(57)【要約】【課題】  多重化されたリードスイッチの一方が故障しても制御棒位置を検出可能な制御棒位置検出器を提供する。【解決手段】  制御棒位置検出器１は、円筒状の筐体内１０に設置され、制御棒３０の位置情報を検出するため鉛直方向に複数配される位置検出用リードスイッチ１１ａと、位置検出用リードスイッチ１１ａに対向するよう配される複数のグランドリードスイッチ１１ｂと、を備える。円筒状の筐体内１０の鉛直方向において少なくとも一部の領域に配される位置検出用リードスイッチ１１ａとグランドリードスイッチ１１ｂとが並列接続されている。【選択図】  図１
2018066599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の筐体内に設置され、制御棒の位置情報を検出するため鉛直方向に複数配される位置検出用リードスイッチと、
前記位置検出用リードスイッチに対向するよう配される複数のグランドリードスイッチと、を備え、
鉛直方向において少なくとも一部の領域に配される位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチが並列接続されることを特徴とする制御棒位置検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の制御棒位置検出器において、
前記位置検出用リードスイッチの作動信号を伝送する配線が接続される入力用コネクタピンと、前記グランドリードスイッチの作動信号を伝送する配線が接続される入力用コネクタピンを有するコネクタを備え、
前記位置検出用リードスイッチに対向するよう配される複数のグランドリードスイッチは相互に直列接続され一の配線を介して前記コネクタの入力用コネクタピンに接続されることを特徴とする制御棒位置検出器。
【請求項３】
請求項２に記載の制御棒位置検出器において、
前記円筒状の筐体内において、鉛直方向において全ての領域に配される位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチが並列接続されることを特徴とする制御棒位置検出器。
【請求項４】
請求項２に記載の制御棒位置検出器において、
前記円筒状の筐体内において、前記複数の位置検出用リードスイッチは、鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間し配されると共に、各位置検出用リードスイッチは予めポジション番号が割り付けられており、制御棒全挿入及び制御棒全引抜を検出するための位置検出用リードスイッチを除く、奇数番目のポジション番号が割り付けられた位置検出用リードスイッチに対向する位置に、グランドリードスイッチを非設置とすることを特徴とする制御棒位置検出器。
【請求項５】
請求項２に記載の制御棒位置検出器において、
前記円筒状の筐体内において、鉛直方向上部領域及び／又は鉛直方向下部領域を除く領域に、対を成し配される位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチが並列接続されることを特徴とする制御棒位置検出器。
【請求項６】
請求項５に記載の制御棒位置検出器において、
前記円筒状の筐体内において、鉛直方向上部領域及び／又は鉛直方向下部領域に配される位置検出用リードスイッチは、前記鉛直方向上部領域及び／又は鉛直方向下部領域を除く領域に配される位置検出用リードスイッチに比較し密に配されることを特徴とする制御棒位置検出器。
【請求項７】
円筒状の筐体内に設置され、制御棒の位置情報を検出するため鉛直方向に複数配される位置検出用リードスイッチと、前記位置検出用リードスイッチに対向するよう配される複数のグランドリードスイッチと、を有し、鉛直方向において少なくとも一部の領域に配される位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチが並列接続される制御棒位置検出器と、
前記制御棒位置検出器より入力される、前記位置検出用リードスイッチ及び／又は前記グランドリードスイッチからの信号に基づき、少なくとも対を成す位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチのうちいずれか一方の故障の有無を判定する制御盤と、を有することを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の制御棒位置検出装置において、
前記制御盤は、少なくとも、前記位置検出用リードスイッチの作動履歴、制御棒の炉心への挿入又は炉心からの引き抜きの操作履歴、及び、各位置検出用リードスイッチの前記円筒状の筐体内における鉛直方向の配置位置に関する情報を格納する記憶部を備えることを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の制御棒位置検出装置において、
前記制御盤は、前記対を成す位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチのうち、前記グランドリードスイッチの故障を判定すると、前記記憶部に格納される各位置検出用リードスイッチの前記円筒状の筐体内における鉛直方向の配置位置に関する情報及び前記位置検出用リードスイッチからの信号に基づき、制御棒の位置情報を出力する判定部を備えることを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御棒位置検出装置において、
前記判定部は、前記対を成す位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチのうち、前記位置検出用リードスイッチの故障を判定すると、前記記憶部に格納される前記位置検出用リードスイッチの作動履歴、又は制御棒の炉心への挿入又は炉心からの引き抜きの操作履歴に基づき、故障した位置検出用リードスイッチを特定すると共に当該特定された故障した位置検出用リードスイッチの前記円筒状の筐体内における鉛直方向の配置位置に関する情報に基づき、制御棒の位置情報を出力することを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項１１】
請求項８又は請求項９に記載の制御棒位置検出装置において、
