(57)【要約】【課題】通電不良位置を短時間で検出し、遠隔操作者の負担を軽減する固化セル内の通電不良位置検出方法を提供することにある。【解決手段】固化セルＳ内に外部電源ライン６に接続されるコネクタボックス１３を設け、そのコネクタボックス１３に、固化セルＳ内の複数の機器１〜５の給電ライン１４ｂ〜ｆのコネクタ１５ｂ〜ｆを適宜着脱し、外部電源ライン６からそのコネクタ接続した機器１〜５に給電するに際して、外部電源ライン６からコネクタ１５ｂ〜ｆの開放や接触不良を検出するためのリファレンス信号ｐを送信して、その反射波ｒの波形を検出し、その反射波形からコネクタ１５ｂ〜ｆや給電ライン１０ａ，１４ｂ〜ｆなどの通電不良位置を特定する方法である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化セル内に外部電源ラインに接続されるコネクタボックスを設け、そのコネクタボックスに、固化セル内の複数の機器の給電ラインのコネクタを適宜着脱し、外部電源ラインからそのコネクタ接続した機器に給電するに際して、外部電源ラインからコネクタの開放や接触不良を検出するためのリファレンス信号を送信して、その反射波形を検出し、その反射波形からコネクタや給電ラインなどの通電不良位置を特定することを特徴とする固化セル内の通電不良位置検出方法。
【請求項２】
固化セルの稼働前に、予め各機器のコネクタを所定の順序でコネクタボックスに接続し、かつ外部電源ラインからコネクタの開放や接触不良を検出するためのリファレンス信号を送信してターミナルなどの開放端からの反射波形を検出すると共にその反射波形を基に、各機器の健全な接続状態をデータとして記憶し、固化セルの稼働時に各機器のコネクタを接続する際に上記リファレンス信号を送信してその反射波形を検出し、この検出した反射波形と予め記憶したデータとを比較して、コネクタや給電ラインなどの通電不良位置を特定する請求項１記載の固化セル内の通電不良位置検出方法。
【請求項３】
固化セルの内壁に主コネクタボックスを設け、機器の近傍に副コネクタボックスを設け、主コネクタボックスと副コネクタボックス間を給電ラインでコネクタ接続し、副コネクタボックスと機器間を給電ラインでコネクタ接続した請求項１又は２記載の固化セル内の通電不良位置検出方法。
【請求項４】
上記データは、給電ライン毎に区分して記憶され、その給電ラインに上記リファレンス信号を送信した際のコネクタなどからの反射波形を検出時間順に並べた反射波形列からなる請求項１〜３いずれかに記載の固化セル内の通電不良位置検出方法。
【請求項５】
固化セルの稼働時に、機器に接続されている給電ラインに反射波形が検出されるかどうかを調べ、反射波形が検出されたとき、その給電ラインを通電不良の給電ラインとして特定し、その特定の給電ラインで検出した反射波形とその給電ラインに対応したデータとを比較して、その通電不良の給電ライン上の通電不良位置を特定する請求項１〜４いずれかに記載の固化セル内の通電不良位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核燃料再処理施設のガラス固化セル内に設けられた複数の機器に、外部から給電ラインで給電するに際し、その給電ライン上の通電不良位置を検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用済み核燃料を再処理する核燃料再処理施設内には、鉄筋コンクリート製の壁で覆われたガラス固化セルが設けられており、その固化セル内で再処理工程中に発生する高レベル放射性廃液をガラス固化体として安全に処理している。
【０００３】
