IEC 60568:2006

Nuclear power plants - Instrumentation important to safety - In-core instrumentation for neutron fluence rate (flux) measurements in power reactors

Provides guidance for the design of in-core instrumentation for neutron fluence rate measurements in thermal neutron reactors designed for power production. Applies to on-line in-core neutron detectors, together with associated components and instrumentation, designed for purposes important to reactor safety: protection, information or control.

Centrales nucléaires de puissance - Instrumentation importante pour la sûreté - Appareillage de mesure du débit de fluence neutronique dans le coeur des réacteurs

Fournit des recommandations pour la conception de l'instrumentation de mesure du débit neutronique dans le coeur des réacteurs thermiques conçus pour la production d'énergie. Est applicable aux détecteurs de neutrons à mesure directe placés à l'intérieur même du coeur d'un réacteur, ainsi qu'aux composants et à l'instrumentation associés, conçus pour des applications importantes pour la sûreté des réacteurs comme la protection, l'information ou la conduite.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 22-Jan-2006
• ICS: 27.120.20 - Nuclear power plants. Safety
• Technical Committee: SC 45A - Instrumentation, control and electrical power systems of nuclear facilities
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 23-Jan-2006
• Completion Date: 15-Apr-2006

Overview

IEC 60568:2006 is an international standard published by the International Electrotechnical Commission (IEC) that focuses on in-core instrumentation critical to the safety of nuclear power plants. Specifically, it provides comprehensive guidance for the design, testing, and operational requirements of in-core neutron fluence rate (flux) measurement devices used in thermal neutron reactors designed for power production. The standard applies to online in-core neutron detectors and their associated systems, reflecting their importance in reactor protection, control, and information systems within nuclear facilities.

This second edition of IEC 60568 supersedes the initial 1977 version, incorporating updates to align with newer IEC standards such as IEC 61513, IEC 61226, and IEC 61468. It places particular emphasis on harmonizing terminology, mechanical and electrical characteristics, operational conditions, and quality assurance testing procedures, thereby ensuring reliable and safe neutron flux monitoring inside reactor cores.

Key Topics

• Scope and Objective
  Defines the applicability to thermal neutron reactors for power generation and outlines the purpose for ensuring safety-critical neutron flux measurements.

• System Design Requirements
  Establishes general design principles for in-core neutron detectors, including mechanical robustness, electrical performance, and nuclear characteristics.

• Detector Specifications
  Details requirements for neutron detectors positioned inside the reactor core, emphasizing accuracy, stability, and operability under extreme conditions.

• Operating Conditions and Environment
  Covers the range of environmental and operational factors such as temperature, pressure, and radiation fields that the instrumentation must withstand.

• Testing and Qualification Procedures
  Specifies prototype testing, industrial testing during production, and verification processes before commissioning to guarantee functional reliability.

• Maintenance and Disposal
  Addresses lifecycle considerations, including the safe withdrawal and disposal of instrumentation post-operational use.

• Standards Harmonization
  Aligns terminology and measurement practices with other IEC standards focusing on nuclear instrumentation and safety.

Applications

IEC 60568:2006 serves as a cornerstone standard in the nuclear power industry for entities involved in the design, manufacture, installation, and maintenance of in-core neutron instrumentation. Key application areas include:

• Nuclear Reactor Safety Systems
  Ensuring accurate neutron fluence data is crucial for reactor protection systems to detect abnormal reactor behavior promptly.

• Reactor Core Monitoring
  Continuous online measurement of neutron flux facilitates effective reactor control and power output optimization.

• Instrumentation and Control (I&C) Systems Integration
  Provides guidelines for instrument compatibility with overarching reactor control and safety architectures.

• Quality Assurance in Nuclear Instrumentation Manufacturing
  Manufacturers utilize the testing protocols to certify detector components before deployment.

• Regulatory Compliance and Certification
  Nuclear facility operators adopt this standard to meet international safety requirements and local regulatory criteria for nuclear instrumentation.

