オフガス核種連続測定装置
【課題】燃料破損の検知および監視を高感度で行うことができ、破損燃料体を含むセルの特定を短時間に高精度で行うことができるオフガス核種連続測定装置を提供する。
【解決手段】原子炉のオフガス系に接続された核種測定ライン３４内に配設されたガス測定チャンバ３８と、このガス測定チャンバを囲む位置にて複数配設され、その径方向で対向するもの同士が対をなす放射線検出器３９ａ〜３９ｈと、これら対をなす放射線検出器によりそれぞれ検出された両放射線検出信号が逆同時に検出されたときに、これら両放射線検出信号を計数せず、これら両放射線検出信号の一方が入力されたときに、その放射線検出信号を計数処理する逆同時計数処理手段３７と、を具備している。
【解決手段】原子炉のオフガス系に接続された核種測定ライン３４内に配設されたガス測定チャンバ３８と、このガス測定チャンバを囲む位置にて複数配設され、その径方向で対向するもの同士が対をなす放射線検出器３９ａ〜３９ｈと、これら対をなす放射線検出器によりそれぞれ検出された両放射線検出信号が逆同時に検出されたときに、これら両放射線検出信号を計数せず、これら両放射線検出信号の一方が入力されたときに、その放射線検出信号を計数処理する逆同時計数処理手段３７と、を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉のオフガス測定によるオフガス核種連続測定装置に係り、特に原子炉燃料の破損の検知及び監視を高感度で行えるオフガス核種連続測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原子力プラントにおいては、原子炉のオフガスの放射線測定に基づき、原子炉燃料の破損を検出する場合は、破損燃料から放出される放射性核種である、ヨウ素（Ｉ）やクリプトン（Ｋｒ）、ゼノン（Ｘｅ）を検出することにより、破損の程度を推定することが行われている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
また、原子炉燃料の破損の程度により継続運転が可能な場合には、破損燃料に関する情報を得るために、炉水中のヨウ素やセシウム（Ｃｓ）の測定及びオフガスの核種測定が頻繁に行われる。
【０００４】
さらに、原子力プラントによっては、オフガス測定と合わせて、出力抑制試験（ＰＳＴ）によって破損燃料体が含まれる燃料セルを特定する作業が行われることもある（非特許文献２参照）。
【０００５】
図８は、オフガス測定による原子炉燃料の破損監視装置Ｄの従来例を示している。この破損監視装置Ｄは、オフガス系除湿冷却器出口配管１にオフガスサンプリングライン２を接続し、このオフガスサンプリングライン２にはサンプルチャンバ３を設けている。このサンプルチャンバ３には、放射線を検出する電離箱検出器４を近接配置し、この電離箱検出器４により検出された放射線検出信号情報を放射線モニタ５により表示するようになっている。
【０００６】
オフガスサンプリングライン２には、サンプルチャンバ３との接続部よりも上流側において、核種測定ライン２ａを接続して分岐させている。この核種測定ライン２ａには減衰管６を接続し、減衰管６にはＢＧ（バックグラウンド）ガスチャンバ７を接続している。ＢＧガスチャンバ７は、戻し配管２ｂを介して、オフガスサンプリングライン２のサンプルチャンバ３の下流側に接続されている。
【０００７】
したがって、オフガスサンプリングライン２から核種測定ライン２ａに流入した短半減期核種が減衰されたオフガスは、ＢＧガスチャンバ７を経て核種測定ライン２に戻される。ＢＧガスチャンバ７位置には放射線検出器８が設けられ、この放射線検出器８では、減衰管６において放射線検出が行われる。なお、放射線検出器８には、γ線スペクトロメータ（ＭＣＡ：マルチチャンネル分析計）９および冷凍機１０等が接続されている。
【０００８】
そして、出力抑制試験（ＰＳＴ）においては、原子炉出力を約１／２まで低下させた後、一定の時間間隔で制御棒の挿入および引き抜き操作が行われ、このときのオフガスの放射能強度変動を検出することによって破損燃料体セルの特定が行われる。
【０００９】
この出力抑制試験（ＰＳＴ）の実施時及び通常の燃料体の破損監視システムとして導入されているオフガス核種モニタ測定では、対象となる破損燃料棒から放出される核分裂生成物のガス成分であるＫｒ及びＸｅと共に、炉心における中性子と冷却材の水との反応によって生成される半減期が約１０分の窒素の同位体１３Ｎが共存する。
【００１０】
この１３Ｎは陽電子壊変により５１１ｋｅＶのγ線を放出し、Ｋｒ、Ｘｅのγ線測定のバックグラウンド（ＢＧ）となる。このＢＧ低減方法として、従来では測定ラインを長くし、ガスの移行時間を数十分確保することによって１３Ｎを減衰させた後、Ｋｒ、Ｘｅを測定する手法が用いられている。
【００１１】
また、このような測定ラインの延長による物理的な減衰法のほか、逆同時計数（アンチコインシデンス）装置によるＢＧ減少法（特許文献１参照）や、化学的吸着による１３Ｎの除去方法（特許文献２参照）が提案されている。
【００１２】
さらに、破損燃料体の他の特定方法も提案されている（特許文献３参照）。これは上記燃料破損が生じた場合には、核種測定装置を用いて出力抑制試験（ＰＳＴ）による制御棒操作によって、出力が局所的に変動するため、破損燃料棒に内外圧差が生じ、燃料棒内部に蓄積されていたガス成分が炉水中に放出される。放出されたガス成分（Ｋｒ、Ｘｅ）は半減期が長い成分ほど変動幅が大きくなる。このような半減期が異なる核種の濃度を測定し、この濃度比が燃焼度によって変化することに着目して、破損燃料体を特定するものである。
【００１３】
なお、出力抑制試験（ＰＳＴ）の実施時及び通常の燃料体の破損監視システムとして導入されているオフガス核種モニタ測定技術は、その他種々提案されている（特許文献４〜６参照）。
【特許文献１】特開平７−２１８６３８号公報
【特許文献２】特開平１０−２２１４８３号公報
【特許文献３】特開平５−１５７８８０号公報
【特許文献４】特開平６−９４８８４号公報
【特許文献５】特開平１１−３０６８９号公報
【特許文献６】特開２００１−１４１８７１号公報
【非特許文献１】ＮＵＣＬＡＲ ＴＥＣＮＯＬＯＧＹ． ＶＯＬ ＡＰＲ ７３（１９８６） Ｐ７２〜８３．“Ａ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ Ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ Ｋｒｙｐｔｏｎ， Ｘｅｎｏｎ， ａｎｄ Ｉｏｄｉｎｅ ｆｒｏｍ Ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ＵＯ２ Ｆｕｅｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ，”Ｂ． Ｊ． ＬＥＷＩＳ， Ｃ． Ｒ． ＰＨＩＬＬＩＰＳ， ａｎｄ Ｍ． Ｊ． Ｆ． ＮＯＴＬＥＹ，
【非特許文献２】日本原子力学会１９９７年 秋の大会 発表予稿集（第ＩＩ分冊）ＩＩＩ−５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、オフガス系での核種測定において、測定対象のＫｒ及びＸｅと、そのＢＧとなる１３Ｎの強度比は、プラントの運転条件によって変動するものの、約１０〜６０倍存在する。このため１３Ｎにより生成する５１１ｋｅＶのγ線よりも低いエネルギーをもつ多くのオフガス核種は、５１１ｋｅＶのコンプトン散乱γ線のＢＧに埋もれてしまい、微小の変動を捕捉することが困難となっている。
【００１５】
そこで、従来では、この対応策として、放射線測定器までのガス輸送ラインを長くすると共にガス流量を絞ることによって移行時間を長くし、１３Ｎを物理的に減衰させた後に測定を行っている。
