JP2007183285A - パラメータの監視に応動して安全動作を開始するための自己試験系、自己試験原子炉保護系及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自己試験系は、パラメータの値を独立に検出する第1乃至第4のセンサ2と、前記第1乃至第4のセンサに接続されそれぞれが所定の閾値電圧より低いことに応動して安全動作禁止信号を出力し、閾値電圧より高いことに応動して前記安全動作禁止信号の出力を終了させる手段を含む第1乃至第4の部門の電子装置220と、各電子装置220が他の部門の電子装置から処理されたセンサ読取り値を受けるように、前記第1乃至第4の部門の電子装置を相互接続する相互通信チャネルとを含み、電子装置220は、センサ読取り値の代わりに基準電圧201を入力する手段と、部門の電子装置の内の1つの部門の電子装置の基準電圧に対する応答と他の1つの部門の電子装置の基準電圧に対する応答との差を検出する手段とを含む。
【選択図】図3
Description
RPS電子装置の各部門は、直接的なアナログまたはディジタル接続により、もしくはセンサ信号調整装置を介してセンサ入力を受ける。RPS電子装置とセンサとの間にデータ・バスは無い。全ての部門のセンサ入力はその部門の入力カード上に継続的に現れ、その部門の中央処理装置(CPU)からの指令によって読み込まれる。図3に示すように、各トリップ・センサに対する入力データ処理は次のようなステップで構成される。
各部門は、電気的な隔離を行う光ファイバケーブル8(図1)を介して他の全ての部門にそれのデータを送る。この部門間の非同期相互通信により、部門間でセンサ・データの交換が行える。データ交換機能により、各部門は、処理部門の識別子およびデータの有効性を表すフラグとともに、与えられたパラメータに対する4つのセンサ読取り値を全て有することができる。データは直列データ・ポートを介して交換される。この目的のため、各RPS部門は3つの出力ポートと3つの入力ポートを有する。
上記の部門間データ通信に従って、各部門により形成されたデータ・ワードは自動的に他の全ての部門に送られる。したがって各部門は、ポーリングされる各観察に対して処理すべき(4つの「同じ」データ・ワードに含まれる)4つのセンサ読取り値およびフラグを全て有している。ある部門が各ワードを受けると、このワードはバッファ・メモリ224に記憶された後、読み出されて、センサ読取り値がセンサ検証フラグのステータスにより判定して良好であるか判断するため試験される(図3のブロック226)。検証されれば、センサ読取り値は一様であるか互いにチェックされる。次にセンサ読取り値は、何か必要な計算(ブロック228)およびソフトウェア票決(ブロック236)のために通される(図6参照)。変化速度や比率のような演算されるパラメータは、付加的な計算ステップを必要とする(ソフトウェア・ルーチンの付加は必要とするが、付加的なハードウェアは必要としない)。
RPSはハードウェア論理6を使用して、スクラムの必要性について2アウトオブ4部門票決を行う。いずれか2つのRPS部門がトリップ指令を発すると、スクラム・シーケンスが開始される。各アクチュエータ36は、それに接続された一組のハードウェア論理をそなえている。2つの異なる型のハードウェア論理、すなわち直列と並列が使用される。直列論理は、どの2つの部門組の接点もアクチュエータ回路を通る電流を遮断するように直列/並列構成で配置されたスイッチ接点で構成される。この電流遮断ハードウェア論理の一例はラッチ・コイル保持回路である(図7A参照)。これと異なり並列論理は、どの2つの部門組の接点も作動回路を通って電流が流れるようにする、すなわち電圧形成論理となるように直列/並列構成で配置されたスイッチ接点で構成される。アクチュエータを付勢するこのハードウェア論理の一例が図8Aに示されている。これらの構成の各々で、「”A”接点は全て物理的にRPS部門Aの計測ボールトの中に配置され」、「”B”接点は全て部門Bの計測ボールトの中に配置され」、以下同様である(図5参照)。
