JP2000346974A

JP2000346974A - 原子炉監視装置

Info

Publication number: JP2000346974A
Application number: JP11156055A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Tanaka; 守田中; Junichi Sakaguchi; 順一阪口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: JP3492240B2

Abstract

(57)【要約】【課題】検出された異常信号の原因推定を容易に行うこ
とができる原子炉監視装置（ルースパーツモニタ）を提
供する。【解決手段】原子炉の異常によって発生する異常信号を
検出する検出部と、この検出部によって検出された異常
信号の所定の特徴量を演算する演算部と、過去に発生し
た異常信号の所定の特徴量とその特徴量に対応する発生
原因のデータを格納する記憶部と、演算部によって演算
された特徴量と記憶部に格納された特徴量との比較に基
づいて、検出部によって検出された異常信号の発生原因
を推定する推定部とを備えることを特徴とする。従っ
て、異常信号の発生原因の推定のために、熟練者による
信号処理や、プラント技術者による検討が不要となり、
異常発生時の異常に対する迅速な対応が可能となるとと
もに、異常原因推定に要するコストを削減することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉での異常を
検知する原子炉監視装置（ルースパーツモニタ）に関
し、特に、その異常の発生原因を推定することができる
ルースパーツモニタに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のルースパーツモニタのブ
ロック構成図である。図４において、図示されない原子
炉圧力容器などの表面に取り付けられた加速度計１から
の信号がルースパーツモニタリングシステム盤２に入力
される。入力信号は、アンプ３で増幅された後、衝撃検
知装置４で正常信号と異常信号とに識別される。識別さ
れた結果は、診断用計算機５に送られ、診断結果が表示
装置６に表示される。また、アンプ３の出力信号は、デ
ータレコーダ７に入力され、異常信号検出時には、それ
に記録される。

【０００３】衝撃検知装置４での信号処理手順の例とし
て、特公昭63-41409号に開示された信号処理手順につい
て図５を用いて説明する。図５（１）は、衝撃検知装置
４への入力信号を、正常信号であるノイズスパイク、又
は異常信号の一つである金属衝突時に発生する信号（金
属衝突信号）のいずれであるかを識別するための原理を
示す。図５（１）において、ノイズスパイクＳの包絡線
波形Ｅのレベルがしきい値Ａ−Ｂをより大きい時間に対
応するパルスＰＷの幅（即ち、持続時間）と、金属衝突
信号Ｓ’の包絡線波形Ｅ’のレベルがしきい値Ａ’−
Ｂ’より大きい時間に対応するパルスＰＷ’の幅（持続
時間）が比較される。

【０００４】即ち、ノイズスパイクＳに対応するパルス
ＰＷの持続時間は相対的に短く、金属衝突信号Ｓ’に対
応するパルス幅ＰＷ’の持続時間は相対的に長い。従っ
て、衝撃検知装置４への入力信号に対応するパルス幅
を、所定の基準幅と比較することによって、入力信号が
ノイズスパイクＳであるか、金属衝突信号であるかを識
別することが可能となる。そして、金属衝突信号である
場合、警報信号ＡＬが出力される。

【０００５】図５（２）は、上述の識別原理を実現する
衝撃検出装置４の構成例である。図５（２）に示される
ように、まず、包絡線検出器ＥＤが入力信号の包絡線波
形を検出する。そして、しきい値交差点検出器ＴＣＤ
が、その包絡線波形のレベルを所定しきい値ＲＳと比較
し、しきい値ＲＳより大きい時間に対応するパルス信号
を生成する。さらに、パルス幅弁別器ＰＷＤがパルス信
号の幅に基づいて、入力信号が正常信号か異常信号かを
判定し、異常信号である場合は、警報信号ＡＬを出力す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のル
ースパーツモニタでは、正常信号と異なる特性を有する
異常信号を検知することはできるが、異常信号と検知さ
れた場合でも、どのような原因で発生した金属衝突（ル
ースパーツの衝突）か、金属衝突以外の原因による信号
かを自動的に推定することは困難であった。

