(57)【要約】【課題】  原子炉内に局所出力変動が生じた場合においても、原子炉の安全性を確保し得る原子炉出力監視装置を提供する。【解決手段】  原子炉出力監視装置１は、原子炉の軸方向に所定の間隔にて離間配置される複数のＬＰＲＭ６１を収容する複数のＬＰＲＭ集合体６と、複数のＬＰＲＭ集合体６の出力を平均化し所定の第１の閾値３３と比較し、比較結果に基づき第１のトリップ信号３５を出力する第１の原子炉出力監視部３と、各ＬＰＲＭ集合体６の出力を所定の第２の閾値４４と比較し、比較結果に基づき第２のトリップ信号４８を出力する第２の原子炉出力監視部４を有し、少なくとも第１及び第２のトリップ信号のうちいずれか一方に基づき制御棒引抜阻止指令又はスクラム指令５１を出力する原子炉出力監視部２を備える。【選択図】  図１
2016045148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の軸方向に所定の間隔にて離間配置され、中性子数を検出する複数の局部出力領域検出器を収容する複数の局部出力領域検出器集合体と、
前記複数の局部出力領域検出器集合体の出力を平均化し所定の第１の閾値と比較し、当該比較結果に基づき第１のトリップ信号を出力する第１の原子炉出力監視部と、前記各局部出力領域検出器集合体の出力を所定の第２の閾値と比較し、当該比較結果に基づき第２のトリップ信号を出力する第２の原子炉出力監視部を有し、少なくとも前記第１及び第２のトリップ信号のうちいずれか一方に基づき制御棒引抜阻止指令又はスクラム指令を出力する原子炉出力監視部を備えることを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の原子炉出力監視装置において、
前記第２の原子炉出力監視部は、前記第２の閾値を超える前記局部出力検出器集合体内の局部出力領域検出器数を計数する計数部と、前記計数部からの出力と所定の第３の閾値とを比較し、計数部からの出力が前記第３の閾値を超える場合、前記第２のトリップ信号を出力する計数値比較部を有することを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載の原子炉出力監視装置において、
前記計数部は、前記複数の局部出力領域検出器の出力周期毎に、前記第２の閾値を超える前記局部出力領域検出器数を計数することを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項４】
請求項２に記載の原子炉出力監視装置において、
前記第２の原子炉出力監視部は、タイマーを備え、前記タイマーに設定される所定時間内に、前記第２の閾値を超える前記局部出力領域検出器数を計数することを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項５】
請求項４に記載の原子炉出力監視装置において、
前記タイマーに設定される所定時間は、前記局部出力領域検出器の出力周期の複数周期分に相当する時間であることを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載の原子炉出力監視装置において、
前記第２の原子炉出力監視部は、原子炉内に配置される前記複数の局部出力領域検出器集合体内に収容される複数の前記局部出力領域検出器毎に、前記各局部出力領域検出器からの出力と前記第２の閾値を比較する局所出力領域検出器用比較器を有することを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項７】
請求項６に記載の原子炉出力監視装置において、
前記第２の閾値は、前記各局部出力領域検出器集合体内に、原子炉の軸方向に所定の間隔にて離間配置される局部出力領域検出器毎に、それぞれ異なることを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項８】
請求項６に記載の原子炉出力監視装置において、
前記制御棒制御部は、少なくとも前記第１及び第２のトリップ信号のうちいずれか一方を受信することにより、前記原子炉の炉心に制御棒を挿抜する制御棒動作部に対し、前記制御棒引抜阻止指令又はスクラム指令を出力する制御棒制御部を有することを特徴とする原子炉出力監視装置。
【請求項９】
請求項８に記載の原子炉出力監視装置において、
前記原子炉の炉心に正方格子状に装荷される複数の燃料集合体のうち、相互に隣接配置される４体の燃料集合体を一組とし、相互に隣接配置される四組の燃料集合体の外周側の四隅に、前記局部出力領域検出器集合体が配置され、前記炉心に正方格子状に前記複数の局部出力領域検出器集合体が均等に配置されることを特徴とする原子炉出力監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所の原子炉出力を監視する原子炉出力監視装置に係り、特に、原子炉に異常が生じ、出力が局所的に変動した場合にも対応可能な原子炉出力監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子炉出力監視装置は、中性子検出器からなる複数の局部出力領域検出器（Ｌｏｃａｌ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ、以下ＬＰＲＭと称す）を、１つの筒体に収容した複数のＬＰＲＭ集合体を備えている。ＬＰＲＭ集合体が有する複数のＬＰＲＭ検出器は、筒体内に、この筒体の延在方向に所定間隔にて配設されている。このような構造の複数のＬＰＲＭ集合体が、原子炉圧力容器内の原子炉の軸方向に沿って筒体が延在した状態で、炉心内に均等に配設される。
