JP2009192339A - 臨界警報装置および臨界警報発生ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】小型で信頼性の高い臨界警報装置を提供する。
【解決手段】放射線強度信号を出力する３台の検出器と、放射線強度信号のうち２つ以上が所定の値以上となったときに臨界検出信号を出力する３台の２／３論理ユニットと、臨界警報信号を受信すると臨界警報を発報する警報発生器ユニット１４とを有する臨界警報装置に、３系統の半導体論理回路２０と、２系統の２／３リレー回路３０とを備える。半導体論理回路２０は、２／３論理回路２１と、２／３論理ユニットの故障を検知する故障診断回路２３と、故障した２／３論理ユニットから伝達される信号をバイパスするバイパス回路２４とが設けられていて、２／３論理ユニットの２台以上から臨界検出信号が出力されたときに臨界警報予備信号を出力する。２／３リレー回路３０は、半導体論理回路２０のうち２系統以上から臨界警報予備信号が出力されたときに臨界警報信号を発生する。
【選択図】図２

Description

本発明は、臨界を検知して警報を発報する臨界警報装置およびこれに用いる臨界警報発生ユニットに関する。

臨界警報装置は、臨界事故が発生した場合に、臨界になって放出される放射線を検知し、区域作業者に対して警報などにより臨界事故の発生を知らせ、速やかな退避を促し、外部から区域への接近を防止する。これにより、作業員などの被曝を可能な限り低減することを目的としている。

臨界警報装置は、このように重要なものであるため臨界事象を確実に捉える必要がある。一方に、警報の影響は大きいため、ノイズなどの別の要因による誤警報を極力避ける必要があり、高い信頼性が要求されている。

このため、単一故障による誤不動作、誤警報を避けるため多重系構成が基本となっている（たとえば特許文献１参照）。さらに、たとえば二重系統の場合には、１系統が故障すると故障が発生し修復が完了するまでの期間、他の１系統だけの運転となるため、故障を早期に検知し、短時間で修復する必要がある。システムの信頼性を向上させるためには、故障を検知するための常時監視、日常点検などの監視・点検機能が必要である。

従来の臨界警報装置は、たとえば検出器３台、２／３論理ユニット３台、臨界警報発生ユニット１台、警報発生器ユニット２台、テストユニット１台、監視ユニット１台を備えている。発生するガンマ線の強度が所定の値以上になることをもって、臨界を検知する。

検出器は３本を一組として、その内の２本以上の検出器が所定の値以上の数値を示した時に警報が発報されるようになっている。これは、検出器が３台中１台が故障しても、誤不動作とならず、一台が故障などで誤動作しても誤警報をださないためである。次段の２／３論理ユニットにより、３台の検出器の内の２台以上の検出器が所定のレベル以上の信号となった場合に、臨界が発生したことを示す臨界警報信号を出力する。

２／３論理ユニットも３台あるため、３台中１台が故障しても、誤不動作、誤警報しないようになっている。実際には、警報発生ユニットの入力部のリレー論理回路によって多数決処理され、２／３論理ユニットの１台が故障しても２台が健全なら問題が無いように設計されている。また、片系統が故障しても問題が無いよう、２系統が並列接続されている。

臨界警報信号は、２系統の警報発生器ユニットに伝達され、警報が発報される。警報発生器ユニットは、複数のスピーカなどの警報音発生器およびフラッシュライトなどの警報光発生器を備えていて、光および音の警報が発生される。臨界警報発生ユニットは、さらに、２／３論理ユニットが一台故障した場合、これを検知してバイパスし、残りの２系統で処理が可能とするように、２／３論理リレー回路の他に故障診断回路、バイパス回路などから構成されている。

監視ユニットは、各機器の状態を常時監視し、その状態を表示する。各機器の常時監視対象は基本的なものであり、臨界警報機能などシステムとしての機能の健全性は、テストユニットおよび監視ユニットからの模擬信号により、日常点検で確認され、結果は監視ユニットで表示される。

具体的には、テストユニットからの模擬信号（光信号）を検出器に入力し、次段の２／３論理ユニットで各検出器の健全性を確認し、表示している。２／３論理ユニットにも、テストユニットから検出器からの信号を模擬した信号を入力し、次段の警報発生ユニットで健全性を確認し、監視ユニットに結果を表示している。

２／３論理ユニットからの信号を模擬した信号を監視ユニットから警報発生ユニットに入力し、警報発生器ユニットからの応答信号を確認し警報発生ユニットおよび警報発生器ユニットの健全性を確認している。