【０００７】従って、従来においては、異常信号の原因
推定のためには、熟練者による信号処理やプラント技術
者による検討が必要であり、異常発生時の迅速な対応が
困難であり、さらに、異常原因の推定に多大な労力を要
する。

【０００８】そこで、本発明の目的は、検出された異常
信号の原因推定を容易に行うことができる原子炉監視装
置（ルースパーツモニタ）を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の原子炉監視装置の構成は、原子炉の異常によ
って発生する異常信号を検出する検出部と、この検出部
によって検出された異常信号の所定の特徴量を演算する
演算部と、過去に発生した異常信号の所定の特徴量とそ
の特徴量に対応する発生原因のデータを格納する記憶部
と、演算部によって演算された特徴量と記憶部に格納さ
れた特徴量との比較に基づいて、検出部によって検出さ
れた異常信号の発生原因を推定する推定部とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１０】このように、原子炉監視装置（ルースパー
ツモニタ）は、検出された異常信号の発生原因を推定す
る。従って、異常信号の発生原因の推定のために、熟練
者による信号処理や、プラント技術者による検討が不要
となり、異常発生時の異常に対する迅速な対応が可能と
なるとともに、異常原因推定に要するコストを削減する
ことができる。

【００１１】また、上記記憶部は、さらに、他の原子炉
で過去に発生した異常信号の特徴量とその特徴量に対応
する発生原因のデータを格納する。

【００１２】これにより、記憶部はより多くの情報（過
去に発生した異常信号の所定の特徴量とその特徴量に対
応する発生原因のデータ）を蓄積することができるの
で、さらに確度の高い推定が可能となる。

【００１３】また、検出部及び演算部を備えた処理装置
が複数のプラントそれぞれに対して配置され、記憶部及
び推定部を備えたセンタ装置が、複数のプラントから離
れて配置され、各処理装置とセンタ装置との間がそれぞ
れ通信回線により接続され、一の処理装置の演算部によ
って演算された特徴量は、一の処理装置からセンタ装置
に送信され、推定部による推定結果は、センタ装置から
一の処理装置に送信される。

【００１４】このように、記憶部と推定部において、通
信を利用して共有されるので、各プラント毎に、これら
を備える必要がなくなりコスト削減が図られる。

【００１５】なお、所定の特徴量は、例えば、異常信号
の一次のモーメント半径ｒ１、２次のモーメント半径ｒ
２、３次のモーメント半径ｒ３、異常信号の波形の減衰
特性を示す量α、異常信号の波形のピークの鋭さを示す
量ＣＦ及びＲＭＳである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本
実施の形態に限定されるものではない。

【００１７】図１は、本発明の実施の形態における原子
炉監視装置（ルースパーツモニタ）のブロック構成図で
ある。図１の構成を、上記図４との比較において説明す
ると、ルースパーツモニタシステム盤２は、図４のデー
タレコーダ７に代わって、Ａ／Ｄ変換器８を備え、アン
プ３からの出力がＡ／Ｄ変換器８に入力される。また、
トリガ信号線９が衝撃検知装置４からＡ／Ｄ変換器８に
接続される。さらに、Ａ／Ｄ変換器８の出力は、診断用
計算機５に入力される。また、後述するデータベース１
０が診断用計算機５に接続される。

【００１８】図１のルースパーツモニタの動作について
説明する。アンプ３からの出力信号は、衝撃検出装置４
に入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換器８に入力される。
そして、Ａ／Ｄ変換器８は、入力された信号をデジタル
データに変換し、それを保持する。一方、衝撃検知装置
４に入力された信号が、それにおける上述した識別原理
に基づいて異常信号と判定されると、トリガ信号線９を
経由して、トリガ信号が、衝撃検知装置４からＡ／Ｄ変
換器８に送られる。