【０００３】
個々のＬＰＲＭ検出器は、個別に設けられた配線を介して平均出力領域モニタ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ、以下ＡＰＲＭと称す）ユニットにケーブルを介して電気的に接続されている。例えば、１１００ＭＷｅの沸騰水型原子力プラント（以下、ＢＷＲプラントと称す）では、鉛直方向に４個のＬＰＲＭ検出器を有するＬＰＲＭ集合体を４３体炉心に配置するため、１７２個のＬＰＲＭで炉心全体の出力を監視している。またＡＰＲＭは６チャンネル設けられ、ＡＰＲＭの１チャンネル当たりには、これらのＬＰＲＭを炉心内の監視位置が３次元空間的にＡＰＲＭ毎にほぼ均一になるよう、各ＡＰＲＭチャンネルにそれぞれ２０個程度のＬＰＲＭが接続される。
【０００４】
ＬＰＲＭ検出器では、ＬＰＲＭ検出器に塗付された核分裂用物質に中性子が衝突し、核分裂により生じた核分裂片と検出器内パージガスとの衝突電離作用によって電離電流信号が生じる。ＡＰＲＭユニットでは、それぞれ接続されたＬＰＲＭ信号を平均処理したＡＰＲＭ信号により原子炉全体の出力を監視している。そして、万が一原子炉に何らかの異常が生じ原子炉の出力が上昇した場合、検出されるＡＰＲＭ信号が所定の設定値以上になると、原子炉手動操作系や原子炉緊急停止系などに原子炉の保護動作を指令する信号を出力し、制御棒の引抜阻止やスクラム（全制御棒全挿入動作）を実施させることにより、出力が上昇した原子炉の状態を回避する設計としている。
【０００５】
このような構成を有するものとして特許文献１がある。特許文献１では、炉心流量に基づく制御棒監視値（ＲＢＬ値）が所定の設定値を超えたとき制御棒の引抜を停止させる機構と、ＡＰＲＭ信号に基づく制御棒監視値（ＲＢＭ値）に所定値を加算した値を、その後の制御棒監視値とする。そして、これら制御棒監視値を、原子炉運転開始時における低出力運転状態では高く設定し、定格運転時においては低く設定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現状の保護機能はＬＰＲＭ信号を平均処理したＡＰＲＭ信号を用いて判定するものであり、各ＬＰＲＭ信号の局所的な出力振動は、平均化されることにより相殺される。従って、原子炉内における局所的な出力上昇による燃料棒の破損等の可能性を低減することに関し改善の余地がある。また特許文献１では、原子炉の低出力運転状態においても、安全に制御棒を操作可能とするものであるものの、制御棒を選択しない限り保護動作は機能しない。
【０００８】
そこで、本発明は、原子炉内に局所出力変動（出力振動）が生じた場合においても、この局所出力変動を検出可能とし、原子炉の安全性を確保し得る原子炉出力監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の原子炉出力監視装置は、原子炉の軸方向に所定の間隔にて離間配置され、中性子数を検出する複数の局部出力領域検出器を収容する複数の局部出力領域検出器集合体と、前記複数の局部出力領域検出器集合体の出力を平均化し所定の第１の閾値と比較し、当該比較結果に基づき第１のトリップ信号を出力する第１の原子炉出力監視部と、前記各局部出力領域検出器集合体の出力を所定の第２の閾値と比較し、当該比較結果に基づき第２のトリップ信号を出力する第２の原子炉出力監視部を有し、少なくとも前記第１及び第２のトリップ信号のうちいずれか一方に基づき制御棒引抜阻止指令又はスクラム指令を出力する原子炉出力監視部を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、原子炉内に局所出力振動が生じた場合においても、確実に検出可能とし、原子炉の安全性を確保することができる。
【００１１】
例えば、局所的に相互に出力振動が相殺されるような状況においても、保護インターロックを作動することが可能となる。
【００１２】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る実施例１の原子炉出力監視装置の全体構成図である。
【図２】図１における炉心のＡ−Ａ横断面図であり、制御棒、燃料集合体及び局部出力領域検出器集合体の配置関係を示す図である。
【図３】図１に示す原子炉出力監視装置を構成する原子炉出力監視部の動作フロー図である。
【図４】本発明の他の実施例に係る実施例２の原子炉出力監視装置の全体構成図である。
【図５】図４に示す原子炉出力監視装置を構成する原子炉出力監視部の動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書では、ＢＷＲプラントの炉心を例に説明するが、これに限られるものではない。また、本明細書においては、トリップ信号を、例えば、全ての制御棒を炉心内に全挿入するスクラム指令あるいは、原子炉出力調整のため既に炉心内に挿入される制御棒を、炉心より引き抜くことを阻止する、すなわち、制御棒引抜阻止指令を出力するために用いられる信号を意味するものとする。
