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JRR-4

の出力炉雑音

一原子炉出力，一次冷却材擁量をパラメータ

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197 3

年

6

月

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芳明

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JAERI-M reports, issued irregularly, describe the results of research works carried out in JAERI. Inquiries about the availability of reports and their reproduction should be iddressed to Division of Technical Information/Japan Atomic Energy Research Institute, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki-ken, Japan.

この報告書は，日本原子力研究所がJAERI.Mレポートとして，不定期に刊行している 研究報告書です.入手，複製などのお閑合わせは.日本原子力研究所技術情報部(茨城県 那珂郡東海村)あて，お申しこしください.

JAERI.M reports. issued irregularly. de町副r巾ii'恰iぬb民ethe r目d白s叩ul恥t鈎tSof r問e時a町rcぬhworks c個ar凶r吋i

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JAER1-.M 5295 J R R -" の 出 力 炉 雑 音 {原子炉出カ，一次冷却材流量をパラメータとして) 日本原子力研究所東海研究所研究炉管理部 岡 芳 明 . ・ 富 井 格 三 ・ 安 成 弘 . ( 1973年 5月 23日受理

J

原子炉異常診断を目標 K した炉維育研究の一環として JRR-4~ 拾い℃原子炉出カ沿 よび一次冷却材流速をパラメータとした炉雑音の実験を行い，周波数スペクトルを解析し た。測定した中性子密度のゆらぎのとれらのパラメータK対する増減の挙動から.J R R

-4

の炉雑音は制御板の振動

K

よって生じた成分が支配的であると結論された。また中性 子密度のゆらぎの空間的差遣は.2個の検出器を用いた同時測定から

3Hz

以下ではほと んど認められ念かった。上記パラメータの種々の値

K

対するパワースベクトル密度も与え られている。 - 東京大学工学者事

JAERI-M 5295

Experimental Analysis of JRR-4 Reactor Noises on Various

Reactor (Power and Coolant Flow Rate

Yoshiaki OKA „ Kakuzo TOMII and Shigehiro AN*

Division of Research Reactor Operation, Tokai, JAERI

C Received May 23, 1973 )

Reactor noise analysis was conducted on JRR-4 at various

operational conditions. The dependence of fluctuation levels

on flow rate and reactor power reveals that the noise source

of JRR-4 is the vibration of the shim control rods. Simultane­

ous measurements with two compensated ionization chambers

clearify that there is no spatial difference in neutron density

fluctuation below 3 Hz. The power spectral densities at various

oprational conditions are also presented.

* Faculty of Engineering, Univercity of Tokyo

JAERI-M 5295

Experillental

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( Received May 23

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1973 )

Reactor noise ana1ysis was conducted on JRR

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rate and reactorCpower reveals that the noise source

of JRR-4 is the vibration of the shim control rods.

Simultane-ous measurements with twocompensated ionization chambers

clearily that there is no spatial difference in neutron density

f1uctuation below 3 Hz. The tower spectral densities at various

oprational condiflons are also presenteJ.

JAERE-M 5295

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5295

目 次

1. まえがき ー ー一 回目白...一一…・一一日_...~戸.... ...，...~時一 1 2. 凶力炉雑音と炉出力志、よび冷却材流速lとの

9

0

係 匂-_.._.._...-同一 匂 山 四 3 3. ~判定及び解析方法 " 州伯仲川...-_..・ー・司自民信 F畑一 、 屯 句 "・ー 7 4. 測 定 結 果 。 ーー 伽目 白一一_..."_. .-.._-_.__.，-目司自凶 白"“・・_...12 4. 1 中 性 子 密 度 の ゆ ら ぎ の 分 散 { 栂 対 値 〉 と 炉 出 力 の 関 係 時一目白 ・..._...12 4.2 中 性 子 密 度 の ゆ ら ぎ の 分 散 と 冷 却 材 流 量 と の 関 係 一四ー一… _...-叫伊 12 4.3. 炉 出 力 を パ ラ メ ー タ と し た と き の 同 ワ ー ス ベ ク ト ル 密 度 .12 4.4 冷 却 水 流 量 を パ ラ メ ー タ と し た と き の パ ワ ー ス ベ ク ト ル 密 度 ー ‘ 13 4.4.1 炉 出 力 I.UW ..._._. ーー “ 日

リ

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13 4.4.2 炉 出 力 200B..-W ..- ー ー ・ ・ 13 4.4.3 炉尚力 50KW... 一 今 月 日戸 目白 13 -.4.5 検 出 器 の 位 醤

K

よるゆらぎの比敏...- ・・ 0 ・・ ・ 13 5. 検 討 ω_..."...-..._..._...-“一時 ー … 19 6. 結 論 ， あ と が き . 戸 、"日句 ー ‘目 e ・23 7. 謝 辞 ...・"司 、 ・ 一 ー 一 23

8

.

