(57)【要約】【課題】  簡易な構成で安定してケーブル駆動トルクを計測することができるＴＩＰ駆動装置の提供を目的とする。【解決手段】  ＴＩＰ駆動装置１は、導入孔３を有する筐体２と、筐体２内部に設けられ、一端に移動式炉内中性子束検出器１２が接続された検出器ケーブル１１の他端が接続され、この検出器ケーブル１１を巻き取り収納するリール４と、筐体２内部に設けられ、導入孔３を通して、検出器ケーブル１１をリール４へ巻き取りし、かつ検出器ケーブル１１をリール４から送り出しする検出器ケーブル駆動機構と、検出器ケーブル駆動機構を所定の回転数で駆動するコントローラ９と、コントローラ９が所定の回転数で検出器ケーブル駆動機構を駆動させるときの検出器ケーブル駆動機構へ供給する供給電力、および所定の回転数、ならびに損失トルクを用いて、ケーブル駆動トルクを求める演算部とを備える。【選択図】図１
2012013546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入孔を有する筐体と、
前記筐体内部に設けられ、一端に原子炉内の所定の位置の中性子束を移動して計測する移動式炉内中性子束検出器が接続された検出器ケーブルの他端が接続され、この検出器ケーブルを巻き取り収納するリールと、
前記筐体内部に設けられ、前記導入孔を通して、前記筐体の外から前記検出器ケーブルを前記リールへ巻き取りし、かつ前記筐体の外へ前記検出器ケーブルを前記リールから送り出しするモータを有する検出器ケーブル駆動機構と、
前記モータを所定の回転数で駆動するコントローラと、
前記コントローラが前記所定の回転数で前記モータを駆動させるときに、前記モータへ供給する供給電力、および前記所定の回転数、ならびに前記検出器ケーブル駆動機構に生じる損失トルクを用いて、前記検出器ケーブル駆動機構が前記検出器ケーブルを前記リールへ巻き取りし、または前記リールから送り出しするケーブル駆動トルクを求める演算部とを備えることを特徴とする移動式炉内計装系駆動装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記所定の回転数を変化させ、
前記演算部は、変化させた前記所定の回転数に応じた前記損失トルクを用いて、前記ケーブル駆動トルクを演算することを特徴とする請求項１に記載の移動式炉内計装系駆動装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記所定の回転数を変化させ、
前記検出器を案内管内部において移動させるときは高速移動させ、前記検出器を校正管内部において移動させるときは高速移動させることを特徴とする請求項２に記載の移動式炉内計装系駆動装置。
【請求項４】
前記モータへ供給する前記供給電力の値に生じる前記モータおよび前記コントローラによるノイズを除去するフィルタを設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の移動式炉内計装系駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の移動式炉内計装系駆動装置によって演算した前記ケーブル駆動トルクと案内管内部が正常な摩擦抵抗時の前記ケーブル駆動トルクを比較して、前記検出器および前記検出器ケーブルと案内管内部との摩擦抵抗の異常判定を行うことを特徴とする案内管内部の摩擦抵抗の検査方法。
【請求項６】
