JP2004294193A - 放射線出力監視装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】原子炉内に設置された放射線検出器の出力信号をディジタル信号処理する場合における課題を解消して信頼性の高い放射線出力監視装置を提供する。
【解決手段】ＳＲＮＭ検出器１の出力信号はプリアンプ２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３でディジタル信号に変換される。このディジタル信号は信号識別部４で１次微分フィルタ処理により波形整形される。その際、両極性のパルスが生じるが、そのうちの後発のパルスを選択して波高弁別する。これにより、アンダーシュートの発生による誤計数を防止して、正確なパルス計測を行うことができる。
【選択図】 図１
【解決手段】ＳＲＮＭ検出器１の出力信号はプリアンプ２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３でディジタル信号に変換される。このディジタル信号は信号識別部４で１次微分フィルタ処理により波形整形される。その際、両極性のパルスが生じるが、そのうちの後発のパルスを選択して波高弁別する。これにより、アンダーシュートの発生による誤計数を防止して、正確なパルス計測を行うことができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば沸騰水型原子炉に用いられる放射線出力監視装置に関するものであり、詳しくは広レンジの監視に用いられるパルス計測方法およびキャンベル計測方法、信号増加率（ペリオド）の監視方法、その耐ノイズ性または計測性能を改善するためのディジタル信号処理手法、さらに、これらを実装するディジタル信号処理素子の信頼性を確保するための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子炉における放射性を計測する場合に、パルス計測およびキャンベル計測と呼ばれる計測方法が用いられる。このパルス計測およびキャンベル計測は、広いレンジの放射線を測定する場合に併用されるものであって、パルス計測の方は放射線検出器から出力されるパルス数を数えるものであり、そのパルスが重なり合って計数できない状態ではキャンベル計測が用いられる。
【０００３】
例えば、最近の沸騰水型原子炉であれば、炉心を内包する原子炉圧力容器の内部に６〜１０本のＳＲＮＭ（Ｓｔａｒｔ ｕｐ Ｒａｎｇｅｄ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒ）検出器および１００〜２００本のＬＰＲＭ（Ｌｏｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｎｇｅｄ Ｍｏｎｉｔｏｒ）検出器と呼ばれる放射線測定用の検出器が設置されており、これらの検出器の出力信号をそれぞれ起動領域モニタおよび出力領域モニタによって測定し、約１１桁の監視幅で監視している。
【０００４】
起動領域モニタは、原子炉起動監視装置などとも呼ばれる。この起動領域モニタは、原子炉出力の低い領域、つまり、検出器の出力パルスを正確に計測することのできる低出力範囲（１０−９％〜１０−４％）では、パルスの個数を計数する処理（これをパルス計測と呼ぶ）を行う。また、原子炉出力が高い領域、つまり、検出器の出力パルスが重なり合ってパルス数を正確に計測できない高出力範囲（１０−５％〜１０％）では、その出力パルスの重なりにより生じるゆらぎのパワーを測定する処理（これをキャンベル計測と呼ぶ）を行う。このように、出力範囲に応じてパルス計測とキャンベル計測を適宜切り替えて原子炉の起動時における放射線の出力監視を行っている。
【０００５】
従来、このようなパルス計測およびキャンベル計測を用いた原子炉起動監視装置として、例えば特許文献１〜３などが知られている。
【０００６】
以下に、特許文献１の「原子炉起動監視装置および炉内出力監視方法」を例にして従来の構成について説明する。
【０００７】
図１３は従来の原子炉における放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図であり、特許文献１に記載の装置構成に相当する。この原子炉起動監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、アナログ式のプリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、パルス計数部５と、和演算部３３と、パワー演算部３４と、加算平均部３５と、原子炉出力評価部３６とから構成されている。
【０００８】
ＳＲＮＭ検出器１は、原子炉内の中性子に反応し、中性子束レベルに対応した信号（アナログ）を出力する。この出力信号をプリアンプ２で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器３にて高速にサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換し、パルス計数部５にてそのパルス数を計数する。一方、Ａ／Ｄ変換器３で得られたサンプリング値を和演算部３３で加算処理し、キャンベル計測に必要なサンプリングレートまで落とすと共に、ダイナミックレンジを稼ぐために加算処理して等価ビット数の改善を図る。その結果をパワー演算部３４でバンドパスフィルタ処理を行った後、２乗演算して、さらに、加算平均部３５で平均化処理してキャンベル出力値を算出する。
【０００９】
このようにして、パルス計数部５で求められたパルス計数値と加算平均部３５で求められたキャンベル値は、それぞれ原子炉出力評価部３６に与えられる。原子炉出力評価部３６では、パルス計数値とキャンベル値の両情報に基づいて監視対象である原子炉の出力評価を行い、その結果を画面上に表示する。
【００１０】
この原子炉起動監視装置では、パルス計数部５によりパルスの波高のみではなく、パルス幅の情報も取り入れた弁別により、広いパルス幅のノイズを除去し、検出器出力信号パルスのみを計数できる。
【００１１】
すなわち、例えば１００ｎｓパルス幅のＳＲＮＭ検出器１の出力を２５ｎｓ間隔でサンプリングする。このサンプリングデータのうち、パルス幅に相当するｋ−３番からｋ番目までの４つのサンプリング値［Ｓ（ｋ）、Ｓ（ｋ−１）、Ｓ（ｋ−２）、Ｓ（ｋ−３）］を用い、パルス立ち上がり部相当のサンプリング値Ｓ（ｋ−３）、立ち下がり部相当のサンプリング値Ｓ（ｋ）と、その間の２つのサンプリング値Ｓ（ｋ−２）およびＳ（ｋ−１）から下記のような演算を行い、その結果（Ｏｕｔ（ｋ））をパルス弁別の指標とし、予め設定したレベルの範囲内の場合、中性子パルスとして計数するものである。
【００１２】
Ｏｕｔ（ｋ）＝＋ｂ×Ｓ（ｋ−２）＋ｃ×Ｓ（ｋ−１）−ａ×Ｓ（ｋ−３）−ｄ×Ｓ（ｋ） …（１）
上記（１）式の演算を行うことにより、ＳＲＮＭ検出器１の出力信号パルスとほぼ同じパルス幅の信号のみを計数することが可能となる。つまり、大きなサージ状のノイズに信号パルスが重畳した場合でも、パルスのグランドレベルを差し引くことで正確に計数することが可能となる。なお、このような検出器パルス形状に合致したケースを検出できる指標を複数設けて、ＡＮＤをとることによって、この識別性能は向上する。これにより、最もＳＲＮＭに混入しやすい数μｓ幅のサージノイズが混入しても、ほぼ完全に除去し、１００ｎｓ幅の検出器パルスのみを計数可能である。
【００１３】
一方、キャンベル計測に関しては、パワー演算部３４により周波数帯域を制限し、２乗平均値を演算する。この構成では、ソフトウエアにより周波数帯域を設定できるため、ノイズが測定帯域と同等の周波数となった場合に測定帯域をソフトにより変更して、ノイズの誘導を低減することができる。
【００１４】
また、この加算平均部３５に関し、検出器出力信号を第１の時間幅で平滑化する第１の平滑化部と、第１の平滑化部の出力の履歴データから求められる閾値により異常値の部分を除去して補正値に置き換えるデータ平均化部と、このデータ平均化部の出力をさらに平滑化する第２の平滑化部とを備えることで、異常値を除去してキャンベル計測の外来ノイズによる誤動作を防止することが可能である。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−１６２３６６号公報
【００１６】
【特許文献２】
特開平７−３０６２９２号公報
【００１７】
【特許文献３】
特公平７−１１９８２４号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の監視装置では、以下のような問題があった。
【００１９】
（１）第１の課題は、プリアンプ波形に起因するパルスの誤計数である。すなわち、信号ケーブル内の反射などにより放射線検出器から出力される信号のパルス形状にゆがみが生じ、本来のパルスとは反対極性のパルスが所謂アンダーシュートパルスとして発生することがある。通常、このようなアンダーシュートパルスの発生を防止するための工夫がなされているが、アンダーシュートパルスを完全に除くことは非常に困難である。
【００２０】
この場合、パルスの波高のみによりパルス計測を行う構成では、パルスの極性のみを監視すれば良いので、アンダーシュートは問題とならない。しかし、ディジタル処理として微分処理を施した場合には、検出器から出力されるパルス（例えば正のパルス）に含まれるアンダーシュート成分（負のパルス）のために、当該パルス信号が両極性信号（正負の信号）に変換されるので、本来計数すべきパルス１個分が、２個に誤計数される可能性がある。
【００２１】
この様子を図１４に示す。
【００２２】
図１４はプリアンプ出力と２次微分フィルタ出力を模式的に示した図である。
今、プリアンプ出力を２次微分フィルタ処理して、そのフィルタ出力である信号の負極性のパルス数を計数するものとする。このような場合、アンダーシュート成分による負極正パルスが生成され、本来ピーク位置で生成される１個のパルスのみを計数するものが、このアンダーシュート成分による負極性パルスのために２個として誤計数されることになる。
【００２３】
この現象は、検出器出力信号パルスの波高が一定であれば、波高弁別（予め閾値として設定された波高レベルとの比較によって正規パルスを識別する方法）にて対処可能である。しかしながら、パルスの波高は一定でない場合がほとんどであり、大きい波高のアンダーシュート成分が小さいパルスと誤計数される可能性がある。これを防ぐために、検出器に対して不感時間を定める方法が考えられるが、検出器にて計数可能な最大のパルス数が低下するといった問題がある。しかも、ディジタル信号処理の場合、その処理間隔がサンプリング間隔で規定されるため、不感時間もアナログ処理で処理するよりも長くなるという問題があり、改善が求められる。
【００２４】
（２）第２の課題は、計数特性の検出器出力信号の形状依存性である。すなわち、原子炉内に設置されるＳＲＮＭ検出器は、一般に、高計数率まで計数するために核分裂検出器が用いられており、これはパルス幅が１００ｎｓ程度と狭く、一定の値となる。しかし、比例計数管、シンチレーション検出器などの他の放射線検出器のプリアンプ出力は、立上がりが早いが、パルスの立下りが非常に遅い場合がある。
【００２５】
例えば、立ち上がりの時間幅は数百ｎｓであるに対し、立ち下りの時間幅は数十μｓである。測定装置をこれら検出器の測定にも流用するには、パルス幅の狭い信号と共に、パルスの立下り（テイル）の長い信号も同一の信号処理で計測できることが望まれている。
【００２６】
（３）第３の課題は、キャンベル計測における異常値の除去方法に関してである。すなわち、異常値処理において、異常値を識別するための閾値を過去の履歴データの整数倍として設定する方法がある。しかし、例えば過去の履歴データの値がゼロの場合には、異常判定値もゼロとなり、正常な異常判定が行われないといった問題がある。従来、このようなデータ値がゼロの場合における対処は何ら行われていない。
【００２７】
（４）第４の課題は、キャンベル計測における信号の増加率（ペリオド）の監視方法についてである。特に原子炉の出力監視では、信号増加率は重要であり、信号がｅ倍（自然対数の底）に増加する時間をペリオドというパラメータで規定して測定を行っている。
【００２８】
このペリオド演算方法に関しては、特許文献２の「原子炉の中性子束モニタ方法原子炉起動監視装置および炉内出力監視方法」に記載されているようにディジタルフィルタにより実現する方法が採用されている。また、このペリオドを用いた原子炉の停止信号（スクラム信号）を発生する方法に関しては、特許文献３の「原子炉の起動域過渡状態監視装置およびプラントのスクラムを開始する装置」に記載されている。
【００２９】
これら公報に記載の方法は、中性子信号の微分値による直接的な増加率監視ではなく、アナログフィルタを通過した遅延信号を利用したもので、ノイズに強く誤動作しないものとされる。しかしながら、原子炉運転のさらなる自動化と、誤動作の防止のためには、さらにペリオドの応答が速く、本来必要のない微小な過渡変動には応答しないペリオドによる原子炉停止または制御棒操作禁止方法が必要となる。
【００３０】
（５）第５の課題としては、放射線出力監視装置の信号処理をディジタル信号処理で行う場合の装置構成に関するものである。つまり、検出器出力信号の波形を直接サンプリングし、それらを信号処理する場合には、高速のデータ通信と、その精度を確保するためにデータ表現に用いる数値のビット幅を大きくする必要がある。
【００３１】
しかしながら、装置間または演算素子間またはＡ／Ｄ変換素子と演算素子間などの通信では、高速化に伴い、伝送路内の信号の反射、他の信号との干渉が生じ、伝送エラーが発生しやすくなる。また、データビット数を大きくした場合、そのｂｉｔ数分の信号線が必要となり、データ間の干渉などによる誤動作が生じやすくなるという問題がある。
【００３２】
さらに、原子炉の出力監視では、局所出力監視用の検出器（ＬＰＲＭ検出器）が約２００本程度挿入され、それらの信号を信号処理することになる。仮に４台の計測器で処理するものとした場合、１台約５０本の信号を処理しなければならない。通常、これらを信号処理するために、各信号を切り替えて、順次処理する方法が用いられているが、さらに高速のＡＤ素子を用いた場合に時分割の設計が難しくなると共に、相互の干渉などの不具合事象が生じた場合に原因を究明することが難しくなることが予想される。つまり、処理が複雑になり、装置内の信号伝送経路が明確でなく、装置の信頼性を確保することが困難となるという問題が生じる。よって、高速のＡ／Ｄ変換を使った場合でも、高い信頼性を確保できる装置構成が望まれる。
【００３３】
また、ディジタル演算装置を、プログラムロジックデバイス（ＰＬＤ）等のスタティックＲＡＭにデータまたは演算情報を格納した素子で実現するような場合、高放射線場では、そのプログラムがビット反転を起こし正常に動作しない場合が生じる。このような高放射線場でも動作不良がない信頼性の高い測定装置が望まる。
【００３４】
本発明はかかる従来の事情に鑑みなされたものであり、原子炉内に設置された放射線検出器の出力信号をディジタル信号処理する場合における課題を解消して信頼性の高い放射線出力監視装置を提供することを目的とする。
【００３５】
詳しくは、上記課題（１），（２）を解消するべく、ディジタル信号処理を用いたパルス計測に関し、波形のアンダーシュート等によるパルスの誤計数を防止することを目的とするものである。
【００３６】
また、上記課題（３），（４）を解消するべく、ディジタル信号処理を用いたキャンベル計測に関し、耐ノイズ性の改善と、ペリオドトリップの応答性を改善することを目的とするものである。
【００３７】
また、上記課題（５）を解消するべく、ディジタル信号処理のための装置構成に関し、信号間の干渉による誤動作を低減して高速にディジタルデータを処理できる信頼性の高い装置構成を提供することを目的とするものである。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の請求項１に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を１次微分フィルタ処理により波形整形した際に生じる両極性パルスの後発のパルスを選択してパルス識別処理を行う信号識別手段と、この信号識別手段によって識別されたパルス信号を計数するパルス計数手段とを具備して構成される。
【００３９】
このような構成の放射線出力監視装置においては、原子炉内の放射線が放射線検出手段に入射すると内部で反応し、それに応じた電気信号が出力されてＡ／Ｄ変換手段に入力される。Ａ／Ｄ変換手段では、この電気信号をディジタル信号に変換する。このディジタル信号は信号識別手段で１次微分フィルタ処理により波形整形される。
【００４０】
その際、１次微分フィルタの出力が両極性のパルスとなるが、先に正パルスとなるか負パルスとなるかはフィルタ係数によって異なる。信号識別手段では、この両極性パルスの先行するパルスではなく、後発のパルスを選択し、その後発パルスを波高弁別することで検出器出力信号パルスを識別する。これにより、アンダーシュートによって生じる逆極性パルスによって１つのパルスが２個のパルスとして誤計数されることを防止できる。
【００４１】
また、本発明の請求項２に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を１次微分フィルタ処理により波形整形した際に生じる両極性パルスの先行または後発のパルスを波形特性に応じて選択し、その選択したパルスを波高弁別して識別する信号識別手段と、この信号識別手段によって識別されたパルス信号を計数するパルス計数手段とを具備して構成される。
【００４２】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段から出力される電気信号がＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換された後、信号識別手段により１次微分フィルタ処理される。その際に、１次微分フィルタの処理結果として両極性のパルスが出力される。
【００４３】
ここで、信号識別手段には、この両極性パルスの先行または後発のパルスを波形特性に応じて選択する機能を備えている。したがって、例えばアンダーシュートが大きい場合には上記請求項１の構成のように後発パルスを選択し、また、想定したパルス長よりも長くなる検出器の出力を測定する場合に先行パルスを選択することで正確なパルス計数が可能となる。
【００４４】
また、本発明の請求項３に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を波形整形する波形整形手段と、この波形整形手段の出力信号を所定の波高弁別レベルと比較し、その弁別レベルを超えた場合にパルス識別信号を出力する識別信号発生手段と、この識別信号発生手段から出力される上記パルス識別信号の継続発生時間を監視し、その継続発生時間が所定のパルス幅以上となった場合に上記パルス識別信号をリセットする識別信号リセット手段と、この識別信号リセット手段のリセットタイミングで得られる上記パルス識別信号のパルス数と、継続発生時間が所定のパルス幅未満である場合の上記パルス識別信号のパルス数とを計数するパルス計数手段とを具備して構成される。
【００４５】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段から出力される電気信号がＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換される。波形整形手段では、このＡ／Ｄ変換手段により得られたディジタル信号（サンプリング値）をもとにディジタル演算によりノイズの除去等を行って波形整形する。識別信号発生手段では、この波形整形手段の出力信号の波高が所定のレベル以上の場合にパルス識別信号を出力する。