系のアベイラビリティを向上するためのRPSの付加的な特徴には、自動的で頻繁に行われる自己試験、連続診断監視、部門の定期試験、出力リレー動作によるセンサ入力が含まれる。RPSは二通りのやり方でそれ自身の性能を自動的にチェックする。第1にRPSは、センサ入力として基準電圧201を注入し、測定された応答を所定の値と比較することにより、電子構成要素および電子回路の限定された試験を行う(図3参照)。RPSは、部門を手動でバイパスすることなく、そして誤ったスクラムを生じることなく、部門全体のオンライン拡大定期試験も自動的に行う。試験は入力から出力まで行われ、スクラム・ハードウェア論理回路の作動が含まれる。4つの部門は全て連続的に2/4ハードウェア論理構成要素のステータスを監視し、試験のスケジュール作成、および正しい動作の確認のため、そして問題を識別するための診断としてこの情報を使用する。
RPS電子装置は高温(約170°F)で動作するように設計され、能動冷却、もしくは加熱、換気および空気調和(HVAC)系は必要としない。部門は、原子炉トリップを生じることなく、いつでもオンラインで点検整備することができる。RPSは高度のモジュール方式で組み立てられた系として設計され、技術が進歩して60年の所要寿命を満足したときには機能的に更新してもよい。最小のプラグイン形の交換可能なモジュールまで問題を突き止める診断法が提供される。これは、熟練度が最小の技術者が容易かつ迅速に系を保守することができるということを意味する。4つの全ての部門および全ての原子炉に対するRPS電子モジュール(たとえば、CPU、信号調整カードおよびデータ入力カードであり、これらは全て電子装置シャーシ4にプラグインできる)は同一であるので、系を保守するために必要な予備部品の貯蔵が少なくなる。
RPS計測電子装置に対する代表的な配電が図9に示されている。図9は、唯2つのRPS計測ボールトに対する単線接続図を示している。他の2つの部門のボールトは同様に電力が供給されるが、供給源は2つの異なる高電圧バスである。
RPSは、(1)単一の故障では保護機能が失われず、且つ(2)どの構成要素またはチャネルをサービスから除いても必要な保護機能が失われないように設計される。RPSは、安全性を危うくすることなくセンサの機能不全による誤信号(誤った)スクラムを最小限にするようにも設計される。
重大な蒸気発生器のナトリウム−水の反応の場合、RPSは中間熱交換器(IHX)117を隔離するIHTS隔離弁116を閉じることにより原子炉の損傷を防止する。ナトリウム−水の反応事象は、IHTSループの中に配置されたRPS圧力センサF(図4)によって検知される。RPS圧力センサFは隔離弁の閉成と原子炉スクラムの両方をトリガする。施設電力132を換気弁120に接続するPCS制御遮断器90と直列の常開RPS遮断器88への電力をRPSで除去することにより、格納容器換気弁120が閉じられる(図12参照)。スクラム機能は格納容器隔離機能から独立している。ほとんどのスクラム事象(原子炉内の事象によって生じるスクラム事象)はIHTSまたは格納容器弁閉成をトリガしない。
検証されていない、有効でない、欠けている又はそこなわれた読取り値が、部門自身のセンサ値に自動的に置き換えられて、2アウトオブ3の論理処理が継続される。欠けている又は誤った信号に対処するため、またはオフノーマル状態が補正されたときに正規状態に戻るために、手動操作は必要ない。
停止、保守および燃料補給を含む原子炉の全ての動作モードの間、RPSは積極的な役割を果たす。インタロック制御棒キャリジ機能により、RPSは偶然の制御素子の引き上げおよび思いがけない原子炉の運転を防止することができる。
RPSが正しく動作していない場合には一次流体のポンプ作用が行えないように、EMポンプ遮断器を制御することもRPSは行う。RPSは、燃料補給動作のため制御棒キャリジ引き上げが行われるようにしなければならず、そして強制的な制御棒下降試験のため一度に1つの制御素子が引き上げられるように正しく動作しなければならない。
RPSは、原子炉の運転のため正しく動作しなければならない能動的な系である。RPSは動作についてプラント制御系(PCS)とは全く無関係であり、PCSを支援するため対話的に動作する。したがってPCSは原子炉の主要な制御パラメータ情報および制御素子結合についてRPSの正しい動作に依存しているので、PCSは原子炉の運転のために制御素子を引き上げることができる。RPSは更に独立に、PCSがいつでも行うことができる制御素子の引き上げの量を制限する。PCSによって行われ、RPSによって制限される機能である、制御素子の引き上げ機能はRPSには無い。