前記コントローラの前記検出器駆動機構への駆動指令によって、前記ケーブル駆動トルクと前記ケーブル駆動トルクが計測されるときの前記検出器および前記検出器ケーブルの移動位置を対応付け、摩擦抵抗の異常がある案内管の箇所を特定することを特徴とする請求項５記載の案内管内部の摩擦抵抗の検査方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動式炉内中性子束検出器を移動させる移動式炉内計装系駆動装置およびそれを用いた案内管内部の摩擦抵抗監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所における原子炉内の中性子束分布を計測するために、原子炉内には複数の出力領域検出器（Ｌｏｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ。以下、ＬＰＲＭと称す。）が設置されている。しかし、ＬＰＲＭは原子炉内に恒常的に設置され、容易に交換することができず、ＬＰＲＭの感度は時間の経過とともに低下する。そこで、正確な炉内の中性子束分布を計測するために、ＬＰＲＭの感度を適時校正する必要がある。
【０００３】
そこで、原子力発電所にはＬＰＲＭの感度の校正のために、移動式炉内計装系（Ｔｒａｖｅｒｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｅ  Ｐｒｏｖｅ  Ｓｙｓｔｅｍ。以下、ＴＩＰと称す。）が設けられている。ＴＩＰは、移動式炉内中性子束検出器（以下、ＴＩＰ検出器と称す。）を原子炉内に設置された校正管内で移動させながら、ＬＰＲＭが設置されている位置付近の中性子束を計測する。このＴＩＰ検出器の中性子束の計測結果を用いて、ＬＰＲＭの感度の校正を行う。
【０００４】
ＴＩＰは、検出器ケーブルの一端にＴＩＰ検出器を取り付け、ＴＩＰ駆動装置によって、検出器ケーブルをリールから送り出し、またはリールへ巻き取ることによって、ＴＩＰ検出器を校正管およびＴＩＰ検出器を校正管へ導く案内管内で移動させる。
【０００５】
ここで、案内管は、ＴＩＰ検出器をペデスタルの外側から原子炉内において垂直に配置した校正管内へ導くために湾曲した形状となっており、案内管内部は、ＴＩＰ検出器および検出器ケーブルの移動時の摩擦を軽減するために潤滑剤がコーティングされている。
【０００６】
この潤滑剤は、ＴＩＰ検出器および検出器ケーブルの移動によって僅かずつ剥離するため、剥離した箇所においてＴＩＰ検出器および検出器ケーブルが移動すると、ＴＩＰ検出器および検出器ケーブルが損傷する可能性がある。そこで、ＴＩＰ駆動装置によって検出器ケーブルを送り出し、または巻き取る時のケーブル駆動トルクを計測することによって、ＴＩＰ検出器および検出器ケーブルと案内管内部との摩擦抵抗を監視することが定期的に行われている。
【０００７】
従来は、作業員がＴＩＰ駆動装置内のモータ軸にトルクレンチを取り付け、ケーブル駆動トルクを計測していたが、作業員によって作業のばらつきが生じる可能性があった。さらに、ＴＩＰ駆動装置内の検出器ケーブルは放射化されているため、計測作業が長時間になる場合には、作業員に被爆が生じる可能性があった。そこで、ＴＩＰ駆動装置のモータ軸にトルクセンサを取り付け、ケーブル駆動トルクを自動的に計測する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−７１４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術は、トルクセンサ自体に経年劣化が生じるために、安定してケーブル駆動トルクを計測できない可能性が生ずる課題があった。
【００１０】
そこで本発明は、簡易な構成で安定してケーブル駆動トルクを計測することができるＴＩＰ駆動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のＴＩＰ駆動装置は、導入孔を有する筐体と、筐体内部に設けられ、一端に原子炉内の所定の位置の中性子束を移動して計測する移動式炉内中性子束検出器が接続された検出器ケーブルの他端が接続され、この検出器ケーブルを巻き取り収納するリールと、筐体内部に設けられ、導入孔を通して、筐体の外から検出器ケーブルをリールへ巻き取りし、かつ筐体の外へ検出器ケーブルをリールから送り出しする検出器ケーブル駆動機構と、検出器ケーブル駆動機構を所定の回転数で駆動するコントローラと、コントローラが所定の回転数で検出器ケーブル駆動機構を駆動させるときの検出器ケーブル駆動機構へ供給する供給電力、および所定の回転数、ならびに検出器ケーブル駆動機構に生じる損失トルクを用いて、検出器ケーブル駆動機構が検出器ケーブルをリールへ巻き取りし、またはリールから送り出しするケーブル駆動トルクを求める演算部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＴＩＰ駆動装置において、簡易な構成で安定してケーブル駆動トルクを計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＴＩＰ駆動装置の概略図。
【図２】ＴＩＰ検出器の案内管への挿入距離に対する全トルクおよびケーブル駆動トルクを示すグラフ。
【図３】ＴＩＰ検出器の移動速度を変化させたときのＴＩＰ検出器の案内管への挿入距離に対する全トルクおよびケーブル駆動トルクを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
（構成）
以下、本発明の実施形態に係るＴＩＰ駆動装置について図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＴＩＰ駆動装置の概略図である。
【００１６】
原子炉格納容器３１内には、ペデスタル３２上に原子炉圧力容器３３が固定されている。そして、ＴＩＰ装置２００は、ＴＩＰ駆動装置１と、検出器ケーブル１１と、ＴＩＰ検出器１２と、遮蔽容器２１と、索引装置２２と、複数の案内管２３と、複数の校正管２４から構成される。さらに、ＴＩＰ駆動装置１は、筐体２と、導入孔３と、リール４と、モータ５と、減速装置６と、制御部７と、演算部８と、モータコントローラ９から構成される。
【００１７】
ＴＩＰ駆動装置１の筐体２は、原子炉格納容器３１の外に設置する。導入孔３は、原子炉格納容器３１を貫通して設け、筐体２の側面と接続する。筐体２内に、リール４と、モータ５と、減速装置６を設け、検出器ケーブル１１の一端をリール４に接続する。モータ５および減速装置６によって、検出器ケーブル１１を導入孔３を通じて、リール４から筐体２の外へ送り出し、かつリール４へ巻き取りできるように、モータ５および減速装置６を配置する。
【００１８】
さらに、制御部７は、中央監視室１０から運転指令１００を受信し、駆動指令１０１をモータコントローラ９へ送信し、索引指令１０２を索引装置２２へ送信するように、制御部７と中央監視室１０およびモータコントローラ９および索引装置２２を接続する。さらに、モータコントローラ９は、モータ５を駆動させることができるように、モータコントローラ９とモータ５を接続する。演算部８は、駆動情報１１０をモータコントローラ９から受信し、監視結果１１１を中央監視室１０へ送信するように、演算部とモータコントローラ９および中央監視室１０を接続する。さらに、中央監視室１０は、検出器ケーブル１１から中性子束計測結果１３０を受信するように、中央監視室１０と検出器ケーブル１１を接続する。
【００１９】
検出器ケーブル１１の他端には、ＴＩＰ検出器１２を接続する。原子炉格納容器３１内であってペデスタル３２の外において、ＴＩＰ検出器１２を格納し、待機させておくための遮蔽容器２１を配置する。導入孔３と遮蔽容器２１との間で検出器ケーブル１１を内部で移動させることができるように導入孔３と遮蔽容器２１を連通する。
【００２０】
また、ペデスタル３２の外であって遮蔽容器２１より原子炉圧力容器３３側の位置に索引装置２２を配置し、遮蔽容器２１と索引装置２２との間で検出器ケーブル１１およびＴＩＰ検出器１２を内部で移動させることができるように遮蔽容器２１と索引装置２２を連通する。
【００２１】
