(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非常事態の発生時に退避する退避区域内で、原子力施設の運転を制御可能な原子力施設の制御システムにおいて、
前記退避区域以外の区域である非退避区域に設けられた常用の第１操作制御装置と、
前記退避区域に設けられた非常用の第２操作制御装置と、
前記第１操作制御装置または前記第２操作制御装置に接続可能な制御装置と、
入力される非常用切換信号に基づいて、前記制御装置と前記第１操作制御装置との常用接続から、前記制御装置と前記第２操作制御装置との非常用接続へ切り換える信号切換部と、
前記非退避区域に設けられ、前記非常用接続への切換操作により非常用切換信号を出力可能な第１切換スイッチと、
前記退避区域に設けられ、前記非常用接続への切換操作により非常用切換信号を出力可能な第２切換スイッチと、
入力側に前記第１切換スイッチおよび前記第２切換スイッチが接続される一方で、出力側に前記信号切換部が接続されると共に、前記第１切換スイッチから前記非常用切換信号が入力され、且つ、前記第２切換スイッチから前記非常用切換信号が入力された場合、前記非常用切換信号を前記信号切換部へ向けて出力可能なＡＮＤ回路と、を備えたことを特徴とする原子力施設の制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記信号切換部に接続される処理装置を有し、
前記処理装置は、前記信号切換部を介して前記第１操作制御装置との間で入出力される信号を処理可能であり、前記信号切換部を介して前記第２操作制御装置との間で入出力される信号を処理可能であることを特徴とする請求項１に記載の原子力施設の制御システム。
【請求項３】
前記第１切換スイッチおよび前記第２切換スイッチのうち、少なくともいずれか一方は、
非常用接続への切換操作により前記非常用切換信号を出力可能な第１操作部と、
非常用接続への切換操作により前記非常用切換信号を出力可能な第２操作部と、
入力側に前記第１操作部および前記第２操作部が接続される一方で、出力側に前記ＡＮＤ回路が接続され、前記第１操作部および前記第２操作部のうち、少なくともいずれか一方から前記非常用切換信号が入力された場合、前記非常用切換信号を前記ＡＮＤ回路へ向けて出力可能なＯＲ回路と、を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の原子力施設の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非常事態の発生時に退避する退避区域内で、原子力施設の運転を制御可能な原子力施設の制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、中央制御室内に配設されると共に原子炉を遠隔操作する中央制御室制御盤と、中央制御室外に配設されると共に原子炉を遠隔停止する中央制御室外遠隔操作停止制御盤と、原子炉に配設される複数の負荷を制御する現場多重伝送装置盤と、モード切換スイッチと、を備えた中央制御室外原子炉停止装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、モード切換スイッチは、中央制御室制御盤および現場多重伝送装置盤の接続と、中央制御室外遠隔操作停止制御盤および現場多重伝送装置盤の接続とのいずれか一方の接続を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１７４７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の中央制御室外原子炉停止装置では、モード切換スイッチが接点を有するアナログ回路スイッチであるため、一括で切換を行うためには、中央制御室制御盤と現場多重伝送装置盤との間および中央制御室外遠隔操作停止制御盤と現場多重伝送装置盤との間に、多重伝送路となる同軸ケーブルを配設する必要がある。このため、一括で切換を行う場合、モード切換スイッチ周りにおいて、別途、多重伝送を行うための制御回路や制御装置を追加する必要がある。つまり、従来の中央制御室外原子炉停止装置は、アナログ設備により一括で切換を行うこともできるが、中央制御室制御盤とは操作が異なるため、オペレータの操作負担が大きい。