【００１９】そして、Ａ／Ｄ変換器８は、そのトリガ信
号を受信すると、その異常信号に対応するデジタルデー
タを診断用計算機５に送る。診断用計算機５は、Ａ／Ｄ
変換器８から送られた異常信号のデジタルデータ（即
ち、デジタル化された異常信号の波形データ）に対して
以下の演算式（１）〜（６）を実行し、６つの特徴量ｒ
１、ｒ２、ｒ３、α、ＣＦ、ＲＭＳを求める。特徴量ｒ
１、ｒ２、ｒ３は、信号スペクトルの特徴を示す量であ
って、それぞれ、１次のモーメント半径、２次のモーメ
ント半径、３次のモーメント半径を示す。また、αは、
波形の減衰特性を示す量である。さらに、ＣＦとＲＭＳ
は、波形のピークの鋭さを示す量である。

【００２０】

【数１】

【００２１】一方、データベース１０には、過去におい
て発生した異常信号の特徴量と、それに対応する発生原
因のデータが蓄積されている。診断用計算機５は、上記
特徴量の演算を行うと、データベース１０に蓄積された
過去のデータを読み出す。そして、新たな異常信号の上
記の式によって求められた特徴量と、データベースに蓄
積された全ての異常信号の特徴量との一致度ε_kをそれ
ぞれ次式（７）に従って演算する。

【００２２】

【数２】

【００２３】そして、診断用計算機５は、式（７）に従
って求められた一致度ε_kが最小となる（新規に求めら
れた異常信号の特徴量と最も一致する）データベース１
０に蓄積された異常信号の特徴量を特定する。または、
データベースに蓄積された異常信号の特徴量のうち、一
致度が小さい（一致する）順に複数の異常信号の特徴量
が特定されてもよい。

【００２４】そして、診断用計算機５は、特定された異
常信号の特徴量に対応する発生原因を、新たな異常信号
の発生原因であると推定する。そして、その推定結果
が、表示装置６に表示される。また、複数の異常信号の
特徴量が特定された場合は、それぞれに対応する発生原
因が、表示装置６に表示される。

【００２５】図２は、衝撃検知装置４によって検知され
る信号の性質に応じた特徴量の分布の例を示す図であ
る。図２（１）〜（４）はプラントに設置されたルース
パーツモニタで原子炉機器に模擬衝撃を与えた場合の波
形である。図２（１）は、異常信号が低周波の衝撃信号
の場合である。図２（２）は、異常信号が、やや周波数
の高い衝撃信号の場合である。図２（３）は、異常信号
が高周波の衝撃信号の場合である。図２（４）は、異常
信号が電気的なスパイクノイズの場合である。これらの
図から明らかなように、信号の性質に応じた特徴量の分
布が得られるので、高い確度で異常信号の発生原因を推
定することが可能となる。

【００２６】図３は、本発明の別の実施の形態における
原子炉監視装置（ルースパーツモニタ）の構成図であ
る。図３の構成を、上記図４との比較において説明する
と、処理装置であるルースパーツモニタシステム盤２
は、図４のデータレコーダ７に代わって、Ａ／Ｄ変換器
８を備え、アンプ３からの出力がＡ／Ｄ変換器８に入力
される。また、トリガ信号線９が衝撃検知装置４からＡ
／Ｄ変換器８に接続される。さらに、Ａ／Ｄ変換器８の
出力は、診断用計算機５に入力される。また、診断用計
算機５は、通信装置１１、通信回線１２及び遠隔の診断
センタ１３内の通信装置１１’を経由して、センタ装置
である診断センタ１３内の遠隔診断用計算機１４と接続
している。さらに、遠隔診断用計算機１４には、データ
ベース１０’が接続されている。また、診断センタ１３
には、通信回線１２を介して、他の原子炉プラントに設
置されている複数のルースパーツモニタシステム盤
２’、２’’が接続されている。

