(57)【要約】【課題】集積回路の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことのできる放射線モニタ装置を提供する。【解決手段】放射線検出信号が入力される信号入力部１と、信号入力部１の出力信号を複数に分岐する信号分岐部３と、信号分岐部３の複数の出力信号に対して放射線レベル演算を行う複数の信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃと、複数の信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃの出力信号に対して多数決処理を行う多数決処理部５と、多数決処理部５の出力信号を表示する信号出力部６とを備え、複数の信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃは少なくとも一つが異なった方式により作られ同じ入出力関係を実現する構成とする。【選択図】図１
2007163207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線検出信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部の出力信号を複数に分岐する信号分岐部と、前記信号分岐部の複数の出力信号に対して放射線レベル演算を行う複数の信号処理部と、前記複数の信号処理部の出力信号に対して多数決処理を行う多数決処理部と、前記多数決処理部の出力信号を表示する信号出力部とを備え、前記複数の信号処理部は少なくとも一つが異なった方式により作られ同じ入出力関係を実現することを特徴とする放射線モニタ装置。
【請求項２】
前記複数の信号処理部は、少なくとも一つが異なるライブラリを用いて設計されていることを特徴とする請求項１記載の放射線モニタ装置。
【請求項３】
前記複数の信号処理部は、少なくとも一つが異なる記述方法または記述言語により設計されていることを特徴とする請求項１記載の放射線モニタ装置。
【請求項４】
放射線検出信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部の出力信号を複数に分岐する信号分岐部と、前記信号分岐部の複数の出力信号に対して放射線レベル演算を行う複数の信号処理部と、前記複数の信号処理部の出力信号に対して多数決処理を行う多数決処理部と、前記多数決処理部の出力信号を表示する信号出力部とを備え、前記複数の信号処理部は少なくとも一つの製造ロットが異なることを特徴とする放射線モニタ装置。
【請求項５】
前記複数の信号処理部は、ハードウェアロジックをプログラムすることのできる集積回路内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のいずれかに記載の放射線モニタ装置。
【請求項６】
前記集積回路は、前記信号分岐部と前記多数決処理部を備えていることを特徴とする請求項５記載の放射線モニタ装置。
【請求項７】
前記複数の信号処理部に対する設定値を保存する複数の設定値保存部がそれぞれ独立に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の放射線モニタ装置。
【請求項８】
前記複数の信号処理部に対してそれぞれ独立に電力を供給する電源を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の放射線モニタ装置。
【請求項９】
前記複数の信号処理部に対してそれぞれ独立な動作クロックを供給するクロック供給源を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の放射線モニタ装置。
【請求項１０】
前記多数決処理部は、入力された複数の値の間に違いがあった場合に前記信号出力部に装置のリセットを行わない限り継続して出し続けられるエラー信号を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の放射線モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核燃料施設における放射能監視や原子力発電所の核計装等に用いられる放射線モニタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核燃料施設における放射能監視や原子力発電所の核計装においては中性子等の放射線を検出し測定するために放射線モニタ装置が設けられるが、放射線モニタ装置には集積回路が多用されている。集積回路は、使用者が記述言語や回路図等を用いてその構成を決定し得るＡＳＩＣ（アプリケーションスペシフィック・インテグレーテッドサーキット）やＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）、ＰＬＤ（プログラマブル・ロジックデバイス）等の大規模化が進み、近年、大規模な処理を１つの集積回路で実現することができるようになっている。
【０００３】
しかしながら、原子力発電所の出力系モニタなど複雑な信号処理を行い高い信頼性が要求される放射線モニタ装置においては、ロジック内部の検証性を確保するために、特許文献１に示されているように内部構成を電気的な入出力試験によって確認した小型のＰＬＤ等を複数組み合わせるなど、検証性の観点から大規模化の恩恵を受けにくく、ＰＬＤ等そのものだけでなく、付随する周辺部品（バッファＩＣ等）も含めてひとつの信号処理回路における部品点数の削減が困難であるという課題がある。
【０００４】
集積回路の信頼性確保の方法として、特許文献２のように、集積回路のメモリに関して多数決ロジックを用いて安定性を増す方法あるが、この方法が対象とするのはあくまでランダムエラーの除去のみである。高い信頼性が要求される複雑な信号処理においては、ランダムエラーのみではなく、ロジック自体に内在するバグといったものの影響を避けることが必要であり、この方法では信頼性の高い放射線モニタ装置は得られない。