また、モード切換スイッチが誤操作されたり、故障や延焼等によりモード切換スイッチが短絡したりすると、意図せず接続が切り換わる誤切換が発生する虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、操作制御装置間の切換を容易なものとしつつ、誤切換の低減を図ることができる原子力施設の制御システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の原子力施設の制御システムは、非常事態の発生時に退避する退避区域内で、原子力施設の運転を制御可能な原子力施設の制御システムにおいて、退避区域以外の区域である非退避区域に設けられた常用の第１操作制御装置と、退避区域に設けられた非常用の第２操作制御装置と、第１操作制御装置または第２操作制御装置に接続可能な制御装置と、入力される非常用切換信号に基づいて、制御装置と第１操作制御装置との常用接続から、制御装置と第２操作制御装置との非常用接続へ切り換える信号切換部と、非退避区域に設けられ、非常用接続への切換操作により非常用切換信号を出力可能な第１切換スイッチと、退避区域に設けられ、非常用接続への切換操作により非常用切換信号を出力可能な第２切換スイッチと、入力側に第１切換スイッチおよび第２切換スイッチが接続される一方で、出力側に信号切換部が接続されると共に、第１切換スイッチから非常用切換信号が入力され、且つ、第２切換スイッチから非常用切換信号が入力された場合、非常用切換信号を信号切換部へ向けて出力可能なＡＮＤ回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第１切換スイッチおよび第２切換スイッチを操作し、常用接続から非常用接続に切替えることで、第１操作制御装置を用いた操作から、第２操作制御装置を用いた操作へ、一括して簡単に切り換えることができる。また、第１切換スイッチが非常用接続側へ切り換えられ、且つ、第２切換スイッチが非常用接続側へ切り換えられることで、ＡＮＤ回路には、第１切換スイッチおよび第２切換スイッチから非常用切換信号が入力される。これにより、ＡＮＤ回路は、信号切換部へ向けて非常用切換信号を出力することができる。このため、信号切換部は、非常用切換信号が入力されると、常用接続から非常用接続へ切り換えることができる。よって、第１切換スイッチおよび第２切換スイッチのいずれか一方から、誤って非常用切換信号が出力されたとしても、ＡＮＤ回路は、非常用切換信号を出力することがないため、操作制御装置間の誤切換の発生を低減させることができる。
【０００８】
この場合、制御装置は、信号切換部に接続される処理装置を有し、処理装置は、信号切換部を介して第１操作制御装置との間で入出力される信号を処理可能であり、信号切換部を介して第２操作制御装置との間で入出力される信号を処理可能であることが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、処理装置を、第１操作制御装置と第２操作制御装置とで兼用することができるため、処理装置を増設する必要がなく、装置コストの増大を抑制することができる。
【００１０】
この場合、第１切換スイッチおよび第２切換スイッチのうち、少なくともいずれか一方は、非常用接続への切換操作により非常用切換信号を出力可能な第１操作部と、非常用接続への切換操作により非常用切換信号を出力可能な第２操作部と、入力側に第１操作部および第２操作部が接続される一方で、出力側にＡＮＤ回路が接続され、第１操作部および第２操作部のうち、少なくともいずれか一方から非常用切換信号が入力された場合、非常用切換信号をＡＮＤ回路へ向けて出力可能なＯＲ回路と、を有していることが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、第１操作部または第２操作部のいずれか一方が、非常用接続側へ切り換えられれば、ＯＲ回路には、非常用切換信号が入力される。これにより、ＯＲ回路は、ＡＮＤ回路へ向けて非常用切換信号を出力することができる。このため、第１操作部または第２操作部のいずれか一方が、断線等により非常用切換信号を出力できなくなった場合であっても、他方が出力可能であれば、非常用切換信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施例に係る制御システムにより制御される原子力施設を模式的に表した概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係る原子力施設の制御システムの構成図である。
