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JPH038059B2 - - Google Patents
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JPH038059B2 - - Google Patents

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JPH038059B2
JPH038059B2 JP59216474A JP21647484A JPH038059B2 JP H038059 B2 JPH038059 B2 JP H038059B2 JP 59216474 A JP59216474 A JP 59216474A JP 21647484 A JP21647484 A JP 21647484A JP H038059 B2 JPH038059 B2 JP H038059B2
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detector
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Kyaroru Uinpii Riiron
Puresukotsuto Sutaatsu Jon
Hooru Neizeru Jon
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General Electric Co
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    • G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明の分野は全般的にイオン室形中性子検
出器、更に具体的に云えば、原子炉の炉心内の中
性子束を測定する為に使う時、こういう検出器の
寿命を長くすると共に感度を改善することに関す
る。
この発明を用いることが出来る様な形式の炉心
内中性子検出装置の１例が米国特許第3565760号
に記載されている。
イオン室形中性子検出器は周知であり、例えば
米国特許第3043954号に記載されている。普通、
こういう室は相隔たる１対の電極を持つていて、
これらの電極が互いに電気絶縁されており、その
間に中性子に感応する物質及び電離可能なガスが
設けられている。例えば核分裂形イオン室では、
中性子に感応する物質は、熱中性子によつて核分
裂を起すことが出来るウラン235の様な物質であ
る。中性子が室内のウランの核分裂を誘起する
時、この結果を生ずる核分裂生成物が、室内の中
性子束の大きさに比例して、ガスを電離する。電
極の間に直流電圧を印加すると、電離の程度に比
例し、従つて室内の中性子束に比例する出力信号
が発生される。
早期の核分裂反応炉以降、全出力運転の時も始
動の時も、軽水炉（LWR）を制御する為に中性
子に感応するイオン室が使われて来た。全出力で
運転されるLWRに於ける中性子束を感知する為
の出力領域モニタ（PRM）は、小形の固定の炉
心内核分裂室であるのが典型的であつた。全出力
運転は一般的に設計上の全出力定格の100％に於
けるLWRの運転と定義される。
然し、LWRの初期の始動の際に中性子束を測
定する為に使われるイオン室（即ち、中性子源領
域モニタ（略称SRM）並びに中間領域モニタ
（略称IRM））は、原子炉の炉心内に固定されて
いない。典型的には、始動感知装置は、103乃至
109nvの中性子束範囲をカバーする４個の中性子
源領域モニタ（SRM）と、108乃至1.5×1013nvの
範囲をカバーし得る８個の中間領域モニタ
（IRM）とを持つている。中性子束の普通の単位
は、単位時間あたり単位面積と交差する粒子の数
と定義され、その強度の目安である。以下の説明
では、中性子束を“nv”という記号で示すが、
これは１秒に１平方センチの面積を通過する中性
子の数を表わす。こういう感知装置及び関連した
電子回路が一緒になつて、10桁よりも多くの中性
子束をカバーする。
第１図はLWRの中性子源領域、中間領域及び
出力領域の動作と、種々のレベルの中性子束に対
する３つの相異なる感知装置のいろいろな応答と
を示すグラフである。
中性子線領域並びに中間領域で感度を高くする
必要がある為、並びにLWRの全出力運動中に
SRM及びIRMが時機尚早に燃えつきるのを防止
する為に、従来、SRM及びIRM感知装置は、
LWRの炉心の下方で、中性子束が無視し得る位
置に引込めていた。感知装置を挿入したり引込め
る装置は、駆動制御回路、駆動モータ、可撓性の
駆動軸、歯車箱及び垂直駆動管で構成され、この
管の中に感知装置が収容されていて、LWRの炉
心に固定されてその中に入り込む円筒形の乾いた
管の中に感知装置を挿入する手段になる。こうい
う部品は高いレベルの保守を必要とし、制御棒の
駆動部の保守の際に損傷を受ける惧れがあり、容
器の下方の煩雑を増やす。
引込めることの出来る検出器に要求される高い
レベルの保守に伴う別の問題は、人間が放射に露
出されることである。公知の様に、原子力規制委
員会（NRC）は、所定の期間の間に人間が被曝
