(57)【要約】【課題】原子炉出力監視装置の保守作業は、数多くの炉内検出器の接続替えや調整に、熟練した作業員による多大な時間が必要であった。【解決手段】複数の炉内検出器３，５からの信号と、炉内検出器模擬信号発生装置１２からの模擬出力信号を切り替えて原子炉出力監視装置８に入力できるようにした。また、模擬信号発生装置１２の模擬出力信号１３の値を各々の炉内検出器に対応して任意に設定できるようにする。さらに模擬信号発生装置１２からの模擬出力信号１３と、この信号を入力し原子炉出力監視装置８にて算出された各種データから、原子炉出力監視装置の特性を評価する。【選択図】  図１
2005164377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内に複数設けられた前記原子炉内の状態を計測する炉内検出器からの検出信号を入力し、前記原子炉内の状態を監視する原子炉出力監視装置の保守システムにおいて、
前記炉内検出器の検出信号に相当する任意の模擬信号を出力可能な模擬信号発生装置と、前記炉内検出器の検出信号と前記模擬信号発生装置からの模擬信号とを切り替え前記原子炉出力監視装置に入力するための信号切り替え手段と、前記信号切り替え手段に対し切り替え指示を行うための切り替え指令入力手段と、前記模擬信号発生装置の出力設定値と前記原子炉出力監視装置において算出された原子炉出力データとから、前記原子炉出力監視装置の健全性あるいは異常を判断する診断手段と、を有することを特徴とする原子炉出力監視装置の保守システム。
【請求項２】
前記模擬信号を前記保守システムに取り込む入力手段と、前記診断手段による診断結果とその根拠となるデータを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１に記載の原子炉出力監視装置の保守システム。
【請求項３】
前記炉内検出器が、前記原子炉内での核分裂反応によって発生する中性子量を検出する中性子束検出器及び／又は前記原子炉内を循環する冷却材の炉心流量を検出する炉心流量検出器であることを特徴とする請求項１または２に記載の原子炉出力監視装置の保守システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子力プラントにおける原子炉運転及び停止時の原子炉内の出力状態を監視する原子炉出力監視装置の保守試験の簡素化を図る保守システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のＡＢＷＲ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）型原子力発電プラントでは、中性子束検出器は、その計測レンジから、原子炉起動時等の低出力レベルから中間出力レベルまでを計測する起動領域中性子検出器（ＳＲＮＭ：Ｓｔａｒｔｕｐ  Ｒａｎｇｅ  Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）、及び通常出力レベル計測用の局部出力領域用検出器（ＬＰＲＭ：Ｌｏｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ)の２種類の検出器で、核分裂反応により発生する中性子量（原子炉出力）を計測している。
【０００３】
例えば、ＰＲＮＭ装置では、ＬＰＲＭ検出器により計測された局部中性子束レベル（ＬＰＲＭレベル）を監視し、また局部中性子束レベルの平均値（ＡＰＲＭレベル)を算出し、炉心流量検出器により検出された原子炉内を循環する冷却材の炉心流量検出信号から作成される設定値と比較し、必要に応じ原子炉スクラム信号や制御棒引抜阻止信号を外部に出力する。
【０００４】
原子炉出力監視装置の保守試験時には、この原子炉出力監視装置に接続された複数のＳＲＮＭ検出器の検出信号ケーブル及びＬＰＲＭ検出器の検出信号ケーブルの接続コネクタを取り外す。そして、ＳＲＮＭ検出器及びＬＰＲＭ検出器の出力の模擬信号を発生させる検出器模擬信号発生試験装置に接続された検出器模擬信号ケーブルの接続コネクタを手作業にて接続変更する。
【０００５】
検出器模擬信号ケーブルが原子炉出力監視装置に接続された場合には、原子炉出力監視装置からの高電圧は、ＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器に印加され、当該ＬＰＲＭ検出器模擬用可変抵抗器の抵抗値に対応した電流信号が発生する。これにより、原子炉出力監視装置には、検出器模擬信号発生試験装置の出力、即ち検出器模擬信号（模擬電流信号）が入力されるため、原子炉出力監視装置の入出力特性などの把握が可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子炉出力監視装置の保守点検調整作業時には、個々のＬＰＲＭ検出器の出力信号に対応した模擬信号（電流信号）を入力する必要がある。このため、個々のＬＰＲＭ検出器模擬用可変抵抗器の抵抗値を個々のＬＰＲＭ検出器の特性に合わせて調整しなければならない。この作業は非常に微妙な調整作業であり、熟練した作業員による多大な調整時間が必要となっている。