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に、本発明の一実施例に係る実施例１の原子炉出力監視装置の全体構成図を示し、図２に、図１における炉心のＡ−Ａ横断面図であり、制御棒、燃料集合体及び局部出力領域検出器集合体の配置関係を示す。
【００１７】
ＢＷＲプラント等の原子力発電所は、図１に示すように、原子炉圧力容器７内の炉心１０に装荷される燃料集合体９による核分裂反応により熱出力を取り出している。何らかの理由により出力が変動（上昇）した時でも、燃料の健全性を確保できる出力レベルを超える前に、安全に原子炉の運転を停止させる必要がある。
【００１８】
図１に示すように、本実施例の原子炉出力監視装置１は、原子炉の炉心１０内に複数配置される局部出力領域検出器集合体（以下、ＬＰＲＭ集合体と称す）６及び原子炉出力監視部２より構成され、原子炉出力監視部２は、第１の原子炉出力監視部３、第２の原子炉出力監視部４及び制御棒制御部５からなる。図１では、炉心１０に装荷される燃料集合体９に隣接して、制御棒８が全挿入された状態を示している。制御棒８は、ＢＷＲプラントの場合、制御棒動作部１１により原子炉圧力容器７の底面側より炉心１０へと挿入される。ＬＰＲＭ集合体６は、原子炉の出力を監視するため炉心１０に均等に複数体配置されている。また、ＬＰＲＭ集合体６の一体（１ストリング）には、鉛直方向（原子炉の軸方向）に所定の間隔で離間して４つの局部出力領域検出器（以下、ＬＰＲＭ）が配されており、原子炉の底部側より上方へ順に、ＬＰＲＭ６４、ＬＰＲＭ６３、ＬＰＲＭ６２、ＬＰＲＭ６１が配置されている。これら同一のストリング内に配される４つのＬＰＲＭ６１〜６４は、それぞれ独立して局部の出力を検出する。炉心１０に装荷される燃料集合体９は、鉛直方向（原子炉の軸方向）に異なる出力分布を有し、通常、燃料集合体９の鉛直方向において略中央部の出力が最も高くなる。従って、上述のように、同一のストリング内に、鉛直方向に所定間隔にてＬＰＲＭ６１〜６４を配することで、燃料集合体９の鉛直方向の局所出力を検出することが可能となる。
【００１９】
ここで、ＬＰＲＭ集合体６、燃料集合体９及び制御棒８の配置関係を図２に示す。図２の炉心Ａ―Ａ横断面に示されるように、複数体の燃料集合体９は、炉心１０に正方格子状に装荷されている。４体の相互に隣接配置される燃料集合体９の間には、横断面が略十字形状の制御棒８が配される。そして、４体の相互に隣接配置される燃料集合体９を一組とし、この相互に隣接配置される四組、すなわち、１６体の燃料集合体９の外周側の四隅に、４体のＬＰＲＭ集合体６が配される。図２において、図面に向かって左上方隅部にＬＰＲＭ集合体６ａ、右上方隅部にＬＰＲＭ集合体６ｂ、左下方隅部にＬＰＲＭ集合体６ｃ、右下方隅部にＬＰＲＭ集合体６ｄが配置され、炉心１０に、正方格子状に複数のＬＰＲＭ集合体６が均等に配置されている。なお、ここで、燃料集合体９は、図示しない核燃料物質として、例えばＭＯＸ燃料のペレットを、ステンレス製の被覆管内にその軸方向に複数充填された燃料棒を有する。複数の燃料棒を横断面四角形状のチャンネルボックス内に正方格子状に配列して燃料集合体９が形成されている。
【００２０】
図１に戻り、第１の原子炉出力監視部３は、炉心１０内に均等に配置される複数のＬＰＲＭ集合体６からのＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍを入力し平均処理を行うＬＰＲＭ信号平均回路３１、ＬＰＲＭ信号平均回路３１より出力されるＡＰＲＭ信号（ＬＰＲＭ信号の平均による原子炉出力に相当する信号）３４と第１の閾値であるＡＰＲＭトリップ設定値（Ｔｈ１）３３を比較するＡＰＲＭ信号トリップ比較器３２より構成される。ＡＰＲＭ信号トリップ比較器３２は、ＡＰＲＭ信号３４が第１の閾値であるＡＰＲＭトリップ設定値（Ｔｈ１）３３を超える場合、原子炉の保護に用いられるＡＰＲＭトリップ信号３５を制御棒制御部５へ出力する。ここで、予め設定されるＡＰＲＭトリップ設定値（第１の閾値：Ｔｈ１）３３は、例えば、定格出力の１０８％及び／又は１２０％として設定される。ＡＰＲＭ信号トリップ比較器３２は、定格出力の１２０％として設定されたＡＰＲＭトリップ設定値（第１の閾値：Ｔｈ１）３３を超える場合、ＡＰＲＭトリップ信号３５として、スクラム指令（全ての制御棒を全挿入）に用いられる信号を制御棒制御部５へ出力する。また、ＡＰＲＭ信号トリップ比較器３２は、定格出力の１０８％として設定されたＡＰＲＭトリップ設定値（第１の閾値：Ｔｈ１）３３を超える場合、ＡＰＲＭトリップ信号３５として、スクラム指令出力前の制御棒引抜阻止指令に用いられる信号を制御棒制御部５へ出力する。なお、制御棒引抜阻止指令に用いられる信号のＡＰＲＭトリップ設定値（第１の閾値：Ｔｈ１）３３としては、１０８％が望ましいが、これに限らず、１０５％〜１１０％の間の値を適宜設定しても良い。
【００２１】
また、第１の閾値として、上記定格出力の１０８％及び１２０％の２段階の閾値を設定する場合、例えば、ＡＰＲＭトリップ信号３５として以下の（１）及び（２）の出力としても良い。
【００２２】
