(57)【要約】【課題】伝送機能及び演算機能の健全性診断と、異常箇所特定とを行うことが可能な制御棒引抜監視装置を提供すること。【解決手段】本発明によれば、原子炉における制御棒５２の引抜操作に際し、制御棒５２の周辺に配置された複数の中性子検出器５０からの検出信号を伝送信号処理部１２を介して取得し、この取得した検出信号を用いて平均化演算回路１３及びＲＢＭ値演算回路１４によって制御棒５２の引抜判定のための演算を行う制御棒引抜監視装置１０において、伝送信号処理部１２に模擬信号を入力し、伝送信号処理部１２によって伝送された模擬信号を用いて平均化演算回路１３及びＲＢＭ値演算回路１４、又はそれら同一機能を持つ各同等回路によって演算を行い、この演算結果に基づいて伝送信号処理部１２、平均化演算回路１３、及びＲＢＭ値演算回路１４の健全性を確認する。【選択図】      図１
2006133193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉における制御棒の引抜操作に際し、前記制御棒の周辺に配置された複数の中性子検出器からの検出信号を伝送回路を介して取得し、この取得した検出信号を用いて演算回路によって前記制御棒の引抜判定のための演算を行う制御棒引抜監視装置において、
前記伝送回路に模擬信号を入力し、前記伝送回路によって伝送された模擬信号を用いて前記演算回路で演算を行い、この演算結果に基づいて前記伝送回路および前記演算回路の健全性を確認することを特徴とした制御棒引抜監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御棒引抜監視装置において、
前記模擬信号を前記伝送回路に入力する模擬信号出力手段を備えたことを特徴とした制御棒引抜監視装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の制御棒引抜監視装置において、
前記伝送回路は、前記複数の中性子検出器からの各検出信号をそれぞれ伝送する複数の伝送系統からなり、前記模擬信号が入力された場合には、前記各伝送系統によって前記模擬信号を伝送することを特徴とした制御棒引抜監視装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の制御棒引抜監視装置において、
前記模擬信号を前記複数の伝送系統毎に入力されるユニークな値に対応した複数の信号とし、前記演算回路は前記各伝送系統によって伝送された前記模擬信号を用いて演算を行い、この演算で得られた結果の、前記模擬信号に対して正しく得られる演算結果に対する変動量に基づいて、前記複数の伝送系統のうち異常のある伝送系統を特定することを特徴とした制御棒引抜監視装置。
【請求項５】
請求項４に記載の制御棒引抜監視装置において、
前記演算回路は、前記異常があると特定された伝送系統を除いた伝送系統によって伝送された検出信号を用いて前記演算を行うことを特徴とした制御棒引抜監視装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の制御棒引抜監視装置において、
前記演算結果を前記演算回路に読み返す読返手段を備え、前記演算回路は、前記読返手段によって読み返された演算結果に基づいて、前記伝送回路または前記演算回路の健全性を確認することを特徴とした制御棒引抜監視装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の制御棒引抜監視装置において、
前記演算結果を、装置外部に出力する出力端子を備えたことを特徴とした制御棒引抜監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉における制御棒の引抜操作に際し、その引抜可否の判定を行う制御棒引抜監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉においては、図２に示すように、原子炉出力を監視するために局部出力領域モニタ検出器（Local Power Range Monitor。以下、「ＬＰＲＭ検出器」と称する。）５０が炉心内に配置されている。ＬＰＲＭ検出器５０は１本当たり炉心軸方向に４段の高さに配置され、下方からそれぞれＡ領域検出器５０（＃Ａ）、Ｂ領域検出器５０（＃Ｂ）、Ｃ領域検出器５０（＃Ｃ）、Ｄ領域検出器５０（＃Ｄ）と分類される。
【０００３】
炉出力上昇のためには炉内の制御棒５２の引抜きを行うが、この際、引抜きのために選択された制御棒周辺に配置された最大４本のＬＰＲＭ検出器５０からの最大１６台の各領域検出器の出力を、Ａ領域検出器５０（＃Ａ）とＣ領域検出器５０（＃Ｃ）とからなる第１のグループ、及びＢ領域検出器５０（＃Ｂ）とＤ領域検出器５０（＃Ｄ）とからなる第２のグループとからなる２つのグループに分けて制御棒引抜監視装置（Rod block monitor。以下、「ＲＢＭ」とも称する。）により監視を行い、出力レベルが設定値より大きい場合には制御棒引抜阻止信号を発生し、制御棒５２の引抜を停止することで炉心の安全を確保する。
【０００４】
図３は、このような制御棒引抜監視装置５４の機能構成を示すブロック図である。
【０００５】
