(57)【要約】【課題】原子力プラント制御システムのデジタル化に対応した試験を実施できるようにすること。【解決手段】制御装置１６１は、試験装置からの試験信号が入力される試験信号入力部として入力部１６１ａを有する。制御装置１６１は、試験の実行指示する実行指示信号が入力される実行指示信号入力部として入力部１６１ｂを有する。制御装置１６１は、模擬信号を送出する模擬信号送出部として模擬信号送出部１６１ｄを有する。制御装置１６１は、実行指示信号入力部に実行指示信号が入力されている場合には、試験信号入力部に入力された試験信号を送出し、実行指示信号が入力されていない場合には、模擬信号送出部１６１ｄから送出された模擬信号を送出する信号切換部として信号切換部１６１ｅを有する。【選択図】図２
2014067245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力プラントの設備を制御する制御装置であって、
試験装置からの試験信号が入力される試験信号入力部と、
試験の実行指示する実行指示信号が入力される実行指示信号入力部と、
模擬信号を送出する模擬信号送出部と、
前記実行指示信号入力部に実行指示信号が入力されている場合には、前記試験信号入力部に入力された試験信号を送出し、前記実行指示信号が入力されていない場合には、前記模擬信号送出部から送出された模擬信号を送出する信号切換部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記信号切換部から試験信号が送出された場合には、前記設備を制御するための実制御信号に前記試験信号を加算して送出し、前記信号切換部から模擬信号が送出された場合には、前記実制御信号に前記模擬信号を加算して送出する信号印加部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
実制御信号に基づいて原子力プラントの設備を制御する制御装置を有する原子力プラント制御システムであって、
前記制御装置は、
試験装置からの試験信号が入力される試験信号入力部と、
試験の実行指示する実行指示信号が入力される実行指示信号入力部と、
模擬信号を送出する模擬信号送出部と、
前記実行指示信号入力部に実行指示信号が入力されている場合には、前記試験信号入力部に入力された試験信号を前記実制御信号に加算して送出し、前記実行指示信号が入力されていない場合には、前記模擬信号送出部から送出された模擬信号を前記実制御信号に加算して送出する信号切換部と、
前記信号切換部から送出された信号に応じて、前記設備を制御する判定部と
を有することを特徴とする原子力プラント制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラント制御システムで利用される制御装置に関し、特に、原子力プラント制御システムのデジタル化に対応した試験を実施できる制御装置及び原子力プラント制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラント等の原子力プラントを制御する原子力プラント制御システムは、高い信頼性を維持するために、原子力プラント制御システムの各機能について試験が行われる（例えば、特許文献１参照）。原子力プラント制御システムの各機能の試験は、システムに試験装置を接続し、試験装置から試験条件を入力することにより行われる。
【０００３】
例えば、従来は、ジャンパ回路と試験回路とを切り換えることにより、プラント運転中の実際の制御信号、または試験条件に対応する制御信号のいずれか一方が試験対象の箇所に出力されるように制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０８４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、原子力プラント制御システムのデジタル化が進められている。よって、従来のように、アナログ回路を用いて、ジャンパ回路と試験回路とを切り換えることで、原子力プラント制御システムの試験を行うことは難しい。このため、試験方法もデジタル化に対応する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、原子力プラント制御システムのデジタル化に対応した試験を実施できる制御装置及び原子力プラント制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、原子力プラントの設備を制御する制御装置であって、試験装置からの試験信号が入力される試験信号入力部と、試験の実行指示する実行指示信号が入力される実行指示信号入力部と、模擬信号を送出する模擬信号送出部と、前記実行指示信号入力部に実行指示信号が入力されている場合には、前記試験信号入力部に入力された試験信号を送出し、前記実行指示信号が入力されていない場合には、前記模擬信号送出部から送出された模擬信号を送出する信号切換部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る制御装置及び原子力プラント制御システムは、原子力プラント制御システムの試験を行う場合に、原子力プラント制御システムのデジタル化に対応した試験を実施できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、原子力プラント制御システムの概念的な構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、制御装置による処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。