JP2011027685A - 制御棒動作監視装置及び制御棒動作監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御棒の位置表示に異常が発生した場合においてその原因究明に有効な制御棒動作監視装置及び制御棒動作監視方法を提案する。
【解決手段】複数の制御棒駆動軸３又は制御棒ハウジング２に備えられた複数の振動センサ１０と、該複数の振動センサ１０からそれぞれ出力される加速度信号を受けて該信号波形の瞬時最大値を一定時間だけ保持して瞬時最大値データを作成して出力する信号ラッチ回路装置７１と、該信号ラッチ回路装置７１からの瞬時最大値データを受けて打点記録を行う打点記録計７２とを備える。係る構成によれば、サンプリング速度（又はサンプリング数）を抑えて振動信号の瞬時最大値を正確に捉え且つ、データ容量を著しく低減させ得ることから、サンプリング精度が高く且つ安価な構成の制御棒動作監視装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

本願発明は、原子炉出力を調整する制御棒の動作を監視するための制御棒動作監視装置及び制御棒動作監視方法に関するものである。

原子力プラントにおける原子炉の出力制御は、原子炉に配置された多数の制御棒を該原子炉内に挿入し、あるいは原子炉から引上げて原子炉出力を上昇あるいは下降させることで行われる。この原子炉の出力制御は極めて重要な制御であって、特に、制御棒の位置制御に関しては種々の提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１に示されるものは、制御棒位置検出装置に関し、該制御棒位置検出装置において制御棒の位置検出を行う際に、位置検出信号がドリフトして誤指示を行うのを防ぎ、制御棒移動時における正確な移動量を検出するために、制御棒移動時の位置検出信号に加えて、駆動時に生じる移動ステップ時のパルスを検出してカウントし、このカウント値と位置検出信号を比較して、制御棒の位置を正しく確定するものである。

また、制御棒位置検出装置から得られた制御棒位置信号と制御棒駆動時に発生するパルスを計数したカウント値を比較して制御棒位置検出の異常を判定するようにしている。

即ち、この特許文献１に示されるものは、制御棒位置検出の誤指示の防止と位置検出の異常判定手法を提案するものである。

特許文献２に示されるものは、制御棒位置監視装置に関し、該制御棒位置監視装置の信号伝達系あるいは構成要素に異常が発生し、現場から離れた場所に設けられている原子炉制御盤等で制御棒位置表示が不能になった場合、故障の影響を受けにくい部位に新たに設置した表示手段によって制御棒位置情報及び異常情報を表示できるようにしたものである。

即ち、制御棒位置監視装置の信号伝達系あるいは構成要素の異常発生に備えて、代替の表示手段を用意しておくものである。

特開平８−２４０６９２号公報 特開２００７−６４６５６号公報

ところで、制御棒位置の位置指示に関しては、位置信号の伝達系とか構成要素の異常、あるいは制御棒駆動装置の異常等によって誤指示が発生し得ることは、上掲各特許文献をみるまでもなく、実機運転での経験からも疑いのないところであり、係る異常の発生を未然に防止し、あるいは検出信号の補正等によって異常の影響を排除するための手法は、上掲各特許文献以外にも、多数提案されているところである。

ところが、制御棒の位置指示に異常が生じた場合、その異常発生の原因が何であるのかを知ることは、異常の再発防止、あるいは位置指示制御の信頼性の確保等の点において重要であるが、実際には、制御棒位置指示装置は制御棒の現在位置を逐次表示することを目的としている関係から、一般にメモリー機能を備えていないこともあって、位置指示の異常原因を事後に検証することが極めて困難であり、係る観点からの有効な提案は何等されていないのが実情である。

そこで本願発明は、制御棒の位置表示に異常が発生した場合においてその原因究明に有効な制御棒動作監視装置及び制御棒動作監視方法を提案することを目的としてなされたものである。

本願発明では係る課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。

本願の第１の発明に係る制御棒動作監視装置では、原子炉容器に配置された複数の制御棒駆動軸又は該制御棒駆動軸が収容された制御棒ハウジングに備えられた複数の振動センサと、上記複数の振動センサからそれぞれ出力される振動信号を受けて振動波形の瞬時最大値を一定時間だけ保持して瞬時最大値データを作成して出力する信号ラッチ回路装置と、該信号ラッチ回路装置からの瞬時最大値データを受けて打点記録を行う打点記録計とを備えたことを特徴としている。

なお、上記振動センサとしては、加速度の変化を検出する加速度センサとか、音圧レベルの変化を検出する音圧センサ等の振動に伴う物理量の変化を検出し得る手段が適用可能である。

本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る制御棒動作監視装置において、上記複数の振動センサからそれぞれ出力される振動信号を受けて所定の閾値以上の振幅をもつ信号波形が検出されたときその生波形を収集しこれを出力するデータ収集装置と、該データ収集装置からの生波形を受けて該生波形が上記制御棒の動作に基づくものか否かを解析して解析データを作成しこれを出力するデータ解析器を備えたことを特徴としている。

本願の第３の発明では、上記第１又は第２の発明に係る制御棒動作監視装置において、上記信号ラッチ回路装置における上記瞬時最大値の保持時間を、上記打点記録計の打点周期以上に設定したことを特徴としている。