固化セル内には、高レベル放射性廃液をガラス原料と混ぜ合わせ、溶融ガラスにしてガラス固化するためのガラス溶融炉、固化セル内の作業を遠隔で行うパワーマニプレータ、クレーンなどの複数の機器が備えられている。これら各機器に給電して各機器を固化セル外から自動操作あるいは遠隔操作するために、固化セル内に外部電源ラインに接続される遠隔コネクタ箱を設け、その遠隔コネクタ箱に各機器の給電ケーブルの遠隔コネクタをパワーマニプレータによって適宜着脱し、外部電源ラインからそのコネクタ接続した機器に給電している。
【０００４】
しかし、固化セルが稼働している場合、人がアクセスできる環境と違い、固化セル内は高放射線環境なので、ケーブルの断線、あるいはケーブルやコネクタの通電不良時に人が中に入ってチェックできない。
【０００５】
そのため、従来の固化セル内の通電不良位置検出方法は、固化セルの稼働時、固化セル内の複数の機器へのケーブル通電がない場合、遠隔操作者が通電不良と思われる箇所を推定した上で、パワーマニプレータを操作することにより、コネクタ箱でコネクタを一つ一つ着脱あるいはチェックし、コネクタやケーブルの通電不良位置を検出する方法である。その後、通電不良箇所のコネクタやケーブルの交換作業を行っている。
【０００６】
また、通電不良と思われる箇所として機器側の不良を想定する場合や、キャンペーンと呼ばれる保守・点検をする場合に、ケーブル、モータなどの部品交換を含む作業を行うこともある。この際、交換された部品の通電が良好かどうかを上述した方法で調べる必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題　】
しかしながら、従来の方法では、遠隔操作者が通電不良と思われる箇所を推定した上で、パワーマニプレータを操作して作業を行っているので、通電不良位置を検出するまで長時間を要するという問題がある。
【０００８】
また、固化セル内のほぼ全てのコネクタを着脱することも考えられ、その場合、通電不良位置の特定に数時間かかるので、遠隔操作者に重い負担がかかり、延いてはプラントの稼働率が低下するという問題がある。このため、固化セル内の通電不良位置の特定を効率よく短時間で実施することが要求されている。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、通電不良位置を短時間で検出し、遠隔操作者の負担を軽減する固化セル内の通電不良位置検出方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、固化セル内に外部電源ラインに接続されるコネクタボックスを設け、そのコネクタボックスに、固化セル内の複数の機器の給電ラインのコネクタを適宜着脱し、外部電源ラインからそのコネクタ接続した機器に給電するに際して、外部電源ラインからコネクタの開放や接触不良を検出するためのリファレンス信号を送信して、その反射波形を検出し、その反射波形からコネクタや給電ラインなどの通電不良位置を特定する固化セル内の通電不良位置検出方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、固化セルの稼働前に、予め各機器のコネクタを所定の順序でコネクタボックスに接続し、かつ外部電源ラインからコネクタの開放や接触不良を検出するためのリファレンス信号を送信してターミナルなどの開放端からの反射波形を検出すると共にその反射波形を基に、各機器の健全な接続状態をデータとして記憶し、固化セルの稼働時に各機器のコネクタを接続する際に上記リファレンス信号を送信してその反射波形を検出し、この検出した反射波形と予め記憶したデータとを比較して、コネクタや給電ラインなどの通電不良位置を特定する請求項１記載の固化セル内の通電不良位置検出方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、固化セルの内壁に主コネクタボックスを設け、機器の近傍に副コネクタボックスを設け、主コネクタボックスと副コネクタボックス間を給電ラインでコネクタ接続し、副コネクタボックスと機器間を給電ラインでコネクタ接続した請求項１又は２記載の固化セル内の通電不良位置検出方法である。
