(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の各制御棒に設けられた制御棒駆動機構及び位置検出装置と、複数本の制御棒を統括するともに自動診断部と診断バイパス部と判定部を有する補助コントローラと、前記複数の制御棒毎に設けられ、前記補助コントローラから駆動信号、診断信号及びバイパス信号が入力される複数の現場コントローラと、前記現場コントローラから入力された駆動信号を作動信号として前記制御棒駆動機構に出力する第１診断検出部と、前記第１診断検出部に設けられた第１切替部及び電圧検出部と、を有する制御棒監視制御システムであって、
前記補助コントローラは前記複数の制御棒のうち駆動対象制御棒以外の制御棒を診断対象制御棒として順次選択するとともに、前記補助コントローラは前記選択された診断対象制御棒の第１診断検出部に前記現場コントローラ及び駆動コントローラを介して作動信号を出力し、前記第１診断検出部は前記現場コントローラから診断信号が入力されると前記第１切換部を動作させ前記電圧検出部で作動信号と設定値とを比較するとともに比較結果を前記現場コントローラに出力し、前記判定部は前記現場コントローラから出力された前記比較結果により各コントローラの信号入出力機能の健全性を診断することを特徴とする制御棒監視制御システム。
【請求項２】
原子炉の各制御棒に設けられた制御棒駆動機構及び位置検出装置と、複数本の制御棒を統括するともに自動診断部と診断バイパス部と判定部を有する補助コントローラと、前記複数の制御棒毎に設けられ、前記補助コントローラから駆動信号、診断信号及びバイパス信号が入力される複数の現場コントローラと、前記現場コントローラから入力された駆動信号を作動信号として前記制御棒駆動機構に出力する第１診断検出部と、前記第１診断検出部に設けられた第１切替部及び電圧検出部と、前記位置検出信号からの位置信号が入力される第２診断検出部と、前記第２診断検出部から入力された位置信号を前記現場コントローラへ出力する位置信号変換装置と、前記第２診断検出部に設けられた第２切替部及び発信器と、を有する制御棒監視制御システムであって、
前記補助コントローラは前記複数の制御棒のうち駆動対象制御棒以外の制御棒を診断対象制御棒として順次選択するとともに、前記補助コントローラは前記選択された診断対象制御棒の第１診断検出部に前記現場コントローラ及び駆動コントローラを介して作動信号を出力し、前記第１診断検出部は前記現場コントローラから診断信号が入力されると前記第１切換部を動作させ前記電圧検出部で作動信号と設定値とを比較するとともに比較結果を前記現場コントローラに出力し、前記判定部は前記比較結果により前記現場コントローラ及び駆動コントローラの信号入出力機能の健全性を診断し、
前記現場コントローラは前記選択された診断対象制御棒の第２診断検出部に診断信号を出力し、前記第２診断検出部は前記診断信号が入力されると第２切換部を動作させ前記発信器から出力された模擬信号を前記位置信号変換装置に出力し、前記現場コントローラは前記位置信号変換装置から入力された位置信号を前記補助コントローラへ出力し、前記判定部は前記位置信号と設定値とを比較し、当該比較結果により前記位置変換装置及び現場コントローラの信号入出力機能の健全性を診断することを特徴とする制御棒監視制御システム。
【請求項３】
前記作動信号と設定値を比較する共通の電圧検出部を有する共通検出部を複数の第１診断検出部に接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の制御棒監視制御システム。
【請求項４】
模擬信号を出力する共通発信部を複数の第２診断検出部に接続したことを特徴とする請求項２記載の制御棒監視制御システム。
【請求項５】
前記駆動信号及び模擬信号の値を変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制御棒監視制御システム。
【請求項６】
前記補助コントローラ、現場コントローラ、位置信号変換装置及び位置検出装置は２重化構成であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の制御棒監視制御システム。
【請求項７】
前記補助コントローラは制御棒の緊急操作信号が入力されると、診断信号の出力を中止し、前記緊急操作信号を制御棒駆動機構に出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の制御棒監視制御システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の制御棒監視制御システムを用いて、現場コントローラと駆動コントローラの信号入出力機能の健全性及び／又は位置変換装置を現場コントローラの信号入出力機能の健全性を診断することを特徴とする制御棒監視制御システムの診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子力プラントの制御棒監視制御システムに関し、特に、プラント稼働中に制御棒監視制御システムの自動診断が可能な制御棒監視制御システム及び診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御棒監視制御システムは、オペレーター操作により制御棒駆動機構で制御棒を動作させ位置検出装置で制御棒位置を検出する構成となっている。ここでは従来の制御棒監視制御システムとして、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）を例にして、図２８を用いて説明する。ここで、制御棒駆動機構はモータにより構成されており、位置検出装置はシンクロ発信器で構成されている。
【０００３】