臨界警報装置の信頼性の目安として、ＭＴＢＦ（平均故障間隔）という指標がある。ＭＴＢＦは、構成機器の各部品の故障率を積み上げて各機器の故障率を求めさらにシステム各機器の故障率を積み上げてシステムの故障率を求め、システム故障率の逆数から求められる。

臨界警報装置には高い信頼線が要求されているため、システムは多重化され、さらに、日常点検により故障した場合交換を実施する。このことにより、多重系の１台が故障しても残りの機器が稼動できシステムの故障とはならない。日常点検周期をＴ１、修理に要する時間をＴ２とすると、たとえば２重系の場合、システムが故障する事象は、二重系の一台が故障し、もう一方の機器が（Ｔ１＋Ｔ２）の間に故障する二重故障の確率に相当する。一台の故障率をλ、ＭＴＢＦを１／λ＝τとすると、（Ｔ１＋Ｔ２）の間に２台故障する故障率は、λ×（Ｔ１＋Ｔ２）×λに比例する。したがって、システムのＭＴＢＦは、１／λ×１／λ×１／（Ｔ１＋Ｔ２）＝τ×｛τ／（Ｔ１＋Ｔ２）｝に比例する。

τは、一般的に１０^４時間程度、（Ｔ１＋Ｔ２）は１０時間のオーダであり、｛τ／（Ｔ１＋Ｔ２）｝の値は、かなり大きな値となる。つまり、１系統の場合の信頼性τよりかなり大きな値となり、信頼性が向上する。
特許第３１０３１８５号公報

臨界警報装置は、単一故障で、誤動作、誤不動作しないように、多重系構成が必要である。故障系統の早期発見と短時間修復も、システム信頼性向上の観点から同じように重要である。このため、たとえばテストユニット、監視ユニットを設けて模擬信号を発生させ、検出器、２／３論理ユニット、警報発生ユニット、警報発生器ユニットの健全性を点検できるようにしている場合がある。

リレー論理回路を用いる場合には、故障は比較的容易に検知できる。たとえば、リレーを常時励起とした場合、故障時の接点状態を予測できる。このため、多重系として二重系を採用した場合、２系統のうちの一つで警報条件が成立したとき、接点の状態からどちらの系統が正しいか判定できる。

しかし、半導体論理回路を用いる場合には故障時の状態が不確定であり、たとえば２系統のどちらが正しいか分からない。このため、ＯＲ接続した場合には誤警報の確率が増加する。よって、３系統以上の多重系構成とする必要がある。

そこで、たとえば２／３論理ユニットは半導体論理回路による３系統構成となっている場合がある。臨界警報発生ユニットは、リレーで構成され、二重系（２系統並列接続）となっている。

しかし、このような臨界警報発生ユニットでは、バイパス機能、点検機能に対応するため回路が複雑になり、多くのリレーが必要である。このため、ユニット形状が大きくなり、より大きなスペースが必要である。また、故障した場合、故障箇所の特定に時間が掛かるなどの問題点がある。

そこで、本発明は、小型で信頼性の高い臨界警報装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、臨界を検知して警報を発報する臨界警報装置において、放射線を検出してその放射線の強度を示す放射線強度信号を出力する３台の検出器と、前記放射線強度信号のうち２つ以上が所定の値以上となったときに臨界検出信号を出力する３台の２／３論理ユニットと、２／３論理回路と、前記２／３論理ユニットの故障を検知する故障診断回路と、前記２／３論理ユニットのうちの１台が故障した場合には故障した前記２／３論理ユニットから伝達される信号をバイパスするバイパス回路とが設けられて前記２／３論理ユニットのうち２台以上から前記臨界検出信号が出力されたときに臨界警報予備信号を出力する３系統の論理回路と、前記論理回路のうち２系統以上から前記臨界警報予備信号が出力されたときに臨界警報信号を発生する２系統の２／３リレー回路とを備えた臨界警報発生ユニットと、前記臨界警報信号を受信すると臨界警報を発報する警報発生器ユニットとを有することを特徴とする。

また、本発明は、３台の検出器で検出した放射線の強度のうち２つ以上が所定の値以上となったときに臨界検出信号を出力する３台の２／３論理ユニットに接続されて、この２／３論理ユニットのうち２台以上から前記臨界検出信号が出力されたときに臨界警報信号を出力する臨界警報発生ユニットにおいて、２／３論理回路と、前記２／３論理ユニットの故障を検知する故障診断回路と、前記２／３論理ユニットのうちの１台が故障した場合には故障した前記２／３論理ユニットから伝達される信号をバイパスするバイパス回路とが設けられて前記２／３論理ユニットのうち２台以上から前記臨界検出信号が出力されたときに臨界警報予備信号を出力する３系統の論理回路と、前記論理回路のうち２系統以上から前記臨界警報予備信号が出力されたときに臨界警報信号を発生する２系統の２／３リレー回路とを有することを特徴とする。