Claims (9)
- 重大なパラメータの監視に応動して安全動作を開始するための自己試験系において、
重大なパラメータの値を独立に検出して、第1乃至第4のセンサ読取り値をそれぞれ出力する第1乃至第4のセンサと、
前記第1乃至第4のセンサに接続されそれらセンサの読取り値をそれぞれ処理し、それぞれのセンサ読取り値が所定の閾値電圧より低いことに応動して安全動作禁止信号を出力し、前記それぞれのセンサ読取り値が前記所定の閾値電圧より高いことに応動して前記安全動作禁止信号の出力を終了させる手段を含んでいる第1乃至第4の部門の電子装置と、
前記第1乃至第4の部門の電子装置が他の部門の電子装置から処理されたセンサ読取り値を受けるように、前記第1乃至第4の部門の電子装置を相互接続する相互通信チャネルと
を含み、
前記第1乃至第4の部門の電子装置は、
前記それぞれのセンサ読取り値の代わりにそれぞれの基準電圧を入力する手段と、
前記部門の電子装置の内の1つの部門の電子装置の基準電圧に対する応答と他の1つの部門の電子装置の基準電圧に対する応答との差を検出する手段と
を含んでいることを特徴とする自己試験系。 - 前記第1乃至第4の部門の電子装置は、前記それぞれのセンサおよび前記それぞれの基準電圧源を順にポーリングするマルチプレクサ手段を含んでいる請求項1記載の自己試験系。
- 前記第1乃至第4の部門の電子装置は、
前記第1乃至第4のセンサからのセンサ読取り値をそれぞれサンプリングする手段と、
前記サンプリングされたセンサ読取り値を多数の過去のセンサ読取り値と平均化する手段と、
センサの故障を表示するために平均センサ読取り値を所定のセンサの正当限界と比較する手段と
を更に含んでいる請求項1記載の自己試験系。 - 前記第1乃至第4の部門の電子装置から出力を受けるように接続されたハードウェア論理回路を有し、前記ハードウェア論理回路は、前記第1乃至第4の部門の電子装置の内の少なくとも2つからの安全動作禁止信号の受信の中断に応動して正規状態から安全動作状態に変わる請求項1記載の自己試験系。
- 重大なパラメータの監視に応動して安全動作を開始するための自己試験系において、
前記重大なパラメータを監視する第1乃至第4の手段と、
前記重大なパラメータが所定の閾値を超えないときには第1乃至第4の連続した安全動作禁止信号を発し、前記重大なパラメータが前記所定閾値を超えたときにはそれぞれの安全動作禁止信号を中断する第1乃至第4の部門の処理手段と、
前記第1乃至第4の部門の処理手段から出力を受けるように接続され、前記第1乃至第4の部門の処理手段の内の少なくとも2つによる前記安全動作禁止信号の中断に応動して正規状態から安全動作状態に変わるハードウェア論理回路と、
前記ハードウェア論理回路を介して安全アクチュエータが結合されるアクチュエータ電源回路と、
前記ハードウェア論理回路の状態を検出する手段と
を含み、
前記第1乃至第4の部門の処理手段は、前記ハードウェア論理回路の障害状態を前記検出手段の出力の関数として診断する手段を含んでいることを特徴とする自己試験系。 - 前記状態検出手段は、前記ハードウェア論理回路の部門の状態を表すそれぞれのアナログ信号を出力する複数のセンサと、
前記複数のアナログ信号をハードウェア論理状態符号を構成する対応する複数のディジタル信号に変換する手段と
を含み、
前記診断手段は前記ハードウェア論理状態符号に依存して前記ハードウェア論理回路内に障害が存在するか否かを示す信号を出力する請求項5記載の自己試験系。 - 重大な原子炉パラメータの監視に応動して原子炉のスクラムを開始するための自己試験原子炉保護系において、
重大な原子炉パラメータの値を独立に検出して、第1乃至第4のセンサ読取り値をそれぞれ出力する第1乃至第4の原子炉パラメータセンサと、