してもよい照射の上限を定めており、これは典型
的にはマン・レム被曝量と呼ばれている。
更にNRCは規制指針1.97で新しい規制を発表
し、冷却材喪失事故（LOCA）後の中性子束レベ
ルを10-6％から全出力の100％までの全出力範囲
にわたつて監視する安全関連装置を操業中の工場
が持つことを要求している。
従つて、(1)急速な燃焼（バーンアツプ）を伴わ
ずに炉心内に固定することが出来、(2)３又は更に
多くの運転サイクルにわたり、或いはLWRの大
体５全出力年にわたり、炉心内にとゞまることが
出来、且つ(3)好ましくは現在使われている２つの
感知装置の代りに１つの感知装置を用いて、広い
範囲の中性子束に対して作用する感知装置に対す
る要望がある。
発明の要約 この発明は広域中性子検出器を提供する。相隔
たる２つの電極をその中に配置した密封室が、検
出器がある場所に於ける中性子束より少なくとも
約２桁低い中性子束を持つ環境内に配置された封
じを用いて気密封じされる。電極の間の空間内に
電離可能なガスが配置されていて、２気圧より高
い圧力に加圧されている。作用物質及び増殖性物
質の混合物の層が室内に配置されている。作用物
質及び増殖性物質は夫々Ｕ−235及びＵ−234であ
る。この層は少なくとも0.2ミリグラム／平方セ
ンチの厚さを持つている。
この発明の１実施例が図面に示されている。図
面は、次の好ましい実施例の詳しい説明の項でこ
の発明の１実施例の構成と作用の説明と共に、こ
の発明の考えを例によつて説明する為のものであ
る。
好ましい実施例の詳しい説明 第１図は前に「発明の背景」の項で説明したの
で、こゝでは説明しない。
第２図はその中の中性子束を監視する為に原子
炉２２内に配置された複数個の検出器２０を図式
的に示している。周知の様に、原子炉は複数個の
相隔たる燃料集成体２４を持ち、各々の集成体が
Ｕ−235の様な核分裂し得る物質を収容した複数
個の燃料要素又は燃料棒を持つている。燃料集成
体２４の間の空間に保護管２６が配置されて検出
器２０を受入れる。管２６は密封してもよいし、
或いは図示の様に開放して、検出器２０の周りを
流れる冷却材の流れを受入れる様にしてもよい。
実際には、各々の管２６の中で炉心の相異なる高
さの所にある幾つかの検出器２０を含めて、多数
の出力範囲検出器２０が原子炉の炉心内に予定の
配置で分布しており、炉心内の中性子束の大きさ
並びに分布の正確な表示を発生する。こういう装
置は米国特許第3565760号に詳しく記載されてい
る。この発明の広域中性子検出器（WRNM）は
炉心の中心平面より約1.5フイート上方に配置さ
れる。
第３図はこの発明の中性子検出装置３０に用い
る中性子検出器２０の略図である。検出器２０が
２つの相隔たる同心の電極、即ち第１の電極３２
及び第２の電極３４を持つている。電極３２，３
４の間の空間３６は密封されていて、例えばアル
ゴンの様な希ガスである加圧した電離可能なガス
が充填されている。一方又は両方の電極３２，３
４の面が作用物質及び増殖性物質の混合物から成
る層を担持している。この内の１つの物質は中性
子によつて放射化することが出来る。例えば、核
分裂可能なウランである。
中性子束が存在すると、核分裂可能な物質から
成るこの混合物又は被覆３８は中性子束に比例す
る速度で、核分裂反応を起す。こうして生じた核
分裂生成物が核分裂の数に比例して、空間３６内
にあるガスを電離する。適当な電圧を持つ電源４
０を電極３２，３４の間に接続すると、電極３
２，３４によつてイオン対が収集される。この結
果、第１の電極３２から第２の電極３４に計器４
２の様な電気検出装置を介して電流が流れる。計
器４２が表示する信号は、検出器２０の室４４内
の中性子束に比例する。検出器２０の寿命は、作
用物質及び増殖性物質が欠乏する速度に関係し、
従つて室内の中性子束の熱成分及び熱外成分に関
係する。
第４図はこの発明の特定の実施例を示す。中性
子検出器２０が相隔たる２つの電極、即ち、第１
の電極３２及び第２の電極３４を収めた密封室４
４で構成される。密封室４４は或る長さのステン
レス鋼の管４８で構成され、第１の端栓５０及び
第２の端栓５２によつて密封されている。端栓５
０は電気導体５４を通す為の通路を持つている。
電極３２，３４はセラミツクの第１及び第２の絶
縁性スペーサ５８，６０によつて互いに絶縁され
ている。中心電極又は内側電極３４が陽極として
作用し、電気導体５４を介して電源４０及び信号
処理回路に電気接続される。アルゴン又はヘリウ
ムの様な電離可能なガスが電極３２，３４の間の
空間３６内に配置される。
検出器２０が10桁の中性子束測定範囲にわたつ
て所望の感度を持つ様にする為には、空間３６を
２気圧より高い圧力に保つことが特に重要であ
る。この特徴は、前に引用した米国特許第
4121106号に対してこの発明の特に重要な違いで
ある。空間３６に保有するガスの圧力の適当な範
囲は、２気圧乃至20気圧であり、約14.7気圧に保
つことが好ましい。陽極３２は第４図に示す様な
中空内部４５を持つことが好ましく、この中空内
部４５には空間３６に使うのと同じ電離可能なガ
スを充填して空間３６と連通する。中空内部４５
で、電離可能なガスが埋合せ容積として作用す