制御棒監視制御システムは、各コントローラの演算機能および出力信号は２重化構成になっている。２重化構成とすることで、制御棒の駆動回路においては、両系の信号が一致した場合のみ制御棒駆動を行うことで、片系コントローラの単一故障による制御棒の誤動作を防止できる構成となっている。また、制御棒位置の検出回路においては、片系の信号が喪失した場合でも、もう一方の信号により制御棒位置の監視を継続できる構成となっている。図２８において二重線は２重化されている信号、点線は１重化の信号を示す。
【０００４】
図２８において、操作装置ｉで入力される制御棒の駆動信号Ａは、全制御棒に対して駆動信号および制御棒位置の全体統括を行う制御棒コントローラｈを介して、補助コントローラｇ１〜ｇｊへ出力される。ここで、駆動信号Ａはデジタル処理を行うため１６ビットで構成される信号である。
【０００５】
各々の補助コントローラｇ１〜ｇｊはそれぞれｍ本の制御棒について駆動信号および制御棒位置の統括をしており、１つの補助コントローラｇｎにはｍ個の現場コントローラｆ１〜ｆｍが接続される。１つの現場コントローラｆｎは制御棒１本ごとに設置され、駆動信号Ａおよび位置信号Ｆの入出力を行う。一つの現場コントローラｆｎから出力された駆動信号Ａは対応する駆動コントローラｄｎに入力される。
【０００６】
ここでｍ個の駆動コントローラｄ１〜ｄｍはインバータにより構成されており駆動信号Ａの値によってモータ駆動に必要な三相交流電圧に変換し作動信号Ｃとして制御棒駆動機構ｂｎへ出力する。駆動コントローラｄｎでは現場コントローラｆｎから入力される２系統の駆動信号をＡＮＤ論理で処理し、両系が一致している場合のみ作動信号を出力する。
【０００７】
制御棒駆動機構ｂ１〜ｂｍは作動信号によってモータを駆動し、制御棒駆動機構ｂｎに連結された制御棒ａｎを原子炉１００内で挿入／引抜方向に駆動させる。位置検出装置ｃ１〜ｃｍはそれぞれ制御棒駆動機構の下部に同軸で連結されており、モータの回転量をシンクロ信号として検出する。ここでシンクロ信号は回転量により変化する電圧値である。シンクロ発信器は２重化されており、シンクロ信号も２系統で出力される。
【０００８】
シンクロ信号は位置信号変換装置ｅ１〜ｅｍよって１６ビットのデジタル信号に変換され現場コントローラｆ１〜ｆｍへ位置信号Ｆとして出力される。補助コントローラｇｎは現場コントローラｆ１〜ｆｍそれぞれからの位置信号Ｆを集約し、制御棒コントローラｈへ出力する。制御棒コントローラｈでは位置信号Ｆを運転員が認識しやすい数値（例えば、ｍｍ単位）に変換し制御棒位置として操作装置ｉへ出力する。操作装置ｉでは入力された制御棒位置を表示することで運転員に制御棒ａｎの位置を提示する。
【０００９】
ところで、原子力発電所では、制御棒の動作は燃料の核分裂の度合いを直接的に左右するものであり、原子炉出力に大きく影響する。そのため、システムの不具合等による制御棒の誤動作は避けなければいけない。したがって、制御棒位置は原子炉出力を監視するうえで必要不可欠な情報であるため、原子力発電所の運転中は制御棒位置の監視機能を維持しなければならない。
【００１０】
一般に、制御棒監視制御システムにおいてはシステムの不具合による制御棒制御機能および制御棒位置監視機能の喪失を防ぐため、原子力発電所の定期点検において制御棒監視制御システムの各機能を試験し、その健全性を確認している。制御棒監視制御システムの試験項目は多岐にわたるが、特に、制御棒の駆動回路および制御棒位置の検出回路に関しては、制御棒の駆動と監視に直接関係する信号経路であることから、これらに関する健全性確認は重要な試験項目として位置付けられている。制御棒駆動機構に関しては、モータの異常を予め診断して定期分解点検時における点検対象を特定できるような手法が提案されている（特許文献１）。また、制御棒駆動機構への命令信号を制御する電流制御回路について健全性を診断する手法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１４１９０号公報
【特許文献２】特開平５−２８１３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の制御棒監視制御システムにおいて、上述したように制御棒駆動機構におけるモータの診断および制御棒駆動機構へ指令を行う制御回路の診断手法が提案されているものの、運転中に各々の制御装置間の信号入出力機能に関する診断は実施されていなかった。そのため、信号入出力機能に異常が生じていても事前に検出することができないため、制御棒操作時に初めて異常が確認され正常な制御ができない恐れがあるうえに、異常発生箇所の調査が必要となり復旧まで時間を要していた。
【００１３】
また、信号入出力機能の診断は定期検査で実施しているが、診断により制御棒を駆動させないように制御棒１本毎に制御装置側と制御棒駆動機構および位置検出装置との接続を切り離した状態で検査するため、全制御棒について実施する場合は膨大な作業量となり、試験員への負荷増大の要因となっていた。また、定検期間での実施が条件となるため、異常が発見された場合には調査や復旧作業による定検工程への影響も問題となっていた。