【００２７】図３のルースパーツモニタの動作について
説明する。上述の実施の形態と同様に、アンプ３からの
出力信号は、衝撃検出装置４に入力されるとともに、Ａ
／Ｄ変換器８に入力される。そして、Ａ／Ｄ変換器８
は、入力された信号をデジタルデータに変換し、それを
保持する。一方、衝撃検知装置４に入力された信号が、
それにおける上述した識別原理に基づいて異常信号と判
定されると、トリガ信号線９を経由して、トリガ信号
が、衝撃検知装置４からＡ／Ｄ変換器８に送られる。

【００２８】そして、Ａ／Ｄ変換器８は、そのトリガ信
号を受信すると、その異常信号に対応するデジタルデー
タを診断用計算機５に送る。診断用計算機５は、Ａ／Ｄ
変換器８から送られた異常信号のデジタルデータ（即
ち、デジタル化された異常信号の波形データ）に対して
上述の演算式（１）〜（６）を実行し、６つの特徴量ｒ
１、ｒ２、ｒ３、α、ＣＦ、ＲＭＳを求める。そして、
診断用計算機５は、その結果を、通信装置１１、通信回
線１２、さらには、診断センタ１３内の通信装置１１’
を経由して遠隔診断用計算機１４に求めた特徴量のデー
タ送信し、遠隔診断用計算機１４は、それらをデータベ
ース１０’に格納する。従って、データベース１０’に
は、通信回線１２により接続されている全てのルースパ
ーツモニタにおいて過去に検出された異常信号の情報
（即ち、特徴量及びそれに対応する発生原因のデータ）
が蓄積される。

【００２９】遠隔診断用計算機１４は、上記特徴量を受
信すると、データベース１０’に蓄積された過去のデー
タを読み出す。そして、受信した特徴量と、データベー
ス１０’に蓄積された全ての異常信号の特徴量との一致
度をそれぞれ上記式（７）に従って演算する。

【００３０】そして、遠隔診断用計算機１４は、式
（７）に従って求められた一致度が最小となる（新規に
求められた異常信号の特徴量と最も一致する）データベ
ース１０に蓄積された異常信号の特徴量を特定する。ま
たは、データベースに蓄積された異常信号の特徴量のう
ち、一致度が小さい（最も一致する）順に複数の異常信
号の特徴量が特定されてもよい。

【００３１】そして、遠隔診断用計算機１４は、特定さ
れた異常信号の特徴量に対応する発生原因を、新たな異
常信号の発生原因であると推定する。そして、遠隔診断
用計算機１４は、この発生原因の推定結果を、通信装置
１１’、通信回線１２、通信装置１１を経由して、診断
用計算機５に送信する。診断用計算機５は、推定結果を
受信するとそれを表示装置６に表示する。また、複数の
異常信号の特徴量が特定された場合は、それぞれに対応
する発生原因が送信され、表示装置６に表示される。

【００３２】本実施の形態においては、データベース１
０’に、他の原子炉プラントにおけるルースパーツモニ
タによって検出された異常信号の情報も蓄積されている
ので、データベース１０’に蓄積される情報量が多く、
他の原子炉プラントで発生した異常に対する情報も直ち
に利用できる点で、さらに確度の高い推定が可能とな
る。

【００３３】また、診断用計算機のうち発生原因の推定
を行う機能と異常信号の情報を格納するデータベース
は、通信を利用して共有されるので、各プラント毎に、
これらを備える必要がなくなりコスト削減が図られる。

【００３４】なお、診断センタ１３に接続されるルース
パーツモニタシステム盤２の数に制限はない。また、通
信回線１２は、公衆回線及び専用回線を問わず、さら
に、有線及び無線両方の場合を含む。