前記第1乃至第4の原子炉パラメータセンサに接続され、前記第1乃至第4のセンサ読取り値を処理し、それぞれの前記センサ読取り値が所定の閾値電圧より低いことに応動してスクラム禁止信号を出力し、それぞれの前記センサ読取り値が前記所定の閾値電圧より高いことに応動して前記スクラム禁止信号の出力を終了させる手段を含んでいる第1乃至第4の部門の電子装置と、
前記第1乃至第4の部門の電子装置が他の部門の電子装置から処理されたセンサ読取り値を受けるように、前記第1乃至第4の部門の電子装置を相互接続する相互通信チャネルと
を含み、
前記第1乃至第4の部門の電子装置は、それぞれの前記センサ読取り値の代わりに前記所定の閾値電圧より大きいそれぞれの基準電圧を入力する手段と、
前記それぞれの基準電圧の入力に拘わらずスクラム禁止信号を出力する手段と、
前記部門の電子装置の内の1つの部門の電子装置の基準電圧に対する応答と他の部門の電子装置の基準電圧に対する応答との差を検出する手段と、
異なる部門の電子装置によって処理されたセンサ読取り値の非一様性に応動して誤りメッセージを発する手段と
を含んでいることを特徴とする自己試験原子炉保護系。 - 前記第1乃至第4の部門の電子装置から出力を受けるように接続され、前記第1乃至第4の部門の電子装置の内の少なくとも2つによる前記スクラム禁止信号の中断に応動して正規状態からスクラム状態に変わるハードウェア論理回路と、
前記ハードウェア論理回路を介して、スクラム動作を行うための安全アクチュエータが結合されるアクチュエータ電源回路と、
前記ハードウェア論理回路の状態を検出する複数のハードウェア論理状態センサと、
前記ハードウェア論理回路の障害状態を前記ハードウェア論理状態センサの出力の関数として診断する手段と
を含んでいる請求項7記載の自己試験原子炉保護系。 - 重大なパラメータの値を独立に検出して第1乃至第4のセンサ読取り値をそれぞれ出力する第1乃至第4のセンサ、前記第1乃至第4のセンサに接続され前記第1乃至第4のセンサ読取り値を処理し、それぞれのセンサ読取り値が所定の閾値電圧より低いことに応動して安全動作禁止信号を出力し、前記それぞれのセンサ読取り値が前記それぞれの所定の閾値電圧より高いことに応動して前記安全動作禁止信号の出力を終了させる手段を含んでいる第1乃至第4の部門の電子装置、および前記第1乃至第4の部門の電子装置が他の部門の電子装置から処理されたセンサ読取り値を受けるように、前記第1乃至第4の部門の電子装置を相互接続する相互通信チャネルを備えている、重大なパラメータの監視に応動して安全動作を開始する系を試験するための方法において、
各ポーリング・サイクルの間に一回、前記第1乃至第4のセンサを順にポーリングするステップと、
各ポーリング・サイクルの間に前記それぞれの所定の閾値レベルを超えるレベルを有するそれぞれの基準信号を入力し、前記基準電圧がセンサ入力として扱われるような入力ステップと、
前記ポーリング・サイクルの内の選択された1つのポーリング・サイクルの間に前記それぞれの基準信号が前記それぞれの所定の閾値レベルを超えたことに応動して、前記第1乃至第4の部門の電子装置の内の選択された1つの部門の電子装置により前記それぞれの安全動作禁止信号の出力を終了させるステップと、
前記それぞれの基準信号が前記それぞれの所定の閾値レベルを超えたことに応動して、前記第1乃至第4の部門の電子装置の内で前記選択されたものと異なる部門の電子装置により前記それぞれの安全動作禁止信号の出力の終了を禁止するステップと
を含んでいることを特徴とする方法。
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GOVINDARAJAN | MP SHARMA |
Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070913 |
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A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070919 |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071218 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080729 |