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、プラント稼働中に制御棒監視制御システムを構成する各制御装置の信号入出力機能の健全性を効率的かつ高精度で診断することができる制御棒監視制御システム及び診断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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御棒監視制御システムは、原子炉の各制御棒に設けられた制御棒駆動機構及び位置検出装置と、複数本の制御棒を統括するともに自動診断部と診断バイパス部と判定部を有する補助コントローラと、前記複数の制御棒毎に設けられ、前記補助コントローラから駆動信号、診断信号及びバイパス信号が入力される複数の現場コントローラと、前記現場コントローラから入力された駆動信号を作動信号として前記制御棒駆動機構に出力する第１診断検出部と、前記第１診断検出部に設けられた第１切替部及び電圧検出部と、を有する制御棒監視制御システムであって、前記補助コントローラは前記複数の制御棒のうち駆動対象制御棒以外の制御棒を診断対象制御棒として順次選択するとともに、前記補助コントローラは前記選択された診断対象制御棒の第１診断検出部に前記現場コントローラ及び駆動コントローラを介して作動信号を出力し、前記第１診断検出部は前記現場コントローラから診断信号が入力されると前記第１切換部を動作させ前記電圧検出部で作動信号と設定値とを比較するとともに比較結果を前記現場コントローラに出力し、前記判定部は前記現場コントローラから出力された前記比較結果により各コントローラの信号入出力機能の健全性を診断することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る制御棒監視制御システムは、原子炉の各制御棒に設けられた制御棒駆動機構及び位置検出装置と、複数本の制御棒を統括するともに自動診断部と診断バイパス部と判定部を有する補助コントローラと、前記複数の制御棒毎に設けられ、前記補助コントローラから駆動信号、診断信号及びバイパス信号が入力される複数の現場コントローラと、前記現場コントローラから入力された駆動信号を作動信号として前記制御棒駆動機構に出力する第１診断検出部と、前記第１診断検出部に設けられた第１切替部及び電圧検出部と、前記位置検出信号からの位置信号が入力される第２診断検出部と、前記第２診断検出部から入力された位置信号を前記現場コントローラへ出力する位置信号変換装置と、前記第２診断検出部に設けられた第２切替部及び発信器と、を有する制御棒監視制御システムであって、前記補助コントローラは前記複数の制御棒のうち駆動対象制御棒以外の制御棒を診断対象制御棒として順次選択するとともに、前記補助コントローラは前記選択された診断対象制御棒の第１診断検出部に前記現場コントローラ及び駆動コントローラを介して作動信号を出力し、前記第１診断検出部は前記現場コントローラから診断信号が入力されると前記第１切換部を動作させ前記電圧検出部で作動信号と設定値とを比較するとともに比較結果を前記現場コントローラに出力し、前記判定部は前記比較結果により前記現場コントローラ及び駆動コントローラの信号入出力機能の健全性を診断し、前記現場コントローラは前記選択された診断対象制御棒の第２診断検出部に診断信号を出力し、前記第２診断検出部は前記診断信号が入力されると第２切換部を動作させ前記発信器から出力された模擬信号を前記位置信号変換装置に出力し、前記現場コントローラは前記位置信号変換装置から入力された位置信号を前記補助コントローラへ出力し、前記判定部は前記位置信号と設定値とを比較し、当該比較結果により前記位置変換装置及び現場コントローラの信号入出力機能の健全性を診断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、プラント稼働中に制御棒監視制御システムを構成する各々の制御装置の信号入出力機能の健全性を診断することができるとともに、異常がある場合には異常発生箇所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る制御棒監視制御システムの全体構成図。
【図２】第１の実施形態に係る補助コントローラと現場コントローラの入出力図。
【図３】第１の実施形態に係る駆動コントローラのバイパス機能構成図。
【図４】第１の実施形態に係る補助コントローラ診断バイパス部の構成図。
【図５】第１の実施形態に係る診断対象制御棒番号と駆動対象制御棒番号のビット構成図。
【図６】第１の実施形態に係る判定部の機能図。
【図７】第１の実施形態に係る判定部の機能図。
【図８】第１の実施形態に係る自動診断部の構成図。
【図９】第１の実施形態に係る電圧検出部の構成図。
【図１０】第１の実施形態に係る位置信号とビット情報のビット構成図。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１の実施形態に係る位置信号とビット情報の対応関係図。
【図１２】第２の実施形態に係る制御棒監視制御システムの全体構成図。
【図１３】第２の実施形態に係る共通検出部の接続図。
【図１４】第２の実施形態に係る共通発信部の接続図。
【図１５】第２の実施形態に係る転送出力部の構成図。
【図１６】第２の実施形態に係る設定値テーブルと作動信号電圧値の対応関係図。
【図１７】第２の実施形態に係る判定部の構成図。
【図１８】第３の実施形態に係る制御棒監視制御システムの全体構成図。
【図１９】第３の実施形態に係る可変出力部の構成図。
【図２０】第３の実施形態に係る設定値テーブルと作動信号電圧値の対応関係図。
【図２１】第３の実施形態に係る判定部の構成図。
【図２２】第３の実施形態に係る可変発信部の構成図。
【図２３】第３の実施形態に係る判定部の構成図。
【図２４】第４の実施形態に係る制御棒監視制御システムの全体構成図。
【図２５】第４の実施形態に係る判定部の構成図。
【図２６】第４の実施形態に係る自動診断部の構成図。
【図２７】第５の実施形態に係る補助コントローラの構成図。
【図２８】従来の制御棒監視制御システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る制御棒監視制御システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る制御棒監視制御システムについて図１乃至図１１を参照して説明する。
【００２１】
［構成］