る。中空内部４５は空間３６と同じ圧力に加圧さ
れる。この構成は、ガス埋合せ容積が検出器の直
線性をかなり改善すると共に、陽極３４の質量が
減少している為にγ加熱を減少するのに役立つ点
で好ましい。
作用物質及び増殖性物質の混合物から成る薄い
被覆３８が陽極３４の表面に設けられる。この発
明の別の実施例では、陰極３２の内径が薄い被覆
３８を担持してもよいし、或いは陰極３２と陽極
３４の両方が作用物質及び増殖性物質の混合物の
被膜を持つていてもよい。今の場合、被覆３８は
Ｕ−234及びＵ−235の混合物を70：30乃至90：10
の範囲内の比で持つており、この被覆が陽極３４
の外径に沈積される。好ましい実施例では、Ｕ−
234及びＵ−235の79：21混合物を使い、こうして
同じ混合物を使つた出力範囲検出器の性能に基づ
いて十分な資料のある感度対中性子露出の関係が
得られる様にする。
この混合物にすると、全出力で運転される炉心
内で丸５年動作した後、検出器２０の感度が約60
％低下する。５全出力年の終りに於ける検出器２
０の目標感度が例えば１×10-3カウント／秒／nv
（これはプラントの製造業者によつて決定された
プラントの技術仕様によつて要求される計数率よ
りもずつと高い計数率になる）であれば、初期感
度を2.5×10-3カウント／秒／nvにすると、炉心
内の位置を固定にすることが出来る。こうする
と、現在使われているSRM及びIRM駆動部品が
要らなくなるので、望ましい。
第４図の構造の説明を続けると、導体５４が約
40フイートの長さを持つケーブル６２内に収容さ
れている。ケーブル６２がハウジング絶縁体６６
に取付けた押えリング６４を通り抜ける。絶縁体
６６が端栓５０に取付けられていて、検出器２０
のハウジングの所定位置に溶接されている。ケー
ブル・アダプタ６８が検出器２０の内部で端栓５
０の内面に突合せになつている。多孔質の鋼製の
膜であるスクリーン７０を設けて、感知装置から
ケーブルへ、更に後で説明するセラミツク封じま
でガスが移動出来る様にする。ハウジング絶縁体
６６の作用は、感知装置を取付けた管から感知装
置を絶縁することである。検出器２０の内部で
は、導体５４は、ケーブル・アダプタ６８と第１
のスペーサ５８の間の距離を伸びる絶縁密封導管
７２内に入つている。
導管７２の中で、ケーブル６２が継目７４で第
１の装置７６、第２の装置７８及び第３の装置８
０に接続される。装置７６，７８，８０は、頑丈
な電気絶縁集成体を用いてケーブルを終端する為
に使われるセラミツク−金属間封じの部品であ
る。
電極３４の他端（即ち、第４図の右側）では、
第２のスペーサ６０の外側に円板絶縁体８６があ
り、その後に前に述べた第２の端栓５２が続き、
この端栓がハウジング４８の所定位置に溶接され
ている。検出器２０の外側で、端栓５２の外面に
ハウジング絶縁体８８が取付けられ、その後に押
えリング９０が続いている。ハウジング絶縁体８
８及び押えリング９０の構成並びに作用は、絶縁
体６６及び押えリング６４と略同一である。中空
キヤツプ９２が端栓５２に取付けられている。
圧送管５６が、中空内部４５、空間３６及びフ
イルタ７０を介して、ケーブル６２の内部空間を
含む検出器の内部空間と流体が連通する様に固定
されている。圧送管５６は中空内部４５、空間３
６及びケーブル６２を真空にひき、その後中空内
部４５、空間３６及びケーブル６２を所望の圧力
のガス混合物で充填する為に使われる。
中性子パルスに応答して検出器２０によつて発
生された電流が解析の為に導体５４を介して計器
４２に送られる。計器４２は数多くのいろいろな
形式の電気解析回路にすることが出来、その幾つ
かが公知である。１例が米国特許第3579127号に
記載されている。この米国特許の電気回路は、検
出器によつて測定された不規則なパルスの平均速
度の対数に比例する出力信号を発生する様に作用
する。パルス信号の速度が十分な大きさを持つ全
パルス速度範囲にわたつて変化する為に、少なく
とも２種類の異なる監視方法を必要とする。
米国特許第3579127号では、不規則なパルスの
パルス速度の対数に比例する第１の中間信号、及
び全パルス速度範囲の予定の下側部分に比例する
第２の中間信号が発生される。第１及び第２の中
間信号は調節自在であつて、平均パルス速度の対
数に対して同じ比例関係を持つ様にする。２つの
中間信号を制限して組合せる振幅とレベルも調節
自在である。組合せ又は加算出力回路を設けて、
第１及び第２の中間信号の両方から１個の出力を
発生し、この出力信号が全パルス速度範囲にわた
つて平均パルス速度の対数に比例する直線的な連
続信号になる様にする。
従来の回路の別の例が米国特許第4103166号に
記載されている。この米国特許では、検出器の核
分裂室内の平均自乗の交流に比例する電圧（これ
を普通AC信号と呼ぶ）を形成するが、これが中
間領域に於ける中性子束の目安である。
第５図はこの発明の好ましい実施例による第４
図の検出器の１つの用例を示す。第５図は中性子
束を発生する炉心内にこの発明の検出器を配置し
た構成の一部分を切欠いた側面図である。第５図
の検出器集成体９４が密封された円筒形のドラ
イ・チユーブ９６（又はこれと同等のウエツト・
チユーブ）を持つており、このチユーブがヘツド