【００４６】
ここで、識別信号リセット手段では、このパルス識別信号の継続発生時間をモニタして、予め規定された１個のパルス幅相当以上にパルス識別信号が継続した場合には当該信号をリセットする。これにより、複数のパルスが重なって１個の長いパルスして連続して出力された場合でも、識別信号リセット手段によるリセットのタイミングで正しいパルス数に近い値をカウントしてその数を表示することが可能となる。
【００４７】
（２）本発明の請求項４に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、この帯域制限手段の出力信号のｎ乗値（ｎ≧２）を算出するｎ乗値演算手段と、このｎ乗値演算手段によって得られたｎ乗値を第１の時間幅で平滑化する第１の平滑化手段と、この第１の平滑化手段の出力信号の履歴データと所定のオフセット値とに基づいて異常判定値を算出し、当該出力信号から上記異常判定値を超える部分を除去するデータ除去手段と、このデータ除去手段の出力信号を第２の時間幅で平滑化する第２の平滑化手段と、この第２の平滑化手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出して評価する評価手段とを具備して構成される。
【００４８】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段から出力される電気信号がＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換された後、バンドバスフィルタ等からなる帯域制限手段を介してｎ乗値演算手段に与えられる。ｎ乗値演算手段では、この帯域制限手段の出力信号のｎ乗値を算出する。このｎ乗値は第１の平滑化手段で第１の時間幅で平滑化された後、データ除去手段に与えられる。
【００４９】
データ除去手段では、第１の平滑化手段の出力信号から異常判定値（異常判定用の閾値）を超える部分を除去する。このとき用いられる異常判定値には、所定のオフセット値が含まれている。したがって、履歴データがゼロの場合に異常判定値もゼロとなって正常な異常判定が行われないといった問題を解消し、キャンベル計測を高精度に行うことができる。
【００５０】
また、本発明の請求項５に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、有限長インパルス応答型ディジタルフィルタからなり、上記放射線強度算出手段によって算出された放射線強度を加重平均化処理する加重平均化手段と、この加重平均化手段によって加重平均化された放射線強度と元の放射線強度とを比較し、上記加重平均化された放射線強度よりも上記元の放射線強度が大きい場合にトリップ信号を出力するトリップ判定手段とを具備して構成される。
【００５１】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段の出力信号はＡ／Ｄ変換手段に入力し、ディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、放射線強度算出手段で放射線強度に変換される。この放射線強度は、加重平均化手段によって加重平均化処理されてトリップ判定手段に与えられる。トリップ判定手段では、この加重平均化された放射線強度と元の放射線強度とを比較して上記加重平均化された放射線強度よりも上記元の放射線強度が大きい場合にトリップ信号を出力する。
【００５２】
ここで、上記加重平均化手段として、有限長インパルス応答型ディジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ）を用いることで、フィードバックを有する１次遅れのディジタルフィルタに比べてトリップの発生タイミングを安定化させて、その応答特性を改善できる。
【００５３】
また、本発明の請求項６では、上記請求項５記載の放射線出力監視装置において、上記ディジタルフィルタのステップ応答の遅延時間がトリップ応答の要求仕様を満たすように、上記加重平均化手段によって放射線強度の加重平均化を行う際の加重値が設定されていることを特徴とする。
【００５４】
このような構成の放射線出力監視装置においては、フィルタ設計時の遅延時間を原子炉のトリップ応答で要求される値に設定しておくことで、要求仕様内でトリップを発生させることが可能となる。
【００５５】
また、本発明の請求項７に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、１つまたは複数の有限長インパルス応答型ディジタルフィルタからなり、上記放射線強度算出手段によって算出された放射線強度を加重平均化処理する加重平均化手段と、この加重平均化手段の出力信号と上記放射線強度と上記ディジタルフィルタの加算数から決定される遅れ時間に基づいて信号の増加率を算出するペリオド算出手段とを具備して構成される。
【００５６】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段の出力信号はＡ／Ｄ変換手段に入力し、ディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、放射線強度算出手段で放射線強度に変換される。
【００５７】
この放射線強度は、有限長インパルス応答型ディジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ）からなる加重平均化手段によって加重平均化処理される。その際、ペリオドの監視範囲を広くするためには、異なる遅延時間を有する複数のＦＩＲフィルタを用いて遅延時間の異なる出力を出力する。
【００５８】
ペリオド算出手段では、この加重平均化手段の出力信号と元の放射線線強度とフィルタ加算数（ＴＡＰ数）を基に信号の増加率（ペリオド）を算出する。この場合、ＦＩＲフィルタの遅延時間はＴＡＰ数／２で規定され、ランプ型の信号変化では、この遅延時間分遅れた信号が出力される。つまり、遅れ時間をＴｃとすると、ＦＩＲフィルタのＴＡＰ数をＴｃ／ｅ（自然対数の底）×２に選定する。
これにより、ペリオドＴの逆数をφ／ψ／Ｔｃにより評価することが可能となる。
【００５９】
ただし、ペリオド監視範囲はＴｄ以内であるため、複数のＦＩＲフィルタを用意しておき、早いペリオドに対してはＴｄの短いＦＩＲフィルタを用い、遅いペリオドである信号に対してはＴｄの長いＦＩＲフィルタを用いることが好ましい。このように、フィードバックを有する１次遅れのディジタルフィルタに比べ、応答の速いトリップの表示が可能となる。
【００６０】
（３）本発明の請求項８に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する複数の放射線検出手段と、これらの放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、これらのＡ／Ｄ変換手段の出力信号をディジタル信号処理して放射線強度を算出する放射線強度算出手段とを備え、上記各Ａ／Ｄ変換手段と上記放射線強度算出手段との間をシリアル伝送で接続したことを特徴とする。
【００６１】
このような構成の放射線出力監視装置においては、原子炉内に設置された複数の放射線検出手段の出力信号をＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換した後、放射線強度算出手段によりそのディジタル信号を処理して放射線強度を算出する。この場合、これらのＡ／Ｄ変換手段と放射線強度算出手段との間がシリアル伝送で接続されているため、他の放射線検出手段の有無に関係なく、個別の接続を可能とし、他の信号との相互干渉を防止してディジタル信号処理を高速かつ高精度に実行できるようになる。
【００６２】
また、本発明の請求項９に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号をディジタル信号処理して放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、この放射線強度算出手段によるディジタル信号処理のためのロジック構成を再構成する再構成手段と、この再構成手段による再構成後の動作を検証する動作検証手段とを具備して構成される。
【００６３】
このような構成の放射線出力監視装置においては、原子炉内に設置された複数の放射線検出手段の出力信号をＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換した後、放射線強度算出手段によりそのディジタル信号を処理して放射線強度を算出する。
【００６４】
ここで、例えばＬＡＮまたはその他の信号線から再構成の命令があると、再構成手段によって放射線強度算出手段によるディジタル信号処理のためのロジック構成が再構成される。また、動作検証手段により、その再構成後の動作が検証される。これにより、放射線環境下で生じるディジタル信号処理の誤動作を防止し、信頼性の高い測定が可能となる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の放射線出力監視装置について説明する。
【００６６】
なお、本発明の放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力監視を行うものであり、特に放射線検出器の出力信号をディジタル信号処理することで、その出力監視を行うものである。以下では、ディジタル信号処理を用いたパルス計測、キャンベル計測、そして、ディジタル信号処理を行う場合の装置構成について各実施形態に分けて説明する。
【００６７】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、特に検出器出力信号を１次微分フィルタ処理したときに生じるアンダーシュートの補正方法について説明する。
【００６８】
図１は本発明の第１の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、信号識別部４と、パルス計数部５とからなる。
【００６９】
ＳＲＮＭ検出器１は、炉心を内包する原子炉圧力容器の内部に設置される放射線検出器であって、原子炉出力つまり炉内の中性子束を監視するために用いられる。このＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅されたＳＲＮＭ検出器１の出力信号を高速にサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【００７０】
信号識別部４は、１次微分フィルタを有し、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号を１次微分フィルタ処理により波形整形する。また、本実施形態では、この信号識別部４は、そのフィルタ出力である両極性パルスのうちの後発のパルスを用いて検出器出力信号を識別する機能を有する。パルス計数部５は、信号識別部４によって識別されたパルスを計数する。
【００７１】
なお、上記ＳＲＮＭ検出器１は、パルス出力が得られる核分裂検出器であるが、他のパルス出力が得られる電離箱等の放射線検出器でも適用可能である。
【００７２】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。このときの電流パルスの時間幅は１００ｎｓ程度である。この電流パルスはプリアンプ２に入力され、増幅される。プリアンプ２には、ＳＲＮＭ検出器１へ電圧を印加するなどの機能も備えられている。
【００７３】
プリアンプ２にて増幅された電流パルスは、Ａ／Ｄ変換器３に入力され、ここで例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングされ、ディジタル信号に変換される。このサンプリング間隔は短いほど波形の情報を多く抽出でき、他の誤信号、例えば外来ノイズによる信号を除いて検出器出力信号パルスのみを正確に計数することが可能となる。なお、Ａ／Ｄ変換器３では、サンプリング前に、サンプリング処理に必要な周波数帯域に制限するバンドパスフィルタ処理も行っている。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は信号識別部４に入力され、１次微分フィルタ処理により波形整形される。
【００７４】
ここで、Ａ／Ｄ変換器３の出力信号（ディジタル化された検出器出力信号）を１次微分フィルタ処理した場合に、当該信号が両極性のパルス信号（正負のパルス信号）に変換される。このため、波高弁別レベルによってノイズ分の弁別を行っても、本来計数すべきパルス１個分が２個のパルスとして出力される可能性がある。
【００７５】
そこで、本実施形態では、信号識別部４において、上記両極性パルスのうちの後発のパルスを本来のパルスとして用い、これを所定の波高弁別レベルにて識別処理する。
【００７６】
具体的に説明すると、例えば２５ｎｓ毎にサンプリングしたサンプル値４つを時間の早い順に、Ｓ（ｋ−３）、Ｓ（ｋ−２）、Ｓ（ｋ−１）、Ｓ（ｋ）とした場合において、
Ｏｕｔ（ｋ）＝−１×Ｓ（ｋ−３）−１×Ｓ（ｋ−２）＋１×Ｓ（ｋ−１）＋１×Ｓ（ｋ） …（２）
といった１次微分フィルタ相当の処理を行うものとする。
【００７７】
このときの１次微分フィルタ演算結果を波形で表すと、図２（ａ）のようになる。図２（ａ）はプリアンプ出力波形と上記（２）式の１次微分フィルタ演算結果とを比較して示した図であり、図中の一点鎖線で示す波形が１次微分フィルタ演算結果である。
【００７８】
すなわち、上記（２）式による１次微分フィルタ処理を行うと、本来の出力パルス（負極性のパルス）とは反対の正極性のパルスがはじめに発生し、その後に続いて負極性のパルスが発生する。したがって、後発の負側のパルスを選択すれば、誤計数を防止することができる。そこで、信号識別部４において、後発の負極性パルスに着目し、その波高を予め設定された弁別レベルと比較し、その波高の電圧が弁別レベルよりもマイナス電圧であれば、検出器出力信号パルスであると判定してパルス計数部５に出力する。
【００７９】
一方、以下のような演算を行った場合には図２（ｂ）のようになる。
【００８０】
Ｏｕｔ（ｋ）＝１×Ｓ（ｋ−３）＋１×Ｓ（ｋ−２）−１×Ｓ（ｋ−１）−１×Ｓ（ｋ） …（３）
上記（３）式による演算結果では、後発が正極性パルスとなって重なる。したがって、この重なった後発パルスに対して波高弁別を行うことで、アンダーシュートによる誤計数を防止することができる。さらに、この後発パルスに対して２乗演算した後に、波高弁別するなどの手法も適用可能である。
【００８１】
なお、正と負のパルスのどちらを用いるのかは、そのときのフィルタ係数に応じて決められる。
【００８２】
このように、検出器出力信号に対するディジタル信号処理に１次微分フィルタを採用した場合において、そのときに生じる両極性のパルスのうちの後発パルスの方を本来の出力パルスとして選択して波高弁別することで、アンダーシュートによる誤計数を防止して正確なパルス数を計測することができる。また、これにより、波高弁別のレベルを下げることが可能となり、小さな信号まで正確に計測できるようになる。
【００８３】
次に、ＳＲＮＭ検出器１から出力されるパルスの波形が長い場合での信号処理方法について説明する。
【００８４】
図３にＳＲＮＭ検出器１のパルス形状の立下りが長い場合の１次微分フィルタ出力を上記（２）式および上記（３）式で処理した結果を示す。図３（ａ）が上記式２で処理した結果、同図（ｂ）が上記式３で処理した結果に対応しており、図中の一点鎖線で示す波形が１次微分フィルタ出力である。いずれも、１次微分フィルタ処理の先行パルスを波高弁別することで、検出器出力信号の立ち上がり部を計数できる。
【００８５】
ここで、１次微分フィルタの出力である両極性パルスの先行パルスまたは後発パルスを選択できる機能を上述した信号識別部４に設けておき、検出器出力パルスの波形特性に応じて、例えば予め想定されているパルス幅よりも長い波形となる場合には先行パルスを選択し、また、アンダーシュートが大きい信号となる場合には後発パルスを選択するものとする。どのような波形特性となるのかは検出器の種類に決まる。したがって、例えば検出器の機種別に先行パルスまたは後発パルスを選択するように予め設定しておくことで対応できる。また、その都度、検出器の出力波形を分析して適切な方のパルスを自動的に選択するといった構成も可能である。
【００８６】
このように、信号識別部４に先行パルス／後発パルスの選択機能を設けたことで、例えば出力パルスの立ち下り部分が長い検出器を用いた場合であっても、本ロジックをそのまま適用でき、正確なパルス計数を実現できる。
【００８７】
また、両者の計数分布を比較することによって、アンダーシュートの影響を評価することが可能となる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、特にパイルアップの補正方法について説明する。
【００８９】
図４は本発明の第２の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、波形整形部６と、識別信号発生部７と、識別信号リセット部８と、パルス計数部５とからなる。
【００９０】
これらのうち、ＳＲＮＭ検出器１、プリアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３については上記第１の実施形態（図１）と同様である。すなわち、ＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【００９１】
ここで、第２の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３の後段に識別信号発生部７、識別信号リセット部８、パルス計数部５が設けられている。
【００９２】
波形整形部６は、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号をフィルタ処理により波形整形する。識別信号発生部７は、波形整形部６の出力信号を予め設定された波高弁別レベルと比較して、所定の条件を満たす場合にパルス識別信号を発生する。識別信号リセット部８は、識別信号発生部７から出力されるパルス識別信号の発生時間をモニタし、その継続時間が所定のパルス幅以上となった場合に当該パルス識別信号をリセットする。パルス計数部５は、識別信号リセット部８のリセットタイミングで得られるパルス識別信号のパルス数と、継続発生時間が所定のパルス幅未満であり、リセットされなかった場合のパルス数との両方を計数する。
【００９３】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。この電流パルスはプリアンプ２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３では、この電流パルスを例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は、波形整形部６にてフィルタ処理されて波形整形されてから識別信号発生部７に与えられる。
【００９４】
ここで、識別信号発生部７は、波形整形部６の出力信号と予め設定された波高弁別レベルとを比較して、出力信号が波高弁別レベルを超える場合にパルス識別信号を発生する。識別信号リセット部８は、このパルス識別信号の継続発生時間（つまりパルス幅）を監視し、それがＳＲＮＭ検出器１の種類によって決まる所定のパルス幅以上となった場合にリセット信号を識別信号発生部７に対して出力する。これにより、識別信号発生部７では、このリセット信号が入力されたときにパルス識別信号をある一定の時間だけリセットした後、再び波形整形部５の出力信号を処理して上記同様にしてパルス識別信号を発生する。
【００９５】
図５にこれらの処理を模式的に示す。
【００９６】