参 考 文 献 0・ ー 一 日 23 9 付 録 24 言受1

i

息 子 炉 遜 転 バ ラ メ ー タ に 対 す ゐ 各 種 繕 音 頭 の 挙 躯J.及び，中世子縫民ゆらさ'の挙動 6 書長2 ゆ ら ぎ の 分 散 と が 凶 力 と の 閥 係t冷 却 材 流 量 5.4皿3

パ

n) 12 表3 ゆ ら ぎ の 分 散 と 冷 却 紘 流 量 と の 闘 派 tが出ブr;l..M W ) 12 図1 J R H -4炉 心 断 面 凶 と ， 計

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器 の 位 援 8 幽

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測 定 系 プ ロ ッ ク ダ イ ア グ ラ ム 官 凶j3 解 析 系 プ ロ ッ ク ダ イ ア グ ラ ム 白骨._.. 9 凶4 ゆらぎの分散と炉出力.冷却材流詮との~係 14 図5 炉出ブJを パ ラ メ ー タ と し たl培 の パ ワ ー ス ベ ク ト ル 密 度 15 凶6 冷却水流設をパラメータとした持のバワースベクトル密度t炉出プ'Jlj¥lW ) 1 5 凶7 冷 却 水 流 設 を パ ラ メ ー タ と し たl培 の パ ワ ー ス ベ ク ト ル 笛 皮L炉出プ'J200KW) 16 凶8 冷却水流蛍をパラメータとした￨貯のパワースベクトル密度t炉 出 力 50KWl 16 凶9 検 凶 器 の 位 躍 に よ る flur.tuation signalベ ニ レ コ ー ダ ト レ ー ス の 比 較 17

凶10 l司上{その2 ) 17

凶11 検 出 稼 の 位 躍 に よ ゐ パ ワ ー ス ベ ク ト ル 密 度tその 1 ) 18

凶 12 ￨尚上Lその 2 ) 18

図13 燃 料 集 合 体 の 援 助 ス ベ ク ト ル t文献①よ

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1

研 究 と し て 陥 和

47

年 に 行 在 っ た

JltR-4

炉 雑 音 解 析 実 験 の 結 果 と 検 討 に つ い て の 報 告 で あ る 。 選転中の原子炉 ω 出ブ~~汁の表示は，主〈観察すると，ある平均値のまわりでこまかく変動し て い ゐ 。 こ の 変 動ρ原因は・

i

増 巾 器 等 の 測 定 計 器 の 雑 音

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検 出 が 緩 率 的

κ

生 じ る た め の 検 出 器 雑 音

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中 性 子 密 度 自 体 の 復1泊 が考えられゐ。

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を【独重量の)原子炉雑音というが，それE之さらK

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.，..1 中 性 子 の 分 校 過 程Kよるもの

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-.2，他の反応、度変動要因によゐもの に分けられゐ。

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- 1が 雑 音 訴 と し て 支 配 的 な 範 闘 を 零 出 力 炉 雑 音 と 震 い ， 内 外 の 併 究 者 の 十 数 年 に わ た ゐ 併 究 の 結 果 ， 連 論 的Kも笑抱負的Kも ほ ぼ 完 成 さ れ ， 中 佐 子 寿 命 ， 来 臨 界 肢 の 測 定 や ， 炉 出 ブJの 較正等に用いられている。u).@ 一 方 .

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2

の 雑 音 泌 が 支 組 的 に な っ た

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，中世子容:fl!tのゆらさ'の胤波紋スベクトルが 被ヘルツから成十ヘルツ以下の11&局波宮周域で;審制力炉ηぞ れ と 乙 と な り ， 出 力 炉 雑 音 と 呼 ば れ るo こ の 場 合

ω

縫音起訴{伝説的妥討によゐるのと悦倣的援凶によbも の に 大 別 で き ゐ が ， さ ら

κ

こまか(j上減すゐと，目立者として広，冷却荷の溢民のゆらぎ，n各科溢抵のゆらぎ，員長気のアワ κ ょ，むもの挙が考えられ，後者としては，対~~削減の軍長期1 ，11各科援の涙!lfIj.耳立正逗材の i反幼，冷却 Jj(VCj.a!.入した空気のアヲ