【００１３】
請求項４の発明は、上記データは、給電ライン毎に区分して記憶され、その給電ラインに上記リファレンス信号を送信した際のコネクタなどからの反射波形を検出時間順に並べた反射波形列からなる請求項１〜３いずれかに記載の固化セル内の通電不良位置検出方法である。
【００１４】
請求項５の発明は、固化セルの稼働時に、機器に接続されている給電ラインに反射波形が検出されるかどうかを調べ、反射波形が検出されたとき、その給電ラインを通電不良の給電ラインとして特定し、その特定の給電ラインで検出した反射波形とその給電ラインに対応したデータとを比較して、その通電不良の給電ライン上の通電不良位置を特定する請求項１〜４いずれかに記載の固化セル内の通電不良位置検出方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１６】
図１は、固化セル内の給電系統の一例と、本発明の好適実施の形態である固化セル内の通電不良位置検出装置とを示す概略図である。
【００１７】
まず、固化セル内の給電系統の一例を説明する。図１に示すように、ガラス固化セルＳは、使用済み核燃料を再処理する核燃料再処理施設内に設けられ、再処理工程中に発生する高レベル放射性廃液をガラス固化体として安全に処理するための鉄筋コンクリート製のセル壁Ｗで覆われた部屋である。
【００１８】
高レベル放射性廃液は極めて高い放射能を有し、かつ液体のままでは処理が困難なことから、固化セルＳ内には、架台Ｂに支持され、高レベル放射性廃液をガラス原料と高温で混ぜ合わせて溶融ガラスにするガラス溶融炉１と、ガラス溶融炉１からの溶融ガラスが流し込まれ、ガラス固化体として密閉収容するステンレス製のキャニスタＣとが設けられている。
【００１９】
さらに固化セルＳ内には、ガラス溶融炉１の他にも、複数の機器が設けられている。本実施の形態では、固化セルＳ内に、固化セルＳ内の作業を遠隔で行うパワーマニプレータ２と、ガラス溶融炉１のガラスを溶かすための電極を冷却する冷却ファン類３と、パワーマニプレータ２を操作する遠隔操作者などに固化セルＳ内の映像を提供する監視カメラ（ＩＶＴカメラ）４と、ガラス溶融炉１交換時にガラス溶融炉１を搬送したり、キャニスタＣを搬送したりするセル内クレーン５とが設けられている。
【００２０】
これら各機器１〜５に給電して各機器１〜５を固化セルＳ外から自動操作あるいは遠隔操作するために、固化セルＳ外には、外部電源ライン６に交流電力を供給する外部電源と、複数のターミナル７と、これらターミナル７を切り替える切替手段とを備えたセル外ターミナルボックス（セル外ＴＢ）８が設けられている。
【００２１】
固化セルＳ内には、固化セルＳ外の外部電源ライン６と、セル壁Ｗ内に設けられた貫通プラグ９と、固化セルＳ内の給電ケーブル１０ａとを介してセル外ＴＢ８と接続され、雌型遠隔コネクタ１２が複数設けられた主遠隔コネクタボックス（主ＣＢ）１３が備えられている。主ＣＢ１３は、固化セルＳの内壁に設けられている。
【００２２】
各機器２〜５には、給電ケーブル１４ｃ〜ｆがそれぞれ接続されている。各給電ケーブル１４ｃ〜ｆの端末には、主ＣＢ１３の雌型コネクタ１２に嵌合する雄型遠隔コネクタ（電気コネクタ）１５ｃ〜ｆがそれぞれ接続されている。
【００２３】
ガラス溶融炉１を支える架台Ｂには、副コネクタボックス（副ＣＢ）１６が設けられており、副ＣＢ１６と主ＣＢ１３とは、端末に主ＣＢ１３側の電気コネクタ１５ｂと副ＣＢ１６側の電気コネクタ１５ｘが接続された給電ケーブル１４ｂでコネクタ接続され、副ＣＢ１６とガラス溶融炉１とは、副ＣＢ１６側に電気コネクタ１５ａが接続された給電ケーブル１４ａでコネクタ接続されている。
【００２４】