９８を持つている。
炉心の中性子束の中に配置する時に検出器２０
を収容するチユーブ室１００を設ける。検出器２
０はキヤツプ９２をヘツド９８に近づけて配置
し、このキヤツプの後に検出器２０の押えリング
９０、ハウジング絶縁体８８、ハウジング絶縁体
６６及び押えリング６４が続く、押えリング６４
を全体的なケーブル６２の上側ケーブル１０４に
取付ける。上側ケーブル１０４は、アルミナ絶縁
物１０２の環状集成体の中に封入することによ
り、ドライ・チユーブ９６の壁１０６から絶縁さ
れている。上側ケーブル１０４の下端１０８がド
ライ・チユーブ９６内に入つているセラミツク封
じ１１０にはまる様になつている。電極３２，３
４の間にあるガスが、約10フイートの長さを持つ
上側ケーブル１０４を全体的にセラミツク封じ１
１０に対して押付ける。上側ケーブル１０４と全
体的なケーブル６２の下側ケーブル１１４（これ
は約30フイートの長さを持つ）の間に空間１１２
があり、下側ケーブル１１４もシリカ又はアルミ
ナの絶縁物１０２を用いて壁１０６から同様に絶
縁されている。
ドライ・チユーブ９６は、原子炉の壁１１６を
通り抜けると共にこの壁に固定された一体の境界
封じ１１８に取巻かれている。境界封じ１１８は
原子炉に典型的に使われる普通のASME圧力境
界封じである。封じ１１８がヘツド１２２を持
ち、頚部１２４を介して、ヘツド１２２の外径よ
りも外径の小さいのど部１２６に細くなる。ヘツ
ド９８から境界封じの頚部１２４の初めまで伸び
るドライ・チユーブ９６は、標準ASME圧力規
則が適用される管で構成されている。
この発明にとつて特に重要なのは、炉心１２８
に対するセラミツク封じ１１０の場所である。こ
の発明では、封じ１１０は、アルミナ、フオース
テライト、酸化ベリリウム及び硝子を含む群から
選ばれたセラミツク材料で作られ、アルミナで構
成することが好ましい。この発明が従来の問題を
解決してそれを改善する重要なやり方の１つは、
検出器２０が受ける炉心１２８内の中性子束より
少なくとも２桁低い中性子束を受ける様な場所
に、セラミツク封じ１１０を配置することであ
る。検出器２０の様な検出器は約７年の寿命を持
つと予測されたが、約２年使つた後、こういう検
出器は感度にかなりの予想外の変化が生ずること
が判つた。
この発明が生れるきつかけとなつた大規模な実
験並びに研究の後、検出器の感度の変化が起る１
つの原因は、原子炉１２８内の強い中性子束によ
る中性子照射により、セラミツク封じ１１０が高
速中性子によつて損傷を受け、その結果感知装置
の本体とケーブルの間でガスが移動し、従つて、
感度が変化することが判つた。実験の結果、セラ
ミツク封じ１１０を検出器自体の中の従来の場所
から、炉心１２８の下側の縁１３０より約２フイ
ート下方、従つて中性子損傷を受ける閾値よりず
つと下方の、第５図に示す位置に変えるというこ
の発明の考えが生れた。こういう位置にすると、
予想される検出器の寿命の終りに於ける中性子の
影響は、高速中性子による損傷の閾値より約２桁
低くなる。この閾値は典型的には約２乃至５×
1021nvtである。
最後にドライ・チユーブ９６は境界封じ１１８
を通り抜けてドライ・チユーブの外側端１３２で
出て来て、LOCA事後適格の設計になつている外
側封じ１３４によつて密封される。下側のケーブ
ル１１４の下端１２０がセラミツクの下側コネク
タ１３６によつて気密封じされて外側ケーブル１
３８と導電関係を持つ。外側ケーブル１３８が封
じの開口１４０を通り抜けて、電源４０及び計器
４２に普通に電気接続される。
第５図を見れば判る様に、この発明は４乃至６
年の予想寿命の間、検出器２０を原子炉１２８内
に永久的に配置することにより、感知装置を挿入
したり引込める装置を含めるという従来の必要を
省く。従つて、この発明は駆動部制御回路、駆動
モータ、可撓性の駆動軸、歯車箱、及び感知装置
２０を収容していてそれぞれを固定のドライ・チ
ユーブ９６に挿入する手段となる垂直駆動管の様
な従来必要とした装置を不要とする。この発明の
検出器２０は、耐震状態並びに冷却剤喪失事故後
の状態の両方に適格である。
ケーブル絶縁物は容積率約35％につき固めた微
視的な球の形をしたシリカである。このつき固め
により、絶縁物を介してのガスの移動が非常に高
速になり、こうして検出器を製造し易くすると共
に、普通に使われているアルミナ又はマグネシア
の様な普通の鉱物質で絶縁されたケーブルを使つ
た場合に生ずる信号の遅いドリフトをなくす。
検出器２０内でガスの容積と温度、及び12フイ
ートの上側のケーブル１０４内でガスの容積と温
度の適当な釣合いをとることにより、原子炉の出
力変化があつた後に起る検出器と上側ケーブルの
間のガスの移動が最小限に抑えられ、直線的な感
知信号が保たれる。部分１４０から部分９８まで
測つた領域でドライ・チユーブ９６を空気ではな
くヘリウム・ガスで後から充填することにより、
検出器２０内の陽極の温度は約1186〓という高い
温度から、976〓という低い値に大幅に下げるこ
とが出来る。
明細書の末尾に記録した表及びに検出器の
パラメータを示す。表はこの発明の検出器２０
の最初の開発モデルを記述したものであり、この
モデルは試験状態で首尾よく動作した。表には