さらに、この実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。なお、以下では、原子力プラント制御システムに設置された設備において、本発明に係る制御装置が使用されたときの実施例を説明する。
【実施例】
【００１１】
［原子力発電プラントの概念構成］
まず、図１を参照しつつ、本実施例に係る原子力プラント制御システムの概念的な構成の一例を説明する。図１は、原子力プラント制御システムの概念的な構成の一例を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施例に係る原子力プラント制御システム１０は、中央制御設備１１と、計算機１２と、原子炉保護設備１３と、原子炉トリップ遮断器１４と、工学的安全系（工安系）プラント機器１５と、原子炉制御設備１６と、制御棒制御設備１７と、常用系プラント機器１８とを有する。
【００１３】
中央制御設備１１は、運転コンソールや大型表示盤、運転指令コンソールなどを有するプラントの制御設備である。運転コンソールは、運転員よる一体的な監視操作を可能とするために、ハードウェアの監視器具（指示計、記録計、表示灯など）や、操作器が設置された中央制御盤などを有する。運転コンソールには、例えば、通常運転時のプラント運転監視操作を行う監視操作用ＶＤＵ（Visual  Display  Unit）、重要度及び優先度に応じて警報表示を行う警報表示ＶＤＵ、安全系機器の監視操作を行う安全系ＶＤＵなどが設置される。大型表示盤は、プラント全体の情報を提供したり、運転員間の情報を共有したりするために、常時表示すべきパラメータや代表警報を表示する。運転指令コンソールは、当直長が運転員の指揮及び監督を行うために、運転コンソールと同一の画面が表示される。
【００１４】
計算機１２は、各種設備からの情報を取得して演算処理を行い、例えば、中央制御設備１１に設置された運転コンソールや大型表示盤などに演算結果を出力する。
【００１５】
原子炉保護設備１３、原子炉トリップ遮断器１４及び工安系プラント機器１５は、安全保護系統と呼ばれる系統に属する設備や機器である。安全保護系統とは、プラントの運転の安全性を確保するために、原子炉停止系や工学的安全施設の作動を自動的に開始させるためのものである。原子炉保護設備１３は、冷却系統の圧力や温度などに基づいて原子炉の異常を検出した場合に、原子炉トリップ遮断器１４及び工安系プラント機器１５などを制御する設備である。原子炉トリップ遮断器１４は、制御棒を支持する電磁石の電流を切断し、制御棒を原子炉の炉心へ落下させる設備である。工安系プラント機器１５は、工学的安全施設のポンプや弁などの機器である。
【００１６】
原子炉制御設備１６、制御棒制御設備１７及び常用系プラント機器１８は、制御系統と呼ばれる系統に属する設備や機器である。制御系統とは、プラントの通常の運転を制御するためのものである。原子炉制御設備１６は、検出器や制御弁およびポンプなどから得られるパラメータに基づいて、原子炉の通常の運転を制御する設備であり、制御装置１６１を有する。制御棒制御設備１７は、原子炉の通常の運転における制御棒の使用を制御する設備である。常用系プラント機器１８は、検出器や制御弁およびポンプなどの機器である。以下、本実施例に係る制御装置１６１の機能構成の一例を説明する。
【００１７】
［制御装置の機能構成］
図２は、本実施例に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図２に示す制御装置１６１は、例えば、発電原子力分野における計装及び電気ロジックを記述する機能を基本としたエンジニアリングツール（ＰＯＬ（Problem  Oriented  Language））を用いて設計・製作された論理回路である。例えば、制御装置１６１は、必要な論理ゲート（トランジスタ）が搭載されたチップを複数配置して構成され、論理ゲートが入力に応じた出力を行うことにより所定の処理を実現する。なお、制御装置１６１は、プログラム素子として利用する記憶装置を書き込む値を変更することで、チップに予め搭載された論理ゲートに入力する信号及び出力する信号の極性を自由に変更できるプログラマブル論理回路を用いて実装してもよい。記憶装置としては、読み書き可能な揮発性のＳＲＡＭ（Static  Random  Access  Memory）や不揮発性のフラッシュメモリなどを用いることができる。