図１は本実施形態に係る制御棒監視制御システムの全体構成図で、補助コントローラｇｎが統括するｍ本の制御棒のうちｎ本目の制御棒ａｎに対する各コントローラ等との関連構成を示している。図１において、制御棒監視制御システムはｍ本の制御棒を統括する補助コントローラｇｎと、現場コントローラｆｎと、各コントローラ等との間で信号の入出力を行う駆動コントローラｄｎ及び位置信号変換装置ｅｎと、駆動コントローラｄｎと制御棒駆動装置ｂｎとの間に設けられた第１診断検出部５と、位置信号変換装置ｅｎと位置検出装置ｃｎと間に設けられた第２診断検出部６とから構成される。
補助コントローラｇｎ、現場コントローラｆｎ、位置信号変換装置ｅｎの演算機能、位置検出装置ｃｎのシンクロ発信器は、図２８に示すように、２重化構成となっている。
【００２２】
以下の説明において、駆動対象制御棒とは原子炉制御のために駆動操作される制御棒で操作装置ｉでその制御棒の制御棒番号が選択され（＝駆動対象制御棒番号）、この駆動対象制御棒番号の現場コントローラに駆動信号Ａが出力され駆動される。また、診断対象制御棒とは駆動対象制御棒以外の制御棒で自動診断が行われる制御棒である。
【００２３】
以下、制御棒監視制御システムを構成する各構成要素について説明する。
（補助コントローラｇｎ）
補助コントローラｇｎは、図２に示すように、ｍ個の現場コントローラｆ１〜ｆｍに接続され、２系統の駆動信号Ａ、診断信号Ｂ及びバイパス信号Ｐを現場コントローラｆ１〜ｆｍに順次出力し診断を行う自動診断部２１と、駆動対象制御棒について診断をバイパスさせる診断バイパス部２２と、診断信号Ｂと応答信号Ｄ及び駆動信号Ａと位置信号Ｆを比較することにより各コントローラの信号入出力機能の健全性を判定する判定部２３を備えている。また、診断対象の制御棒番号が診断対象制御棒番号として保持されている。
【００２４】
診断信号Ｂは操作装置ｉ（図２８）より駆動信号Ａと同様に補助コントローラｇｎに入力される。駆動信号Ａは１６ビットで構成され、診断信号Ｂは１ビットのＯＮ／ＯＦＦ信号である。
【００２５】
補助コントローラｇｎの診断バイパス部２２は、図４に示すように、駆動対象制御棒番号と診断対象制御棒番号の全ビットを比較する全ビット比較器により、比較結果が不一致の場合に現場コントローラｆｎへ診断信号Ｂを出力し、比較結果が一致の場合に次の現場コントローラｆ（ｎ＋１）に診断信号Ｂを出力する。これにより駆動対象制御棒に対しては診断がバイパスされ、作動信号Ｃにより制御棒の駆動操作が行われる。
【００２６】
判定部２３は、図６に示すように、診断信号Ｂと応答信号ＤのＡＮＤ処理により両者がＯＮ状態のときに現場コントローラから駆動コントローラまでの信号入出力機能が健全であると判定し正常信号「１」を出力する。また、判定部２３は、図７に示すように、位置信号Ｆと１６ビットの設定値Ｓｂの全ビットを比較する全ビット比較器により、比較結果が一致の場合に位置変換装置ｅｎから現場コントローラｆｎまでの信号入出力機能が健全であると判定し正常信号「２」を出力する。
【００２７】
自動診断部２１は、図８に示すように、正常信号「１」と正常信号「２」が入力された場合に動作するカウンタ１によって診断対象制御棒番号ｎをｎ＝ｎ＋１に更新し、ｎ＋１を診断対象制御棒番号に設定することで順次診断を実施する。
【００２８】
（現場コントローラｆｎ）
制御棒ａｎに対応する現場コントローラｆｎは、補助コントローラｇｎから２系統の駆動信号Ａ、診断信号Ｂ及びバイパス信号Ｐが入力され、駆動コントローラｄｎへ２系統の駆動信号Ａ、診断信号Ｂ及びバイパス信号Ｐを出力するとともに、第１伝送路７および第２伝送路８に診断信号Ｂを出力する。
【００２９】
（駆動コントローラｄｎ）
駆動コントローラｄｎは、バイパス機能を有するとともに、現場コントローラｆｎから２系統の駆動信号Ａ、診断信号Ｂ及びバイパス信号Ｐが入力され、両系の駆動信号Ａが一致した場合に駆動信号Ａに対応した三相交流電圧を作動信号Ｃとして第１診断検出部５に出力する。
【００３０】
駆動コントローラｄｎでは、図３に示すように、両系の駆動信号Ａが一致した場合のみ作動信号Ｃを出力するＡＮＤ論理により片系の駆動信号Ａが異常な場合には作動信号Ｃは出力されない構成であるが、この場合でもバイパス信号Ｐを入力することにより正常系の駆動信号Ａで作動信号Ｃを出力できるバイパス機能を有している。なお、両系のバイパス信号入力は許容されない構成となっている。
【００３１】
ここで、バイパス信号Ｐは駆動信号Ａと同値を持つ１６ビット構成で、補助コントローラｇｎから現場コントローラｆｎを介して駆動コントローラｄｎへ入力される。また、駆動コントローラｄｎは診断信号Ｂと駆動信号Ａが入力された場合は、駆動信号Ａに対応した電圧を保った状態で作動信号Ｃを出力する。
なお、駆動対象制御棒番号は操作装置ｉ（図２８）で選択された制御棒の情報であり、駆動信号Ａと同様に操作装置ｉから補助コントローラｇｎへ入力される。
【００３２】
診断対象制御棒番号は、図５に示すように、補助コントローラｇｎにおいて１〜ｍの値で保有される情報である。両者の制御棒番号は１６ビットで構成された信号で、制御棒番号とビット番地が対応する構成となっている。
【００３３】
（第１診断検出部５）
第１診断検出部５は、通常時（非診断時）と診断時とで切り替わる第１切替部５ａ及び電圧検出部３を有し、通常時は作動信号Ｃを制御棒駆動機構ｂｎに出力しモータ駆動を行って制御棒を駆動させる。
【００３４】
一方、診断時には現場コンロローラｆｎから伝送路７を介して入力される診断信号Ｂにより第１切換部５ａが動作し、図９に示すように、電圧検出部３に入力された作動信号Ｃの電圧値を設定値Ｓａと比較し、設定値以上の場合に１ビットのＯＮ信号を出力する。
【００３５】
（第２診断検出部６）
第２診断検出部６は、通常時（非診断時）と診断時とで切り替わる第２切替部６ａ及び模擬信号Ｅを出力する発信器４を有する。この第２診断検出部６には、通常時には制御棒駆動機構ｂｎの下部に同軸で連結され制御棒駆動機構ｂｎのモータの回転量を検出する位置検出器ｃｎから２系統のシンクロ信号が入力される。