図５はパルス識別信号のリセット処理を説明するための図であり、波形整形部５から複数のパルスが波高弁別レベルを超えて重なり合った状態で出力された場合を示している。このような場合、通常のパルス計数では、図中のパルス識別信号のように１つの連続した出力となり、この信号を計数すると１個のパルスとしてカウントされる。
【００９７】
本実施形態では、ＳＲＮＭ検出器１によって規定されるパルス幅を基準として、このパルス幅以上のパルス識別信号が連続的に出力された場合に当該パルス識別信号を一時的にリセットする。つまり、上記ＳＲＮＭ検出器１のパルス幅を基準にしてリセット信号を出力することで、パルス識別信号を所定のパルス幅単位で分割する。これにより、複数のパルスが重なり合った状態で出力されている場合でも、ほぼ正しいパルス数を得ることができる。
【００９８】
図５の例では、パルス識別信号が３つに分解されている。つまり、本来５個の中性子パルスが発生している本ケースにおいて、３個のパルスとして計数されることになり、パルスのパイルアップによる計数損失を低減することが可能となる。
【００９９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、出力信号に含まれる異常値の除去方法について説明する。
【０１００】
図６は本発明の第３の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、バンドパスフィルタ９と、ｎ乗演算装置１０と、第１の平滑部１１と、データ除去平均装置１２と、第２の平滑部１３と、中性子評価装置１４とからなる。
【０１０１】
これらのうち、ＳＲＮＭ検出器１、プリアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３については上記第１の実施形態（図１）と同様である。すなわち、ＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１０２】
ここで、第３の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３の後段にバンドパスフィルタ９、ｎ乗演算装置１０、第１の平滑部１１、データ除去平均装置１２、第２の平滑部１３、中性子評価装置１４が設けられている。
【０１０３】
バンドパスフィルタ９は、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号の周波数帯域を制限して波形整形する。ｎ乗演算装置１０は、このバンドパスフィルタ９の出力信号のｎ乗演算（ｎ≧２）を行う。第１の平滑部１１は、このｎ乗演算装置１０によって算出されたｎ乗値を平滑化する。データ除去平均装置１２は、第１の平滑部１１の出力信号に含まれる異常値を除去する。
第２の平滑部１３は、このデータ除去平均装置１２によって異常値が除去された信号を平滑化する。中性子評価装置１４は、キャンベル計測のための評価処理を行うものであり、第２の平滑部１３の出力信号を放射性強度（中性子束）に換算して評価する。
【０１０４】
また、上記データ除去平均装置１２は、４ｂｉｔシフト器１５と、オフセット加算器１６と、比較器１７と、補正値設定装置１８と、信号選択器１９とから構成される。
【０１０５】
４ｂｉｔシフト器１５は、第１の平滑部１１の出力信号の履歴データを８倍する。オフセット加算器１６は、４ｂｉｔシフト器１５の出力値に一定のオフセット値を加算する。このオフセット加算器１６によってオフセット値を加算した値が異常判定値（異常判定のための閾値）として用いられる。比較器１７は、第１の平滑部１１の出力と異常判定値とを比較する。補正値設定装置１８は、第１の平滑部１１の出力から異常値が検出された場合に置き換える補正値を設定する。
信号選択器１９は、比較器１７の比較結果に応じて第１の平滑部１１の出力または補正値設定装置１８の出力（補正値）を選択する。
【０１０６】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。この電流パルスはプリアンプ２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３では、この電流パルスを例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は、バンドパスフィルタ９によって信号の帯域が制限されてｎ乗演算装置１０に与えられる。なお、Ａ／Ｄ変換器３にバンドパスフィルタ９の帯域制限機能を持たせても良い。
【０１０７】
ここで、ｎ乗演算装置１０では、バンドパスフィルタ９の出力信号をｎ次のモーメント値に変換する。例えばｎ＝２の場合には、帯域制限された周波数範囲のパワー値に相当する値となる。このモーメント値は第１の平滑部１１で平滑化された後、データ除去平均装置１２に与えられる。そして、このデータ除去平均装置１２によって当該信号の異常判定値を超える部分が除去された後、第２の平滑部１３でさらに平滑された後、中性子評価装置１４で放射性強度（中性子束）に換算される。
【０１０８】
データ除去平均装置１２内では、過去の第１の平滑部１１の履歴データの約８倍の値を４ｂｉｔシフト器１５で算出した後、その値にオフセット加算器１６にて所定のオフセット値（＞０）を加算した値を異常判定値として算出する。そして、比較器１７において、最新の第１の平滑部１１の出力値と異常判定値とを比較する。その結果、第１の平滑部１１の出力値が異常判定値を超える場合には、その異常判定値を超える部分を信号選択器１９にて補正値設定装置１８で算出された値に置き換えて第２の平滑部１３に出力する。
【０１０９】
このように、異常判定値を算出する際に、過去の履歴データの整数倍のみを用いるのではなく、そこにオフセット値を加えておくことで、履歴データがゼロの場合に異常判定値もゼロとなって正常な異常判定が行われないといった問題を解消することができる。これにより、キャンベル計測における突発的なノイズを除去する際の処理動作の安定性を確保して高精度な計測を可能とする。
【０１１０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、ペリオドトリップの応答性能について説明する。
【０１１１】
図７は本発明の第４の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、中性子強度評価装置２０と、ＦＩＲフィルタ・増幅装置２１と、トリップ判定装置２２とからなる。
【０１１２】
これらのうち、ＳＲＮＭ検出器１、プリアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３については上記第１の実施形態（図１）と同様である。すなわち、ＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１１３】
ここで、第４の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３の後段に中性子強度評価装置２０、ＦＩＲフィルタ・増幅装置２１、トリップ判定装置２２が設けられている。
【０１１４】
中性子強度評価装置２０は、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号に基づいて第１の中性子強度（放射線強度）信号を算出する。ＦＩＲフィルタ・増幅装置２１は、中性子強度評価装置２０によって得られた第１の中性子強度信号を増幅した後、予め設計・評価した加重値に基づいて加算平均処理（ＦＩＲフィルタ処理）を行うことで第２の中性子強度信号を算出する。トリップ判定装置２２は、第２の中性子強度信号より第１の中性子強度信号の方が大きくなった場合にトリップ信号を発生する。
【０１１５】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。この電流パルスはプリアンプ２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３では、この電流パルスを例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は、中性子強度評価装置２０に与えられる。
【０１１６】
中性子強度評価装置２０では、Ａ／Ｄ変換器３の出力信号（ディジタル化された検出器出力信号）に基づいて第１の中性子強度（放射線強度）信号を算出した後、これをＦＩＲフィルタ・増幅装置２１およびトリップ判定装置２２に出力する。
【０１１７】
ここで、ＦＩＲフィルタ・増幅装置２１では、第１の中性子強度信号のｋ番目のサンプリング順をＳ（ｋ）とし、加算する個数をｍとし、その加算時のｎ番目の加重値をａ（ｎ）とし、また、増幅度をＧとした場合に下記のような増幅・加算処理を行って第２の中性子強度信号を算出する。
【０１１８】
ＦＯＵＴ（ｋ）＝Ｇ×（Ｓ（ｋ）×ａ（ｍ）＋Ｓ（ｋ−１）×ａ（ｍ−１）＋…＋Ｓ（ｋ−ｍ＋１）×ａ（１）） …（４）式
これら加重値は一般的なＦＩＲフィルタの設計方法に従うものとする。
【０１１９】
（４）式によって算出された第２の中性子強度信号はトリップ判定装置２２に与えられる。トリップ判定装置２２では、この第２の中性子強度信号より第１の中性子強度信号の方が大きくなった場合にトリップ信号を発生して原子炉の起動を停止制御する。
【０１２０】
なお、このフィルタ部をアナログ信号処理での１次遅れフィルタで処理した場合、その伝達関数は、
１／（１＋Ｔ・ｓ）
Ｔ：時定数 …（５）式
となり、ディジタルフィルタで実現した出力をフィードバックするフィルタで構成される。
【０１２１】
これに対して、一般にＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限長インパルス応答）フィルタはフィードバックを有せず、伝達関数としては極点を有しないものであり、ディジタル信号処理特有のものである。本実施形態では、このＦＩＲフィルタをペリオド演算に適用するものである。
【０１２２】
図８および図９に中性子束変化に対する１次遅れフィルタの出力とＦＩＲフィルタの出力を比較して示す。この出力は、例えば特公平７−１１９８２４号公報に記載されるスクラム基準に相当する。このスクラム基準を１次遅れフィルタとＦＩＲ型フィルタで比較した場合、信号の最終的な追従性はＦＩＲフィルタの方が早いが、信号の立ち上がりの初期はＦＩＲフィルタの方が遅く立ち上がるといった特長がある。
【０１２３】
トリップ信号は、このフィルタ出力であるスクラム基準と元の増幅しない中性子信号との比較により元の中性子信号が大きい場合に出力される。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、中性子信号の変化が少ない場合には、１次遅れフィルタとＦＩＲフィルタの各出力は中性子信号よりも大きいため、トリップを発生しない。
【０１２４】
一方、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、中性子信号の変化が大きくなるとトリップを発生する。この場合、図９（ａ）に示すような信号変化では、ＦＩＲフィルタを用いた場合には信号増加開始の約１５秒後にトリップを発生するが、１次遅れフィルタを用いた場合には、信号増加開始の約４０秒後でトリップを発生する。また、図９（ｂ）のような急激な信号変化では、１次遅れフィルタとＦＩＲフィルタの両方のシステムでトリップが発生する。この発生時間などは、フィルタの設計、信号の増加の仕方によって異なるが、ＦＩＲ型フィルタを用いた場合には以下のメリットがあることがわかる。
【０１２５】
つまり、初期遅延のため、応答時間の変動が少ないことである。中性子束の変化は、累乗に増加する場合があり、また、出力のフィードバックがかかったシステムであり、その応答はアナログのフィードバックのかかったフィルタで近似しやすい。ＦＩＲ型フィルタは、異なる応答形状を有しており、初期遅延が多い点である。この初期遅延の結果、図８、図９のような信号変化に対しては、トリップが生じる場合は、ほとんど信号変化開始から０〜３０秒でトリップを発生する。これに対し、従来の１次遅延フィルタでは、０〜４５秒など信号の変化によって応答時間が大きく異なる。
【０１２６】
一般には、信号変化が少ない場合は、応答が遅くとも信号は増加しないため、問題とならず、逆に過度なトリップを発生しない点で有利な場合もある。この初期の遅延時間をフィルタ設計で調整することで、トリップの必要な信号をほぼ同じ時間で応答できるというメリットがある。
【０１２７】
また、中性子信号とＦＩＲフィルタ出力が交差する領域は、初期の立ち上がり遅れ部分である。つまり、この初期立ち上がりの遅延時間がトリップ応答の要求仕様を満たすように、ＦＩＲフィルタによって放射線強度の加重平均化を行う際の加重値を設定しておくことで、確実に要求仕様内でトリップを発生させることが可能となる。
【０１２８】
これらにより、トリップ発生が必要な信号変化に対しては、外来ノイズの除去特性を従来と同等とした条件で、信号変化からトリップ発生までの遅延時間を短くすることができる。
【０１２９】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、ＦＩＲフィルタを用いたペリオド表示方法について説明する。
【０１３０】
図１０は本発明の第５の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、中性子強度評価装置２０と、複数のＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…と、ペリオド表示装置２４とからなる。
【０１３１】
これらのうち、ＳＲＮＭ検出器１、プリアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３については上記第１の実施形態（図１）と同様である。すなわち、ＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１３２】
ここで、第４の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３の後段に中性子強度評価装置２０、複数のＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…、ペリオド表示装置２４が設けられている。
【０１３３】
中性子強度評価装置２０は、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号に基づいて第１の中性子強度（放射線強度）信号を算出する。ＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…は、それぞれに異なる遅延時間を有し、中性子強度評価装置２０から出力される放射線強度信号の加重平均化処理を行う。ペリオド表示装置２４は、これらのフィルタ出力と元の中性子強度信号（放射線強度信号）とＦＩＲフィルタの加算数（ＴＡＰ数）から決定される遅れ時間に基づいて信号の増加率を算出して表示する。
【０１３４】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。この電流パルスはプリアンプ２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３では、この電流パルスを例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は、中性子強度評価装置２０に与えられる。
【０１３５】
中性子強度評価装置２０では、Ａ／Ｄ変換器３の出力信号（ディジタル化された検出器出力信号）に基づいて中性子強度（放射線強度）信号を算出した後、これを複数（ここでは２つの）ＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…およびペリオド表示装置２４に出力する。この中性子強度評価装置２０によって得られた中性子強度信号は、ＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…にて複数の異なる遅延時間に従って加重平均化処理されてペリオド表示装置２４に出力される。
【０１３６】
ペリオド表示装置２４では、これらのＦＩＲフィルタ出力と元の中性子強度信号とＦＩＲフィルタの加算数（ＴＡＰ数）を基にして信号の増加率（ペリオド）を算出して画面上に表示する。
【０１３７】
ここで、例えば特開平７―３０６２９２号公報の「原子炉中性子束モニタ方法原子炉起動監視装置および炉内出力監視方法」に記載されているように、原子炉の増加率を示す指標であるペリオド信号τ（原子炉周期信号）は、
１／τ＝（ｄΦ／ｄｔ）／Φ …（Ａ）
τ：原子炉周期
Φ：中性子信号
で規定される。
【０１３８】
また、ディジタルフィルタを用いた場合は、
１／τ＝（Φ／Ψ）／Ｔｃ …（Ｂ）
τ：原子炉周期
Φ：中性子信号
Ψ：１次遅れフィルタ出力
Ｔｃ：１次遅れフィルタ時定数
から算出される。
【０１３９】
上記（Ｂ）式の１次遅れフィルタとして、アナログフィルタと応答の異なるＦＩＲフィルタを検討した結果、以下のことがわかった。
【０１４０】
まず、第１に設計方法に関し、上記（Ｂ）式における１次遅れフィルタの時定数の代わりに、以下の値を用いることで、上記（Ａ）式と同じペリオドを表示可能なことである。なお、１次遅れフィルタの時定数は上記（５）式のＴであり、ステップ応答において信号の６３％を示す時間相当である。
【０１４１】
つまり、ＦＩＲフィルタの遅延時間は、フィルタ中の加算数（ＴＡＰ数）の１／２にサンプリ時間をかけた値で一定である点に着目した。正確には対称な加重係数を用いたＦＩＲ型フィルタであるが、一般の設計手法では、中心対称の加重係数である。
【０１４２】
ここで、以下のような関係が成り立つものと仮定する。
【０１４３】
Φ＝Ｃ×Ｔｄ×Ψ
Φ：中性子信号
Ψ：１次遅れフィルタ出力
Ｔｄ：ＦＩＲフィルタ遅延時間
Ｃ：増倍率
ペリオドτは、ｅ倍（自然対数の底）の増加する時間で定義されているため、Ｃ＝ｅ／τとすると、
１／τ＝（Φ／Ψ）／（ｅ×Ｔｄ） …（Ｃ）
τ：原子炉周期
Φ：中性子信号
Ψ：１次遅れフィルタ出力
Ｔｄ：ＦＩＲフィルタ遅延時間
ｅ：自然対数の底
となる。
【０１４４】
つまり、フィルタの加算数（ＴＡＰ数）が決まれば、遅延時間Ｔｄが決定し、上記（Ｃ）式からペリオドが算出できる。上記（Ａ）式の微分による演算で算出されたペリオドと上記（Ｃ）式のＦＩＲフィルタによる演算で算出されたペリオドを表示すると（図示せず）、信号変化後約１０秒以降で、同一のペリオドを示すことが確認できる。
【０１４５】
ただし、信号のペリオドがＴｄ以上の場合には本手法は適用できないため、この手法を用いる場合は、図１０に示すように、遅延時間Ｔｄの異なる複数のＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…を設けておき、これらのペリオド値の中から最適なものを選択するといった方法を用いる。これにより、すべてのペリオドの信号範囲で監視可能となる。
【０１４６】
また、図１１に上記（Ｂ）式の１次遅れフィルタで求めたペリオドと上記（Ｃ）式のＦＩＲフィルタで求めたペリオドの表示例を示す。なお、上記（Ｂ）式の１次遅れの時定数は、上記（５）におけるＴ（時定数）と同じ値を用いている。
この図１１から上記（Ｃ）式を用いた方が正しいペリオドを表示できることがわかる。
【０１４７】
ペリオド表示の精度は、信号の増加率によって変わるが、ペリオドの範囲がＴｄ以内であれば、上記（Ｂ）式の方が上記（Ａ）式のペリオドに近い値を示すことを確認できる。また、ペリオド表示の応答も、上記（Ｃ）式の方が約３０秒と追従しており、これはフィルタの設計で決まる「ｅ×Ｔｄ」で追従することを示している。一方、上記（Ｂ）式では、最終的に指示値が安定するには５０〜６０秒程度必要となっており、上記（Ｃ）式の方が応答を早くすることが可能である。
【０１４８】