故障判定されたグランドリードスイッチ又は故障判定された位置検出用リードスイッチ、及び前記制御棒の位置情報を表示する表示部を備えることを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の制御棒位置検出装置において、
前記制御棒位置検出器は、前記位置検出用リードスイッチの作動信号を伝送する配線が接続される入力用コネクタピンと、前記グランドリードスイッチの作動信号を伝送する配線が接続される入力用コネクタピンを有するコネクタを備え、前記位置検出用リードスイッチに対向するよう配される複数のグランドリードスイッチは相互に直列接続され一の配線を介して前記コネクタの入力用コネクタピンに接続されることを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の制御棒位置検出装置において、
前記制御棒位置検出器は、前記円筒状の筐体内において、鉛直方向において全ての領域に配される位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチが並列接続されることを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の制御棒位置検出装置において、
前記制御棒位置検出器は、前記円筒状の筐体内において、前記複数の位置検出用リードスイッチは、鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間し配されると共に、各位置検出用リードスイッチは予めポジション番号が割り付けられており、制御棒全挿入及び制御棒全引抜を検出するための位置検出用リードスイッチを除く、奇数番目のポジション番号が割り付けられた位置検出用リードスイッチに対向する位置に、グランドリードスイッチを非設置とすることを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の制御棒位置検出装置において、
前記制御棒位置検出器は、前記円筒状の筐体内において、鉛直方向上部領域及び／又は鉛直方向下部領域を除く領域に、対を成し配される位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチが並列接続されることを特徴とする制御棒位置検出装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の制御棒位置検出装置において、
前記制御棒位置検出器は、前記円筒状の筐体内において、鉛直方向上部領域及び／又は鉛直方向下部領域に配される位置検出用リードスイッチは、前記鉛直方向上部領域及び／又は鉛直方向下部領域を除く領域に配される位置検出用リードスイッチに比較し密に配されることを特徴とする制御棒位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉内で、制御棒の位置を検出するために用いられる制御棒位置検出器及びそれを備える制御棒位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントでは、原子炉圧力容器に設置された制御棒駆動機構を動作させることにより、原子炉圧力容器内の制御棒を挿入又は引抜し、原子力発電プラントの起動、停止及び出力調整を行っている。  
制御棒位置検出器及び制御棒位置検出器と配線にて電気的に接続される制御盤は、制御棒の位置を検出するために用いられ、この制御棒位置検出器は所定の位置にリードスイッチが設置され、制御棒駆動機構内のドライブピストン内部に設けたマグネットによりリードスイッチを開閉動作させて、制御棒の位置を検出するための信号を制御盤に出力している。また、スクラム時において、リードスイッチの動作タイミングをリードスイッチの作動と、その信号を制御盤で処理することにより、所定のスクラム時間が確保されているか確認する機能も有している。  
通常、制御棒位置検出器を構成するリードスイッチは、マグネットが近傍に無い状態では、接点が開放された状態となっている。制御棒の位置を変更するために制御棒駆動機構を動作させると、マグネットが装着されている制御棒駆動機構のドライブピストンが動作し、このマグネットがリードスイッチ部近傍を通過若しくはリードスイッチ部近傍に保持された場合、リードスイッチが作動して接点が閉状態となり、リードスイッチが導通し制御棒位置信号を出力する。
【０００３】
このようなリードスイッチを用いるものとして、例えば、特許文献１に示される技術が知られている。特許文献１には、相互に並列に接続された一対のリードスイッチを、制御棒の駆動方向に沿って互いに一部が重なるよう配することで、仮に、一方のリードスイッチが故障した場合においても、並列接続される他方のリードスイッチからの信号に基づき制御棒の位置を検出すると共に、これら、一対のリードスイッチの動作距離に基づき、いずれのリードスイッチに故障が生じているか判定する構成が開示されている。また、特許文献１では、対をなすリードスイッチのそれぞれに相互に異なる抵抗部を接続する構成、或いは、対をなすリードスイッチを並列接続することなく、それぞれ独立に配線を介して、コネクタ及び検出部に接続する構成が開示されている。  
また、特許文献２には、並列接続される２個のリードスイッチにて２重化リードスイッチを構成し、これら２個のリードスイッチを制御棒の駆動方向に沿って、一部が重なるよう配するものが開示されている。そして、各２重化リードスイッチの設置位置及びこれらの設置位置への到達時間に基づき制御棒駆動速度を算出し、算出した駆動速度を２重化リードスイッチの信号ＯＮ継続時間に換算し、２重化リードスイッチを構成する２個のリードスイッチが正常な状態における信号ＯＮ継続時間と比較することで、仮に、いずれか一方のリードスイッチに故障が発生した場合において、運転中において、２重化リードスイッチの片系異常を検出可能とする構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６―３０８３８５号公報
【特許文献２】特開２００９―１８０５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載れる構成では、相互に異なる抵抗部又は、対をなすリードスイッチのそれぞれにコネクタ及び検出器を少なくとも設ける必要があり、部品点数の増加によるコストの増大を招く虞がある。  