（１）１０８％＜ＡＰＲＭ信号３４≦１２０％のとき、ＡＰＲＭトリップ信号３５として「０１」を制御棒制御部５へ出力する。この場合、ＡＰＲＭトリップ信号３５は、制御棒引抜阻止指令に用いられる信号となる。
【００２３】
（２）１２０％＜ＡＰＲＭ信号３４のとき、ＡＰＲＭトリップ信号として「１１」を制御棒制御部５へ出力する。この場合、ＡＰＲＭトリップ信号３５は、スクラム指令（全ての制御棒８を全挿入）に用いられる信号となる。
【００２４】
第２の原子炉出力監視部４は、ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍ、ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２及びＬＰＲＭ高トリップ信号発生数比較器４３から構成される。
【００２５】
ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａは、ＬＰＲＭ信号平均回路３１に入力される複数のＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍから分岐されるＬＰＲＭ信号６０ａを入力し、第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ（Ｔｈ２（ａ））と比較し、ＬＰＲＭ信号６０ａが第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ（Ｔｈ２（ａ））を超える場合、ＬＰＲＭ高発生と判定し、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ（トリップでＯＮ／トリップ以外でＯＦＦ）をＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２へ出力する。同様に、ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ｍは、複数のＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍから分岐されるＬＰＲＭ信号６０ｍを入力し第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ（Ｔｈ２（ｍ））と比較し、ＬＰＲＭ信号６０ｍが第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ｍ（Ｔｈ２（ｍ））を超える場合、ＬＰＲＭ高発生と判定し、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ｍ（トリップでＯＮ／トリップ以外でＯＦＦ）をＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２へ出力する。これら、第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４及びＬＰＲＭ高トリップ比較器４１はｎ個（ｎ＝ａ〜ｍ）用意され、ｎ個のＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍは、ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２に並列に接続される。なお、ＬＰＲＭ６１〜６４より出力されるＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍは、例えば、１０ｍｓｅｃ周期にてそれぞれ、ＬＰＲＭ信号平均回路３１及びＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍへ取り込まれる。なお、ＬＰＲＭ信号取り込み周期は、１０ｍｓｅｃに限らず、第１の原子炉出力監視部３及び第２の原子炉出力監視部４の演算周期に合わせて適宜設定すれば良い。
【００２６】
また、第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ〜４４ｍ（Ｔｈ２（ａ）〜Ｔｈ２（ｍ））は、通常、例えば、定格出力の約１００％程度で同一の値が設定される。但し、これに限らず、上述のように原子炉の炉心１０に装荷される燃料集合体９による出力は、鉛直方向（炉心の軸方向）に異なる分布を示す。従って、各ＬＰＲＭ集合体６内に所定の間隔にて離間配置される４個のＬＰＲＭ６１〜６４それぞれに、燃料集合体９の出力分布に対応して異なる値を設定しても良い。例えば、図１に示すように、鉛直方向最下方に配置されるＬＰＲＭ６４に対応するＬＰＲＭ高トリップ設定値を定格出力の８０％、ＬＰＲＭ６３に対応するＬＰＲＭ高トリップ設定値を定格出力の１００％、その上方に配置されるＬＰＲＭ６２に対応するＬＰＲＭ高トリップ設定値を定格出力の１００％、最も上方に配置されるＬＰＲＭ６１に対応するＬＰＲＭ高トリップ設定値を定格出力の８０％と設定しても良い。このようにＬＰＲＭ高トリップ設定値を出力分布に合わせて設定することにより、更に、原子炉出力の局所変動を、原子炉の鉛直方向に高精度に検出することが可能となる。
【００２７】
ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２は、ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍより入力されるＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ〜４５ｍ、すなわちｎ個（ｎ＝ａ〜ｍ）のＬＰＲＭ高トリップ信号であるＯＮ／ＯＦＦ信号を計数する。計数されるＬＰＲＭ高トリップ信号はＯＮ信号であり、同一時刻で発生しているＬＰＲＭ高トリップ信号を計数することになる。ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２は、計数結果のＬＰＲＭ高トリップ信号発生数４６をＬＰＲＭ高トリップ信号発生数比較器４３へ出力する。
【００２８】
ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数比較器４３は、入力されるＬＰＲＭ高トリップ信号発生数４６と、第３の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（Ｔｈ３）４７を比較する。ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数４６がＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（Ｔｈ３）４７を超える場合、ＬＰＲＭ複数本同時高トリップ信号４８を制御棒制御部５へ出力する。
【００２９】
ここで、第３の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（Ｔｈ３）４７の設定について説明する。図２に示すように、１６体の燃料集合体９の外周側の四隅にそれぞれ配置される４体のＬＰＲＭ集合体６ａ〜６ｄを最小局所単位とした場合、それぞれのＬＰＲＭ集合体６ａ〜６ｄ内に設置される４個のＬＰＲＭ６１〜６４のうち１個、４体のＬＰＲＭ集合体（６ａ〜６ｄ）で計４個のＬＰＲＭ数を、第３の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（Ｔｈ３）４７として設定する。
【００３０】
第３の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（Ｔｈ３）４７として、上記最小局所単位に対する設定数は４個に限らず、例えば、２個、あるいは、５個以上に設定しても良い。この場合、設定数が増加するほど感度は低下する。なお、ここでの感度とは、局所出力変動によるスクラム指令又は制御棒引抜阻止指令出力の応答性をいう。
【００３１】
制御棒制御部５は、第１の原子炉出力監視部３よりＡＰＲＭトリップ信号３５の入力及び第２の原子炉出力監視部４よりＬＰＲＭ複数本同時高トリップ信号４８のうち、少なくともいずれか一方を入力すると、制御棒動作部１１へ制御棒動作指令５１を出力する。制御棒動作指令５１は、スクラム指令（全ての制御棒８を全挿入）又は制御棒引抜阻止指令を含む。
【００３２】
次に、図３を用いて、原子炉出力監視部２による動作フローを説明する。図１に示す第１の原子炉出力監視部３を構成するＡＰＲＭ信号トリップ比較器３２、第２の原子炉出力監視部４を構成するＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍ、及びＬＰＲＭ高トリップ信号発生数比較器４３は、コンパレータ等のハードウェアで構成しても良く、後述するソフトウェアにて実現しても良い。また、第２の原子炉出力監視部４を構成するＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２は、カウンター等のハードウェアで構成しても良く、また、ソフトウェアにて実現しても良い。制御棒制御部５は、ＯＲ回路等のハードウェアで構成しても良く、ソフトウェアで実現しても良い。第１の原子炉出力監視部３を構成するＬＰＲＭ信号平均回路３１は、例えば、各種プログラムを記憶するＲＯＭ、演算対象のデータあるいは演算過程のデータを記憶するＲＡＭ、外部記憶装置等のメモリ、及びＲＯＭに記憶されるプログラムを読み出し、ＲＡＭに格納される演算対象データにプログラムを実行し、プログラムの実行により得られる演算結果をＲＡＭに格納するＣＰＵ等のプロセッサにより構成される。なお、上記ＡＰＲＭ信号トリップ比較器３２、ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍ、ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数比較器４３、ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２、及び制御棒制御部５を、上記ＬＰＲＭ信号平均回路３１と同様に、それぞれの処理に対応するプログラムを上記ＲＯＭに予め格納し、プロセッサにより実行する構成としても良い。以下では、このようにソフトウェアにて実現する場合を例に説明する。
【００３３】