【００１８】
図２に示すように、制御装置１６１は、入力部１６１ａと、入力部１６１ｂと、入力部１６１ｃと、模擬信号送出部１６１ｄと、信号切換部１６１ｅと、信号印加部１６１ｆと、判定部１６１ｇとを有する。
【００１９】
入力部１６１ａは、原子力プラント制御システム１０の試験を行う場合に、制御装置１６１に接続された試験装置２０からのアナログ信号を入力する。例えば、入力部１６１ａは、試験条件として送出された温度や圧力などに対応する電圧値などの電気信号が入力される。
【００２０】
ここで、試験装置２０は、制御装置１６１に入力される実制御信号に対する相対値を、試験のための信号として制御装置１６１に送出する。実制御信号とは、制御対象設備などを制御するために、原子炉制御設備１６から送出されるプラントの運転中の実際の制御信号である。例えば、試験装置２０は、実制御信号に対応する現在の温度よりも、５度高い温度の時の制御対象設備の運転性能を試験したい場合には、実制御信号が現在の温度よりも５度高い温度となるように、５度に対応する電圧値などの電気信号を制御装置１６１に送出する。制御装置１６１は、実制御信号に対して、試験装置２０からの信号を加算して制御対象設備に出力することにより、試験したい温度での制御対象設備の運転性能の試験が実行されることとなる。
【００２１】
入力部１６１ｂは、運転員などが手動で操作する制御盤３０のテストスイッチ３１から、原子力プラント制御システムの試験が実行中であることを示すデジタル信号を入力する。例えば、運転員によって、テストスイッチ３１が「ＯＮ」された場合、入力部１６１ｂは、原子力プラント制御システムの試験が実行中であることを示すデジタル信号をテストスイッチ３１から入力する。また、テストスイッチ３１は、例えば、試験が実行中であることを示すデジタル信号を信号切換部１６１ｅに入力するためのＯＮと、試験が実行中であることを示すデジタル信号を信号切換部１６１ｅに入力しないＯＦＦとを切り換える。例えば、テストスイッチ３１は、試験開始時、試験装置２０が制御装置１６１に取り付けられた後に、運転員によってＯＮ側に切り換えられ、試験終了時、運転員によってＯＦＦ側に切り換えられた後に、試験装置２０が制御装置１６１から取り外される。
【００２２】
入力部１６１ｃは、検出器４０から送出される温度や圧力などの値を入力する。検出器４０は、原子炉の冷却材として利用されるタンクに蓄積された水の温度や、ポンプから送り出される水の圧力などを検出する。
【００２３】
模擬信号送出部１６１ｄは、信号切換部１６１ｅに対して、値が「０」の信号を常時送出する。
【００２４】
信号切換部１６１ｅは、原子力プラント制御システムの試験が実行中であるか否かに応じて、信号印加部１６１ｆに送出する信号を切り換える。具体的には、信号切換部１６１ｅは、入力部１６１ｂから試験が実行中である旨のデジタル信号を取得した場合には、入力部１６１ａから入力された信号を信号印加部１６１ｆへ送出する。一方、入力部１６１ｂから試験が実行中である旨のデジタル信号を取得していない場合には、模擬信号送出部１６１ｄから送出された信号を信号印加部１６１ｆへ送出する。
【００２５】
信号印加部１６１ｆは、信号切換部１６１ｅから送出された信号を、実制御信号に加算して、判定部１６１ｇに送出する。
【００２６】
判定部１６１ｇは、信号印加部１６１ｆから送出された実制御信号の判定を行い、判定結果に応じて、制御対象設備に対する信号を出力する。制御対象設備は、例えば、ポンプや制御弁などに該当する。
【００２７】
上述してきたように、信号切換部１６１ｅ及び信号印加部１６１ｆは、試験が実行中である時には、試験装置２０から入力する信号を、実制御信号を加算して判定部１６１ｇに送出するので、制御対象設備について試験装置２０からの信号に従った試験が実行できる。一方で、試験が実行中ではない場合、信号切換部１６１ｅ及び信号印加部１６１ｆは、模擬信号送出部１６１ｄから送出された値が「０」の信号を実制御信号に加算して判定部１６１ｇに送出する。つまり、試験が実行中ではない場合、実制御信号がそのまま送出されるので、プラントの通常の運転に影響を与えない。
【００２８】
［制御装置による処理］
図３を用いて、本実施例に係る制御装置による処理の流れを説明する。図３は、本実施例に係る制御装置による処理の流れを示す図である。図３に示す処理は、制御装置１６１の稼働中、繰り返し実行される。また、図３に示す処理において、テストスイッチ３１は、試験開始時、試験装置２０が制御装置１６１に取り付けられた後に運転員によってＯＮにされ、試験終了時、試験装置２０が制御装置１６１から取り外された後に運転員によってＯＦＦにされるものとする。
【００２９】