また、特許文献２に記載される構成では、リードスイッチの信号成立継続時間は、制御棒駆動機構の駆動速度のばらつき或いは制御棒駆動機構下部のマグネットの個々の磁力の強さや劣化による変化で変動することにより、信号成立継続時間が変動することが想定されるため、故障検出における信頼性の低下を招く虞がある。  
そこで、本発明は、多重化されたリードスイッチの一方が故障しても制御棒位置を検出可能な制御棒位置検出器を提供することにある。  
また、本発明は、原子力発電プラントの運転中に故障したリードスイッチの特定を高信頼に行い得る制御棒位置検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の制御棒位置検出器は、円筒状の筐体内に設置され、制御棒の位置情報を検出するため鉛直方向に複数配される位置検出用リードスイッチと、前記位置検出用リードスイッチに対向するよう配される複数のグランドリードスイッチと、を備え、鉛直方向において少なくとも一部の領域に配される位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチが並列接続されることを特徴とする。  
また、本発明の制御棒位置検出装置は、（１）円筒状の筐体内に設置され、制御棒の位置情報を検出するため鉛直方向に複数配される位置検出用リードスイッチと、前記位置検出用リードスイッチに対向するよう配される複数のグランドリードスイッチと、を有し、鉛直方向において少なくとも一部の領域に配される位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチが並列接続される制御棒位置検出器と、（２）前記制御棒位置検出器より入力される、前記位置検出用リードスイッチ及び／又は前記グランドリードスイッチからの信号に基づき、少なくとも対を成す位置検出用リードスイッチ及びグランドリードスイッチのうちいずれか一方の故障の有無を判定する制御盤と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、多重化されたリードスイッチの一方が故障しても制御棒位置を検出可能な制御棒位置検出器を提供することが可能となる。  
また、本発明によれば、原子力発電プラントの運転中に故障したリードスイッチの特定を高信頼に行い得る制御棒位置検出装置を提供することが可能となる。  
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例に係る制御棒位置検出器並びに制御棒位置検出装置の全体構成を示す縦断面である。
【図２】図１に示す制御棒位置検出器の回路構成図である。
【図３】図１に示す制御盤の機能ブロック図である。
【図４】図３に示す制御棒位置検出処理部の処理フロー図である。
【図５】図３に示す判定部の処理フロー図である。
【図６】リードスイッチ機構に異常が無い状態における制御棒位置検出装置の概念図である。
【図７】グランドリードスイッチのみに異常が発生した状態における制御棒位置検出装置の概念図である。
【図８】位置検出用リードスイッチのみに異常が発生した状態における制御棒位置検出装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の一実施例に係る制御棒位置検出器並びに制御棒位置検出装置の全体構成を示す縦断面である。図１に示すように、制御棒位置検出器１は、原子炉圧力容器３の底部である下鏡に取り付けられた制御棒駆動機構２０を構成する円筒状のインジケータチューブ２１内に挿入されるよう配されている。また、インジケータチューブ２１の外周を囲むよう、略円管状のドライブピストン２２が、制御棒駆動機構２０内に配されている。ドライブピストン２２の下部には、例えば、永久磁石からなり、インジケータチューブ２１の外周面を囲むようリングマグネット２３が配されている。ドライブピストン２２の上部は、制御棒３０に連結され、ドライブピストン２２が鉛直方向上方へ移動することにより、制御棒３０が原子炉圧力容器３内の図示しない炉心に挿入され、また、ドライブピストン２２が鉛直方向下方へ移動することにより制御棒３０が原子炉圧力容器３内の図示しない炉心から引き抜かれる。このように、原子炉運転中においては、ドライブピストン２２が鉛直方向に上下動することにより制御棒３０の炉心への挿入又は都心からの引き抜きにより原子炉出力が調整される。ここで、インジケータチューブ２１及びドライブピストン２２は、例えば、ステンレス鋼製である。
【００１１】
図１に示すように、制御棒位置検出器１は、インジケータチューブ２１内に配される円筒状の制御棒位置検出器用筐体１０、制御棒位置検出器用筐体１０内の鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間し配される複数の位置検出用リードスイッチ１１ａ、及び位置検出用リードスイッチ１１ａに対向するよう鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間し配される複数のグランドリードスイッチ１１ｂを備える。位置検出用リードスイッチ１１ａとグランドリードスイッチ１１ｂは、対をなし配線により並列接続され、これら一対の位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂが鉛直方向に複数配され、リードスイッチ機構１１を構成している。なお、詳細後述するが、鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間し配される複数のグランドリードスイッチ１１ｂは、直列に接続されている。  
また、制御棒位置検出器１は、リードスイッチ機構１１を構成する各位置検出用リードスイッチ１１ａからの配線、及び複数のグランドリードスイッチ１１ｂを直列に接続する配線が、それぞれ接続される複数の入力用コネクタピンを有する検出部としてのコネクタ１２を有する。コネクタ１２は、出力用コネクタピンを有し、配線を介して制御盤４０に接続されている。ここで、制御棒位置検出器用筐体１０は、例えば、ステンレス鋼製である。
【００１２】