【特許文献１】特開２００４−３１７１８３号公報
【特許文献２】特開２００４−３３６１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、集積回路の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことのできる放射線モニタ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】
【０００６】
上記課題を解決するために請求項１の発明の放射線モニタ装置は、放射線検出信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部の出力信号を複数に分岐する信号分岐部と、前記信号分岐部の複数の出力信号に対して放射線レベル演算を行う複数の信号処理部と、前記複数の信号処理部の出力信号に対して多数決処理を行う多数決処理部と、前記多数決処理部の出力信号を表示する信号出力部とを備え、前記複数の信号処理部は少なくとも一つが異なった方式により作られ同じ入出力関係を実現する構成とする。
【０００７】
請求項４の発明は、放射線検出信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部の出力信号を複数に分岐する信号分岐部と、前記信号分岐部の複数の出力信号に対して放射線レベル演算を行う複数の信号処理部と、前記複数の信号処理部の出力信号に対して多数決処理を行う多数決処理部と、前記多数決処理部の出力信号を表示する信号出力部とを備え、前記複数の信号処理部は少なくとも一つの製造ロットが異なる構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、集積回路の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る放射線モニタ装置の第１ないし第８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）
本実施の形態の放射線モニタ装置は、図１に示すように、放射線検出信号が入力される信号入力部１と、信号入力部１の出力信号を複数に分岐する信号分岐部３と、信号分岐部３の複数の出力信号に対して放射線レベル演算を行う複数の信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃと、複数の信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃの出力信号に対して多数決処理を行う多数決処理部５と、多数決処理部５の出力信号を表示する信号出力部６とを備え、複数の信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃはハードウェアロジックをプログラムすることのできる集積回路であるＰＬＤ２内に設けられている構成とする。
【００１０】
信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ異なった方式により作られて同じ入出力関係を実現する。多数決処理部５は、たとえば信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃの出力が２値である場合には、図２に示すような、ＡＮＤゲート１２ａ，１２ｂ，１２ｃとＯＲゲート１３からなる論理回路により実現される。
【００１１】
信号の分岐あるいは多数決処理は比較的単純な回路で実現可能であり、これらの部分を外部にたとえば別のＰＬＤなどで構成したとしても、そのＰＬＤ自身はたとえば予想される全パターンに対する試験などにより検証は比較的容易である。一方で、各信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃにおいて試験により全機能の検証を行うことが容易ではない複雑な演算処理を行う構成とするといった形で機能の分担を行うことで、信頼性の高い放射線モニタ装置を提供することができる。また、複数の信号分岐部３や多数決処理部５を有し、そのうちの一部の多数決処理部５が、別の信号分岐部３への入力となる構成してもよい。このように、単純な処理を行う部分をＰＬＤの外に出し、その出力を再びＰＬＤに戻す構成をとってもよい。
【００１２】
信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃは内部のアルゴリズムを多様性を有するように作成する。たとえば、信号処理部４ａは、記述言語Ａで、信号処理部４ｂは記述言語Ｂで、信号処理部４ｃは回路図方式でといった形で異なった方式で記述する。
【００１３】
ロジックのエラーは、１）開発環境に含まれるバグ、たとえば、記述を回路の配線情報に変えるソフトウェアツールに含まれるバグにより設計者の意図どおりに作成されない事象、２）設計者自身の誤り、３）素子自身の部分的な不良、４）設計に使用するライブラリに含まれるバグ、といったケースが考えられるが、上記のような多様性をとることによって、開発環境に含まれるバグのうち、記述をＰＬＤ２の配線情報として実装する部分までについては多様性が確保される。設計者自身の誤りについては、同一人物によるコーディングでも、異なる記述方法をとることによって、同一のエラーを別の記述にまで含める可能性は小さくなる。場合によってはそれぞれの記述に対して別の設計者が作業を行うことによってより信頼性の高い構成とすることができる。素子自身の部分的な不良に対しては、別々の部分で同一の入出力関係を実現するアルゴリズムを並列に作動させることによって、その影響を排除できる。ライブラリに含まれるバグについてはそれぞれの設計で使用するライブラリを異なったものとすることによって信頼性の高い構成とすることができる。このようにエラーを回避することができる。
【００１４】
以上のように本実施の形態によれば、集積回路であるＰＬＤ２の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができ、単一の故障や不具合がすぐに装置全体の停止や不具合にならない。  