各制御棒５２の周辺に配置された全てのＬＰＲＭ検出器５０の各領域検出器５０（＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄ）からの検出信号は、全て前段ユニット１１に一旦集められる。これら検出信号は、前段ユニット１１において多重化され、制御棒引抜監視装置５４の伝送信号処理部１２に入力される。
【０００６】
伝送信号処理部１２は、前段ユニット１１からの各検出信号をそれぞれ伝送する複数の伝送系統からなり、前段ユニット１１からの各検出信号を、これら各伝送系統によって平均化演算回路１３ａ，１３ｂに伝送する。
【０００７】
制御棒引抜監視装置５４によってなされる制御棒引抜阻止の為の演算機能は大きく二つに分けることができる。一つは各制御棒５２の周辺に配置された最大４本のＬＰＲＭ検出器５０の各領域検出器５０（＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，＃Ｄ）からの検出信号を、伝送信号処理部１２を介して取得し、Ａ領域とＣ領域の最大８台の領域検出器（最大４台のＡ領域検出器５０（＃Ａ）と、最大４台のＣ領域検出器５０（＃Ｃ））による中性子レベル平均値と、Ｂ領域とＤ領域の最大８台の領域検出器（最大４台のＢ領域検出器５０（＃Ｂ）と、最大４台のＤ領域検出器５０（＃Ｄ））による中性子レベル平均値とをそれぞれ演算する機能である。この演算は、平均化演算回路１３ａ，１３ｂによってなされる。
【０００８】
もう一つは、平均化演算回路１３ａによって演算されたＡ領域とＣ領域の中性子レベル平均値、および平均化演算回路１３ｂによって演算されたＢ領域とＤ領域の中性子レベル平均値のそれぞれに対して、炉心の平均出力より算出した利得を掛け合わせて制御棒引抜監視の為の出力値（以下「ＲＢＭ値」とも称する。）を演算する機能である。この演算は、各ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂによってなされる。そして、この２段階の演算結果に基づき、判定回路１５において、制御棒５２の引抜可否の判定が行われ、引抜不可と判定された場合には、制御棒引抜阻止信号ａが出力される（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
このような従来技術による制御棒引抜監視装置５４では、電源、伝送、記憶装置、プログラム実行等を監視することで上記処理が正常に行われていることを確認する為の間接的な自己診断も行われている。
【特許文献１】特開２００２−３１１１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来の制御棒引抜監視装置では、以下のような問題がある。
【００１１】
すなわち、従来の制御棒引抜監視装置５４では、論理回路の高集積化に伴い、伝送信号処理部１２、平均化演算回路１３、及びＲＢＭ値演算回路１４といった回路によってなされる信号処理の中身が不透明化してきている。そのため、異常発生時の故障箇所の特定及びその健全性確認、ならびに証明が容易ではなくなってきているという問題がある。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ＬＰＲＭ検出器等の中性子検出器から出力される検出信号に相当する模擬信号を入力し、この模擬信号を用いて制御棒の引抜可否判定のための演算を行い、その演算結果に基づいて、伝送機能及び演算機能の健全性診断と、異常箇所特定とを行うことが可能な制御棒引抜監視装置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】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１４】
すなわち、本発明は、原子炉における制御棒の引抜操作に際し、制御棒の周辺に配置された複数の中性子検出器からの検出信号を伝送回路を介して取得し、この取得した検出信号を用いて演算回路によって制御棒の引抜判定のための演算を行う制御棒引抜監視装置において、伝送回路に模擬信号を入力し、伝送回路によって伝送された模擬信号を用いて演算回路で演算を行い、この演算結果に基づいて伝送回路および演算回路の健全性を確認する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の制御棒引抜監視装置によれば、ＬＰＲＭ検出器等の中性子検出器から出力される検出信号に相当する模擬信号を入力し、この模擬信号を用いて制御棒の引抜可否判定のための演算を行い、その演算結果に基づいて、伝送機能及び演算機能の健全性診断と、異常箇所特定とを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
なお、以下の実施の形態の説明に用いる図中の符号は、図２及び図３と同一部分については同一符号を付して示し、重複説明を避ける。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る制御棒引抜監視装置の一例を示す機能ブロック図である。
【００１９】