Related Standards

IEC 60568:2006 complements and references several other international standards essential for nuclear instrumentation and safety, including:

• IEC 61513 – Nuclear power plants – Instrumentation and control important to safety – General requirements for systems
• IEC 61226 – Classification of instrumentation and control functions in nuclear power plants
• IEC 61468 – Nuclear power plants – Instrumentation important to safety – Requirements for in-core neutron instrumentation systems
• ISO/IEC Directives Part 2 – Guidelines on drafting and formatting international standards

These interconnected standards create a cohesive framework ensuring nuclear power plant instrumentation adheres to rigorous safety and performance benchmarks.

---

Keywords: IEC 60568:2006, in-core neutron instrumentation, neutron fluence rate measurement, nuclear power plant safety, reactor core monitoring, neutron detectors, nuclear instrumentation standards, IEC nuclear standards, thermal neutron reactors, nuclear reactor safety systems, instrumentation and control systems, neutron flux measurement, nuclear reactor instrumentation testing.

Standards Content (Sample)

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2006-01
Centrales nucléaires de puissance –
Instrumentation importante pour la sûreté –
Appareillage de mesure du débit de fluence
neutronique dans le coeur des réacteurs

Nuclear power plants –
Instrumentation important to safety –
In-core instrumentation for neutron fluence
rate (flux) measurements in power reactors

Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60568:2006
Numérotation des publications Publication numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
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cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
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• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
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(www.iec.ch/searchpub) vous permet de faire des (www.iec.ch/searchpub) enables you to search by a
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comprenant des recherches textuelles, par comité technical committees and date of publication. On-
d’études ou date de publication. Des informations en line information is also available on recently
ligne sont également disponibles sur les nouvelles issued publications, withdrawn and replaced
publications, les publications remplacées ou retirées, publications, as well as corrigenda.
ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published • IEC Just Published
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(www.iec.ch/online_news/justpub) est aussi dispo- (www.iec.ch/online_news/justpub) is also available
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NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2006-01
Centrales nucléaires de puissance –
Instrumentation importante pour la sûreté –
Appareillage de mesure du débit de fluence
neutronique dans le coeur des réacteurs

Nuclear power plants –
Instrumentation important to safety –
In-core instrumentation for neutron fluence
rate (flux) measurements in power reactors

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Commission Electrotechnique Internationale
International Electrotechnical Commission
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– 2 – 60568  CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.4
INTRODUCTION.8

1 Domaine d’application et objet.12
2 Références normatives.12
3 Termes et définitions .14
4 Généralités.16
5 Conception du système: exigences générales .18
6 Détecteurs de neutrons à mesure directe placés dans le cœur: exigences générales .22
7 Caractéristiques mécaniques.24
8 Caractéristiques électriques et nucléaires .26
9 Domaine de fonctionnement .28
10 Essais sur prototype.28
11 Essais industriels .28
12 Vérification du système avant mise en exploitation .30
13 Retrait d’exploitation.30

60568  IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.5
INTRODUCTION.9

1 Scope and object.13
2 Normative references .13
3 Terms and definitions .15
4 General considerations.17
5 System design: general requirements .19
6 On-line in-core neutron detectors: general requirements .23
7 Mechanical characteristics.25
8 Electrical and nuclear characteristics.27
9 Range of operating conditions .29
10 Prototype testing .29
11 Production testing .29
12 Testing of system before operation.31
13 Disposal .31