κI

ゐもの等が考えられゐ。目昔話なj民子炉

ω

出 力 が 大 き く た っ て7う為な り の 織 発 生 が な い と 幼 采 を 持 つ よ う

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広 な ら な い が ， 成 者 は 原 子 炉 の 尚jJ"Ii'挙凶ブJとみ1i:ぜゐ は ど 小 さ く と も 支 必 的 に な ゐ こ と も め ゐ の で ， 前 者 の 識 的 聖 書 凶 に よ っ て 生 じ た 中 性 子

w

挺 の ゆ らぎを持 Vこ尚力炉雑音と呼ぶ若手もあゐo 乙

ω

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出力;戸線背広出力選伝時の

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氏子炉ーの伏1!S1を 5C n 5 i L i v

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~~かす f症で φò1<:. め従

来の担!IJ 定法では侠知できない.tうな振子炉の巣常伏I訴を知ゐのに 'I~J 只i で".6と考えられ J i設近

内外のsIf究者たちに注目されていゐ。 さ て ， 今 .11\ブJ の出た j辰子がvc ついて中佳子樹皮 ω ゆらぎを ûllJ 乏した I~ .吃のゆらぎがどう い う 雑 音 婦 に よ っ て 生 じ て い ゐ の か を 決 定 す ゐ 乙 と は 容 易 で は な い 。 一 番 良 い 方 法i-;;:縫 音 減 K 1i:っていゐと磁定されゐもののゆらぎと，中性子密度のゆらぎを向￨侍

K

測定して相互宇目

i

謁を求 めたり，各局の胤波'法スベグトルを比絞したりすゐ事であ b。 し か し 一 般 に

l

点 子 炉 に 沿 い て 純 音 W~ そのもの脊判定す)，;， C とは測定技術上，及び原子炉必転上の制約から不可砲宏司王がほとん どであゐ。事監音説話のゆらぎを十分応答よく測定すゐには， 1J1

t

子 炉 の 測 定 系 と し て 設 鼠 さ れ て い ゐ ì~llJ 定者号よりも)ぷ答の Lい 測 定 機 や そ の た め の 特 別 の 測 定 泌 を 設 は し て 測 定 す ゐ 必 公 が あ わ が ， 例えば，応、谷のよい耳鳴電対を燃科様￨司のiJle路にとりつけたり・ 1辰必測定説在制倒隊等 K とりつ け た 日 す ゐ 乙 と はtlif究炉に沿いてさえもたかなか閥単には笑施でき設い。をして!I自力炉ではと 1

-JAERl-M 5295

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2 -JAER-.[-}{ 5295 れらの事は会く不可能といってもよい。 乙 れ に か わ る 方 法 と し て ， 原 子 炉 の 運 転 パ ラ メ ー タ を い ろ い ろ 変 え て 炉 雑 音 を 測 定 し ， 各 パ ラ メ ー タ に 対 す ゐ 炉 雑 音 の 挙 動 か ら 雑 音 源 を 推 定 す る と と が 考 え ら れ ゐ 。 と の 方 法 は 雑 音 源 の 運転.パ号メータ

κ

対すゐ誉輸が推定できて念れほ.雑音源自身をt.::からなくてもすますととが で き る の で ， 動 力 炉

κ

対 し て も 適 用 可 能 で あ ゐ 。 有 効 投 運 転 バ ラ メ

-

.

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.

としては原子炉出ブr;. 冷却対流速があ!> ' 特 に 冷 却 水 の 温 度 の ゆ ら ぎ は 冷 却 水 流 量 の 増 加 に 主 り 小 さ 〈 投 ゐ と い 号 炉 ③ @ 外笑臣賞の結果があゐので 冷 却 水 流 量 を 増 減 さ せ て 炉 雑 音 を 測 定 す ゐ 乙 と 広 大 き い 意 味 が あ ると考えられゐ。 本1討究はJRR-4κ拾 い て 乙 の 方 法 を 笑 様κ試 み ， ぞ れκよってJRR-4の 出 力 運 転 状 践で一番交日記的な雑音訴を求め，周波数スベタトルを解析し・遥転に貸すゐ情報を得ょうとす るものであるo え な こ の 方 法 で は .

r

1つ の 原 子 炉

κ

つ い て 支 配 的 投 雑 音 源 は ふ つ う は11逼 で あ り ， そ の 雑 音源によって生じた炉雑音が他の議音援によって生じていゐ炉雑音を量まいかくしてしまってい る。 Jと い う 事 が 仮 定 さ れ て い ゐ が ， め る 運 転 状 磁 で 偶 然2備の雑音源iJi同 等 の 効 采 を 持 つ 時 で e ，J!毒転パ守メータを変えてやるζとで一方の雑音源の方を他方主Pず っ と 支 倒 的 に で き る と考えられる。 。 &