【図３】図３は、図３は、変形例１に係る第１切換スイッチおよび第２切換スイッチの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る原子力施設の制御システムについて説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１４】
図１は、本実施例に係る制御システムにより制御される原子力施設を模式的に表した概略構成図である。本発明に係る原子力施設１の制御システム４０は、原子炉５を有する原子力施設１を制御するものであり、原子炉５としては、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）が用いられている。この加圧水型の原子炉５を用いた原子力施設１は、原子炉５を含む原子炉冷却系３と、原子炉冷却系３と熱交換するタービン系４とで構成されており、原子炉冷却系３には、原子炉冷却材が流通し、タービン系４には、二次冷却材が流通している。
【００１５】
原子炉冷却系３は、原子炉５と、コールドレグ６ａおよびホットレグ６ｂを介して原子炉５に接続された蒸気発生器７とを有している。また、ホットレグ６ｂには、加圧器８が介設され、コールドレグ６ａには、原子炉冷却材ポンプ９が介設されている。そして、原子炉５、コールドレグ６ａ、ホットレグ６ｂ、蒸気発生器７、加圧器８および原子炉冷却材ポンプ９は、原子炉格納容器１０に収容されている。
【００１６】
原子炉５は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は原子炉冷却材で満たされている。そして、原子炉５内には、多数の燃料集合体１５が収容されると共に、燃料集合体１５の核分裂を制御する多数の制御棒１６が、各燃料集合体１５に対し、抜差し可能に設けられている。
【００１７】
制御棒１６により核分裂反応を制御しながら燃料集合体１５を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは原子炉冷却材を加熱し、加熱された原子炉冷却材は、ホットレグ６ｂを介して蒸気発生器７へ送られる。一方、コールドレグ６ａを介して蒸気発生器７から送られてきた原子炉冷却材は、原子炉５内に流入して、原子炉５内を冷却する。
【００１８】
ホットレグ６ｂに介設された加圧器８は、高温となった原子炉冷却材を加圧することにより、原子炉冷却材の沸騰を抑制している。また、蒸気発生器７は、高温高圧となった原子炉冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、且つ、高温高圧となった原子炉冷却材を冷却している。原子炉冷却材ポンプ９は、原子炉冷却系３において原子炉冷却材を循環させており、原子炉冷却材を蒸気発生器７からコールドレグ６ａを介して原子炉５へ送り込むと共に、原子炉冷却材を原子炉５からホットレグ６ｂを介して各蒸気発生器７へ送り込んでいる。
【００１９】
ここで、原子力施設１の原子炉冷却系３における一連の動作について説明する。原子炉５内の核分裂反応により発生した熱エネルギーにより、原子炉冷却材が加熱されると、加熱された原子炉冷却材は、原子炉冷却材ポンプ９によりホットレグ６ｂを介して蒸気発生器７に送られる。ホットレグ６ｂを通過する高温の原子炉冷却材は、加圧器８により加圧されることで沸騰が抑制され、高温高圧となった状態で、蒸気発生器７に流入する。蒸気発生器７に流入した高温高圧の原子炉冷却材は、二次冷却材と熱交換を行うことにより冷却され、冷却された原子炉冷却材は、原子炉冷却材ポンプ９によりコールドレグ６ａを介して原子炉５に送られる。そして、冷却された原子炉冷却材が原子炉５に流入することで、原子炉５が冷却される。つまり、原子炉冷却材は、原子炉５と蒸気発生器７との間を循環している。なお、原子炉冷却材は、冷却材および中性子減速材として用いられる軽水である。
【００２０】
