(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたＬＰＲＭのガイドチューブ内の互いに異なる高さにそれぞれ固定配置されて熱中性子を検出する複数の検出器からの信号ケーブルにおける誤接続を判定するに際し、
ボイド量変動に連動する冷却材密度の変動に基づく熱中性子束密度の変動を示す、前記複数の検出器からの信号ケーブルからそれぞれ出力される信号から、沸騰水型原子炉の核熱水力振動の卓越周波数の信号を取り出し、これらの取り出された信号の位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じている場合に誤接続がなく、前記位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じていない場合に誤接続があると判定すると共に、下の検出器と上の検出器とでの前記位相遅れの逆転の態様に基づき誤接続の態様を判定することを特徴とする、ＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定方法。
【請求項２】
沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたＬＰＲＭのガイドチューブ内の互いに異なる高さにそれぞれ固定配置されて熱中性子を検出する複数の検出器からの信号ケーブルにおける誤接続を判定する装置において、
ボイド量変動に連動する冷却材密度の変動に基づく熱中性子束密度の変動を示す、前記複数の検出器からの信号ケーブルからそれぞれ出力される信号から沸騰水型原子炉の核熱水力振動の卓越周波数の信号を取り出し、これらの取り出された信号の位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段が検出した位相差に基づき、位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じている場合に誤接続がなく、前記位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じていない場合に誤接続があると判定すると共に、下の検出器と上の検出器とでの前記位相遅れの逆転の態様に基づき誤接続の態様を判定する接続状態判定手段と、
前記接続状態判定手段が行なった判定結果を出力する判定結果出力手段と、
を具えることを特徴とする、ＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたＬＰＲＭ（局部出力領域モニタ）の信号ケーブルの誤接続を判定する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉においては、図５に示すように、原子炉圧力容器１０内の熱中性子束分布を監視するために、原子炉圧力容器１０内の燃料１１の間に多数の局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）１２が分散して設置されており、各ＬＰＲＭ１２は複数の高さで熱中性子を検出するために、原子炉圧力容器１０の底壁を貫通して原子炉圧力容器１０内に立設されたガイドチューブ１３と、そのガイドチューブ１３内の互いに異なる高さにそれぞれ固定配置された複数の検出器１４Ａ〜１４Ｄと、そのガイドチューブ１３内を電動で昇降移動する図示しない移動式炉内計装（ＴＩＰ）とを有しているが、近年、このＬＰＲＭ１２のガイドチューブ１３内の複数の検出器１４Ａ〜１４Ｄからの信号ケーブルの、ガイドチューブ１３の下端部の下方のコネクタ部１５Ａ〜１５Ｄにおいて、熱中性子束分布の監視装置へ至るケーブル１６Ａ〜１６Ｄに対する誤接続が散見されている。
【０００３】
当該事象は、ＬＰＲＭ出力値とＴＩＰ出力値との差異の確認、あるいは制御棒（ＣＲ）挿入・引抜位置とそのＣＲに近接するＬＰＲＭ出力値との間の不整合を確認すれば、検知できる可能性はある。しかしながら、最終的な誤接続判定のためには、原子炉の運転を停止し、原子炉格納容器内にある当該ケーブルコネクタ部を目視検査する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように当該事象の判定は、従来は運転中にＬＰＲＭ出力値とＴＩＰ出力値との差異が大きい場合、あるいは、ＣＲの挿入・引抜位置が、誤接続ＬＰＲＭ信号に影響を与えるような場合に限られており、見過ごされる可能性が否定できなかった。そして、誤接続を検知したと思われる場合でも、それだけでは誤接続であるのか、あるいはそれ以外の要因、例えばＬＰＲＭ検出器の信号ドリフト等なのか判別できなかった。また、当該接続部は原子炉格納容器内にあるため、原子炉の運転中の目視検査が不可能である。従って、誤接続の可能性が指摘されても、その対応としては誤接続以外の要因も考慮する必要があるため、必ずしも効率の良い点検・補修の準備はできなかった。