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2

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出力炉雑音と炉出力

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よび冷却材減速との関係

原子炉のえ

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転 バ す メ ー タ を い ろ い ろ に 変 え て 炉 雑 音 を 測 定 す る と ， 各 雑 音 緩 と そ れ ら パ ラ メ ータとの掴有の関派から君・まる変化が測定デーjltC認 め ら れ る よ う に た る 白 例 え ば ， 機 械 的 要 因Kよる雑音源は原子炉尚プ!JfL無関係1i:反応度外乱?を系K与 え る のK対 し ， 勲 的 要 因Kよる雑 音j訴は雑音源自身が源子炉出カ t発熱益)fL依存した撃幼を示すので原子炉に与える反応度外 乱も原子炉出プ

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依 存 し た も の

κ

念ゐ。 ζの費略的要薗I'CJ:ゐ雑音源のうち冷却水の湿度ゆらぎ に首唱しでは，笑傑の炉タ~fjh麗ループによる実験から，温!ぱゆらぎの UMS 値は原子炉 ill7J

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比 例し・流遣に逆比例して域主主すゐことがわかづた。@.@ 事

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音 源 指 定 の た めK対 象 と 設 る 遥 転 ポ ラ メ ー タ と し て は 原三子炉尚ブJ

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ー ポ 冷 却 材 流 量

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制 御 棒 挿 入 パ タ ー ン

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ではさらに V 誕 気 合 有 率

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V [l'，t を考えればよいでめるう勾 乙れらの1逗転バうメ -jl~こ苅すゐ各種宇佐音磁の筆致合よび中性子省抵のゆらぎの議却をラン J 且パ F の茨式で省くと次のよう ~C なゐ。 ( 4 1 H a 5 - a m - S k u - a f

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4 -JAERI-){ 5295 H 炉 の 痛 さ 11 冷 却 材 流 速 h 燃 料 ー 冷 却 材 間 熱 伝 達 係 数 ~ lt"xt ; i凶;働者暴等の振動Kよ る 反 応 度 変 化

dn

中 性 子 密 度 の 変 動 { ゆ 向 ぎ ) 8Tf"~Tm 中性子密度の変動 K ょっ乞生じた燃料温度及び冷却樹混援の変動 (J'l'f'，8Tm'; 流 れ に よ ゐ 混 合 等

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外 的 投 原 函 に よ っ て 生 じ た 終 斜 温 暖 及 び 冷 却 材 温 度 の変刻。 乙 れ を プ ロ ッ ク ダ イ ア グ ラ ム で か く と

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か す め と ら れ た り .

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民合されゐ喜善によって生じて辛子り，発熱量自身1;>変化 在 い と 考 え ら れ ゐ 品 場 合 で も 冷 却 材 中 の 温 度 の ゆ ら ぎ は 存 在 す ゐ 。 そ こ で 一 波 的 念 湖 特 性 の 表 場 で 用 い ら れ ゐ 中 性 子 $ 援 の 変 化 dn fCよって生じる探-14iifL't，冷却材温度の変化δrrf ' 8 'fm の 池VC，減 れ に よ ゐ1昆 台 場 の 外 的 ぽ 凶

κ

よ っ て 生 じ た 燃 神 話

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. 冷 締 結 温 度 の ゆ ら ぎoTf' oTm'が 存 在 し ， こ れ が 反 応l迂様裁を通して中性子三否反.!Jゆらぎをひき;なこしていφと考えた 方がよい。ぞれ改，(1)式 で こ の afTf'/1?及びamTm・

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を ラ ン ジzバン外ブJとしてとっている。 なbδ'r r' ，B'1'm'に よ っ て 生 じ た 中 性 子 の ゆ ら ぎ に よ っ て 父 温 度 が か わb と い う 効 采 も 考 え ら れゐが，乙

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2 次の微小:蛍の効果となる。 (!)~(4) 式を使って中世子密度のゆらぎのパワース ベクトルま奇麗を求め b と(5)式となる。

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江AERi-'Y:5295

【 t~} は brao r. hiog prollcs5 t'CJ:乙雑音源であ!) ， _{Ga (} jω}は 原 子 炉 伝 達 関 数 で あ る

4

とζろで冷却材温度のゆらまt.t一定流速の王?では発感焦の発熊町

E

比 例 し て 大 き 三 友p・一 定発熱の下では冷却紺流速がはやいほど液体の単位体積当!)t'C来る熱が少くえるので，温度ゆ らぎは小さく 1t ゐ。定量的には， φðT. は出力の 2 釆;~ t'C比例して増大し，流速の2乗V2 圃

-r

c

逆比例して減少する。そして乙の雑音源がー番支語的に中性子密度のゆらぎをひきお、乙して Iいるlときの中性子密度のゆらぎのスベタト ル Sp(ω) は{別式の lfam2φOT m'【却)/、f 目の項 よ!J ，炉出力の

