JPS6243596A - 原子炉の臨界接近監視方法 - 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】 （イ）発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は加圧水型原子炉のように希釈水を添加し１次
冷却材中のほう素濃度を変化させ原子炉の臨界を達成す
る原子炉の臨界接近監視方法に関するものである。

［従来の技術］ 原子炉を臨界状態に維持するには、中性子の発生と吸収
をバランスさせ、核分裂反応を一定状態に保持させる必
要があり、一般の原子炉では反応度制御手段として設備
している制御棒の操作、すなわち、制御棒の炉心からの
引抜さ、及び、１次冷却材中のほう素濃度を変化させる
（希釈ホの添加により１次冷却材中はう素濃度を低くす
る）ことによって臨界状態を達成する。

加圧水型原子炉においては、１次冷ＵＩｔＪ中のほう免
濃度を原子炉停止時のほう素ｉ１１度から、希釈水の添
加により次第に希釈して減少さけ原子炉を臨界状態に接
近さける方法が採用されている。この場合、原子炉が臨
界状態への接近の各１５点において、どの程度の未臨界
状態にあり、また、希釈水をどの程度添加すれば臨界に
なるかを把握するために、線源ｉ！Ｉ域中域中検子検出
よる核ｔ１測（中性子の検出）が行われる。この線源領
域中性子検出器による中性子の検出は、例えば、第３図
に符号１で示される線源領域中性子検出器（ＮＥ−３１
及びＮ［−３２）によって３１測され、この検出器から
の信号により臨界接近を監視している。

すなわち、第３図の符号２に示される中性子線源によっ
て発生Ｊる中性子総数は中性子ＦＩｌ源強度をＳ　　（
ｎ／５ｅｃ）とすると Ｓ、／＜１−Ｋ　　）　　　　・・・（１）式％式％ となることが知られている。

ここで、ＫｅＨは原子炉の実効増倍率であり、臨界状態
でＫ。、ｆ＝ｉ、ｏであり、未臨界ではＫｏ、、＜１．
０である。

また、線源領域中性子検出器１で測定きれる中性子数は
前記（１）式に比例するので１−Ｋｅｒｒに反比例する
ことになる。そして、一般的に、臨界接近時には次に示
す（１／Ｍ）なるデータ処理をして臨界を監視している
。

寸なわら、 （１／Ｍ）＝（基準状態での線源領域中性子検出値）／
（測定時点でのＩ！Ｉｌ源領域中領域中性子検出値　　
・・・（２）式 ただし、基準状態での線８ｒ！領域中性子検出値とは臨
界接近開始前の安定した状態で線源領域中性子検出器に
より８１測した中性子数をいい、この値は、（１／Ｍ）
プロンｌ−１続中同−数値が用いられる。

このように、（１／Ｍ）データを紅時的に計測すること
により’−Ｋｅｆｔの値を監視し、従って、（１／Ｍ）
データが零に接近することを監視することによって原子
炉の臨界を監視している。

しかるに、１＝Ｋｏｒ、ｔｔ実際上は希釈水けに比例づ
るので、（１／Ｍ）は希釈水量に対し減少する関係にあ
る。

前述したように、本来の手法（計算式）では（１，’Ｍ
）プロットは１−Ｋｅ［或は希釈水ｍに対し申請減少の
直線となるはずであるが、実際にはそうならない。この
原因は、中性子線源２の位置が第３図に示されるように
炉心３の外境界近くにあり、炉心内側深くに配置されて
いないため、原子炉圧力容器５外の検出器１で計測され
る中性子は必ずしも炉心３の核分裂による中性子のみで
なく中性子線ｌｌ１２から直接入るものも含まれている
からである。従って、（１／Ｍ）プロットの形は中性子
Ｉ！２源位同位置炉心構成によって異なったしのとなり
、これら＜Ｑ、　を関係から必ずしも直線の関係になら
ない。

その−例を実際の加圧水原子炉について第４図に示す。

第４因は（１／Ｍ）プロットによる臨界近接記録図（対
希釈水Ｑ）を示し１＝ものであるが、同図中符号６に示
される曲線は検出器ＮＥ−３１による（　１　／Ｍ　）
プロット、符号７に示される曲線は検出器ＮＥ−３２に
よる（１／Ｍ）プロットである。このように、１−Ｋｅ
ｒｒに比例する希釈水量に対しく　１　／Ｍ　）は単純
な直線とならないことがわかる。特に、臨界に接近した
ところでは図中符号９で示した直線（一点鎖線）からず
れていることがわかる。