さらに、ペデスタル３２を貫通して設けた複数の案内管２３内部の各々において検出器ケーブル１１およびＴＩＰ検出器１２を移動させることができるように、索引装置２２と複数の案内管２３を連通する。さらに、複数の案内管２３の各々に原子炉３３内に垂直に配置した校正管２４を連通し、案内管２３内部から校正管２４内部へ検出器ケーブル１１およびＴＩＰ検出器１２を移動できるようにする。ここで、校正管２４は、原子炉３３内に設置される複数のＬＰＲＭ（図示せず。）の近傍に設置するものとする。
【００２２】
（作用）
以下、本発明の実施形態の作用について説明する。まず、ＴＩＰ装置２００による中性子束の計測方法について説明し、ＴＩＰ駆動装置１によるケーブル駆動トルクの計測方法については後述する。
【００２３】
ＴＩＰ装置２００によるＬＰＲＭの感度の校正のための中性子束計測を行わないときは、ＴＩＰ検出器１２を、遮蔽容器２１内において格納し、待機させておく。ＴＩＰ装置２００によるＬＰＲＭの感度の校正のための中性子束計測を行うときは、中央監視室１０から運転指令１００を制御部７へ送信する。制御部７は、運転指令１００を受信し、駆動指令１０１と索引指令１０２に分別し、モータコントローラ９および索引装置２２へ駆動指令１０１および索引指令１０２をそれぞれ送信する。
【００２４】
ここで、駆動指令１０１とは、モータコントローラ９によって、モータ５が案内管２３および校正管２４内において検出器ケーブル１１およびＴＩＰ検出器１２を移動させる距離、ならびにモータ５の所定の回転数（ω）を指令するものであり、索引指令１０２とは、索引装置２２が、索引装置２２に接続される複数の案内管２３のうち、中性子束を計測すべき校正管２４に連通した案内管２３へＴＩＰ検出器１２を索引するための指令である。
【００２５】
ＴＩＰ駆動装置１において、モータコントローラ９は、制御部７から駆動指令１０１を受信し、モータ５を所定の回転数（ω）で駆動して、減速装置６を介して検出器ケーブル１１をリール４から導入孔３を通じて送り出し、遮蔽容器２１内に待機させていたＴＩＰ検出器１２を索引装置２２へ移動させる。
【００２６】
索引装置２２は、制御部７から索引指令１０２を受信し、中性子束を計測すべき校正管２４に連通した案内管２３へＴＩＰ検出器１２を索引する。
【００２７】
そして、モータコントローラ９は、さらにモータ５を駆動して、検出器ケーブル１１をリール４から送り出し、ＴＩＰ検出器１２は案内管２３内を通って、校正管２４内を移動する。ＴＩＰ検出器１２は、校正管２４内を移動しながら、ＬＰＲＭが設置される場所付近の中性子束の計測を行い、検出器ケーブル１１を通して、中性子束計測結果１３０を中央監視室１０へ送信する。中央監視室１０は、受信した中性子束計測結果１３０を用いて、ＬＰＲＭの感度の校正を行う。
【００２８】
モータコントローラ９は、校正管２４内において所定の位置までＴＩＰ検出器１２を移動させた後、モータ５を逆回転させて検出器ケーブル１１をリール４に巻き取り、ＴＩＰ検出器１２を索引装置２２の位置まで戻す。
【００２９】
運転指令１００において、他の校正管２４においても中性子束の計測を行う指令があるときには、索引装置２２は他の校正管２４に連通した案内管２３へＴＩＰ検出器１２を索引し、モータコントローラ９は、他の校正管２４内においてＴＩＰ検出器１２を移動させて中性子束の計測を行う。
【００３０】
全ての中性子束を計測すべき校正管２４内におけるＴＩＰ検出器１２の移動が終わった後、モータコントローラ９は、リール４に検出器ケーブル１１を巻き取り、再びＴＩＰ検出器１２を遮蔽装置２１内に格納し、待機させる。
【００３１】
以下、ＴＩＰ駆動装置１のケーブル駆動トルクの計測方法について説明する。制御部７は、駆動指令１０１によって、モータコントローラ９にモータ５を所定の回転数（ω）で駆動するように指令を行う。このとき、モータコントローラ９は、内部に設けられた負荷変動監視機能によって、モータ５の回転数を監視し、所定の回転数（ω）を維持するためにモータ５への供給電力（Ｗ）を変動させる。ここで、負荷変動監視機能には、モータ５への供給電力（Ｗ）をベクトル解析して位相のずれによって回転数を監視する方法を用いることができる。