4

乗04 t'C比例 k:L埼ヨベ1"，-__'事速の 2 乗 11~

r

c

逆 比 例 し て 波 企 全 るa 一方入口 :温度のゆらぎとかF Pの

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hCILιiug の.tうに炉凶ブJに よ っ て 変 ら 左 い と 考 え ら れ ゐ 発 熱K よる温度ゆらぎは炉凶ブ

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依 存 し 吹 い の で 中 性 子 留 反 の ゆ ら ぎ の ス ベ ク ト ル

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_{efφ Am} ， (ω}/Iがの頃J:!J炉出力の2乗K比例する。 ζの.tうにして種々の雑音源の v_・m 中 性 子 密 度 の ゆ ら ぎ の パ ワ ー ス ベ ク ト ル 密 度K対 す る 依 存 性 を 検 討 す る と 表IのようVC1tゐ。 ー今'"I-でに報告されている五力炉雑音笑験の解析では主にゆらぎの周波数スベータ長ルを求めて 検 討 を 加 え ゐ 事 が 行 わ れ て き た 。 そ し て そ の 変 化 か ら 原 子 炉 内 の 小 兵 常 の 発 見 が 可 能 食 事 が わ か っ て き た 。 し か し ， ゆ ら ぎ の 各 バ 弓 メ ー タK対すゐ増減等を報告したものはほとんどない。 今 回 の

JR

l{

-4

で の 雑 音 実 識 で は 遥 謡 パ ラ メ ー タ と し て 一 次 冷 却 水 流 蛍 及 び 原 子 炉 出 力 を と ! J .中性子密度のゆらぎの挙動を調べゐとともに，周渡吉本スベクトルの解析を行ってふ『主の有 無を調べる乙ととした。 在主;--.中性子密度のゆらぎの空間分布

v

c

ついてr.;:， J P D Rで炉心円の 0 1 0と炉心外の 0 1 0の 信 号

ω

比較が行われていゐが， -i:"-;rt以外 K は ， ほ と ん ど 報 告 さ れ て い な い 。 @ 今 回 の笑;漢では . 0 1 0を 21閤使用して，同時涜

i

廷を行ってゆらぎの空随分布を証書ベた。 又 .2 議長貢の空I同的に分布した雑音源がるゐ l専の中佳子蛍~変動の周波紋スベクトルの理論 式 を ， 線 形 グ リ ー ン

i

鶏欲と雑音ぷ自身の禍互独立伎を世ii定 し て 導 出 し た も の を 付 録

K

示 す 。 単 一の縫音ilJJi

ω

かわ pに雑音磁の周波数スベクトノレ

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和を考えればよいという滋栄r，;:持

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目新し いものでは攻い。 R d

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j f 8 D . N . F r y N u c l e a r T e c h n o l o g y 10 iiiarnh 1 9 7 1 P . 2 7 3 - 2 8 2 6 -JAERI-~ 5295 表1 原 子 炉 運 転 パ ラ メ ー タK対 す る 各 種 雑 音 娠 の 挙 必 及 び 中 性 子 1":;" ゆ ら ぎt炉 出 力 の ゆ ら ぎ 〕 の 挙 動 左の炉雑の音出炉訓

IK

，tって生 左 の 雑 音 訴 に よ っ て 生 雑 音 源 雑 音 源 自 身 の 拳 動 じた 力 の ゆ ら ぎ の じ た 炉 出 力 の ゆ ら ぎ の 分 散 出 力 依 存 性 分 散 の 冷 却 材 流 速 依 存 性 hranllbi，n

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依 存 t注6 ) l注7 ) t注8 ) 冷 却 材 温 度 の ゆ ら ぎ 炉出ゴ'.JVC依存すゐもの _n

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目4/グt法1】 ( Y 2 ¥.，.，.) 炉仕'iJJI[(依存したいもの 【y2、込} 目2 / (注2 ) ( Y 2 --吉弘) fucl can 局 所 中 性 子 来 【n4/ ) 〔 コ ー ル 型 } に比例

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9 の極陸・

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ゆ ら ぎ 然科量要素の種婦に 依 存t注4 ) t舟騰が生じ.bl時 圧 力 サプタール度 ( n 4 /グ】 (v - 弘 ) 水 位 等 に よ る 燃 料 磁 艇 の

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ゆ ら ぎ 空 気 の ア ワ 炉出ブ'JtL梁 凶 係 流 (n 2 /グ ) t v z /グ )

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遜によP混 入 量 変 ゐ事<fJ!) ここで n 炉 幽jJ v 冷 却 材 流 速 n叉 はvの 増 加 と と も に 抱 加 減 少 推 桜 ?不 明 分 散 と は l'M SR亙ω 2采， 相凶鱒欽の..~-0 (1)値ω 乙と。 注1 ガス冷却.7J<.減必:Jj'iM L - lの が 雑 音 のR M SW:は炉出力の2采ーに比例

l

して増大すゐ。 雑音iJgir，:r..水減速i関 の 滋 反 ゆ ら ぎ と 考 え ら れ ゐ と 報 告 さ れ て い ゐa

J.A.Thic AGN-T~I-190 Appcndix

注

2 F.P.ωr

ヒ ー テ イ ン グ

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よって生じた冷却材温民ゆらぎが雑音お{の時.