– 4 – 60568  CEI:2006
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
CENTRALES NUCLÉAIRES DE PUISSANCE –
INSTRUMENTATION IMPORTANTE POUR LA SÛRETÉ –
APPAREILLAGE DE MESURE DU DÉBIT DE FLUENCE NEUTRONIQUE
DANS LE CŒUR DES RÉACTEURS
AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 60568 a été établie par le sous-comité 45A: Instrumentation et
contrôle-commande des installations nucléaires, du comité d'études 45 de la CEI: Instru-
mentation nucléaire.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition parue en 1977. Cette édition
constitue une révision technique.
La révision de cette norme a été faite dans l’intention de:
• mettre à jour les références aux nouvelles normes éditées depuis la première publication
et en particulier les publications CEI 61513 et CEI 61226;
• mettre en cohérence cette norme et la nouvelle norme CEI 61468:2000 et son amende-
ment 1:2003;
60568  IEC:2006 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
NUCLEAR POWER PLANTS –
INSTRUMENTATION IMPORTANT TO SAFETY –
IN-CORE INSTRUMENTATION FOR NEUTRON FLUENCE RATE (FLUX)
MEASUREMENTS IN POWER REACTORS

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60568 has been prepared by subcommittee 45A: Instrumentation
and control of nuclear facilities, of IEC technical committee 45: Nuclear instrumentation.
This second edition cancels and replaces the first edition published in 1977. It constitutes a
technical revision.
The revision of this standard is intended to accomplish the following:
• to up-date the reference to new standards published since the first issue, including
IEC 61513 and IEC 61226;
• to address the consistency with the new IEC 61468:2000 and its amendment 1:2003;

– 6 – 60568  CEI:2006
• adapter les définitions;
• mettre à jour la présentation en conformité avec les directives actuelles CEI/ISO sur le
style des normes.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
45A/596/FDIS 45A/603/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous «http://webstore.iec.ch» dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
60568  IEC:2006 – 7 –
• to adapt the definitions;
• to update the format to align with the current IEC/ISO directives on style of standards.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
45A/596/FDIS 45A/603/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in
the data related to the specific publication. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 8 – 60568  CEI:2006
INTRODUCTION
Contexte technique, questions importantes et structure du document
Cette norme internationale traite spécifiquement des problèmes liés aux systèmes
d’instrumentation en cœur. Un système d’instrumentation doit être considéré comme un
système de mesure délivrant des signaux en provenance des détecteurs. Les calculs de la
puissance et de sa distribution ne sont pas couverts par cette norme. Elle précise les
principes des mesures relatives à la distribution de puissance à partir des signaux fournis par
divers types de détecteurs: collectrons, chambres à fission ou calorimètres. Elle est organisée
en articles donnant en particulier
• les exigences générales pour les systèmes;
• les exigences générales pour les détecteurs à mesure directe pour les mesures en cœur
comprenant en particulier les caractéristiques mécaniques, électriques et nucléaires et la
dynamique de mesure;
• les exigences pour tester les détecteurs (prototype et production en série);
• les exigences pour tester le système;
• les recommandations pour manipuler les détecteurs après fonctionnement.
Position du présent document dans la collection de normes du SC 45A de la CEI
La CEI 60568 est le document de troisième niveau du SC 45A de la CEI traitant de
l’appareillage de mesure du débit de fluence neutronique dans le cœur des réacteurs.
Pour plus de détails sur la collection de normes du SC 45A de la CEI voir la quatrième partie
de cette introduction.
Recommandations et limites relatives à l’application de cette norme
Il convient que cette norme soit considérée avec la CEI 61468:2000 et son amendement
1:2003, qui fournissent les précisions nécessaires relatives aux collectrons.
Description de la structure de la collection des normes du SC 45A de la CEI et relations
avec les documents de la CEI et d’autres organisations (AIEA et ISO)
Le document de niveau supérieur de la collection de normes produites par le SC 45A de la
CEI est la CEI 61513. Cette norme traite des exigences relatives aux systèmes et
équipements d’instrumentation et de contrôle commande (systèmes d’I&C) utilisés pour
accomplir les fonctions importantes pour la sûreté des centrales nucléaires, et elle structure
la collection de normes du SC 45A de la CEI.
La CEI 61513 fait directement référence aux autres normes du SC 45A de la CEI traitant de
sujets génériques tels que la catégorisation des fonctions et le classement des systèmes, la
qualification, la séparation des systèmes, les défaillances de cause commune, les aspects
logiciels et les aspects matériels relatifs aux systèmes informatisés, et la conception des
salles de commande. Il convient de considérer que ces normes de second niveau forment
avec la CEI 61513 un ensemble documentaire cohérent.
Au troisième niveau, les normes du SC 45A de la CEI qui ne sont pas référencées
directement par la CEI 61513 sont relatives à des matériels particuliers, à des méthodes ou à
des activités spécifiques. Généralement ces documents, qui font référence aux documents de
deuxième niveau pour les activités génériques, peuvent être utilisés de façon isolée.

