CN106605269A - 堆外核检测仪表装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的堆外核检测仪表装置中，检测信号处理电路由以下部分构成：将经所述中子检测器转换后的电流值转换成与该电流值相对应的电压值的电流/电压转换部；具有添加了D/A变换器的运算放大器并对经所述电流/电压转换部转换后的电压值进行放大的可变增益放大部；对所述D/A变换器的增益进行调整的调整控制单元；以及基于预先设定的基准值对经所述可变增益放大部放大后的输出电压进行自动比较并输出到所述调整控制单元的比较器。

Description

堆外核检测仪表装置
技术领域
本发明涉及对核反应堆容器外的中子束进行监视的堆外核检测仪表装置，尤其涉及对设置在构成堆外核检测仪表装置的堆外核检测仪表盘内的检测器信号处理电路(I/E放大器)进行改进从而使中子检测器的校正作业更省力的技术。
背景技术
堆外核检测仪表装置通过对压水反应堆(PWR:Pressurized WaterReactor)的反应堆容器外的中子束进行连续监视，从而监视核反应堆在启动时以及运行时的状态，在检测到中子束的状态存在异常的情况下，输出警报信号或核反应堆的紧急停止信号，从而对核反应堆进行保护。堆外核检测仪表装置主要由对中子束进行测量并转换为电流值的中子检测器、以及对转换后的电流值进行运算处理并转换成上述信号的堆外核检测仪表盘构成。
通常，堆外核检测仪表装置的中子测量范围根据从核反应堆的停止状态到输出运行为止的中子束的电平，分为中子源区域、中间区域、输出区域(运行区域)。中子检测器和堆外核检测仪表盘的结构、功能在每个区域中不同，输出区域的运算处理使用检测器信号处理电路(I/E放大器、即电流/电压放大器)。
申请人已提出如下堆外核检测仪表装置，其检测器信号处理电路由将经中子检测器转换后的电流值转换为与之对应的电压值的电流/电压转换部、以及对经所述电流/电压转换部转换后的电压值进行放大的可变增益放大部构成，上述可变增益放大部由能进行增益选择的电流电平对应用电阻电路以及运算放大器构成，该运算放大器由对增益进行调整的D/A变换器构成，从而在中子检测电流微小的情况下，也能输出与堆输出电平相对应的电压电平，从而获得准确的中子束的测量值(参照专利文献1)。
利用图7对上述提案中以往的中子检测器的检测器信号处理电路的校正功能进行说明。首先，利用电流/电压转换部21将检测器电流转换成电压，并输入到可变增益放大器22。电流/电压转换部21以及后述的固定增益转换部23的增益是固定的。接着，由检测器电流指示计输出部24测定检测器电流，并将输出信号V1输入到可变增益放大部22的反相放大器51。
在可变增益放大部52中，为了预先将输出校正为与堆输出相对应的电压值，利用调整控制单元25对D/A变换器53进行调整，由此决定检测器信号处理电路8的输出V3。并且，由固定增益放大部23的反相放大器71对可变增益放大部22的输出信号V2进行放大，输出信号V3被输入到后述的信号处理卡中。这里，输出V3是与堆输出相对应的电压值，信号处理卡之后的运算处理要求与堆输出相对应的某固定电平，因此利用电流/电压转换部21对上述检测器电流进行电压转换，并利用可变增益放大器对上述电压值进行放大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012－163362号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，上述提案中以往的中子检测器的校正装置中，基于检测器电流指示计输出部所指示的电流值，利用对D/A变换器的增益进行调整的选择调整控制单元来手动地对输出电压进行逐次调整，以达到目标值。因此，需要一边对检测器电流指示计输出部指示的电流值进行确认，一边由操作人员利用位于操作器面上的增加、减少按钮来逐次调整输出电压，以达到目标值，必须始终对电压计、指示计等仪器进行监视，需要人力和时间。此外，由于该调整在反应堆运行期间进行，因此夜间等也包含在内，操作人员的负担较大，可能会因操作人员的失误而错误地调整输入电流。