すなわち、本実施の形態に係る制御棒引抜監視装置１０は、原子炉における制御棒５２の引抜操作に際し、制御棒５２の周辺に配置された複数のＬＰＲＭ検出器５０それぞれのＡ領域検出器５０（＃Ａ)、Ｂ領域検出器５０（＃Ｂ）、Ｃ領域検出器５０（＃Ｃ）、及びＤ領域検出器５０（＃Ｄ）からの検出信号を前段ユニット１１を介して伝送信号処理部１２が取得して伝送し、伝送信号処理部１２によって伝送された検出信号を用いて平均化演算回路１３ａ，１３ｂ及びＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂによって制御棒の引抜判定のための演算を行う従来からなされている制御棒引抜監視機能の他に、以下に示すような異常判定を行うための健全性自己診断機能を備えている。
【００２０】
この自己診断機能を実施する場合には、前段ユニット１１から、各ＬＰＲＭ検出器５０
のＡ領域検出器５０（＃Ａ)、Ｂ領域検出器５０（＃Ｂ）、Ｃ領域検出器５０（＃Ｃ）、及びＤ領域検出器５０（＃Ｄ）からの検出信号を模擬した既知の模擬信号を伝送信号処理部１２に入力する。この模擬信号は、伝送系統毎にユニークな値に対応した信号とする。そして、伝送信号処理部１２によって伝送された模擬信号を用いて平均化演算回路１３ａ，１３ｂ及びＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂによって演算を行い、この演算結果に基づいて伝送信号処理部１２、平均化演算回路１３ａ，１３ｂ、及びＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂの健全性を確認する。このため、前段ユニット１１が伝送信号処理部１２に模擬信号を入力するようにしたことの他に、図１に示すように、演算出力読返部２１ａ，２１ｂと、外部出力部２２ａ，２２ｂと、演算出力読返部２３ａ，２３ｂと、外部出力部２４ａ，２４ｂとを付加した構成としている。
【００２１】
演算出力読返部２１ａ，２１ｂは、各平均化演算回路１３ａ，１３ｂのそれぞれの演算結果を、平均化演算回路１３ａ，１３ｂにそれぞれ読み返す。これによって、各平均化演算回路１３ａ，１３ｂは、伝送信号処理部１２から自己に入力された模擬信号と、それに基づいて自己で行った演算結果とを把握し、伝送信号処理部１２による伝送から、平均化演算回路１３ａ，１３ｂによる平均化演算までが健全であるか否かを確認することができるようにしている。
【００２２】
外部出力部２２ａ，２２ｂは、各平均化演算回路１３ａ，１３ｂのそれぞれの演算結果を装置外部に出力するための出力端子である。
【００２３】
演算出力読返部２３ａ，２３ｂは、各ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂのそれぞれの演算結果を、ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂにそれぞれ読み返す。これによって、各ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂは、各平均化演算回路１３ａ，１３ｂからそれぞれ入力された入力信号と、それに基づいて自己で行った演算結果とを把握し、自己の演算機能が健全であるか否かを確認できるようにしている。
【００２４】
外部出力部２４ａ，２４ｂは、各ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂのそれぞれの演算結果を装置外部に出力するための出力端子である。
【００２５】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る制御棒引抜監視装置が自己診断機能を実施する場合における動作について説明する。
【００２６】
すなわち、自己診断機能を実施する場合には、前段ユニット１１から、ＬＰＲＭ検出器５０のＡ領域検出器５０（＃Ａ)、Ｂ領域検出器５０（＃Ｂ）、Ｃ領域検出器５０（＃Ｃ）、及びＤ領域検出器５０（＃Ｄ）からの検出信号を模擬した既知の模擬信号が伝送信号処理部１２に入力される。この模擬信号は、伝送系統毎にユニークな値に対応した信号とする。
【００２７】
このようにして伝送信号処理部１２に入力されたそれぞれユニークな値を持つ各模擬信号は、各伝送系統によって所定の平均化演算回路１３ａ，１３ｂに各々伝送される。
【００２８】
そして、各平均化演算回路１３ａ，１３ｂでは、伝送された模擬信号を用いて、既に述べたような平均化演算がなされる。
【００２９】
このような平均化演算は、通常は、選択された制御棒５２の周辺の最大８台の領域検出器からの検出信号を用いて行われる。これにあわせて、８台の領域検出器からの検出信号は常に各々異なる８台の前段ユニット１１より供給されるようになっている。したがって、同様に模擬信号もまた、常に各々異なる８台の前段ユニット１１より供給される。このため、模擬信号に対する平均化演算の結果は、常に一定値が得られる。
【００３０】
平均化演算回路１３ａ，１３ｂからの平均化演算の出力は、演算出力読返部２１ａ，２１ｂからそれぞれ平均化演算回路１３ａ，１３ｂにそれぞれ読み返される。これによって、平均化演算回路１３ａ，１３ｂは、伝送信号処理部１２から自己に入力された模擬信号と、それに基づいて自己で行った演算結果とを把握し、伝送信号処理部１２における伝送から、平均化演算回路１３ａ，１３ｂにおける平均化演算までが健全であるか否かを確認することが可能となる。また、外部出力部２２ａ，２２ｂを介して、平均化演算回路１３ａ，１３ｂからの出力をそれぞれ装置の外部に取り出して運転員が確認することも可能である。
【００３１】