60568  IEC:2006 – 9 –
INTRODUCTION
Technical background, main issues and organisation of the standard
This International Standard addresses the issues specific to in-core instrumentation systems.
A system is understood as a measurement system producing the signals from the detectors.
The calculation of power and its distribution are not within the scope of this standard. This
standard gives the principles of power distribution measurements based on several types of
detectors: Self Powered Neutron Detectors (SPND), fission chambers or calorimeters. It is
organised into the following major sections providing:
• the general requirements for systems,
• the general requirements for on-line in-core detectors including mechanical, electrical and
nuclear characteristics and the range of operation,
• the requirements for testing of detectors (prototype, serial production),
• the requirements for testing the system,
• recommendations for maintenance of the detectors after operation.
Situation of the current standard in the structure of the IEC SC 45A standard series
IEC 60568 is the third level IEC SC 45A document tackling the specific issue of in-core
instrumentation for neutron fluence rate measurement in power reactors.
For more details on the structure of the IEC SC 45A standard series, see the fourth part of
this introduction.
Recommendation and limitation regarding the application of this standard
This standard should be considered in combination with IEC 61468:2000 and its amendment
1:2003 which provide clarification regarding the applicability to Self Powered Neutron
Detectors (SPND).
Description of the structure of the IEC SC 45A standard series and relationships with
other IEC documents and other bodies documents (IAEA, ISO)
The top level document of the IEC SC 45A standard series is IEC 61513. It provides general
requirements for instrumentation and control systems and equipment (I&C systems) that are
used to perform functions important to safety in Nuclear Power Plants (NPPs). IEC 61513
structures the IEC SC 45A standard series.
IEC 61513 refers directly to other IEC SC 45A standards for general topics related to
categorization of functions and classification of systems, qualification, separation of systems,
defence against common cause failure, software aspects of computer based systems,
hardware aspects of computer based systems, and control room design. The standards
referenced directly at this second level should be considered together with IEC 61513 as a
consistent document set.
At a third level, IEC SC 45A standards not directly referenced by IEC 61513 are standards
related to specific equipment, technical methods or specific activities. Usually these
documents, which make reference to second level documents for general topics, can be used
on their own.
– 10 – 60568  CEI:2006
Un quatrième niveau qui est une extension de la collection de normes du SC 45A de la CEI
correspond aux rapports techniques qui ne sont pas des documents normatifs.
La CEI 61513 a adopté une présentation similaire à celle de la CEI 61508, publication
fondamentale de sécurité, avec un cycle de vie et de sûreté global, un cycle de vie et de
sûreté des systèmes, et elle fournit une interprétation des exigences générales de la
CEI 61508-1, de la CEI 61508-2 et de la CEI 61508-4, pour le secteur nucléaire. La
conformité à cette norme facilite la compatibilité avec les exigences de la CEI 61508 telles
qu’elles ont été interprétées dans l’industrie nucléaire. Dans ce cadre, la CEI 60880 et la
CEI 62138 correspondent à la CEI 61508-3 pour le secteur d’application nucléaire.
La CEI 61513 fait référence aux normes ISO ainsi qu’à l’AIEA 50-C-QA pour ce qui concerne
l’assurance qualité.
Les normes produites par le SC 45A de la CEI sont élaborées de façon à être en accord avec
les principes de sûreté fondamentaux du Code AIEA sur la sûreté des centrales nucléaires,
ainsi qu’avec les guides de sûreté de l’AIEA, en particulier le NS-R-1 “Safety of Nuclear
Power Plants: Design – Requirements” et le guide NS-G-1.3 “Instrumentation and Control
Systems Important to Safety in Nuclear Power Plants – Safety Guide”. La terminologie et les
définitions utilisées dans les normes produites par le SC 45A de la CEI sont conformes à
celles utilisées par l’AIEA.
60568  IEC:2006 – 11 –
A fourth level extending the SC 45A standard series corresponds to the Technical Reports
which are not normative.
IEC 61513 has adopted a presentation format similar to the basic safety publication
IEC 61508 with an overall safety life-cycle framework and a system life-cycle framework and
provides an interpretation of the general requirements of IEC 61508-1, IEC 61508-2 and
IEC 61508-4, for the nuclear application sector. Compliance with this standard will facilitate
consistency with the requirements of IEC 61508 as they have been interpreted for the nuclear
industry. In this framework IEC 60880 and IEC 62138 correspond to IEC 61508-3 for the
nuclear application sector.
IEC 61513 refers to ISO as well as to IAEA 50-C-QA for topics related to quality assurance.
The IEC SC 45A standards series consistently implements and details the principles and
basic safety aspects provided in the IAEA Code on the safety of nuclear power plants and in
the IAEA safety series, in particular the Requirements NS-R-1, “Safety of Nuclear Power
Plants: Design” and the Safety Guide NS-G-1.3, “Instrumentation and control systems
important to safety in Nuclear Power Plants”. The terminology and definitions used by IEC
SC 45A standards are consistent with those used by the IAEA.