本发明为了解决上述课题而完成，其目的在于提供一种堆外核检测仪表装置，无需由操作人员利用手动按钮对输出电压进行逐次调整来使其始终达到目标值，能通过使针对中子检测器信号输入的中子束电平信号输出的校正作业自动化来推进校正作业的省力化、高精度化。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的堆外核检测仪表装置，包括：中子检测器，该中子检测器对核反应堆容器外的中子束进行测量并转换成电流值；以及堆外核检测仪表盘，该堆外核检测仪表盘利用检测器信号处理电路对来自所述中子检测器的电流值进行运算处理，从而输出核反应堆运行时的中子束的状态，所述检测器信号处理电路包括：电流/电压转换部，该电流/电压转换部将经所述中子检测器转换后的电流值转换成与该电流值相对应的电压值；可变增益放大部，该可变增益放大部具有添加了D/A变换器的运算放大器，并对经所述电流/电压转换部转换后的电压值进行放大；调整控制单元，该调整控制单元对所述D/A变换器的增益进行调整；以及比较器，该比较器基于预先设定的基准值自动对经所述可变增益放大部放大后的输出电压进行比较，并输出到所述调整控制单元。
发明效果
根据本发明的堆外核检测仪表装置，具有以下效果：尤其能减轻作业人员在夜间作业下的负担，并能防止人为错误，能使中子束电平信号输出相对于高可靠度的中子检测器信号输入的校正作业更省力。
附图说明
图1是表示输出区域中堆外核检测仪表装置的一般结构的结构图。
图2是表示本发明的检测器信号处理电路的基本电路结构图。
图3是表示本发明实施方式1中的检测器信号处理电路的电路结构图。
图4是表示实施方式2的检测器信号处理电路的电路结构图。
图5是表示实施方式3的检测器信号处理电路的电路结构图。
图6是表示上述实施方式1～3的比较器的具体构成例的电路图。
图7是表示以往的检测器信号处理电路的基本电路结构图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是表示输出区域中堆外核检测仪表装置的一般结构的结构图。图1中，设置在核反应堆储存容器15内的核反应堆容器16的外部周边设置有堆外核检测仪表装置14的中子检测器3。中子检测器3由上部检测器4与下部检测器5一体而成，该上部检测器4对从核反应堆容器16的上部泄漏的中子进行检测并转换为电流值，该下部检测器5对从该核反应堆容器16的下部泄漏的中子进行检测并转换为电流值。经上部检测器4转换后的电流值经由上部检测器电缆6而被输入到位于通常设置在核反应堆储存容器15外部的堆外核检测仪表装置14的堆外核检测仪表盘1内的检测器信号处理电路8。经下部检测器5转换后的电流值也同样，经由下部检测器电缆7输入到检测器信号处理电路8。
该检测器信号处理电路8分别具有与上部检测器4相对应的电路和与下部检测器5相对应的电路，利用该检测器信号处理电路8将电流值转换为上部检测器用输出电压9和下部检测器用输出电压10。将这两个输出电压9、10输入到堆外核检测仪表盘1内的信号处理卡11中。信号处理卡11中进行A/D(模拟/数字)转换、工程值转换，并将各种信号输出到操作面板12、反应堆保护类系统2内的输入输出卡13。
图2是表示上述中子检测器3的检测器信号处理电路8的基本电路结构图。检测器信号处理电路8由以下部分构成：将对上部检测器3或下部检测器4所检测出的中子束进行转换后的电流值Iu转换为电压值V1的电流/电压转换部21；作为第一阶段将该电压值V1进行放大并作为电压值V2的可变增益放大部22；作为第二阶段将放大一次后的电压值V2进行放大并作为输出电压V3从该检测器信号处理电路8进行输出的固定增益放大部23；对经上述电流/电压转换部21转换后的电压值V1进行显示的检测器电流指示计输出部24；对上述可变增益放大部22的放大幅度进行调整的调整控制单元25；以及用于将从可变增益放大部22获得的电压值与预先设定的基准值进行比较的比较器29。另外，以上说明中，在可变增益放大部22的后级配置固定增益放大部23，但也能在固定增益放大部23的后级配置可变增益放大部22。
关于检测器信号处理电路8的功能，首先，由中子检测器测量到的电流Iu被输入到电流/电压转换部21中使用了运算放大器的反相放大器31，并输出与电流Iu相对应的电压值V1。运算放大器的输入阻抗非常高，电流不会流入反相放大器31，而是全部流入电阻32。反相放大器31的输出电压为－(电阻值32×检测器电流)。接着，利用可变增益放大部22进行增益调整，从而能将输出电压设定为0～2V。而且，固定增益放大部23构成非反相放大器，增益为(1+R73/75)，输出约为5倍的0～10V。