ここで、制御棒位置検出器用筐体１０内に配されるリードスイッチ機構１１の近傍を、制御棒３０の挿入又は引き抜きに伴い、ドライブピストン２２に設けられたリングマグネット２３が停止又は通過することで、対応する位置に配さされるリードスイッチ機構１１が作動する。すなわち、リードスイッチ機構１１を構成する位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂの接点が、リングマグネット２３からの磁束により励磁され閉状態となることで作動し導通状態となる。導通状態となったリードスイッチ機構１１を構成する位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂから配線及び入力用コネクタピンを介して、検出部としてのコネクタ１２に信号が入力される。作動したリードスイッチ機構１１の配置位置により制御棒３０の現在位置が特定される。  
なお、本明細書において、グランドリードスイッチ１１ｂとは、上述のように、位置検出用リードスイッチ１１ａと対をなすよう配されリードスイッチ機構１１を構成するものであるが、位置検出用リードスイッチ１１ａと異なり、グランドリードスイッチ１１ｂ自体の個別の位置を検出するためのものではなく、単にスイッチが作動したか否か（接点が開放状態「ＯＦＦ」か、閉じた状態「ＯＮ」か）の検出に用いられるリードスイッチをいう。そのため、上述のように、制御棒位置検出器用筐体１０内に鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間し配される複数のグランドリードスイッチ１１ｂは、配線により直列に接続されているのである。なお、グランドリードスイッチ１１ｂを単にスイッチが作動したか否かの検出のみに用いる構成とした理由は、制御棒位置検出器１内のスペース上の制約、又は検出部であるコネクタ１２の回路構成上の制約を考慮し、極力、配線引き回し数（配線敷設数）を低減することを目的とするためである。  
また、制御棒位置検出装置２は、上述の制御棒位置検出器１及び詳細後述する制御盤４０から構成される。
【００１３】
図２は、図１に示す制御棒位置検出器１の回路構成図である。図２に示す例では、制御棒位置検出器用筐体１０内に鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間しリードスイッチ機構１１が５３箇所に配され、コネクタ１２の出力用コネクタピンが１１本の場合を一例として示している。なお、リードスイッチ機構１１の設置個数及びコネクタ１２の出力用コネクタピンの本数はこれに限られるものでないことは言うまでもない。
【００１４】
図２では、コネクタ１２の出力用コネクタピン１１本のうち、５本の出力用コネクタピンを横軸方向に、また、６本の出力用コネクタピンを縦軸方向に配し、出力用コネクタピンを特定するコネクタピンＮｏ．を括弧付きの番号にて示している。これら横軸方向及び縦軸方向に配される出力用コネクタピンにより形成される２次元マトリックスに、５３個のリードスイッチ機構１１が配線にて接続され、制御棒位置検出器１の回路を構成している。また、位置検出用リードスイッチ１１ａについては、５３箇所に配される個々の位置検出用リードスイッチ１１ａのポジションを特定するポジションＮｏ.として、図２において接点付近に「００」〜「５２」を付している。なお、５３箇所に配されるグランドリードスイッチ１１ｂについては、上述の通り直列に接続されていることから、図２では「グランド」として示す一つで代表させている。
【００１５】
例えば、横軸方向に配されるコネクタピンＮｏ．３には、「００」ポジション、「４２」ポジション、「３４」ポジション、「２６」ポジション、「１８」ポジション、及び「４９」ポジションに配される位置検出用リードスイッチ１１ａの一方端が共通配線にて接続されている。また、縦軸方向に配されるコネクタピンＮｏ．８には、グランドリードスイッチ１１ｂ（５３箇所に配される全て）、「５０」ポジション、「５１，５２」ポジション、「０１」ポジションから「４７」ポジションまでのうち奇数番目に配される位置検出用リードスイッチ１１ａ、及び「４９」ポジションに配される位置検出用リードスイッチ１１ａの他方端が共通配線にて接続されている。なお、図２において、「５０」ポジションに配される位置検出用リードスイッチ１１ａに記される「オーバートラベル」とは、制御棒３０の引き抜き時における「過引き抜き」位置に相当する。「５１，５２」ポジションに配される位置検出用リードスイッチ１１ａに記される「全挿入」とは、スクラム時において、制御棒３０が最上部まで挿入される位置に相当する。「全挿入」時における位置検出用リードスイッチ１１ａのポジションＮｏ.が「５１」ポジション及び「５２」ポジションの２箇所存在する点については後述する。「４９」ポジションに配される位置検出用リードスイッチ１１ａに記される「全引抜」とは、制御棒３０が炉心から完全に引き抜かれた位置に相当する。
【００１６】
なお、「０１」ポジションから「４７」ポジションまでのうち奇数番目に配される位置検出用リードスイッチ１１ａを一つで代表させている理由は、奇数番目の位置検出用リードスイッチ１１ａは、個別の位置を特定、すなわち、制御棒３０の位置を検出するために用いられるリードスイッチではなく、スクラム時等における制御棒３０の速度を検出ために用いられるリードスイッチであるためである。換言すれば、原子炉出力の調整のために、炉心へ制御棒３０を挿入或いは炉心から制御棒３０を引き抜く際に、ドライブピストン２２に設けられたリングマグネット２３が停止する位置は、偶数番目に配される位置検出用リードスイッチ１１ａの位置である。
【００１７】
検出部であるコネクタ１２から、例えば、コネクタピンＮｏ．５及びコネクタピンＮｏ．１０の出力用コネクタピンから信号が出力された場合、「４６」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａが作動したことが検出される。この時、「４６」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａと対をなすグランドリードスイッチ１１ｂも作動することから、コネクタピンＮｏ．７及びコネクタピンＮｏ．８の出力用コネクタピンからも信号が出力される。
【００１８】
図３は、図１に示す制御盤４０の機能ブロック図である。制御棒位置検出装置２を構成する制御盤４０は、入力Ｉ／Ｆ４１、信号取得部４２、制御棒位置検出処理部４３、判定部４４、記憶部４５、表示制御部４６、及び出力Ｉ／Ｆ４７を備え、これらは内部バス４９を介して相互に接続されている。また、制御盤４０は、出力Ｉ／Ｆ４７を介して接続される表示部４８も備える。ここで、信号取得部４２、制御棒位置検出処理部４３、判定部４４、及び表示制御部４６は、例えば、各種プログラムを格納するＲＯＭ、及び演算過程またはプログラムの実行過程において一時的にデータを格納するＲＡＭ等の記憶装置、ＲＯＭに格納される各種プログラムを実行するＣＰＵ等のプロセッサにより実現される。  