本発明によれば、小型で信頼性の高い臨界警報装置を提供できる。

本発明に係る臨界警報装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る臨界警報装置の第１の実施の形態におけるブロック系統図である。

臨界警報装置は、臨界を検知して警報を発報する装置である。本実施の形態の臨界警報装置は、３台の検出器１１と、３台の２／３論理ユニット１２と、臨界警報発生ユニット１３と、警報発生器ユニット１４とを有している。

３台の検出器１１は、それぞれ放射線を検出してその放射線の強度を示す放射線強度信号を出力する。検出器１１が検出する放射線は、臨界が発生した場合に放出される放射線であり、たとえばガンマ線である。３台の２／３論理ユニット１２は、それぞれ３台の検出器１１に接続されていて、３台の検出器１１から伝達される放射線強度信号のうち２つ以上が所定の値以上となったときに臨界検出信号を出力する。臨界警報発生ユニット１３は、３台の２／３論理ユニット１２に接続されて、この２／３論理ユニット１２のうち２台以上から臨界検出信号が出力されたときに臨界警報信号を出力する。

警報発生器ユニット１４は、それぞれ臨界警報発生ユニット１３に接続されていて、臨界警報信号を受信すると臨界警報を発報する。臨界警報発生ユニット１３は、たとえば警報音発生器と警報光発生器を備えている。警報音発生器は、たとえばスピーカであり、音による警報を発する。警報光発生器は、たとえばフラッシュライトであり、光による警報を発する。警報発生器ユニット１４は、たとえば２台が並列に設けられている。

臨界警報装置は、テストユニット１５と、監視ユニット１６とを有していてもよい。テストユニット１５は、３台の検出器１１および３台の２／３論理ユニット１２のそれぞれに接続されている。テストユニット１５は、検出器１１にたとえば光信号によって放射線の模擬信号を入力する。このとき検出器１１から出力される信号に基づいて２／３論理ユニット１２で検出器１１の健全性が確認される。

また、テストユニット１５は、模擬放射線強度信号を２／３論理ユニット１２に入力する。模擬放射線強度信号とは、検出器１１から２／３論理ユニット１２に伝達される放射線強度信号を模擬した信号である。このとき２／３論理ユニット１２から出力される信号に基づいて臨界警報発生ユニット１３で２／３論理ユニット１２の健全性が確認される。この確認結果は、監視ユニット１６に表示される。

監視ユニット１６は、模擬臨界検出信号を臨界警報発生ユニット１３に伝達し、臨界警報発生ユニット１３の応答信号を確認して臨界警報発生ユニット１３の健全性を確認するとともに、警報発生器ユニット１４の健全性を確認する。模擬臨界検出信号とは、２／３論理ユニット１２から出力される臨界検出信号を模擬した信号である。

図２は、本実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図である。

臨界警報発生ユニット１３は、３系統の半導体論理回路２０と、２系統の２／３リレー回路３０を有している。２系統の２／３リレー回路３０は、それぞれ３系統の半導体論理回路２０に接続されている。半導体論理回路２０は、２／３論理ユニット１２のうち２台以上から臨界検出信号が出力されたときに臨界警報予備信号を出力する。また、２／３リレー回路３０は、多数決論理で、すなわち半導体論理回路２０のうち２系統以上から臨界警報予備信号が出力されたときに臨界警報信号を発生する。半導体論理回路２０と２／３リレー回路３０は、それぞれ系統ごとにユニット化されていてもよい。

半導体論理回路２０には、それぞれ、２／３論理回路２１と、故障診断回路２３と、バイパス回路２４とが設けられている。故障診断回路２３は、２／３論理ユニット１２の故障を検知する。バイパス回路２４は、２／３論理ユニット１２のうちの１台が故障した場合には、故障した２／３論理ユニット１２から伝達される信号をバイパスする。また、半導体論理回路２０に、監視ユニット１６から伝達される模擬臨界検出信号を受信するテスト入力回路２２を設けて、模擬臨界検出信号はこのテスト入力回路２２を介して２／３論理回路２１に伝達されるようにしてもよい。

この半導体論理回路２０は、半導体素子によって半導体回路ユニットとして形成する。この半導体素子は、たとえばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）素子である。

また、臨界警報発生ユニット１３には、共通回路４０が設けられている。共通回路４０には、半導体論理回路故障検知回路４２、リレー故障検知回路４４、監視ユニットインターフェース回路４１、回路電源４３、信号スイッチ３１，３２，３３，３４，３５および電源スイッチ５１，５２，５３，５４，５５が設けられている。

