(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心内に配置された熱電対温度計及び発熱用抵抗器を備えた複数の検出器と、これら各検出器の発熱用抵抗器にヒータ電源ケーブルを通して電源を供給する発熱用電源装置と、前記各検出器の熱電対温度計より信号ケーブルを通して入力される温度値を測定する熱電対電圧測定器と、前記発熱用電源装置の出力側に設けられ前記検出器の発熱用抵抗器への電源の出力先を切換える出力切換装置と、この出力切換装置の出力値を測定する出力測定装置と、前記発熱用電源装置の測定部で測定した出力値と前記出力測定装置で測定された出力切換装置の出力値とを比較し、これら二つの値の差が予め設定した値以上のとき前記発熱用電源装置か前記出力切換装置のどちらかが故障していると判断してその旨を出力する故障診断機能を有する信号処理装置とを備えたことを特徴とする固定式炉心内計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の固定式炉心内計測装置において、ｎ本の検出器を、ｍ台の熱電対電圧測定器で測定する場合、熱電対電圧測定器１台当りで監視する検出器が炉内に均等に配置され、炉心内の一部分に集中しないようにしたことを特徴とする固定式炉心内計測装置。
【請求項３】
請求項１記載の固定式炉心内計測装置において、前記各検出器の発熱用抵抗器と前記発熱用電源装置との間の電源供給ライン及び前記各検出器の熱電対温度計と前記熱電対電圧測定器との間の信号ラインは、前記各検出器の熱電対温度計及び発熱用抵抗器の入出力端に結合された結合器と、この結合器に信号ケーブル及びヒータ電源ケーブルを一括した多芯ケーブルを介して接続された分離器とを備え、この分離器により分岐された前記多芯ケーブルの信号ケーブルを前記熱電対電圧測定器に接続し、またヒータ電源ケーブルを前記発熱用電源装置に接続する構成としたことを特徴とする固定式炉心内計測装置。
【請求項４】
請求項３記載の固定式炉心内計測装置において、前記結合器と前記多芯ケーブルとを接続用ケーブルを用いて接続することを特徴とする固定式炉心内計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内で発生した放射線の照射によるセンサの発熱量を測定して、局部出力系モニタ（ＬＰＲＭ）の利得校正に必要な炉内出力分布を測定して炉内状態を監視する固定式炉心内計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉出力を監視する装置として、炉内の周囲部に複数個のセンサをそれぞれ固定し、これらのセンサにより炉内で発生した放射線の照射によるセンサの発熱量を測定し、その発熱量から局部出力系モニタ（ＬＰＲＭ）の利得校正に必要な炉内出力分布を測定して炉内状態を監視する固定式炉心内計測装置がある。
【０００３】
従来、この固定式炉心内計測装置は、例えばステンレス材で構成された容器内に熱電対温度計と発熱用抵抗器とを収納してなる複数本の検出器を炉心内部にそれぞれ固定し、これら各検出器の熱電対温度計及び発熱用抵抗器に炉心底部を貫通する部分に設けられた結合器を多芯ケーブルを介して接続し、この結合器より多芯ケーブルを介して炉側との隔壁を貫通させて設けられたペネトレーションに接続している。
【０００４】
そして、監視所には熱電対電圧測定器、発熱用抵抗器へ電源を供給する発熱用電源装置、この発熱用電源装置を出力制御する電源制御装置、発熱用電源装置の出力電圧を測定する電圧測定装置及び発熱用電源装置の出力電流を測定する電流測定装置が設置され、熱電対電圧測定器は信号ケーブルを介してペネトレーションに接続され、発熱用電源装置はヒータ電源ケーブルを介してペネトレーションに接続されている。
【０００５】
このような構成の固定式炉心内計測装置において、装置自体の校正は一定電流を出力するように制御された発熱用電源装置からセンサ内に組み込まれた校正用の発熱用抵抗器に電圧を加えることで実施している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる固定式炉心内計測装置では、システム内の環境条件が温度などによって変化するため、測定システムがその影響を受け、測定精度の低下につながるという問題がある。
【０００７】
また、炉内に設けられた各検出器には、炉底部の狭い箇所に設けられた結合器を介して多芯ケーブルが接続されるため、結合部はできる限り小型化する必要がある。
【０００８】
さらに、測定システムにおいて、炉内に配設された複数の検出器からの信号を処理するにあたっては、炉内出力分布の測定に対する信頼性が要求される。