【００１６】
しかし、半減期の短い８９Ｋｒ（半減期３．１５分）や１３７Ｘｅ（半減期３．８５分）も減衰してしまうので、これらを測定できない。これらの短半減期核種の半減期は、オフガスの炉心から測定系までの移行時間にほぼ等しいため、制御棒操作時刻評価に対して重要な核種である。
【００１７】
また、逆同時計数法を用いてＢＧに係る放射線信号を計数しない方法では、主検出器として、Ｇｅ半導体検出器を用いるため、低エネルギーでの感度が落ちるため希ガス核種測定には効率が悪い。さらに、通常は放射線検出器が１つであるため効率が悪い。
【００１８】
さらに、破損燃料体セル特定のための操作である出力抑制試験（ＰＳＴ）は、オフガス測定における核種の放射能強度変化を捉えて判定するので、判定精度はオフガス核種の測定精度に直接影響を受け、下記の如く種々の課題がある。
【００１９】
すなわち、従来の方法は、１３Ｎの影響を回避するために施されている方法が減衰測定法であるので、制御棒の操作時間間隔を十分に取ることが要求される。
【００２０】
また、制御棒操作に伴う燃料体出力の局所ピークが制限値を越えないように、予め炉出力を低下させた条件下で行う必要がある。
【００２１】
このため、出力抑制試験（ＰＳＴ）には、操作全体として、例えば約１週間が必要である。
【００２２】
さらに、ＰＳＴでの制御棒操作により生じる出力変化によって二次破損を誘引する場合もある。
【００２３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料破損の検知および監視を高感度で行うことができ、破損燃料体を含むセルの特定を短時間に高精度で行うことができるオフガス核種連続測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、原子炉のオフガス系に接続された核種測定ラインと、この各種測定ライン内に配設されたガス測定チャンバと、このガス測定チャンバを囲む位置にて複数配設され、その径方向で対向するもの同士が対をなす放射線検出器と、これら対をなす放射線検出器によりそれぞれ検出された両放射線検出信号が逆同時に検出されたときに、これら両放射線検出信号を計数せず、これら両放射線検出信号の一方が入力されたときに、その放射線検出信号を計数処理する逆同時計数処理手段と、を具備していることを特徴とするオフガス核種連続測定装置を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のオフガス核種連続測定装置によれば、ガス測定チャンバを囲む位置にて複数配設された放射線検出器のうち、ガス測定チャンバの径方向で相互に対向し、相互にほぼ１８０°の位置関係にある対をなす二つの放射線検出器により検出される両放射線検出信号の一方が入力されたときに、その放射線検出信号が逆同数計数処理手段により計数され、両放射線検出信号が逆同時に入力されたときは、これら両放射線検出信号の出力が停止され、計数されない。
【００２６】
このために、１３Ｎが放出する陽電子の消滅に伴い、互いに１８０°方向に同時に放出されるγ線を放射線検出器により検出した場合には、この放射線検出信号を逆同数計数処理手段の逆同時計数処理により計数しないので、１３Ｎに起因するＢＧ（バックグランド）を除去できる。さらに、ガス測定チャンバの周囲を囲むように放射線検出器を複数対設けているので、核種検出効率を向上させることができる。
【００２７】
したがって、半減期の短い核種と、破損燃料から放出される場合に最も変動感度の高い半減期の長い核種とを、同時に測定することができ、正確なオフガス移行時間の補正と破損燃料体の高感度な特定が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。なお、これらの図中、同一または相当部分には、同一符号を付している。
【００２９】
［第１実施形態］
図１は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）と、そのオフガス系等の全体構成を示す系統構成図である。この図１に示すように、原子炉圧力容器１１には炉心１２を炉水により冠水させた状態で収容しており、この炉心１２内の核燃料が核分裂反応により発熱し、原子炉水を加熱沸騰させて蒸気を発生させる。ここで発生した蒸気は、主蒸気管１３を介してタービン１４に供給され、これを回転させ、発電に供される。主蒸気管１３内を流れる気体の大半は、原子炉水が沸騰して発生する蒸気である。この蒸気中には、核燃料の核分裂に伴って発生する放射線エネルギにより原子炉水が放射線分解して発生する水素ガス、酸素ガス、核燃料から僅かながら発生する放射性希ガス、その他復水器１５に接続する配管や機器から入り込んでくる空気（インリーク空気）等の非凝縮性ガスが含まれている。
【００３０】
これら非凝縮性ガスは、主蒸気管１３から分岐した抽気配管１６および復水器１５からの抽気配管１７を介してオフガス系１８に流入する。
【００３１】
オフガス系１８は蒸気入口側から出口側に向けて、蒸気抽出器２１、加熱器２２、再結合器２３、凝縮器２４、ドライヤ２５をオフガス系除湿冷却器出口配管２６、活性炭吸着塔２７、モニタ２８、スタック２９を、この順に順次接続している。
【００３２】
再結合器２３では、原子炉水の放射線分解で生じた水素ガスと酸素ガスが、排ガス再結合器２３に充填された触媒の作用によって水（水蒸気）となる。次に、これら駆動蒸気や再結合水およびインリーク空気は凝縮器２４に導入され、この中で冷却されることにより回収される。
【００３３】
一方、インリーク空気および核燃料から生じる放射性ガスを主体とする非凝縮性ガスは、凝縮器２４の気相部からドライヤ２５を通って活性炭吸着塔２７およびモニタ２８を経て、浄化されてからスタック２９より大気中に放出される。
【００３４】
このような構成において、本実施形態に係るオフガス核種連続測定装置Ａでは、ドライヤ２５の下流側の配管、すなわちオフガス系除湿冷却器出口配管２６に、オフガスサンプリングライン３０を接続している。
【００３５】
図２は、このオフガス核種連続測定装置Ａを拡大して示す系統構成図である。この図２に示すようにオフガス核種連続測定装置Ａは、オフガスサンプリングライン３０に、ガス測定チャンバの一例であるサンプルチャンバ３１を設けている。このサンプルチャンバ３１には放射線検出器の一例である電離箱検出器３２を近接配置して放射線を検出し、電離箱検出器３２により検出された情報を放射線モニタ３３に表示するようになっている。
【００３６】
オフガスサンプリングライン３０は、そのサンプルチャンバ３１の上流側と下流側とを連結する核種測定ライン３４を設け、この核種測定ライン３４の途中には、測定チャンバと放射線検出器とを有する放射線詳細検出装置３５を介装している。この放射線詳細検出装置３５の放射線検出信号出力側には、逆同時計数処理手段の一例である信号処理回路３７を介してパーソナルコンピュータ等の情報処理手段４５を接続している。情報処理手段４５は、信号処理回路３７をコントロールする機能と、信号処理回路３７からの処理信号を表示するモニタ４５ａを備えている。
【００３７】
放射線詳細検出部３５を通ったガスは、測定チャンバ３１を迂回して核種測定ライン３４の戻し配管３６を介して、オフガスサンプリングライン３０のサンプルチャンバ３１の下流側に流通される。
【００３８】
図３（ａ）は放射線詳細検出装置３５の設置構成例を平断面的に示す平断面模式図、図３（ｂ）は同，側断面模式図である。すなわち、図３（ａ）は核種測定ライン３４の長手方向に沿った断面を示しており、図３（ｂ）は核種測定ライン３４の軸直角方向断面を示している。
【００３９】