半導体論理回路故障検知回路４２は、半導体論理回路２０の故障を検知する。また、リレー故障検知回路４４は、２／３リレー回路３０の故障を検知する。監視ユニットインターフェース回路４１は、臨界警報発生ユニット１３と監視ユニット１６の間のインターフェースである。

信号スイッチ３１，３２，３３，３４，３５には、半導体論理回路２０のそれぞれに対して設けられた第１の信号スイッチ３３，３４，３５と、２／３リレー回路３０のそれぞれに対して設けられた第２の信号スイッチ３１，３２とがある。

第１の信号スイッチ３３，３４，３５は、半導体論理回路２０から２／３リレー回路への信号の伝達を遮断することができるように設けられている。第２の信号スイッチ３１，３２は、２／３リレー回路３０から警報発生器ユニット１４への信号の伝達を遮断できるように設けられている。

電源スイッチ５１，５２，５３，５４，５５には、３系統の半導体論理回路２０のそれぞれに対して回路電源４３との間に設けられた第１の電源スイッチ５１，５２，５３と、２系統の２／３リレー回路３０のそれぞれに対して回路電源４３との間に設けられた第２の電源スイッチ５４，５５とがある。第１の電源スイッチ５１，５２，５３は、半導体論理回路２０への電源の供給を遮断できるように設けられている。第２の電源スイッチ５４，５５は、２／３リレー回路への電源の供給を遮断できるように設けられている。

このような臨界警報装置では、臨界の検知は臨界時に発生するたとえばガンマ線の強度が所定の値以上になったことにより行われる。検出器１１は３台を一組として、その内の２台以上が所定の値以上の数値を示した時に警報が発報される。これは、検出器１１が３台中１台が故障しても誤不動作とならず、一台が故障などで誤動作しても誤警報をださないためである。

次段の２／３論理ユニット１２により３台の検出器１１の内２台以上の検出器１１が出力する放射線強度信号が所定のレベル以上の信号となった場合に、臨界検出信号を出す。２／３論理ユニット１２も３台有り、３台中１台が故障しても、誤不動作、誤警報しないようになっている。

臨界警報発生ユニット１３は、３系統の２／３論理ユニット１２の内の１系統が故障した場合には、バイパスして残りの２系統で２／２論理で動作する機能を有している。このため、２／３論理ユニット１２の内の１系統が故障しても、他の系統が健全であれば問題がないようになっている。

また、臨界警報発生ユニット１３は、３系統の半導体論理回路２０の内の２系統以上で臨界条件が成立した場合に、２／３リレー回路ユニット３０が臨界信号を発報する。このため、半導体論理回路２０の内の一方が故障しても、他方が健全であれば問題がないようになっている。

警報発生器ユニット１４は、２台が並列に臨界警報発生ユニット１３に接続されている。このため、警報発生器ユニット１４の一方が故障した場合であっても、警報が発報されるようになっている。

このように、本実施の形態の臨界警報装置は、半導体論理回路ユニット２０の１系統または２／３リレー回路３０の１系統に、単一故障が発生しても、誤不動作、誤警報が発生しない。

また、点検時に監視ユニット１６からの模擬臨界検出信号により、３系統の半導体論理回路２０の内の１系統で故障を検知した場合、監視ユニット１６に故障を表示する。その後、たとえば保守員が、故障した半導体論理回路２０に対応する第１の信号スイッチ３３，３４，３５をｏｆｆにして、２／３リレー回路３０に誤信号を出さない状態にする。さらに、故障した半導体論理回路２０に対応する第１の電源スイッチ５１，５２，５３をｏｆｆにしてから、故障した半導体論理回路ユニットを正常なものと交換する。これにより、機能を喪失することなく臨界警報装置を保守できる。

２／３リレー回路３０は、リレーを常時励起接続とすることにより、故障を常時モニタできる。２／３リレー回路３０の故障を発見した場合には、故障した２／３リレー回路３０に対応する第２の信号スイッチ３１，３２をｏｆｆにする。その後、故障した２／３リレー回路３０に対応する第２の電源スイッチ５４，５５をｏｆｆにして、故障した２／３リレー回路３０を引き抜いて正常なものと交換する。これにより、機能を喪失することなく臨界警報装置を保守できる。

このように、信号回路および電源回路にスイッチを設けることにより、機能を喪失することなく、各ユニットの交換が可能である。なお、共通回路４０は、多重系ではないが、検知機能は、直接臨界警報機能に関係しないので、故障しても臨界警報機能が不全とならないので問題がない。

