(57)【要約】【課題】原子炉の制御棒の位置表示について、制御棒位置表示系に異常が発生した場合に正しい制御棒位置を表示することにある。【解決手段】原子炉１の制御棒２を操作する制御棒駆動回路８ａ及び制御棒水圧制御ユニット４と、制御棒の位置を検出する制御棒位置検出プローブ３と、制御棒位置検出回路７ａと、制御棒位置の検出信号を制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号として制御棒操作・監視パネル９ａに伝送し、制御棒位置を表示する制御棒位置表示装置において、制御棒を駆動する操作量５に基づいて制御棒位置を算出する制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂと、制御棒位置信号切替回路１０を設け、制御棒位置検出回路７ａに位置表示の故障が発生した時、信号切替手段１０を介して制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂによって算出した制御棒位置（算出）表示信号１３に代替えして制御棒位置を表示する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の制御棒を操作する制御棒駆動手段と、前記制御棒の位置を検出する制御棒位置検出手段と、前記制御棒位置検出手段による検出信号を制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号として制御棒操作・監視パネルに伝送し、前記制御棒位置を表示する制御棒位置表示装置において、前記制御棒を駆動する操作量に基づいて制御棒位置を算出する制御棒駆動による制御棒位置検知手段と、制御棒位置信号切替手段を設け、前記制御棒位置検出手段に位置表示の故障が発生した時、前記信号切替手段を介して前記制御棒駆動による制御棒位置検知手段によって算出した制御棒位置（算出）表示信号に代替えして制御棒位置を表示することを特徴とする制御棒位置表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御棒位置検出手段の動作の正常時には、当該制御棒位置検出手段による制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号を前記制御棒駆動による制御棒位置検知手段に出力し、前記算出した制御棒位置（算出）表示信号が前記制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号と一致するように、前記算出した制御棒位置（算出）表示信号を校正することを特徴とする制御棒位置表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所における制御棒位置表示装置に係り、特に、制御棒位置表示系の故障時における制御棒位置の表示技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の制御棒位置表示装置としては、図２に示すように、原子炉制御盤９上の制御棒操作・監視パネル９ａの制御棒選択スイッチ（図示せず）と「挿入」又は「引抜」スイッチ（図示せず）を押すことにより、制御棒駆動補助盤８の制御棒駆動回路８ａに信号を送り、「挿入」又は「引抜」する時間分の制御棒駆動信号（弁動作指示信号）５によって制御棒水圧制御ユニット（ＨＣＵ）４の駆動弁４ｂ１〜４ｂ４を開閉制御し、制御棒２の位置を制御する。この際、制御棒位置を制御棒位置検出プローブ３の制御棒位置信号６を用いて位置表示回路７ａにより原子炉制御盤９上の制御棒操作・監視パネル９ａに表示している。なお、制御棒駆動補助盤８は異常検出回路７ｂを有し、制御棒水圧制御ユニット（ＨＣＵ）４には低圧排出４ａ１、高圧供給４ａ２を備える。
ところで、この制御棒位置表示は、原子炉スクラム動作等の安全保護に係わるものではないため、制御棒位置検出プローブ３による表示のみを行っており、この位置検出プローブ３及び位置表示回路７ａを含む制御棒位置表示系の異常の場合は、バックアップ（代替え）して表示する機能はなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、上述のように、制御棒位置表示系に異常が発生した場合の正しい制御棒位置を表示する機能はない。しかしながら、プラントの安全をより確実に確認するために、制御棒位置の正しい表示は、原子力発電プラントを運転する上で重要な確認項目となっている。
【０００４】
本発明の課題は、重要度の高まった制御棒の位置表示について、制御棒位置表示系に異常が発生した場合に正しい制御棒位置を表示するに好適な制御棒位置表示装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、原子炉の制御棒を駆動操作し、制御棒の位置を検出し、この検出信号を制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号として制御棒位置を表示する制御棒位置表示装置において、制御棒を駆動する操作量に基づいて制御棒位置を算出する制御棒駆動による制御棒位置検知回路と、制御棒位置信号切替回路を設け、制御棒位置（位置検出プローブ）表示系に位置表示の故障が発生した時、制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号を制御棒駆動による制御棒位置検知手段によって算出した制御棒位置（算出）表示信号に代替えして制御棒位置を表示する。
