(57)【要約】【課題】モジュール等の一部を交換することにより容易に制御棒引抜監視動作および原子炉出力振動監視動作を行うことができる制御棒引抜監視装置を提供する。【解決手段】原子炉における制御棒引抜操作に際し前記制御棒の周辺に配置された複数のＬＰＲＭ検出器の信号を演算し、前記制御棒の引き抜き許可判定をする制御棒引抜監視装置において、それぞれが独立して動作する機能単位のモジュールを備える構成とする。【選択図】図１
2007057355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉における制御棒引抜操作に際し前記制御棒の周辺に配置された複数のＬＰＲＭ検出器の信号を演算し、前記制御棒の引き抜き許可判定をする制御棒引抜監視装置において、それぞれが独立して動作する機能単位のモジュールを備えることを特徴とする制御棒引抜監視装置。
【請求項２】
前記モジュールとして少なくとも、ＬＰＲＭ検出器の信号を受信するデータ受信モジュールと、原子炉の局部出力の平均値を演算する局部出力平均モジュールと、制御棒の引抜きを停止させるロッドブロック値を演算するＲＢＭ値演算モジュールを備えていることを特徴とする請求項１記載の制御棒引抜監視装置。
【請求項３】
前記ＲＢＭ値演算モジュールを原子炉の各局部出力の平均値の時間的な挙動を演算するモジュールに交換したことを特徴とする請求項２記載の制御棒引抜監視装置。
【請求項４】
前記局部出力平均モジュールは平均化演算するＬＰＲＭ検出器のグループ情報を書換えることが可能な記憶装置を備えたことを特徴とする請求項２記載の制御棒引抜監視装置。
【請求項５】
前記データ受信モジュールは受信した炉心内全ＬＰＲＭ検出器の信号をバッファに記憶し、前記局部出力平均モジュールは平均化演算するＬＰＲＭ検出器グループ情報を前記記憶装置より読出し、各グループごとにＬＰＲＭ検出器データを前記バッファから読出して炉心全域にわたって平均値演算をすることを特徴とする請求項４記載の制御棒引抜監視装置。
【請求項６】
前記データ受信モジュールは、受信した炉心内全ＬＰＲＭ検出器の信号をバッファに記憶し、前記局部出力平均モジュールは平均化演算するＬＰＲＭ検出器グループ情報を前記記憶装置より読出し、複数の局部出力平均回路によって同時に炉心全域にわたる局部出力平均演算を行うことを特徴とする請求項４記載の制御棒引抜監視装置。
【請求項７】
前記モジュールは、任意回路を形成可能な集積回路によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の制御棒引抜監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の出力を制御する制御棒の引抜きを監視する制御棒引抜監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉においては、原子炉出力を監視する目的から局部出力領域モニタ検出器（以下ＬＰＲＭ（Local Power Range Monitor）検出器と略す。）集合体が炉心内に多数配置されている。ＬＰＲＭ検出器集合体は炉心垂直方向に配置された４台のＬＰＲＭ検出器から構成され、各ＬＰＲＭ検出器は炉心底部からそれぞれＡ領域ＬＰＲＭ検出器、Ｂ領域ＬＰＲＭ検出器、Ｃ領域ＬＰＲＭ検出器、Ｄ領域ＬＰＲＭ検出器と呼ばれる。これらの検出器からの信号は原子炉の出力監視の為に各監視装置に伝送される。
【０００３】
ＬＰＲＭ検出器データから原子炉を監視する装置は、原子炉全域にわたる中性子束レベルを監視する装置及び原子炉内の局所的な中性子束レベルを監視する装置に大別される。原子炉全域にわたる中性子束レベルを監視する装置としては平均出力モニタがある。原子炉の局所的な中性子束レベルを監視する装置としては制御棒引抜監視装置がある。
【０００４】
原子炉の炉出力上昇の為には制御棒の引抜きを行うが、制御棒引抜監視装置は、引抜きのために選択された制御棒を囲むＬＰＲＭ検出器集合体最大４本（ＬＰＲＭ検出器最大１６台）の信号をＡ領域及びＣ領域、Ｂ領域及びＤ領域の２グループに分け、それぞれ最大８台のＬＰＲＭ検出器信号の平均値を演算する。この局部平均値と原子炉平均出力を比較して、局部平均値が原子炉平均出力より小さい場合には局部平均値に対して原子炉平均出力と同等となる利得を掛け合わせる。この値を所定のＲＢＭ値（ロッドブロック値）と比較してＲＢＭ値を超えた場合には制御棒引抜阻止信号を出力し、制御棒の引抜きを停止させることで原子炉内燃料棒の破損を防止する（特許文献１）。
【０００５】