臨界警報発生ユニットに、半導体回路を用いると、故障した場合に導通状態か絶縁状態かが一定でないなため、常時故障検知は難しい。このため、警報発生ユニットを２系統とすると２系統のどちらかで警報が発生した場合に、誤警報か発生しない系統の誤不動作か区別がつかず、３系統以上の多数決論理を採用する必要がある。しかし、本実施の形態の警報発生装置は、臨界警報発生ユニットのバイパス機能および点検機能などを半導体論理素子で実現している。このため、回路が複雑になるリレーを用いた臨界警報発生ユニットに比べて、３系統の半導体論理回路２０を用いても、警報発生装置を信頼性を損なうことなく小型化することができる。

また、多重化された各系統の主要部分、すなわち半導体論理回路２０および２／３リレー回路３０をユニット化することにより、単一故障を検知した場合の修復を、短時間で行うことができる。これにより、臨界警報装置の全体としての信頼性が向上する。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明に係る臨界警報装置の第２の実施の形態のブロック系統図である。

本実施の形態の臨界警報装置は、第１の実施の形態における臨界警報発生ユニット１３の代わりに、メイン臨界警報発生ユニット１７およびサブ臨界警報発生ユニット１８を有している。メイン臨界警報発生ユニット１７およびサブ臨界警報発生ユニット１８は、並列して３台の２／３論理ユニット１２および２台の警報発生器ユニット１４に接続されている。また、サブ臨界警報発生ユニット１８は、監視ユニット１６にも接続されている。

サブ臨界警報発生ユニット１８は、２／３論理ユニット１２のうち２台以上から臨界検出信号が出力されたときに臨界警報信号を出力する。サブ臨界警報発生ユニット１８は、メイン臨界警報発生ユニット１７に対して並列に、２／３論理ユニット１２および警報発生器ユニット１４と接続されている。また、２サブ臨界警報発生ユニット１８は、メイン臨界警報発生ユニット１７の待機冗長系として設けられている。

図４は、本実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図である。

メイン臨界警報発生ユニット１７は、第１の実施の形態における臨界警報発生ユニット１３の共通回路４０から、信号スイッチ３１，３２，３３，３４，３５および電源スイッチ５１，５２，５３，５４，５５を削除したものである。また、メイン臨界警報発生ユニット１７は、第１の実施の形態の臨界警報発生ユニット１３とは異なり、各半導体回路ユニット２０および２／３リレー回路３０をそれぞれユニット化するのではなく、全体として一つのユニットとしている。このため、メイン臨界警報発生ユニット１７は、第１の実施の形態の臨界警報発生ユニット１３よりも小型化することができる。

サブ臨界警報発生ユニット１８は、２台の２／３論理リレー回路７１と、この２／３論理リレー回路７１にそれぞれ接続されたリレー７２，７３（Ｒｙ１’およびＲｙ２’）を有している。このリレー７２，７３は、電源７７に接続されていて、２／３論理リレー回路７１がＯＮのときに、電源７７からの電流を臨界警報信号として警報発生器ユニット１４に出力する。電源７７からの電流を出力する際に、点灯する表示ランプ７６も有している。

また、メイン臨界警報発生ユニット１７と警報発生器ユニット１４との間には、第１のメインサブ切換スイッチ３６，３７が、２台の警報発生器ユニット１４のそれぞれに対応して設けられている。サブ臨界警報発生ユニット１８と警報発生器ユニットの間には、第２のメインサブ切換スイッチ３８，３９が、２台の警報発生器ユニット１４のそれぞれに対応して設けられている。

本実施の形態の臨界警報装置は、メイン臨界警報発生ユニット１７およびサブ臨界警報発生ユニット１８の内部のユニット化は行わないで、故障した場合、これらのユニットごと交換する。

メイン臨界警報発生ユニット１７の電源は、常時ｏｎとし、メイン臨界警報発生ユニット１７の信号ライン上のスイッチである第１のメインサブ切換スイッチ３６，３７は、常時ｏｎとする。一方、サブ臨界警報発生ユニット１８の電源は、常時ｏｎとし、サブ臨界警報発生ユニット１８の信号ライン上のスイッチである第２のメインサブ切換スイッチ３８，３９は、常時ｏｆｆとする。このようにして、サブ臨界警報発生ユニット１８は、メイン臨界警報発生ユニット１７に対して待機冗長系となっている。サブ臨界警報発生ユニット１８の電源を常時ｏｎとするのは、日常点検などで模擬臨界検出信号が入力された場合、表示ランプ７６で故障が点検できるようにするためである。