これら図３（ａ），（ｂ）に示すように放射線詳細検出装置３５は、測定チャンバ３８の外周を取り巻くように、複数の放射線検出器３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，…，３９ｈを周方向に所要のピッチで配設しており、サンプルチャンバ３１の径方向で対向するために、１８０°の位置にある２つの放射線検出器、例えば３９ａと３９ｅ，３９ｂと３９ｆ，３９ｃと３９ｇ，３９ｄと３９ｈをそれぞれ一対として複数対設けている。これら放射線検出器３９ａ〜３９ｈとしては、例えばＮａＩ（Ｔｌ）などのシンチレータ、Ｇｅなどの半導体検出器が用いられる。半導体検出器のなかでも、ＣｄＴｅ検出器を用いる場合は、希ガスを対象にして低いエネルギー（１００ｋｅＶのオーダー）のガンマ線を測定する際の測定効率を向上させることができる。また、ＣｄＴｅ検出器はＧｅ検出器などと比較して、非常に小さく（例えば１ｃｍの程度）できるので、密に配置できる。このため、互いに１８０°の位置関係にある二つのガンマ線の位置分解能が高く、ＢＧ除去効果が高い。図３（ｂ）には放射線検出器を８個（４対）描いてあるが、その設置数は限定されるものではなく、設置場所の余裕に応じて適宜増設または減少させてもよい。
【００４０】
図３（ｃ）は放射線詳細検出装置３５と逆同時計数処理を行う信号処理回路３７の構成例を主に示している。信号処理回路３７は測定チャンバ３８の径方向で対向する対の各放射線検出器３９ａ〜３９ｈの一方と他方とを図３（ｃ）に示すように、例えば左右等の２手（２組）に分け、各組毎に各プリアンプ（ＰＡ）４０を介して、メインアンプ（ＭＡ）４２とゲートジェネレータ（ＧＧ）４１にそれぞれ接続している。メインアンプ４２とゲートジェネレータ４１は１つずつで１組を作っており、その複数組、例えば左右２組用意されていて、互いに１８０°の位置関係にある二つの放射線検出器３９ａ〜３９ｈの系統はそれぞれ異なる組のメインアンプ４２とゲートジェネレータ４１にそれぞれ接続されている。
【００４１】
図３（ｃ）では説明の便宜上４つの放射線検出器３９ａ〜３９ｈが二組の逆同時回路４３に接続されている状態を示しているが、さらに放射線検出器３９ａ〜３９ｈの組が増えた場合でも同様である。この逆同時回路（ＡＮＴＩ ＣＯＩＮ）４３は、相互に１８０°の位置にある一対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈからの両検出信号が同時に入力されなかったときのみこれら放射線検出信号を計数回路４４にそれぞれ与えて計数させるものである。すなわち、逆同時回路（ＡＮＴＩ ＣＯＩＮ）４３は、各対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈからの両放射線検出信号の一方のみが入力され、他方の入力が無かったときは、その一方のゲートジェネレータ４１のゲートのみが開かれて計数回路４４へ与えられ、計数される。また、各対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈからの両放射線検出信号が同時に入力されたときには、両者のゲートジェネレータ４１，４１のゲートが閉じられ、これら両放射線検出信号の計数回路４４への出力は停止され、計数されない。したがって、この計数回路４４では、逆同時に検出される、１３Ｎが放出する陽電子に起因するバックグランド（ＢＧ）要因となるγ線の計数を除去することができる。この信号処理回路３７により信号処理されたデータはパーソナルコンピュータ等の情報処理手段４５に記録され、所要の演算、例えば燃料破損の規模等を表わす要素があれば、これら要素に基づく演算を行ない、これら演算結果や信号処理回路からの放射線検出信号等のデータを、例えば図５で示すスペクトラム等所要の表示方法によりモニタ４５ａに表示する。また、情報処理手段４５は信号処理回路３７の信号処理をコントロールする機能を有する。なお、情報処理手段４５は複数台設けてもよい。
【００４２】
図４は、図８で示す従来のオフガス核種連続測定装置により取得された典型的なオフガスのγ線スペクトルを示している。図４に示すように、従来のオフガス核種連続測定装置では１３Ｎの存在によりコンプトン散乱γ線のバックグラウンドＢＧが生じ、他の希ガス成分のγ線ピークの多くが影響を受けている。このスペクトルは、バッチサンプリングによる測定により得られたものであるため、一定の減衰時間を経たものである。実際のインライン測定時には、さらに多量の１３Ｎ成分と短半減期の８９Ｋｒや１３７Ｘｅもスペクトル上に生じているため、減衰無しでの測定では破損燃料検出に最も感度が高く、エネルギーが低い１３３Ｘｅのγ線ピークは、ほとんど検出限界以下となっている。
【００４３】
これに対し、図５は本実施形態にかかる情報処理手段４５のモニタ４５ａに表示される放射線検出信号のスペクトル図である。すなわち、本実施形態に係るオフガス核種連続測定装置Ａでは、核種測定ライン上に設けられた測定チャンバ３８の外周を取り巻くように、放射線検出器３９ａ〜３９ｈを複数設置した放射線詳細検出部３５と逆同時計数処理を行う信号処理回路３７を設けたことによって、１３Ｎが放出する陽電子に起因するバックグランド（ＢＧ）要因となるγ線の計数を除去することができる。一方、逆同時計数に無関係なＫｒ、Ｘｅが放出するガンマ線は計数される。従って、炉心１２から発生したオフガス成分のうち、ＢＧとなっている１３Ｎの信号を、時間減衰無しでＫｒ、Ｘｅの信号から除去することができる。このような放射線検出信号のＢＧ除去前後の典型的なスペクトル図を図５で示している。
【００４４】
これにより、半減期の短い核種と、破損燃料から放出される場合に最も変動感度の高い半減期の長い核種とを、簡易に、かつ同時に測定することができ、正確なオフガス移行時間の補正と、破損燃料体の高感度な特定とが可能になる。
【００４５】
［第２実施形態］
図６（ａ）は本発明の第２実施形態に係るオフガス核種連続測定装置Ｂの要部平断面模式図、同（ｂ）は同側断面模式図、同（ｃ）は主に信号処理回路３７Ｂの構成を示す模式図である。
【００４６】
このオフガス核種連続測定装置Ｂは測定チャンバ３８の周方向に複数対配設した放射線検出器３９ａ〜３９ｈを、測定チャンバ３８の軸方向にも所要のピッチを置いて複数段設け、測定チャンバ３８の中心軸に対して、各対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈの一方（図６（ｃ）では右側）と他方（同左側）の左右２組に分けた点に特徴がある。
【００４７】
そして、図６（ｃ）に示すように左右２組に分けた軸方向各段の放射線検出器３９ａ〜３９ｈの放射線検出信号出力側を各プリアンプ（ＰＡ）４０を介して、左右２組のメインアンプ（ＭＡ）４２，４２とゲートジェネレータ（ＧＧ）４１，４１にそれぞれ順次接続している。すなわち、各メインアンプ４２とゲートジェネレータ４１はこれらを１組として左右２組設け、互いに１８０°の位置関係にある二つで一対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈの系統にそれぞれ異なる組に接続されている。逆同時回路（ＡＮＴＩ ＣＯＩＮ）４３は、上記第２実施形態と同様、１８０°の位置にある各対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈからの両放射線検出信号の入力が同時でない場合のみ信号を出力し、計数回路４４に与えられ、ここで計数される。この基本構成は第１実施形態と同様であるが、この第２実施形態によれば、測定チャンバ３８の軸方向で異なる位置にある放射線検出器３９ａ〜３９ｈでも、測定チャンバ３８の同一の軸直角断面にある放射線検出器３９ａ〜３９ｈはプリアンプ（ＰＡ）４０を介して連結されているので、放射線検出機能上は軸方向に連続した長い放射線検出器３９ａ〜３９ｈが存在するのと等価となる。
