、高さで平均化された
信号は、各出力密度に、平均出力密度が適用されるＸ−
Ｙスラブの厚さを乗することにより、ブロック２４にで
積分出力信号に変換される。そこで、これら積分出力か
ら、ブロック２Ａりにおいて、当該技術分野で周知の当
嵌めもしくは推定法を適応することにより、点ペースで
の軸方向出力密度プロフィールを合成する。ここで述べ
ているシステムにおいては、正弦関数を用いたが、点ペ
ース形態でのみ存在することが必要とされる他の関数を
使用することができよう。次いで、ブロックコ６デで、
慣用の手法を用いて、得うれた点ベース軸方向出力密度
プロフィールを探索してピーク密度点の位置もしくは場
所をめる。

以上、本発明の特定の実施例について詳細に説明したが
、尚業者には明らかなように、ここに開示した教示の全
趣旨に照らしているいろな変形および変更を想到し得る
ことは理解されるであろう。したがって、ここに述べた
特定の構成は単なる例示と解されるべきであって本発明
の範囲を制限する意味に解されるべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適応される原子炉の簡略ダイアグラム
、第２図は本発明の一実施例の教示に従って適応された
第１図の原子炉の炉心の平面略図、第３図は第２図に示
した炉心の燃料アッセンブリの１つを示す拡大平面略図
、第り図はいろいろな種類の棒クラスタにおける棒の配
列を図解するための第一図の炉心の断面を略示する図、
第Ｓ図は本発明の他の実施例による第１図の原子炉の炉
心の簡略平面図、第６図は第一図および第５図に示した
炉心配列を評価するのに用いられるメリット数の概念を
説明する図、第７図は第１図の原子炉における出力分布
のオンライン合成のための本発明による装置の簡略図、
第３図、第９ａ図ないし第９ｄ図、第１０ａ図および第
１Ｏｂ図、第１／ＦＬ図および第１／１）図ならびに第
７．２図は、本発明を実施するために第７図に示した装
置のマイクロプロセッサで実行される処理のフローチャ
ートを示す図、第１３ａ図ないし第７３ｄ図は、炉心の
棒クラスタに不整合があるかどうかならびに炉心内の特
定燃料アッセンブリに対する棒クラスタの関係を決定す
るために本発明の教示に従って用いられる摂動関数の例
を図解する図、第１１／−図は第１Ｊｂ図ないし第１３
ｄ図に示した摂動関数の合成関数であって、関連の位置
における排水棒の不整合が生じた場合に第Ｓ図に示した
検出器配列に与える部分的影響を図解する図、そして第
７５図および第１６図は、本発明を実施するために第７
図に示した装置のマイクロプロセッサで実行される追加
の処理のフローチャートを示す図である。 ｌ・・炉心、３・・加圧原子炉容器、９・・棒、ｌ／・
・駆動棒、／３・・棒制御装置、／ｊ・・計装シンプル
、ｌり・・固定炉心内検出器、１９・・熱電対１．２１
・・燃料アッセンブリ、コ左・・燃料棒、λ９・・案内
管、３１・・制御棒、３３．３９　、’！’？・・スパ
イダ、３Ｓ・・制御棒クラスタ、３り・・灰色棒、ｌｌ
ｌ・・灰色クラスタ、ｌ１３・・排水棒、１１９・・排
水棒クラスタ、！ｒ／・・増幅器、Ｓ３・・マルチプレ
クサ装置、左５・・マイクロプロセッサ装置、３デ・・
オプチカルファイバデータリンク。 ＦＩＧ、　１３ｄ　ＦＩＧ、　１３ｃ ＦＩＧ、　＋６　戻り ＦＩＧ　１４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉心を有し、そして原子炉の反応度を制御するた
   めに該炉心に軸方向に挿入されたり該炉心かつ軸方向に
   引抜かれる棒を使用し、そしてさらに該炉心に分布され
   て応答信号を発生する固定炉心内核検出器を有する、原
   子炉における局部出力をオンライン監視する方法におい
   て、 前記核検出器の場所ならびに局部出力を決定しようとす
   る追加の場所を含め炉心を横切る複数の特定の場所にお
   ける基準条件下での炉心内出力を表す基準信号を発生し
   且つ記憶する段階と、 前記基準条件下での棒の位置を表す信号を記憶する段階
   と、 前記枠の位置をモニタする段階と、 前記検出器によって発生される応答信号をモニタする段
   階と、 検出器応答信号を調整して、前記基準条件からの枠位置
   の変化の前記検出器応答信号に対する何らかの局部的影
   響を実質的に除去する段階と、 前記調整された検出器応答信号と当該検出器場所に対す
   る前記記憶された基準信号との間の部分差として偏差信
   号を発生する段階と、前記偏差信号に当嵌まる当嵌め関
   数を表す信号を発生する段階と、 前記特定の場所の各々における前記当嵌め関数信号から
   の偏差を表す信号を発生する段階と、 前記偏差信号に、前記基準条件からの枠位置の変化に由
   る検出器応答に対する部分的局部影響を表す信号を加算
   して各特定場所に対する現在の偏差信号を発生する段階
   と、前記基準信号に、対応の特定場所に対する前記現在
   偏差信号を加えた基準信号を乗じて、この特定場所の各
   々における現在の局部出力レベルを表す現在出力信号を
   発生する段階を含む原子炉における局部出力をオンライ
   ン監視する方法。
2. （２）　はぼ円筒形の炉心を形成するように配列された
   複数個の矩形の細長い燃料アッセンブリと、炉心の反応
   度を制御するために前記燃料アッセンブリ内に挿入され
   カ譬燃料アッセンブリから引抜かれる複数個の棒部材と
   を有する原子炉において、棒部材の不整合を識別するた
   めに、 炉心に対する各棒部材の位置を表す位置信号を発生する
   位置インジケータと、 前記各棒部材の運動が、少なくとも７つの検出器列の応
   答信号に特殊的に識別可能な変化を生ぜしめるように前
   記炉心を横切って選択された燃料アッセンブリ内に分布
   された該燃料アッセンブリよりも少ない数の複数個の核
   検出語列と、 前記位置信号および検出器応答信号に応答して関連の位
   置信号によって表示される定位置にない棒部材を識別す
   る信号を発生する信号処理手段と、 を備えた装置。