核計装を用いた早期炉内異常検知システムの検討-「常陽」核計装ゆらぎのバックグラウンド特性に基づく検討-

Study on early core anomaly detection system using nuclear instrumentation; Study on core anomaly detection system based on fluctuation characteristics of neutron flux monitors in JOYO

小舞 正文; 大山 幸男*

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高速実験炉「常陽」(以下「常陽」)では、炉内異常事象を応答性の早い核計装信号を用いて検出し、炉内異常を早期に検知する早期炉内異常検知技術の開発を進めている。例えば炉内流路閉塞等により気泡が発生した場合、高周波の反応度ゆらぎが発生するが、その応度ゆらぎを早期に検知するためには、核計装信号の微弱な変化をすばやく捉える必要がある。そのため通常時の核計装信号のバックグラウンド特性を予め把握することは重要である。「常陽」では、これまでに炉雑音測定試験により核計装信号ゆらぎのバックグラウンドデータを採取してきた。核計装信号の周波数スペクトルの特徴は、高周波になるにつれてスペクトル強度が低下するピンクノイズ形状であることがあげられる。そのため、炉内早期異常検知システムは、計測上のダイナミックレンジを確保しつつ高分解能のサンプリングビット分解能で核計装信号の変化を捉え、通常時のバックグラウンド特性との比較演算を高速に行うことが重要となる。本報告書では、核計装信号ゆらぎの特性についてまとめ、その特性を基にした異常検知システムの検討結果をまとめた。

A neutron flux monitor can be effective for early detection of reactivity anomalies in a FBR core. For instance, when a local blockage causes a bubble, there is a slight reactivity change in the high frequency band. It is important to understand the fluctuation characteristics of neutron flux monitors. Analysis of the JOYO reactor showed that flux-monitoring fluctuations are pink noise. These noise characteristics drive the requirements for the JOYO reactor anomaly detection system. The system requires fast time resolution and analog to digital resolution with sufficient dynamic range. A real time arithmetic unit is needed to compare the flux monitor signal with signals from normal conditions. This report describes the characteristics of neutron flux monitor signals and the anomaly detection system designed to analyze them.