【０００７】
また、ＬＰＲＭ検出器検出信号ケーブルには、通常はＬＰＲＭ検出器に供給する高電圧が印加されており、ＬＰＲＭ検出器の検出信号ケーブルの接続コネクタと、中性子束模疑信号発生試験装置からの検出器模擬信号ケーブルの接続コネクタとのコネクタ接続変更作業時には感電の危険性もある。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術の問題点を克服し、原子炉出力監視装置の保守点検調整時の複雑かつ危険な作業を容易かつ安全に行える保守システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すための本発明は、原子炉内に複数設けられた前記原子炉内の状態を計測する炉内検出器からの検出信号を入力し、前記原子炉内の状態を監視する原子炉出力監視装置の保守システムにおいて、前記炉内検出器の検出信号に相当する任意の模擬信号を出力可能な模擬信号発生装置と、前記炉内検出器の検出信号と前記模擬信号発生装置からの模擬信号とを切り替え前記原子炉出力監視装置に入力するための信号切り替え手段と、前記信号切り替え手段に対し切り替え指示を行うための切り替え指令入力手段と、前記模擬信号発生装置の出力設定値と前記原子炉出力監視装置において算出された原子炉出力データとから、前記原子炉出力監視装置の健全性あるいは異常を判断する診断手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、原子炉出力監視装置の保守点検調整時の複雑かつ危険な作業を容易かつ安全に行える効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の第１の実施例を示し、原子炉出力監視装置保守システムの構成図である。炉内検出器としてＬＰＲＭ検出器５の保守を例にして説明する。従って、ＳＲＮＭ検出器４に関連する部分は図１より省略しているが、基本的にはＬＰＲＭ検出器５と同様である。
【００１２】
沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力は、原子炉１での核分裂反応により発生する中性子量を計測する中性子束検出器５、及び原子炉内を循環する冷却材の炉心流量を計測する炉心流量検出器３により検出され、監視されている。
【００１３】
最近のＡＢＷＲ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）型原子力発電プラントでは、中性子束検出器５は、その計測レンジから、原子炉起動時等の低出力レベルから中間出力レベルまでを計測する起動領域中性子検出器（ＳＲＮＭ：Ｓｔａｒｔｕｐ  Ｒａｎｇｅ  Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）、及び通常出力レベル計測用の局部出力領域用検出器（ＬＰＲＭ：Ｌｏｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）の２種類の検出器で、核分裂反応により発生する中性子量（原子炉出力）を計測している。
【００１４】
中性子検出器の数は、沸騰水型原子力発電プラントの出力規模（発電容量）や型式によって異なるが、１１０万キロワット規模のＡＢＷＲ型原子力発電プラントの場合でＳＲＮＭ検出器が１０個、ＬＰＲＭ検出器が２０８個となっている。
【００１５】
プラント起動時の原子炉出力はＳＲＮＭ検出器の検出信号を基に、原子炉起動領域出力監視装置（ＳＮＭＲ装置）により監視される。また通常の運転領域における原子炉出力は、ＬＰＲＭ検出器５の検出信号を基に、局部中性子束レベル（ＬＰＲＭレベル）を監視し、また局部中性子束レベルの平均値（ＡＰＲＭレベル)を算出し、炉心流量検出器により検出された原子炉内を循環する冷却材の炉心流量検出信号から作成される設定値と比較し、必要に応じ原子炉スクラム信号や制御棒引抜阻止信号を外部に出力する。
【００１６】
ＬＰＲＭ検出器５は電離箱構造となっており、印加電圧がＰＲＮＭ装置から供給され、ＬＰＲＭ検出器５からは中性子束に対応した電流が発生し、これが、ＬＰＲＭ検出器５の出力信号としてＰＲＮＭ装置に取り込まれている。
【００１７】