一方、診断時には現場コントローラｆｎから伝送路７を介して入力される診断信号Ｂにより第２切換部６ａが動作し、発信器４から模擬信号Ｅが出力される。
【００３６】
（位置信号変換装置ｅｎ）
位置信号変換装置ｅｎは、通常時には第２診断検出部６から２系統のシンクロ信号が入力され１６ビットの２系統の位置信号Ｆに変換し現場コントローラｆｎへ出力する。診断時には模擬信号Ｅが入力され同様に位置信号Ｆに変換し現場コントローラｆｎへ出力する。
【００３７】
［作用］
上記のように構成された制御棒監視制御システムにおいて、補助コントローラｇｎは、現場コントローラｆ１〜ｆｍに対し順次診断信号Ｂと駆動信号Ａを出力する。このとき、補助コントローラｇｎの診断バイパス部２２では、図４に示すように、２系統の演算機能によりそれぞれ診断対象制御棒番号と駆動対象制御棒番号を比較し、２系統の比較結果が両系ともに「一致」の場合、すなわち診断対象制御棒番号と駆動操作対象制御棒番号が同一の場合、次の現場コントローラｆ（ｎ＋１）に診断信号Ｂを出力することにより、駆動対象制御棒については診断をバイパスする。
【００３８】
次に、制御棒ａｎに対して信号が入出力されるコントローラの信号入出力機能の診断が実施された場合について説明する。
（第１診断検出部５及び判定部２３）
上述したように補助コントローラｇｎは現場コントローラｆｎに対し駆動信号Ａと診断信号Ｂを出力する。ここでは例として駆動信号Ａの値は作動信号ＣがＡＣ１００Ｖとなるような値とする。現場コントローラｆｎは、第１伝送路７を介して第１診断検出部５へ診断信号Ｂを出力し、また駆動コントローラｄｎへ駆動信号Ａと診断信号Ｂを出力する。
【００３９】
第１診断検出部５では、診断信号Ｂにより第１切替部５ａが動作し、駆動コントローラｄｎからの作動信号Ｃを電圧検出部３で検出する。電圧検出部３では作動信号Ｃの電圧を設定値Ｓａと比較し、設定値以上のときに１ビットのＯＮ信号を出力する（図９）。ここでは設定値Ｓａは例えば１００Ｖとする。第１診断検出部５は電圧検出部３のＯＮ信号を応答信号Ｄとして第１伝送路７を介して現場コントローラｆｎに出力する。
【００４０】
次に、現場コントローラｆｎは応答信号Ｄを２系統で補助コントローラｇｎに出力する。補助コントローラｇｎの判定部２３は、診断信号Ｂと応答信号ＤがともにＯＮ状態であるときに現場コントローラｆｎから駆動コントローラｄｎまでの信号入出力が健全であると判断し、正常信号「１」を出力する（図６）。
【００４１】
一方、応答信号Ｄが入力されない場合、即ち、信号入出力機能に異常が生じていた場合は、異常箇所を特定するため、補助コントローラｇｎは１系バイパス信号を出力する。バイパス信号が入力されると図３に示すバイパス機能が働き、例えば、１系バイパス信号により応答信号Ｄが入力された場合は現場コントローラｆｎの１系側に異常が発生していたことが判断できる。１系バイパス信号を出力しても応答信号Ｄの入力が無い場合は２系バイパス信号を出力する。異常発生箇所は、バイパス信号と応答信号の対応を確認することで、例えば図１０に示す応答箇所対応表により特定する。
【００４２】
（第２診断検出部６及び判定部２３）
現場コントローラｆｎは第２伝送路８を介して診断信号Ｂを第２診断検出部６へ出力する。第２診断検出部６では、診断信号Ｂによって第２切替部６ａが切替わり、発信器４から模擬信号Ｅを出力する。ここで、模擬信号Ｅはある特定の値をもった電圧信号とし、ここでは位置信号Ｆが例えば１０００ｍｍとなるような値とする。模擬信号Ｅは位置信号変換装置ｅｎに入力され１６ビットの位置信号Ｆ（値は１０００）となって現場コントローラｆｎへ出力される。さらに現場コントローラｆｎは位置信号Ｆを補助コントローラｇｎに出力する。
【００４３】
このとき、位置信号変換装置ｅｎでは自系が正常であることをビット情報として位置信号Ｆに付加するために、１系の位置信号Ｆの１６ビット目を「１」、２系の位置信号Ｆの１５ビット目を「１」とする（図１１（ａ））。現場コントローラｆｎの１系／２系では、各々に入力された両系の位置信号ＦをＯＲ処理し、さらに補助コントローラｇｎへ出力する際に１系の位置信号Ｆは１４ビット目を「１」、２系の位置信号Ｆは１３ビット目を「１」として、同様にビット情報を付加する（図１１（ｂ））。
【００４４】
補助コントローラｇｎの１系／２系では、各々に入力された現場コントローラｆｎからの両系の位置信号をさらにＯＲ処理して、位置信号変換装置ｅｎおよび現場コントローラｆｎの両系が正常か否かの情報（ビット情報）を含んだ位置信号Ｆにする（図１１（ｃ））。
【００４５】
次に、補助コントローラｇｎの判定部２３において、位置信号Ｆと設定値Ｓｂの全ビットを比較し、全ビットが一致していた時に、位置変換装置ｅｎから現場コントローラｆｎまでの信号入出力機能が健全であることを判断し、正常信号「２」を出力する（図７）。
【００４６】
また、位置信号Ｆの１３〜１６ビットの状態を確認することで、異常箇所を特定する。ここでＳｂは１〜１２ビット目までを１０００ｍｍに対応した値とし、１３〜１６ビット目を全て１とした値とする。
【００４７】
このように、補助コントローラｇｎの判定部２３において、現場コントローラｆｎから駆動コントローラｄｎまでの信号入出力が健全であることを示す正常信号「１」と、位置変換装置ｅｎから現場コントローラｆｎまでの信号入出力機能が健全であることを示す正常信号「２」が確認されると、自動診断部２１でｎ＝ｎ＋１として診断制御棒番号を更新し、次の制御棒に対応するコントローラの診断に移行する（図８）。
【００４８】
（効果）