图2中，上述电流/电压转换部21以及后述的固定增益放大部23的增益是固定的。上述电流/电压转换部21的输出侧连接有利用电压值V1来显示检测器电流的检测器电流指示计输出部24，此外，上述电压值V1被输入到可变增益放大部22的运算放大器即反相放大器51。
在可变增益放大部22中，利用用于预先将输出电压V3校正为与堆输出相对应的电压值的调整控制单元25和连接在其输入级的比较器29对D/A变换器53进行调整，由此决定检测器信号处理电路8的输出电压V3。即，利用与调整控制单元25相连的比较器29对可变增益放大部22的放大幅度进行调整。另外，该调整在设置了中子检测器3(图1)后进行，以将因堆输出、来自核反应堆容器16的中子的泄漏量、所设置的检测器的误差、其设置场所等产生的检测精度吸收。
D/A变换器53能利用将来自调整控制单元25的数字电信号转换为模拟电信号(电阻值)的电子电路(例如，12比特位电路)来转换为1/10000左右精度的电阻值。并且，由固定增益放大部23的运算放大器、即非反相放大器71对可变增益放大部22的输出的电压值V2进行放大，输出信号的输出电压V3被输入到信号处理卡11(图1)。这里，输出信号的输出电压V3是与堆输出相对应的电压值(例如是与堆输出100％相对应的电压值3.3V)，信号处理卡11之后的运算处理要求与堆输出相对应的、某固定电平的电压值，因此利用检测器信号处理电路8将检测器电流Iu转换成电压值并进行放大。另外，54是固定电阻，52、72～75是电阻。
图3是表示本发明的实施方式1中的检测器信号处理电路(I/E放大器)的电路结构图。主要对与图1的检测器信号处理电路不同的部分进行说明。此外，各图中相同标号表示相同或相当的部分。图3的电路结构中，利用能选择增益的电流电平对应用电阻电路61来构成可变增益放大部22的固定电阻54(图2)。
电流电平对应用电阻电路61由并联连接多个将电阻和模拟开关串联连接而成的串联体而得到的并联体构成。62～64为电阻，65～67为模拟开关。由此，能选择性地关闭模拟开关，来变成用于应对低电流电平的高电阻电路。另外，电流电平对应用电阻电路61也能由可变电阻器构成。
通过选择电流电平对应用电阻电路61的电阻，从而能选择反相放大器51的增益。设电阻62＝R1、…、电阻63＝R2、电阻64＝R3，如R1、…、R2、R3＝1/100R、…、10R、100R那样以10倍为单位来阶段性地改变电阻值，从而对电流电平对应用电阻电路61进行控制，使得利用用于以预先设定的值为基准对从可变增益放大部22获得的电压值进行比较的比较器29以及选择调整控制单元26通过模拟开关的导通、截止来选择所期望的电阻。由此，与固定电阻值相比，能扩大可变增益放大部22的增益的幅度。另外，在由中子检测器3测量到的电流Iu较小的情况下，选择较大的电阻值。
可变增益放大部22的增益能够通过利用来自与选择调整控制单元26相连的比较器29的指示所关联的数字电信号对D/A变换器53的电阻值进行调整来改变，但若将电流电平对应用电阻电路61设为固定电阻，并且想要仅利用D/A变换器53来调整电阻值，则在电流输入范围的下限例如下降到1μA的情况下，D/A变换器53中每个增益设定用计数值(数字电信号)的电压变化幅度变大，精度会变差。因此，图3中，作为能选择增益的电流电平对应用电阻电路61与调整增益的D/A变换器53的二级串联结构，由电流电平对应用电阻电路61选择大致的增益，由D/A变换器53进行精细地增益调整，从而能自动调整精度较高的增益。
接着，对实施方式1的可变增益放大部22的选择调整控制单元26进行的电流电平对应用电阻电路61的选择、D/A变换器53的调整以及比较器29的功能进行说明。若将与堆输出100％电平对应的中子检测器电流Iu输入到电流/电压转换部21，则通过反相放大器31转换成电压值V1来输出。接着，利用检测器电流指示输出部24显示检测器电流，并将电压值V1输入到可变增益放大部22的反相放大器51。