なお、信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃは、少なくとも一つが異なった方式により作られて同じ入出力関係を実現するものでもよい。
【００１５】
（第２の実施の形態）
次に、図３を用いて第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、信号分岐部３と、多数決処理部５をＰＬＤ２の中に設ける。したがって、入力信号の各信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃへの分岐、および各信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃの出力信号の多数決処理はＰＬＤ２の内部において行われる。信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃのロジックの設計方法は第１の実施の形態におけると同じである。
【００１６】
本実施の形態によれば、回路部品点数が低減されて装置の構造が簡潔になり、集積回路であるＰＬＤ２の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。
【００１７】
（第３の実施の形態）
次に、図４を用いて第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃの処理の設定値を保存する設定値保存部７ａ，７ｂ，７ｃを、それぞれの信号処理部に対して独立に設けた設けた構成とする。信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれの専用の設定値保存部７ａ，７ｂ，７ｃから設定値を読み込む。
【００１８】
本実施の形態によれば、集積回路であるＰＬＤ２の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、ＰＬＤ２内での設定値読み込みラインのエラーの影響が信号処理に影響を与えることを避けることができる。
【００１９】
（第４の実施の形態）
次に、図５を用いて第４の実施の形態を説明する。本実施の形態では、信号分岐部３ａ，３ｂと、信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃ，８ａ，８ｂ，８ｃと、多数決処理部５ａ，５ｂがＰＬＤ２内に設けられている。このような構成において、多数決処理部５ａの出力を一旦ＰＬＤ２の外に出した後、再び信号分岐部３ｂの入力としてＰＬＤ２の入力とし、信号分岐部３ｂからの３出力を信号処理部４ａ〜４ｃとは別の処理を行う信号処理部８ａ〜８ｃに並列に入力し、その出力を多数決処理部５ｂにて処理する構成とする。すなわち、ＰＬＤ２は、所定のステップごとに一旦ＰＬＤ２外部に信号を出し、その結果を再びＰＬＤ２に戻す処理を行う。
【００２０】
本実施の形態によれば、集積回路であるＰＬＤ２の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、信号処理部４ａ〜８ｃをモジュール化し再使用が容易となるとともに、その機能の重要度に応じて外部に一旦信号を出すことで検証性を確保することができる。
【００２１】
（第５の実施の形態）
次に、図６を用いて第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は、前記第４の実施の形態において信号分岐部３ａ，３ｂおよび多数決処理部５ａ，５ｂをＰＬＤ２の外に設けた構成である。
【００２２】
ＰＬＤ２内には複数の信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃ，８ａ，８ｂ，８ｃを有し、所定のステップごとに一旦ＰＬＤ２外部にて多数決処理を行い、その結果を再びＰＬＤ２に戻す処理を行う。すなわち、多数決処理部５ａの出力を信号分岐部３ｂの入力とした上で、信号分岐部３ｂからの３出力を再びＰＬＤ２に並列に入力し、その内部で信号処理部４ａ〜４ｃとは別の処理を行う信号処理部８ａ〜８ｃで処理を行い、その出力を多数決処理部５ｂにて処理する。
【００２３】
本実施の形態によれば、集積回路であるＰＬＤ２の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、信号処理部４ａ〜８ｃのロジックを他の設計で再使用することが容易となるとともに、その機能の重要度に応じて外部に一旦信号を出すことで検証性を確保することができる。  
なお、図６では、多数決処理部５ａ，５ｂおよび信号分岐部３ａ，３ｂをＰＬＤ２の外に設けているが、これらの一部をＰＬＤ２内に入れた構成としてもよい。
【００２４】
（第６の実施の形態）
次に、図７を用いて第６の実施の形態を説明する。本実施の形態の放射線モニタ装置は、放射線検出信号が入力される信号入力部１と、信号入力部１の出力信号を分岐する信号分岐部３と、メーカーが異なる等、製造ロットが異なり、信号分岐部３の出力信号を受けて同一信号の処理を行うように構成されたＰＬＤ９ａ〜９ｃと、これらのＰＬＤの出力信号の多数決処理を行う多数決処理部５及び、表示や別の処理部が含まれる信号出力部６からなる。
【００２５】
ＰＬＤ９ａ，９ｂ，９ｃはそれぞれ別のメーカー製のものである等、製造ロットが異なるので多様性が確保される。または、同一のメーカー製のＰＬＤであっても、設計に使用するソフトウェアツールをそれぞれ別のものとしたり、設計に使用する記述言語をそれぞれ別のものとしたり、または設計者を別のものとしたり、使用するライブラリをそれぞれ別のものとしたりして多様性を確保してもよい。
【００２６】
本実施の形態の放射線モニタ装置は、ＰＬＤ９ａ，９ｂ，９ｃすべてを別のメーカー製とした場合、メーカーの製造プロセスの欠陥による影響を直接的に受けずに済む。また設計に使用するソフトウェアツールのメーカーをそれぞれ別のものとすることで、ソフトウェアツール自身の欠陥による影響を直接的に受けずに済む。また設計に使用するライブラリをそれぞれ別のものとすることで、ライブラリに含まれる欠陥による影響を直接的に核計装・放射線モニタが受けずに済む。あるいはＰＬＤロジックの設計者が異なるようにすることで、設計者自身の記述スタイルによる欠陥の影響を直接的に受けずに済む。