主ＣＢ１３の雌型コネクタ１２の数は、常時通電されない機器があることから、電気コネクタ１５ｂ〜ｆの数よりも少なくなっている。したがって、各機器１〜５への外部電源ライン６からの給電は、主ＣＢ１３あるいは副ＣＢ１６に、各電気コネクタ１５ａ〜ｆ，１５ｘを適宜着脱することで行うようになっている。
【００２５】
電気コネクタ１５ａ〜ｆ，１５ｘは、電気コネクタ１５ｃ，１５ｆを除き、スプリング構造１７を備えている。このスプリング構造１７をパワーマニプレータ２で押すことにより、電気コネクタの着脱を遠隔で容易に行うことができる。
【００２６】
固化セルＳ外には、外部電源ライン６への給電ケーブル１４ａ〜ｆの接続状態を管理したり、各機器１〜５の動作を制御したりする図示しない制御装置が設けられている。この制御装置は、例えば、セル外ＴＢ８に接続されている。
【００２７】
さて、本発明に係る固化セル内の通電不良位置検出装置２１は、上述したような固化セル内の給電系統において、上流側のコネクタボックスやターミナルボックスの不良（変形、接触不良）、中流側のケーブル不良（断線、ショート）、下流側の機器の故障などを区別して検出し、しかも通電不良位置を直ちに検出するものである。
【００２８】
この検出装置２１は、外部電源ライン６から各コネクタ１５ａ〜ｆ，１５ｘの開放や接触不良を検出するためのリファレンス信号としてのパルスｐを送信し、その反射波ｒの波形を検出するパルス式測定装置２２と、固化セルＳ稼働前に、予め各機器１〜５の各コネクタ１５ａ〜ｆ，１５ｘが所定の順序で主ＣＢ１３や副ＣＢ１６に接続され、かつ測定装置２２により外部電源ライン６から各コネクタ１５ａ〜ｆ，１５ｘの開放や接触不良を検出するためのパルスｐが送信されて主ＣＢ１３のターミナルなどの開放端から検出された反射波ｒの波形を基に、各機器１〜５の健全な接続状態をデータとして記憶するデータ記憶装置２３と、固化セルＳの稼働時に各機器１〜５の各コネクタ１５ａ〜ｆ，１５ｘを接続する際に、測定装置２２によりパルスｐが送信されてその反射波ｒの波形が検出され、この検出された反射波形と予め記憶装置２３で記憶されたデータとを比較して、電気コネクタ１５ａ〜ｆ，１５ｘや各給電ケーブル１０ａ，１４ａ〜ｆなどの通電不良位置を特定するコンピュータ（ＰＣ）２４とを備えている。
【００２９】
測定装置２２は、上述した制御装置、セル外ＴＢ８、ＰＣ２４にそれぞれ接続されている。ＰＣ２４は、記憶装置２３に接続されている。このＰＣ２４には、上述した制御装置の機能を持たせるようにしてもよい。
【００３０】
本実施の形態では、記憶装置２３とＰＣ２４とを別々に構成した例で説明するが、処理するデータが多くない場合には、例えば、図１の点線枠で示したように、記憶装置２３とＰＣ２４の双方の働きを一台の携帯型パソコンで行ってもよい。
【００３１】
この検出装置２１は、定期点検のときや固化セルＳ内で通電不良が発生したときに設置すればよいので、常時設置しておく必要がないという利点がある。また、検出装置２１は、測定装置２２と一台の携帯型パソコンで簡単に構成することも可能である。
【００３２】
測定装置２２としては、様々なものを使用できる。本実施の形態では、例えば、図２、図３で後述するように、検出した反射波形により、反射係数と測定装置２２から通電不良位置までの距離とを測定するもの（第一のタイプ）や、図４〜図６で後述するように、検出した反射波形により、その電圧とパルスｐを送信してから反射波ｒを検出するまでの時間とを測定するもの（第二のタイプ）を使用している。
【００３３】
第一のタイプの測定装置２２は、コネクタやケーブルなどの開放（オープン）や短絡（ショート）、装置２２から開放点や短絡点までの距離が容易にわかる。一方、第二のタイプの測定装置２２は、コネクタやケーブルなどのオープンが容易にわかる。
【００３４】
まず、第一のタイプの測定装置２２を使用した固化セル内の通電不良位置検出方法を図２、図３で簡単に説明する。図２および図３では、横軸を装置２２から開放点や短絡点までの距離Ｌにとり、縦軸を反射係数ρにとっている。