原子炉１内に複数設置されたＬＰＲＭ検出器５からのＬＰＲＭ検出器検出信号ケーブル５ａが接続コネクタ５ｂによって原子炉出力監視装置保守システム１０に接続されている。この接続コネクタ５ｂに接続された原子炉出力監視装置保守システム１０内のＬＰＲＭ検出器検出信号ライン１１とＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２からのＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３は、信号切替部１４に接続され、信号切替回路１４ａで選択され、どちらか一方が出力される。なお、信号切替部１４にはＬＰＲＭ検出器５と同数の信号切替回路が設けられている。
【００１８】
さらに信号切替部１４の出力信号は、原子炉出力監視装置保守システム１０のＬＰＲＭ検出器信号コネクタ１５を介し原子炉出力監視装置８に入力される。
【００１９】
原子炉出力監視装置保守システム１０内の制御装置１６は操作・監視装置１７からの指令により、ＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２の出力信号レベルの設定及び信号切替部１４の制御を行う。
【００２０】
また、原子炉出力監視装置８より出力される原子炉出力データ（ＬＰＲＭレベル、ＡＰＲＭレベル等）は信号変換装置１８に入力され、原子炉出力データとして制御装置１６に取り込まれる。
【００２１】
更に、制御装置１６には上記データを保存する為のデータ記憶装置１９が接続される。このデータ記憶装置１９は、図１では保守システム１０の外に記載しているが、保守システム１０内に設置することも可能である。
【００２２】
制御装置１６はＬＰＲＭ検出器５全数分又は任意数の切替指令を切替部１４に対して出力し、ＬＰＲＭ検出器５からの検出器信号と模擬検出器信号発生器１２からの検出器模擬出力信号の切替指令を出力する。
【００２３】
原子炉通常運転時はＬＰＲＭ検出器５からの検出信号ライン１１に切替えることにより、原子炉出力監視装置８が各ＬＰＲＭ検出器５毎のＬＰＲＭデータ及び平均演算結果であるＡＰＲＭデータを算出する。
【００２４】
原子炉通常運転時には、ＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２からの模擬出力信号側に切替えることが出来ないようにする。例えば原子炉モードスイッチ（図示せず）の状態を制御装置１６に入力し、原子炉停止状態以外での操作を禁止し、誤操作防止を行うことにより信頼性を向上させることも可能である。
【００２５】
また、原子炉出力監視装置８の保守点検時は、制御装置１６からの切替信号により切替部１４においてＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３側に切替えられる。ＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２はＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３として０〜１２５％のＬＰＲＭレベルが得られる、ステップ上昇／下降或いは任意の模擬出力信号としての電流を出力することが可能である。
【００２６】
前記設定によりＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３として実際に出力される電流値をＩｍＡ、操作・監視装置１７からの出力設定レベル(ＬＰＲＭデータ)をＰ％、ＬＰＲＭゲインをＧ、また係数をＫとすると、（１）式の関係となる。
Ｉ＝Ｋ×Ｖ／Ｇ      …（１）
操作・監視装置１７によって指定した模擬出カデータが制御装置１６を介してＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２から出力される。その出力信号が信号切り替え部１４を通して、原子炉出力監視装置８に取り込まれ、ＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３に対するＬＰＲＭデータ及びＡＰＲＭデータが演算される。
【００２７】
操作・監視装置１７はタッチパネル式のフラットディスプレイやパーソナル・コンピュータ等のヒューマン・マシン・インターフェースを有している。ＬＰＲＭゲインや原子炉出力監視装置８の保守点検に必要なデータ、例えば判定基準値、試験実施者等を入力できる。
【００２８】
原子炉出力監視装置８によるＬＰＲＭデータ、ＡＰＲＭデータ等の演算結果は、原子炉出力計測データ８ｃとして保守システム１０に入力される。原子炉出力監視装置８の出力が光伝送の場合は、信号変換装置１８は光伝送処理装置及び光／電気変換装置となる。アナログ信号の場合は、信号変換装置１８はＡ／Ｄ変換装置となる。
【００２９】