【００４８】
したがって、上記第１実施形態においては、測定チャンバ３８を取り囲む放射線検出器３９ａ〜３９ｈ群が作る平面（測定チャンバ３８の横断面）上に放出した二つのγ線のみに感度があるのに対し、この第２実施形態では、測定チャンバ３８の異なる軸方向にある二つの放射線検出器３９ａ〜３９ｈが作る平面内でのγ線の検出も同時に可能になるため、検出感度をさらに向上させることができる。
【００４９】
［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態に係るオフガス核種連続測定装置Ｃの構成を示す系統構成図である。この図７に示すように、このオフガス核種連続測定装置Ｃは、核種測定ライン３４に、放射線を減衰させる減衰管ライン４６を放射線詳細検出装置３５に対して並列に接続し、この減衰管ライン４６のオフガスの入口側と出口側とにそれぞれ接続された測定ライン３４との両接続部に、入口側切替弁４７、出口側切替弁４８をそれぞれ設け、これら切替弁４７，４８の切替操作を手動操作、または情報処理手段４５により自動操作し得るように構成した点に特徴がある。
【００５０】
そして、オフガス核種連続測定装置Ｃは、戻し配管３６の途中に、出口側切替弁４８の下流側にて、ＢＧ（バックグランド）ガスチャンバ７を介装している。このＢＧ（バックグランド）ガスチャンバ７は、図８で示す従来例と同様に構成されており、ガスチャンバ７内の放射線を検出する放射線検出器８を冷凍機１０により冷却して放射線検出精度の向上を図っている。
【００５１】
放射線検出器８は、その放射線検出信号出力端側を、放射線分析計であるγ線スペクトロメータ（ＭＣＡ：マルチチャンネル分析計）９を介してパーソナルコンピュータ等の情報処理手段４５，４５にそれぞれ接続している。
【００５２】
このオフガス核種連続測定装置Ｃは、例えば原子炉プラントの通常運転時には、入口側，出口側切替弁４７，４８を、オフガスサンプリングライン３０からのオフガスを減衰管ライン４６側へ通すように、手動操作、または情報処理手段４５による自動操作により切り替える。
【００５３】
これにより、オフガスサンプリングライン３０からのオフガスは減衰管ライン４６を通って放射線が減衰され、放射線検出器８により放射線が検出される。この放射線検出信号はγ線スペクトロンメータ（ＭＣＡ）に与えられ、ここでスペクトラムデータ等に分析作成されて情報処理手段４５に与えられ、そのモニタ４５ａに放射線スペクトラム等所要の表示形態で表示される。
【００５４】
そして、このモニタ４５ａに表示されている放射線スペクトラムを監視している監視員等がその放射線スペクトラムを見て燃料破損が発生した可能性があると判断したときに、図示しない切替弁ボタンスイッチのオン等の手動操作により入口側，出口側切替弁４７，４８を、オフガスサンプリングライン３０からのオフガスを減衰管ライン４６側から放射線詳細検出部３５側へ通すように切り替える。
【００５５】
これにより、オフガスサンプリングライン３０からのオフガスは減衰管ライン４６により放射線が減衰されずに、放射線詳細検出部３５により検出される。この放射線検出信号は上記実施形態と同様に信号処理回路３７により逆同時計数処理されてＢＧが除去され、スペクトラム等によりモニタ４５ａに表示される。
【００５６】
したがって、このオフガス核種連続測定装置Ｃによれば、燃料破損が生じていない場合には、短半減期の核種を測定する必要性が小さいので、減衰管ライン４６を経由した放射線測定で、かつ逆同時計数処理を行なう信号処理回路３７を働かせず、ＢＧを減衰させた全ての長半減期核種に由来する信号を計数する。放射線検出信号の切替えは、ゲートジェネレータ４１をスイッチオフすることで容易に可能である。そして、この測定時において、測定値に変動が生じた場合に、切替弁４７，４８を作動させ、かつゲートジェネレータ４１をスイッチオンした状態で、１３ＮのＢＧを除去した残りの希ガス成分の測定に切り替え、破損燃料セルの同定のための測定を行うことができる。
【００５７】
また、このようなオフガス流路切替操作によって、上記第１実施形態と同様に破損燃料セルの同定作業時には低ＢＧでかつ短半減期核種の信号を得ることが可能で、かつ通常時には低ＢＧモニタリングが可能になり、破損検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るオフガス核種連続測定装置が配設される原子炉オフガス系の系統構成図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るオフガス核種連続測定装置の構成図。
【図３】（ａ）は図２で示す放射線詳細検出装置の平断面的模式図、（ｂ）は同横断面的模式図、（ｃ）は同信号処理回路を主に示す構成図。
【図４】従来のオフガス核種連続測定装置により検出される検出信号の典型的なオフガスのγ線スペクトルを示すグラフ。
【図５】図２で示す信号処理回路によるＢＧ除去後とＢＧ除去前とを比較して示すスペクトラム図。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態によるオフガス核種連続測定装置の放射線詳細検出装置の平断面的模式図、（ｂ）は同横断面的模式図、（ｃ）は同信号処理回路の構成図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る主要部の構成を示す系統構成図。
【図８】従来例のオフガス核種連続測定装置の構成図。
【符号の説明】
【００５９】
１１ 原子炉圧力容器
１２ 炉心
１３ 主蒸気管
１４ タービン
１５ 復水器
１６ 抽気配管
１７ 抽気配管
１８ オフガス系
２１ 蒸気抽出器
２２ 加熱器
２３ 再結合器
２４ 凝縮器
２５ ドライヤ
２６ オフガス系除湿冷却器出口配管
２７ 活性炭吸着塔
２８ モニタ
２９ スタック
３０ オフガスサンプリングライン
３１ サンプルチャンバ
３２ 電離箱検出器
３３ 放射線モニタ
３４ 核種測定ライン
３５ 放射線詳細検出装置
３６ 戻し配管
３７ 信号処理回路
３８ 測定チャンバ
３９ａ〜３９ｈ 放射線検出器
４０ プリアンプ（ＰＡ）
４１ ゲートジェネレータ（ＧＧ）
４２ メインアンプ（ＭＡ）
４３ 逆同時回路（ＡＮＴＩ ＣＯＩＮ）
４７，４８ 切替弁
４６ 減衰管ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉のオフガス測定によるオフガス核種連続測定装置に係り、特に原子炉燃料の破損の検知及び監視を高感度で行えるオフガス核種連続測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原子力プラントにおいては、原子炉のオフガスの放射線測定に基づき、原子炉燃料の破損を検出する場合は、破損燃料から放出される放射性核種である、ヨウ素（Ｉ）やクリプトン（Ｋｒ）、ゼノン（Ｘｅ）を検出することにより、破損の程度を推定することが行われている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
また、原子炉燃料の破損の程度により継続運転が可能な場合には、破損燃料に関する情報を得るために、炉水中のヨウ素やセシウム（Ｃｓ）の測定及びオフガスの核種測定が頻繁に行われる。
【０００４】
さらに、原子力プラントによっては、オフガス測定と合わせて、出力抑制試験（ＰＳＴ）によって破損燃料体が含まれる燃料セルを特定する作業が行われることもある（非特許文献２参照）。
【０００５】