【０００９】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、システムの測定精度及びシステム全体の信頼性の向上を図ることができる固定式炉心内計測装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により固定式炉心内計測装置を構成する。
【００１２】
請求項１に対応する発明は、炉心内に配置された熱電対温度計及び発熱用抵抗器を備えた複数の検出器と、これら各検出器の発熱用抵抗器にヒータ電源ケーブルを通して電源を供給する発熱用電源装置と、前記各検出器の熱電対温度計より前記信号ケーブルを通して入力される温度値を測定する熱電対電圧測定器と、前記発熱用電源装置の出力側に設けられ前記検出器の発熱用抵抗器への電源の出力先を切換える出力切換装置と、この出力切換装置の出力値を測定する出力測定装置と、前記発熱用電源装置の測定部で測定した出力値と前記出力測定装置で測定された出力切換装置の出力値とを比較し、これら二つの値の差が予め設定した値以上のとき前記発熱用電源装置か前記出力切換装置のどちらかが故障していると判断してその旨を出力する故障診断機能を有する信号処理装置とを備える。
【００１５】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の固定式炉心内計測装置において、ｎ本の検出器を、ｍ台の熱電対電圧測定器で測定する場合、熱電対電圧測定器１台当りで監視する検出器が炉内に均等に配置され、炉心内の一部分に集中しないようにする。
【００１６】
請求項３に対応する発明は、請求項１に対応する発明の固定式炉心内計測装置において、前記各検出器の発熱用抵抗器と前記発熱用電源装置との間の電源供給ライン及び前記各検出器の熱電対温度計と前記熱電対電圧測定器との間の信号ラインは、前記各検出器の熱電対温度計及び発熱用抵抗器の入出力端に結合された結合器と、この結合器に信号ケーブル及びヒータ電源ケーブルを一括した多芯ケーブルを介して接続された分離器とを備え、この分離器により分岐された前記多芯ケーブルの信号ケーブルを前記熱電対電圧測定器に接続し、またヒータ電源ケーブルを前記発熱用電源装置に接続する構成とする。
【００１７】
請求項４に対応する発明は、請求項３に対応する発明の固定式炉心内計測装置において、前記結合器と前記多芯ケーブルとを接続用ケーブルにより接続する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明による固定式炉心内計測装置の第１の実施の形態を示すシステム構成図である。
【００２０】
図１において、１０３は炉心内に適宜の間隔を存して配置固定された複数本の検出器（図では１本のみ示す）で、この検出器１０３は炉心底部を貫通させて軸方向に設けられたステンレスからなる保護管内に軸方向に適宜の間隔を存して設けられた複数個の熱電対温度計１０１と軸方向に沿って設けられた発熱用抵抗器１０２とが収納されている。
【００２１】
検出器１０３の炉心底部を貫通する部分には結合器１０５ａが設けられ、この結合器１０５ａの一端に熱電対温度計１０１と発熱用抵抗器１０２とが接続され、結合器１０５ａの他端には多芯ケーブル１０４を介して分離器１０５ｂが接続される。
【００２２】
この分離器１０５ｂは多芯ケーブル１０４を信号ケーブルとヒータ電源ケーブルに分離し、これらのケーブルは原子炉格納容器を貫通させて設けられたペネトレーション１０６の容器内側端にそれぞれ接続される。
【００２３】
一方、１０９は発熱用抵抗器へ電源を供給する発熱用電源装置で、この発熱用電源装置１０９は、内部に電流測定部及び電圧測定部を有し、電源制御装置１１２により制御され、その出力は出力先の発熱用抵抗器に切換える出力切換装置１１１に与えられる。
【００２４】
この出力切換装置１１１により切換えられる各通電回路には電圧測定装置１１３と電流測定装置１１４がそれぞれ接続される。そして、これらの各通電回路は、コネクタを介してヒータ電源ケーブル１１０によりヒータ電源ケーブル側のペネトレーション１０６に接続される。
【００２５】
また、信号ケーブル側のペネトレーション１０６にはコネクタを介して信号ケーブル１０８により熱電対電圧測定器１０７が接続される。この熱電対電圧測定器１０７は熱電対温度計１０１からの信号を測定し、その測定値は信号処理装置１１６に与えられる。
【００２６】