図３に示すように、信号切換部１６１ｅは、テストスイッチ３１がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。例えば、信号切換部１６１ｅは、入力部１６１ｂから試験が実行中である旨のデジタル信号が入力されているか否かを判定し、試験が実行中である旨のデジタル信号が入力されている場合には、テストスイッチ３１がＯＮであると判定する。
【００３０】
信号切換部１６１ｅは、判定の結果、テストスイッチ３１がＯＮである場合には（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、試験装置２０からの信号を信号印加部１６１ｆに送出する（ステップＳ１０２）。信号印加部１６１ｆは、信号切換部１６１ｅから送出された試験装置２０からの信号に応じて、実制御信号を印加して判定部１６１ｇに送出する（ステップＳ１０３）。
【００３１】
ステップＳ１０１の説明に戻る。信号切換部１６１ｅは、判定の結果、テストスイッチ３１がＯＮではない場合には（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、模擬信号送出部１６１ｄからの信号を信号印加部１６１ｆに送出する（ステップＳ１０４）。信号印加部１６１ｆは、信号切換部１６１ｅから送出された模擬信号送出部１６１ｄからの信号に応じて、実制御信号を印加して判定部１６１ｇに送出する（ステップＳ１０５）。模擬信号送出部１６１ｄからの信号は、「０」であるので、この場合、実制御信号がそのまま送出される。
【００３２】
上述してきたように、信号切換部１６１ｅは、試験が実行中である時には、試験装置２０から送出された信号を信号印加部１６１ｆに送出し、試験が実行中ではない場合、模擬信号送出部１６１ｄから送出された値が「０」の信号を信号印加部１６１ｆに送出する。つまり、試験が実行中ではない場合、模擬信号送出部１６１ｄから送出された値が「０」の信号が信号印加部１６１ｆに送出されるので、実制御信号がそのまま送出される。このようなことから、本実施例に係る制御装置１６１によれば、信号を切り換えるために、ジャンパ回路および試験回路などの回路を必要とすることなく、原子力プラント運転中の試験を実施できる。
【００３３】
さらに、信号印加部１６１ｆは、信号切換部１６１ｅから送出された信号を実制御信号に印加して出力するので、制御装置１６１に入力される実制御信号に対する相対値を送出する従来の試験装置２０をそのまま利用することができる。
【００３４】
また、本実施例では、信号切換部１６１ｅが、制御対象設備を制御するための実制御信号に、試験が実行中であるか否かに応じて、模擬信号送出部１６１ｄからの信号（「０」）又は試験信号試験装置２０から送出された信号を加算して送出する例を説明した。これにより、実制御信号に対する相対値を送出する従来の試験装置２０をそのまま利用することができるが、例えば、実制御信号に対する相対値ではなく、試験のための信号そのものを送出する試験装置などを用いる場合には、信号切換部１６１ｅが、試験が実行中であるか否かに応じて、試験装置から送出された試験のための信号と、実制御信号とを切り換えて送出するようにしてもよい。
【００３５】
また、本実施例では、制御装置１６１を、いわゆる原子炉制御設備にて利用する例を説明したが、これには限定されず、原子炉保護設備や制御棒制御設備にて利用してもよい。
【００３６】
また、図２に示す制御装置１６１の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、信号切換部１６１ｅと信号印加部１６１ｆとを機能的または物理的に統合した構成としてもよい。このように、図２に示す制御装置１６１の各構成要素の分散または統合の具体的形態は、図２に示すものに限られず、各構成要素の全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
【００３７】
また、図２に示す制御装置１６１の処理（例えば、図３参照）は、論理回路の代わりに、上述の制御装置１６１の処理と同様の処理機能を実現するための手順（プロセス）を実行させるためのプログラムをインストールしたパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータにより実現することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  原子力プラント制御システム
１１  中央制御設備
１２  計算機
１３  原子炉保護設備
１４  原子炉トリップ遮断器
１５  工安系プラント機器
１６  原子炉制御設備
１７  制御棒制御設備
１８  常用系プラント機器
２０  試験装置
３０  制御盤
３１  テストスイッチ
４０  検出器
１６１  制御装置
１６１ａ  入力部
１６１ｂ  入力部
１６１ｃ  入力部
１６１ｄ  模擬信号送出部
１６１ｅ  信号切換部
１６１ｆ  信号印加部
１６１ｇ  判定部
【図１】
2014067245.tif 000003
【図２】
2014067245.tif 000004
【図３】
2014067245.tif 000005