図８は、オフガス測定による原子炉燃料の破損監視装置Ｄの従来例を示している。この破損監視装置Ｄは、オフガス系除湿冷却器出口配管１にオフガスサンプリングライン２を接続し、このオフガスサンプリングライン２にはサンプルチャンバ３を設けている。このサンプルチャンバ３には、放射線を検出する電離箱検出器４を近接配置し、この電離箱検出器４により検出された放射線検出信号情報を放射線モニタ５により表示するようになっている。
【０００６】
オフガスサンプリングライン２には、サンプルチャンバ３との接続部よりも上流側において、核種測定ライン２ａを接続して分岐させている。この核種測定ライン２ａには減衰管６を接続し、減衰管６にはＢＧ（バックグラウンド）ガスチャンバ７を接続している。ＢＧガスチャンバ７は、戻し配管２ｂを介して、オフガスサンプリングライン２のサンプルチャンバ３の下流側に接続されている。
【０００７】
したがって、オフガスサンプリングライン２から核種測定ライン２ａに流入した短半減期核種が減衰されたオフガスは、ＢＧガスチャンバ７を経て核種測定ライン２に戻される。ＢＧガスチャンバ７位置には放射線検出器８が設けられ、この放射線検出器８では、減衰管６において放射線検出が行われる。なお、放射線検出器８には、γ線スペクトロメータ（ＭＣＡ：マルチチャンネル分析計）９および冷凍機１０等が接続されている。
【０００８】
そして、出力抑制試験（ＰＳＴ）においては、原子炉出力を約１／２まで低下させた後、一定の時間間隔で制御棒の挿入および引き抜き操作が行われ、このときのオフガスの放射能強度変動を検出することによって破損燃料体セルの特定が行われる。
【０００９】
この出力抑制試験（ＰＳＴ）の実施時及び通常の燃料体の破損監視システムとして導入されているオフガス核種モニタ測定では、対象となる破損燃料棒から放出される核分裂生成物のガス成分であるＫｒ及びＸｅと共に、炉心における中性子と冷却材の水との反応によって生成される半減期が約１０分の窒素の同位体１３Ｎが共存する。
【００１０】
この１３Ｎは陽電子壊変により５１１ｋｅＶのγ線を放出し、Ｋｒ、Ｘｅのγ線測定のバックグラウンド（ＢＧ）となる。このＢＧ低減方法として、従来では測定ラインを長くし、ガスの移行時間を数十分確保することによって１３Ｎを減衰させた後、Ｋｒ、Ｘｅを測定する手法が用いられている。
【００１１】
また、このような測定ラインの延長による物理的な減衰法のほか、逆同時計数（アンチコインシデンス）装置によるＢＧ減少法（特許文献１参照）や、化学的吸着による１３Ｎの除去方法（特許文献２参照）が提案されている。
【００１２】
さらに、破損燃料体の他の特定方法も提案されている（特許文献３参照）。これは上記燃料破損が生じた場合には、核種測定装置を用いて出力抑制試験（ＰＳＴ）による制御棒操作によって、出力が局所的に変動するため、破損燃料棒に内外圧差が生じ、燃料棒内部に蓄積されていたガス成分が炉水中に放出される。放出されたガス成分（Ｋｒ、Ｘｅ）は半減期が長い成分ほど変動幅が大きくなる。このような半減期が異なる核種の濃度を測定し、この濃度比が燃焼度によって変化することに着目して、破損燃料体を特定するものである。
【００１３】
なお、出力抑制試験（ＰＳＴ）の実施時及び通常の燃料体の破損監視システムとして導入されているオフガス核種モニタ測定技術は、その他種々提案されている（特許文献４〜６参照）。
【特許文献１】特開平７−２１８６３８号公報
【特許文献２】特開平１０−２２１４８３号公報
【特許文献３】特開平５−１５７８８０号公報
【特許文献４】特開平６−９４８８４号公報
【特許文献５】特開平１１−３０６８９号公報
【特許文献６】特開２００１−１４１８７１号公報
【非特許文献１】ＮＵＣＬＡＲ ＴＥＣＮＯＬＯＧＹ． ＶＯＬ ＡＰＲ ７３（１９８６） Ｐ７２〜８３．“Ａ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ Ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ Ｋｒｙｐｔｏｎ， Ｘｅｎｏｎ， ａｎｄ Ｉｏｄｉｎｅ ｆｒｏｍ Ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ＵＯ２ Ｆｕｅｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ，”Ｂ． Ｊ． ＬＥＷＩＳ， Ｃ． Ｒ． ＰＨＩＬＬＩＰＳ， ａｎｄ Ｍ． Ｊ． Ｆ． ＮＯＴＬＥＹ，
【非特許文献２】日本原子力学会１９９７年 秋の大会 発表予稿集（第ＩＩ分冊）ＩＩＩ−５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、オフガス系での核種測定において、測定対象のＫｒ及びＸｅと、そのＢＧとなる１３Ｎの強度比は、プラントの運転条件によって変動するものの、約１０〜６０倍存在する。このため１３Ｎにより生成する５１１ｋｅＶのγ線よりも低いエネルギーをもつ多くのオフガス核種は、５１１ｋｅＶのコンプトン散乱γ線のＢＧに埋もれてしまい、微小の変動を捕捉することが困難となっている。
【００１５】
そこで、従来では、この対応策として、放射線測定器までのガス輸送ラインを長くすると共にガス流量を絞ることによって移行時間を長くし、１３Ｎを物理的に減衰させた後に測定を行っている。
【００１６】
しかし、半減期の短い８９Ｋｒ（半減期３．１５分）や１３７Ｘｅ（半減期３．８５分）も減衰してしまうので、これらを測定できない。これらの短半減期核種の半減期は、オフガスの炉心から測定系までの移行時間にほぼ等しいため、制御棒操作時刻評価に対して重要な核種である。
【００１７】
また、逆同時計数法を用いてＢＧに係る放射線信号を計数しない方法では、主検出器として、Ｇｅ半導体検出器を用いるため、低エネルギーでの感度が落ちるため希ガス核種測定には効率が悪い。さらに、通常は放射線検出器が１つであるため効率が悪い。
【００１８】
さらに、破損燃料体セル特定のための操作である出力抑制試験（ＰＳＴ）は、オフガス測定における核種の放射能強度変化を捉えて判定するので、判定精度はオフガス核種の測定精度に直接影響を受け、下記の如く種々の課題がある。
【００１９】
すなわち、従来の方法は、１３Ｎの影響を回避するために施されている方法が減衰測定法であるので、制御棒の操作時間間隔を十分に取ることが要求される。
【００２０】
また、制御棒操作に伴う燃料体出力の局所ピークが制限値を越えないように、予め炉出力を低下させた条件下で行う必要がある。
【００２１】
このため、出力抑制試験（ＰＳＴ）には、操作全体として、例えば約１週間が必要である。
【００２２】
さらに、ＰＳＴでの制御棒操作により生じる出力変化によって二次破損を誘引する場合もある。
【００２３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料破損の検知および監視を高感度で行うことができ、破損燃料体を含むセルの特定を短時間に高精度で行うことができるオフガス核種連続測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、原子炉のオフガス系に接続された核種測定ラインと、この各種測定ライン内に配設されたガス測定チャンバと、このガス測定チャンバを囲む位置にて複数配設され、その径方向で対向するもの同士が対をなす放射線検出器と、これら対をなす放射線検出器によりそれぞれ検出された両放射線検出信号が逆同時に検出されたときに、これら両放射線検出信号を計数せず、これら両放射線検出信号の一方が入力されたときに、その放射線検出信号を計数処理する逆同時計数処理手段と、を具備していることを特徴とするオフガス核種連続測定装置を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のオフガス核種連続測定装置によれば、ガス測定チャンバを囲む位置にて複数配設された放射線検出器のうち、ガス測定チャンバの径方向で相互に対向し、相互にほぼ１８０°の位置関係にある対をなす二つの放射線検出器により検出される両放射線検出信号の一方が入力されたときに、その放射線検出信号が逆同数計数処理手段により計数され、両放射線検出信号が逆同時に入力されたときは、これら両放射線検出信号の出力が停止され、計数されない。