此时，根据电流电平(利用检测器电流指示计输出部24显示的检测器电流)来选择性地切换可变增益放大器22的反相放大器51的电流电平对应用电阻电路61中的电阻值，并且通过调整D/A变换器53的电阻值来改变可变增益放大部22的增益，从而能使检测器信号处理电路8的输出电压V3与请求电压电平(例如V3＝3.3V)一致。上述比较器29对预先设定的比较器29内的上限电压基准值和下限电压基准值进行比较，来经由调整控制单元26自动对D/A变换器的电阻值进行调整，以达到信号处理卡11之后的运算处理所请求的某固定电平的电压值的范围。
图6是由二级的比较器X、Y的组合构成的具体的电路例，在将目标值设为例如7.143V的情况下，预先对比较器X的反相输入(－)设定7.142V作为下限基准值，并预先对比较器Y的反相输入(－)设定7.144V作为上限基准值，对两比较器的非反相输入(+)输入V3，从而以上述目标值(7.143V)为目标进行自动调整，从而落入上述上限值和下限值的范围内。作为具体操作，通过按下设置在操作器的面板面上的选择以及调整控制部的自动按钮，从而将上述自动调整后的计数值发送到D/A变换器53，能自动调整增益。
因此，检测器电流指示计输出部24仅仅显示检测器电流，操作人员无需像以往那样逐一确认检测器电流指示计输出部24。
即，在所测量到的电流微小且检测器信号处理电路8的输出电压V3未达到请求电压电平的情况下，通过模拟开关65～67的导通、截止来选择电流电平对应用电阻电路61的电阻62～64，从而切换电阻值，并且，调整D/A变换器53的电阻值来改变可变增益放大部22的增益，能使检测器信号处理电路8的输出电压V3与请求电压电平一致。
此外，通过调整D/A变换器53，从而能对包含D/A变换器53的电阻值、由电流电平对应用电阻电路61选择的电阻值以及模拟开关的导通电阻值在内的电阻值进行微调。因此，能利用与选择调整控制相连的比较器，来以比以往大幅度且高精度地自动改变可变增益放大部22所具有的增益的幅度，因此，其结果是，所能测量的中子检测器电流的幅度得以扩大。
实施方式2.
图4是表示实施方式2中的检测器信号处理电路(I/E放大器)8的电路结构图。实施方式1中，对在可变增益放大部22中添加由电阻和模拟开关构成的电流电平对应用电阻电路61来进行切换控制的情况进行了阐述，而实施方式2如图4所示，相比图1的基本电路结构，在电流/电压转换部21中添加由电阻和模拟开关构成的电流电平对应用电阻电路41。另外，42～44为电阻，45～47为模拟开关。并且，利用与选择调整控制单元27相连的比较器29来自动切换电流电平对应用电阻电路41的电阻值。
即，在测量到的电流微小且检测器信号处理电路的输出电压V3未达到请求电压电平的情况下，利用与选择调整控制单元27相连的比较器29自动控制模拟开关45～47的导通和截止来选择电阻值，从而改变电流/电压转换部21的增益，并且，利用与选择调整控制装置27相连的比较器29对可变增益放大部22中的D/A比较器53的电阻值进行精细调整，来改变可变增益放大部22的增益，总体上能高精度地使检测器信号处理电路8的输出电压V3与请求电压电平一致。因此，能利用添加了比较器的选择调整控制，来以比以往幅度大且高精度地自动改变检测器信号处理电路的增益的幅度，因此，其结果是，所能测量的中子检测器电流的幅度得以扩大。
实施方式3.
图5是表示实施方式3的检测器信号处理电路(I/E放大器)8的电路结构图，相比图1，将两个D/A变换器55(DAC1)、56(DAC2)串联连接，使得可变增益放大部22的D/A变换器成为二级结构。
一个D/A变换器55相当于实施方式1的电流电平对应用电阻电路61，由选择调整控制单元28基于比较器29选择大致的电阻值，另一个D/A转换器56相当于实施方式1的D/A变换器53，由选择调整控制单元28基于比较器29来精细地调整电阻值。因此，能利用比较器中的控制和选择调整控制，来以比以往幅度大且高精度地自动改变可变增益放大部的增益、即检测器信号处理电路的增益的幅度，因此，其结果是，所能测量的中子检测器电流的幅度得以扩大。
上述实施方式1～3中，对增益进行选择和调整时，将固定增益放大器的输出电压V3获取到比较器中，但本发明并不限于此，当然也可以使可变增益放大器的输出电压V2直接连接到比较器，并利用选择调整控制单元来指令并控制计数值。
标号说明
1 堆外核检测仪表盘
3 中子检测器
8 检测器信号处理电路
14 堆外核检测仪表装置
16 核反应堆容器
21 电流/电压转换部
22 可变增益放大部
23 固定增益放大部
24 检测器电流指示计输出部