制御装置１６に入力された原子炉出力監視装置８の演算結果である原子炉出力計測データ８ｃは、操作・監視装置１７で設定した任意の模擬検出器信号出力に対応した出力基準値と比較演算され、誤差が算出される。この算出された誤差があらかじめ設定された判定基準内に入っているのか否かを評価することにより、計測結果に異常がないかどうかの判定を行なう。
【００３０】
この結果を操作・監視装置１７において、例えば図２のような表形式にして、計測日時、試験実施者、測定条件、出力基準値、測定値、誤差、判定基準値、判定結果等を表示する。それと共に、データ記憶装置１９である光磁気型記憶装置（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｏｐｔｉｃ：ＭＯ）やハードディスク等に、例えば表形式ファイルとして出力する。また、合否判定において不合格のデータに対しては、データ異常の警告表示をすることも可能である。
【００３１】
次に、第２の実施例について説明する。図３は本発明の第２の実施形態に係わる原子炉出力監視装置の保守システムの構成図である。なお、図１と同様の構成部については同一符号を使用し説明は省略する。
【００３２】
切替部１４の出力側に接続された信号ライン２０は信号分岐部３０に接続される。信号分岐部３０において、ＬＰＲＭ検出器検出信号或いはＬＰＲＭ検出器模擬出力信号は、一方はＬＰＲＭ検出器出力コネクタ１５を介し、原子炉出力監視装置８に入力される。もう一方は、保守システム内で信号変換装置１８に接続され、制御装置１６に入力される。
【００３３】
原子炉出力監視装置８に入力された信号は、第１の実施例で記載したのと同様に、ＬＰＲＭレベル及びＡＰＲＭレベルの算出に用いられる。
【００３４】
制御装置１６に入力された信号は、原子炉出力監視装置８に実際に入力された信号として、ＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２の動作確認やＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２の模擬出力信号校正に用いられる。なお、その他については、上記第１の実施例と同様の構成としている。
【００３５】
第１の実施例では、ＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２からのＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３が、何らかの理由で操作・監視装置１７にて設定した値と異なった場合に、原子炉出力監視装置８の異常と判定してしまう可能性がある。
【００３６】
しかし、第２の実施例によれば、第１の実施例のようにして得られたデータから模擬信号データの健全性を確認することが可能となるため、より正確な原子炉出力監視装置８の判定が可能となる。
【００３７】
図４は第２の実施例による保守試験の処理を示すフロー図である。保守試験の開始により、制御装置１６からの指令により、ＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３を出力する(Ｆ２)。すなわち、信号切替部１４でＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３側に切替後、制御装置１６からの模擬信号出力指令によりＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２より模擬出力信号１３を出力する。
【００３８】
このＬＰＲＭ検出器模擬検出器出力信号１３は信号分岐部３０にて保守システム１０内で信号変換装置１８との接続を介し制御装置１６に入力される(Ｆ３)。そして、制御装置１６からの模擬信号出力指令値と、取り込まれたＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器１２の実際の出力値を比較する（Ｆ４）。これにより、制御装置１６の指令に基づくＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３の健全／異常を確認すること出来る(Ｆ６)。
【００３９】
この健全性確認において、制御装置１６に取り込まれたＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３が設定された判定値を外れた場合は、制御装置１６における模擬信号出力指令値を、取り込まれたＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３の値を元に自動又は手動で調整し、計画されたＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３に合わせ込むことも可能である（Ｆ１０）。