【００２６】
このために、１３Ｎが放出する陽電子の消滅に伴い、互いに１８０°方向に同時に放出されるγ線を放射線検出器により検出した場合には、この放射線検出信号を逆同数計数処理手段の逆同時計数処理により計数しないので、１３Ｎに起因するＢＧ（バックグランド）を除去できる。さらに、ガス測定チャンバの周囲を囲むように放射線検出器を複数対設けているので、核種検出効率を向上させることができる。
【００２７】
したがって、半減期の短い核種と、破損燃料から放出される場合に最も変動感度の高い半減期の長い核種とを、同時に測定することができ、正確なオフガス移行時間の補正と破損燃料体の高感度な特定が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。なお、これらの図中、同一または相当部分には、同一符号を付している。
【００２９】
［第１実施形態］
図１は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）と、そのオフガス系等の全体構成を示す系統構成図である。この図１に示すように、原子炉圧力容器１１には炉心１２を炉水により冠水させた状態で収容しており、この炉心１２内の核燃料が核分裂反応により発熱し、原子炉水を加熱沸騰させて蒸気を発生させる。ここで発生した蒸気は、主蒸気管１３を介してタービン１４に供給され、これを回転させ、発電に供される。主蒸気管１３内を流れる気体の大半は、原子炉水が沸騰して発生する蒸気である。この蒸気中には、核燃料の核分裂に伴って発生する放射線エネルギにより原子炉水が放射線分解して発生する水素ガス、酸素ガス、核燃料から僅かながら発生する放射性希ガス、その他復水器１５に接続する配管や機器から入り込んでくる空気（インリーク空気）等の非凝縮性ガスが含まれている。
【００３０】
これら非凝縮性ガスは、主蒸気管１３から分岐した抽気配管１６および復水器１５からの抽気配管１７を介してオフガス系１８に流入する。
【００３１】
オフガス系１８は蒸気入口側から出口側に向けて、蒸気抽出器２１、加熱器２２、再結合器２３、凝縮器２４、ドライヤ２５をオフガス系除湿冷却器出口配管２６、活性炭吸着塔２７、モニタ２８、スタック２９を、この順に順次接続している。
【００３２】
再結合器２３では、原子炉水の放射線分解で生じた水素ガスと酸素ガスが、排ガス再結合器２３に充填された触媒の作用によって水（水蒸気）となる。次に、これら駆動蒸気や再結合水およびインリーク空気は凝縮器２４に導入され、この中で冷却されることにより回収される。
【００３３】
一方、インリーク空気および核燃料から生じる放射性ガスを主体とする非凝縮性ガスは、凝縮器２４の気相部からドライヤ２５を通って活性炭吸着塔２７およびモニタ２８を経て、浄化されてからスタック２９より大気中に放出される。
【００３４】
このような構成において、本実施形態に係るオフガス核種連続測定装置Ａでは、ドライヤ２５の下流側の配管、すなわちオフガス系除湿冷却器出口配管２６に、オフガスサンプリングライン３０を接続している。
【００３５】
図２は、このオフガス核種連続測定装置Ａを拡大して示す系統構成図である。この図２に示すようにオフガス核種連続測定装置Ａは、オフガスサンプリングライン３０に、ガス測定チャンバの一例であるサンプルチャンバ３１を設けている。このサンプルチャンバ３１には放射線検出器の一例である電離箱検出器３２を近接配置して放射線を検出し、電離箱検出器３２により検出された情報を放射線モニタ３３に表示するようになっている。
【００３６】
オフガスサンプリングライン３０は、そのサンプルチャンバ３１の上流側と下流側とを連結する核種測定ライン３４を設け、この核種測定ライン３４の途中には、測定チャンバと放射線検出器とを有する放射線詳細検出装置３５を介装している。この放射線詳細検出装置３５の放射線検出信号出力側には、逆同時計数処理手段の一例である信号処理回路３７を介してパーソナルコンピュータ等の情報処理手段４５を接続している。情報処理手段４５は、信号処理回路３７をコントロールする機能と、信号処理回路３７からの処理信号を表示するモニタ４５ａを備えている。
【００３７】
放射線詳細検出部３５を通ったガスは、測定チャンバ３１を迂回して核種測定ライン３４の戻し配管３６を介して、オフガスサンプリングライン３０のサンプルチャンバ３１の下流側に流通される。
【００３８】
図３（ａ）は放射線詳細検出装置３５の設置構成例を平断面的に示す平断面模式図、図３（ｂ）は同，側断面模式図である。すなわち、図３（ａ）は核種測定ライン３４の長手方向に沿った断面を示しており、図３（ｂ）は核種測定ライン３４の軸直角方向断面を示している。
【００３９】
これら図３（ａ），（ｂ）に示すように放射線詳細検出装置３５は、測定チャンバ３８の外周を取り巻くように、複数の放射線検出器３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，…，３９ｈを周方向に所要のピッチで配設しており、サンプルチャンバ３１の径方向で対向するために、１８０°の位置にある２つの放射線検出器、例えば３９ａと３９ｅ，３９ｂと３９ｆ，３９ｃと３９ｇ，３９ｄと３９ｈをそれぞれ一対として複数対設けている。これら放射線検出器３９ａ〜３９ｈとしては、例えばＮａＩ（Ｔｌ）などのシンチレータ、Ｇｅなどの半導体検出器が用いられる。半導体検出器のなかでも、ＣｄＴｅ検出器を用いる場合は、希ガスを対象にして低いエネルギー（１００ｋｅＶのオーダー）のガンマ線を測定する際の測定効率を向上させることができる。また、ＣｄＴｅ検出器はＧｅ検出器などと比較して、非常に小さく（例えば１ｃｍの程度）できるので、密に配置できる。このため、互いに１８０°の位置関係にある二つのガンマ線の位置分解能が高く、ＢＧ除去効果が高い。図３（ｂ）には放射線検出器を８個（４対）描いてあるが、その設置数は限定されるものではなく、設置場所の余裕に応じて適宜増設または減少させてもよい。
【００４０】
図３（ｃ）は放射線詳細検出装置３５と逆同時計数処理を行う信号処理回路３７の構成例を主に示している。信号処理回路３７は測定チャンバ３８の径方向で対向する対の各放射線検出器３９ａ〜３９ｈの一方と他方とを図３（ｃ）に示すように、例えば左右等の２手（２組）に分け、各組毎に各プリアンプ（ＰＡ）４０を介して、メインアンプ（ＭＡ）４２とゲートジェネレータ（ＧＧ）４１にそれぞれ接続している。メインアンプ４２とゲートジェネレータ４１は１つずつで１組を作っており、その複数組、例えば左右２組用意されていて、互いに１８０°の位置関係にある二つの放射線検出器３９ａ〜３９ｈの系統はそれぞれ異なる組のメインアンプ４２とゲートジェネレータ４１にそれぞれ接続されている。
【００４１】