このように、従来のフィードバック型の１次遅れのディジタルフィルタを用いたペリオド表示装置に比べ、ＦＩＲフィルタを用いた本方式により応答の速いペリオド表示が可能となる。よって、ペリオドを用いて原子炉を自動制御する場合に、その制御スピードを向上することができる。
【０１４９】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態として、ディジタル信号処理のための装置構成について説明する。
【０１５０】
図１２は本発明の第６の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。
【０１５１】
この放射線出力監視装置は、複数のＳＲＮＭ検出器１ａ，１ｂ…、これらのＳＲＮＭ検出器１ａ，１ｂ…に対して設けられたプリアンプ２ａ，２ｂ…とＡ／Ｄ変換器３ａ，３ｂ…、また、複数のＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂ…、これらのＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂ…に対して設けられたＡ／Ｄ変換器３ｃ，３ｄ…を備えると共に、これらの検出器出力信号をディジタル処理するためのＳＲＮＭ監視装置２６と中性子束監視用のＰＬＤ（プログラムロジックデバイス）２７、そして、データ保存装置２８、中性子束監視ＰＬＤ２７内に設けられたＬＡＮインターフェイス２９、信号源３２などを備える。
【０１５２】
ＳＲＮＭ検出器１ａ，１ｂ…は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２ａ，２ｂ…に出力する。プリアンプ２ａ，２ｂ…は、それぞれに対応する検出器出力信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３ａ，３ｂ…に出力する。Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂ…は、プリアンプ２ａ，２ｂ…にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１５３】
ＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂ…は、ＳＲＮＭ検出器と同様に放射線検出器として用いられるものであるが、ＳＲＮＭ検出器とはその仕様が異なる。すなわち、このＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂ…は出力領域で使用され、炉内の局部的な中性子束レベルを検出して、そのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換器３ｃ，３ｄ…に出力する。Ａ／Ｄ変換器３ｃ，３ｄ…は、それぞれに対応する検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１５４】
ＳＲＮＭ監視装置２６は、Ａ／Ｄ変換器３ａによってディジタル化された検出器出力信号に基づいて中性子束（放射線強度）を算出する。中性子束監視ＰＬＤ２７は、ＳＲＮＭ検出器１ｂおよびＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂの各信号をディジタル処理して中性子束を監視する。データ保存装置２８は、中性子束監視ＰＬＤ２７によるディジタル信号処理のためのロジック構成データ（ＰＬＤ内の信号処理素子の配置データ）を保存する。
【０１５５】
Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｃ，３ｄ、中性子束監視ＰＬＤ２７、ＳＲＮＭ監視装置２６はそれぞれシリアル差動伝送で接続される。ＳＲＮＭ監視装置２６は、内部機能をＰＬＤ１、ＰＬＤ２などの複数のＰＬＤで構成され、これらも内部でシリアル差動伝送で接続される。
【０１５６】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１ａの出力信号は、プリアンプ２ａで増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３ａでサンプリングされてディジタル信号に変換される。そして、高速のシリアル差動伝送によりＳＲＮＭ監視装置２６に与えられ、中性子束（放射線強度）信号に変換される。このＳＲＮＭ監視装置２６内は第１のＰＬＤ３０、第２のＰＬＤ３１などの複数のプログラムロジックデバイスで構成されるが、これらはシリアル差動伝送による情報を交換する。
【０１５７】
同様にして、ＳＲＮＭ検出器１ｂの出力信号は、プリアンプ２ｂで増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３ｂでサンプリングされてディジタル信号に変換される。また、ＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂの出力信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器３ｃ，３ｄでディジタル信号に変換される。これらのディジタル信号は、シリアル差動伝送またはパラレル伝送で中性子束監視ＰＬＤ２７に与えられる。
【０１５８】
ここで、例えばＡ／Ｄ変換器３ａ〜３ｄのｂｉｔ数が１２ｂｉｔで、ＳＲＮＭ監視装置２６および中性子束監視ＰＬＤ２７Ｄ内のデータ表示のｂｉｔ数が３２ｂｉｔであるとした場合、そのｂｉｔ数分の配線が必要となると共に、ＰＬＤの出力ボートもその分確保する必要がある。また、ＰＬＤ間の通信をバス型した場合には３２ｂｉｔの信号線をそれぞれ共有し、時間分割して、ぞれぞれの通信相手とデータ交換をする必要がある。
【０１５９】
これに対し、本実施形態のように各デバイス間にシリアル伝送を採用した場合には、数本の制御線と２本の信号線で通信できるため、信号線の大幅な削減が可能となる。また、バス型通信と異なり、専用線によるシリアル伝送を行うことで、信号の経路が明確となり、他の信号との相互干渉を防止できる。さらに、信号線が少なくなることでＧＲＡＮＤ側の信号も専用の信号線を設けることができる。これにより、差動伝送が可能となり、外来からのノイズ誘導をほぼ完全に除去できると共に他の信号線からの誘導による誤動作を低減可能となる。
【０１６０】
一方、中性子束監視ＰＬＤ２７内には、ＬＡＮインターフェイス２９などの外部との通信機能を有する。また、中性子束監視ＰＬＤ２７内のロジック構成データ（信号処理素子の配置データ）はデータ保存装置２８に保存されており、そのデータは書き換え可能な部分と書き換え不可の部分で構成される。データ保存装置２８内のデータの書き換え要求が生じた場合に、ＬＡＮインターフェイス２９経由で書き換え可能な部分が書き換えられる。
【０１６１】
また、ＬＡＮインターフェイス２９経由でＰＬＤ自体のロジックを変更する要求がなされた場合には、上記データ保存装置２８からロジックデータを読み込み、その読み込み終了後にＰＬＤ自体をリセットする。そして、新しい信号処理を実行するように中性子束監視ＰＬＤ２７の信号処理が変更される。
【０１６２】
また、リセットされたとき、外部の校正用信号源３２または中性子束監視ＰＬＤ２７内に生成された信号源からの信号により中性子束監視ＰＬＤ２７の動作を検証する。これにより、書き込み後の動作の検証が可能となる。
【０１６３】
動作検証の方法としては、再構成後のデータの再読み込みと元データの比較、または、模擬信号に対する出力信号の期待値との比較などがある。このような動作検証の結果、ロジックデータの正常書き込みが行われていなかった場合、または、校正信号で異常が発生した場合には、自動的にデータ保存装置２８内の書き込み不可部分のデータを読み込み、ＬＡＮインターフェイス２９からの命令を受け付けるような状態に復帰するものとする。
【０１６４】
このように構成することにより、例えば放射線場の強い場所にＰＬＤを設置した場合など、その内部のロジックデータがｂｉｔエラーで正しく動作しない条件においても、再書き込みにより正常な信号処理が可能となり、信頼性の高い信号処理が可能となる。
【０１６５】
このように、高速のＡ／Ｄ変換素子を用いた場合でも、また、多数の信号を処理する場合でも、信号処理を行うＰＬＤ間、または、Ａ／Ｄ変換素子とＰＬＤ間の信号線数を低減できる。また、伝送経路が明確となることにより外来ノイズまたは信号自体の干渉を防止でき、しかも、故障などが生じた場合、その影響を分離することが容易に可能となる。
【０１６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、原子炉の放射線を検出する検出器の出力信号をディジタル信号処理する場合における課題を解消して信頼性の高い放射線出力監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】プリアンプ出力波形と１次微分フィルタ演算結果による波形とを比較して示す図。
【図３】プリアンプ出力波形とパルス幅の長い信号における１次微分フィルタ演算結果による波形とを比較して示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図５】パルス識別信号のリセット処理を説明するための図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図８】中性子束変化に対する１次遅れフィルタの出力とＦＩＲフィルタの出力を比較して示す図。
【図９】中性子束変化に対する１次遅れフィルタの出力とＦＩＲフィルタの出力を比較して示す図。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図１１】１次遅れフィルタで求めたペリオドとＦＩＲフィルタで求めたペリオドの表示例を示す図。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図１３】従来の原子炉における放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図１４】プリアンプ出力と２次微分フィルタ出力の波形図であり、従来構成によるアンダーシュートの問題を説明するための図。
【符号の説明】
１…ＳＲＮＭ検出器、２…プリアンプ、３…Ａ／Ｄ変換器、４…１次微分フィルタ、５…パルス計測部、６…波形整形部、７…識別信号発生部、８…識別信号リセット部、９…バンドパスフィルタ、１０…ｎ乗演算部、１１…第１の平滑部、１２…データ除去平均装置、１３…第２の平滑部、１４…中性子評価装置、１５…４ｂｉｔシフト器、１６…オフセット加算器、１７…比較器、１８…補正値設定装置、１９…信号選択器、２０…中性子強度評価装置、２１…ＦＩＲフィルタ・増幅装置、２２…トリップ判定装置、２３ａ，２３ｂ…ＦＩＲフィルタ、２４…ペリオド表示装置、２５…ＬＰＲＭ検出器、２６…ＳＲＮＭ監視装置、２７…中性子束監視ＰＬＤ、２８…データ保存装置、２９…ＬＡＮインターフェイス、３０，３１…ＰＬＤ、３２…信号源。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば沸騰水型原子炉に用いられる放射線出力監視装置に関するものであり、詳しくは広レンジの監視に用いられるパルス計測方法およびキャンベル計測方法、信号増加率（ペリオド）の監視方法、その耐ノイズ性または計測性能を改善するためのディジタル信号処理手法、さらに、これらを実装するディジタル信号処理素子の信頼性を確保するための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子炉における放射性を計測する場合に、パルス計測およびキャンベル計測と呼ばれる計測方法が用いられる。このパルス計測およびキャンベル計測は、広いレンジの放射線を測定する場合に併用されるものであって、パルス計測の方は放射線検出器から出力されるパルス数を数えるものであり、そのパルスが重なり合って計数できない状態ではキャンベル計測が用いられる。
【０００３】
例えば、最近の沸騰水型原子炉であれば、炉心を内包する原子炉圧力容器の内部に６〜１０本のＳＲＮＭ（Ｓｔａｒｔ ｕｐ Ｒａｎｇｅｄ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒ）検出器および１００〜２００本のＬＰＲＭ（Ｌｏｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｎｇｅｄ Ｍｏｎｉｔｏｒ）検出器と呼ばれる放射線測定用の検出器が設置されており、これらの検出器の出力信号をそれぞれ起動領域モニタおよび出力領域モニタによって測定し、約１１桁の監視幅で監視している。
【０００４】
起動領域モニタは、原子炉起動監視装置などとも呼ばれる。この起動領域モニタは、原子炉出力の低い領域、つまり、検出器の出力パルスを正確に計測することのできる低出力範囲（１０−９％〜１０−４％）では、パルスの個数を計数する処理（これをパルス計測と呼ぶ）を行う。また、原子炉出力が高い領域、つまり、検出器の出力パルスが重なり合ってパルス数を正確に計測できない高出力範囲（１０−５％〜１０％）では、その出力パルスの重なりにより生じるゆらぎのパワーを測定する処理（これをキャンベル計測と呼ぶ）を行う。このように、出力範囲に応じてパルス計測とキャンベル計測を適宜切り替えて原子炉の起動時における放射線の出力監視を行っている。
【０００５】
従来、このようなパルス計測およびキャンベル計測を用いた原子炉起動監視装置として、例えば特許文献１〜３などが知られている。
【０００６】
以下に、特許文献１の「原子炉起動監視装置および炉内出力監視方法」を例にして従来の構成について説明する。
【０００７】
図１３は従来の原子炉における放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図であり、特許文献１に記載の装置構成に相当する。この原子炉起動監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、アナログ式のプリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、パルス計数部５と、和演算部３３と、パワー演算部３４と、加算平均部３５と、原子炉出力評価部３６とから構成されている。
【０００８】
ＳＲＮＭ検出器１は、原子炉内の中性子に反応し、中性子束レベルに対応した信号（アナログ）を出力する。この出力信号をプリアンプ２で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器３にて高速にサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換し、パルス計数部５にてそのパルス数を計数する。一方、Ａ／Ｄ変換器３で得られたサンプリング値を和演算部３３で加算処理し、キャンベル計測に必要なサンプリングレートまで落とすと共に、ダイナミックレンジを稼ぐために加算処理して等価ビット数の改善を図る。その結果をパワー演算部３４でバンドパスフィルタ処理を行った後、２乗演算して、さらに、加算平均部３５で平均化処理してキャンベル出力値を算出する。
【０００９】
このようにして、パルス計数部５で求められたパルス計数値と加算平均部３５で求められたキャンベル値は、それぞれ原子炉出力評価部３６に与えられる。原子炉出力評価部３６では、パルス計数値とキャンベル値の両情報に基づいて監視対象である原子炉の出力評価を行い、その結果を画面上に表示する。
【００１０】
この原子炉起動監視装置では、パルス計数部５によりパルスの波高のみではなく、パルス幅の情報も取り入れた弁別により、広いパルス幅のノイズを除去し、検出器出力信号パルスのみを計数できる。
【００１１】
すなわち、例えば１００ｎｓパルス幅のＳＲＮＭ検出器１の出力を２５ｎｓ間隔でサンプリングする。このサンプリングデータのうち、パルス幅に相当するｋ−３番からｋ番目までの４つのサンプリング値［Ｓ（ｋ）、Ｓ（ｋ−１）、Ｓ（ｋ−２）、Ｓ（ｋ−３）］を用い、パルス立ち上がり部相当のサンプリング値Ｓ（ｋ−３）、立ち下がり部相当のサンプリング値Ｓ（ｋ）と、その間の２つのサンプリング値Ｓ（ｋ−２）およびＳ（ｋ−１）から下記のような演算を行い、その結果（Ｏｕｔ（ｋ））をパルス弁別の指標とし、予め設定したレベルの範囲内の場合、中性子パルスとして計数するものである。
【００１２】
Ｏｕｔ（ｋ）＝＋ｂ×Ｓ（ｋ−２）＋ｃ×Ｓ（ｋ−１）−ａ×Ｓ（ｋ−３）−ｄ×Ｓ（ｋ） …（１）
上記（１）式の演算を行うことにより、ＳＲＮＭ検出器１の出力信号パルスとほぼ同じパルス幅の信号のみを計数することが可能となる。つまり、大きなサージ状のノイズに信号パルスが重畳した場合でも、パルスのグランドレベルを差し引くことで正確に計数することが可能となる。なお、このような検出器パルス形状に合致したケースを検出できる指標を複数設けて、ＡＮＤをとることによって、この識別性能は向上する。これにより、最もＳＲＮＭに混入しやすい数μｓ幅のサージノイズが混入しても、ほぼ完全に除去し、１００ｎｓ幅の検出器パルスのみを計数可能である。
【００１３】
一方、キャンベル計測に関しては、パワー演算部３４により周波数帯域を制限し、２乗平均値を演算する。この構成では、ソフトウエアにより周波数帯域を設定できるため、ノイズが測定帯域と同等の周波数となった場合に測定帯域をソフトにより変更して、ノイズの誘導を低減することができる。
【００１４】
また、この加算平均部３５に関し、検出器出力信号を第１の時間幅で平滑化する第１の平滑化部と、第１の平滑化部の出力の履歴データから求められる閾値により異常値の部分を除去して補正値に置き換えるデータ平均化部と、このデータ平均化部の出力をさらに平滑化する第２の平滑化部とを備えることで、異常値を除去してキャンベル計測の外来ノイズによる誤動作を防止することが可能である。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−１６２３６６号公報
【００１６】
【特許文献２】
特開平７−３０６２９２号公報
【００１７】
【特許文献３】
特公平７−１１９８２４号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の監視装置では、以下のような問題があった。
【００１９】
（１）第１の課題は、プリアンプ波形に起因するパルスの誤計数である。すなわち、信号ケーブル内の反射などにより放射線検出器から出力される信号のパルス形状にゆがみが生じ、本来のパルスとは反対極性のパルスが所謂アンダーシュートパルスとして発生することがある。通常、このようなアンダーシュートパルスの発生を防止するための工夫がなされているが、アンダーシュートパルスを完全に除くことは非常に困難である。
【００２０】
この場合、パルスの波高のみによりパルス計測を行う構成では、パルスの極性のみを監視すれば良いので、アンダーシュートは問題とならない。しかし、ディジタル処理として微分処理を施した場合には、検出器から出力されるパルス（例えば正のパルス）に含まれるアンダーシュート成分（負のパルス）のために、当該パルス信号が両極性信号（正負の信号）に変換されるので、本来計数すべきパルス１個分が、２個に誤計数される可能性がある。
【００２１】
この様子を図１４に示す。
【００２２】
図１４はプリアンプ出力と２次微分フィルタ出力を模式的に示した図である。
今、プリアンプ出力を２次微分フィルタ処理して、そのフィルタ出力である信号の負極性のパルス数を計数するものとする。このような場合、アンダーシュート成分による負極正パルスが生成され、本来ピーク位置で生成される１個のパルスのみを計数するものが、このアンダーシュート成分による負極性パルスのために２個として誤計数されることになる。
【００２３】