改造した検出器を開発して試験した結果を示して
ある。
中性子を監視する分野では、Ｕ−234の自然減
衰によつて生ずるアルフア粒子によつて発生され
る背景信号に関する懸念があつた。この懸念の
為、極めて少量のＵ−234を持つ核分裂計数器が
製造される様になつた。従来、或るSRM核分裂
計数器では、最大0.5％のＵ−234が使われてい
る。従つて、この様な核分裂計数器の設計技術者
が、再生形検出器に要求される様に、この発明の
分量にわざとＵ−234を追加することは全く考え
られない。然し、検出器に正しい設計を用いて回
路を正しく選択すると、炉心内の中性子束によつ
て検出器が照射されたことによつて発生される信
号に対し、自発減衰によつて生ずる自発的なＵ−
234アルフア信号を弁別することは比較的容易で
ある。この為、中性子束の低い範囲（即ち、中性
子源領域）で、103乃至約109nvの中性子束の範囲
で、再生形検出器を使うことが出来る。この発明
の検出器２０の試験によつて、アルフア弁別が簡
単であることが実証された。
この発明の広域検出器は、自乗平均電圧
（MSV）動作にとつて、約0.64×10-2A2／Hz／nv
の範囲内で、十分以上の感度がある。従来利用し
得る回路では、検出器２０の様な始動時の中性子
束監視装置に要求される中性子束の10桁の全範囲
をカバーするのは容易である。1.68×103nvから
４×1012nvまでをカバーすることを実証するデー
タが得られている。MSV様式で更に高い中性子
束に行くことが出来るかどうかは、普通の方法に
よつて設計される電子回路のダイナミツク・レン
ジの関係である。今日の技術でも、少なくとも
1.50×1013nvまで達する能力は容易に得られる。
第５図に計器４２で図式的に示した電子回路
が、検出器２０のアナログ出力信号を外側ケーブ
ル１３８を介して受取る。このアナログ出力信号
が前置増幅器（図に示してない）で増幅され、そ
の後適当な電子式分離装置（図に示してない）に
よつて計数チヤンネルと平均自乗電圧（MSV）
チヤンネルとに分離される。これによつて、10桁
の範囲にわたつて検出器２０が受けた即発中性子
束の目安が得られる。
電子式信号処理装置はいろいろな普通の形式の
どの形にしてもよい。第１の形式は、別々の信号
処理をするものである。この場合、計数信号及び
MSV信号を別々の信号のまゝにしてこき、別々
の原子炉制御室表示器、記録装置及び警報器（こ
れらは何れも示してない）に送られ、従つて現在
のLWR制御室装置（図に示してない）と容易に
インターフエイス接続される。第２の形式は対数
形の信号処理をするものであり、この場合、計数
信号及びMSV信号を対数信号に変換してから、
例えば選択回路に入力し、この回路が百分率出力
計に表示する為に優勢信号を選択する。この様な
装置では、周期引外し回路が１次安全引外し装置
として使われる。第３の形式は、組合せ信号処理
を行なうものであり、この場合信号処理方法の
種々の組合せはMSV様式に於ける手動又は自動
範囲スイツチを必要とするが、現在のLWR核分
裂プラントに後から組込むこと又は新しいLWR
プラントに取付けるという選択の余地がある。
第６図はこの代りに、３軸ケーブル集成体を構
成することが可能であることを示している。この
場合、外側さやは原子炉の大地（図に示してな
い）と接触しており、内側さやは外側ケーブル絶
縁物及び検出器２０の外部の絶縁スリーブによつ
て隔離されている。この構成では、検出器２０が
金属の外側保護さや１４４の中に配置されてい
る。さや１４４が溶着部１４８で３軸ケーブル１
４６に溶接されている。
第６図で内側ワイヤ１５０が１端で電極３４に
電気接続され、検出器２０から反応容器（図に示
してない）の外部までの距離に張渡されてから、
信号計１５２及び電源１５４の陽極に接続されて
いる。内側さや１５６が内側ワイヤ１５０を取巻
いていて、それから電気絶縁され、やはり検出器
ハウジング３２に接続されている。反応容器の外
側では、内側さや１５６の他端が電源１５４の陰
極に電気接続される。同様に、外側さや１５８が
内側さや１５６及び検出器２０から電気接続され
ているが、それらを取巻いており、原子炉の大地
に電気接続されている。第５図のセラミツク封じ
１１０と同じ様に、３軸封じ１６０が炉心の下方
に配置されている。反応容器の底では、第２の３
軸封じ１６２が、３軸ケーブルが反応容器から出
て行くことが出来る様にする通路を作つている。
この点で、３軸容器１４６が、内側ワイヤ１５０
と、３軸ケーブルの内側さや１５６に電気接続さ
れた外側ハウジングとで構成された同軸ケーブル
１６４に代る。
第５図のドライ・チユーブ９６で示す様なドラ
イ・チユーブ形集成体は、ドライ・チユーブ９６
を所定位置に残したまゝ、検出器２０及びそれと
一体のケーブル６２を取外すことが出来る様に、
炉心の底から入れる着脱自在の装置に容易に改造
することが出来る。この結果、現在の操業中のプ
ラントや将来建設される新しいプラントにとつて
も、コストの点でかなり有利になる。電磁干渉を
最小限に抑える為、検出器２０に使う一体のケー
ブル６２は、ステンレス鋼の外側さやの内部に収
容された密実な銅のさやを持つている。
運転開始領域検出器にとつては、出力領域検出