【００２７】
したがって本実施の形態によれば、集積回路であるＰＬＤ９ａ，９ｂ，９ｃの信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。
【００２８】
（第７の実施の形態）
本実施の形態は、図８に示すように、ＰＬＤ２内の多様性を持った信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃあるいは異なるＰＬＤ２に対してその動作のための電源１０ａ，１０ｂ，１０ｃを独立して接続した構成とする。
【００２９】
本実施の形態によれば、集積回路であるＰＬＤ２の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、電源１０ａ，１０ｂ，１０ｃのいずれかの動作の不安定性が信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃあるいはＰＬＤ２に対する共通故障要因となることを避けることができる。
【００３０】
（第８の実施の形態）
本実施の形態は、図９に示すように、ＰＬＤ２内の多様性を持った信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃあるいは、多様性を持った異なるＰＬＤ２に対してその動作のためのクロック供給源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを独立して設けた構成とする。
【００３１】
こうした構成とすることで、各信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃに対して独立の動作クロックを供給し、１つのクロック供給源の動作の不安定性が多様性を有する信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃあるいはＰＬＤ２に対する共通故障要因となることを避けることができる。
本実施の形態によれば、集積回路であるＰＬＤ２の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。
【００３２】
（第９の実施の形態）
本実施の形態は、前記第１ないし第８の形態の放射線モニタ装置において、多数決処理部５，５ａ，５ｂにおいてすべての入力信号が同値を示さなかった場合に信号出力部６にエラー信号を出す構成とする。なお、エラー信号については、入力信号が同値を示さないエラーが連続的に起きないこともありうるので、エラー信号が一旦生じたらリセット動作を行わない限り継続して出力されるようにする。
【００３３】
こうした構成とすることで、集積回路の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、信号処理部４ａ，４ｂ，４ｃ，８ａ，８ｂ，８ｃに発生したエラーを早期に発見し、原子力施設の安全系に影響を与えるような故障に至る前に放射線モニタ装置の故障を検知することができる。なお第１ないし第９の実施の形態におけるＰＬＤはＦＰＧＡであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放射線モニタ装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の放射線モニタ装置に備えられる多数決処理部の構成を示す論理回路図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の放射線モニタ装置の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の放射線モニタ装置の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の放射線モニタ装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第５の実施の形態の放射線モニタ装置の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第６の実施の形態の放射線モニタ装置の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第７の実施の形態の放射線モニタ装置の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第８の実施の形態の放射線モニタ装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３５】
１…信号入力部、２…ＰＬＤ、３，３ａ…信号分岐部、３ｂ…信号再分岐部、４ａ，４ｂ，４ｃ…信号処理部、５，５ａ…多数決処理部、５ｂ…再多数決処理部、６…信号出力部、７ａ，７ｂ，７ｃ…設定値保存部、８ａ，８ｂ，８ｃ…信号再処理部、９ａ，９ｂ，９ｃ…ＰＬＤ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…電源、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…クロック供給源、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…ＡＮＤゲート、１３…ＯＲゲート。
【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】
2007163207.tif 000009
【図８】
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【図９】
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