(57)【要約】【課題】制御棒駆動機構における異常を早期に発見し異常の要因の分析を容易に行うことができ、作業効率が向上する制御棒駆動機構の監視装置及び監視方法を提供する。【解決手段】原子力発電プラントの制御棒を駆動する制御棒駆動機構２と制御棒駆動機構２に駆動信号を出力する制御盤５を有する制御棒駆動システムにおける制御棒駆動機構２を監視する装置であり、制御盤２に接続され制御棒駆動制御に関するデータを入力する入力部１１、このデータを与えられ記憶する記憶部１３、記憶されたデータを用いて異常の判断基準となる基準値を算出する演算部１２、基準値と現在のデータとを比較し現在の制御棒の駆動状態を判断し判断結果を出力する判断部１４、判断結果を表示する表示部１５、各データ、基準値、判断結果を出力する出力部１６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電プラントの制御棒を駆動する制御棒駆動機構とこの制御棒駆動機構に駆動信号を出力する制御盤とを有する制御棒駆動システムにおける制御棒駆動機構の監視装置において、
前記制御盤に接続され、制御棒の駆動制御に関するデータを与えられて入力する入力部と、
前記入力部が入力した前記データを与えられて記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記データを用いて、異常の有無を判断するための基準となる基準値を算出する演算部と、
前記演算部により算出された前記基準値と、前記入力部に入力された現在のデータとを比較し、現在の前記制御棒の駆動状態を判断して判断結果を出力する判断部と、
を備えることを特徴とする制御棒駆動機構の監視装置。
【請求項２】
前記制御棒の駆動制御に関するデータには、前記制御棒の駆動速度、前記制御棒を駆動する電動機に流れる電流値、前記制御棒の停止位置が含まれることを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動機構の監視装置。
【請求項３】
前記制御盤に設けられている、複数の前記制御棒を同時に駆動するときの各々の前記制御棒間の位置偏差を補正するための偏差補正回路に対して、複数の前記制御棒に同時に駆動試験を行う際には前記偏差補正回路を無効化するように、前記判断部から前記制御盤に指令を与えることを特徴とする請求項１又は２記載の制御棒駆動機構の監視装置。
【請求項４】
前記制御盤に設けられている、複数の前記制御棒を同時に駆動するときの前記制御棒の数を制限するための駆動制約回路に対して、複数の前記制御棒に同時に駆動試験を行う際には前記駆動制約回路を無効化するように、前記判断部から前記制御盤に指令を与えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の制御棒駆動機構の監視装置。
【請求項５】
前記制御盤に設けられている、複数の前記制御棒から成る複数の制御棒グループを駆動するときのシーケンスを予め定めた駆動シーケンス回路に対して、原子炉停止時に前記制御棒グループを単位として前記制御棒の駆動試験を行う際には前記駆動シーケンス回路を無効化するように、前記判断部から前記制御盤に指令を与えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の制御棒駆動機構の監視装置。
【請求項６】
原子力発電プラントの制御棒を駆動する制御棒駆動機構とこの制御棒駆動機構に駆動信号を出力する制御盤とを有する制御棒駆動システムにおける制御棒駆動機構を、入力部と、記憶部と、演算部と、判断部とを有する監視装置を用いて監視する方法において、
前記制御盤に接続された前記入力部により、前記制御棒の駆動制御に関するデータを入力し、
前記記憶部により、入力した前記データを記憶し、
前記演算部により、前記記憶部に記憶された前記データを用いて、異常の有無を判断するための基準となる基準値を算出し、
前記判断部により、前記基準値と、前記入力部に入力された現在のデータとを比較し、現在の前記制御棒の駆動状態を判断して判断結果を生成する、
ことを特徴とする制御棒駆動機構の監視方法。
【請求項７】