器の較正に必要なのと同様な検出器２０の較正を
必要としない。然し、計画的な交換を保証する為
に、検出器２０の寿命の終りを定期的に見積る必
要がある。この較正は、この発明の広域検出器か
らの直流信号を隣接するLPRM（局部出力領域モ
ニタ）からTIP（移動形炉心内プローブ）較正情
報と関係づけることによつて達成し得る。
以上この発明の好ましい実施例について詳しく
説明したのは、例示の為にすぎない。この詳しい
説明はこの発明を網羅するものではなく、またこ
の発明をこゝに説明した形そのものに制約するつ
もりもない。勿論、以上の説明から、いろいろな
変更が可能である。好ましい実施例を説明に選ん
だのは、この発明の原理並びにこの発明の実際的
な応用を最もよく説明する為であり、こうして
こゝで具体的に説明しなかつた他の構成でも、当
業者がこの発明を最もよく利用することが出来る
様にする為である。特定の用途に関してこの他の
いろいろな変更が考えられる。この発明の範囲は
特許請求の範囲の記載のみによつて限定されるこ
とを承知されたい。表 検出器（第１の開発モデル） 電極間隔 0.01吋 充填圧力 14.63気圧（絶対圧力） 充填ガス アルゴン ウラン被覆 1.0mg／cm2 ウラン混合物 21％Ｕ−235、79％Ｕ−234 感知容積 被覆は0.49平方吋 長さ 1.00吋 陰極直径 0.157
吋 一体のケーブル 絶縁物 シリカ 外側さや 外径0.170×肉厚0.015、TP304ス
テンレス鋼 遮蔽体 外径0.140×肉厚0.015、密実な銅 中心ワイヤ 外径0.021、結晶粒安定化銅 インピーダンス 75オーム 検出器の特性 ［中性子感度］ 計数 0.55×10-3cps／nv MSV 1.28×10-28A2／Hz／nv DC1.14×10-16A／nv パルス１個あたりの平均電荷
1.88×10-13クーロン ［γ感度］ MSV 1.86×10-29A2／Hz／Ｒ／Hr DC 1.19×10-13A／Ｒ／Hr ［アルフア］ 計数 0.0367×106cps DC 2.81×10-9アンペア MSV 1.85×10-29A2／Hz パルス１個あたりの平均電荷
7.65×10-15クーロン ［収集時間（350ボルトにて測定）］ 電子収集時間 6.0×10-8秒 イオン収集時間 2.25×10-5秒表 検出器のプロトタイプ 電極の間隔 0.01吋 充填圧力 14.63気圧（絶対圧力） 充填ガス アルゴン ウラン被覆 0.6mg／cm2 ウラン混合物 21％Ｕ−235、79％Ｕ−234 感知容積 被覆面積は3.69平方吋 長さ 3.00吋 陰極の直径 0.392吋 一体のケーブル 絶縁物 シリカ 外側さや 外径0.170×肉厚0.015、TD304ス
テンレス鋼 遮蔽体 外径0.140×肉厚0.015、密実な銅 中心ワイヤ 外径0.021吋、結晶粒安定化銅 インピーダンス 75オーム 検出器の特性 ［中性子感度］ 計数 2.72×10-3cps／nv MSV 0.672×10-28A2／Hz／nv DC 5.5×10-16A／nv パルス１個あたりの平均電荷
1.88×10-13クーロン ［γ感度］ MSV 4.4×10-28A2／Hz／Ｒ／Hr DC 1.3×10-12A／Ｒ／Hr ［アルフア］ 計数 1.4×106cps DC 1.04×10-8アンペア MSV 0.71×10-22A2／Hz パルス１個あたりの平均電荷
7.65×10-15クーロン ［収集時間（350ボルトにて測定）］ 電子収集時間 6.0×10-8秒 イオン収集時間 2.25×10-5秒 表及びにおいて、Ａはアンペア、DCは直
流、Ｒはレントゲン、Hrは時間を表わす。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の検出器の応答範囲を示す
「広域」と記した、中性子束の種々のレベルに対
する検出器の応答を示すグラフ、第２図は炉心内
にある中性子検出器の略図、第３図は中性子検出
器及びそれに接続された回路の略図、第４図はこ
の発明の中性子検出器を示す側面断面図、第５図
は第４図の中性子検出器の用例を示す図、第６図
は３軸ケーブル集成体を用いたこの発明の別の実
施例を示す略図、第７図は第６図の３軸ケーブル
の横断面図である。 主な符号の説明、３２，３４：電極、３６：空
間、３８：被覆、４４：密封室。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (a)封じによつて気密封じされ、相隔たる２つ
    の電極が中に配置されている密封室、(b)前記電極
    の間の空間内にある電離可能なガス、(c)前記室内
    に、前記電極の少なくとも１つに付加された、作
    用物質Ｕ−235及び増殖性物質Ｕ−234の混合物か
    らなる層、を有する広域中性子検出器であつて、
    (d)該中性子検出器が103乃至1014nvの広範囲の中
    性子束密度を持つ原子炉炉心内に配置しうるよう
    になつていて、これにより前記封じは前記炉心の
    外部にあつて炉心内の中性子束より少なくとも２
    桁低い中性子束を受けるようになつており、(e)前
    記電離可能なガスの圧力が少なくとも２気圧であ