図３（ｃ）では説明の便宜上４つの放射線検出器３９ａ〜３９ｈが二組の逆同時回路４３に接続されている状態を示しているが、さらに放射線検出器３９ａ〜３９ｈの組が増えた場合でも同様である。この逆同時回路（ＡＮＴＩ ＣＯＩＮ）４３は、相互に１８０°の位置にある一対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈからの両検出信号が同時に入力されなかったときのみこれら放射線検出信号を計数回路４４にそれぞれ与えて計数させるものである。すなわち、逆同時回路（ＡＮＴＩ ＣＯＩＮ）４３は、各対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈからの両放射線検出信号の一方のみが入力され、他方の入力が無かったときは、その一方のゲートジェネレータ４１のゲートのみが開かれて計数回路４４へ与えられ、計数される。また、各対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈからの両放射線検出信号が同時に入力されたときには、両者のゲートジェネレータ４１，４１のゲートが閉じられ、これら両放射線検出信号の計数回路４４への出力は停止され、計数されない。したがって、この計数回路４４では、逆同時に検出される、１３Ｎが放出する陽電子に起因するバックグランド（ＢＧ）要因となるγ線の計数を除去することができる。この信号処理回路３７により信号処理されたデータはパーソナルコンピュータ等の情報処理手段４５に記録され、所要の演算、例えば燃料破損の規模等を表わす要素があれば、これら要素に基づく演算を行ない、これら演算結果や信号処理回路からの放射線検出信号等のデータを、例えば図５で示すスペクトラム等所要の表示方法によりモニタ４５ａに表示する。また、情報処理手段４５は信号処理回路３７の信号処理をコントロールする機能を有する。なお、情報処理手段４５は複数台設けてもよい。
【００４２】
図４は、図８で示す従来のオフガス核種連続測定装置により取得された典型的なオフガスのγ線スペクトルを示している。図４に示すように、従来のオフガス核種連続測定装置では１３Ｎの存在によりコンプトン散乱γ線のバックグラウンドＢＧが生じ、他の希ガス成分のγ線ピークの多くが影響を受けている。このスペクトルは、バッチサンプリングによる測定により得られたものであるため、一定の減衰時間を経たものである。実際のインライン測定時には、さらに多量の１３Ｎ成分と短半減期の８９Ｋｒや１３７Ｘｅもスペクトル上に生じているため、減衰無しでの測定では破損燃料検出に最も感度が高く、エネルギーが低い１３３Ｘｅのγ線ピークは、ほとんど検出限界以下となっている。
【００４３】
これに対し、図５は本実施形態にかかる情報処理手段４５のモニタ４５ａに表示される放射線検出信号のスペクトル図である。すなわち、本実施形態に係るオフガス核種連続測定装置Ａでは、核種測定ライン上に設けられた測定チャンバ３８の外周を取り巻くように、放射線検出器３９ａ〜３９ｈを複数設置した放射線詳細検出部３５と逆同時計数処理を行う信号処理回路３７を設けたことによって、１３Ｎが放出する陽電子に起因するバックグランド（ＢＧ）要因となるγ線の計数を除去することができる。一方、逆同時計数に無関係なＫｒ、Ｘｅが放出するガンマ線は計数される。従って、炉心１２から発生したオフガス成分のうち、ＢＧとなっている１３Ｎの信号を、時間減衰無しでＫｒ、Ｘｅの信号から除去することができる。このような放射線検出信号のＢＧ除去前後の典型的なスペクトル図を図５で示している。
【００４４】
これにより、半減期の短い核種と、破損燃料から放出される場合に最も変動感度の高い半減期の長い核種とを、簡易に、かつ同時に測定することができ、正確なオフガス移行時間の補正と、破損燃料体の高感度な特定とが可能になる。
【００４５】
［第２実施形態］
図６（ａ）は本発明の第２実施形態に係るオフガス核種連続測定装置Ｂの要部平断面模式図、同（ｂ）は同側断面模式図、同（ｃ）は主に信号処理回路３７Ｂの構成を示す模式図である。
【００４６】
このオフガス核種連続測定装置Ｂは測定チャンバ３８の周方向に複数対配設した放射線検出器３９ａ〜３９ｈを、測定チャンバ３８の軸方向にも所要のピッチを置いて複数段設け、測定チャンバ３８の中心軸に対して、各対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈの一方（図６（ｃ）では右側）と他方（同左側）の左右２組に分けた点に特徴がある。
【００４７】
そして、図６（ｃ）に示すように左右２組に分けた軸方向各段の放射線検出器３９ａ〜３９ｈの放射線検出信号出力側を各プリアンプ（ＰＡ）４０を介して、左右２組のメインアンプ（ＭＡ）４２，４２とゲートジェネレータ（ＧＧ）４１，４１にそれぞれ順次接続している。すなわち、各メインアンプ４２とゲートジェネレータ４１はこれらを１組として左右２組設け、互いに１８０°の位置関係にある二つで一対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈの系統にそれぞれ異なる組に接続されている。逆同時回路（ＡＮＴＩ ＣＯＩＮ）４３は、上記第２実施形態と同様、１８０°の位置にある各対の放射線検出器３９ａ〜３９ｈからの両放射線検出信号の入力が同時でない場合のみ信号を出力し、計数回路４４に与えられ、ここで計数される。この基本構成は第１実施形態と同様であるが、この第２実施形態によれば、測定チャンバ３８の軸方向で異なる位置にある放射線検出器３９ａ〜３９ｈでも、測定チャンバ３８の同一の軸直角断面にある放射線検出器３９ａ〜３９ｈはプリアンプ（ＰＡ）４０を介して連結されているので、放射線検出機能上は軸方向に連続した長い放射線検出器３９ａ〜３９ｈが存在するのと等価となる。
【００４８】
したがって、上記第１実施形態においては、測定チャンバ３８を取り囲む放射線検出器３９ａ〜３９ｈ群が作る平面（測定チャンバ３８の横断面）上に放出した二つのγ線のみに感度があるのに対し、この第２実施形態では、測定チャンバ３８の異なる軸方向にある二つの放射線検出器３９ａ〜３９ｈが作る平面内でのγ線の検出も同時に可能になるため、検出感度をさらに向上させることができる。
【００４９】
［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態に係るオフガス核種連続測定装置Ｃの構成を示す系統構成図である。この図７に示すように、このオフガス核種連続測定装置Ｃは、核種測定ライン３４に、放射線を減衰させる減衰管ライン４６を放射線詳細検出装置３５に対して並列に接続し、この減衰管ライン４６のオフガスの入口側と出口側とにそれぞれ接続された測定ライン３４との両接続部に、入口側切替弁４７、出口側切替弁４８をそれぞれ設け、これら切替弁４７，４８の切替操作を手動操作、または情報処理手段４５により自動操作し得るように構成した点に特徴がある。
【００５０】
そして、オフガス核種連続測定装置Ｃは、戻し配管３６の途中に、出口側切替弁４８の下流側にて、ＢＧ（バックグランド）ガスチャンバ７を介装している。このＢＧ（バックグランド）ガスチャンバ７は、図８で示す従来例と同様に構成されており、ガスチャンバ７内の放射線を検出する放射線検出器８を冷凍機１０により冷却して放射線検出精度の向上を図っている。
【００５１】
放射線検出器８は、その放射線検出信号出力端側を、放射線分析計であるγ線スペクトロメータ（ＭＣＡ：マルチチャンネル分析計）９を介してパーソナルコンピュータ等の情報処理手段４５，４５にそれぞれ接続している。
【００５２】
このオフガス核種連続測定装置Ｃは、例えば原子炉プラントの通常運転時には、入口側，出口側切替弁４７，４８を、オフガスサンプリングライン３０からのオフガスを減衰管ライン４６側へ通すように、手動操作、または情報処理手段４５による自動操作により切り替える。
【００５３】
これにより、オフガスサンプリングライン３０からのオフガスは減衰管ライン４６を通って放射線が減衰され、放射線検出器８により放射線が検出される。この放射線検出信号はγ線スペクトロンメータ（ＭＣＡ）に与えられ、ここでスペクトラムデータ等に分析作成されて情報処理手段４５に与えられ、そのモニタ４５ａに放射線スペクトラム等所要の表示形態で表示される。
【００５４】