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終 来 の ゆ ら ぎのH.MS11直 が が 出1JVC比例jすゐ。

w

.

K. hc h t 0 • c t . a 1 N. S . E . 3 3 2 2 5 ~ 2 3'; l 1 9 6 8 ) 注 3 H P -，H 2 3. H P H -5 3 法4 P.G.sunt 1cy川 .a 1 . J _ N u c J.En c r

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y part A/包 19 313~324 (1965) $ 5 J.C 匂 Hυbin~on ORNL-4149 注 6 村 尾 貞 夫 .if也 日 本 原 子 力 学 会 46年 年 会 予 稿 袋 F44 法7 村 局 良 夫 燃料集合体の流!鴻伝熱

κ

隠 す る 報 告 醤 P. 315 日 本 原 子 力 学 会 ナ ト リ ワ ム 技 術 専 門 委 員 会 1972"-P6月

法8 D.N.Fry NUIlIctH Tcchno I ogy 10 則arch 1971 P.273 - 282

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日 測 定 及 び 解 析 方 法

JRR-4はM T R型 ゐ 板 状 矯 科 を 使 濁 し た ス fさングプール型炉で・約 90nm 角 の 炉 心 タンタ内を冷却水が涜

tt.

そ の 外

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c

は 静l止 し た プ ー ル 水 が あ る . 中 性 子 密 度 の ゆ ら ぎ を 測 定 す ゐの

κ

使 わ れ た 補 償 型 電 纏 請 は ア ル ミ ニ ヲ ム 製 の 水 密 容 器 に 入 れ 乙 の プ ー ル 中K会 か れ た 」 制 御 棒 も 板 状 で4枚 の 温 調 整 板 { 約 19μk)と 1枚 の 徹 爾 整 板 t約 0.5$dk)及び 2枚 の 後 備 安 全 板t約 1.8$cllt】よ

P

成 立 っ て い ゐ . 粗 調 整 板 と そ の ア ォ ロ ワ ー と の ギ ャ ッ プ は1m m以 下 で あ る が 冷 却 水 に よ っ て 援 助 す る の が 目 視 で 綱 測 さ れ た @ 温 調 整 板 は4枚 と も 運 転 中 は そ の 約1/3 が 挿 入 さ れ た 状

o

であ!1 .後備安全板は炉心から披けた状態であった。な為、，通常は 原 子 炉 の 出 カ を 一 定 時 つ た め 自 動 運 転 を 行 っ て い る が ， そ の 様 同 調 整 板 が 周 期 的 に 上 ; - 下 K必 く た め2Hz程

!

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の 周 期 で 中 性 子 密 度 低 変 動 し て い る 。 今 回 の 実 験 中 は 自 動 選 転 を 解 除 し て磁調整禅の上，下への運転の設い決態で測定を行った。 図lVLJRR-4の炉心断面図と計軍事l著書の設極位置を示す。書各科妥素1個 は 15伎 の 燃 料 板 から成立ってか!} .燃料板は90$ 護絹!'lラン 0.5mm 厚 のξートI'C0.38mm のアル占ニワ ムの被告正がついていゐ。援同の流路は4.lmm で あ る 。 反 射 体 援 活 は 議 紛 で で き て い ゐ 。 補 償 型 電 隣 箱iは刊、sLinghouscWL-6 37 7 穴 き さ 80m皿<TX600皿mで 位 置 4で 使 用 し ， 補 償 型 電 離 繍

E

はRcutcr-Stokcs 234A-m!大 き さ 39悼X330mm で 位 陸 5

及び

5' で 使 胤した。 Hcutcr-Slotccs

C

1

C

の最終中佳子感!ltは辻様毒事によると 1X 1 O-H nmps/nvで あb

。

CIC

に は90V の 電 池 を 抵

3

日IjVLつないで作った誕圧電話訴で'Eitぽを印Jllし，信号電流は直流 分をと

P

のぞいた後， Kci晶hlcy417μμ で ア ン メ ー タ で O.5V磁器tfCまで i首巾し，それを

計誠IIJ自のテープレコー〆 (TE~\.O-H410)

v

c

録音した。 測 定 系 の プ ロ ッ ク ダ イ ア グ ラ ム を 凶2VC示す。 デ-t.処理は録音データを再生したものをバンドパスフィルタ- ( N F凶路プロック製)を 尉いて，今解析する尉波数説聞の波 ω みをバンドバスさせた後 .AD 話l.:~部のついたミニコン ピ品ータO L O A P -2000E の A D部 VL入ノJし・ A D交 換 し た 後 デ ィ ジ タ ル 的 に 計 算 を 行 わせた。 デ ー タ 解 析 系 の プ ロ ッ ク ダ イ ア グ ラ ム を 図3VC示す。 デ ィ ジ タ ル コ ン ピ ，，"-t.で行わぜた計算は次のようなものであゐ。 ゆ ら ぎ の 分 散 (RkI S値の 2采 ， 自 己 相 関 関 数 の

τ o

の 健 )l;;:.AD変 換 し た デ ー タ をYI と す る と ま ず そ の 平 均 値

Y

を求めゐ。 N は 全 デ ー タ 数 次に ! N y

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白 州 事 来

図 反 射 仲 章

図 作 所 、

回 恥 栓

事室率瓦

l . 抱 調 整 玩

. } 微 調 整 扱

...禍・

1

質主

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電階涌

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補償を守髄拘 1

図

1 JRR-4

炉心断面図と計調

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器の位置

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~ i ジ!1ν) 佼 : : z:/ピ，，"-!1 操 ￨

CLOAP 2000 E

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ア グ ラ ム T 8 〆 ツ ロ フ 系

二析

解 タ ・ 7 -、 ￨ 分 散 」 一 → 相 凶 凶 倣

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r 1 , U-i r P ( ) = A t { 0 ( O ) + 2 I 0 ( j A t ) cos( 2K j ) M 2At ,=1 2M + ( - 1 ) ' 0 (MA t ) } r = 1 M t f l t H A N M I K Q WINDOW -C^Fff-fkUT . ^ v _ ^ ^ ^ h ^ ^ f f i l i P P ( ) = 0.5P( ) + 0 . 2 5 C P ( — ) + P ( - ^ ) ") 2MAt 2 M A t 2MAt 2MAt

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2

l¥lL:>t をと った。 さて，このままのデ-j'皇室理法ではC I Cの 検 出 効 率 やC I Cの 位 訟 に よ っ て が 等 の 値 が ち が う た め 好 ま し く な い 。 特V亡 消 抵 の よ い 測 定 を 行 う た めvq三，低出プJと 高 出 力 で 各4最 適 な 感度(/)位世(!(CICをiliJJかす必要があった。 ゆ ら ぎ を 平 均 値 で わ っ た 相 対 値 で と れ ら を 表 示 す ゐ と 検 出 効 率 等K依存したくたる。 相関関;政，パワースベクトル密箆計算.のと芭は2000 Nと し て は 分 散 のfI普広500. 中性子密f!fのゆらぎ 中 性 子 密 度 の 平 均 値 ゆ ら ぎ の 相 対11直 そ こ で 上 述 の

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l

っ た も の を 新 たk Yi として計算を行わせた。 そ の 結 果 例 え ば 相 対1自であらわした分散は， -10ー

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-JAERI-M 5295

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1

中 性 子 密 度 の ゆ ら ぎ の 分 散 〈 綱 対 値 〉 と 炉 出 力 の 随 係 冷 却 材 流 量 を5.4皿 3./J皿 一 定 に 保 ち ， 炉 出 カ を1OKW. 5CKW. 200KW， lMW， 2MW. と 変 更 し た l待 の 中 性 子 密 度 の ゆ ら ぎ の 分 数lU.MS値 の 2乗 〉 を 相 対 値 で あ ら わ し た も の を 表2 K示す。 表 2 ゆらぎの分散と炉出ブJと の 関 係 { 冷 却 材 流 量 ;).4m3/匂 } 分散(相対値) 分 散 は7IIz以 下 を ア ク テ ィ プ ア ィ ル タ -lグイJ'OdB) で ロ ー パ ス さ せ た 後100皿scc: 各 に500個 サ ン プ ザ ン グ し て ， 前 節 VC述べた方法で求めたものである。 こ の 涙 か ら わ か る よ うVL50KW以 上Vこ な い て 相 対 値 で あ ら わ し た 分 散σ22= ( o

ル旬。

)2 は 一 定 で あO o尉lち ， 分 散 O"，2 = ( o.N)2は ， 中 性 子 密 度 ( 炉 出 力 ) の 平 均 値Noの 2乗 に 比 例jして増大する。 4.2 中 性 子

S

密 度 の ゆ ら ぎ の 分 散 と 冷 却 材 流 量 と の 詞 係 原 子 炉 出)JをlivfWで 一 定 と し ， 冷 却 材 流 量 を ;;.6m3_{/mから 5.4皿} 3

パ

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ω

ゆ ら ぎ の 分 散 を 表 3VC示す。 表3 ゆ ら ぎ の 分 散 と 冷 却 材 流 量 と の 関 係 t炉 出 力 l M W ) 尚 一 川

尚

一

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ゆ ら ぎ は 流 速 が 穴 き い ほ ど 大 き い こ と が か か ゐ 。 し 1;ミもぞのふえ万は1)ニアー ではない。 表 2と表 3を ま と め て 図 4(<<"示す。

4

.