メイン臨界警報発生ユニット１７が単一故障、すなわち半導体論理回路２０または２／３リレー回路３０の１系統が故障した場合、第２のメインサブ切換スイッチ３８，３９をｏｎにする。次に、第１のメインサブ切換スイッチ３６，３７をｏｆｆにし、誤信号による誤警報を防止する。その後、メイン臨界警報発生ユニット１７の電源をｏｆｆにし、メイン臨界警報発生ユニット１７ごと交換する。

サブ臨界警報発生ユニット１８は、回路が単純で、信頼性が高い２／３論理リレー回路７１を用いている。メイン臨界警報発生ユニット１７を交換する際には、誤不動作の少ない代替ユニットとしてサブ臨界警報発生ユニット１８が用いられる。

このようにして、メイン臨界警報発生ユニット１７の小型化が可能である。また、メイン臨界警報発生ユニット１７が故障しても、待機冗長系のサブ臨界警報発生ユニット１８によって臨界警報装置の機能を維持したまま、メイン臨界警報発生ユニット１７の交換が可能である。このように、本実施の形態では、小型で信頼性の高い臨界警報装置を提供できる。

［第３の実施の形態］
図５は、本発明に係る臨界警報装置の第３の実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図である。

本実施の形態の臨界警報装置は、第２の実施の形態とサブ臨界警報発生ユニット１８および、サブ臨界警報発生ユニット１８と警報発生器ユニット１４との接続部分が異なる。このサブ臨界警報発生ユニット１８に設けられた２系統の２／３論理リレー回路７１は、直列にも接続可能に設けられ、２系統の２／３論理リレー回路７１を並列および直列のいずれかで接続させる切換手段を有している。

この切換手段は、２つのリレー７２，７３（Ｒｙ１’およびＲｙ２’）を用いて実現されている。リレー７２，７３は、電源７７と警報発生器ユニット１４との間に、直列に接続された２つの直列接続スイッチ９１，９２と、並列に接続された２つの並列接続スイッチ９３，９４を有している。

メイン臨界警報発生ユニット１７が健全な場合は、直列接続スイッチ９１，９２はｏｎとし、並列接続スイッチ９３，９４はｏｆｆとする。これは、サブ臨界警報発生ユニット１８の２／３論理リレー回路７１の単一故障で誤信号が発生し、臨界誤警報を発生させないためである。また、メイン臨界警報発生ユニット１７が故障した場合には、直列接続スイッチ９１，９２はｏｆｆとし、並列接続スイッチ９３，９４はｏｎとする。これは、メイン臨界警報発生ユニット１７に故障が発生し、交換などを行う際に、２／３論理リレー回路７１を冗長化するためである。

このように、２／３論理リレー回路７１の直並列切換えが可能なサブ臨界警報発生ユニット１８は、通常時は誤警報の少ない冗長系として機能し、メイン臨界警報発生ユニット１７が故障した場合の交換時は、誤不動作の少ない代替機として機能する。このように、本実施の形態では、小型で信頼性の高い臨界警報装置を提供できる。

［第４の実施の形態］
図６は、本発明に係る臨界警報装置の第４の実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図である。

本実施の形態は、第１の実施の形態の臨界警報装置における半導体論理回路２０と２／３リレー回路３０との間、および、２／３リレー回路３０と臨界警報発生器ユニット１４との間を光ケーブル６９で接続したものである。

本実施の形態の半導体論理回路２０の信号出力部は、電気光変換素子によって電気信号を光信号に変換して出力する。また、２／３リレー回路３０の信号受信部は、光信号を受信する。２／３リレー回路３０の内部では、光信号を光電気変換素子によって一旦電気信号に変換に変換して論理演算を行う。２／３リレー回路３０では、その論理演算に基づいて電気信号を再度光信号に変換して、警報発生器ユニット１４に出力する。警報発生器ユニット１４は電気信号を受信するものであるから、光ケーブル６９を介して警報発生器ユニット１４に伝達される光信号は、光電気変換素子６１，６２によって電気信号に変換される。光信号は、常時ｏｆｆとしておく。これにより、各ユニットが故障した場合、光ケーブル６９を引き抜いても、誤信号が発生することはない。

このように本実施の形態では、光信号の取り合いを、常時光出力ｏｆｆとすることにより、誤信号による誤警報の発報を防止できる。また、電気信号ではないので、コネクタの抜き差しでノイズを発生することがない。このため、ノイズによる誤信号で誤警報を発生することがない。このように、本実施の形態では、小型で信頼性の高い臨界警報装置を提供できる。

［第５の実施の形態］
図７は、本発明に係る臨界警報装置の第５の実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図である。