また、信号処理装置１１６には、システム内の温度を測定する環境データ測定器１１５からの環境データ、発熱用電源装置１０９内の電流測定部及び電圧測定部により測定された電流及び電圧、電源制御装置１１２より出力される電流制御信号及び電圧制御信号、さらに電圧測定装置１１３及び電流測定装置１１４により測定された通電回路の電圧及び電流測定値がそれぞれ入力される。
【００２７】
さらに、１１８は信号処理装置１１６で演算処理された結果を外部に出力する外部出力装置である。
【００２８】
上記信号処理装置１１６は、図２に示すように入力部２１、この入力部２１より入力される熱電対電圧測定器１０７で測定した熱電対温度計の値ＶGT、環境データ測定器１１５からの環境データＴ、発熱用電源装置１０９内の電流測定部及び電圧測定部により測定された電流及び電圧ＩPS，ＶPS、電源制御装置１１２より出力される電流制御信号及び電圧制御信号ＩPSCONTL，ＶPSCONTL、さらに電圧測定装置１１３及び電流測定装置１１４により測定された通電回路の電圧及び電流測定値ＶMON,IMONをそれぞれ記憶する記憶部２２、この記憶部２２に記憶されている各データを取込んで演算を実行する演算部２３及びこの演算器２３での演算結果を判定する判定部２４、この判定部２４の判定結果を出力する出力部２５とを備えている。
【００２９】
ここで、上記記憶部２２及び演算部２３の詳細な機能について図３及び図４により説明する。
【００３０】
記憶部２２は、熱電対電圧ＶGTの温度変動量Ｔの関係が書き込まれたテーブル１２０と熱電対電圧ＶGTを書き込むメモリ１２１、発熱用電源装置１０９の電圧測定部で測定された電源電圧ＶPSの温度変動量Ｔが書き込まれたテーブル１３０と電源電圧ＶPSを書き込むメモリ１３１、発熱用電源装置１０９の電流測定部で測定された電源電流ＩPSの温度変動量が書き込まれたテーブル１４０と電源電流ＩPSを書き込むメモリ、出力切換装置１１１の電圧測定装置１１３により測定された電圧ＶMONの温度変動量が書き込まれたテーブル１５０と電圧ＶMONを書き込むメモリ、出力切換装置１１１の電流測定装置１１４により測定された電流ＩMONの温度変動量が書き込まれたテーブル１６０と電流ＩMONを書き込むメモリ１６１、熱電対電圧ＶGTを書き込むメモリ１２１、出力切換装置１１１の電圧測定装置１１３により測定された電圧ＶMONと電流測定装置１１４により測定された電流ＩMONとから電力ＰMONの温度変動量が書き込まれたテーブル１８０と電力ＰMONを書き込むメモリ１８１を備えている。
【００３１】
また、演算部２３は、各メモリに書き込まれている各部の電圧又は電流に対して各テーブルに書き込まれている温度変動量に基づいて補正する補正演算機能１２２，１３２，１４２，１５２，１６２，１８２と、これら各補正演算機能により補正された結果を比較する演算機能１７０とを有している。
【００３２】
なお、図４において、１７１は上記演算機能１７０の演算結果に従って故障判断を行う判定器を示し、前述した判定部２４に相当する。
【００３３】
次に上記のように構成された固定式炉心内計測装置の作用を述べる。
【００３４】
いま、記憶部２２の熱電対電圧記録メモリ１２１に納められている環境データ測定器１１５で測定された装置温度と熱電対測定器１０７で測定した熱電対温度測定値ＶＧＴとが演算部２３に取込まれると、この演算部２３では補正演算機能１２２により熱電対温度測定値ＶＧＴにテーブル１２０に納められている温度と熱電対電圧の温度変動量との関係を示す環境データＴから求められた現在の温度における温度変動量を加える補正演算を実行し、この補正された熱電対電圧を外部出力装置１１８を介して外部に出力するか、あるいは信号処理装置１１６に補正済みデータを返送する。これにより、現在の温度における補正された熱電対電圧を得ることができるので、システム精度を向上することができる。
【００３５】
次に記憶部２２のメモリ１４１に納められている発熱用電源装置１０９で測定した出力電流値ＩPSが演算部２３に取込まれると、この演算部２３では補正演算機能１４２によりテーブル１４０に納められている温度と電源電流ＩPSの温度変動量との関係を示すデータＴから求められた現在の温度における温度変動量を加える補正演算を実行し、またメモリ１６１に納められている出力切換装置１１１で測定した出力電流値ＩMONが演算部２３に取込まれると、この演算部２３では補正演算機能１６２によりテーブル１６０に納められている温度と電流測定装置１１４により測定された電流ＩMONの温度変動量との関係を示すデータＴから求められた現在の温度における温度変動量を加える補正演算を実行する。
【００３６】