この現象は、検出器出力信号パルスの波高が一定であれば、波高弁別（予め閾値として設定された波高レベルとの比較によって正規パルスを識別する方法）にて対処可能である。しかしながら、パルスの波高は一定でない場合がほとんどであり、大きい波高のアンダーシュート成分が小さいパルスと誤計数される可能性がある。これを防ぐために、検出器に対して不感時間を定める方法が考えられるが、検出器にて計数可能な最大のパルス数が低下するといった問題がある。しかも、ディジタル信号処理の場合、その処理間隔がサンプリング間隔で規定されるため、不感時間もアナログ処理で処理するよりも長くなるという問題があり、改善が求められる。
【００２４】
（２）第２の課題は、計数特性の検出器出力信号の形状依存性である。すなわち、原子炉内に設置されるＳＲＮＭ検出器は、一般に、高計数率まで計数するために核分裂検出器が用いられており、これはパルス幅が１００ｎｓ程度と狭く、一定の値となる。しかし、比例計数管、シンチレーション検出器などの他の放射線検出器のプリアンプ出力は、立上がりが早いが、パルスの立下りが非常に遅い場合がある。
【００２５】
例えば、立ち上がりの時間幅は数百ｎｓであるに対し、立ち下りの時間幅は数十μｓである。測定装置をこれら検出器の測定にも流用するには、パルス幅の狭い信号と共に、パルスの立下り（テイル）の長い信号も同一の信号処理で計測できることが望まれている。
【００２６】
（３）第３の課題は、キャンベル計測における異常値の除去方法に関してである。すなわち、異常値処理において、異常値を識別するための閾値を過去の履歴データの整数倍として設定する方法がある。しかし、例えば過去の履歴データの値がゼロの場合には、異常判定値もゼロとなり、正常な異常判定が行われないといった問題がある。従来、このようなデータ値がゼロの場合における対処は何ら行われていない。
【００２７】
（４）第４の課題は、キャンベル計測における信号の増加率（ペリオド）の監視方法についてである。特に原子炉の出力監視では、信号増加率は重要であり、信号がｅ倍（自然対数の底）に増加する時間をペリオドというパラメータで規定して測定を行っている。
【００２８】
このペリオド演算方法に関しては、特許文献２の「原子炉の中性子束モニタ方法原子炉起動監視装置および炉内出力監視方法」に記載されているようにディジタルフィルタにより実現する方法が採用されている。また、このペリオドを用いた原子炉の停止信号（スクラム信号）を発生する方法に関しては、特許文献３の「原子炉の起動域過渡状態監視装置およびプラントのスクラムを開始する装置」に記載されている。
【００２９】
これら公報に記載の方法は、中性子信号の微分値による直接的な増加率監視ではなく、アナログフィルタを通過した遅延信号を利用したもので、ノイズに強く誤動作しないものとされる。しかしながら、原子炉運転のさらなる自動化と、誤動作の防止のためには、さらにペリオドの応答が速く、本来必要のない微小な過渡変動には応答しないペリオドによる原子炉停止または制御棒操作禁止方法が必要となる。
【００３０】
（５）第５の課題としては、放射線出力監視装置の信号処理をディジタル信号処理で行う場合の装置構成に関するものである。つまり、検出器出力信号の波形を直接サンプリングし、それらを信号処理する場合には、高速のデータ通信と、その精度を確保するためにデータ表現に用いる数値のビット幅を大きくする必要がある。
【００３１】
しかしながら、装置間または演算素子間またはＡ／Ｄ変換素子と演算素子間などの通信では、高速化に伴い、伝送路内の信号の反射、他の信号との干渉が生じ、伝送エラーが発生しやすくなる。また、データビット数を大きくした場合、そのｂｉｔ数分の信号線が必要となり、データ間の干渉などによる誤動作が生じやすくなるという問題がある。
【００３２】
さらに、原子炉の出力監視では、局所出力監視用の検出器（ＬＰＲＭ検出器）が約２００本程度挿入され、それらの信号を信号処理することになる。仮に４台の計測器で処理するものとした場合、１台約５０本の信号を処理しなければならない。通常、これらを信号処理するために、各信号を切り替えて、順次処理する方法が用いられているが、さらに高速のＡＤ素子を用いた場合に時分割の設計が難しくなると共に、相互の干渉などの不具合事象が生じた場合に原因を究明することが難しくなることが予想される。つまり、処理が複雑になり、装置内の信号伝送経路が明確でなく、装置の信頼性を確保することが困難となるという問題が生じる。よって、高速のＡ／Ｄ変換を使った場合でも、高い信頼性を確保できる装置構成が望まれる。
【００３３】
また、ディジタル演算装置を、プログラムロジックデバイス（ＰＬＤ）等のスタティックＲＡＭにデータまたは演算情報を格納した素子で実現するような場合、高放射線場では、そのプログラムがビット反転を起こし正常に動作しない場合が生じる。このような高放射線場でも動作不良がない信頼性の高い測定装置が望まる。
【００３４】
本発明はかかる従来の事情に鑑みなされたものであり、原子炉内に設置された放射線検出器の出力信号をディジタル信号処理する場合における課題を解消して信頼性の高い放射線出力監視装置を提供することを目的とする。
【００３５】
詳しくは、上記課題（１），（２）を解消するべく、ディジタル信号処理を用いたパルス計測に関し、波形のアンダーシュート等によるパルスの誤計数を防止することを目的とするものである。
【００３６】
また、上記課題（３），（４）を解消するべく、ディジタル信号処理を用いたキャンベル計測に関し、耐ノイズ性の改善と、ペリオドトリップの応答性を改善することを目的とするものである。
【００３７】
また、上記課題（５）を解消するべく、ディジタル信号処理のための装置構成に関し、信号間の干渉による誤動作を低減して高速にディジタルデータを処理できる信頼性の高い装置構成を提供することを目的とするものである。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の請求項１に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を１次微分フィルタ処理により波形整形した際に生じる両極性パルスの後発のパルスを選択してパルス識別処理を行う信号識別手段と、この信号識別手段によって識別されたパルス信号を計数するパルス計数手段とを具備して構成される。
【００３９】
このような構成の放射線出力監視装置においては、原子炉内の放射線が放射線検出手段に入射すると内部で反応し、それに応じた電気信号が出力されてＡ／Ｄ変換手段に入力される。Ａ／Ｄ変換手段では、この電気信号をディジタル信号に変換する。このディジタル信号は信号識別手段で１次微分フィルタ処理により波形整形される。
【００４０】
その際、１次微分フィルタの出力が両極性のパルスとなるが、先に正パルスとなるか負パルスとなるかはフィルタ係数によって異なる。信号識別手段では、この両極性パルスの先行するパルスではなく、後発のパルスを選択し、その後発パルスを波高弁別することで検出器出力信号パルスを識別する。これにより、アンダーシュートによって生じる逆極性パルスによって１つのパルスが２個のパルスとして誤計数されることを防止できる。
【００４１】
また、本発明の請求項２に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を１次微分フィルタ処理により波形整形した際に生じる両極性パルスの先行または後発のパルスを波形特性に応じて選択し、その選択したパルスを波高弁別して識別する信号識別手段と、この信号識別手段によって識別されたパルス信号を計数するパルス計数手段とを具備して構成される。
【００４２】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段から出力される電気信号がＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換された後、信号識別手段により１次微分フィルタ処理される。その際に、１次微分フィルタの処理結果として両極性のパルスが出力される。
【００４３】
ここで、信号識別手段には、この両極性パルスの先行または後発のパルスを波形特性に応じて選択する機能を備えている。したがって、例えばアンダーシュートが大きい場合には上記請求項１の構成のように後発パルスを選択し、また、想定したパルス長よりも長くなる検出器の出力を測定する場合に先行パルスを選択することで正確なパルス計数が可能となる。
【００４４】
また、本発明の請求項３に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を波形整形する波形整形手段と、この波形整形手段の出力信号を所定の波高弁別レベルと比較し、その弁別レベルを超えた場合にパルス識別信号を出力する識別信号発生手段と、この識別信号発生手段から出力される上記パルス識別信号の継続発生時間を監視し、その継続発生時間が所定のパルス幅以上となった場合に上記パルス識別信号をリセットする識別信号リセット手段と、この識別信号リセット手段のリセットタイミングで得られる上記パルス識別信号のパルス数と、継続発生時間が所定のパルス幅未満である場合の上記パルス識別信号のパルス数とを計数するパルス計数手段とを具備して構成される。
【００４５】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段から出力される電気信号がＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換される。波形整形手段では、このＡ／Ｄ変換手段により得られたディジタル信号（サンプリング値）をもとにディジタル演算によりノイズの除去等を行って波形整形する。識別信号発生手段では、この波形整形手段の出力信号の波高が所定のレベル以上の場合にパルス識別信号を出力する。
【００４６】
ここで、識別信号リセット手段では、このパルス識別信号の継続発生時間をモニタして、予め規定された１個のパルス幅相当以上にパルス識別信号が継続した場合には当該信号をリセットする。これにより、複数のパルスが重なって１個の長いパルスして連続して出力された場合でも、識別信号リセット手段によるリセットのタイミングで正しいパルス数に近い値をカウントしてその数を表示することが可能となる。
【００４７】
（２）本発明の請求項４に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、この帯域制限手段の出力信号のｎ乗値（ｎ≧２）を算出するｎ乗値演算手段と、このｎ乗値演算手段によって得られたｎ乗値を第１の時間幅で平滑化する第１の平滑化手段と、この第１の平滑化手段の出力信号の履歴データと所定のオフセット値とに基づいて異常判定値を算出し、当該出力信号から上記異常判定値を超える部分を除去するデータ除去手段と、このデータ除去手段の出力信号を第２の時間幅で平滑化する第２の平滑化手段と、この第２の平滑化手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出して評価する評価手段とを具備して構成される。
【００４８】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段から出力される電気信号がＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換された後、バンドバスフィルタ等からなる帯域制限手段を介してｎ乗値演算手段に与えられる。ｎ乗値演算手段では、この帯域制限手段の出力信号のｎ乗値を算出する。このｎ乗値は第１の平滑化手段で第１の時間幅で平滑化された後、データ除去手段に与えられる。
【００４９】
データ除去手段では、第１の平滑化手段の出力信号から異常判定値（異常判定用の閾値）を超える部分を除去する。このとき用いられる異常判定値には、所定のオフセット値が含まれている。したがって、履歴データがゼロの場合に異常判定値もゼロとなって正常な異常判定が行われないといった問題を解消し、キャンベル計測を高精度に行うことができる。
【００５０】
また、本発明の請求項５に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、有限長インパルス応答型ディジタルフィルタからなり、上記放射線強度算出手段によって算出された放射線強度を加重平均化処理する加重平均化手段と、この加重平均化手段によって加重平均化された放射線強度と元の放射線強度とを比較し、上記加重平均化された放射線強度よりも上記元の放射線強度が大きい場合にトリップ信号を出力するトリップ判定手段とを具備して構成される。
【００５１】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段の出力信号はＡ／Ｄ変換手段に入力し、ディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、放射線強度算出手段で放射線強度に変換される。この放射線強度は、加重平均化手段によって加重平均化処理されてトリップ判定手段に与えられる。トリップ判定手段では、この加重平均化された放射線強度と元の放射線強度とを比較して上記加重平均化された放射線強度よりも上記元の放射線強度が大きい場合にトリップ信号を出力する。
【００５２】
ここで、上記加重平均化手段として、有限長インパルス応答型ディジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ）を用いることで、フィードバックを有する１次遅れのディジタルフィルタに比べてトリップの発生タイミングを安定化させて、その応答特性を改善できる。
【００５３】
また、本発明の請求項６では、上記請求項５記載の放射線出力監視装置において、上記ディジタルフィルタのステップ応答の遅延時間がトリップ応答の要求仕様を満たすように、上記加重平均化手段によって放射線強度の加重平均化を行う際の加重値が設定されていることを特徴とする。
【００５４】
このような構成の放射線出力監視装置においては、フィルタ設計時の遅延時間を原子炉のトリップ応答で要求される値に設定しておくことで、要求仕様内でトリップを発生させることが可能となる。
【００５５】
また、本発明の請求項７に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、１つまたは複数の有限長インパルス応答型ディジタルフィルタからなり、上記放射線強度算出手段によって算出された放射線強度を加重平均化処理する加重平均化手段と、この加重平均化手段の出力信号と上記放射線強度と上記ディジタルフィルタの加算数から決定される遅れ時間に基づいて信号の増加率を算出するペリオド算出手段とを具備して構成される。
【００５６】
このような構成の放射線出力監視装置においては、放射線検出手段の出力信号はＡ／Ｄ変換手段に入力し、ディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、放射線強度算出手段で放射線強度に変換される。
【００５７】
この放射線強度は、有限長インパルス応答型ディジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ）からなる加重平均化手段によって加重平均化処理される。その際、ペリオドの監視範囲を広くするためには、異なる遅延時間を有する複数のＦＩＲフィルタを用いて遅延時間の異なる出力を出力する。
【００５８】
ペリオド算出手段では、この加重平均化手段の出力信号と元の放射線線強度とフィルタ加算数（ＴＡＰ数）を基に信号の増加率（ペリオド）を算出する。この場合、ＦＩＲフィルタの遅延時間はＴＡＰ数／２で規定され、ランプ型の信号変化では、この遅延時間分遅れた信号が出力される。つまり、遅れ時間をＴｃとすると、ＦＩＲフィルタのＴＡＰ数をＴｃ／ｅ（自然対数の底）×２に選定する。
これにより、ペリオドＴの逆数をφ／ψ／Ｔｃにより評価することが可能となる。
【００５９】
ただし、ペリオド監視範囲はＴｄ以内であるため、複数のＦＩＲフィルタを用意しておき、早いペリオドに対してはＴｄの短いＦＩＲフィルタを用い、遅いペリオドである信号に対してはＴｄの長いＦＩＲフィルタを用いることが好ましい。このように、フィードバックを有する１次遅れのディジタルフィルタに比べ、応答の速いトリップの表示が可能となる。
【００６０】
（３）本発明の請求項８に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する複数の放射線検出手段と、これらの放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、これらのＡ／Ｄ変換手段の出力信号をディジタル信号処理して放射線強度を算出する放射線強度算出手段とを備え、上記各Ａ／Ｄ変換手段と上記放射線強度算出手段との間をシリアル伝送で接続したことを特徴とする。
【００６１】
このような構成の放射線出力監視装置においては、原子炉内に設置された複数の放射線検出手段の出力信号をＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換した後、放射線強度算出手段によりそのディジタル信号を処理して放射線強度を算出する。この場合、これらのＡ／Ｄ変換手段と放射線強度算出手段との間がシリアル伝送で接続されているため、他の放射線検出手段の有無に関係なく、個別の接続を可能とし、他の信号との相互干渉を防止してディジタル信号処理を高速かつ高精度に実行できるようになる。
【００６２】
また、本発明の請求項９に係る放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力信号をディジタル信号処理して放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、この放射線強度算出手段によるディジタル信号処理のためのロジック構成を再構成する再構成手段と、この再構成手段による再構成後の動作を検証する動作検証手段とを具備して構成される。
【００６３】
このような構成の放射線出力監視装置においては、原子炉内に設置された複数の放射線検出手段の出力信号をＡ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換した後、放射線強度算出手段によりそのディジタル信号を処理して放射線強度を算出する。
【００６４】
ここで、例えばＬＡＮまたはその他の信号線から再構成の命令があると、再構成手段によって放射線強度算出手段によるディジタル信号処理のためのロジック構成が再構成される。また、動作検証手段により、その再構成後の動作が検証される。これにより、放射線環境下で生じるディジタル信号処理の誤動作を防止し、信頼性の高い測定が可能となる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の放射線出力監視装置について説明する。
【００６６】
なお、本発明の放射線出力監視装置は、原子炉の起動時における放射線の出力監視を行うものであり、特に放射線検出器の出力信号をディジタル信号処理することで、その出力監視を行うものである。以下では、ディジタル信号処理を用いたパルス計測、キャンベル計測、そして、ディジタル信号処理を行う場合の装置構成について各実施形態に分けて説明する。
【００６７】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、特に検出器出力信号を１次微分フィルタ処理したときに生じるアンダーシュートの補正方法について説明する。
【００６８】
図１は本発明の第１の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、信号識別部４と、パルス計数部５とからなる。
【００６９】
ＳＲＮＭ検出器１は、炉心を内包する原子炉圧力容器の内部に設置される放射線検出器であって、原子炉出力つまり炉内の中性子束を監視するために用いられる。このＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅されたＳＲＮＭ検出器１の出力信号を高速にサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【００７０】