図３は、図１に示す原子炉出力監視装置を構成する原子炉出力監視部の動作フロー図である。第１の原子炉出力監視部３は、ＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍを、複数のＬＰＲＭ集合体６に配されるそれぞれ４個のＬＰＲＭ６１〜６４より受信する（ステップＳ１０１）。受信されたＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍの平均値（ＡＰＲＭ信号３４）を算出する（ステップＳ１０２）。算出された平均値、すなわちＡＰＲＭ信号３４がＡＰＲＭ信号トリップ設定値（第１の閾値：Ｔｈ１）３３を超えるか否か判定する（ステップＳ１０３）。判定の結果、ＡＰＲＭ信号３４がＡＰＲＭ信号トリップ設定値（第１の閾値：Ｔｈ１）３３を超える場合、ＡＰＲＭトリップ信号３５を制御棒制御部５へ出力する（ステップＳ１０４）。一方、ＡＰＲＭ信号３４がＡＰＲＭ信号トリップ設定値（第１の閾値：Ｔｈ１）以下の場合には、ステップＳ１０１へ戻り、再びステップＳ１０１〜ステップＳ１０３を実行する。
【００３４】
第２の原子炉出力監視部４は、ＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍを、複数のＬＰＲＭ集合体６に配されるそれぞれ４個のＬＰＲＭ６１〜６４より受信する（ステップＳ２０１）。受信されたＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍが、それぞれＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ〜４４ｍ（第２の閾値：Ｔｈ２（ａ）〜Ｔｈ２（ｍ））を超えるか否か判定する（ステップＳ２０２）。判定の結果、受信されたＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍが、ＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ〜４４ｍ（第２の閾値：Ｔｈ２（ａ）〜Ｔｈ２（ｍ））を超える場合、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ〜４５ｍをＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２へ出力する（ステップＳ２０３）。一方、ＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍが、ＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ〜４４ｍ（第２の閾値：Ｔｈ２（ａ）〜Ｔｈ２（ｍ））以下の場合には、ステップＳ２０１へ戻る。
【００３５】
ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２は、受信されるＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ〜４５ｍの信号数を計数する。すなわち、高トリップ発生数を計数する（ステップＳ２０４）。続いて、計数されたＬＰＲＭ高トリップ信号数が、ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（第３の閾値：Ｔｈ３）を超えるか否か判定する（ステップＳ２０５）。判定の結果、ＬＰＲＭ高トリップ信号数が、ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（第３の閾値：Ｔｈ３）を超える場合、ＬＰＲＭ複数本同時高トリップ信号４８を制御棒制御部５へ出力する（ステップＳ２０６）。一方、ＬＰＲＭ高トリップ信号数が、ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（第３の閾値：Ｔｈ３）以下の場合、ステップＳ２０１へ戻り、ステップＳ２０５までのステップを再び実行する。
【００３６】
上記ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４及びステップＳ２０１〜ステップＳ２０６は、並列に実行され、上述のとおりステップＳ１０１及びステップＳ２０２における、ＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍの受信周期は、例えば、１０ｍｓｅｃである。  
制御棒制御部５は、ＡＰＲＭトリップ信号３５又はＬＰＲＭ複数本同時高トリップ信号４８を受信する、すなわち、少なくともＡＰＲＭトリップ信号３５及びＬＰＲＭ複数本同時高トリップ信号４８のうちいずれか一方の受信を検出する（ステップＳ３０１）と、制御棒動作部１１へ制御棒動作指令５１として、スクラム指令又は制御棒引抜阻止指令を出力する（ステップＳ３０２）。
【００３７】
ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０６、及びステップＳ３０１〜ステップＳ３０２は、原子炉の通常運転状態において、上記ＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍの受信周期毎に、原子炉出力監視部２により繰り返し実行される。
【００３８】
本実施例では、原子炉出力監視部２より出力されるスクラム指令又は制御棒引抜阻止指令を、制御棒動作指令５１として制御棒動作部１１へ出力する構成としたが、必ずしもこれに限られない。例えば、上記スクラム指令又は制御棒引抜阻止指令を、図示しない原子炉手動操作系あるいは原子炉緊急停止系に出力する構成とし、制御棒の引抜阻止やスクラムによる全ての制御棒８の全挿入動作等の保護動作を実行させることで原子炉の安全性を確保するよう構成しても良い。