前記記憶部に記憶する前記データには、前記制御棒の駆動速度、前記制御棒を駆動する電動機に流れる電流値、前記制御棒の停止位置が含まれることを特徴とする請求項６記載の制御棒駆動機構の監視方法。
【請求項８】
前記制御盤に設けられている、複数の前記制御棒を同時に駆動するときの各々の前記制御棒間の位置偏差を補正するための偏差補正回路に対し、前記判断部から前記制御盤に、複数の前記制御棒に同時に駆動試験を行う際には前記偏差補正回路を無効化するように指令を与えることを特徴とする請求項６又は７記載の制御棒駆動機構の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御棒駆動機構の監視装置及び監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
改良型沸騰水型原子力発電所等に設置されている制御棒は、一つの原子炉につき約２００本と数が多い。このため、原子炉運転時の制御棒操作において、全ての制御棒駆動機構が正常に動作することができない場合があり、このような異常が発生した際にその都度原因を分析して究明にあたっていた。
【０００３】
その際に、従来は異常が発生した後の制御棒の位置データ等を操作員が確認して記録していた。
【０００４】
約２００本の制御棒のぞれぞれにつき、例えば１００段階で高さ制御が行われる。制御棒の上昇及び下降毎に１００段階ずつ移動させるため、往復では２００段階必要となる。１回の試験につきデータの総数が約４００００（２００段階×２００本）点となるため、複数回試験を行うためには大量のデータを取得する必要がある。
【０００５】
この結果、従来は多くの試験時間と人手による手間を要しており効率が低いという問題があった。
【０００６】
以下、従来の制御棒駆動機構の試験装置について開示した文献名を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２１４３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来の制御棒駆動機構の操作監視系システムでは、異常発生時にシステムの操作盤等における画面に表示された制御棒の位置データ等を操作員が記録しており、作業効率が低かった。さらに、異常が発生する前における制御棒駆動機構の詳細な駆動データが存在せず、異常が発生した原因の分析に必要とされる十分なデータを得ることができなかった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、制御棒駆動機構における異常を早期に発見し異常の要因の分析を行うことが可能であると共に、作業効率を向上させることが可能な制御棒駆動機構の監視装置及び監視方法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】
【００１０】
本発明の制御棒駆動機構の監視装置は、原子力発電プラントの制御棒を駆動する制御棒駆動機構とこの制御棒駆動機構に駆動信号を出力する制御盤とを有する制御棒駆動システムにおける制御棒駆動機構の監視装置であって、前記制御盤に接続され、制御棒の駆動制御に関するデータを与えられて入力する入力部と、前記入力部が入力した前記データを与えられて記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記データを用いて、異常の有無を判断するための基準となる基準値を算出する演算部と、前記演算部により算出された前記基準値と、前記入力部に入力された現在のデータとを比較し、現在の前記制御棒の駆動状態を判断して判断結果を出力する判断部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の制御棒駆動機構の監視方法は、原子力発電プラントの制御棒を駆動する制御棒駆動機構とこの制御棒駆動機構に駆動信号を出力する制御盤とを有する制御棒駆動システムにおける制御棒駆動機構を、入力部と、記憶部と、演算部と、判断部とを有する監視装置を用いて監視する方法であって、前記制御盤に接続された前記入力部により、前記制御棒の駆動制御に関するデータを入力し、前記記憶部により、入