また原子炉の局所的な中性子束レベルを監視する装置として出力振動監視装置がある（特許文献２参照）。出力振動監視装置は、炉心不安定性及び領域不安定性のどちらも検知可能なように、制御棒引抜監視装置とは異なるグループ最大４台のＬＰＲＭ検出器の局部平均値を監視し、局部平均値の振動の振幅が設定値を超えた場合にはトリップを発生し、原子炉の出力を低下させ出力振動を抑制する。
【特許文献１】特開平４−１１８５９１号公報
【特許文献２】特開平４−３３５１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の制御棒引抜監視装置は演算処理部がマイクロプロセッサで構成され、それぞれ独立した装置とされてきた。そのため、共通な機能を有する別個の回路を多数ラインナップすることが必要であった。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、モジュール等の一部を交換することにより容易に制御棒引抜監視動作および原子炉出力振動監視動作を行うことができる制御棒引抜監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、原子炉における制御棒引抜操作に際し前記制御棒の周辺に配置された複数のＬＰＲＭ検出器の信号を演算し、前記制御棒の引き抜き許可判定をする制御棒引抜監視装置において、それぞれが独立して動作する機能単位のモジュールを備える構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モジュール等の一部を交換することにより容易に制御棒引抜監視動作および原子炉出力振動監視動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る制御棒引抜監視装置の第１ないし第３の実施の形態を図面を参照して説明する。  
（第１の実施の形態）
本実施の形態の制御棒引抜監視装置は、図１に示すように、ＬＰＲＭ検出器１−１−１〜１−８−ｎ、前段ユニット２−１〜２−８、および制御棒引抜監視装置本体９から構成されている。
【００１１】
制御棒引抜監視装置本体９は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）上に構成されたデータ受信モジュール６、局部出力平均モジュール７およびＲＢＭ値演算モジュール８から構成されている。データ受信モジュール６はデータ受信部３−１〜３−８を備え、局部出力平均モジュール７は局部出力平均回路４を備え、ＲＢＭ値演算モジュール８はＲＢＭ値演算回路５を備えている。
【００１２】
このように構成された本実施の形態において、原子炉内の全てのＬＰＲＭ検出器１−１−１〜１−８−ｎの検出データが前段ユニット２−１〜２−８を介して制御棒引抜き監視装置本体９に伝送される。制御棒引抜監視装置本体９内での主な演算処理は、データ受信、各グループのＬＰＲＭ検出器データの平均値の演算およびＲＢＭ値演算である。この内、データ受信及びＬＰＲＭ検出器データの平均演算については、出力振動監視モニタにおいても同様の処理が必要となる動作であるが、ＲＢＭ値演算については制御棒引抜監視のために独特の処理である。そこで制御棒引抜監視装置本体９を機能毎のモジュールを組み合わせることで構成している。すなわち、データ受信モジュール６、局部出力平均モジュール７、ＲＢＭ値演算モジュール８と機能毎に独立して動作するモジュールによって構成し、局部出力平均モジュール７から炉心全域にわたる局部出力平均値を出力する。このようにすることでこのデータを受信した次段のモジュールでのこのデータを使用した演算処理の自由度が高まる。
【００１３】
本実施の形態の制御棒引抜監視装置では、制御棒引抜監視動作を行う場合にはＬＰＲＭ検出器データの局部平均値の中から選択された制御棒の周辺に該当するものを選択しＲＢＭ値を演算する機能を持ったモジュールを使用することでその機能が実現される。原子炉出力振動監視動作を行う場合には、炉心全域にわたる各局部出力平均値の時間的な挙動を監視するモジュールを使用することでその機能が実現される。
【００１４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る制御棒引抜監視装置の第２の実施の形態を図２、図３を用いて説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
本実施の形態は局部出力平均の演算処理部に係る。まず図２を用いて制御棒引抜監視と原子炉出力振動監視における局部出力平均演算の違いについて説明する。図２は多数の制御棒１９を備えた原子炉内一部の上面図を示すものであり、制御棒引抜監視演算セル１１と出力振動監視演算セル１６を示している。制御棒引抜監視演算セル１１はＬＰＲＭ検出器集合体１２，１３，１４，１５から構成され、出力振動監視演算セル１６はＬＰＲＭ検出器集合体１３，１４，１７，１８から構成されている。各ＬＰＲＭ検出器集合体１２，１３，１４，１５，１７，１８は炉心底部からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと区分された４台のＬＰＲＭ検出器から構成されている。