【００３５】
測定装置２２において、例えば、図２に示すような反射波Ｒｏが検出された場合には、距離Ｌが２０．００ｍの位置で、反射波Ｒｏの波形に＋１０００ｍρの急激な立ち上がりがあるので、装置２２から２０．００ｍの位置が開放されて通電不良となっていることがわかり、通電不良位置を直ちに特定できる。
【００３６】
一方、図３に示すような反射波Ｒｓが画面上に表示された場合、距離Ｌが２０．００ｍの位置で、反射波Ｒｓの波形に−１０００ｍρの急激な立ち下がりがあるので、装置２２から２０．００ｍの位置が短絡されて通電不良となっていることがわかり、この場合も通電不良位置を直ちに特定できる。
【００３７】
次に、第二のタイプの測定装置２２を使用した固化セル内の通電不良位置検出方法を図４〜図６で説明する。
【００３８】
図４（ａ）は、給電ラインおよびパルスの一例を示す図である。図４（ｂ）〜（ｆ）は、固化セル稼働前の反射波形の一例を示す図である。図４（ａ）〜（ｆ）では、横軸を時間Ｔにとり、縦軸を電圧Ｖにとってパルスおよび反射波形を表している。
【００３９】
まず固化セル稼働前に、例えば、図４（ａ）に示すように、測定装置２２からガラス溶融炉１までの給電系統を電気的に接続しておく。この給電系統は健全な状態であるとする。ここで、制御装置あるいはＰＣ２４によってセル外ＴＢ８の切替手段を切り替え、ガラス溶融炉１のみを通電しておき、測定装置２２により、時刻ｔ０にパルスｐ０を外部電源ライン６から送信する。すると図４（ｂ）に示すように、接続点ｄにおいて、パルスｐ０とほぼ同じ電圧の反射波ｒ０が発生し、その反射波ｒ０が測定装置２２により、時刻ｔ４に検出される。この反射波ｒ０の電圧と検出時刻ｔ４は、図１で説明したデータ記憶装置２３に予め記憶される。
【００４０】
その後、ガラス溶融炉１に接続されている給電ケーブル１４ａを外して接続点ｄを開放し、測定装置２２でパルスｐ０を送信すると、図４（ｆ）示すように、パルスｐ０の約二倍〜三倍の電圧の反射波ｒ４が時刻ｔ４に検出される。この反射波ｒ４の電圧と検出時刻ｔ４も記憶装置２３に予め記憶される。
【００４１】
以後同様にして、順次各コネクタやケーブルを一つずつ外して各接続点ａ〜ｃを開放すると、図４（ｃ）〜（ｅ）に示すような反射波ｒ１〜ｒ３がそれぞれ時刻ｔ１〜ｔ３に検出される。
【００４２】
これにより、記憶装置２３には、図５に示すように、給電ケーブル１０ａ，１４ａ，１４ｂについて、反射波形ｒ０〜ｒ４を検出時間順に並べた反射波形列からなるデータ５１が予め記憶されることになる。また、測定装置２２から他の各機器までの各給電ケーブル１４ｂ〜ｆについても、上述と同じ方法を繰り返し行い、記憶装置２３にデータ５１と同様のデータを予め記憶させておく。
【００４３】
次に、固化セルの稼働時に、定期点検を行う場合や固化セル内に通電不良が発生した場合、制御装置あるいはＰＣ２４によってセル外ＴＢ８の切替手段を切り替え、各機器１〜５にそれぞれ接続されている給電ケーブル１４ａ〜ｆ毎に測定装置２２によってパルスを送信し、その反射波形が検出されるかどうかをＰＣ２４によってそれぞれ調べる。
【００４４】
例えば、給電ケーブル１４ａ，１４ｂにおいて、図６（ａ）あるいは図６（ｂ）に示されるような反射波ｒ３０，ｒ２３が測定装置２２で検出されたとき、ＰＣ２４は、給電ケーブル１４ａ，１４ｂを通電不良の給電ケーブルとして特定する。
【００４５】
反射波ｒ３０が検出された場合、ＰＣ２４は、反射波ｒ３０と、データ記憶装置２３のデータ５１とを比較し、反射波ｒ３０が反射波ｒ３に一致するので、コネクタ１５ａが外れている（接続点ｃが開放されている）と判断し、接続点ｃを通電不良位置として直ちに特定する。その後、遠隔操作者がパワーマニプレータを操作することにより、コネクタ１５ａの再接続、コネクタ１５ａの交換などの作業を短時間で行うことができる。
