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章
| 第8章 「ふげん」における運転・保守技術の高度化 |
第 8 章 |
| 8.7 長寿命型中性子検出器の開発 中性子検出器は、原子炉の炉心における中性子束の変化、中性子束の空間分布を、正確に、直接かつ時間遅れなしに測定するものである。原子炉を安全かつ効率よく運転する上で大きな役割を果たす重要な監視装置である。 一般に、運転中の原子炉の中性子束監視装置は、小型の検出器を炉内に設置する方式と、大型の検出器を炉外に設置する方式がある。「ふげん」においては、中性子源レベルから出力運転レベルまでの、約12桁にわたる中性子束の監視を、図8.7.1に示す炉心内の重水中に設置された、インコアモニタと呼ばれる3種類の中性子検出装置群により行っている。このうち、出力領域の安全監視と制御に使用される局部中性子束監視装置（LPM）は、沸騰水型軽水炉（BWR）と同様に小型の核分裂電離箱型検出器により構成される。 炉内最高中性子束を比較すると、BWRで約 1.0×1014（nv）、「ふげん」で約1.5×1014（nv）であり、単純に中性子束を比較すると「ふげん」は、BWRに比べて、50％高いこととなる。また、BWRにおいては、軽水が、冷却及び減速の機能を兼ねているため、減速材温度は、285℃となっている。そのため、熱中性子の平均エネルギーは、0.048（eV）であり、中性子反応物質である235Uの実効断面積は、
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「ふげん」の減速材（重水）温度：50℃における540（barn）に比較して、390（barn）となる。さらに、「ふげん」においては、ジルカロイ製のパイプ中に中性子検出器を設置しているため、中性子が、パイプに吸収されないものとなっている。BWRと「ふげん」の中性子検出器の受ける実効的な中性子束の比は、炉内最高中性子束、中性子実効断面積及び中性子吸収物質の効果を掛け合わせたものであるため、「ふげん」の中性子検出素子である電離箱の受ける実効的な中性子束は、BWRの約3.5倍となる。 「ふげん」の中性子検出器は、このように高い実効的な中性子束により、核分裂性物質（235U）が、早く消耗するため、検出器感度が、劣化しやすいという特徴を有する。そのため、「ふげん」用に中性子検出器を新たに自主開発することとし、中性子検出器素子、ケーブル等の試作・基礎試験及びJMTRでの照射試験を行ったあと、「ふげん」にその成果を反映した中性子検出器を装荷し、その機能を実機で確認することにより、中性子検出器の開発実証を行ってきた。 8.7.1 中性子検出器の試作・研究 炉内構造物は、中性子照射、γ線照射による性質の劣化が少ないこと、機械的強度と耐食性が良いこと、溶接性及び加工性が良く信頼性があることなどが必要である。さらに、「ふげん」は、プルトニウム転換比の向上を目指していたので、中性子検出器案内管に、中性子を吸収しにくいジルカロイ-2を選定していた。また、検出器自体の試作研究は、当時、BWRで実績のあった核分裂電離箱型の中性子検出器を対象とした。 60Coのγ線を利用して、試作中性子検出器のγ線
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