実際の臨界管理の目的から、臨界接近時にあどどの程度
の希釈水品で臨界に達するかを予測４ろことが重要であ
り、従って、第４図に示されるような従来の方法におい
ては（１／Ｍ）プロットの直線からのずれは臨界の予測
という点で正確に欠ける問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記の如き事情に巴みてイ１されたものであ
って、従来の臨界接近時の臨界管理に使用している（１
／Ｍ）プロットにおいて（１／Ｍ）が１−Ｋｏｒｒに対
し直線にならないために生じた最終の臨界時点の予測の
困難性を克服し、臨界時点を精度良く予測しうる原子炉
の臨界接近監視方法を提供することを目的とするもので
ある。

（０）発明の構成 ［問題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の原子炉の臨界接近監視
方法は、制御棒操作及び１次冷却材中のほう素濃度を変
化させ（１／Ｍ　）プロットを用いて臨界接近時の臨界
管叩を行う方法において、前記（１／Ｍ）プロットを少
なくとも３回経時的に求め、各時点の（１／Ｍ）に対し ＋−Ｋ　　（Ｖ、−Ｖ） ただし Ｖｌ・・・臨界となる時点までの必要な希釈水出Ｖ・・
・・・・当該測定時点までの希釈水出に１．に、、、に
３・・・（１／Ｍ）ブロワｉ−を再現する定数 の式を与え、ＩＹｉ記複数の連立式から導かれるｖｌに
より原子炉の臨界接近を予測することを特徴としている
。

以下、この発明の詳細を一実施例を承り図面について説
明する。

第１図は１次元拡散計算コードにて（１／Ｍ）ブロワ１
−を予測計粋した例１１／Ｍ）プロットの’　　”ｃ（
ｆによる変化ＶＩＩ　）を示している。

図中符８１２で示される直線は１−Ｋａｆｆに対し、比
例関係となる例であり、符号１１でホされる一点鎖線は
炉心外境界Ｊ、り約３５ｃＩＩ内側に線Ｊ≦；がある例
であり、符号１０で示されろ点線は炉心外境界より約２
０　ｃｔｎ内側にｒＱ源のある例である。第１図にａ３
いて符′；″Ｊ１０．１１で示される曲線は前）ホした
第４図の曲Ｐ２６．７と同様な形となっており、線源位
置により＜１／Ｍ）プロットの形が変ることを示してい
る。これら訂０結宋及び実際の（１／Ｍ）ブし】ットか
ら、次の訓ｃ″５式にＪ、す（１／Ｍ）プロットを再現
することが本発明の特徴とづるところである。

すなわら、 ＜１／Ｍ）＝に１Ｆ７丁１）（２（Ｖ、−ｖ）＋に３　
（Ｖ、−Ｖ） ただし ■　・・・臨界（Ｋ８．「’＝１．０）となる時点まで
■ の必要な希釈水早 ■・・・・・・当該測定時点までの希へ水ｊＫ、に２．
に３・・・（１／Ｍ）ブロワ１−を再現する定数 前記計笥式を希釈水を添加し原子炉の臨界接近過程にお
ける少なくとも３回の経時的な（１／Ｍ）、・Ｊむわら
（２）式に与えて、これら複数のセット（連立式）より
Ｉｔ！！！Ｍとなる時点までの必要な希釈水ｍＶ　　を
求める。こうして、■■が求められれ■ ぽ当該測定時点（杼口）的に３回測定した場合はその最
終回の測定時点）までの希釈水Ｉｎ（Ｖ）は既に計測さ
れた既知のＦＪＩｔ直であるから、前記ＶｌからＶを差
引けば当該測定時点より臨界までに必要とする希釈水出
を知ることができ、従って、臨界の接近を精度良く予測
することができる。

前述した、本発明の手法により〈３）式の形で（１／Ｍ
）プロットを再現できることを第４図のＸ点で示してい
る。一般的に、（１／Ｍ）プロットが（３）式で再現で
きるので、実際に臨界接近を行う場合に（１／Ｍ）の測
定データを（３）式に入れて各定数に、に２．に３を決
めてやり、Ｖｌの値（希釈水出）を口出すること°がで
きる。