【００４６】
また、反射波ｒ２３が検出された場合も同様に、ＰＣ２４は、反射波ｒ２３と、データ５１とを比較し、反射波ｒ２３の検出時刻ｔ２３が、データ５１の反射波ｒ２の検出時刻ｔ２と反射波ｒ３の検出時刻ｔ３の間にあり、反射波ｒ２３の電圧が反射波ｒ２および反射波ｒ３の電圧に一致するので、給電ケーブル１４ｂが断線していると判断する。その後、遠隔操作者がパワーマニプレータを操作することにより、給電ケーブル１４ｂの交換作業を短時間で行うことができる。
【００４７】
これにより、定期的な計測で固化セル内の給電ケーブル１０ａ，１４ａ〜ｆの予防保全が可能になり、遠隔操作者の負担が従来に比べて大幅に軽減され、延いてはプラントの稼働率が向上する。
【００４８】
このように、本発明に係る固化セル内の通電不良位置検出方法は、固化セル内がホット環境になる前に、リファレンス信号を送信した際の遠隔コネクタなどの各接続点からの反射波形（抵抗変化）をデータとして予め記憶しておき、ホット時に、定期点検を行う場合や固化セル内に通電不良が発生した場合、リファレンス信号を送信した際の反射波形と予め記憶したデータとを比べ、通電不良位置を直ちに特定することで、パワーマニプレータの操作を無駄なく行い、短時間で不良ケーブルや遠隔コネクタの交換、あるいは遠隔コネクタの再接続を行うことができる。
【００４９】
したがって、給電系統の上流側のコネクタボックスやターミナルボックスの不良（変形、接触不良）、中流側のケーブル不良（断線、ショート）、下流側の機器の故障などを区別して検出できる。しかも、通電不良位置を直ちに検出できるので、通電の不良箇所を探す時間を従来に比べて大幅に短縮できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００５１】
（１）固化セル稼働時にリファレンス信号を送信した際、開放点や短絡点などの通電不良点ではその反射波が高低して変化するので、通電不良位置がすぐ分かる。
【００５２】
（２）定期的な計測で固化セル内の給電ラインの予防保全が可能になる。
【００５３】
（３）常時、検出装置を設置しておく必要がなく、検出装置はパルス式測定装置と一台の携帯型パソコンで簡単に構成することも可能である。
【００５４】
（４）遠隔操作時間が短縮される。
【００５５】
（５）遠隔操作者の負担が軽減される。
【００５６】
（６）プラントの稼働率が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固化セル内の給電系統の一例と、本発明の好適実施の形態とを示す概略図である。
【図２】オープン時の反射波形の一例を示す図である。
【図３】ショート時の反射波形の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、給電ラインおよびリファレンス信号の一例を示す図である。図４（ｂ）〜（ｆ）は、固化セル稼働前の反射波形の一例を示す図である。
【図５】図４（ａ）に示した給電ラインの反射波形列の一例を示す図である。
【図６】図４（ａ）に示した給電ラインの固化セル稼働時の反射波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
１〜５　固化セル内の機器
６　外部電源ライン
１３　主コネクタボックス
１０ａ，１４ａ〜ｆ　給電ケーブル（給電ライン）
１５ａ〜ｆ，１５ｘ　電気コネクタ
１６　副コネクタボックス
２１　通電不良位置検出装置
２２　パルス式測定装置
２３　データ記憶装置
２４　ＰＣ
Ｓ　固化セル
ｐ　パルス（リファレンス信号）
ｒ　反射波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004077364.tif 000007
【図６】
2004077364.tif 000008