– 12 – 60568  CEI:2006
CENTRALES NUCLÉAIRES DE PUISSANCE –
INSTRUMENTATION IMPORTANTE POUR LA SÛRETÉ –
APPAREILLAGE DE MESURE DU DÉBIT DE FLUENCE NEUTRONIQUE
DANS LE CŒUR DES RÉACTEURS
1 Domaine d’application et objet
La présente norme est applicable aux détecteurs de neutrons à mesure directe placés à
l’intérieur même du cœur d’un réacteur, ainsi qu’aux composants et à l’instrumentation
associés, conçus pour des applications importantes pour la sûreté des réacteurs comme la
protection, l’information ou la conduite. Les types de détecteurs généralement utilisés sont les
chambres d’ionisation à courant continu, les chambres à fission et les collectrons.
La présente norme fournit des recommandations pour la conception de l’instrumentation de
mesure du débit neutronique dans le cœur des réacteurs thermiques conçus pour la
production d’énergie.
Cette norme insiste plus particulièrement sur les aspects généraux de conception des
systèmes à mesure directe.
Pour les principes de conception d’ensemble du système et les buts visés par les mesures de
fluence neutronique, il convient de faire référence à la CEI 61513.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60880:1986, Logiciel pour les calculateurs utilisés dans les systèmes de sûreté des
centrales nucléaires
CEI 60987:1989, Calculateurs programmés importants pour la sûreté des centrales
nucléaires
CEI 61226:2005, Centrales nucléaires de puissance – Systèmes d'instrumentation et de
contrôle commande importants pour la sûreté – Classement des fonctions d'instrumentation et
de contrôle commande
CEI 61468:2000, Centrales nucléaires de puissance – Instrumentation en-cœur – Caracté-
ristiques et méthodes d’essais des collectrons
Amendement 1 (2003)
CEI 61513:2001, Centrales nucléaires – Instrumentation et contrôle commande des systèmes
importants pour la sûreté – Prescriptions générales pour les systèmes
CEI 62138:2004, Centrales nucléaires – Instrumentation et contrôle-commande importants
pour la sûreté – Aspects logiciels des systèmes informatisés réalisant des fonctions de
catégories B ou C
60568  IEC:2006 – 13 –
NUCLEAR POWER PLANTS –
INSTRUMENTATION IMPORTANT TO SAFETY –
IN-CORE INSTRUMENTATION FOR NEUTRON FLUENCE RATE (FLUX)
MEASUREMENTS IN POWER REACTORS