入力Ｉ／Ｆ４１は、コネクタ１２の出力用コネクタピンからの信号を取り込み、内部バス４９を介して信号取得部４２へ転送する。ここで、仮に、全てのリードスイッチ機構１１が正常状態であれば、上述の図２に示した、コネクタピンＮｏ．７及びコネクタピンＮｏ．８の出力用コネクタピンからの信号、すなわち、５３箇所に配されるグランドリードスイッチ１１ｂのうち、いずれか一つのグランドリードスイッチ１１ｂが作動したことを示す信号を入力する。また、コネクタピンＮｏ．３〜コネクタピンＮｏ．７のうちいずれか一つの出力用コネクタピン、及び、コネクタピンＮｏ．８〜コネクタピンＮｏ．１３のうちいずれか一つの出力用コネクタピンからの信号、すなわち、５３箇所に配される位置検出用リードスイッチ１１ａのうちいずれか一つが作動したことを示す信号を入力する。換言すれば、入力Ｉ／Ｆ４１は、リードスイッチ機構１１の作動信号として、コネクタ１２より、位置検出用リードスイッチ１１ａの一つと、それらと並列に配されるグランドリードスイッチ１１ｂのうちの一つが同時に作動し、２系統の信号を取り込む。
【００１９】
信号取得部４２は、内部バス４９を介して入力Ｉ／Ｆ４１から転送される信号、すなわち、位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂからの信号を、Ａ／Ｄ変換及び／又平滑化等の処理を施して、内部バス４９を介して、制御棒位置検出処理部４３及び／又は判定部４４へ転送する。  
記憶部４５は、少なくとも、位置検出用リードスイッチ１１ａの作動履歴、制御棒駆動機構２０の動作履歴（制御棒３０の炉心への挿入又は炉心からの引き抜きの操作履歴）、及び、各位置検出用リードスイッチ１１ａの鉛直方向のポジション（以下、アドレスと称する場合もある）を格納する。なお、グランドリードスイッチ１１ｂについては、上述の通り個別の位置を検出するために設けられるものではないため、代表して一つのアドレスに割り当てられる。これらの情報は記憶部４５内に、記憶領域毎に分けて格納されている。なお、グランドリードスイッチ１１ｂのアドレスとして、例えば、上述の図２に示した出力用コネクタピンのコネクタピンＮｏ．を用いて、（７，８）として格納している。また、同様に、位置検出用リードスイッチ１１ａについては、例えば、「４２」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａのアドレスとして（３，１２）が、また、「４８」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａのアドレスとして（６，９）が格納されている。
【００２０】
制御棒位置検出処理部４３は、信号取得部４２より内部バス４９を介して転送される位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂからの信号に基づき、記憶部４５に格納される当該位置検出用リードスイッチ１１ａの鉛直方向のポジション（アドレス）を参照し、制御棒３０の位置を検出する。  
判定部４４は、信号取得部４２より内部バス４９を介して転送される位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂからの信号に基づき、リードスイッチ機構１１の故障の有無を診断する。すなわち、位置検出用リードスイッチ１１ａ又はグランドリードスイッチ１１ｂに故障が発生しているか否かを判定（異常の有無の判定）する。また、判定部４４は、位置検出用リードスイッチ１１ａ又はグランドリードスイッチ１１ｂの異常の有無の判定結果及び特定された制御棒３０の位置情報を、内部バス４９を介して表示制御部４６へ転送する。
【００２１】
表示制御部４６は、表示部４８へ、制御棒位置検出処理部４３により得られた制御棒３０の位置情報、判定部４４により得られた位置検出用リードスイッチ１１ａ又はグランドリードスイッチ１１ｂの異常の有無の判定結果及び特定された制御棒３０の位置情報を出力Ｉ／Ｆを介して出力する。  
表示部４８は、表示画面上に制御棒３０の位置情報、或いは位置検出用リードスイッチ１１ａ又はグランドリードスイッチ１１ｂの異常の有無の判定結果（故障状況）を表示する。
【００２２】
次に、制御棒位置検出処理部４３の処理動作について説明する。図４は、図３に示す制御棒位置検出処理部４３の処理フロー図である。図３に示すように、ステップＳ１０１では、内部バス４９を介して信号取得部４２より、位置検出用リードスイッチ１１ａ及び／又はグランドリードスイッチ１１ｂから信号を取得したか否か監視する。位置検出用リードスイッチ１１ａ及び／又はグランドリードスイッチ１１ｂからの信号を取得していない場合には、監視状態を維持（Ｓ１０１）する。一方、位置検出用リードスイッチ１１ａ及び／又はグランドリードスイッチ１１ｂから信号を取得した場合には、ステップＳ１０２へ進む。
【００２３】
ステップＳ１０２では、制御棒位置検出処理部４３は、位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂの双方からの信号を取得したか否かを判定する。取得した信号が、位置検出用リードスイッチ１１ａ又はグランドリードスイッチ１１ｂからの信号の何れか一方のみの場合、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、制御棒位置検出処理部４３は、内部バス４９を介して判定部４４へ、取得した位置検出用リードスイッチ１１ａ又はグランドリードスイッチ１１ｂからの信号を転送する。一方、位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂの双方からの信号を取得した場合には、ステップＳ１０４へ進む。
【００２４】
ステップＳ１０４では、制御棒位置検出処理部４３は、取得した位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂからの信号が、コネクタ１２の出力用コネクタピンのうち、いずれのコネクタピンＮｏ．からの信号であるかを特定する。  