【０００５】
それゆえ、原子炉の運転中に誤接続の有無の判定、誤接続チャンネルの断定ができるようにすること、逆に言えば、当該部分の施工に対するトレーサビリティー確保の点において、原子炉の運転中に誤接続が発生していないことの確認ができるようにすることは、効率的なプラント運用保守に繋げるための課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定方法は、沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたガイドチューブ内の互いに異なる高さにそれぞれ固定配置されて熱中性子を検出する複数の検出器からの信号ケーブルにおける誤接続を判定するに際し、ボイド量変動に連動する冷却材密度の変動に基づく熱中性子束密度の変動を示す、前記複数の検出器からの信号ケーブルからそれぞれ出力される信号から、沸騰水型原子炉の核熱水力振動の卓越周波数の信号を取り出し、これらの取り出された信号の位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じている場合に誤接続がなく、前記位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じていない場合に誤接続があると判定すると共に、下の検出器と上の検出器とでの前記位相遅れの逆転の態様に基づき誤接続の態様を判定することを特徴とするものである。
【０００７】
また、この発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定装置は、沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたガイドチューブ内の互いに異なる高さにそれぞれ固定配置されて熱中性子を検出する複数の検出器からの信号ケーブルにおける誤接続を判定する装置において、ボイド量変動に連動する冷却材密度の変動に基づく熱中性子束密度の変動を示す、前記複数の検出器からの信号ケーブルからそれぞれ出力される信号から沸騰水型原子炉の核熱水力振動の卓越周波数の信号を取り出し、これらの取り出された信号の位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差検出手段が検出した位相差に基づき、位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じている場合に誤接続がなく、前記位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じていない場合に誤接続があると判定すると共に、下の検出器と上の検出器とでの前記位相遅れの逆転の態様に基づき誤接続の態様を判定する接続状態判定手段と、前記接続状態判定手段が行なった判定結果を出力する判定結果出力手段と、を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定方法によれば、沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたガイドチューブ内の互いに異なる高さにそれぞれ固定配置されて熱中性子を検出する複数の検出器からの信号ケーブルにおける誤接続を判定するに際し、ボイド量変動に連動する冷却材密度の変動が冷却材の流れに従い炉心下部から炉心上部へ伝播するのに起因して熱中性子束密度の変動も炉心下部から炉心上部へ移動する点に着目し、複数の検出器で検出する熱中性子束密度の変動の位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じている場合に誤接続がなく、前記位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じていない場合に誤接続があると判定するので、それらの検出器からの信号ケーブルにおける誤接続の有無を、原子炉の運転中に確認することができる。
【０００９】