タービン系４は、蒸気管２１を介して蒸気発生器７に接続されたタービン２２と、タービン２２に接続された復水器２３と、復水器２３と蒸気発生器７とを接続する給水管２６に介設された給水ポンプ２４と、を有している。そして、上記のタービン２２には、発電機２５が接続されている。
【００２１】
ここで、原子力施設１のタービン系４における一連の動作について説明する。蒸気管２１を介して蒸気発生器７から蒸気がタービン２２に流入すると、タービン２２は回転を行う。タービン２２が回転すると、タービン２２に接続された発電機２５は、発電を行う。この後、タービン２２から流出した蒸気は復水器２３に流入する。復水器２３は、その内部に冷却管２７が配設されており、冷却管２７の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管２８が接続され、冷却管２７の他方には冷却水を排水するための排水管２９が接続されている。そして、復水器２３は、タービン２２から流入した蒸気を冷却管２７により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ２４により給水管２６を介して蒸気発生器７に送られる。蒸気発生器７に送られた二次冷却材は、蒸気発生器７において原子炉冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。
【００２２】
図２は、本実施例に係る原子力施設の制御システムの構成図である。上記のように構成された原子力施設１には、原子力施設１に設けられた上記の各種ポンプや図示しないバルブ等の各機器の作動を制御する制御システム４０が配設されている。この制御システム４０は、原子力施設１の運転をコントロール可能な常用の中央制御設備４１と、原子力施設１の運転をコントロール可能な非常用の非常用中央制御設備４３と、中央制御設備４１および非常用中央制御設備４３に接続されたプラント制御設備４２とを有している。なお、中央制御設備４１および非常用中央制御設備４３は、ＣＰＵ等の演算装置やＨＤＤ等の記憶装置を搭載した、いわゆるデジタル設備であり、演算装置により記憶装置に記憶された各種プログラムを実行することで、原子力施設１を制御可能な設備となっている。
【００２３】
中央制御設備４１は、原子力施設１の運転を制御する複数のコントロール装置（第１操作制御装置）４５を有している。各コントロール装置４５は、原子力施設１の運転状況を操作画面上に表示する表示装置と、操作画面上において原子力施設１を操作する操作装置とが一体となったタッチパネル式のものであり、いわゆるＶＤＵ（ビジュアル・ディスプレイ・ユニット）である。そして、原子力施設１を運転するオペレータは、各コントロール装置４５において、表示装置を視認して原子力施設１の運転状況を把握し、操作装置を適宜操作することで、原子力施設１の運転を制御する。
【００２４】
非常用中央制御設備４３は、原子力施設１に火災等の非常事態が発生して、中央制御設備４１が使用不能となった場合に使用されるものである。非常用中央制御設備４３は、原子力施設１の運転を制御する非常用コントロール装置（第２操作制御装置）４６を有しており、複数のコントロール装置４５に応じて複数設けられている。各非常用コントロール装置４６は、エバケーションパネルと呼ばれ、中央制御設備４１とほぼ同様に構成されており、原子力施設１の運転状況を非常用操作画面上に表示する表示装置と、非常用操作画面上において原子力施設１を操作する操作装置とが一体となっている。
【００２５】
プラント制御設備（制御装置）４２は、中央制御設備４１および非常用中央制御設備４３から入出力される信号に基づいて、原子力施設１の原子炉５や各機器の運転を制御している。プラント制御設備４２は、各コントロール装置４５から入出力される信号を処理する複数の処理回路（処理装置）４８を有しており、各処理回路４８は、いわゆるＶＤＵプロセッサとして機能している。そして、各処理回路４８は、各コントロール装置４５および各非常用コントロール装置４６に接続可能となっており、各非常用コントロール装置４６から入出力される信号も処理可能に構成されている。
【００２６】