力した前記データを記憶し、前記演算部により、前記記憶部に記憶された前記データを用いて、異常の有無を判断するための基準となる基準値を算出し、前記判断部により、前記基準値と、前記入力部に入力された現在のデータとを比較し、現在の前記制御棒の駆動状態を判断して判断結果を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の制御棒駆動機構の監視装置及び監視方法によれば、制御棒駆動機構の駆動に関するデータを蓄積し現在のデータと比較することにより、異常の有無を容易かつ早期に判断することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態による制御棒駆動機構の監視装置を含む制御棒駆動システムの概略構成を示した説明図。
【図２】同監視装置が有する構成を示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
本実施の形態による制御棒駆動機構の監視装置及び監視方法は、電動機式制御棒駆動機構における駆動状態として例えば駆動信号、制御棒の高さ位置を検出するためのリードスイッチの接点状態等を監視し、原子炉を停止した試験時並びに原子炉運転時において各データを蓄積していき、そのデータから制御棒駆動機構の異常を徴候の段階で早期に検出するものである。制御棒駆動機構において異常が発生した時のみならず、異常が発生する前の段階、即ち適切に動作している状態あるいは異常の兆候が現れた状態におけるデータを含めて取得して蓄積しておき、異常の原因の分析等に活用する。
【００１６】
図１に、本実施の形態による制御棒駆動機構の監視装置７を含む制御棒駆動システムの概略構成を示す。このシステムは、原子炉圧力容器１、制御棒駆動機構２、伝送ケーブル３、現場伝送盤４、制御盤５、操作盤６、監視装置７を備えている。
【００１７】
原子炉圧力容器１内に制御棒が設けられ、制御棒駆動機構２が制御棒の駆動を行う。
【００１８】
操作盤６において、操作員が制御棒の駆動に必要な駆動指令を発する。具体的には、制御棒駆動機構２に駆動指令を与えるためのデジタル型の駆動信号を出力する。
【００１９】
現場伝送盤４は、操作盤６から与えられたディジタル信号としての駆動信号をアナログ信号に変換し、各制御棒に対応して配線された伝送ケーブル３に送信する。
【００２０】
制御棒駆動機構２は、与えられた駆動信号に従って各制御棒の上昇、下降、停止動作の駆動を行う。
【００２１】
制御棒駆動機構２には、各制御棒毎にその位置を検出するセンサが設けられており、センサからアナログ信号としての位置検出信号が伝送ケーブル３を介して制御盤５に出力される。
【００２２】
制御盤５に出力された位置検出信号がディジタル型の信号に変換されて操作盤６に出力される。
【００２３】
操作盤６を介して位置検出信号が現場伝送盤４に出力され、各制御棒の位置が表示される。これにより、操作員が操作盤６に表示された制御棒毎の位置を監視し、これに基づいて駆動信号を出力する等の操作を行う。
【００２４】
このようにして、操作盤６から制御棒駆動機構２への駆動指令が出力されて制御盤５が制御棒駆動機構２の制御を統括する。
【００２５】
監視装置７は、図２に示されたように、入力部１１、演算部１２、記憶部１３、判断部１４、表示部１５、出力部１６を有している。
【００２６】
入力部１１はマンマシンインタフェースであって、捜査員あるいは制御盤５を介して監視に必要な各種データの入力を行う。
【００２７】
記憶部１３は、入力部１１が入力したデータや演算部１２、判断部１４からデータを与えられて記憶する。
【００２８】
演算部１２は、入力部１１から与えられたデータあるいは記憶部１３に記憶されたデータを用いて、平均値、基準値等の各種演算を行う。
【００２９】
判断部１４は、演算部１２が行った演算結果、記憶部１３に記憶されているデータに基づいて、異常の有無等の判断を行う。また、後述するように、制御盤５に含まれる偏差補正回路、駆動制約回路、駆動シーケンス回路を無効化する無効化信号を出力する。
【００３０】
表示部１５は、入力部１１に入力されたデータ、演算部１２の演算結果、判断部１４が行った判断結果、記憶部１３に記憶されているデータを表示する。