【００３２】
モータコントローラ９は、駆動指令１０１によって、モータ５を所定の回転数（ω）で駆動させるとともに、１秒ないし１０秒といった単位時間ごとのモータ５の回転数（ω）およびモータ５への供給電力（Ｗ）を駆動情報１１０として演算部８に送信する。また、演算部８は、モータ５自身や減速装置６を回転数（ω）で駆動させるために必要なトルクである損失トルク（Ｔ０）をあらかじめ記憶しておくものとする。
【００３３】
損失トルク（Ｔ０）は、回転数（ω）の上昇に伴い増加し、さらにモータ５内の油温の上昇に伴い減少する。実験によって、回転数（ω）および油温を変化させて損失トルク（Ｔ０）を計測し、回転数（ω）および油温の関数として演算部８に記憶させておく。
【００３４】
ここで、モータ５が、モータ５自身および減速装置６およびリール４を駆動し、ＴＩＰ検出器１２および検出器ケーブル１２を移動させるための全トルク（Ｔ１）は、回転数（ω）および供給電力（Ｗ）を用いて次式で表すことができる。
【００３５】
全トルク（Ｔ１）＝回転数（ω）×供給電力（Ｗ）・・・（１）
検出器ケーブル１１を送り出し、または巻き取るトルクであるケーブル駆動トルク（Ｔ２）は、全トルク（Ｔ１）から損失トルク（Ｔ０）を除いたものであるから、ケーブル駆動トルク（Ｔ２）は次式で表すことができる。
【００３６】
ケーブル駆動トルク（Ｔ２）＝全トルク（Ｔ１）−損失トルク（Ｔ０）・・・（２）
演算部８は、モータコントローラ９から受信した駆動情報１１０を用いて、（１）式によって全トルク（Ｔ１）を求め、さらにモータ５の回転数（ω）およびモータ５の油温に対応する損失トルク（Ｔ０）を用いて、（２）式によって、単位時間ごとののケーブル駆動トルク（Ｔ２）を演算し、演算結果をトルク情報１１１として中央監視室１０へ送信する。
【００３７】
図２は、ＴＩＰ検出器の案内管への挿入距離に対する全トルクおよびケーブル駆動トルクを示すグラフである。ＴＩＰ検出器１２を案内管２３の奥へ送り出すほど、検出器ケーブル１１と案内管２３の接触面積は増加し、全トルク（Ｔ１）は増加する。これに対し、損失トルク（Ｔ０）は、回転数（ω）が一定ならば、ＴＩＰ検出器１２の位置に関わらず一定とすることができる。したがって、ＴＩＰ検出器１２の位置に関わらず、（１）式で全トルク（Ｔ１）を求め、（２）式によって、全トルク（Ｔ１）から損失トルク（Ｔ０）を差し引くだけで、ケーブル駆動トルク（Ｔ２）を演算することができる。
【００３８】
中央監視室１０は、トルク情報１１１としてケーブル駆動トルク（Ｔ２）を受信し、ケーブル駆動トルク（Ｔ２）に、運転指令１００に基づいて、ケーブル駆動トルク（Ｔ２）と、ケーブル駆動トルク（Ｔ２）が計測されたときの検出器ケーブル１１およびＴＩＰ検出器１２の位置を対応付ける。
【００３９】
さらに中央監視室１０は、ケーブル駆動トルク（Ｔ２）を正常時のケーブル駆動トルクと比較し、正常とみなせる範囲を上回るときは、そのケーブル駆動トルク（Ｔ２）が計測されたときの検出器ケーブル１１およびＴＩＰ検出器１２の位置において、案内管２３内部で潤滑剤が剥離し、過大な摩擦が生じていると判定することができる。
【００４０】
本実施形態の第１の変形例として、駆動指令１０１によって、モータ５の回転数（ω）を変化させ、ＴＩＰ検出器１２を案内管２３内部において移動させるときは高速移動させ、ＴＩＰ検出器１２を校正管２４内部において移動させるときは低速移動させる。図３は、ＴＩＰ検出器の移動速度を変化させたときのＴＩＰ検出器の案内管への挿入距離に対する全トルクおよびケーブル駆動トルクを示すグラフである。
【００４１】
図３のように、高速移動させる領域では、損失トルク（Ｔ０）は高くなり、低速移動させる領域では、損失トルク（Ｔ０）は低くなる。演算部８に、モータ５の異なる回転数（ω）における損失トルク（Ｔ０）を記憶させておくことで、ＴＩＰ検出器１２の移動速度が異なるときでもケーブル駆動トルク（Ｔ２）を演算することができる。