そして、現在の温度における補正された熱用電源装置１０９で測定した出力電流値ＩPSと出力切換装置１１１で測定した出力電流値ＩMONとが演算部２３に取込まれると、この演算部２３では演算機能１７０によりこれらの値を比較して二つの値の差を求め、この差が判定部２４（図４の判定器１７１）により予め設定した値以上であると判定されると、発熱用電源装置１０９か出力切換装置１１１のどちらかが故障していると判断し、アラームなどを出力する。
【００３７】
さらに、発熱用電源装置１０９で測定した出力電流値ＩPSと、出力切換装置１１１で測定した出力電流値ＩMONとをシステム内の環境データ測定器１１５によって測定した環境データＴを使用して環境条件による影響を補正し、補正結果と電源制御装置１１２の制御値ＩPSCONTLとを比較し、各三つの値の差が、予め設定した値以上の場合、発熱用電源装置１０９か出力切換装置１１１か電源制御装置１１２のいずれかが故障していると判断し、アラームなどを出力する。
【００３８】
上述した故障診断は出力電圧値ＶPSを用いた場合にも同様なので、ここではその説明を省略する。
【００３９】
この故障診断は、電流／電圧の両方について実施することで、システムの信頼性は更に向上させることができる。
【００４０】
上記では出力切換装置１１１の電流測定装置１１４で測定した出力電流値ＩMON又は電圧測定装置１１３で測定した出力電圧値ＶMONを環境データＴで補正する場合について述べたが、これら出力電流値ＩMON及び出力電圧値ＶMONを用いてヒータ電力ＰMONとし、このヒータ電力ＰMONに対しても環境データＴで補正することができる。
【００４１】
すなわち、メモリ１８１に納められているヒータ電力ＰMONが演算部２３に取込まれると、この演算部２３では補正演算機能１８２によりテーブル１８０に納められている温度とヒータ電力ＰMONの温度変動量との関係を示すデータＴから求められる現在の温度における温度変動量を加える補正演算を実行する。これにより、現在の温度における補正されたヒータ電力を得ることができる。
【００４２】
なお、補正処理は信号処理装置１１６内部のみならず、機能毎に別々に設けた専用の処理装置を用いても前述同様に実施できる。
【００４３】
上記実施の形態では、オンラインにより熱電対電圧測定器１０７で測定した熱電対温度計の値と、発熱用電源装置１０９で測定した出力電流／電圧値と、出力切換装置１１１で測定した出力電流／電圧値とをシステム内の環境データ測定器１１５によって測定した環境データＴを使用して環境条件による影響を補正する場合について述べたが、オフラインで実施しても同様の補正効果が期待できる。
【００４４】
オフライン処理の場合、信号処理装置１１６は各メモリ１２１，１３１，１４１，１５１，１６１，１８１から読み込んだデータを外部に設けられた補正装置１１７に出力し、この補正装置１１７に温度変動量テーブル１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１８０を備えておくことにより、前述した実施の形態と同様の温度補正処理を行うことができる。
【００４５】
ところで、複数本の検出器１０３に接続された結合器１０５ａに炉心底部で多芯ケーブル１０４が接続されるが、炉心底部に存する空間が非常に狭いため、結合器１０５ａはできる限り小型にする必要がある。また、検出器１０３の感度校正に用いられる発熱用電源装置１０９のラインと検出器１０３の信号ラインには大きさの制限から同一ケーブル内に納めた同一コネクタが用いられるが、ケーブルあるいはコネクタの絶縁劣化に伴い、発熱用電源ラインから信号ラインへの回り込みノイズが懸念される。
【００４６】
図５は本発明による固定式炉心内計測装置の第２の実施の形態における結合器と多芯ケーブルとの接続構成図である。
【００４７】
図５に示すように、検出器１０３に接続された結合器１０５ａの出力端と多芯ケーブル１０４より導出されたケーブル導体と間を接続用ケーブル３０１を用いて半田付けにより接続する構成とするものである。
【００４８】
このように接続用ケーブル３０１を用いて結合器１０５ａと多芯ケーブル１０４とを半田付けして接続することにより、結合器１０５ａを小型化できる。
【００４９】
図６は同実施の形態における結合器と多芯ケーブルとの他の例を示す接続構成図である。
【００５０】
図６に示すように検出器１０３に接続された結合器１０５ａの出力端と多芯ケーブル１０４より導出されたケーブル導体との間を接続用ケーブル３０１と接続器３０２とを用いて接続する構成とするものである。
【００５１】
このように接続用ケーブル３０１と接続器３０２を用いて結合器１０５ａと多芯ケーブル１０４とを接続するようにしても、結合器１０５ａを小型化できる。
【００５２】