また、（１／Ｍ）測定データの軽ロー的変化を自動的ニ
（３）式に一代入り、ＴＶ、ヲｌｌｔ定すル装”Ｖｌ　
′ｔ）ｌ！！１単に構成寸ろことがでさる。また、Ｖｌ
が口出されれば基準状態でのＫ。７．を予め与えておく
ことにより当該測定時点でのＫ。７．を次式で計樟でさ
る。

Ｋｏ「、−１−（ｖ／Ｖ、） Ｘ（１−Ｋ　　）　　　・・・（４）式すなわち、当該
測定時点での来臨１がとのくらいかを予測りることがで
きる。

例えば、第２図は本発明の方法を実施するための臨界接
近監視装置の構成を示すブ１コック図であり、線源領域
中性子検出器１により測定された中性子検出値は符８８
で示寸（１／Ｍ）演Ω器に入力され、指定された時［ｊ
＋Ｊ間隔で（１／Ｍ）の泪ワが実行される。符号９で示
される（１／Ｍ）プロット予測装置は前記（１／Ｍ　）
演算器８より出力される＜１／Ｍ）データ、及び、既に
添加された希釈水ｍ（Ｖ）、更に基準のＫ。７．を入力
しく３）式の形になるよう各定ｙｉｌＫ　　、に２．に
３をａＱ　Ｏし、すなわら、（３）式にはに１．に２．
に３及びＶｌの４つの未知数があるため、（１／Ｍ）及
びＶのデータは、例えば、経時的に複数の時点で与え、
当該測定時点までの（１／Ｍ）、Ｖｙ”−タ廿ツー・の
中により少なくとも３セツトを与えることにより各定数
に１．に２．に３が口出される。

これにより、臨界までの希釈水ａＶ　　、（４）式によ
るＫ。「［及び従来の（１／Ｍ）プロット予測を出力す
るものである。

なＪ３　、第２図には将来の（１／Ｍ）プロット予測、
当該測定時点のＫ。ｔ「、及び、必要希釈水呈が出力さ
れることが示されているが、これらは線源領域中性子検
出器毎に求められるので、それぞれ２つの舶（例えば第
４図の符号６．７の曲線のＪ、うに）が求められる。

（ハ）発明の効果 この発明によれば＜１／Ｍ）プロットより当該測定時点
でのＫ。４．及び臨界時点までの希釈水ｍを求めること
ができ、したがって、臨界予測精度の向上した臨界管理
を行いつる原子炉の臨界接近監視方法を提供することが
できる。更に、自動処Ｌｕ１ｌ装首により（１／Ｍ）プ
ロットによる臨界管理の人手によらζｉい自動化を達成
することが可能どなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（１／Ｍ）プロットの”　ｅｆｆによる変化の
計律例を示す図、第２図は本発明の方法を実施１Ｊるた
めの臨界接近監視方法の構成を示すブロック図、第３図
は中性子？！１ｌａＱ及び線源領域中性子検出器と原子
炉の位首関係を承り図、及び第４図は加圧水型原子炉お
ける（１／Ｍ）プロットによる臨界接近記録の例図であ
る。 １・・・線源領域中性子検出器　　２・・・中性子線源
３・・・炉心　　６・・・検出器ＮＥ３１による（１／
Ｍ）プロット　　７・・・検出ＮＥ−３２による（１／
Ｍ）プロット　　８・・・（１／Ｍ）演ｉ器９・・・（
１／Ｍ）プロット予測装首　　Ｘ・・・本発明の方法に
より再現した（１／Ｍ）ブロワｉ・第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御棒操作及び１次冷却材中のほう素濃度を変化させ（
   １／Ｍ）プロットを用いて臨界接近時の臨界管理を行う
   方法において、前記（１／Ｍ）プロットを少なくとも３
   回経時的に求め、各時点の（１／Ｍ）に対し （１／Ｍ）＝Ｋ＿１√（Ｖ＿Ｔ−ｖ）＋Ｋ＿２（Ｖ＿Ｔ
   −ｖ）＋Ｋ＿３（Ｖ＿Ｔ−ｖ）＾２ ただし Ｖ＿Ｔ・・・臨界となる時点までの必要な希釈水量ｖ・
   ・・・・・当該測定時点までの希釈水量Ｋ＿１、Ｋ＿２
   、Ｋ＿３・・・（１／Ｍ）プロットを再現する定数 の式を与え、前記複数の連立式から導かれるＶ＿Ｔによ
   り原子炉の臨界接近を予測することを特徴とする原子炉
   の臨界接近監視方法。