JPS6252273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉炉内中性子検出器の検査法およ
び検査装置に係る。

運転中の動力炉内に設置されている炉内中性子
検出器は、中性子との反応により次第にその感度
が劣化する。従来、その感度補正は中性子束増巾
器のゲインを調整して行つているが、中性子束に
対する感度が低下して来ると、検出出力中に占め
るγ線による電流の割合が大きくなり、前記のゲ
イン調整によつては十分な感度補正がなされない
こととなる。

上記のγ線による電流は炉心監視上からは必要
ない成分であり、これが有意の割合を占めるよう
になると炉心性能計算の精度に悪影響をおよぼ
す。

現在、中性子検出器の取替時期は次の如くして
決定されている。すなわち、中性子束増巾器の入
力側に電流を印加し増巾出力が予め定めた値とな
るに必要な入力電流が予め定めた値以下となつた
時、検出器の劣化限度として交換するようにして
いる。これは、検出器が正常に劣化して行つた場
合、検出出力中の中性子束による成分とγ線によ
る成分との比が、前記増巾器のゲインがある値以
上となつた時問題になるとの推定に基いている。

この取替時期の判断は、中性子束による成分と
それ以外の成分との比を直接求めてなされている
のではなく、あくまでも前記の推定に基くもので
あり、交換すべしと判断された時点でのＳ／Ｎ比
は全く不明である。また、検出器、増巾器間のケ
ーブル、コネクタ等の絶縁が劣化して暗電流が増
加し検出系としてはＳ／Ｎ比が悪化していても、
前記の方法ではこれを検知することができない。

本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、炉
心内中性子検出器の感度劣化を直接判断し、また
検出器配線系の絶縁低下に基く暗電流増加を検出
することができる炉心内中性子検出器の検査法お
よび検査装置を提供する。

以下図面につき本発明の詳細を説明する。第１
図は原子炉１における炉内中性子検出器の配置の
概念図である。炉心軸方向には複数箇の固定の炉
内中性子検出器２_１，２_２…２_oが設けられてお
り、それらの近傍を軸線方向に走査する可動の中
性子検出器３が設けられている。炉心内には前記
のような配置の検出器の組が横断面内に分布して
多数設けられている。

前記の可動の中性子検出器３は位置固定の中性
子検出器２_１，２_２…２_oの較正を行うためのも
のであり、必要な時以外は炉心外におかれている
ので、原子力プラントの全寿命を通じて中性子照
射による感度劣化を無視することができる。

上記の構成において、同軸上にある２箇の固定
の中性子検出器の出力信号のパワスペクトル密
度、それらの間のコヒーレンスにつき考察する。
第２図はパワスペクトル密度を示す。この図にお
いて、パワスペクトル密度は変動分を直流値で割
り標準化したものである。この図から前記両中性
子検出器間のコヒーレンスを算出し図示したのが
第３図で、第３図において、１Hz以下のコヒーレ
ンスが非常に高く、この周波数領域では反応度的
な結びつきにより殆んど同一の挙動をしているこ
とがわかる。

一方、１Hz以上の周波数領域では、コヒーレン
スは急激に減少しているが、これは中性子検出器
近傍における局所的なボイド変動によるものであ
る。

第４図は、可動の中性子検出器３を何れかの固
定の中性子検出器近傍を通過させて両者の出力信
号のコヒーレンスを算出して示したものであり、
この図から１Hz以上の周波数領域においても両出
力信号は高いコヒーレンスを示すことがわかる。
これはボイド変動等の局所的な効果も殆んど同じ
位置におかれた２箇の中性子検出器に対しては、
ほとんど同じ影響を与えることによる。

従つて、固定の中性子検出器と可動のそれの出
力信号間の１Hz以上の周波数領域におけるコヒー
レンスによつて、前記両検出器相互の位置関係を
知ることができる。正常な固定の中性子検出器の
近傍に可動の中性子検出器を通過させた時の両者
のパワスペクトル密度を第５図に示したが、この
図からパターン、レベルともよく一致しているこ
とがわかる。

一方、感度劣化の著しい固定の中性子検出器近
傍を可動の中性子検出器を通過させた時の両者の
パワスペクトル密度は、第６図に示されている。
この図から、パターンは同じであるが、固定の中
性子検出器のパワスペクトル密度のレベルが低い
ことがわかる。

このレベル低下は、中性子束信号に加えてγ線
による電流、配線系の絶縁劣化による暗電流が流
れるによる。核分裂物質からのγ線はその時定数
が大きいものが多く、γ線強度の変動は中性子束
のそれに比しはるかに小さい。また、暗電流は絶
縁の劣化度に応じた一定値である。従つて、増巾
器への入力はγ線電流、暗電流分だけバイアスを
持つこととなる。従つて、中性子検出器の中性子
についての感度が劣化すると、前記のバイアスの
全入力に対する比率が大となり、パワスペクトル
密度のレベル低下が生じるのである。

従つて、位置固定の中性子検出器の近傍を可動
の中性子検出器を通過させ、両者のパワスペクト
ル密度を比較し、前記の如きレベルの低下を検知
することにより、位置固定の中性子検出器の感度
劣化を知ることができる。

本発明は上記のような原理に基き中性子検出器
の劣化を検知する検査法および検査装置を提供す
る。

以下第７図につき本発明の詳細を説明する。第
７図において、図には１箇のみとして示した位置
固定の中性子検出器２_１〜２_oの出力、軸方向に
走査する可動の中性子検出器３の出力は電流増巾
器４，５を経由し、それぞれ２系統に分割され
る。分割されたそれぞれ一方の分割出力は、帯域
波器６，７を経由し、分割出力中一定周波数帯
域の成分のみが相関係数を算出する相関係数演算
装置８に送られる。前記波器の波帯域は、中
性子束信号の変動成分の中、ボイドによる局所的
な変動成分のみを通過させるよう設定される。具
体的に言えば１Hz〜10Hzの帯域が適当である。