【００４２】
本実施形態の第２の変形例として、ＴＩＰ駆動装置１にノイズを除去するフィルタを設ける。中性子束計測には、通常２時間程度の長時間を要するため、モータ５のトルク性能およびコントローラ９の電力容量は大きいものとなっており、モータ５およびコントローラ９から生じるノイズがモータ５の電力供給値に影響を及ぼす恐れがある。そこで、モータ５およびコントローラ９または演算部８にノイズを除去するフィルタを設け、ノイズを除去したモータ５の電力供給値によって全トルク（Ｔ１）およびケーブル駆動トルク（Ｔ２）を演算する。
【００４３】
（効果）
本発明の実施形態によれば、モータ５の回転数（ω）およびモータ５への供給電力（Ｗ）、ならびに損失トルク（Ｔ０）からケーブル駆動トルク（Ｔ２）を求めているので、センサ類を用いる必要が無く、安定してケーブル駆動トルクを求めることができる。さらに、損失トルク（Ｔ０）は、回転数（ω）に固有の値とみなすことができるので、複数の回転数（ω）についての損失トルク（Ｔ０）を演算部８に記憶させておけば、異なる回転数（ω）でモータ５を駆動させたときでも、ケーブル駆動トルク（Ｔ２）を正常時のケーブル駆動トルクと比較することができる。
【００４４】
また、既存のＴＩＰ駆動装置に本実施形態を適用するときは、演算部８を新たに設け、モータコントローラ９におけるモータ５の回転数（ω）およびモータ５への供給電力（Ｗ）を演算部８へ送信するように接続すればよく、放射化された検出器ケーブル１１が収納される筐体２を解体する必要が無く、作業員の被爆軽減を図ることができる。
【００４５】
また、第１の変形例においては、中性子束の計測を行わない案内管２３内部においてＴＩＰ検出器１２を高速移動させているため、中性子束計測のためのＴＩＰ検出器１２の全体の移動時間を節約することができる。
【００４６】
また、第２の変形例においては、フィルタによってモータ５への供給電力値のノイズをカットすることで、より正確に全トルク（Ｔ１）およびケーブル駆動トルク（Ｔ２）を演算することができる。
【００４７】
なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例えば、ＴＩＰ駆動装置１や索引装置２２、案内管２３などの設置位置は、原子力発電所の設計基準や設計要求によって適宜変更されうるものである。
【００４８】
また、検出器ケーブル１１を送り出し、かつ巻き取りをすることができる構成であれば、モータ５と減速装置６とリール４から検出器ケーブル１１の駆動機構を構成する例に限られず、例えば、リール４の中心軸に直接モータ５を取り付けて検出器ケーブル１１の駆動機構を構成してもよい。
【００４９】
さらに、損失トルク（Ｔ０）は、回転数（ω）および油温の関数として演算部８に記憶させておくだけでなく、さらにモータ５および油の経年劣化等のパラメータも考慮してもよいし、回転数（ω）のみの関数としてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・ＴＩＰ（移動式炉内計装系）駆動装置
２・・・筐体
３・・・導入孔
４・・・リール
５・・・モータ
６・・・減速装置
７・・・制御部
８・・・演算部
９・・・モータコントローラ
１０・・・中央監視室
１１・・・検出器ケーブル
１２・・・ＴＩＰ検出器（移動式炉内中性子束検出器）
２１・・・遮蔽容器
２２・・・索引装置
２３・・・案内管
２４・・・校正管
３１・・・原子炉格納容器
３２・・・ペデスタル
３３・・・原子炉圧力容器
１００・・・運転指令
１０１・・・駆動指令
１０２・・・索引指令
１１０・・・駆動情報
１１１・・・トルク情報
１３０・・・中性子束計測結果
２００・・・ＴＩＰ（移動式炉内計装系）装置 
【図１】
2012013546.tif 000003
【図２】
2012013546.tif 000004
【図３】
2012013546.tif 000005