以上説明したように、本第１の実施形態によれば、駆動対象制御棒を除く制御棒について、プラント稼働中に制御棒駆動機構および位置検出装置を駆動させずに、現場コントローラと駆動コントローラと位置信号変換装置の入出力の健全性を自動的に順次診断することができるとともに、異常がある場合には異常発生箇所を特定することができる。また、駆動対象制御棒についても駆動動作の終了後に上記診断を実施することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、第１診断検出部と第２診断検出部の両方を設けた例を説明したが、これに限定されず、いずれか一つのみを設置してもよい。これにより、現場コントローラｆｎから駆動コントローラｄｎまでの信号入出力の健全性又は位置変換装置ｅｎから現場コントローラｆｎまでの信号入出力機能の健全性を診断することができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る制御棒監視制御システムについて、図１２乃至図１７を参照して説明する。なお、上記の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００５１】
（構成）
上記第１の実施形態では電圧検出部３および発信器４は制御棒の本数分だけ各第１診断検出部５と第２診断検出部６に設置されているが、本第２実施形態ではこれらの電圧検出部３および発信器４を共有化する構成としている。
【００５２】
第２の実施形態に係る制御棒監視制御システムは、図１２に示すように、自動診断部２１と診断バイパス部２２と応答信号Ｄ１と駆動信号Ａの比較により診断対象制御棒番号に対応する各コントローラの信号入出力機能の健全性を判定する判定部２３と診断対象制御棒番号に対応した電圧値の作動信号Ｃとなる駆動信号Ａを出力する転送出力部２４とを具備した補助コントローラｇｎと、第１伝送路７を介して現場コントローラｆｎに接続される第１診断検出部５と、共通検出部１１内に設けられ作動信号Ｃの電圧値を１６ビットのデジタル信号に変換する電圧変換検出部３ａ及び各第１切替部５ａと電圧検出部３ａを接続する第１接続部９と、補助コントローラｇｎと共通検出部１１を接続する第１共通伝送路１３と、第２伝送路８を介して現場コントローラｆｎに接続される第２診断検出部６と、診断信号Ｂにより発信器４から模擬信号Ｅを出力させる共通発信部１２と、共通発信部内に設けられ各第２切替部６ａと発信器４を接続する第２接続部１０と、補助コントローラｇｎと共通発信部１２を接続する第２共通伝送路１４と、から構成される。
ここで、図１３、図１４に示すように、第１接続部９および第２接続部１０はｍ個の第１診断検出部５と第２診断検出部６に接続される。
【００５３】
補助コントローラｇｎの転送出力部２４は、図１５に示すように、１６進数（１６ビット）を１０進数に変換する変換器１と、１０進数を１６進数に変換する変換器２と、診断対象制御棒番号がｎの場合に作動信号がｎ（Ｖ）となる駆動信号の値を持つ設定値テーブル１と、診断対象制御棒番号に対応する設定値を設定値テーブル１から参照して転送する転送部１とから構成される。設定値テーブルと作動信号の電圧値の対応表を図１６に示す。
判定部２３は、全ビット比較器によって応答信号Ｄ１と診断対象制御棒番号を比較し、比較結果が一致の場合に信号入出力機能が健全であると判定し正常信号「１」を出力する（図１７）。
【００５４】
（作用）
制御棒ａｎに対して設置されるコントローラの信号入出力機能の診断が実施された場合について説明する。
補助コントローラｇｎは診断信号Ｂと、転送出力部２４から作動信号Ｃの電圧値がｎ（Ｖ）となる値の駆動信号Ａを現場コントローラｆｎへ出力する。第１診断検出部５では診断信号Ｂにより駆動コントローラｄｎと電圧変換検出部３ａが接続されるように第１切替部５ａを動作させる。駆動コントローラｄｎはｎ（Ｖ）の作動信号Ｃを出力する。作動信号Ｃは第１切替部５ａから第１接続部９へ出力され、第１接続部９を介して電圧変換検出部３ａに入力される。
【００５５】
電圧変換検出部３ａでは作動信号Ｃの電圧値ｎを１６ビットのデジタル信号に変換し、共通検出部１１から応答信号Ｄ１として第１共通伝送路１３を介して補助コントローラｇｎへ出力する。補助コントローラｇｎの判定部２３は、診断対象制御棒番号と応答信号Ｄ１の値を比較する。応答信号Ｄ１は作動信号Ｃの電圧値ｎであり診断対象制御棒番号と同値となっているので、比較結果が一致していれば診断対象制御棒番号ｎに対するコントローラの信号入出力機能が健全であることを判断し、正常信号「１」を出力する。
【００５６】
上記の診断をｍ本分の診断対象制御棒に対し順次実施する。ここで、電圧変換検出部３ａへはｍ本分の作動信号Ｃを入力できるが、実際には診断信号Ｂによって動作した第１切替部５ａからの作動信号Ｃのみが入力される。
【００５７】
また、応答信号Ｄ１はｍ本分全てが第１共通伝送路１３から補助コントローラｇｎへ入力されるが、診断対象制御棒番号と作動信号Ｃの電圧値が対応するので、応答信号Ｄ１の値も診断対象制御棒番号に対応しており、補助コントローラｇｎでは何本目の制御棒に対応した応答信号Ｄ１であるか区別することができる。
【００５８】
次に、補助コントローラｇｎは現場コントローラｆｎへ診断信号Ｂを出力するとともに、第２診断検出部６及び共通発信部１２へ診断信号Ｂを出力する。第２診断検出部６は診断信号Ｂにより位置信号変換装置ｅｎと発信器４が接続されるように第２切替部６ａを動作させる。共通発信部１２では診断信号Ｂにより発信器４から模擬信号Ｅが出力される。
【００５９】
模擬信号Ｅは発信器４に接続されるｍ本分の第２切替部６ｂに出力されることになるが、第２切替部６ａは診断信号Ｂが入力されない限り動作しないので、診断対象制御棒に対して設置された第２切替部６ａのみが動作し、位置信号変換装置ｅｎに模擬信号Ｅが入力される。位置信号変換装置ｅｎに模擬信号Ｅが入力された後は第１の実施形態と同様な処理によって補助コントローラｇｎの判定部２３で診断が行われる。
【００６０】