信号識別部４は、１次微分フィルタを有し、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号を１次微分フィルタ処理により波形整形する。また、本実施形態では、この信号識別部４は、そのフィルタ出力である両極性パルスのうちの後発のパルスを用いて検出器出力信号を識別する機能を有する。パルス計数部５は、信号識別部４によって識別されたパルスを計数する。
【００７１】
なお、上記ＳＲＮＭ検出器１は、パルス出力が得られる核分裂検出器であるが、他のパルス出力が得られる電離箱等の放射線検出器でも適用可能である。
【００７２】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。このときの電流パルスの時間幅は１００ｎｓ程度である。この電流パルスはプリアンプ２に入力され、増幅される。プリアンプ２には、ＳＲＮＭ検出器１へ電圧を印加するなどの機能も備えられている。
【００７３】
プリアンプ２にて増幅された電流パルスは、Ａ／Ｄ変換器３に入力され、ここで例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングされ、ディジタル信号に変換される。このサンプリング間隔は短いほど波形の情報を多く抽出でき、他の誤信号、例えば外来ノイズによる信号を除いて検出器出力信号パルスのみを正確に計数することが可能となる。なお、Ａ／Ｄ変換器３では、サンプリング前に、サンプリング処理に必要な周波数帯域に制限するバンドパスフィルタ処理も行っている。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は信号識別部４に入力され、１次微分フィルタ処理により波形整形される。
【００７４】
ここで、Ａ／Ｄ変換器３の出力信号（ディジタル化された検出器出力信号）を１次微分フィルタ処理した場合に、当該信号が両極性のパルス信号（正負のパルス信号）に変換される。このため、波高弁別レベルによってノイズ分の弁別を行っても、本来計数すべきパルス１個分が２個のパルスとして出力される可能性がある。
【００７５】
そこで、本実施形態では、信号識別部４において、上記両極性パルスのうちの後発のパルスを本来のパルスとして用い、これを所定の波高弁別レベルにて識別処理する。
【００７６】
具体的に説明すると、例えば２５ｎｓ毎にサンプリングしたサンプル値４つを時間の早い順に、Ｓ（ｋ−３）、Ｓ（ｋ−２）、Ｓ（ｋ−１）、Ｓ（ｋ）とした場合において、
Ｏｕｔ（ｋ）＝−１×Ｓ（ｋ−３）−１×Ｓ（ｋ−２）＋１×Ｓ（ｋ−１）＋１×Ｓ（ｋ） …（２）
といった１次微分フィルタ相当の処理を行うものとする。
【００７７】
このときの１次微分フィルタ演算結果を波形で表すと、図２（ａ）のようになる。図２（ａ）はプリアンプ出力波形と上記（２）式の１次微分フィルタ演算結果とを比較して示した図であり、図中の一点鎖線で示す波形が１次微分フィルタ演算結果である。
【００７８】
すなわち、上記（２）式による１次微分フィルタ処理を行うと、本来の出力パルス（負極性のパルス）とは反対の正極性のパルスがはじめに発生し、その後に続いて負極性のパルスが発生する。したがって、後発の負側のパルスを選択すれば、誤計数を防止することができる。そこで、信号識別部４において、後発の負極性パルスに着目し、その波高を予め設定された弁別レベルと比較し、その波高の電圧が弁別レベルよりもマイナス電圧であれば、検出器出力信号パルスであると判定してパルス計数部５に出力する。
【００７９】
一方、以下のような演算を行った場合には図２（ｂ）のようになる。
【００８０】
Ｏｕｔ（ｋ）＝１×Ｓ（ｋ−３）＋１×Ｓ（ｋ−２）−１×Ｓ（ｋ−１）−１×Ｓ（ｋ） …（３）
上記（３）式による演算結果では、後発が正極性パルスとなって重なる。したがって、この重なった後発パルスに対して波高弁別を行うことで、アンダーシュートによる誤計数を防止することができる。さらに、この後発パルスに対して２乗演算した後に、波高弁別するなどの手法も適用可能である。
【００８１】
なお、正と負のパルスのどちらを用いるのかは、そのときのフィルタ係数に応じて決められる。
【００８２】
このように、検出器出力信号に対するディジタル信号処理に１次微分フィルタを採用した場合において、そのときに生じる両極性のパルスのうちの後発パルスの方を本来の出力パルスとして選択して波高弁別することで、アンダーシュートによる誤計数を防止して正確なパルス数を計測することができる。また、これにより、波高弁別のレベルを下げることが可能となり、小さな信号まで正確に計測できるようになる。
【００８３】
次に、ＳＲＮＭ検出器１から出力されるパルスの波形が長い場合での信号処理方法について説明する。
【００８４】
図３にＳＲＮＭ検出器１のパルス形状の立下りが長い場合の１次微分フィルタ出力を上記（２）式および上記（３）式で処理した結果を示す。図３（ａ）が上記式２で処理した結果、同図（ｂ）が上記式３で処理した結果に対応しており、図中の一点鎖線で示す波形が１次微分フィルタ出力である。いずれも、１次微分フィルタ処理の先行パルスを波高弁別することで、検出器出力信号の立ち上がり部を計数できる。
【００８５】
ここで、１次微分フィルタの出力である両極性パルスの先行パルスまたは後発パルスを選択できる機能を上述した信号識別部４に設けておき、検出器出力パルスの波形特性に応じて、例えば予め想定されているパルス幅よりも長い波形となる場合には先行パルスを選択し、また、アンダーシュートが大きい信号となる場合には後発パルスを選択するものとする。どのような波形特性となるのかは検出器の種類に決まる。したがって、例えば検出器の機種別に先行パルスまたは後発パルスを選択するように予め設定しておくことで対応できる。また、その都度、検出器の出力波形を分析して適切な方のパルスを自動的に選択するといった構成も可能である。
【００８６】
このように、信号識別部４に先行パルス／後発パルスの選択機能を設けたことで、例えば出力パルスの立ち下り部分が長い検出器を用いた場合であっても、本ロジックをそのまま適用でき、正確なパルス計数を実現できる。
【００８７】
また、両者の計数分布を比較することによって、アンダーシュートの影響を評価することが可能となる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、特にパイルアップの補正方法について説明する。
【００８９】
図４は本発明の第２の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、波形整形部６と、識別信号発生部７と、識別信号リセット部８と、パルス計数部５とからなる。
【００９０】
これらのうち、ＳＲＮＭ検出器１、プリアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３については上記第１の実施形態（図１）と同様である。すなわち、ＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【００９１】
ここで、第２の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３の後段に識別信号発生部７、識別信号リセット部８、パルス計数部５が設けられている。
【００９２】
波形整形部６は、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号をフィルタ処理により波形整形する。識別信号発生部７は、波形整形部６の出力信号を予め設定された波高弁別レベルと比較して、所定の条件を満たす場合にパルス識別信号を発生する。識別信号リセット部８は、識別信号発生部７から出力されるパルス識別信号の発生時間をモニタし、その継続時間が所定のパルス幅以上となった場合に当該パルス識別信号をリセットする。パルス計数部５は、識別信号リセット部８のリセットタイミングで得られるパルス識別信号のパルス数と、継続発生時間が所定のパルス幅未満であり、リセットされなかった場合のパルス数との両方を計数する。
【００９３】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。この電流パルスはプリアンプ２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３では、この電流パルスを例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は、波形整形部６にてフィルタ処理されて波形整形されてから識別信号発生部７に与えられる。
【００９４】
ここで、識別信号発生部７は、波形整形部６の出力信号と予め設定された波高弁別レベルとを比較して、出力信号が波高弁別レベルを超える場合にパルス識別信号を発生する。識別信号リセット部８は、このパルス識別信号の継続発生時間（つまりパルス幅）を監視し、それがＳＲＮＭ検出器１の種類によって決まる所定のパルス幅以上となった場合にリセット信号を識別信号発生部７に対して出力する。これにより、識別信号発生部７では、このリセット信号が入力されたときにパルス識別信号をある一定の時間だけリセットした後、再び波形整形部５の出力信号を処理して上記同様にしてパルス識別信号を発生する。
【００９５】
図５にこれらの処理を模式的に示す。
【００９６】
図５はパルス識別信号のリセット処理を説明するための図であり、波形整形部５から複数のパルスが波高弁別レベルを超えて重なり合った状態で出力された場合を示している。このような場合、通常のパルス計数では、図中のパルス識別信号のように１つの連続した出力となり、この信号を計数すると１個のパルスとしてカウントされる。
【００９７】
本実施形態では、ＳＲＮＭ検出器１によって規定されるパルス幅を基準として、このパルス幅以上のパルス識別信号が連続的に出力された場合に当該パルス識別信号を一時的にリセットする。つまり、上記ＳＲＮＭ検出器１のパルス幅を基準にしてリセット信号を出力することで、パルス識別信号を所定のパルス幅単位で分割する。これにより、複数のパルスが重なり合った状態で出力されている場合でも、ほぼ正しいパルス数を得ることができる。
【００９８】
図５の例では、パルス識別信号が３つに分解されている。つまり、本来５個の中性子パルスが発生している本ケースにおいて、３個のパルスとして計数されることになり、パルスのパイルアップによる計数損失を低減することが可能となる。
【００９９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、出力信号に含まれる異常値の除去方法について説明する。
【０１００】
図６は本発明の第３の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、バンドパスフィルタ９と、ｎ乗演算装置１０と、第１の平滑部１１と、データ除去平均装置１２と、第２の平滑部１３と、中性子評価装置１４とからなる。
【０１０１】
これらのうち、ＳＲＮＭ検出器１、プリアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３については上記第１の実施形態（図１）と同様である。すなわち、ＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１０２】
ここで、第３の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３の後段にバンドパスフィルタ９、ｎ乗演算装置１０、第１の平滑部１１、データ除去平均装置１２、第２の平滑部１３、中性子評価装置１４が設けられている。
【０１０３】
バンドパスフィルタ９は、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号の周波数帯域を制限して波形整形する。ｎ乗演算装置１０は、このバンドパスフィルタ９の出力信号のｎ乗演算（ｎ≧２）を行う。第１の平滑部１１は、このｎ乗演算装置１０によって算出されたｎ乗値を平滑化する。データ除去平均装置１２は、第１の平滑部１１の出力信号に含まれる異常値を除去する。
第２の平滑部１３は、このデータ除去平均装置１２によって異常値が除去された信号を平滑化する。中性子評価装置１４は、キャンベル計測のための評価処理を行うものであり、第２の平滑部１３の出力信号を放射性強度（中性子束）に換算して評価する。
【０１０４】
また、上記データ除去平均装置１２は、４ｂｉｔシフト器１５と、オフセット加算器１６と、比較器１７と、補正値設定装置１８と、信号選択器１９とから構成される。
【０１０５】
４ｂｉｔシフト器１５は、第１の平滑部１１の出力信号の履歴データを８倍する。オフセット加算器１６は、４ｂｉｔシフト器１５の出力値に一定のオフセット値を加算する。このオフセット加算器１６によってオフセット値を加算した値が異常判定値（異常判定のための閾値）として用いられる。比較器１７は、第１の平滑部１１の出力と異常判定値とを比較する。補正値設定装置１８は、第１の平滑部１１の出力から異常値が検出された場合に置き換える補正値を設定する。
信号選択器１９は、比較器１７の比較結果に応じて第１の平滑部１１の出力または補正値設定装置１８の出力（補正値）を選択する。
【０１０６】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。この電流パルスはプリアンプ２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３では、この電流パルスを例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は、バンドパスフィルタ９によって信号の帯域が制限されてｎ乗演算装置１０に与えられる。なお、Ａ／Ｄ変換器３にバンドパスフィルタ９の帯域制限機能を持たせても良い。
【０１０７】
ここで、ｎ乗演算装置１０では、バンドパスフィルタ９の出力信号をｎ次のモーメント値に変換する。例えばｎ＝２の場合には、帯域制限された周波数範囲のパワー値に相当する値となる。このモーメント値は第１の平滑部１１で平滑化された後、データ除去平均装置１２に与えられる。そして、このデータ除去平均装置１２によって当該信号の異常判定値を超える部分が除去された後、第２の平滑部１３でさらに平滑された後、中性子評価装置１４で放射性強度（中性子束）に換算される。
【０１０８】
データ除去平均装置１２内では、過去の第１の平滑部１１の履歴データの約８倍の値を４ｂｉｔシフト器１５で算出した後、その値にオフセット加算器１６にて所定のオフセット値（＞０）を加算した値を異常判定値として算出する。そして、比較器１７において、最新の第１の平滑部１１の出力値と異常判定値とを比較する。その結果、第１の平滑部１１の出力値が異常判定値を超える場合には、その異常判定値を超える部分を信号選択器１９にて補正値設定装置１８で算出された値に置き換えて第２の平滑部１３に出力する。
【０１０９】
このように、異常判定値を算出する際に、過去の履歴データの整数倍のみを用いるのではなく、そこにオフセット値を加えておくことで、履歴データがゼロの場合に異常判定値もゼロとなって正常な異常判定が行われないといった問題を解消することができる。これにより、キャンベル計測における突発的なノイズを除去する際の処理動作の安定性を確保して高精度な計測を可能とする。
【０１１０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、ペリオドトリップの応答性能について説明する。
【０１１１】
図７は本発明の第４の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、中性子強度評価装置２０と、ＦＩＲフィルタ・増幅装置２１と、トリップ判定装置２２とからなる。
【０１１２】
これらのうち、ＳＲＮＭ検出器１、プリアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３については上記第１の実施形態（図１）と同様である。すなわち、ＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１１３】
ここで、第４の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３の後段に中性子強度評価装置２０、ＦＩＲフィルタ・増幅装置２１、トリップ判定装置２２が設けられている。
【０１１４】
中性子強度評価装置２０は、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号に基づいて第１の中性子強度（放射線強度）信号を算出する。ＦＩＲフィルタ・増幅装置２１は、中性子強度評価装置２０によって得られた第１の中性子強度信号を増幅した後、予め設計・評価した加重値に基づいて加算平均処理（ＦＩＲフィルタ処理）を行うことで第２の中性子強度信号を算出する。トリップ判定装置２２は、第２の中性子強度信号より第１の中性子強度信号の方が大きくなった場合にトリップ信号を発生する。
【０１１５】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。この電流パルスはプリアンプ２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３では、この電流パルスを例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は、中性子強度評価装置２０に与えられる。
【０１１６】
中性子強度評価装置２０では、Ａ／Ｄ変換器３の出力信号（ディジタル化された検出器出力信号）に基づいて第１の中性子強度（放射線強度）信号を算出した後、これをＦＩＲフィルタ・増幅装置２１およびトリップ判定装置２２に出力する。
【０１１７】
ここで、ＦＩＲフィルタ・増幅装置２１では、第１の中性子強度信号のｋ番目のサンプリング順をＳ（ｋ）とし、加算する個数をｍとし、その加算時のｎ番目の加重値をａ（ｎ）とし、また、増幅度をＧとした場合に下記のような増幅・加算処理を行って第２の中性子強度信号を算出する。
【０１１８】
ＦＯＵＴ（ｋ）＝Ｇ×（Ｓ（ｋ）×ａ（ｍ）＋Ｓ（ｋ−１）×ａ（ｍ−１）＋…＋Ｓ（ｋ−ｍ＋１）×ａ（１）） …（４）式
これら加重値は一般的なＦＩＲフィルタの設計方法に従うものとする。
【０１１９】
（４）式によって算出された第２の中性子強度信号はトリップ判定装置２２に与えられる。トリップ判定装置２２では、この第２の中性子強度信号より第１の中性子強度信号の方が大きくなった場合にトリップ信号を発生して原子炉の起動を停止制御する。
【０１２０】
なお、このフィルタ部をアナログ信号処理での１次遅れフィルタで処理した場合、その伝達関数は、
１／（１＋Ｔ・ｓ）
Ｔ：時定数 …（５）式
となり、ディジタルフィルタで実現した出力をフィードバックするフィルタで構成される。
【０１２１】
これに対して、一般にＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限長インパルス応答）フィルタはフィードバックを有せず、伝達関数としては極点を有しないものであり、ディジタル信号処理特有のものである。本実施形態では、このＦＩＲフィルタをペリオド演算に適用するものである。
【０１２２】
図８および図９に中性子束変化に対する１次遅れフィルタの出力とＦＩＲフィルタの出力を比較して示す。この出力は、例えば特公平７−１１９８２４号公報に記載されるスクラム基準に相当する。このスクラム基準を１次遅れフィルタとＦＩＲ型フィルタで比較した場合、信号の最終的な追従性はＦＩＲフィルタの方が早いが、信号の立ち上がりの初期はＦＩＲフィルタの方が遅く立ち上がるといった特長がある。
【０１２３】