1 Scope and object
This standard applies to on-line in-core neutron detectors, together with associated
components and instrumentation, designed for purposes important to reactor safety:
protection, information or control. The detector types usually used are direct current ionization
chambers, fission ion chambers and self-powered neutron detectors.
This standard provides guidance for the design of in-core instrumentation for neutron fluence
rate measurements in thermal neutron reactors designed for power production.
The major emphasis in this standard is on the general design aspects of on-line systems.
For the principles of overall system design and for the purpose of neutron flux measurements,
reference should be made to IEC 61513.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60880:1986, Software for computers in the safety systems of nuclear power stations
IEC 60987:1989, Programmed digital computers important to safety for nuclear power
stations
IEC 61226:2005, Nuclear power plants – Instrumentation and control systems important to
safety – Classification of instrumentation and control systems
IEC 61468:2000, In-core instrumentation – Characteristics and test methods of self-powered
neutron detectors
Amendment 1 (2003)
IEC 61513:2001, Nuclear power-plants – Instrumentation and control for systems important to
safety – General requirements for systems
IEC 62138:2004, Nuclear power plants – Instrumentation and control important to safety –
Software aspects for computer-based systems performing category B or C functions

– 14 – 60568  CEI:2006
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants sont applicables:
3.1
signal additionnel (bruit de fond)
les signaux additionnels (bruit de fond) font partie du signal de sortie sans être liés à la valeur
mesurée (par exemple les effets des rayonnements gamma pour les détecteurs de fluence
neutronique ou une partie du courant dans l’âme du câble des collectrons, et, dans les
thermocouples, l’erreur additionnelle causée par les rayonnements gamma)
3.2
fluence de combustion 〈détecteur de neutrons〉
fluence estimée de neutrons d’une distribution énergétique donnée, pour laquelle la quantité
de matière sensible consumée est telle que les caractéristiques du détecteur se situent hors
des tolérances spécifiées pour une application déterminée
[CEI 60050-394:1995, 394-18-30]
3.3
détecteur de neutrons dans le cœur
détecteur fixe ou mobile, conçu pour mesurer le débit de fluence neutronique ou la fluence
neutronique en un point défini ou dans une région du cœur d’un réacteur ou de l’enveloppe
primaire (cuve)
3.4
limite de l’erreur de sortie
valeur de l’écart maximal possible du signal de sortie du détecteur comparée à la valeur
exacte mesurée en condition de fonctionnement normal, pour la durée de fonctionnement
totale fixée à la conception
3.5
signal principal
partie du signal liée à la valeur mesurée (par exemple densité du flux neutronique pour les
détecteurs de flux neutronique)
3.6
détecteur de neutrons à mesure différée
détecteur de neutrons avec lequel on n’a accès au signal de sortie qu’après le retrait du
détecteur du poste de mesure. La partie exposée aux neutrons peut se présenter sous la
forme d’un gaz ou d’un liquide de volume défini ou sous une forme solide telle qu’un fil, un jeu
de billes, etc.
Après exposition aux rayonnements, les mesures de radioactivité induite par les neutrons
sont effectuées ailleurs à l’aide de moyens appropriés.
3.7
détecteur de neutrons à mesure directe
détecteur qui produit un signal représentatif du débit de fluence neutronique lorsqu’il est dans
sa position de mesure
———————
CEI 60050-394:1995, Vocabulaire Electrotechnique International – Chapitre 394: Instrumentation nucléaire:
Instruments
60568  IEC:2006 – 15 –
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply:
3.1
additional signal
additional (background) signals are part of output value not directly related to the measured
value (for example, gamma radiation effect for neutron flux detectors or part of signal wire