このように、ｍ本分の診断において、１つの発信器４と第２接続部１０を有する共通発信部１２で模擬信号を発信し診断を順次実施することができる。ここで、補助コントローラｇｎでの判定に使用する位置信号Ｆは診断制御棒番号ｎに対応した現場コントローラｆｎからのみ入力されるため、何本目の制御棒に対応した位置信号Ｆであるか対応付けることができる。
【００６１】
（効果）
本第２の実施形態によれば、複数の第１診断検出部及び第２診断検出部に対し一つの共通検出部と共通発信部を設けることにより、部品点数を大幅に削減することが可能となり、制御棒監視制御システムの低コスト化を図ることができる。
【００６２】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る制御棒監視制御システムについて図１８乃至図２３を参照して説明する。なお、上記の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００６３】
（構成）
上記第２の実施形態では、診断対象の制御棒ごとに、それぞれ特定の駆動信号Ａおよび模擬信号Ｅを用いて入出力機能の健全性を確認しているが、本第３の実施形態では、各診断対象制御棒に対して駆動信号Ａおよび模擬信号Ｅの値を変化させて作動信号Ｃおよび位置信号Ｆの精度を確認することを特徴としている。
【００６４】
第３の実施形態に係る制御棒監視制御システムの補助コントローラｇｎは、図１８に示すように、自動診断部２１と、診断バイパス部２２と、駆動信号Ａに対する応答信号Ｄ１の精度を判定するとともに駆動信号Ａに対する位置信号Ｆの精度を判定する判定部２３と、駆動信号Ａの値を変化させて出力する可変出力部２５と、を具備している。また、共通発信部１２には駆動信号Ａに応じた値の模擬信号Ｅを出力する可変発信部４ａが設けられている。
【００６５】
可変出力部２５は、図１９に示すように、正常信号「１」によって動作を開始するカウンタ２と、カウンタ２の値Ｊ（１〜１０）に対応した設定値を持つ設定値テーブル２と、設定値テーブル２からカウンタ２の値に対応した設定値（Ｔ１０〜Ｔ１００）を転送する転送部２と、変換器２とで構成される。
【００６６】
設定値テーブル２の設定値と作動信号Ｃの電圧値の対応表を図２０に示す。ここでは、例として作動信号Ｃの電圧値が１０〜１００Ｖまで１０Ｖずつ変化するような設定値としている。
【００６７】
判定部２３は、図２１に示すように、変換器１と、設定値テーブル３と、設定値テーブル３から駆動信号Ａに対応した設定値を転送する転送部３と、転送部３からの設定値と応答信号Ｄ１の値を減算し、差分値を精度信号「１」として出力する減算器１から構成される。ここで、設定値テーブル３は駆動信号Ａ（値はＴ１０〜Ｔ１００）に対応して駆動コントローラｄｎから出力されるべき電圧値（１０〜１００）が設定される。
【００６８】
共通発信部１２に設けられた可変発信部４ａは、図２２に示すように、変換器１と、設定値テーブル４と、設定値テーブル４から駆動信号Ａに対応した設定値を転送する転送部４を持ち、転送された設定値と同値の電圧を模擬信号Ｅとして出力する。ここで、設定値テーブル４の設定値（Ｕ１〜Ｕ１０）は駆動信号Ａの値によって決まり、位置信号変換装置ｅｎで変換すると駆動信号Ａと同値の位置信号Ｆが出力されるように設定する。
判定部２３は、図２３に示すように、変換器１と、駆動信号Ａと位置信号Ｆの値を減算し、差分値を精度信号「２」として出力する減算器２から構成する。
【００６９】
（作用）
まず、診断対象が制御棒番号ｎの制御棒についての診断である場合、図１９に示すように、正常信号「１」によりカウンタ２を動作させ、カウンタ２からの値Ｊを転送部２に出力する。ここではカウンタ２はＪの値を１から１０まで１ずつ増やして転送部２へ出力することで設定値Ｔ１０から順にＴ１００まで出力する。転送部２から出力される設定値は変換部２で１６ビットの値に変換し駆動信号Ａの値とする。駆動コントローラｄｎでは図２０のように駆動信号Ａ（値は設定値Ｔ１０〜Ｔ１００）に応じた電圧を有する作動信号を出力する。
【００７０】
補助コントローラｇｎの判定部２は、図２１に示すように、駆動信号Ａに対応した設定値（作動信号として出力されるべき値）と応答信号Ｄ１の値の差分を算出して精度信号「１」とする。精度信号「１」の値により、作動信号Ｃがどれだけの精度（誤差）で出力されているのかを知ることができる。補助コントローラｇｎではＪ＝１〜１０に対してそれぞれ精度信号「１」を生成することで、より多くの電圧値で作動信号Ｃの精度を求めることができる。
【００７１】
次に、補助コントローラｇｎは共通発信部１２に診断信号Ｂと駆動信号Ａを出力する。ここで駆動信号Ａは前記の可変出力部２５によって出力されるものとする。可変発信部４ａでは図２２の転送部４により駆動信号Ａに対応して転送された設定値（Ｕ１〜Ｕ１０）の電圧を模擬信号Ｅとして出力する。ここで、模擬信号Ｅの電圧値は図２２の設定値テーブル４により、位置信号変換装置ｅｎで変換された位置信号Ｆが駆動信号Ａと同値になるように設定されている。
【００７２】
補助コントローラｇｎの判定部２３は、図２３に示すように、駆動信号Ａと位置信号Ｆの差分を算出して精度信号「２」を出力する。精度信号「２」の値により、位置信号がどれだけの精度（誤差）で出力されているのかを知ることができる。補助コントローラｇｎではＪ＝１〜１０に対してそれぞれ精度信号「２」を生成することで、より多くの電圧値で位置信号Ｆの精度を求めることができる。
【００７３】
（効果）
本第３の実施形態によれば、駆動信号の値を可変とし、出力される作動信号および位置信号の誤差を算出することで、作動信号および位置信号の精度を求めることができるため、現場コントローラと駆動コントローラと位置信号変換装置の入出力機能の健全性を高精度で診断することができる。