【００３９】
本実施例では、運転する炉心１０の状態あるいはＬＰＲＭ６１〜６４の炉心１０内の配置等に応じて、また、原子炉が局所的に変動する場合や、空間的に位相差を持って変動する場合などの炉心状態における出力変動を予め想定することにより、ＬＰＲＭ６１〜６４に適切なＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ〜４４ｍ（第２の閾値：Ｔｈ２（ａ）〜Ｔｈ２（ｍ））を所望の値に設定することができる。
【００４０】
また、ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値４７（第３の閾値：Ｔｈ３）についても、同様に原子炉が局所的に変動する場合や、空間的に位相差を持って変動する場合などの炉心状態における出力変動を予め想定することにより、適切な本数を設定できる。
【００４１】
なお、通常の原子炉出力運転中においては、ＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍは安定した値を示し、ＬＰＲＭ複数本同時高トリップ信号４８が発生する可能性は低い。但し、ＬＰＲＭ６１〜６４は、個々の故障によりＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍが異常に上昇することが生じ得る。この場合、本実施例のＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（第３の閾値：Ｔｈ３）４７を複数本に設定することで、ＬＰＲＭ６１〜６４の単一故障による保護動作の誤作動を防ぐことが可能となる。
【００４２】
本実施例によれば、原子炉内に局所出力振動が生じた場合においても、確実に検出でき、スクラム指令又は制御棒引抜阻止指令を出力することにより、原子炉の安全性を確保することができる。
【００４３】
また、例えば、局所的に相互に出力振動が相殺されるような状況においても、本実施例によれば、ＡＰＲＭトリップ信号３５のみならず、ＬＰＲＭ複数本同時高トリップ信号４８を用いることより、スクラム指令又は制御棒引抜阻止指令を出力できることから、保護インターロックを作動することが可能となる。
【実施例２】
【００４４】
図４に、本発明の他の実施例に係る実施例２の原子炉出力監視装置の全体構成図を示す。図１の構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付し、以下ではその説明を省略する。本実施例では、ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍそれぞれにタイマー４９ａ〜４９ｍを設けた点が実施例１と異なる。
【００４５】
図４に示すように、原子炉出力監視装置１’を構成する、原子炉出力監視部２内の第２の原子炉出力監視部４に設けられた複数のＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍ内に、それぞれ複数のタイマー４９ａ〜４９ｍを備える。これらタイマー４９ａ〜４９ｍは、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ〜４５ｍの出力部に設置され、例えば、所定時間として、１０ｓｅｃが設定される。これにより、ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａは、ＬＰＲＭ信号平均回路３１に入力される複数のＬＰＲＭ信号６０ａ〜６０ｍから分岐されるＬＰＲＭ信号６０ａを入力し、第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ（Ｔｈ２（ａ））と比較し、ＬＰＲＭ信号６０ａが第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ（Ｔｈ２（ａ））を超える場合、ＬＰＲＭ高発生と判定し、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ（トリップでＯＮ／トリップ以外でＯＦＦ）をＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２へ出力する。そして、タイマー４９ａによる計時開始時点から１０ｓｅｃ以内に、一旦、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａが出力されると、計時開始時点から１０ｓｅｃ経過する時点まで、ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２へのＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ出力が継続される。すなわち、仮に、一旦、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａが出力された後、次のＬＰＲＭ信号６０ａ受信周期１０ｍｓｅｃで、ＬＰＲＭ信号６０ａが第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ（Ｔｈ２（ａ））以下となった場合であっても、継続してＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａは出力される。