相関係数γは次式で表わされる。

ここで、Xi，Yiはそれぞれ同時刻における帯
域波器５，４のサンプリング値、ｉ＝１，２，
…ｎは適当なサンプリング間隔でｎ箇のデータを
集めることを示している。

相関係数演算装置８の出力は、相関係数最大値
検出装置９に送られ、この装置９は相関係数最大
値を検出した時、検出器２_１〜２_o，３の他方の
分割出力を低域波器１０，１１を介して与えら
れる変動割合算出装置１２，１３に信号を与え
る。

低域波器１０，１１は、電流増巾器４，５の
出力を適当な変動成分を有する直流成分とするも
のであり、折点周波数は１Hz〜10Hzの間に選定す
るのが適当である。

変動割合算出器１２，１３の出力は、割算器１
４に送られその出力は出力装置１５に与えられ
る。

前記構成において、最大相関係数が検出された
時、検出器２_１〜２_oと同３とは最近接状態にあ
る。この時、相関係数最大値検出装置９は、変動
割合算出装置１２，１３に信号を与える。変動割
合算出装置１２，１３は前記信号の与えられた時
点を中心として、前後に適当な間隔でＮ箇のサン
プリングをなし、平均値を算出する。

は可動の中性子検出器３の信号の平均値、
は固定のそれの信号の平均値である。

Ｎの選定は可動の中性子検出器３の走査速度と
サンプリング間隔とから、両検出器があまりはな
れない範囲で選定する。さらに、変動割合算出装
置は、前記の平均値，とその時点の入力とか
ら平均値からの偏差△Ai，△Biを求める。

△Ai＝Ai− … △Bi＝Bi− … 可動の中性子検出器３からの信号の変動成分の
平均値に対する割合α_１は変動割合算出装置１３
において、 として求められる。

一方、固定の中性子検出器からの信号は、中性
子束の信号Inと、γ線電流と暗電流の和Ｉγとの
和であることは前記した通りであり、 ＝＋Ｉγ … である。ここで、前記した所から明らかなように
Ｉの変動分は無視し得る。従つて、位置固定の中
性子検出器２_１〜２_oからの信号の変動成分の平
均値に対する割合α_２は、変動割合算出装置１２
において、 として算出される。

割算器１４はＢ＝α_１／α_２を求める。

式において、位置固定の中性子検出器が劣化
していなければ、Ｉは非常に小さくＩ／Ｉｎ０であり β１であり、劣化が進行すればＩが無視し得な
くなり、β＞１となる。

出力装置１５は、前記式により得られるβを
表示し、βが予め定めた設定値β_０をこえた時警
報を発生する機能を有している。設定値β_０は可
変であり、暗電流、γ線電流の中性束による電流
に対する割合をどの程度まで許容するかによつて
定める。

上記のように、本発明によれば、原子炉に何ら
外乱を与えることなく、原子炉稼動のまま中性子
検出器の劣化を高精度で判定でき、炉内中性子検
出器の取替時期を正確に把握することができるの
で、炉心性能評価の上でも、経済上でも大きなメ
リツトが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中性子検出器の炉内配置を示す概略
図、第２図乃至第６図は本発明の原理を説明する
ためのグラフ、第７図は本発明一実施例のブロツ
クダイヤグラムである。 １……原子炉、２_１〜２_o……位置固定の中性
子検出器、３……可動の中性子検出器、６，７…
…帯域波器、８……相関係数算出装置、９……
相関係数最大値検出装置、１２，１３……変動割
合算出装置、１４……割算器、１５……出力装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉炉心内に固定された位置固定の中性子
   検出器と炉心軸方向に前記位置固定の中性子検出
   器近傍を走査する可動の中性子検出器のそれぞれ
   の検出出力信号を、特定の周波数帯域においてそ
   れらの変動成分の相関係数を算出し、算出された
   相関係数が最大値を示す時点の前後の両検出器か
   らの信号の直流値に対する変動成分の割合を算出
   し、可動の中性子検出器における前記算出割合
   が、位置固定の中性子検出器の前記算出割合に比
   較し、予め設定された値以上となつた時、位置固
   定の中性子検出器が劣化したと判断する原子炉炉
   内中性子検出器の検査法。 ２ 前記可動の中性器検出器の出力を増巾する第
   １の電流増巾器と、位置固定の中性子検出器の出
   力を増巾する第２の電流増巾器と、第１、第２の
   電流増巾器の出力信号の変動成分中特定の周波数
   帯域にあるものをそれぞれ通過させる第１、第２
   の帯域波器と、第１、第２の帯域波器の出力
   の変動成分の相関係数を求める相関係数算出装置
   と、相関係数の最大値の出現する時点を求める相
   関係数最大値検出装置と、前記第１第２の電流増
   巾器の出力信号中の特定周波数以下を通過させる
   第１第２の低域波器の出力を受容し前記相関係
   数最大値の出現する時点の前後で各低域波器出
   力の平均値および出力の平均値からの偏差を求め
   平均値に対する偏差分の割合を算出する第１、第
   ２の変動割合算出装置と、第１第２の変動割合算
   出装置の出力の比を求める割算回路と、この割算
   回路の出力を表示しまたその出力が予め定めた値
   をこえた時警報を発する出力装置とを有すること
   を特徴とする原子炉炉内中性子検出器の検査装
   置。