続いて、制御棒位置検出処理部４３は、内部バス４９を介して記憶部４５へアクセスし、特定したコネクタピンＮｏ．に対応する軸方向位置（アドレス：鉛直方向のポジション）の位置検出用リードスイッチ１１ａを抽出する。すなわち、上述の図２にて説明したように、記憶部４５に格納される、出力用コネクタピンのコネクタピンＮｏ．を用いて特定されるアドレスに対応する位置検出用リードスイッチ１１ａのポジションＮｏ.を抽出する（ステップＳ１０５）。
【００２５】
ステップＳ１０６では、制御棒位置検出処理部４３は、抽出された軸方向位置（アドレス：鉛直方向のポジション）の位置検出用リードスイッチ１１ａの作動を検出し、制御棒３０の位置を特定し内部バス４９を介して判定部４４へ転送する。すなわち、制御棒位置検出処理部４３は、抽出されたポジションＮｏ.に対応する位置検出用リードスイッチ１１ａの作動を検出することで、ドライブピストン２２に設けられたリングマグネット２３の停止位置を検出し、制御棒３０の位置を特定する。
【００２６】
次に、判定部４４の処理動作について説明する。図５は、図３に示す判定部４４の処理フロー図である。図５の左図のフローは、上述の制御棒位置検出処理部４３によるステップＳ１０６（図４）に続く処理である。ステップＳ２０１では、判定部４４は、内部バス４９を介して、制御棒位置検出処理部４３により特定された制御棒３０の位置情報を取得する。上述の通り、図４のステップＳ１０２にて、位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂの双方からの信号が制御棒位置検出処理部４３により取得されていることから、判定部４４は、リードスイッチ機構１１に異常は発生していない。すなわち、リードスイッチ機構１１は健全であると診断する。
【００２７】
ステップＳ２０３では、判定部４４は、特定された制御棒３０の位置情報及びリードスイッチ機構１１が健全である旨（正常状態）を、内部バス４９を介して、表示制御部４６へ転送する。表示制御部４６は、転送された制御棒３０の位置情報及びリードスイッチ機構１１が健全である旨（正常状態）の情報を、出力Ｉ／Ｆ４７を介して、表示部４８の表示画面上に表示するよう、表示部４８を制御する。ここで、表示部４８の表示画面の表示形態としては、例えば、制御棒３０の位置情報を数値にて示すか、或いは、炉心及び制御棒駆動機構２０を含む図面上に、制御棒３０の上端部の位置を図形にて表示する等、オペレータ（運転員）により視認可能な表示形態であればいずれの表示形態としても良い。また、リードスイッチ機構１１が健全である旨（正常状態）の情報については、メッセージ表示、或いは、予めリードスイッチ機構１１を構成する位置検出用リードスイッチ１１ａ又はグランドリードスイッチ１１ｂに対応して表示灯（ランプ）を制御盤４０に設け、正常状態では緑色にて点灯、異常状態（故障発生）では赤色にて点滅又は点灯する等、オペレータ（運転員）による視認可能な表示形態であればいずれの表示形態としても良い。
【００２８】
図５の右図のフローは、上述の制御棒位置検出処理部４３によるステップＳ１０３（図４）に続く処理である。ステップＳ２０４では、判定部４４は、内部バス４９を介して制御棒位置検出処理部４３より、位置検出用リードスイッチ１１ａ又はグランドリードスイッチ１１ｂからの信号を取得する。  
ステップＳ２０５では、判定部４４は、取得された信号が位置検出用リードスイッチ１１ａのみからの信号であるか否かを判定する。判定の結果、取得された信号が位置検出用リードスイッチ１１ａのみからの信号である場合、ステップＳ２０６へ進む。
【００２９】
ステップＳ２０６では、判定部４４は、リードスイッチ機構１１を構成するグランドリードスイッチ１１ｂのみに異常が発生していると判定する。続いて、判定部４４は、取得した位置検出用リードスイッチ１１ａからの信号が、コネクタ１２の出力用コネクタピンのうち、いずれのコネクタピンＮｏ．からの信号であるかを特定する（ステップＳ２０７）。  
ステップＳ２０８では、判定部４４は、内部バス４９を介して記憶部４５へアクセスし、特定したコネクタピンＮｏ．に対応する軸方向位置（アドレス：鉛直方向のポジション）の位置検出用リードスイッチ１１ａを抽出する。すなわち、上述の図２にて説明したように、記憶部４５に格納される、出力用コネクタピンのコネクタピンＮｏ．を用いて特定されるアドレスに対応する位置検出用リードスイッチ１１ａのポジションＮｏ.を抽出する。
【００３０】
続いて、ステップＳ２０９では、判定部４４は、抽出された軸方向位置（アドレス：鉛直方向のポジション）の位置検出用リードスイッチ１１ａの作動を検出し、制御棒３０の位置を特定する。すなわち、判定部４４は、抽出されたポジションＮｏ.に対応する位置検出用リードスイッチ１１ａの作動を検出することで、ドライブピストン２２に設けられたリングマグネット２３の停止位置を検出し、制御棒３０の位置を特定する。  
ステップＳ２１０では、判定部４４は、グランドリードスイッチ１１ｂの異常である旨及び特定された制御棒３０の位置情報を、内部バス４９を介して、表示制御部４６へ転送する。表示制御部４６は、転送されたグランドリードスイッチ１１ｂの異常である旨の情報及び制御棒３０の位置情報を、出力Ｉ／Ｆ４７を介して、表示部４８の表示画面上に表示するよう、表示部４８を制御する。なお、表示部４８の表示画面の表示形態については、上述のステップＳ２０３で説明したように、オペレータ（運転員）により視認可能な表示形態であればいずれの表示形態としても良い。
【００３１】
一方、ステップＳ２０５にて、判定部４４による判定の結果、取得された信号がグランドリードスイッチ１１ｂのみからの信号である場合、ステップＳ２１１へ進む。  
ステップＳ２１１では、判定部４４は、リードスイッチ機構１１を構成する位置検出用リードスイッチ１１ａのみに異常が発生していると判定する。
【００３２】
続いて、ステップＳ２１２では、判定部４４は、内部バス４９を介して記憶部４５へアクセスし、記憶部４５に格納される位置検出用リードスイッチ１１ａの作動履歴、又は制御棒駆動機構２０の動作履歴（制御棒３０の炉心への挿入又は炉心からの引き抜きの操作履歴）を参照し抽出する。  
ステップＳ２１３では、判定部４４は、抽出された位置検出用リードスイッチ１１ａの作動履歴のうち、直前に作動した偶数番目の位置検出用リードスイッチ１１ａを特定する。