【００４６】
これに対し、実施例１の構成では、ＬＰＲＭ信号６０ａ受信周期１０ｍｓｅｃ間隔で、ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａは、ＬＰＲＭ信号６０ａと第２の閾値であるＬＰＲＭ高トリップ設定値４４ａ（Ｔｈ２（ａ））と比較し、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａの出力要否を判定する。換言すれば、実施例１の構成では、１０ｍｓｅｃ間隔で瞬時判定されるため、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ（トリップでＯＮ／トリップ以外でＯＦＦ）の出力は変動する。
【００４７】
従って、図２に示す、１６体の燃料集合体９の外周側の四隅にそれぞれ配置される４体のＬＰＲＭ集合体６ａ〜６ｄを最小局所単位とした場合、仮に、２体のＬＰＲＭ集合体６ａ及びＬＰＲＭ集合体６ｄが交互に、２ｓｅｃ又は３ｓｅｃ間隔で、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ及び、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５ｄの出力が交互に繰り返されるような状況、すなわち、出力変動（出力振動）が生ずる場合においても、本実施例では、これら、２体のＬＰＲＭ集合体６ａ及びＬＰＲＭ集合体６ｄのそれぞれに配置されるＬＰＲＭ６１〜６４の出力を確実に検出し、ＬＰＲＭ高発生と判定することができる。
【００４８】
なお、上記の動作は、ＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ｎ（ｎ＝ａ〜ｍ）でも同様である。また、他の構成については、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００４９】
次に、図５を用いて本実施例の原子炉出力監視部２による動作フローを説明する。図５に示すように、図３に示すステップＳ２０３とステップＳ２０４の間に、新たにステップＳ２０７を追加した点が実施例１と異なる。すなわち、Ｓ２０３で発生したＬＰＲＭ高トリップ信号４５は、ステップＳ２０７にて、上述のＬＰＲＭ高トリップ比較器４１ａ〜４１ｍにそれぞれ設けられたタイマー４９ａ〜４９ｍによる計時開始時刻からの経過時間Ｔの間、ＬＰＲＭ高トリップ信号４５が継続する。ステップＳ２０４にて、ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路４２は、受信されるＬＰＲＭ高トリップ信号４５ａ〜４４ｍの信号数を計数する。すなわち、高トリップ発生数を計数する。計数されたＬＰＲＭ高トリップ信号数が、ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値（第３の閾値：Ｔｈ３）を超えるか否か判定する。
【００５０】
本実施例によれば、上述のように、所定の時間間隔で交互に出力変動を生じるＬＰＲＭ集合体６ａ〜６ｄに対しても検出することが可能となり、実施例１に比較し、より高精度に、局所出力変動によるスクラム指令又は制御棒引抜阻止指令を出力することが可能となる。
【００５１】
また、本実施例によれば、例えば、原子炉出力の変動が非常に局所的に発生し、しかも短時間の周期で出力の上昇及び低下が起こるような場合でも、予めそのような異常状態を想定し、タイマーに所望の時間を設定することにより、保護インターロックを確実に動作させることが可能となる。
【００５２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１，１’…原子炉出力監視装置
２…原子炉出力監視部
３…第１の原子炉出力監視部
４…第２の原子炉出力監視部
５…制御棒制御部
６…局部出力領域検出器集合体（ＬＰＲＭ集合体）
７…原子炉圧力容器
８…制御棒
９…燃料集合体
１０…炉心
１１…制御棒動作部
３１…ＬＰＲＭ信号平均回路
３２…ＡＰＲＭ信号トリップ比較器
３３…ＡＰＲＭ信号トリップ設定値
３４…ＡＰＲＭ信号
３５…ＡＰＲＭトリップ信号
４１ａ〜４１ｍ…ＬＰＲＭ高トリップ比較器
４２…ＬＰＲＭ高トリップ信号数計測回路
４３…ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数比較器
４４ａ〜４４ｍ…ＬＰＲＭ高トリップ設定値
４５ａ〜４５ｍ…ＬＰＲＭ高トリップ信号
４６…ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数
４７…ＬＰＲＭ高トリップ信号発生数制限値
４８…ＬＰＲＭ複数本同時高トリップ信号
４９ａ〜４９ｍ…タイマー
５１…制御棒動作指令
６０ａ〜６０ｍ…ＬＰＲＭ信号
６１，６２，６３，６４…局部出力領域検出器（ＬＰＲＭ）
【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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