本実施の形態は、第２の実施の形態の臨界警報装置におけるメイン臨界警報発生ユニット１７と臨界警報発生器ユニット１４との間、および、サブ臨界警報発生ユニット１８と臨界警報発生器ユニット１４との間を光ケーブル６９で接続したものである。また、第４の実施の形態と異なり、メイン臨界警報発生ユニット１７に故障が発生した場合には、メイン臨界警報発生ユニット１７ごとの交換となるので、２／３リレー回路３０と警報発生器ユニット１４との間の信号伝送を光化している。

本実施の形態のメイン臨界警報発生ユニット１７は、電気信号を光信号に変換して、警報発生器ユニット１４に出力する。警報発生器ユニット１４は電気信号を受信するものであるから、光ケーブル６９を介して警報発生器ユニット１４に伝達される光信号は、光電気変換素子６１，６２によって電気信号に変換される。光信号は、常時ｏｆｆとしておく。これにより、各ユニットが故障した場合、光信号ケーブル６９を引き抜いても、誤信号が発生することはない。また、サブ臨界警報発生ユニット１８から出力される電気信号は、電気光変換素子６３，６４で光信号に変換されて、光ケーブル６９を介して光電気変換素子６１，６２に伝達される。

光信号は、常時ｏｆｆとしておく。これにより、各ユニットが故障した場合、光ケーブル６９を引き抜いても、誤信号が発生することはない。

このように本実施の形態では、光信号の取り合いを、常時光出力ｏｆｆとすることにより、誤信号による誤警報の発報を防止できる。また、電気信号ではないので、コネクタの抜き差しでノイズを発生することがない。このため、ノイズによる誤信号で誤警報を発生することがない。このように、本実施の形態では、小型で信頼性の高い臨界警報装置を提供できる。

［第６の実施の形態］
図８は、本発明に係る臨界警報装置の第６の実施の形態における半導体論理回路および２／３リレー回路への電源供給部のブロック図である。

本実施の形態の臨界警報装置は、半導体論理回路２０および２／３リレー回路３０への電源供給部を除き、第１の実施の形態と同じである。半導体論理回路２０および２／３リレー回路３０は、それぞれ箱形に形成され、半導体論理回路２０および２／３リレー回路３０には、それぞれ整流ユニット８５が接続されている。整流ユニット８５には、発電用コイル８３がそれぞれ接続されている。また、それぞれの発電用コイル８３の近傍には、励磁用コイル８１が配置されている。

励磁用コイル８１に交流電流を流すことにより、励磁用コイル８１と電磁誘導結合した発電用コイル８３の内部の磁束が時間とともに変化し、発電用コイル８３に交流起電力が発生する。この交流起電力によって生じた交流電流は、整流ユニット８５で直流かされて、半導体論理回路２０および２／３リレー回路３０に供給される。

半導体論理回路２０および２／３リレー回路３０のそれぞれを交換するために電源スイッチを設けると、電源スイッチのｏｎ／ｏｆｆの際に発生するノイズで誤信号が発生する可能性がある。しかし、本実施の形態のように、電磁誘導結合によって電力を供給すると、電源のｏｎ／ｏｆｆは、半導体論理回路２０または２／３リレー回路３０の挿入、引き抜きにより徐々に行われるので、電源スイッチのｏｎ／ｏｆｆの際の電磁ノイズが発生しない。このため、電源切換え時のノイズの発生を軽減でき、電磁ノイズによる誤信号、誤警報の発生の可能性を低減できる。このように、本実施の形態では、小型で信頼性の高い臨界警報装置を提供できる。

［他の実施の形態］
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。

本発明に係る臨界警報装置の第１の実施の形態におけるブロック系統図。 本発明に係る臨界警報装置の第１の実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図。 本発明に係る臨界警報装置の第２の実施の形態のブロック系統図。 本発明に係る臨界警報装置の第２の実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図。 本発明に係る臨界警報装置の第３の実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図。 本発明に係る臨界警報装置の第４の実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図。 本発明に係る臨界警報装置の第５の実施の形態における臨界警報発生ユニットのブロック系統図。 本発明に係る臨界警報装置の第６の実施の形態における半導体論理回路および２／３リレー回路への電源供給部のブロック図。