【００１６】
このような構成において制御棒引抜監視のための局部出力平均演算は最大４本の制御棒を囲む正方形のセル１１について、Ａ及びＣ領域、Ｂ及びＤ領域最大８台のＬＰＲＭ検出器出力についての平均化を行う。一方、出力振動監視においては１本のＬＰＲＭ検出器集合体１５を囲む菱形のセル１６について、上下部のＡＣ、左右部のＢＤ及び上下部ＢＤ、左右部ＡＣの最大８台のＬＰＲＭ検出器出力についての平均化を行う。このように２つの監視目的で異なる演算セルを有することへの対応として、図３に示す構成によって書換え可能なセル情報記憶部１０に演算するセル情報を記憶させる。
【００１７】
すなわち、制御棒引抜監視装置本体９に伝送されたＬＰＲＭ検出器出力はデータ受信部３−１〜３−８のアドレスを有したバッファに記録される。局部出力平均回路４は演算周期ごとにカウントアップするカウンタを有し、カウント値をセル情報記憶部１０にアドレス情報として出力する。セル情報記憶部１０は与えられたアドレス情報に対して演算対象セルに属する最大８個のＬＰＲＭ検出器出力データのアドレス情報を返す。このアドレス情報から局部出力平均回路４はデータ受信部３−１〜３−８のバッファより該当するＬＰＲＭ検出器データを読み出し、平均化を行う。これを順次繰り返し、演算するセルの個数によってカウンタをリセットすることで短時間に炉内全域にわたる局部平均値の演算を行い、後段のＲＢＭ演算回路５へ出力する。またセル情報記憶部１０の内容を変える事によって、原子炉出力振動監視のためのセル１６での演算にも対応する。
【００１８】
各セルの局部出力平均演算に更に高い同時性が要求される場合においては、局部出力平均回路４を演算対象となるセルと同数設置し並列動作させることによって対応することができる。
【００１９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明に係る制御棒引抜監視装置の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は第１及び第２の実施の形態における各機能モジュールの演算処理回路の実現方法に関わるものである。
【００２０】
所定の機能を分担するモジュールの組合せによって、１つの監視装置を実現する為にはモジュールの組合せに影響されず、独自の周期にて動作を行うモジュールが必要である。その目的に適した回路実現手段としてＦＰＧＡ、ＡＳＩＣといった任意回路を実現可能な集積回路が挙げられる。各モジュールに対してこれらの集積回路を複数設置し、モジュールごとの独自の周期にて演算を実施することによって容易に目的とする機能を実現することが出来る。また書換え可能なＦＰＧＡ（フラッシュタイプ）を使用することでその機能検証、保守についても容易となる。原子炉の安全保護系のように高い信頼度を要求される部分においては書換え不可のＦＰＧＡを使用する方法を取ることも出来る。集積回路内部のロジックについても検証が容易である機能要素（Functional Element）毎に機能検証し、その組合せで要求される機能を組み上げることでより信頼性の高いモジュール機能を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態の制御棒引抜監視装置の構成を示すブロック図。
【図２】制御棒引抜監視と原子炉出力振動監視のための演算セルを示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の制御棒引抜監視装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２２】
１−１−１〜１−８−ｎ…ＬＰＲＭ検出器、２−１〜２−８…前段ユニット、３−１〜３−８…データ受信部、４…局部出力平均回路、５…ＲＢＭ値演算回路、６…データ受信モジュール、７，７ａ…局部出力平均モジュール、８…ＲＢＭ値演算モジュール、９…制御棒引抜監視装置本体、１０…セル情報記憶部、１１…制御棒引抜監視演算セル、１２，１３，１４，１５…制御棒引抜監視演算セルを構成するＬＰＲＭ検出器集合体、１６…出力振動監視演算セル、１３，１４，１７，１８…出力振動監視演算セルを構成するＬＰＲＭ検出器集合体、１９…制御棒。
【図１】
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【図２】
2007057355.tif 000004
【図３】
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