このとき、前段ユニット１１から、各々ユニークな値を持つ模擬信号を入力することで、異常発生時には平均化演算出力値の変動幅から異常発生経路が特定できる。例えば、８台の前段ユニット１１にそれぞれ１０〜８０まで１０刻みで異なる値に相当する模擬信号（すなわち、１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０）を入力した場合、平均化演算の結果は  
（１０＋２０＋３０＋４０＋５０＋６０＋７０＋８０）／８＝４５  
となる。この結果が仮に４１．２５に変動した場合、変動量は３．７５＝３０／８であり、３０の値に相当する模擬信号を処理する際における異常であると特定することが可能である。
【００３２】
なお、一般に、制御棒引抜監視においては、平均化演算回路１３ａ，１３ｂでなされる平均化演算において、選択された制御棒５２を監視するＬＰＲＭ検出器５０の各領域検出器の数の半数までをそれぞれ除外することを許容している。すなわち、平均化演算回路１３ａでは、制御棒５２の周囲の４本のＬＰＲＭ検出器５０のうちの各Ａ領域検出器５０（＃Ａ）と各Ｃ領域検出器５０（＃Ｃ）からの検出信号を用いて平均化演算を行うので、通常は、８つの領域検出器からの検出信号を用いて平均化演算を行うが、その半数である４つまでの領域検出器からの検出信号を除外して平均化演算を行うようにしても良い。このように、異常系統を除外することで、より信頼性の高い制御棒引抜監視を継続的に提供することが可能となる。
【００３３】
平均化演算回路１３ａによって演算されたＡ領域とＣ領域の中性子レベル平均値はＲＢＭ値演算回路１４ａへ、および平均化演算回路１３ｂによって演算されたＢ領域とＤ領域の中性子レベル平均値はＲＢＭ値演算回路１４ｂへそれぞれ送られる。そして、ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂでは、原子炉の再循環流量より算出した変動する利得を、平均化演算回路１３ａ，１３ｂで算出された平均値に掛け合わせることで、それぞれのＲＢＭ値が算出される。この際、利得についても、模擬値を使用することができる。すなわち、模擬値とする固定値を、ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂ内にそれぞれ記憶しておき、この利得と、平均化演算回路１３ａ，１３ｂからの中性子レベル平均値とを用いて演算することで、既知のＲＢＭ値を得ることが可能となる。
【００３４】
ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂからのＲＢＭ値の出力は、演算出力読返部２３ａ，２３ｂからそれぞれＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂにそれぞれ読み返される。これによって、ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂは、演算結果を自己監視することで、自己の演算機能が健全であるか否かを確認することが可能となる。また、外部出力部２４ａ，２４ｂを介して、ＲＢＭ値演算回路１４ａ，１４ｂからの出力をそれぞれ装置の外部に取り出して運転員が確認することも可能である。
【００３５】
上述したように、本実施の形態に係る制御棒引抜監視装置においては、上記のような作用により、ＬＰＲＭ検出器等の中性子検出器から出力される検出信号に相当する模擬信号を入力し、この模擬信号を用いて制御棒の引抜可否判定のための演算を行い、その演算結果に基づいて、伝送信号処理部１２の伝送機能と、平均化演算回路１３及びＲＢＭ値演算回路１４の演算機能との健全性診断と、異常箇所特定とを行うことが可能となる。
【００３６】
さらに、異常のある伝送系統を特定した場合には、異常があると特定された伝送系統を除外した伝送系統によって伝送された検出信号を用いて制御棒５２の引抜判定のための演算することによって、高い信頼性で制御棒５２の引抜監視機能を継続することが可能となる。
【００３７】
また、伝送信号処理部１２の代わりに、模擬信号付与機能付きの伝送信号処理部としても良い。伝送信号処理部は、模擬信号付与機能を付加し、この模擬信号付与機能を使うことによって、伝送信号処理部が自ら模擬信号を生成し、伝送することによって、平均化演算回路１３へ送る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御棒引抜監視装置の一例を示す機能ブロック図。
【図２】制御棒周辺中性子検出器配置図。
【図３】従来技術による制御棒引抜監視装置の機能ブロック図。
【符号の説明】
【００３９】
１０…制御棒引抜監視装置、１１…前段ユニット、１２…伝送信号処理部、１３…平均化演算回路、１４…ＲＢＭ値演算回路、１５…判定回路、２１…演算出力読返部、２２…外部出力部、２３…演算出力読返部、２４…外部出力部、３０…制御棒引抜監視装置、５０…局部出力領域モニタ検出器、５０（＃Ａ）…Ａ領域検出器、５０（＃Ｂ)…Ｂ領域検出器、５０（＃Ｃ）…Ｃ領域検出器、５０（＃Ｄ)…Ｄ領域検出器、５２…制御棒、５４…制御棒引抜監視装置
【図１】
2006133193.tif 000003
【図２】
2006133193.tif 000004
【図３】
2006133193.tif 000005