符号の説明

１１…検出器、１２…２／３論理ユニット、１３…臨界警報発生ユニット、１４…警報発生器ユニット、１５…テストユニット、１６…監視ユニット、１７…メイン臨界警報発生ユニット、１８…サブ臨界警報発生ユニット、２０…半導体論理回路、２１…２／３論理回路、２２…テスト入力回路、２３…故障診断回路、２４…バイパス回路、３０…２／３リレー回路、３１，３２，３３，３４，３５…信号スイッチ、３６，３７，３８，３９…メインサブ切換スイッチ、４０…共通回路、４１…監視ユニットインターフェース回路、４２…半導体論理回路故障検知回路、４３…回路電源、４４…リレー故障検知回路、５１，５２，５３，５４，５５…電源スイッチ、６１，６２…光電気変換素子、６３，６４…電気光変換素子、６９…光ケーブル、７１…２／３論理リレー回路、７２，７３…リレー、７６…表示ランプ、７７…電源、８１…励磁用コイル、８３…発電用コイル、８５…整流ユニット、９１，９２…直列接続スイッチ、９３，９４…並列接続スイッチ

Claims (8)

1. 臨界を検知して警報を発報する臨界警報装置において、
   放射線を検出してその放射線の強度を示す放射線強度信号を出力する３台の検出器と、
   前記放射線強度信号のうち２つ以上が所定の値以上となったときに臨界検出信号を出力する３台の２／３論理ユニットと、
   ２／３論理回路と、前記２／３論理ユニットの故障を検知する故障診断回路と、前記２／３論理ユニットのうちの１台が故障した場合には故障した前記２／３論理ユニットから伝達される信号をバイパスするバイパス回路とが設けられて前記２／３論理ユニットのうち２台以上から前記臨界検出信号が出力されたときに臨界警報予備信号を出力する３系統の論理回路と、前記論理回路のうち２系統以上から前記臨界警報予備信号が出力されたときに臨界警報信号を発生する２系統の２／３リレー回路とを備えた臨界警報発生ユニットと、
   前記臨界警報信号を受信すると臨界警報を発報する警報発生器ユニットと
   を有することを特徴とする臨界警報装置。
2. 前記放射線を模擬した模擬信号を前記検出器に伝達し、前記放射線強度信号を模擬した模擬放射線強度信号を前記２／３論理ユニットに伝達するテストユニットと、
   前記放射線強度信号を受信したときの前記臨界警報発生ユニットの応答信号に基づいて前記臨界警報発生ユニットの健全性を監視する監視ユニットと
   を有することを特徴とする請求項１に記載の臨界警報装置。
3. 前記論理回路と前記２／３リレー回路はそれぞれ系統ごとにユニット化されていて、前記論理回路のそれぞれに対して設けられて前記論理回路から前記２／３リレー回路への信号の伝達を遮断可能な第１の信号スイッチと、前記２／３リレー回路のそれぞれに対して設けられて前記２／３リレー回路から前記警報発生器ユニットへの信号の伝達を遮断可能な第２の信号スイッチと、前記論理回路のそれぞれに対して設けられて前記論理回路への電源の供給を遮断可能な第１の電源スイッチと、前記２／３リレー回路のそれぞれに対して設けられて前記２／３リレー回路への電源の供給を遮断可能な第２の電源スイッチとを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の臨界警報装置。
4. 前記２／３論理ユニットのうち２台以上から前記臨界検出信号が出力されたときに前記臨界警報信号を出力する２系統並列に接続された２／３論理リレー回路を備えて前記臨界警報発生ユニットの待機冗長系として設けられたサブ臨界警報発生ユニットを有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の臨界警報装置。
5. ２系統の前記２／３論理リレー回路は、直列にも接続可能に設けられ、２系統の前記２／３論理リレー回路を並列および直列のいずれかで接続させる切換手段を有することを特徴とする請求項４に記載の臨界警報装置。
6. 前記論理回路と前記２／３リレー回路との間および前記２／３リレー回路と前記警報発生器ユニットとの間の少なくとも一方での信号の伝達に光を用いる光信号伝達手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の臨界警報装置。
7. 前記論理回路および前記２／３リレー回路の少なくとも一方は、電磁誘導結合方式による電源供給手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の臨界警報装置。
8. ３台の検出器で検出した放射線の強度のうち２つ以上が所定の値以上となったときに臨界検出信号を出力する３台の２／３論理ユニットに接続されて、この２／３論理ユニットのうち２台以上から前記臨界検出信号が出力されたときに臨界警報信号を出力する臨界警報発生ユニットにおいて、
   ２／３論理回路と、前記２／３論理ユニットの故障を検知する故障診断回路と、前記２／３論理ユニットのうちの１台が故障した場合には故障した前記２／３論理ユニットから伝達される信号をバイパスするバイパス回路とが設けられて前記２／３論理ユニットのうち２台以上から前記臨界検出信号が出力されたときに臨界警報予備信号を出力する３系統の論理回路と、
   前記論理回路のうち２系統以上から前記臨界警報予備信号が出力されたときに臨界警報信号を発生する２系統の２／３リレー回路と
   を有することを特徴とする臨界警報発生ユニット。

Images