【００３３】
ステップＳ２１４では、判定部４４は、ステップＳ２１２にて抽出した制御棒駆動機構２０の動作履歴（制御棒３０の炉心への挿入又は炉心からの引き抜きの操作履歴）に基づき制御棒３０の移動方向を特定し、ステップＳ２１３により特定された直前に作動した偶数番目の位置検出用リードスイッチ１１ａに基づき、故障した位置検出用リードスイッチ１１ａを特定する。
【００３４】
ステップＳ２１５では、判定部４４は、ステップＳ２１４にて特定された故障した位置検出用リードスイッチ１１ａの鉛直方向のポジション（位置検出用リードスイッチ１１ａのポジションＮｏ.）を記憶部４５から抽出し、ドライブピストン２２に設けられたリングマグネット２３の停止位置を特定することにより、制御棒３０の位置を特定する。  
続いて、ステップＳ２１６では、判定部４４は、位置検出用リードスイッチ１１ａの異常である旨及び特定された制御棒３０の位置情報を、内部バス４９を介して、表示制御部４６へ転送する。表示制御部４６は、転送された位置検出用リードスイッチ１１ａの異常である旨の情報及び制御棒３０の位置情報を、出力Ｉ／Ｆ４７を介して、表示部４８の表示画面上に表示するよう、表示部４８を制御する。なお、表示部４８の表示画面の表示形態については、上述のステップＳ２０３で説明したように、オペレータ（運転員）により視認可能な表示形態であればいずれの表示形態としても良い。
【００３５】
本実施例では、上述のように、制御棒位置検出処理部４３が図４に示すステップＳ１０１〜ステップＳ１０６までの処理を実行する構成を一例として示したが、これに限られるものではない。例えば、判定部４４が、図４に示すステップＳ１０１〜ステップＳ１０６までの処理を実行するよう構成してもよい。この場合、上述の図３に示した制御棒位置検出処理部４３の機能ブロックが、判定部４４の機能ブロックに一体化される構成となる。
【００３６】
図６に、リードスイッチ機構１１に異常が無い状態における制御棒位置検出装置２の概念図を示す。図６では、図１に示した制御棒位置検出器１を構成するコネクタ１２を便宜上省略し、制御棒位置検出器用筐体１０内に鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間し配される位置検出用リードスイッチ１１ａ、位置検出用リードスイッチ１１ａに対向するよう鉛直方向に所定の間隔にて相互に離間し配される複数のグランドリードスイッチ１１ｂ、及びリングマグネット２３の位置関係の概略を示している。なお、図６では配線の接続関係も簡略化して示している。
【００３７】
図６に示すように、リードスイッチ機構１１を構成する複数の位置検出用リードスイッチ１１ａは、制御棒位置検出器用筐体１０内において鉛直方向（軸方向）最上部より下方に向かい、図２に示した、「５２」ポジション、「５１」ポジションン、「００」ポジション、途中を省略し、「４４」ポジション、「４５」ポジション、「４６」ポジション、「４７」ポジション、「４８」ポジション、「４９」ポジション、及び「５０」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａが配されている。「００」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａよりも上部に配される「５１」ポジションン及び「５２」ポジションの２つの位置検出用リードスイッチ１１ａは、実際上は、鉛直方向に相互に一部重なるように配されている。スクラム時に制御棒３０が全挿入される場合、制御棒位置検出器用筐体１０の上面に図示しないバネ部（緩衝部）が配されており、リングマグネット２３は、「５１」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａの位置を通過し、過挿入の位置に対応する「５２」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａに達する。その後、上記図示しないバネ部（緩衝部）の作用により、再び「５１」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａに戻り、リングマグネット２３は停止する。このように、「５１」ポジション、「５２」ポジション、及び「５１」ポジションへと、リングマグネット２３が移動する（ストローク）間に時間を要する。そのため、このストロークに要する時間、位置検出用リードスイッチ１１ａより信号を継続して出力できるよう、「５１」ポジションン及び「５２」ポジションの２つの位置検出用リードスイッチ１１ａが、鉛直方向に相互に一部重なるように配されている。
【００３８】
図６に示す状態は、「４８」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａ及び、「４８」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａに並列に接続されるグランドリードスイッチ１１ｂが、リングマグネット２３により作動している状態を示している。すなわち、位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂから構成されるリードスイッチ機構１１が正常に作動している状態を示している。この場合、制御盤４０を構成する入力Ｉ／Ｆ４１には、図２に示したコネクタ１２の出力用コネクタピンのうち、コネクタピンＮｏ．７とコネクタピンＮｏ．８、及び、コネクタピンＮｏ．６とコネクタピンＮｏ．９から信号が入力される。図６に示す状態では、判定部４４は、上述の図５におけるステップＳ２０１〜ステップＳ２０３までの処理を実行する。
【００３９】
図７に、グランドリードスイッチ１ｂのみに異常が発生した状態における制御棒位置検出装置２の概念図を示す。図７に示す状態は、「４８」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａが、リングマグネット２３により作動し、「４８」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａに並列に接続されるグランドリードスイッチ１１ｂが故障している状態を示している。この場合、上述したように複数のグランドリードスイッチ１１ｂは相互に直列に接続されていることから、制御盤４０を構成する入力Ｉ／Ｆ４１には、図２に示したコネクタ１２の出力用コネクタピンのうち、コネクタピンＮｏ．６とコネクタピンＮｏ．９のみから信号が入力され、コネクタピンＮｏ．７とコネクタピンＮｏ．８から信号が入力されることはない。図７に示す状態では、判定部４４は、上述の図５におけるステップＳ２０４〜ステップＳ２１０までの処理を実行する。