    り、(f)前記層が少なくとも0.2ミリグラム／平方
    センチの量を有していて、これにより前記検出器
    を前記炉心内でまる５年動作させて、その効率が
    60％以上減少しない、ことを特徴とする広域中性
    子検出器。 ２ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検出
    器に於て、前記封じが金属材料にろう付けしたセ
    ラミツク材料で構成される広域中性子検出器。 ３ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検出
    器に於て、前記封じが炉心の外側少なくとも61cm
    （24吋）の所に配置されていて、中性子照射によ
    る封じの経年変化を減らし、こうして封じの寿命
    を検出器の寿命よりずつと長くした広域中性子検
    出器。 ４ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検出
    器に於て、電離可能なガスが2.0気圧乃至20.0気
    圧の範囲の圧力に加圧されている広域中性子検出
    器。 ５ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検出
    器に於て、電離可能なガスが14.7気圧に加圧され
    ている広域中性子検出器。 ６ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検出
    器に於て、前記物質の層が0.20乃至0.80ミリグラ
    ム／平方センチの範囲内の厚さを持つている広域
    中性子検出器。 ７ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検出
    器に於て、前記層が0.40乃至0.80ミリグラム／平
    方センチの範囲内の厚さを持つている広域中性子
    検出器。 ８ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検出
    器に於て、前記作用物質及び増殖性物質の混合物
    が70：30乃至90：10の範囲の比を持つＵ−234：
    Ｕ−235の混合物で構成されている広域中性子検
    出器。 ９ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検出
    器に於て、前記作用物質及び増殖性物質の混合物
    の層がＵ−235が21％に対してＵ−234が79％の比
    で構成されている広域中性子検出器。 １０ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、前記電極の間の空間が0.02乃至
    0.051cm（0.008乃至0.020吋）の範囲内である広域
    中性子検出器。 １１ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、前記電極の間の空間が少なくとも
    0.0254cm（0.010吋）である広域中性子検出器。 １２ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、この検出器が中性子束を発生する源
    の全出力運転の10-9％乃至100％の範囲内の中性
    子を感知する様に設計されている広域中性子検出
    器。 １３ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、一方の電極が作用物質及び増殖性物
    質の混合物の層を含んでいる広域中性子検出器。 １４ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、各々の電極が作用物質及び増殖性物
    質の混合物の層を含んでいる広域中性子検出器。 １５ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、前記空間には、ウラン被覆の選ばれ
    た層と共に、計数範囲にとつて適切な感度を持つ
    のに十分な高い圧力を持つ様に選ばれた、よく制
    御された電離可能なガスを備えている広域中性子
    検出器。 １６ 特許請求の範囲１５に記載した広域中性子
    検出器に於て、前記よく制御された電離可能なガ
    スがアルゴン及びヘリウムを含むガスの群から選
    ばれている広域中性子検出器。 １７ 特許請求の範囲１５に記載した広域中性子
    検出器に於て、前記よく制御された電離可能なガ
    スが14.7気圧の圧力を持つ広域中性子検出器。 １８ 特許請求の範囲１７に記載した広域中性子
    検出器に於て、前記感度が0.5×10-3cps／nv乃至
    4.0×10-3cps／nvの範囲内である広域中性子検出
    器。 １９ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、前記感度が2.5×10-3cps／nvである
    広域中性子検出器。 ２０ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、前記電極及び封じの間で検出器内に