トリップ信号は、このフィルタ出力であるスクラム基準と元の増幅しない中性子信号との比較により元の中性子信号が大きい場合に出力される。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、中性子信号の変化が少ない場合には、１次遅れフィルタとＦＩＲフィルタの各出力は中性子信号よりも大きいため、トリップを発生しない。
【０１２４】
一方、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、中性子信号の変化が大きくなるとトリップを発生する。この場合、図９（ａ）に示すような信号変化では、ＦＩＲフィルタを用いた場合には信号増加開始の約１５秒後にトリップを発生するが、１次遅れフィルタを用いた場合には、信号増加開始の約４０秒後でトリップを発生する。また、図９（ｂ）のような急激な信号変化では、１次遅れフィルタとＦＩＲフィルタの両方のシステムでトリップが発生する。この発生時間などは、フィルタの設計、信号の増加の仕方によって異なるが、ＦＩＲ型フィルタを用いた場合には以下のメリットがあることがわかる。
【０１２５】
つまり、初期遅延のため、応答時間の変動が少ないことである。中性子束の変化は、累乗に増加する場合があり、また、出力のフィードバックがかかったシステムであり、その応答はアナログのフィードバックのかかったフィルタで近似しやすい。ＦＩＲ型フィルタは、異なる応答形状を有しており、初期遅延が多い点である。この初期遅延の結果、図８、図９のような信号変化に対しては、トリップが生じる場合は、ほとんど信号変化開始から０〜３０秒でトリップを発生する。これに対し、従来の１次遅延フィルタでは、０〜４５秒など信号の変化によって応答時間が大きく異なる。
【０１２６】
一般には、信号変化が少ない場合は、応答が遅くとも信号は増加しないため、問題とならず、逆に過度なトリップを発生しない点で有利な場合もある。この初期の遅延時間をフィルタ設計で調整することで、トリップの必要な信号をほぼ同じ時間で応答できるというメリットがある。
【０１２７】
また、中性子信号とＦＩＲフィルタ出力が交差する領域は、初期の立ち上がり遅れ部分である。つまり、この初期立ち上がりの遅延時間がトリップ応答の要求仕様を満たすように、ＦＩＲフィルタによって放射線強度の加重平均化を行う際の加重値を設定しておくことで、確実に要求仕様内でトリップを発生させることが可能となる。
【０１２８】
これらにより、トリップ発生が必要な信号変化に対しては、外来ノイズの除去特性を従来と同等とした条件で、信号変化からトリップ発生までの遅延時間を短くすることができる。
【０１２９】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態として、ディジタル信号処理を用いたパルス計測において、ＦＩＲフィルタを用いたペリオド表示方法について説明する。
【０１３０】
図１０は本発明の第５の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。この放射線出力監視装置は、ＳＲＮＭ検出器１と、プリアンプ２と、Ａ／Ｄ変換器３と、中性子強度評価装置２０と、複数のＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…と、ペリオド表示装置２４とからなる。
【０１３１】
これらのうち、ＳＲＮＭ検出器１、プリアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３については上記第１の実施形態（図１）と同様である。すなわち、ＳＲＮＭ検出器１は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２に出力する。プリアンプ２は、このＳＲＮＭ検出器１からの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、プリアンプ２にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１３２】
ここで、第４の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３の後段に中性子強度評価装置２０、複数のＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…、ペリオド表示装置２４が設けられている。
【０１３３】
中性子強度評価装置２０は、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換された検出器出力信号に基づいて第１の中性子強度（放射線強度）信号を算出する。ＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…は、それぞれに異なる遅延時間を有し、中性子強度評価装置２０から出力される放射線強度信号の加重平均化処理を行う。ペリオド表示装置２４は、これらのフィルタ出力と元の中性子強度信号（放射線強度信号）とＦＩＲフィルタの加算数（ＴＡＰ数）から決定される遅れ時間に基づいて信号の増加率を算出して表示する。
【０１３４】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１に中性子が入射し、内部で核分裂すると電流パルス（アナログ信号）が出力される。この電流パルスはプリアンプ２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３では、この電流パルスを例えば２５ｎｓ間隔等のサンプリング時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル化された検出器出力信号は、中性子強度評価装置２０に与えられる。
【０１３５】
中性子強度評価装置２０では、Ａ／Ｄ変換器３の出力信号（ディジタル化された検出器出力信号）に基づいて中性子強度（放射線強度）信号を算出した後、これを複数（ここでは２つの）ＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…およびペリオド表示装置２４に出力する。この中性子強度評価装置２０によって得られた中性子強度信号は、ＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…にて複数の異なる遅延時間に従って加重平均化処理されてペリオド表示装置２４に出力される。
【０１３６】
ペリオド表示装置２４では、これらのＦＩＲフィルタ出力と元の中性子強度信号とＦＩＲフィルタの加算数（ＴＡＰ数）を基にして信号の増加率（ペリオド）を算出して画面上に表示する。
【０１３７】
ここで、例えば特開平７―３０６２９２号公報の「原子炉中性子束モニタ方法原子炉起動監視装置および炉内出力監視方法」に記載されているように、原子炉の増加率を示す指標であるペリオド信号τ（原子炉周期信号）は、
１／τ＝（ｄΦ／ｄｔ）／Φ …（Ａ）
τ：原子炉周期
Φ：中性子信号
で規定される。
【０１３８】
また、ディジタルフィルタを用いた場合は、
１／τ＝（Φ／Ψ）／Ｔｃ …（Ｂ）
τ：原子炉周期
Φ：中性子信号
Ψ：１次遅れフィルタ出力
Ｔｃ：１次遅れフィルタ時定数
から算出される。
【０１３９】
上記（Ｂ）式の１次遅れフィルタとして、アナログフィルタと応答の異なるＦＩＲフィルタを検討した結果、以下のことがわかった。
【０１４０】
まず、第１に設計方法に関し、上記（Ｂ）式における１次遅れフィルタの時定数の代わりに、以下の値を用いることで、上記（Ａ）式と同じペリオドを表示可能なことである。なお、１次遅れフィルタの時定数は上記（５）式のＴであり、ステップ応答において信号の６３％を示す時間相当である。
【０１４１】
つまり、ＦＩＲフィルタの遅延時間は、フィルタ中の加算数（ＴＡＰ数）の１／２にサンプリ時間をかけた値で一定である点に着目した。正確には対称な加重係数を用いたＦＩＲ型フィルタであるが、一般の設計手法では、中心対称の加重係数である。
【０１４２】
ここで、以下のような関係が成り立つものと仮定する。
【０１４３】
Φ＝Ｃ×Ｔｄ×Ψ
Φ：中性子信号
Ψ：１次遅れフィルタ出力
Ｔｄ：ＦＩＲフィルタ遅延時間
Ｃ：増倍率
ペリオドτは、ｅ倍（自然対数の底）の増加する時間で定義されているため、Ｃ＝ｅ／τとすると、
１／τ＝（Φ／Ψ）／（ｅ×Ｔｄ） …（Ｃ）
τ：原子炉周期
Φ：中性子信号
Ψ：１次遅れフィルタ出力
Ｔｄ：ＦＩＲフィルタ遅延時間
ｅ：自然対数の底
となる。
【０１４４】
つまり、フィルタの加算数（ＴＡＰ数）が決まれば、遅延時間Ｔｄが決定し、上記（Ｃ）式からペリオドが算出できる。上記（Ａ）式の微分による演算で算出されたペリオドと上記（Ｃ）式のＦＩＲフィルタによる演算で算出されたペリオドを表示すると（図示せず）、信号変化後約１０秒以降で、同一のペリオドを示すことが確認できる。
【０１４５】
ただし、信号のペリオドがＴｄ以上の場合には本手法は適用できないため、この手法を用いる場合は、図１０に示すように、遅延時間Ｔｄの異なる複数のＦＩＲフィルタ２３ａ，２３ｂ…を設けておき、これらのペリオド値の中から最適なものを選択するといった方法を用いる。これにより、すべてのペリオドの信号範囲で監視可能となる。
【０１４６】
また、図１１に上記（Ｂ）式の１次遅れフィルタで求めたペリオドと上記（Ｃ）式のＦＩＲフィルタで求めたペリオドの表示例を示す。なお、上記（Ｂ）式の１次遅れの時定数は、上記（５）におけるＴ（時定数）と同じ値を用いている。
この図１１から上記（Ｃ）式を用いた方が正しいペリオドを表示できることがわかる。
【０１４７】
ペリオド表示の精度は、信号の増加率によって変わるが、ペリオドの範囲がＴｄ以内であれば、上記（Ｂ）式の方が上記（Ａ）式のペリオドに近い値を示すことを確認できる。また、ペリオド表示の応答も、上記（Ｃ）式の方が約３０秒と追従しており、これはフィルタの設計で決まる「ｅ×Ｔｄ」で追従することを示している。一方、上記（Ｂ）式では、最終的に指示値が安定するには５０〜６０秒程度必要となっており、上記（Ｃ）式の方が応答を早くすることが可能である。
【０１４８】
このように、従来のフィードバック型の１次遅れのディジタルフィルタを用いたペリオド表示装置に比べ、ＦＩＲフィルタを用いた本方式により応答の速いペリオド表示が可能となる。よって、ペリオドを用いて原子炉を自動制御する場合に、その制御スピードを向上することができる。
【０１４９】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態として、ディジタル信号処理のための装置構成について説明する。
【０１５０】
図１２は本発明の第６の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図である。
【０１５１】
この放射線出力監視装置は、複数のＳＲＮＭ検出器１ａ，１ｂ…、これらのＳＲＮＭ検出器１ａ，１ｂ…に対して設けられたプリアンプ２ａ，２ｂ…とＡ／Ｄ変換器３ａ，３ｂ…、また、複数のＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂ…、これらのＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂ…に対して設けられたＡ／Ｄ変換器３ｃ，３ｄ…を備えると共に、これらの検出器出力信号をディジタル処理するためのＳＲＮＭ監視装置２６と中性子束監視用のＰＬＤ（プログラムロジックデバイス）２７、そして、データ保存装置２８、中性子束監視ＰＬＤ２７内に設けられたＬＡＮインターフェイス２９、信号源３２などを備える。
【０１５２】
ＳＲＮＭ検出器１ａ，１ｂ…は、炉内の放射線（中性子）に反応してそのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をプリアンプ２ａ，２ｂ…に出力する。プリアンプ２ａ，２ｂ…は、それぞれに対応する検出器出力信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３ａ，３ｂ…に出力する。Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂ…は、プリアンプ２ａ，２ｂ…にて増幅された検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１５３】
ＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂ…は、ＳＲＮＭ検出器と同様に放射線検出器として用いられるものであるが、ＳＲＮＭ検出器とはその仕様が異なる。すなわち、このＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂ…は出力領域で使用され、炉内の局部的な中性子束レベルを検出して、そのレベルに対応した電気信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換器３ｃ，３ｄ…に出力する。Ａ／Ｄ変換器３ｃ，３ｄ…は、それぞれに対応する検出器出力信号をサンプリングしてディジタルのパルス信号に変換する。
【０１５４】
ＳＲＮＭ監視装置２６は、Ａ／Ｄ変換器３ａによってディジタル化された検出器出力信号に基づいて中性子束（放射線強度）を算出する。中性子束監視ＰＬＤ２７は、ＳＲＮＭ検出器１ｂおよびＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂの各信号をディジタル処理して中性子束を監視する。データ保存装置２８は、中性子束監視ＰＬＤ２７によるディジタル信号処理のためのロジック構成データ（ＰＬＤ内の信号処理素子の配置データ）を保存する。
【０１５５】
Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｃ，３ｄ、中性子束監視ＰＬＤ２７、ＳＲＮＭ監視装置２６はそれぞれシリアル差動伝送で接続される。ＳＲＮＭ監視装置２６は、内部機能をＰＬＤ１、ＰＬＤ２などの複数のＰＬＤで構成され、これらも内部でシリアル差動伝送で接続される。
【０１５６】
このような構成において、ＳＲＮＭ検出器１ａの出力信号は、プリアンプ２ａで増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３ａでサンプリングされてディジタル信号に変換される。そして、高速のシリアル差動伝送によりＳＲＮＭ監視装置２６に与えられ、中性子束（放射線強度）信号に変換される。このＳＲＮＭ監視装置２６内は第１のＰＬＤ３０、第２のＰＬＤ３１などの複数のプログラムロジックデバイスで構成されるが、これらはシリアル差動伝送による情報を交換する。
【０１５７】
同様にして、ＳＲＮＭ検出器１ｂの出力信号は、プリアンプ２ｂで増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３ｂでサンプリングされてディジタル信号に変換される。また、ＬＰＲＭ検出器２５ａ，２５ｂの出力信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器３ｃ，３ｄでディジタル信号に変換される。これらのディジタル信号は、シリアル差動伝送またはパラレル伝送で中性子束監視ＰＬＤ２７に与えられる。
【０１５８】
ここで、例えばＡ／Ｄ変換器３ａ〜３ｄのｂｉｔ数が１２ｂｉｔで、ＳＲＮＭ監視装置２６および中性子束監視ＰＬＤ２７Ｄ内のデータ表示のｂｉｔ数が３２ｂｉｔであるとした場合、そのｂｉｔ数分の配線が必要となると共に、ＰＬＤの出力ボートもその分確保する必要がある。また、ＰＬＤ間の通信をバス型した場合には３２ｂｉｔの信号線をそれぞれ共有し、時間分割して、ぞれぞれの通信相手とデータ交換をする必要がある。
【０１５９】
これに対し、本実施形態のように各デバイス間にシリアル伝送を採用した場合には、数本の制御線と２本の信号線で通信できるため、信号線の大幅な削減が可能となる。また、バス型通信と異なり、専用線によるシリアル伝送を行うことで、信号の経路が明確となり、他の信号との相互干渉を防止できる。さらに、信号線が少なくなることでＧＲＡＮＤ側の信号も専用の信号線を設けることができる。これにより、差動伝送が可能となり、外来からのノイズ誘導をほぼ完全に除去できると共に他の信号線からの誘導による誤動作を低減可能となる。
【０１６０】
一方、中性子束監視ＰＬＤ２７内には、ＬＡＮインターフェイス２９などの外部との通信機能を有する。また、中性子束監視ＰＬＤ２７内のロジック構成データ（信号処理素子の配置データ）はデータ保存装置２８に保存されており、そのデータは書き換え可能な部分と書き換え不可の部分で構成される。データ保存装置２８内のデータの書き換え要求が生じた場合に、ＬＡＮインターフェイス２９経由で書き換え可能な部分が書き換えられる。
【０１６１】
また、ＬＡＮインターフェイス２９経由でＰＬＤ自体のロジックを変更する要求がなされた場合には、上記データ保存装置２８からロジックデータを読み込み、その読み込み終了後にＰＬＤ自体をリセットする。そして、新しい信号処理を実行するように中性子束監視ＰＬＤ２７の信号処理が変更される。
【０１６２】
また、リセットされたとき、外部の校正用信号源３２または中性子束監視ＰＬＤ２７内に生成された信号源からの信号により中性子束監視ＰＬＤ２７の動作を検証する。これにより、書き込み後の動作の検証が可能となる。
【０１６３】
動作検証の方法としては、再構成後のデータの再読み込みと元データの比較、または、模擬信号に対する出力信号の期待値との比較などがある。このような動作検証の結果、ロジックデータの正常書き込みが行われていなかった場合、または、校正信号で異常が発生した場合には、自動的にデータ保存装置２８内の書き込み不可部分のデータを読み込み、ＬＡＮインターフェイス２９からの命令を受け付けるような状態に復帰するものとする。
【０１６４】
このように構成することにより、例えば放射線場の強い場所にＰＬＤを設置した場合など、その内部のロジックデータがｂｉｔエラーで正しく動作しない条件においても、再書き込みにより正常な信号処理が可能となり、信頼性の高い信号処理が可能となる。
【０１６５】
このように、高速のＡ／Ｄ変換素子を用いた場合でも、また、多数の信号を処理する場合でも、信号処理を行うＰＬＤ間、または、Ａ／Ｄ変換素子とＰＬＤ間の信号線数を低減できる。また、伝送経路が明確となることにより外来ノイズまたは信号自体の干渉を防止でき、しかも、故障などが生じた場合、その影響を分離することが容易に可能となる。
【０１６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、原子炉の放射線を検出する検出器の出力信号をディジタル信号処理する場合における課題を解消して信頼性の高い放射線出力監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】プリアンプ出力波形と１次微分フィルタ演算結果による波形とを比較して示す図。
【図３】プリアンプ出力波形とパルス幅の長い信号における１次微分フィルタ演算結果による波形とを比較して示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図５】パルス識別信号のリセット処理を説明するための図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図８】中性子束変化に対する１次遅れフィルタの出力とＦＩＲフィルタの出力を比較して示す図。
【図９】中性子束変化に対する１次遅れフィルタの出力とＦＩＲフィルタの出力を比較して示す図。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図１１】１次遅れフィルタで求めたペリオドとＦＩＲフィルタで求めたペリオドの表示例を示す図。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図１３】従来の原子炉における放射線出力監視装置の概略構成を示すブロック図。