また、この発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定装置によれば、沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたガイドチューブ内の互いに異なる高さにそれぞれ固定配置されて熱中性子を検出する複数の検出器からの信号ケーブルにおける誤接続を判定する装置において、ボイド量変動に連動する冷却材密度の変動が冷却材の流れに従い炉心下部から炉心上部へ伝播するのに起因して熱中性子束密度の変動も炉心下部から炉心上部へ移動する点に着目し、位相差検出手段が、ボイド量変動に連動する冷却材密度の変動に基づく熱中性子束密度の変動の、前記複数の検出器からの信号ケーブルからそれぞれ出力される信号における位相差を検出し、接続状態判定手段が、前記位相差検出手段が検出した位相差に基づき、位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じている場合に誤接続がなく、前記位相遅れが下の検出器に対し上の検出器に順次に生じていない場合に誤接続があると判定し、そして判定結果出力手段が、前記接続状態判定手段が行なった判定結果を出力するので、それらの検出器からの信号ケーブルにおける誤接続の有無を、原子炉の運転中に確認することができる。
【００１０】
また、この発明の方法および装置においては、下の検出器と上の検出器とでの前記位相遅れの逆転の態様に基づき誤接続の態様を判定する。このようにすれば、誤接続の有無だけでなく、複数の検出器のうちどの検出器で誤接続が生じているかまで判定することができる。
【００１１】
さらに、この発明の方法および装置においては、前記熱中性子束密度の変動を、沸騰水型原子炉の核熱水力振動の卓越周波数すなわち０．５Ｈｚ付近の周波数の信号によって判定する。このようにすれば、核熱水力振動の卓越周波数は、ボイド量変動に連動する冷却材密度の変動に密接に関連するので、冷却材密度の変動に基づく位相遅れを正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定方法の一実施例を実施するための、この発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定装置の一実施例の構成を示すブロック線図であり、この実施例のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定装置は、位相差検出手段としての位相差検出部１と、接続状態判定手段としての接続状態判定部２と、判定結果出力手段としての判定結果出力部３とを具えてなり、具体的には、予め与えられたプログラムに基づきそれら位相差検出部１と接続状態判定部２と判定結果出力部３との機能を果たすパーソナルコンピュータにて構成されている。
【００１３】
ところで、図５に示す如き沸騰水型原子炉の図中右側に示す如き圧力容器１０内では、図２に示すように各々複数本の燃料１１を纏めた複数本の燃料集合体１１Ａが並んで上下方向へ延在しており、それらの燃料集合体１１Ａ内の垂直な流路を冷却材としての冷却水Ｗが下から上へ流れている。この燃料集合体１１Ａ内の冷却水Ｗには燃料集合体１１Ａの核反応による熱でボイドが発生し、これにより流路内の冷却水Ｗは上部程ボイド率が高い気相と液相との二相流となる。この二相流では流路の入口流量が変動するとその変動が流路上部へ時間遅れをもって伝播してゆき、これに伴って冷却水Ｗ中を通過する熱中性子束密度の変動も流路下部から流路上部へ時間遅れをもって伝播してゆく。この変動の周波数が核熱水力振動の卓越周波数であり、通常０．５Ｈｚ付近の周波数となる。
【００１４】
図２に示すように、燃料集合体１１Ａの間には冷却水流路に沿って上下方向へ延在するようにＬＰＲＭ１２のガイドチューブ１３が配置され、そのガイドチューブ１３内の互いに異なる高さには例えば四つの検出器１４Ａ〜１４Ｄがそれぞれ固定配置されて、冷却水Ｗ中を通過する熱中性子束の密度を検出する。
【００１５】
しかしてこの実施例の装置では、四つの検出器１４Ａ〜１４Ｄからの信号ケーブルの、ガイドチューブ１３の下端部の下方のコネクタ部１５Ａ〜１５Ｄに接続されたケーブル１６Ａ〜１６Ｄが、上記位相差検出部１に接続され、位相差検出部１はそれらのケーブル１６Ａ〜１６Ｄからの出力信号をそれぞれバンドパスフィルタに通して、上記核熱水力振動の卓越周波数である０．５Ｈｚ付近の信号だけを取り出し、例えば四本のケーブル１６Ａ〜１６Ｄのうちの二本ずつの組について相互相関関数を求め、その相互相関関数のピーク位置の時間軸上の正負から時間遅れまたは時間進みを評価するといった方法で、それらの信号の位相差を検出する。
【００１６】
この位相差の検出結果は位相差検出部１から接続状態判定部２に送られる。ここで、四つの検出器１４Ａ〜１４Ｄは、最下部の検出器１４Ａに対し下から上へ、すなわち検出器１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの順で順次に時間遅れを持って上記０．５Ｈｚ付近の信号を出力する。従って、ガイドチューブ１３の下端部の下方のコネクタ部１５Ａ〜１５Ｄへのケーブル１６Ａ〜１６Ｄの接続が正しければ、それらのケーブル１６Ａ〜１６Ｄの出力信号は図３に例示するように、最下部の検出器１４Ａに接続されたケーブル１６Ａに対し下から上へ、すなわち検出器１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄにそれぞれ接続されたケーブル１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄの順で順次に位相差を持ったものとなる。そこで接続状態判定部２は、上記位相差の検出結果が、ケーブル１６Ａに対しケーブル１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄの順で順次に位相差を持ったものとなっているか否かを判定する。