【００３１】
出力部１６は、記憶部１３に記憶されている各種データを必要に応じてデータシート等の形式で印字出力を行う。また、記憶部１３に記憶されたデータ、演算部１２が演算した演算結果、前記判断部１２が行った判断結果や無効化信号を出力して制御盤５に与える。
【００３２】
このような構成を備えた本実施の形態による制御棒駆動機構２の監視装置７を用いて、以下のように制御棒駆動機構２の監視を行う。
【００３３】
原子炉圧力容器１に設置された制御棒の位置を所望の高さに駆動するため、操作員が操作盤６を操作して駆動指令を出力させる。
【００３４】
出力された駆動指令が操作盤６から制御盤５を介して監視装置７に転送されると共に、ディジタル信号からアナログ信号に変換されて現場伝送盤４に与えられる。現場伝送盤４から、伝送ケーブル３を介して、各制御棒に対応して制御棒駆動機構２に駆動信号が与えられ、制御棒の駆動が行われる。
【００３５】
制御棒駆動機構２から、対応する制御棒の位置、制御棒を駆動するための電動機に流れた電流値等の信号が、伝送ケーブル３及び現場伝送盤４を介して制御盤５に取り込まれる。
【００３６】
制御盤５は、アナログ信号として与えられたこれらの信号をディジタル信号に変換し、操作盤６からの上述の駆動指令信号と共に監視装置７へ送信する。
【００３７】
監視装置７において、制御盤５を介してディジタル信号として送られてきたデータを蓄積する。例えば、制御棒の位置を示すデータ及び要した時間に基づいて制御棒駆動時間、駆動速度を算出し蓄積する。また、算出したデータを用いて制御棒駆動時間の平均値を算出する。さらには、正常に動作しているときの平均値に基づいて許容範囲を考慮した異常の有無を判断するための基準値を算出する。
【００３８】
そして本実施の形態によれば、監視装置７において、制御棒駆動時間、制御棒駆動速度、制御棒駆動用の電動機電流値、制御棒停止位置にそれぞれ関する基準値と、現在送られてきたデータとを比較することで、制御棒駆動機構２の異常の有無を兆候の段階で早期かつ自動的に判断する。
【００３９】
また、各種データに基づいて異常が発生した要因分析も行うことができる。例えば、制御棒の駆動速度が基準値より遅くなり、制御棒駆動用電動機電流値が基準値より高くなった場合には、制御棒駆動機構２におけるネジの噛み合いに塵埃が入り込んだ可能性が高いと考えられる。あるいは、制御棒の停止位置が基準値を超えてずれていた場合は、ブレーキの制動力が低下したと考えられる。
【００４０】
このような監視を、原子炉運転中に限らず制御棒駆動機構を点検するための駆動試験時においても行われる。これにより、操作員の手間を要することなく制御棒駆動機構の駆動試験を容易に行うことができる。
【００４１】
ところで、制御棒駆動機構には多くの場合、制御棒位置の偏差を補正するための偏差補正回路が設けられている。この回路は、具体的には制御盤５に設けられており、制御棒を複数本ずつのグループに分割して駆動する際に、同一グループ内で駆動されている制御棒の間で制御棒位置にある一定の偏差が生じた場合に、先行している制御棒の制御棒駆動機構２に対して制御盤５から自動的に停止指令が発せられて、他の制御棒がその制御棒の位置に追いつくまで停止させるというものである。
【００４２】
しかし、制御棒駆動機構の駆動試験においてこのような偏差を補正する動作は、各制御棒の正確な駆動速度や停止位置等の測定を妨げるものとなる。そこで、監視装置７における判断部１４から出力部１６を介して制御盤５に指令を与え、駆動試験の最中には偏差補正回路を無効化するように、例えば駆動信号がこの回路をバイパスして制御棒駆動機構２に与えられるように構成する。これにより、複数の制御棒の中で先行するものの有無にかかわらず駆動信号を与えて動作させ続けることで、制御棒駆動機構２における正確な駆動速度等を測定することが可能となる。
【００４３】
また、同時に駆動できる制御棒の数が、原子炉の反応度との関係で制限されている。制御棒駆動機構の駆動試験ではこの制限があると、同時に駆動できる制御棒数が制限されて長い試験時間を要し効率が低下する。そこで、制御棒駆動機構の駆動試験中に限り、監視装置７においてこの制限をなくすため、この制約を与えている駆動制約回路を無効化するように、例えば駆動信号がこの回路をバイパスするように制御する。