【図１４】プリアンプ出力と２次微分フィルタ出力の波形図であり、従来構成によるアンダーシュートの問題を説明するための図。
【符号の説明】
１…ＳＲＮＭ検出器、２…プリアンプ、３…Ａ／Ｄ変換器、４…１次微分フィルタ、５…パルス計測部、６…波形整形部、７…識別信号発生部、８…識別信号リセット部、９…バンドパスフィルタ、１０…ｎ乗演算部、１１…第１の平滑部、１２…データ除去平均装置、１３…第２の平滑部、１４…中性子評価装置、１５…４ｂｉｔシフト器、１６…オフセット加算器、１７…比較器、１８…補正値設定装置、１９…信号選択器、２０…中性子強度評価装置、２１…ＦＩＲフィルタ・増幅装置、２２…トリップ判定装置、２３ａ，２３ｂ…ＦＩＲフィルタ、２４…ペリオド表示装置、２５…ＬＰＲＭ検出器、２６…ＳＲＮＭ監視装置、２７…中性子束監視ＰＬＤ、２８…データ保存装置、２９…ＬＡＮインターフェイス、３０，３１…ＰＬＤ、３２…信号源。
Claims (9)
- 原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、
原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、
この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を１次微分フィルタ処理により波形整形した際に生じる両極性パルスの後発のパルスを選択してパルス識別処理を行う信号識別手段と、
この信号識別手段によって識別されたパルス信号を計数するパルス計数手段とを具備したことを特徴とする放射線出力監視装置。 - 原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、
原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、
この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を１次微分フィルタ処理により波形整形した際に生じる両極性パルスの先行または後発のパルスを波形特性に応じて選択し、その選択したパルスを波高弁別して識別する信号識別手段と、
この信号識別手段によって識別されたパルス信号を計数するパルス計数手段とを具備したことを特徴とする放射線出力監視装置。 - 原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、
原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、
この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段の出力信号を波形整形する波形整形手段と、
この波形整形手段の出力信号を所定の波高弁別レベルと比較し、その弁別レベルを超えた場合にパルス識別信号を出力する識別信号発生手段と、
この識別信号発生手段から出力される上記パルス識別信号の継続発生時間を監視し、その継続発生時間が所定のパルス幅以上となった場合に上記パルス識別信号をリセットする識別信号リセット手段と、
この識別信号リセット手段のリセットタイミングで得られる上記パルス識別信号のパルス数と、継続発生時間が所定のパルス幅未満である場合の上記パルス識別信号のパルス数とを計数するパルス計数手段とを具備したことを特徴とする放射線出力監視装置。 - 原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、
原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、
この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段の出力信号の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、
この帯域制限手段の出力信号のｎ乗値（ｎ≧２）を算出するｎ乗値演算手段と、
このｎ乗値演算手段によって得られたｎ乗値を第１の時間幅で平滑化する第１の平滑化手段と、
この第１の平滑化手段の出力信号の履歴データと所定のオフセット値とに基づいて異常判定値を算出し、当該出力信号から上記異常判定値を超える部分を除去するデータ除去手段と、
このデータ除去手段の出力信号を第２の時間幅で平滑化する第２の平滑化手段と、
この第２の平滑化手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出して評価する評価手段とを具備したことを特徴とする放射線出力監視装置。 - 原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、
原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、
この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、
有限長インパルス応答型ディジタルフィルタからなり、上記放射線強度算出手段によって算出された放射線強度を加重平均化処理する加重平均化手段と、
この加重平均化手段によって加重平均化された放射線強度と元の放射線強度とを比較し、上記加重平均化された放射線強度よりも上記元の放射線強度が大きい場合にトリップ信号を出力するトリップ判定手段とを具備したことを特徴とする放射線出力監視装置。 - 上記ディジタルフィルタのステップ応答の遅延時間がトリップ応答の要求仕様を満たすように、上記加重平均化手段によって放射線強度の加重平均化を行う際の加重値が設定されていることを特徴とする請求項５記載の放射線出力監視装置。
- 原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、
原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、
この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段の出力信号に基づいて放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、
１つまたは複数の有限長インパルス応答型ディジタルフィルタからなり、上記放射線強度算出手段によって算出された放射線強度を加重平均化処理する加重平均化手段と、
この加重平均化手段の出力信号と上記放射線強度と上記ディジタルフィルタの加算数から決定される遅れ時間に基づいて信号の増加率を算出するペリオド算出手段とを具備したことを特徴とする放射線出力監視装置。 - 原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、
原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する複数の放射線検出手段と、
これらの放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、
これらのＡ／Ｄ変換手段の出力信号をディジタル信号処理して放射線強度を算出する放射線強度算出手段とを備え、
上記各Ａ／Ｄ変換手段と上記放射線強度算出手段との間をシリアル伝送で接続したことを特徴とする放射線出力監視装置。 - 原子炉の起動時における放射線の出力レベルを監視する放射線出力監視装置において、
原子炉内の放射線に反応してそのレベルに応じた電気信号を出力する放射線検出手段と、
この放射線検出手段の出力信号を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段の出力信号をディジタル信号処理して放射線強度を算出する放射線強度算出手段と、
この放射線強度算出手段によるディジタル信号処理のためのロジック構成を再構成する再構成手段と、
この再構成手段による再構成後の動作を検証する動作検証手段とを具備したことを特徴とする放射線出力監視装置。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012032322A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Hitachi Consumer Electronics Co Ltd | 放射線検出器カード |
| JP2013506822A (ja) * | 2009-10-01 | 2013-02-28 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 放射線検出器によって供給される信号を処理するためのデバイス |
| JP2013113648A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 放射線測定装置 |
| KR101799346B1 (ko) | 2017-07-12 | 2017-11-20 | 주식회사 우진엔텍 | 펄스 피크시간 포착을 이용한 방사선 검출기의 신호처리장치 |
| US20180038965A1 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Radiation monitoring equipment |
| CN112327347A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-05 | 中广核久源（成都）科技有限公司 | 曲率可调的数字化核脉冲成形系统 |
Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH039297A (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-17 | Toshiba Corp | ペリオドトリップ監視装置 |
| JPH0389197A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Toshiba Corp | 原子炉中性子束監視装置 |
| JPH04232500A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-08-20 | Westinghouse Electric Corp <We> | 原子炉出力モニタリング方法及び装置 |
| JPH04239901A (ja) * | 1991-01-24 | 1992-08-27 | Toshiba Corp | デジタル化プラント |
| JPH052094A (ja) * | 1991-06-26 | 1993-01-08 | Toshiba Corp | 中性子束監視装置 |
| JPH05240995A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Toshiba Corp | 放射線監視装置 |
| JPH06273564A (ja) * | 1993-03-18 | 1994-09-30 | Hitachi Ltd | 原子炉出力制御装置及び起動領域中性子束モニタ |
| JPH073440B2 (ja) * | 1987-06-26 | 1995-01-18 | 三菱電機株式会社 | 信号検出装置 |
| JPH07306292A (ja) * | 1994-05-16 | 1995-11-21 | Hitachi Ltd | 原子炉の中性子束モニタ方法及び装置、並びに、それを利用した制御棒操作制御システム |
| JPH07119824B2 (ja) * | 1985-08-20 | 1995-12-20 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 原子炉の起動域過渡状態監視装置およびプラントのスクラムを開始する装置 |
| JPH09274095A (ja) * | 1996-04-03 | 1997-10-21 | Toshiba Corp | 原子炉出力監視装置 |
| JP2000074968A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | 信号検出装置 |
| JP2000162366A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-06-16 | Toshiba Corp | 原子炉起動監視装置および炉内出力監視方法 |
| JP2000258537A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 信号検出装置 |
| JP2001021654A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | 放射線計測システム |
| JP2001337824A (ja) * | 2000-05-24 | 2001-12-07 | Toshiba Corp | 原子力計装設計支援システム |
| JP2002357692A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-12-13 | Toshiba Corp | 放射線測定装置 |
| JP2003028963A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | パルス信号検出装置 |
-
2003
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Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07119824B2 (ja) * | 1985-08-20 | 1995-12-20 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 原子炉の起動域過渡状態監視装置およびプラントのスクラムを開始する装置 |
| JPH073440B2 (ja) * | 1987-06-26 | 1995-01-18 | 三菱電機株式会社 | 信号検出装置 |
| JPH039297A (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-17 | Toshiba Corp | ペリオドトリップ監視装置 |
| JPH0389197A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Toshiba Corp | 原子炉中性子束監視装置 |
| JPH04232500A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-08-20 | Westinghouse Electric Corp <We> | 原子炉出力モニタリング方法及び装置 |
| JPH04239901A (ja) * | 1991-01-24 | 1992-08-27 | Toshiba Corp | デジタル化プラント |
| JPH052094A (ja) * | 1991-06-26 | 1993-01-08 | Toshiba Corp | 中性子束監視装置 |
| JPH05240995A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Toshiba Corp | 放射線監視装置 |
| JPH06273564A (ja) * | 1993-03-18 | 1994-09-30 | Hitachi Ltd | 原子炉出力制御装置及び起動領域中性子束モニタ |
| JPH07306292A (ja) * | 1994-05-16 | 1995-11-21 | Hitachi Ltd | 原子炉の中性子束モニタ方法及び装置、並びに、それを利用した制御棒操作制御システム |
| JPH09274095A (ja) * | 1996-04-03 | 1997-10-21 | Toshiba Corp | 原子炉出力監視装置 |
| JP2000074968A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | 信号検出装置 |
| JP2000162366A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-06-16 | Toshiba Corp | 原子炉起動監視装置および炉内出力監視方法 |
| JP2000258537A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 信号検出装置 |
| JP2001021654A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | 放射線計測システム |
| JP2001337824A (ja) * | 2000-05-24 | 2001-12-07 | Toshiba Corp | 原子力計装設計支援システム |
| JP2002357692A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-12-13 | Toshiba Corp | 放射線測定装置 |
| JP2003028963A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | パルス信号検出装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013506822A (ja) * | 2009-10-01 | 2013-02-28 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 放射線検出器によって供給される信号を処理するためのデバイス |
| JP2012032322A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Hitachi Consumer Electronics Co Ltd | 放射線検出器カード |
| JP2013113648A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 放射線測定装置 |
| US20180038965A1 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Radiation monitoring equipment |
| CN107688192A (zh) * | 2016-08-05 | 2018-02-13 | 三菱电机株式会社 | 放射线测定装置 |
| CN107688192B (zh) * | 2016-08-05 | 2019-08-13 | 三菱电机株式会社 | 放射线测定装置 |
| US11041964B2 (en) | 2016-08-05 | 2021-06-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Radiation monitoring equipment |
| KR101799346B1 (ko) | 2017-07-12 | 2017-11-20 | 주식회사 우진엔텍 | 펄스 피크시간 포착을 이용한 방사선 검출기의 신호처리장치 |
| CN112327347A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-05 | 中广核久源（成都）科技有限公司 | 曲率可调的数字化核脉冲成形系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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