ここで、制御棒位置（位置検出プローブ）表示系の動作の正常時には、当該表示系による制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号を制御棒駆動による制御棒位置検知回路に出力し、算出した制御棒位置（算出）表示信号が制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号と一致するように、算出した制御棒位置（算出）表示信号を校正する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１図は、本発明による制御棒位置表示装置の一実施形態を示す。
原子力発電所は、核燃料の核分裂反応により熱出力を取り出している。その核燃料の核分裂反応の制御を行うものとして、制御棒にて原子炉内の熱中性子量の制御を行う。制御棒は、中性子吸収材により構成され、原子炉内への挿入量により、中性子の吸収量が変わり、核分裂反応による熱出力制御が可能となる。
この制御棒２は、原子炉１に対して例えば１００本程度が設置されている。制御棒２の手動制御は、原子炉制御盤９上の制御棒操作・監視パネル９ａの制御棒選択スイッチ（図示せず）と「挿入」又は「引抜」スイッチ（図示せず）を押すことにより、制御棒駆動補助盤８の制御棒駆動回路８ａに信号が入り、「挿入」又は「引抜」する時間分の制御棒駆動信号（弁動作指示信号）５を出力する。制御棒駆動回路８ａでは、挿入時と引抜時の挿入引抜指示信号１１（本信号は押ボタンスイッチによるＯＮ、ＯＦＦ信号）が入力され、本信号により、それぞれの駆動弁、すなわち、挿入排出弁（４ｂ１）、引抜供給弁（４ｂ２）、引抜排出弁（４ｂ３）、挿入供給弁（４ｂ４））に対する一定の駆動弁開閉パターンが選択され、駆動弁が開閉する。制御棒駆動信号（弁動作指示信号）５は、それぞれの弁の開閉時間を時系列で定めているＯＮ、ＯＦＦ信号である。
【０００７】
制御棒２は、水圧により「挿入」又は「引抜」がなされる。この水圧は、制御棒水圧制御ユニット（ＨＣＵ）４により供給される。
制御棒水圧制御ユニット（ＨＣＵ）４は、制御棒挿入時は、図３に示すように、挿入供給弁（４ｂ４）を「開」、引抜供給弁（４ｂ２）を「閉」、引抜排出弁（４ｂ３）を「閉」とすることで制御棒挿入側に挿入用の高圧供給４ａ２を行い、かつ、引抜側の圧力を下げるため、挿入排出弁（４ｂ１）を「開」することで制御棒引抜側の圧力を低圧排出４ａ１に逃がし、制御棒の挿入を行う。低圧排出４ａ１および高圧供給４ａ２は、制御棒駆動ポンプ４ａ３に接続され、制御棒駆動ポンプ４ａ３によって加圧された制御棒駆動水を挿入、引抜時に高圧供給４ａ２から入れて低圧排出４ａ１へ抜けるようにしている。
【０００８】
また、制御棒引抜時は、図４に示すように、引抜排出弁（４ｂ３）を「開」することで制御棒挿入側の圧力を低圧排出４ａ１に逃がし、かつ、引抜側の圧力を上げるため、引抜供給弁（４ｂ２）を「開」、挿入供給弁（４ｂ４）を「閉」、挿入排出弁（４ｂ１）を「閉」することで制御棒引抜側に挿入用の高圧供給４ａ２を行うことで制御棒の引抜を行う。
【０００９】
制御棒２の位置は、制御棒引抜ガイド上に設置された複数の制御棒位置検出プローブ３の制御棒位置信号６を制御棒位置指示系盤７の制御棒位置検出回路７ａに入力し、この位置信号６を制御棒位置信号切替回路１０を介して原子炉制御盤９上の制御棒操作・監視パネル９ａに伝送し、表示する。
具体的には、制御棒位置検出プローブ３には位置検出用のリードスイッチが等間隔に例えば４９個設置されており、制御棒駆動ピストンに取付けられた磁石により、その制御棒位置におけるリードスイッチがＯＮ状態となり、制御棒位置が当該位置に設置されたリードスイッチのＯＮ信号により検出され、その情報に基づいて制御棒位置（ノッチ位置）が制御棒位置検出回路７ａに入力され、原子炉制御盤９上の制御棒操作・監視パネル９ａにディジタル数値で表示される。
制御棒位置検出回路７ａの動作状態を異常検出回路７ｂによって監視し、異常時には異常の表示を行う。異常検出回路７ｂでは、例えば駆動指令が出ているのに制御棒の位置信号に変化が無い場合（スティック）を検出し、異常とみなす。
また、逆に駆動指令が出ていない時に制御棒の位置信号が変化している場合（ドリフト）を検出し、異常とみなす。
【００１０】
本実施形態においては、制御棒駆動補助盤８の制御棒駆動回路８ａよりの「挿入」又は「引抜」する時間分の制御棒駆動信号（弁動作指示信号）５を制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂに入力し、制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂにおいて制御棒位置を算出し、出力を行う。
具体的には、制御棒２は、駆動弁の開閉時間によって制御棒２の挿入引抜き駆動量が一意に決まるため、制御棒駆動信号（弁動作指示信号）５を制御棒水圧制御ユニット４と制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂの両方に入力し、制御棒位置検知回路８ｂ内で実際に開閉を行った駆動弁の時間履歴を制御棒駆動信号（弁動作指示信号）５を基にデータとして記録し、その履歴を制御棒位置に読み替えることで現在の制御棒位置を検知する。