【００４０】
図５は模擬検出器信号指令値の校正方法を示す説明図である。制御装置１６からの指令値をＸとした場合のＬＰＲＭ検出器模擬出力信号Ｉは、αを傾き、βをオフセットとした場合、（２）式の関係となる。この（２）式の関係は、図５においては４２で示している。
Ｉ＝αＸ十β        …（２）
そこで実際に出力されたＬＰＲＭ検出器模擬出力信号（図５の４１）に相当する傾きα及びオフセットβを算出することにより計画されたＬＰＲＭ検出器模擬出力信号を実際に出力させる（Ｆ７）ことが可能となる。
【００４１】
ここで、制御装置１６に取り込まれたＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３が正常と判断された場合は、原子炉出力監視装置８の健全性確認が行われる。原子炉出力監視装置８の健全性は、第１の実施例において設定された操作・監視装置１７からの判定基準値を用いて行われる（Ｆ８）。
【００４２】
原子炉出力監視装置８には、操作・監視装置１７にて設定されたＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３が入力されている。これにも拘らず、例えば、信号変換装置１８の異常等により、制御装置１６にはこれと異なる値のＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３が入力されてしまう可能性があり得る。従って、ＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３の設定値、信号変換装置１８を介して取り込まれたＬＰＲＭ検出器模擬出力信号１３、及び、原子炉出力監視装置８の演算結果を総合的に判定しなければならない。
【００４３】
信号分岐部３０で分岐され、信号変換装置１８との接続を介して制御装置１６に入力されたＬＰＲＭ模擬出力信号１３に対する判定結果と、原子炉出力監視装置８から入力された原子炉出力計測データ８ｃにより、原子炉出力監視装置８及び原子炉出力監視装置保守システム１０内部の健全性確認を行なう。
【００４４】
この結果、原子炉出力監視装置８の異常が確定した場合は、保守試験の不合格をオペレータに対し、操作・監視装置１７により警告する（Ｆ１１）。
【００４５】
以上の実施例の説明は、原子炉出力監視装置８のＬＰＲＭ検出器に係る保守システムについて記述したが、同様に、ＳＲＮＭ検出器に係る保守、あるいは原子炉内の炉心流量計測に係る保守等、炉内検出器に係る原子炉出力監視装置８の保守についても、同様の構成にて適用可能である。
【００４６】
以上説明した第１及び第２の実施例によれば、原子炉出力監視装置に接続された複数の炉内検出器ケーブルを取り外し、炉内検出器の模擬出力信号を発生させる試験装置を手作業で接続する工程を省くことができる。これにより、点検期間の短縮及び誤接続の防止、コネクタのつなぎ変えによる感電の防止等が実現できる。
【００４７】
さらに、本実施例によれば、ヒューマン・マシン・インターフェースを有する操作・監視装置からの簡単な操作で任意の検出器模擬出力信号を発生させることが可能となる。
【００４８】
また、検出器模擬信号発生器自身の健全性の確認機能により試験データ信頼性の向上が図れ、保守試験時の作業員の負担を軽減し、保守作業効率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる原子炉出力監視装置の保守システムの構成図。
【図２】計測結果の出力例を示す説明図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係わる原子炉出力監視装置の保守システムの構成図。
【図４】原子炉出力監視装置の保守システムの保守試験処理を示すフローチャート。
【図５】模擬検出器信号指令値の校正方法を示す説明図。
【符号の説明】
【００５０】
１…原子炉、３…炉心流量検出器、５…ＬＰＲＭ検出器、５ａ…ＬＰＲＭ検出器検出信号ケーブル、５ｂ…接続コネクタ、８…原子炉出力監視装置、８ｃ…原子炉出力計測データ、１０…原子炉出力監視装置保守システム、１１…ＬＰＲＭ検出器検出信号ライン、１２…ＬＰＲＭ検出器模擬信号発生器、１３…ＬＰＲＭ検出器模擬出力信号、１４…信号切替部、１４ａ…信号切替回路、１５…ＬＰＲＭ検出器信号コネクタ、１６…制御装置、１７…操作・監視装置、１８…信号変換装置、１９…データ記憶装置、２０…信号ライン、３０…信号分岐部。
【図１】
2005164377.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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