ところで、原子力施設１には、退避区域Ｅ１と、退避区域Ｅ１以外の非退避区域Ｅ２とが設けられている。原子力施設１において、火災等の非常事態が発生すると、オペレータは、非退避区域Ｅ２から避難経路を通って退避区域Ｅ１へ退避する。ここで、上記した中央制御設備４１は非退避区域Ｅ２に設けられる一方で、上記した非常用中央制御設備４３は退避区域Ｅ１に設けられている。このため、オペレータは、非常事態が発生すると、退避区域Ｅ１に設けられた非常用中央制御設備４３を用いて、原子力施設１の運転を制御する。このとき、原子力施設１の制御システム４０は、退避前にオペレータが操作していたコントロール装置４５から、退避後にオペレータが操作する非常用コントロール装置４６へ切り換えるための構成を備えている。以下、具体的に説明すると、原子力施設１の制御システム４０は、信号切換部５１と、第１切換スイッチ５２と、第２切換スイッチ５３と、ＡＮＤ回路５４と、を有している。
【００２７】
信号切換部５１は、複数のコントロール装置４５に応じて複数設けられている。各信号切換部５１は、プラント制御設備４２と中央制御装置４１との接続である常用接続と、プラント制御設備４２と非常用中央制御装置４３との接続である非常用接続と、を切り換え可能に構成されている。各信号切換部５１は、ＡＮＤ回路５４から非常用切換信号が入力されない場合、常用接続を維持する一方で、ＡＮＤ回路５４から非常用切換信号が入力された場合、常用接続から非常用接続へ切り換える。
【００２８】
第１切換スイッチ５２は、非退避区域Ｅ２の避難経路に設けられ、ＡＮＤ回路５４の入力側に接続されている。この第１切換スイッチ５２は、常用接続側と非常用接続側との間で切換可能に構成されており、オペレータが、常用接続側から非常用接続側へ切換操作を行うことにより、第１切換スイッチ５２からＡＮＤ回路５４へ向けて、非常用切換信号が出力される。
【００２９】
第２切換スイッチ５３は、退避区域Ｅ１に設けられ、ＡＮＤ回路５４の入力側に接続されている。この第２切換スイッチ５３も、第１切換スイッチ５２と同様に、常用接続側と非常用接続側との間で切換可能に構成されており、オペレータが、常用接続側から非常用接続側へ切換操作を行うことにより、第２切換スイッチ５３からＡＮＤ回路５４へ向けて、非常用切換信号が出力される。
【００３０】
ＡＮＤ回路５４は、入力側に第１切換スイッチ５２および第２切換スイッチ５３が接続される一方で、出力側に信号切換部５１がそれぞれ接続されている。ＡＮＤ回路５４は、第１切換スイッチ５２から非常用切換信号が入力され、且つ、第２切換スイッチ５３から非常用切換信号が入力された場合、非常用切換信号を各信号切換部５１へ向けて出力している。換言すれば、ＡＮＤ回路５４は、第１切換スイッチ５２および第２切換スイッチ５３の少なくともいずれか一方から非常用切換信号が入力されなければ、各信号切換部５１へ向けて非常用切換信号が出力されることはない。
【００３１】
ここで、原子力施設１の制御システム４０において、常用接続から非常用接続へ切り換える一連の動作について説明する。原子力施設１に非常事態が発生すると、中央制御設備４１を操作していたオペレータは、非退避区域Ｅ２から避難経路を通って退避区域Ｅ１へ移動する。このとき、オペレータは、避難経路に配設された第１切換スイッチ５２を、常用接続側から非常用接続側へ切換操作する。この後、退避区域Ｅ１へ移動したオペレータは、退避区域Ｅ１に配設された第２切換スイッチ５３を、常用接続側から非常用接続側へ切換操作する。
【００３２】
すると、ＡＮＤ回路５４には、第１切換スイッチ５２および第２切換スイッチ５３から非常用切換信号が入力される。このため、ＡＮＤ回路５４は、複数の信号切換部５１へ向けて非常用切換信号を出力する。非常用切換信号が入力された各信号切換部５１は、常用接続から非常用接続へ切り換える。このため、各処理回路４８は、常用接続時において、各信号切換部５１を介して各コントロール装置４５から入出力される信号を処理していたが、非常用接続へ切り換えられると、各処理回路４８は、各信号切換部５１を介して各非常用コントロール装置４６から入出力される信号を処理する。
【００３３】
以上の構成によれば、第１切換スイッチ５２および第２切換スイッチ５３を操作し、常用接続から非常用接続に切替えることで、各コントロール装置４５を用いた操作から、各非常用コントロール装置４６を用いた操作へ、一括して簡単に切り換えることができる。これにより、アナログ設備を用いた一括切換の操作に比して、オペレータによる一括切換の操作負担を軽減することができる。また、ＡＮＤ回路５４に、第１切換スイッチ５２および第２切換スイッチ５３から非常用切換信号が入力されなければ、ＡＮＤ回路５４は、信号切換部５１へ向けて非常用切換信号を出力することはない。このため、誤操作や短絡等により、第１切換スイッチ５２または第２切換スイッチ５３のいずれか一方から非常用切換信号が出力されても、ＡＮＤ回路５４は、非常用切換信号を出力することがないため、誤切換の発生を低減させることができる。