    少なくとも１本のケーブルが配置されている広域
    中性子検出器。 ２１ 特許請求の範囲２０に記載した広域中性子
    検出器に於て、ケーブルの絶縁物が容積率約35％
    につき固めたシリカの微視的な球の形をしてお
    り、このつき固めによつてケーブル内でのガスの
    移動を非常に高速にし、こうしてアルミナ及びマ
    グネシアの様な通常の鉱物質で絶縁されたケーブ
    ルを使うことによつて起る検出信号の遅いドリフ
    トをなくした広域中性子検出器。 ２２ 特許請求の範囲２０に記載した広域中性子
    検出器に於て、検出器並びにそれと一体に取付け
    られたケーブルがアルミナ円筒の形をした絶縁体
    の中に実質的に封入されている広域中性子検出
    器。 ２３ 特許請求の範囲２１に記載した広域中性子
    検出器に於て、ドライチユーブを後からヘリウ
    ム・ガスで充填して、検出器の陽極温度を約641
    ℃（1186〓）から約530℃（986〓）まで下げるこ
    とが出来る様にした広域中性子検出器。 ２４ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、Ｕ−235とＵ−234との比が、５全出
    力年で感度が約60％低下する様な、感度対中性子
    露出の関係が得られる様に選ばれる広域中性子検
    出器。 ２５ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、５全出力年の終りに於ける目標感度
    が１×10-3カウント／秒／nvに選ばれていて、検
    出器の感度として2.5×10-3カウント／秒／nvの
    初期感度が選ばれる様にした広域中性子検出器。 ２６ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、該検出器が、中性子源領域計数様式
    で検出器によつて放出されるアルフア信号を弁別
    する様に設計されている広域中性子検出器。 ２７ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、ドライ・チユーブの中に収容された
    広域中性子検出器。 ２８ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、ウエツト・チユーブの中に収容され
    た広域中性子検出器。 ２９ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、検出器及びケーブルが同軸セラミツ
    ク絶縁体によつて原子炉の大地から電気的に隔離
    されていて広域中性子検出器。 ３０ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、外側のさやが原子炉の大地と接触
    し、内側のさやが外側ケーブル絶縁物並びに検出
    器の外側の絶縁スリーブによつて電気的に隔離さ
    れる様な３軸集成体を設けた広域中性子検出器。 ３１ 特許請求の範囲２０に記載した広域中性子
    検出器に於て、電磁干渉を最小限に抑える為に、
    ケーブルがステンレス鋼の外側さやの内側に銅遮
    蔽体を持つている広域中性子検出器。 ３２ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、10桁の範囲にわたる中性子束を測定
    することが出来る広域中性子検出器。 ３３ 特許請求の範囲１に記載した広域中性子検
    出器に於て、計数チヤンネル及び平均自乗電圧チ
    ヤンネルを通る様に電気的に分離される出力信号
    を発生する広域中性子検出器。 ３４ 原子炉炉心、圧力容器、該原子炉炉心の内
    部に配置される中性子検出器、および該検出器に
    接続され、該検出器に電力を供給し、該検出器か
    ら信号電流を取り出し、前記圧力容器を通つて該
    圧力容器の外部の位置まで伸びているケーブルを
    有する原子炉であつて、 (a) 前記中性子検出器が、相隔たる２つの電極が
    中に配置された密封室、前記電極の間の空間内
    に配置され２気圧より高い圧力に加圧された電
    離しうるガス、および前記室内に配置され、そ
    れぞれＵ−235およびＵ−234である活性物質お
    よび増殖性物質からなり、少なくとも0.2ミリ
    グラム／平方センチの厚さの層、を有し、 (b) 前記ケーブルが前記中性子検出器とともにチ
    ユーブ内に収められ、少なくとも２つのケーブ
    ルからなつていて、２つのケーブルの間に配置
    された封じを介して電気的に直列に接続され、
    該封じは前記検出器の前記室に気密封じを与
    え、前記原子炉炉心の外部で、前記検出器の位
    置の中性子束よりも少なくとも２桁低い中性子
    束を有する前記圧力容器内の位置に配置されて
    いる、原子炉。
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