図７は本発明による固定式炉心内計測装置の第３の実施の形態における検出器と熱電対電圧測定器との配置並びに接続構成を示す図である。
【００５３】
図７に示すように、炉心内にｎ本の検出器４０１を配置し、これらｎ本の検出器１０３をｍ台の熱電対電圧測定器１０７で測定する場合、熱電対電圧測定器１台当りで監視する検出器が炉心内に均等に配置する構成とするものである。
【００５４】
このように構成することで、検出器を炉心内の一部分に集中しない配置とすることで、熱電対電圧測定器１台で炉内出力分布の概略が測定できる。
【００５５】
図８は本発明による固定式炉心内計測装置の第４の実施の形態における多芯ケーブルの構成図である。
【００５６】
図８（ａ）に示すように、ヒータ電源ケーブル１１０と信号ケーブル１０８とを一括した多芯ケーブル１０４において、＋とグランド（GND）からなる一対のヒータ電源ケーブル１１０をシールドケーブル４０１とし、そのシールドをヒータ電源ケーブルのGND側に接続する構成とするものである。
【００５７】
このような構成の多芯ケーブルとすれば、ヒータ電源ケーブル１１０に加わる電圧は信号ケーブル１０８に達することなく、GND側に流れ込むので、ノイズの回り込みをなくすことができる。
【００５８】
また、図８（ｂ）に示すように、一対のヒータ電源ケーブル１１０の＋側をシールドケーブルとして、そのシールドにヒータ電源ケーブルのGND側を接続するようにしても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５９】
図９は本発明による固定式炉心内計測装置の第５の実施の形態における多芯ケーブルが接続される結合器の構成図である。
【００６０】
図９に示すように、多芯ケーブルが接続される結合器１０５ａにおいて、ヒータ電源ケーブル１１０のコンタクトの周りにヒータ電源ケーブルのGND側と接続したガードリング５０１を設けるものである。
【００６１】
このような構成としても、第４の実施の形態と同様にヒータ電源ケーブルに加わる電圧は信号ケーブルラインに達することなく、GND側に流れ込むので、ノイズの回り込みをなくすことができる。
【００６２】
また、ヒータ電源ケーブルのコネクタの周囲にヒータ電源ケーブルのグランドに接続したコンタクトピンを並べるようにしても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、システムの測定精度及びシステム全体の信頼性の向上を図ることができる固定式炉心内計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固定式炉心内計測装置の第１の実施の形態を示すシステム構成図。
【図２】同実施の形態における信号処理装置の内部構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態における信号処理装置の各部の機能説明図。
【図４】同じく信号処理装置の図３とは異なる部分の機能説明図。
【図５】本発明による固定式炉心内計測装置の第２の実施の形態における結合器と多芯ケーブルとの接続構成図。
【図６】同実施の形態における結合器と多芯ケーブルとの他の例を示す接続構成図。
【図７】本発明による固定式炉心内計測装置の第３の実施の形態における検出器と熱電対電圧測定器との配置並びに接続構成図。
【図８】本発明による固定式炉心内計測装置の第４の実施の形態における多芯ケーブルの構成図。
【図９】本発明による固定式炉心内計測装置の第５の実施の形態における多芯ケーブルの構成図。
【符号の説明】
２１：入力部
２２：記憶部
２３：演算部
２４：判定部
２５：出力部
１０１：熱電対温度計
１０２：発熱用抵抗器
１０３：検出器
１０４：多芯ケーブル
１０５ａ：結合器
１０５ｂ：分離器
１０６：ぺネトレーション
１０７：熱電対電圧測定器
１０８：信号ケーブル
１０９：発熱用電源装置
１１０：ヒータ電源ケーブル
１１１：出力装置
１１２：電源制御装置
１１３：電圧測定装置
１１４：電流測定装置
１１５：環境データ測定器
１１６：信号処理装置
１１７：補正装置
１１８：外部出力装置
【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】
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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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