【００４４】
より具体的には、監視装置７における判断部１４から出力部１６を介して制御盤５に指令を与え、駆動試験の最中には駆動制約回路を駆動信号がバイパスして制御棒駆動機構２に与えられるように構成する。これにより、同時に多数の制御棒を駆動することができ効率が向上する。
【００４５】
さらには、原子炉の運転中は制御棒をグループを単位として駆動させる際に、グループ毎に駆動させていく順序がシーケンスとして予め定められている。これは、原子炉中において反応が所定の領域に偏らないように配慮するためである。
【００４６】
しかし、制御棒駆動機構の駆動試験では原子炉の反応とは無関係であり、駆動数や手順に制約を与えないことが望ましい。そこで、駆動試験中はこのような制約を与えている駆動シーケンス回路を無効化するように、例えば駆動信号がこの回路をバイパスするように監視装置７が制御する。
【００４７】
また、制御棒駆動機構の駆動試験を、監視装置７が予め定められた手順に従って制御棒駆動機構への駆動指令信号を発信することで、操作盤６を操作員が操作する必要なく自動的に駆動試験を実施することができる。
【００４８】
上述したように、本実施の形態による制御棒駆動機構の監視装置及び監視方法によれば、制御棒駆動機構２の駆動開始位置、停止位置、駆動時間、駆動速度、駆動用電動機電流値等の各種データを監視装置７が備える記憶部１３に蓄積し、平均値、異常の有無を判断するための基準値を算出し、制御盤５を介して与えられた現在のデータとの比較を行うことで、制御棒駆動機構２の異常を早期に検知し、また異常の要因を分析することができる。
【００４９】
本実施の形態では、原子炉停止時における制御棒駆動機構の駆動試験中のみならず、原子炉運転時においても制御棒駆動機構２の駆動を監視装置７により監視することができる。
【００５０】
また本実施の形態によれば、原子炉停止時における制御棒駆動機構２の駆動試験の所定の手順を監視装置７の記憶部１３に記憶させ、その手順に従って駆動信号を制御盤５を介して制御棒駆動機構２に与えることで駆動試験を行い、センサ等から出力された制御棒の駆動速度、駆動用電動機電流値を与えられて制御棒駆動の異常の有無を判定することにより、操作員の操作を必要とすることなく制御棒駆動機構の駆動試験を自動的かつ効率的に行うことができる。
【００５１】
さらに本実施の形態によれば、複数の制御棒駆動機構２の駆動を同時に試験する場合、各制御棒間の位置の偏差を補正する偏差補正回路を無効化して駆動信号がバイパスするように監視装置７が制御することにより、偏差補正回路による駆動試験中における駆動停止を回避して正確に各制御棒の駆動速度等を測定することができる。
【００５２】
あるいはまた本実施の形態によれば、複数の制御棒駆動機構２を同時に試験する場合に、所定のグループを単位としてのみ制御が可能とする制約を与える動作制約回路を無効化して駆動信号がバイパスして制御棒駆動機構２に与えられて動作させることができるので、より多くの制御棒駆動機構２を同時に試験することができ、試験時間の短縮が可能である。
【００５３】
さらには、本実施の形態によれば、原子炉を停止した制御棒駆動機構の駆動試験を行う場合に、複数の制御棒からなるグループを駆動する手順を定めた駆動シーケンス回路を無効化して駆動信号がバイパスして制御棒駆動機構２に与えられて動作させることができるので、駆動数や駆動手順に制約がなくなり試験の自由度を高め効率を向上させることができる。
【００５４】
上述した実施の形態は一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  原子炉圧力容器
２  制御棒駆動機構
３  伝送ケーブル
４  現場伝送盤
５  制御盤
６  操作盤
７  監視装置
１１  入力部
１２  演算部
１３  記憶部
１４  判断部
１５  表示部
１６  出力部
【図１】
2011164005.tif 000003
【図２】
2011164005.tif 000004