25 调整控制单元
26、27、28 选择调整控制单元
29 比较器
41 电流电平对应用电阻电路
42～44 电阻
45～47 模拟开关
53、55、56 D/A变换器
61 电流电平对应用电阻电路
62～64 电阻
65～67 模拟开关

Claims (6)

1.一种堆外核检测仪表装置，包括：
中子检测器，该中子检测器对核反应堆容器外的中子束进行测量并转换成电流值；以及
堆外核检测仪表盘，该堆外核检测仪表盘利用检测器信号处理电路对来自所述中子检测器的电流值进行运算处理，从而输出核反应堆运行时的中子束的状态，
该堆外核检测仪表装置的特征在于，
所述检测器信号处理电路包括：
电流/电压转换部，该电流/电压转换部将经所述中子检测器转换后的电流值转换成与该电流值相对应的电压值；
可变增益放大部，该可变增益放大部具有添加了D/A变换器的运算放大器，并对经所述电流/电压转换部转换后的电压值进行放大；
调整控制单元，该调整控制单元对所述D/A变换器的增益进行调整；以及
比较器，该比较器基于预先设定的基准值对经所述可变增益放大部放大后的输出电压进行比较，并输出到所述调整控制单元。
2.如权利要求1所述的堆外核检测仪表装置，其特征在于，
所述检测器信号处理电路包括：
电流/电压转换部，该电流/电压转换部将经所述中子检测器转换后的电流值转换为与该电流值相对应的电压值；
检测器电流指示计输出部，该检测器电流指示计输出部根据经所述电流/电压转换部转换后的电压值指示经所述中子检测器转换后的电流值；
可变增益放大部，该可变增益放大部具有运算放大器，对经所述电流/电压转换部转换后的电压值进行放大，该运算放大器具备能选择增益的电流电平对应用电阻电路、以及具有对增益进行调整的D/A变换器的；以及
比较器，该比较器与选择调整控制单元相连，以预先设定的值为基准来自动对从可变增益放大部获得的电压值进行比较，所述选择调整控制单元对所述电流电平对应用电阻电路的增益进行选择，对所述D/A变换器的增益进行调整。
3.如权利要求1所述的堆外核检测仪表装置，其特征在于，
所述检测器信号处理电路包括：
电流/电压转换部，该电流/电压转换部具有运算放大器，并将经所述中子检测器转换后的电流值放大并转换为与该电流值相对应的电压值，该运算放大器具有能选择增益的电流电平对应用电阻电路；
检测器电流指示计输出部，该检测器电流指示计输出部根据经所述电流/电压转换部放大并转换后的电压值指示经所述中子检测器转换后的电流值；
可变增益放大部，该可变增益放大部具有运算放大器，并对经所述电流/电压转换部放大并运算出的电压值进行放大，该运算放大器具有对增益进行调整的D/A变换器；以及
比较器，该比较器与选择调整控制单元相连，用于基于预先设定的基准值来自动对从可变增益放大部获得的电压值进行比较，该选择调整控制单元对所述电流电平对应用电阻电路的增益进行选择，对所述D/A变换器的增益进行调整。
4.如权利要求2或3所述的堆外核检测仪表装置，其特征在于，
所述电流电平对应用电阻电路由多个串联体构成，该串联体由电阻和模拟开关构成。
5.如权利要求1所述的堆外核检测仪表装置，其特征在于，
所述检测器信号处理电路包括：
电流/电压转换部，该电流/电压转换部将经所述中子检测器转换后的电流值转换为与该电流值相对应的电压值；
检测器电流指示计输出部，该检测器电流指示计输出部根据经所述电流/电压转换部转换后的电压值指示经所述中子检测器转换后的电流值；
可变增益放大部，该可变增益放大部具有串联连接的两个D/A变换器，并具有运算放大器，该运算放大器利用一个D/A变换器来根据经所述中子检测器转换后的电流值电平选择增益，并利用另一个D/A变换器调整增益，该可变增益放大部对经所述电流/电压转换部转换后的电压值进行放大；以及
比较器，该比较器与对所述两个D/A变换器的增益进行选择和调整的选择调整控制单元相连，用于以预先设定的值为基准来自动对从可变增益放大部获得的电压值进行比较。
6.如权利要求1至3、5中任一项所述的堆外核检测仪表装置，其特征在于，
所述比较器预先将上限基准值和下限基准值设定为规定的值，从而以规定的目标值为目标进行自动调整，以落入所述上限基准值与所述下限基准值的范围内。
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