そして、このモニタ４５ａに表示されている放射線スペクトラムを監視している監視員等がその放射線スペクトラムを見て燃料破損が発生した可能性があると判断したときに、図示しない切替弁ボタンスイッチのオン等の手動操作により入口側，出口側切替弁４７，４８を、オフガスサンプリングライン３０からのオフガスを減衰管ライン４６側から放射線詳細検出部３５側へ通すように切り替える。
【００５５】
これにより、オフガスサンプリングライン３０からのオフガスは減衰管ライン４６により放射線が減衰されずに、放射線詳細検出部３５により検出される。この放射線検出信号は上記実施形態と同様に信号処理回路３７により逆同時計数処理されてＢＧが除去され、スペクトラム等によりモニタ４５ａに表示される。
【００５６】
したがって、このオフガス核種連続測定装置Ｃによれば、燃料破損が生じていない場合には、短半減期の核種を測定する必要性が小さいので、減衰管ライン４６を経由した放射線測定で、かつ逆同時計数処理を行なう信号処理回路３７を働かせず、ＢＧを減衰させた全ての長半減期核種に由来する信号を計数する。放射線検出信号の切替えは、ゲートジェネレータ４１をスイッチオフすることで容易に可能である。そして、この測定時において、測定値に変動が生じた場合に、切替弁４７，４８を作動させ、かつゲートジェネレータ４１をスイッチオンした状態で、１３ＮのＢＧを除去した残りの希ガス成分の測定に切り替え、破損燃料セルの同定のための測定を行うことができる。
【００５７】
また、このようなオフガス流路切替操作によって、上記第１実施形態と同様に破損燃料セルの同定作業時には低ＢＧでかつ短半減期核種の信号を得ることが可能で、かつ通常時には低ＢＧモニタリングが可能になり、破損検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るオフガス核種連続測定装置が配設される原子炉オフガス系の系統構成図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るオフガス核種連続測定装置の構成図。
【図３】（ａ）は図２で示す放射線詳細検出装置の平断面的模式図、（ｂ）は同横断面的模式図、（ｃ）は同信号処理回路を主に示す構成図。
【図４】従来のオフガス核種連続測定装置により検出される検出信号の典型的なオフガスのγ線スペクトルを示すグラフ。
【図５】図２で示す信号処理回路によるＢＧ除去後とＢＧ除去前とを比較して示すスペクトラム図。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態によるオフガス核種連続測定装置の放射線詳細検出装置の平断面的模式図、（ｂ）は同横断面的模式図、（ｃ）は同信号処理回路の構成図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る主要部の構成を示す系統構成図。
【図８】従来例のオフガス核種連続測定装置の構成図。
【符号の説明】
【００５９】
１１ 原子炉圧力容器
１２ 炉心
１３ 主蒸気管
１４ タービン
１５ 復水器
１６ 抽気配管
１７ 抽気配管
１８ オフガス系
２１ 蒸気抽出器
２２ 加熱器
２３ 再結合器
２４ 凝縮器
２５ ドライヤ
２６ オフガス系除湿冷却器出口配管
２７ 活性炭吸着塔
２８ モニタ
２９ スタック
３０ オフガスサンプリングライン
３１ サンプルチャンバ
３２ 電離箱検出器
３３ 放射線モニタ
３４ 核種測定ライン
３５ 放射線詳細検出装置
３６ 戻し配管
３７ 信号処理回路
３８ 測定チャンバ
３９ａ〜３９ｈ 放射線検出器
４０ プリアンプ（ＰＡ）
４１ ゲートジェネレータ（ＧＧ）
４２ メインアンプ（ＭＡ）
４３ 逆同時回路（ＡＮＴＩ ＣＯＩＮ）
４７，４８ 切替弁
４６ 減衰管ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉のオフガス系に接続された核種測定ラインと、
この各種測定ライン内に配設されたガス測定チャンバと、
このガス測定チャンバを囲む位置にて複数配設され、その径方向で対向するもの同士が対をなす放射線検出器と、
これら対をなす放射線検出器によりそれぞれ検出された両放射線検出信号が逆同時に検出されたときに、これら両放射線検出信号を計数せず、これら両放射線検出信号の一方が入力されたときに、その放射線検出信号を計数処理する逆同時計数処理手段と、
を具備していることを特徴とするオフガス核種連続測定装置。
【請求項２】
前記放射線検出器は、前記ガス測定チャンバの周方向と軸方向とにそれぞれ複数対配設されていることを特徴とする請求項１記載のオフガス核種連続測定装置。
【請求項３】
前記逆同時時計数処理手段は、前記ガス測定チャンバの軸方向位置が異なる位置にて径方向で対向して対をなす放射線検出器によりそれぞれ検出される放射線検出信号が逆同時に検出されなかったときに限り、その検出信号を計数するように構成されていることを特徴とする請求項２記載のオフガス核種連続測定装置。
【請求項４】
前記放射線検出器は、その一部または全部がＣｄＴｅ放射線検出器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のオフガス核種連続測定装置。
【請求項５】
前記放射線検出器にオフガスを案内するオフガス流路に、放射線を減衰させる減衰管ラインを切替自在に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のオフガス核種連続測定装置。
【請求項１】
原子炉のオフガス系に接続された核種測定ラインと、
この各種測定ライン内に配設されたガス測定チャンバと、
このガス測定チャンバを囲む位置にて複数配設され、その径方向で対向するもの同士が対をなす放射線検出器と、
これら対をなす放射線検出器によりそれぞれ検出された両放射線検出信号が逆同時に検出されたときに、これら両放射線検出信号を計数せず、これら両放射線検出信号の一方が入力されたときに、その放射線検出信号を計数処理する逆同時計数処理手段と、
を具備していることを特徴とするオフガス核種連続測定装置。
【請求項２】
前記放射線検出器は、前記ガス測定チャンバの周方向と軸方向とにそれぞれ複数対配設されていることを特徴とする請求項１記載のオフガス核種連続測定装置。
【請求項３】
前記逆同時時計数処理手段は、前記ガス測定チャンバの軸方向位置が異なる位置にて径方向で対向して対をなす放射線検出器によりそれぞれ検出される放射線検出信号が逆同時に検出されなかったときに限り、その検出信号を計数するように構成されていることを特徴とする請求項２記載のオフガス核種連続測定装置。
【請求項４】
前記放射線検出器は、その一部または全部がＣｄＴｅ放射線検出器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のオフガス核種連続測定装置。
【請求項５】
前記放射線検出器にオフガスを案内するオフガス流路に、放射線を減衰させる減衰管ラインを切替自在に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のオフガス核種連続測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２２５３９３（Ｐ２００７−２２５３９３Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４５６５６（Ｐ２００６−４５６５６）
【出願日】平成１８年２月２２日（２００６．２．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２２日（２００６．２．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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