駆動時間を位置に読み替える方法としては、例えば挿入引抜きにかかる１ノッチ当りの駆動弁動作時間はある値に決まっているため、制御棒駆動信号（弁動作指示信号）５により求まる制御棒の実際の動作時間を１ノッチ当りの駆動弁動作時間で割り算することで制御棒位置に変換する。
例えば、挿入時の制御棒位置を式で表すと、（１）式となる。
制御棒位置＝制御棒現在位置−（制御棒挿入実動作時間／１ノッチ当りの駆動弁動作時間）…（１）
また、引抜き時は（２）式となる。
制御棒位置＝制御棒現在位置＋（制御棒引抜実動作時間／１ノッチ当りの駆動弁動作時間）…（２）
【００１１】
実際に選択して駆動させた制御棒の区別及びその挿入引抜きの区別は、制御棒操作・監視パネル９ａにそれぞれ設けてある「制御棒選択スイッチ」、「挿入」、「引抜」のスイッチを用いて、すなわち「制御棒選択スイッチ」により制御棒を選択し、「挿入」、「引抜」スイッチを押すことによって制御棒を駆動させるため、挿入引抜指示信号１１により制御棒座標、挿入、引抜を区別できる。そこで、挿入引抜指示信号１１の当該情報を制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂに入力し、１ノッチ当りの駆動弁動作時間で割り算して求めた位置情報と合わせてそれぞれの制御棒位置の検知が可能となる。
【００１２】
この制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂは、制御棒駆動による制御棒位置信号すなわち制御棒位置（算出）表示信号１３を出力し、制御棒位置検出回路７ａの動作状態が異常検出回路７ｂによって異常時と判定された場合に、制御棒位置検出回路７ａよりの制御棒位置信号６による表示信号と制御棒位置信号切替回路１０にて切り替えを行い、制御棒駆動による制御棒位置（算出）表示信号１３を原子炉制御盤９上の制御棒操作・監視パネル９ａに表示する。
信号切替回路１０は、例えば運転員が制御棒位置信号の異常を判断して手動で切り替える。または、制御棒位置指示系盤７の異常信号（自己診断異常等）により、自動で切り替える。
【００１３】
また、微妙なタイミング（ちょうど、制御棒２にラッチが掛かるか掛からないかの境目）で制御棒２を駆動させた場合、制御棒２の駆動は駆動弁の微妙なタイミングによって１ノッチ変ることがある。従って、制御棒位置検知回路８ｂによる位置算出は、制御棒２の実際の位置から１ノッチ分だけ位置ずれを起こす可能性がある。
従って、制御棒駆動による制御棒位置の正確さを向上させるため、制御棒位置指示系盤７の制御棒位置検出回路７ａの動作が正常な時は常時、制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号１２を制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂに出力し、制御棒駆動による制御棒位置検知回路８ｂにて算出した制御棒位置が制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号１２と一致するように、制御棒位置（算出）表示信号１３を校正する。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御棒位置表示系に異常が発生した場合、正しい制御棒位置を表示することができ、制御棒位置表示系の異常事態においても原子力発電プラントの安全を確認することができる。
また、制御棒操作の情報に基づいて制御棒位置を算出する制御棒位置（算出）表示信号を制御棒位置表示系の正常時の制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号と一致するように、制御棒位置（算出）表示信号を校正することにより、制御棒位置表示系の異常時に、より正しい制御棒位置情報を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御棒位置表示装置の一実施形態の構成図
【図２】従来の制御棒位置表示装置の構成図
【図３】制御棒挿入時の制御棒水圧制御ユニット（ＨＣＵ）の弁動作説明図
【図４】制御棒引抜時の制御棒水圧制御ユニット（ＨＣＵ）の弁動作説明図
【符号の説明】
１…原子炉、２…制御棒、３…制御棒位置検出プローブ、４…制御棒水圧制御ユニット（ＨＣＵ）、４ａ１…低圧排出、４ａ２…高圧供給、４ａ３…制御棒駆動ポンプ、４ｂ１…挿入排出弁、４ｂ２…引抜供給弁、４ｂ３…引抜排出弁、４ｂ４…挿入供給弁、５…制御棒駆動信号、６…制御棒位置信号、７…制御棒位置指示系盤、７ａ…制御棒位置検出回路、７ｂ…異常検出回路、８…制御棒駆動補助盤、８ａ…制御棒駆動回路、８ｂ…制御棒駆動による制御棒位置検知回路、９…原子炉制御盤、９ａ…制御棒操作・監視パネル、１０…制御棒位置信号切替回路、１１…挿入引抜指示信号、１２…制御棒位置（位置検出プローブ）表示信号、１３…制御棒位置（算出）表示信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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