3

炉 出 力 を パ ラ メ ー タ と し た と き の パ ワ ー ス ベ ク ト ル 密 度 前 節K述 べ た 方 法 で . 周 波 数 ス ベ ク ト Jレtパ ワ ー ス ベ7トル惜皮)を求めた。これもC I C 凶 力 電 流 の 平 均 値jo の 2采 で 討 っ て 相 対1沼 で 表 示 し た 。 国5VL示す。 1.6 Hz付近 ¥"C， ベクトルの小さいピークがあり，I;: 0.1 H ?以 上 で だ い た い ス ベ ク ト ル の 形 は 一 致 し て い6ことがわかる。 -12ー

JAERI-M 5295

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1 3

-JAERI"'"iε5295 4.4 冷 却 水 涜 量 を 行 ラ メ ー タ と し た と き @ パ ワ ー ス ペ ク ト ル 密 度 4.4.1 炉 出 力l

.

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W 原 子 炉 出 力 を 1 M Wとし流量を5.4 # mか ら3.6#mま で

4

段 蹄K変 え た と き の パ ワ ー ス ベ ク ト ル 醤 度 を 図6I'L示す。流量

u

oTi皿の時は3;6民政Jnの時に比べて0.4-1.5Hz付 近 の ゆ ら ぎが多い。 4.4.2 炉出ブ!;200KW 原子炉出ブJを200KWと レ 流 量 を5.4# m及 び2 # m と し た 時 の パ ワ ー ス ベ ク ト ル 密 度 を凶 7VC 示す。流量 5.4 同Ymω 時は流量 2~m の時K 比べて O.4-2Hz 付近のゆらぎが多い。 叉

2

mt'皿の時の

2

，Hz以 上 の ゆ ら ぎ が 白 色 な の は 測 定 系 の 維 音 の た め で は 左 い か と 恩 わ れ る 。 { ゆ ら ぎ が 小 さ か っ た た めKμμ ア ン メ ー タ の グ イ ン を 上 げ て 測 定 せ ざ る を え 在 か っ た の で 。 ) 4.4.3 炉出ブ1)50KW 原 子 炉 出 力 を 50KWと し て 流 量 を

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κ

1tっていゐ。 3.5Hz付近のピークt;:録音したデータKよ っ て は 現 わ れていた加ものもあ P 原~不明であゐ。

4

.

5

後 出 様 の 位 試 に よ る ゆ ら ぎ の 比 磁 実 験 は2i闘のC I Cを 崩 い て 独 立 な2系統の測定系で行った。 C I Cの:炉心に対する位渥を b互 いV"C炉心をはさんで反対淵]V"Cし た と き と 同 じ 帥JIV"Cしたとき t凶1参 絹 )q)中 佳 子 密l廷のゆ ら ぎ を 〈 ン レ コ ー ダ に と っ た も の を 凶9及 び 凶10κ示す。

1

忘子炉illjJはlMW.流 設 は5.4

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でめゐ。 ゆっく

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し た ゆ ら ぎ に 凶 し て は 全 く 同 刻 し て 振 動 し て い ゐ こ と が わ か ゐ 。 な 訟 は や い ゆ ら ぎ にiik1しては測定系のゆらぎが大きくなゐためよ〈わからなかった。

2

系 統 の 信 号 を 同 時 に すYプ リ ン グ し て

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変量産した後パワースベクトル密院を求めたもの を凶11.凶 12 vζl示す。 3

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以 下 の バ ワ ー ス ベ ク ト ル 留 民 の 鼠 き は 全 く 同 じ で あ ゐ 乙 と が わ か ゐ 。 大 き さ が50% ほどちがうのは・ CIC-llの 方 のyコンベン¥!-"Y.ヨン1J'行 え ず ， 平 均 電 流io が 大 き く 左

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検出器の位置 K よるパワー~ベクトル相官鹿{その 2

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tニ個の検出器からのデータを同時K解析したもの) 図

12

検出器の位置に主るパワースベクトル密度tそ の1 ) tニ個の検出器からのデータを同時に解析したもの) 図11