【００１７】
具体的には接続状態判定部２は、四本のケーブル１６Ａ〜１６Ｄのうちの二本ずつの組について、位相差の態様がどのようであるかを調べ、図４に示す位相差の態様と誤接続の態様との対応表に基づいて、誤接続の有無および態様を判定する。なお、この図４中、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはケーブル１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄの出力信号をそれぞれ示し、＋符号は前者に対し後者の位相が進んでいることを示し、−符号は前者に対し後者の位相が遅れていることを示している。例えば図４（ａ）の一番上に示すように、ケーブル１６Ａの信号に対しケーブル１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄの信号が遅れ（−）、ケーブル１６Ｂの信号に対しケーブル１６Ｃ，１６Ｄの信号が遅れ（−）、ケーブル１６Ｃの信号に対しケーブル１６Ｄの信号が遅れ（−）ていれば誤接続はないと判断し、そうでない場合は、信号の進み（＋）があった組の位置に応じて、図４（ａ），（ｂ）のそれぞれの左端に示す誤接続状態になっていると判断する。
【００１８】
なお、通常、炉心部の気相速度は約７ｍ／ｓ、炉心長が４ｍ弱であるので、上述したボイド量の変動が炉心部を通過する時間は約０．６秒弱となり、核熱水力振動の卓越周波数の逆数である核熱水力振動の周期の約２秒と比較して充分短いため、一番下の検出器１４Ａと一番上の検出器１４Ｄとで出力信号に１周期分近くの遅れが生ずることはないので、遅れと進みとを誤って判断することはない。
【００１９】
上記の判断結果は接続状態判定部２から判定結果出力部３に送られ、判定結果出力部３は、接続状態判定部２から送られた判定結果すなわち誤接続の有無および態様を、例えば画面表示装置の画面上に表示して出力する。
【００２０】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えばこの発明の方法では、検査員が、位相差検出部１に対応する装置で四本のケーブル１６Ａ〜１６Ｄのうちの二本ずつの組について位相差を検出し、その位相差の態様を図４に示す位相差の態様と誤接続の態様との対応表と比較して、誤接続の有無および態様を判定しても良い。また、位相差検出部１は上記実施例ではソフトウェアによるデジタルフィルタを用いているが、代わりにハードウェア（電子回路）によるアナログフィルタを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
かくしてこの発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定方法および装置によれば、ＬＰＲＭの検出器からの信号ケーブルにおける誤接続の有無を、原子炉の運転中に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定方法の一実施例を実施するための、この発明のＬＰＲＭ信号ケーブル誤接続判定装置の一実施例の構成を示すブロック線図である。
【図２】沸騰水型原子炉の圧力容器内の燃料集合体とそれらの間の冷却水流路およびＬＰＲＭのガイドチューブを示す説明図である。
【図３】ＬＰＲＭの四本のケーブルの出力信号の位相差を示す説明図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、上記実施例の方法で用いる位相差の態様と誤接続の態様との対応表を示す説明図である。
【図５】沸騰水型原子炉の圧力容器内の燃料とＬＰＲＭのガイドチューブとを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  位相差検出部
２  接続状態判定部
３  判定結果出力部
１０  原子炉圧力容器
１１  燃料
１１Ａ  燃料集合体
１２  ＬＰＲＭ
１３  ガイドチューブ
１４Ａ〜Ｄ  検出器
１５Ａ〜Ｄ  コネクタ
１６Ａ〜Ｄ  ケーブル
【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】
0005190282.tif 000006