【００４０】
図８に、位置検出用リードスイッチ１ａのみに異常が発生した状態における制御棒位置検出装置２の概念図を示す。図８において、リングマグネット２３の移動方向を示す白抜き矢印は、制御棒３０の操作方向として炉心への挿入方向にあることを示している。図８に示す状態は、「４８」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａが故障状態にあり、リングマグネット２３により作動できず、「４８」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａに並列に接続されるグランドリードスイッチ１１ｂがリングマグネット２３により作動している状態を示している。図８に示すように、直前に作動した偶数番目の位置検出用リードスイッチ１１ａは、「５０」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａである。この場合、制御盤４０を構成する入力Ｉ／Ｆ４１には、図２に示したコネクタ１２の出力用コネクタピンのうち、コネクタピンＮｏ．７とコネクタピンＮｏ．８のみから信号が入力され、コネクタピンＮｏ．６とコネクタピンＮｏ．９から信号が入力されることはない。なお、「５０」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａの抽出は、判定部４４による上述の図５におけるステップＳ２１２及びステップＳ２１３の実行により得られる。図８に示す状態では、判定部４４は、上述の図５におけるステップＳ２０４とステップＳ２０５、ステップＳ２１１〜ステップＳ２１６までの処理を実行する。  
以上に示したように、制御盤４０を構成する判定部４４は、リードスイッチ機構１１を構成する位置検出用リードスイッチ１１ａ及びグランドリードスイッチ１１ｂのうち、いずれかに異常が生じているか（故障状態にあるか）を自己検出すると共に、異常が生じている場合においても、制御棒３０の位置情報を特定し得る。
【００４１】
なお、本実施例では、全ての位置検出用リードスイッチ１１ａと対を成すグランドリードスイッチ１１ｂが、位置検出用リードスイッチ１１ａに並列接続される構成を一例として説明したが、この構成に限られるものではない。  
例えば、「全挿入」の検出に用いられる「５１」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａ、及び「全引抜」の検出に用いられる「４９」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａを除く、奇数番目のポジションに配される位置検出用リードスイッチ１１ａに対向する位置にグランドリードスイッチ１１ｂを非設置とする構成としても良い。なぜならば、制御棒３０の位置を検出するために用いられる位置検出用リードスイッチ１１ａは、偶数番目のポジションに配される位置検出用リードスイッチ１１ａ、「全挿入」の検出に用いられる「５１」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａ、及び「全引抜」の検出に用いられる「４９」ポジションの位置検出用リードスイッチ１１ａであり、これらに並列にグランドリードスイッチ１１ｂを接続することで、制御棒位置検出器１における多重化が図られるからである。  
また、制御棒位置検出器用筐体１０内において鉛直方向（軸方向）上部領域及び／又は鉛直方向（軸方向）下部領域に配される位置検出用リードスイッチ１１ａが、鉛直方向（軸方向）上部領域及び／又は鉛直方向（軸方向）下部領域を除く領域に配される位置検出用リードスイッチ１１ａに比較し密に配される場合は、当該領域において、位置検出用リードスイッチ１１ａが、グランドリードスイッチ１１ｂに並列接続されることなく配される構成としても良い。
【００４２】
本実施例によれば、多重化されたリードスイッチの一方が故障しても制御棒位置を検出可能な制御棒位置検出器を提供できる。また、原子力発電プラントの運転中に故障したリードスイッチの特定を高信頼に行い得る制御棒位置検出装置を提供できる。  
更に、本実施例によれば、多重化されたリードスイッチの一方が故障状態にあることを自己検出できると共に、一方が故障状態にある場合においても、制御棒の位置情報を特定し得ることから、原子力発電プラントの停止に至る不具合のリスクを低減することができる。  
また、本実施例によれば、原子力発電プラントの運転中に故障したリードスイッチが特定され、特定されたリードスイッチに関する情報が制御盤の表示部に表示されることから、オペレータ（運転員）は、原子炉の定期検査時において、直ちに故障したリードスイッチを有する制御棒位置検出器を修理する等の保守性が向上される。
【００４３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・制御棒位置検出器
２・・・制御棒位置検出装置
３・・・原子炉圧力容器
１０・・・制御棒位置検出器用筐体
１１・・・リードスイッチ機構
１１ａ・・・位置検出用リードスイッチ
１１ｂ・・・グランドリードスイッチ
１２・・・コネクタ
２０・・・制御棒駆動機構
２１・・・インジケータチューブ
２２・・・ドライブピストン
２３・・・リングマグネット
３０・・・制御棒
４０・・・制御盤
４１・・・入力Ｉ／Ｆ
４２・・・信号取得部
４３・・・制御棒位置検出処理部
４４・・・判定部
４５・・・記憶部
４６・・・表示制御部
４７・・・出力Ｉ／Ｆ
４８・・・表示部
４９・・・内部バス
【図１】
2018066599.tif 000003
【図２】
2018066599.tif 000004
【図３】
2018066599.tif 000005
【図４】
2018066599.tif 000006
【図５】
2018066599.tif 000007
【図６】
2018066599.tif 000008
【図７】
2018066599.tif 000009
【図８】
2018066599.tif 000010