【００７４】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態に係る制御棒監視制御システムについて図２４乃至図２６を参照して説明する。なお、上記の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００７５】
（構成）
第４の実施形態に係る制御棒監視制御システムは、図２４に示すように、駆動コントローラｄｎから出力された作動信号Ｃを、第３診断検出装置１６を介して位置信号変換装置ｅｎへ直接入力することによって回路構成を簡素化することを特徴としている。
【００７６】
本制御棒監視制御システムは、正常信号「３」により駆動するカウンタ３で構成される自動診断部２１と、診断バイパス部２２と、位置信号Ｆと位置信号判定値Ｇの比較により判定を行う判定部２３と、を具備した補助コントローラｇｎと、第３診断検出装置１６を備えている。
【００７７】
第３診断検出装置１６は、通常時は駆動コントローラｄｎと制御棒駆動機構ｂｎ及び位置検出装置ｃｎと位置信号変換装置ｅｎを、第３切換部１６ａを介して接続し、診断時は診断信号Ｂで第３切替部１６ａを動作させ作動信号Ｃを位置信号変換装置ｅｎへ出力する。
【００７８】
判定部２３は、図２５に示すように、全ビット比較器により構成され、位置信号Ｆと位置信号判定値Ｇを比較し、一致していれば信号入出力部が健全であると判定し、正常信号「３」を出力する。ここで、位置信号判定値Ｇは１６ビットの信号とし、作動信号Ｃを位置信号変換装置ｅｎで変換した場合の値を設定する。例えば、作動信号ＣがＡＣ１００Ｖの場合、位置信号判定値ＧはＡＣ１００Ｖを位置信号変換装置ｅｎで変換した場合の値を設定する。
自動診断部２１は、図２６に示すように、判定部２３による正常信号「３」によりカウンタ３を駆動し、診断対象制御棒番号をｎ＝ｎ＋１とすることにより順次診断を実施する。
【００７９】
（作用）
第３診断検出部１６は第１伝送路７より診断信号Ｂが入力されると、第３切替部１６ａを動作させることにより駆動コントローラｄｎと位置信号変換装置ｅｎを接続する。作動信号Ｃは第３切替部１６ａを介して位置信号変換装置ｅｎへ入力される。
【００８０】
位置信号変換装置ｅｎでは作動信号Ｃが入力されると、その電圧値に応じて位置信号Ｆを出力する。補助コントローラｇｎでは判定部２３により位置信号Ｆと位置信号判定値Ｇを比較し、一致した場合に現場コントローラｆｎ、駆動コントローラｄｎ、位置信号変換装置ｅｎの信号入出力機能が健全であることを判断する。
【００８１】
（効果）
本第４の実施形態によれば、より簡素化した回路構成で現場コントローラと駆動コントローラと位置信号変換装置の入出力機能の健全性を診断することができる。
【００８２】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態に係る制御棒監視制御システムについて図２７を参照して説明する。なお、上記の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００８３】
（構成）
本第５の実施形態は、上記の第１乃至第４の実施形態において、制御棒の緊急操作を要する緊急操作信号が入力された場合には診断を行わずに緊急操作を実施することを特徴としている。
【００８４】
第５の実施形態に係る補助コントローラｇｎは、図２７に示すように、緊急操作信号Ｈが入力された場合に現場コントローラｆｎへの診断信号の出力を阻止し緊急操作信号Ｈを現場コントローラへ出力する。
【００８５】
（作用）
補助コントローラｇｎは現場コントローラｆｎへ診断信号Ｂを出力する前提として、緊急操作信号Ｈが入力されていない場合に診断信号Ｂを出力する条件とする。これにより、緊急操作信号Ｈが入力された場合には診断信号Ｂを出力せず、緊急操作信号を現場コントローラｆｎへ出力する。
【００８６】
ここで、緊急操作信号Ｈは制御棒監視制御システム内で生成される緊急挿入信号、または原子力発電所の安全保護システムから入力されるスクラム信号である。現場コントローラｆｎには緊急操作信号Ｈのみが入力されるため、現場コントローラｆｎから診断信号は出力されない。
したがって、第１切替部５ａ、第２切替部６ａ及び第３切替部１６ａは動作せず、従来の制御回路によって制御棒の緊急操作を実施することができる。
【００８７】
（効果）
本第５の実施形態によれば、本実施形態の診断機能が制御棒の緊急操作に影響を及ぼさないように、緊急操作信号が入力された場合には診断信号の出力を中止し緊急操作信号を出力することで、制御棒を確実に操作することができる。
【００８８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
ａ１〜ａｍ…制御棒、ｂ１〜ｂｍ…制御棒駆動機構、ｃ１〜ｃｍ…位置検出装置、ｄ１〜ｄｍ…駆動コントローラ、ｅ１〜ｅｍ…位置信号変換装置、ｆ１〜ｆｍ…現場コントローラ、ｇ１〜ｇｊ…補助コントローラ、ｈ…制御棒コントローラ、ｉ…操作装置、３．３ａ…電圧検出部、４…発信器、４ａ…可変発信部、５…第１診断検出部、５ａ…第１切替部、６…第２診断検出部、６ａ…第２切替部、７…第１伝送路、８…第２伝送路、９…第１接続部、１０…第２接続部、１１…共通検出部、１２…共通発信部、１３…第１共通伝送路、１４…第２共通伝送路、１６…第３診断検出部、１６ａ…第３切替部、２１…自動診断部、２２…診断バイパス部、２３…判定部、２４…転送出力部、２５…可変出力部、Ａ…駆動信号、Ｂ…診断信号、Ｃ…作動信号、Ｄ、Ｄ１…応答信号、Ｅ…模擬信号、Ｆ…位置信号、Ｐ…バイパス信号。
【図１】
0005726582.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005726582.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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