current for SPND, additional error of thermocouple caused by gamma radiation)
3.2
burn-up life 〈neutron detector〉
estimated fluence of neutrons of a given energy distribution, after which the sensitive material
will be consumed to such an extent, that the detector characteristics exceed the specified
tolerances for a specified purpose
[IEC 60050-394:1995, 394-18-30]
3.3
in-core neutron detector
detector, fixed or movable, designed for the measurement of neutron fluence rate (flux) or
neutron fluence at a defined point or in a region of a reactor core or primary (vessel) envelope
3.4
limit of output error
maximal value of possible deviation of output detector signal compared to correct value under
normal operational conditions for the whole design operation time
3.5
main signal
part of output value caused by the measured value effect (for example neutron flux density for
neutron flux detectors)
3.6
off-line neutron detector
detector, the output signal of which is not available for readout until the detector has been
removed from the measuring position. The part subjected to neutron exposure may be in the
form of a gas or fluid of defined volume or in a solid form such as a wire, a set of balls, etc.
After exposure, the neutron-induced radioactivity of that part is measured at a different
location by suitable means
3.7
on-line neutron detector
detector which produces a signal representative of the neutron fluence rate while it is in the
measuring position
___________
IEC 60050-394:1995, International Electromechanical Vocabulary – Chapter 394: Nuclear Instrumentation:
Instruments
– 16 – 60568  CEI:2006
3.8
débit perturbé de fluence neutronique
débit de fluence neutronique moyen dans la zone où se trouve le détecteur lorsque ce dernier
est en place. Cette grandeur est égale au signal de sortie du détecteur divisé par sa
sensibilité vraie (non perturbée) et est pratiquement égale au débit moyen de fluence
neutronique qui traverse la surface du détecteur
3.9
sensibilité
〈détecteur〉
la sensibilité d’un détecteur au rayonnement à mesurer est donnée par
variation de la grandeur de sortie (réponse du détecteur)
S =
variation de la grandeur d'entrée (rayonnement à mesurer)
Si le détecteur a une réponse linéaire et donne un signal de sortie négligeable pour une
grandeur d’entrée nulle,
grandeur de sortie (réponse du détecteur)
S =
grandeur d'entrée (rayonnement à mesurer)
3.10
matière sensible
〈détecteur de neutrons〉 matière utilisée dans certains détecteurs de neutrons, sous forme soit
de dépôt soit de gaz, en vue de donner naissance par réaction nucléaire avec les neutrons à
des particules directement ionisantes
[CEI 60050-394:1995, 394-10-13, modifiée]
3.11
fonction de transfert (transmission, réponse)
relation mathématique liant le signal de sortie au signal d’entrée, déterminée par la variation
du signal de sortie correspondant à la variation d’une unité du signal d’entrée
3.12
vie utile 〈détecteur de neutrons〉
durée de fonctionnement, dans des conditions d’irradiation et d’ambiance comprises entre
des limites spécifiées, au-delà de laquelle les caractéristiques d’un détecteur se situent hors
des tolérances spécifiées
NOTE La vie utile peut s’exprimer en fluence reçue, en nombre d’impulsions fournies, etc.
[CEI 60050-394:1995, 394-18-29]
3.13
débit non perturbé de fluence neutronique
débit moyen de fluence neutronique dans la zone prévue pour le détecteur lorsque celui-ci
n’est pas en place
4 Généralités
a) Dans le cas des réacteurs de puissance, il peut être important, pour des raisons d’exploi-
tation, de surveiller non seulement la valeur moyenne du débit de fluence neutronique
dans l’ensemble du cœur, mais aussi sa distribution dans l’espace. Les mesures locales
positionnées à des endroits particuliers sont souvent combinées avec des fonctions de
commande locales dont le but est d’assurer des marges suffisantes pour les paramètres
du système de protection ou de permettre une utilisation optimale du combustible. Suivant
le type de réacteur, cela peut être réalisé de façon relative ou absolue.