【００３５】また、図３の実施の形態におけるデータベ
ース１０に、他の原子炉プラントで発生した異常信号の
情報が蓄積されてもよい。この場合、データベース１０
は、図５の場合と異なり、通信によりリアルタイムで他
の原子炉プラントでの異常信号の情報を取得できない
が、定期的にデータベースを更新することにより、他の
原子炉プラントでの異常信号の情報を蓄積することがで
きる。

【００３６】

【発明の効果】以上、本発明の原子炉監視装置（ルース
パーツモニタ）は、原子炉の異常によって発生する異常
信号を検出する検出部と、検出部によって検出された異
常信号の所定の特徴量を演算する演算部と、過去に発生
した異常信号の所定の特徴量とその特徴量に対応する発
生原因のデータを格納する記憶部と、演算部によって演
算された特徴量と前記記憶部に格納された特徴量との比
較に基づいて、検出部によって検出された異常信号の発
生原因を推定する推定部とを備えることを特徴とする。
このように、原子炉監視装置（ルースパーツモニタ）
は、検出された異常信号の発生原因を推定する。従っ
て、異常信号の発生原因の推定のために、熟練者による
信号処理や、プラント技術者による検討が不要となり、
異常発生時の異常に対する迅速な対応が可能となるとと
もに、異常原因推定に要するコストを削減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における原子炉監視装置
（ルースパーツモニタ）のブロック構成図である。

【図２】衝撃検知装置４によって検知される信号の性質
に応じた特徴量の分布の例を示す図である。

【図３】本発明の別の実施の形態における原子炉監視装
置（ルースパーツモニタ）のブロック構成図である。

【図４】従来の原子炉監視装置（ルースパーツモニタ）
のブロック構成図である。

【図５】従来の衝撃検知装置４での信号処理手順の例を
説明するための図である。

【符号の説明】

１加速度計２ルースパーツモニタリングシステム盤３アンプ４衝撃検知装置５診断用計算機６表示装置７データレコーダ８Ａ／Ｄ変換器９トリガ信号線１０データベース１１通信装置１２通信回線１３診断センタ１４遠隔診断用計算機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G075 AA01 BA03 CA04 CA46 DA13 EA05 FA17 FB04 FB07 FB10 FB15 FB16 FB17 FC20 FD01 GA15 GA34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラント内に設けられた原子炉を監視する
原子炉監視装置において、原子炉の異常によって発生する異常信号を検出する検出
部と、前記検出部によって検出された異常信号の所定の特徴量
を演算する演算部と、過去に発生した異常信号の前記所
定の特徴量と、その特徴量に対応する発生原因のデータ
を格納する記憶部と、前記演算部によって演算された特徴量と前記記憶部に格
納された特徴量との比較に基づいて、前記検出部によっ
て検出された異常信号の発生原因を推定する推定部とを
備えることを特徴とする原子炉監視装置。
【請求項２】請求項１において、前記記憶部は、さらに、他の原子炉で過去に発生した異
常信号の特徴量と、その特徴量に対応する発生原因のデ
ータを格納することを特徴とする原子炉監視装置。
【請求項３】請求項２において、前記検出部及び前記演算部を備えた処理装置が複数のプ
ラントそれぞれに対して配置され、前記記憶部及び前記推定部を備えたセンタ装置が、複数
のプラントから離れて配置され、各処理装置とセンタ装置との間がそれぞれ通信回線によ
り接続され、一の処理装置の前記演算部によって演算された特徴量
は、一の処理装置からセンタ装置に送信され、前記推定
部による推定結果は、センタ装置から一の処理装置に送
信されることを特徴とする原子炉監視装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記所定の特徴量は、異常信号の一次のモーメント半径
ｒ１、２次のモーメント半径ｒ２、３次のモーメント半
径ｒ３、異常信号の波形の減衰特性を示す量α、異常信
号の波形のピークの鋭さを示す量ＣＦ及びＲＭＳである
ことを特徴とする原子炉監視装置。