【００３４】
また、処理回路４８は、コントロール装置４５および非常用コントロール装置４６から入出力される信号を処理可能に構成されているため、処理回路４８を、コントロール装置４５と非常用コントロール装置４６とで兼用することができる。これにより、プラント制御設備４２において、処理回路４８を新たに増設する必要がなく、プラント制御設備４２の構成を大きく変更することがないため、プラント制御設備４２は、設備コストの増大を抑制することができる。
【００３５】
なお、本実施例において、処理回路４８は、プラント制御設備４２内に設けたが、プラント制御設備４２外に設けても良い。また、信号切換部５１は、プラント制御設備４２内外のいずれに配設しても良い。
【００３６】
さらに、本実施例では、第１切換スイッチ５２および第２切換スイッチ５３を、常用接続側と非常用接続側との間で切換可能に構成したが、図３に示す変形例１のように構成しても良い。ここで、図３は、変形例１に係る第１切換スイッチおよび第２切換スイッチの構成図である。なお、以下では、変形例１に係る構成を、第１切換スイッチ５２に適用して説明するが、第２切換スイッチ５３に適用してもよい。
【００３７】
図３に示すように、第１切換スイッチ５２は、第１操作部６１と、第２操作部６２と、ＯＲ回路６３とを有している。第１操作部６１は、常用接続側と非常用接続側とで切換可能に構成され、オペレータが、常用接続側から非常用接続側へ切換操作を行うことにより、第１操作部６１からＯＲ回路６３へ向けて非常用切換信号を出力する。第２操作部６２は、第１操作部６１と同様に構成され、常用接続側と非常用接続側とで切換可能に構成され、オペレータが、常用接続側から非常用接続側へ切換操作を行うことにより、第２操作部６２からＯＲ回路６３へ向けて非常用切換信号を出力する。
【００３８】
ＯＲ回路６３は、入力側に第１操作部６１および第２操作部６２が接続される一方で、出力側にＡＮＤ回路５４が接続されている。ＯＲ回路６３は、第１操作部６１および第２操作部６２の少なくともいずれか一方から非常用接続信号が入力された場合、非常用切換信号をＡＮＤ回路５４へ向けて出力している。
【００３９】
変形例１の構成によれば、第１操作部６１または第２操作部６２のいずれか一方が、非常用接続側へ切り換えられれば、ＯＲ回路６３には、非常用切換信号が入力される。これにより、ＯＲ回路６３は、ＡＮＤ回路５４へ向けて非常用切換信号を出力することができる。このため、第１操作部６１または第２操作部６２のいずれか一方が、断線等により非常用切換信号を出力できなくなった場合であっても、他方が出力可能であれば、非常用切換信号を出力することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明に係る原子力施設の制御システムは、オペレータが退避区域へ避難することを想定した原子力施設において有用であり、特に、退避区域において原子力施設の運転を操作する場合に適している。
【符号の説明】
【００４１】
１    原子力施設
３    原子炉冷却系
４    タービン系
５    原子炉
７    蒸気発生器
８    加圧器
９    原子炉冷却材ポンプ
１５  燃料集合体
１６  制御棒
２２  タービン
２３  復水器
２５  発電機
２７  冷却管
２８  取水管
２９  排水管
４０  制御システム
４１  中央制御設備
４２  プラント制御設備
４３  非常用中央制御設備
４５  コントロール装置
４６  非常用コントロール装置
４８  処理回路
５１  信号切換部
５２  第１切換スイッチ
５３  第２切換スイッチ
５４  ＡＮＤ回路
６１  第１操作部
６２  第２操作部
６３  ＯＲ回路
Ｅ１  退避区域
Ｅ２  非退避区域
【図１】
0005606260.tif 000002
【図２】
0005606260.tif 000003
【図３】
0005606260.tif 000004