60568  IEC:2006 – 17 –
3.8
perturbed neutron fluence rate (flux)
mean neutron fluence rate at a location with the neutron detector placed in the same position
for measurement. This quantity is equal to the detector output divided by its true
(unperturbed) sensitivity and is practically equal to the neutron fluence rate averaged over the
detector surface.
3.9
sensitivity 〈detector〉
sensitivity of a detector to the radiation to be measured is given by:
variation of the output quantity (detector response)
S =
variation of the input quantity (radiation to be measured)
If the detector is linear and has a negligible output signal for zero input,
output quantity (detector response)
S =
input quantity (radiation to be measured)
3.10
sensitive material 〈neutron detector〉
material used in certain neutron detectors, either, for example, in a lining or a filling gas,
which is intended to produce directly ionizing particles from the neutrons by nuclear reaction
[IEC 60050-394:1995, 394-10-13, modified]
3.11
transformation (transmission, response) function
mathematical relationship of the output signal to the input signal, described by determining
the variation of the output signal for a unit change of the input signal
3.12
useful life 〈neutron detector〉
operational life, under irradiation and environmental conditions restricted within specified
limits, after which the detector characteristics exceed the specified tolerances
NOTE Useful life can be expressed in incident particle fluence, number of produced pulses, etc.
[IEC 60050-394:1995, 394-18-29]
3.13
unperturbed neutron fluence rate (flux)
mean neutron fluence rate at a location without the neutron detector placed in the same
position
4 General considerations
a) In a power reactor it may be important, for operational reasons, to monitor not only the
mean value of the in-core neutron fluence rate (flux) over the whole reactor core but also
its spatial distribution. Local measurements at a particular position in the core are often
combined with local control functions, the purposes of which are to ensure adequate
safety margins for protection system parameters or to provide for optimum utilization of
the fuel. Depending on the reactor type, this may be performed on a relative or an
absolute basis.
– 18 – 60568  CEI:2006
b) Il est parfois nécessaire de procéder à l’aide de détecteurs locaux dans le cœur à des
mesures du débit de fluence neutronique pour des raisons de sûreté – par exemple afin
de protéger le combustible d’avaries causées par des perturbations locales du débit du
fluide de refroidissement ou par des élévations transitoires de la densité de puissance. De
telles conditions anormales de fonctionnement peuvent ne pas être identifiées avec une
précision suffisante à l’aide des moyens de mesure situés à l’extérieur du cœur. Dans ce
cas, les ensembles de mesure interne au cœur sont généralement raccordés au système
de protection du réacteur.
c) L’instrumentation de débit de fluence neutronique dans le cœur du réacteur peut aussi
être utilisée pour des renseignements de caractère plus général sur le réacteur ou sur le
fonctionnement de ses composants. Des renseignements issus des données de débit de
fluence neutronique peuvent par exemple porter sur les vibrations des composants
internes du réacteur, des phénomènes d’ébullition du liquide de refroidissement, la
fluence neutronique globale concernant des assemblages combustible individuels, etc.
d) Pour certains réacteurs, l’instrumentation de mesure du débit de fluence neutronique
externe à l’enveloppe primaire ne peut être utilisée pour les opérations de démarrage ou
pour le fonctionnement en régime intermédiaire. La mesure et le contrôle des conditions
globales et locales de puissance du réacteur peuvent ainsi être assurés sur tout ou partie
de l’étendue de mesure exigée, au moyen des détecteurs de neutrons placés dans le
cœur du réacteur.
e) On peut avoir besoin d’une instrumentation spéciale dans le réacteu
...