本願の第４の発明では、上記第１、第２又は第３の発明に係る制御棒動作監視装置において、上記信号ラッチ回路装置は、一の瞬時最大値を検出した後、上記一定の保持時間を経過しても該一の瞬時最大値以上の瞬時最大値が検出されないときにリセットされることを特徴としている。

本願の第５の発明では、上記第１、第２、第３又は第４の発明に係る制御棒動作監視装置において、上記複数の振動センサからそれぞれ出力される振動信号の生波形を受けて該生波形の出現回数をカウントし、そのカウント数に基づいて上記制御棒の位置を検出する位置検出手段を備えたことを特徴としている。

本願の第６の発明に係る制御棒動作監視方法では、複数の制御棒を同時に駆動させるべく制御棒駆動装置に操作信号を出力する制御棒操作部の操作回数をカウントして表示するカウンタ値表示部におけるカウント値と、複数の制御棒の位置をそれぞれ指示する複数の位置表示部における各指示値とのとの偏差が、又は上記各指示値相互間における偏差が、一定以上であるとき、上記第１〜第５の発明の何れか一の制御棒動作監視装置における打点記録に基づいて、又は打点記録と解析データの双方に基づいて、上記偏差の発生原因を検証することを特徴としている。

本願発明では次のような効果が得られる。

（ａ）本願の第１の発明に係る制御棒動作監視装置によれば、原子炉容器に配置された複数の制御棒駆動軸又は該制御棒駆動軸が収容された制御棒ハウジングに備えられた複数の振動センサと、上記複数の振動センサからそれぞれ出力される振動信号を受けて振動波形の瞬時最大値を一定時間だけ保持して瞬時最大値データを作成して出力する信号ラッチ回路装置と、該信号ラッチ回路装置からの瞬時最大値データを受けて打点記録を行う打点記録計とを備えたことを特徴としている。

ここで、複数の振動センサからの振動信号の生データ（生波形）を長時間記録するには、例えば、１００μｓ程度の高速サンプリングが要求されるため、膨大な容量の記録媒体が必要になるが、この発明の上記ラッチ回路装置では、振動波形の瞬時最大値を一定時間保持する構成であることから、サンプリング速度（サンプリング数）を抑えることが可能であり、このため、振動波形の瞬時最大値を正確に捉えることができるとともに、データ容量を著しく低減させることができ、瞬時値のサンプリング精度が高く且つデータ容量の少なく安価な制御棒動作監視装置を提供することができる。

また、上記打点記録計において上記瞬時最大値データが記録されることで、この記録データを参照することで、制御棒指示値の異常原因を容易に究明して検証することができ、それだけ利便性の高い制御棒動作監視装置を提供できることになる。

（ｂ）本願の第２の発明に係る制御棒動作監視装置によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記複数の加速度センサからそれぞれ出力される振動信号を受けて所定の閾値以上の振幅をもつ信号波形が検出されたときその生波形を収集しこれを出力するデータ収集装置と、該データ収集装置からの生波形を受けて該生波形が上記制御棒の動作に基づくものか否かを解析して解析データを作成しこれを出力するデータ解析器を備えているので、例えば、打点記録計において上記瞬時最大値データに基づいて制御棒指示値の異常原因を究明する場合、上記解析データを併用することで、異常原因の究明をより高精度で行うことができるなど、より信頼性のように高い制御棒動作監視装置を提供できる。

（ｃ）本願の第３の発明に係る制御棒動作監視装置によれば、上記（ａ）又は（ｂ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記信号ラッチ回路装置における上記瞬時最大値の保持時間を、上記打点記録計の打点周期以上に設定しているので、該ラッチ回路装置におけるサンプリング速度（サンプリング数）を減じつつ、該信号ラッチ回路装置で得られた瞬時最大値を取りこぼすことなく確実に記録することができ、その結果、信頼性のより高い制御棒動作監視装置を安価に提供できる。

（ｄ）本願の第４の発明に係る制御棒動作監視装置によれば、上記（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、上記振動センサは、その構成上、上記制御棒が正規の駆動操作に基づいて駆動された場合における振動とか、駆動操作に基づくことなく移動した場合（例えば、制御棒の落下による移動）における振動の振動波形を検出するだけではなく、何らかの原因で発生したノイズ振動の振動波形をも検出するようになっている。

ところが、ノイズ振動の振動波形の中には、その振幅が、制御棒の移動に起因する振動波形の振幅よりも大きいものも存在するため、このような振幅の大きいノイズ振動が発生し、その瞬時最大値が長時間保持されると、例えこの保持時間内に制御棒の移動に基づく正規の振動が発生してもその瞬時最大値をサンプリングすることができず、その結果、サンプリング精度が低下することになる。

この場合、この第４の発明のように、上記信号ラッチ回路装置を、一の瞬時最大値を検出した後、上記一定の保持時間を経過しても該一の瞬時最大値以上の瞬時最大値が検出されないときにリセットされる構成とすることで、ノイズ振動に基づく不必要な瞬時最大値の保持状態が早期に解消され、本来目的とする制御棒の移動に起因する振動波形のサンプリングが再開されることから、サンプリング精度が高められ、延いては、より信頼性の高い制御棒動作監視装置を提供することができる。

なお、上記信号ラッチ回路装置におけるリセット機能によってノイズ振動に基づく不必要な瞬時最大値の保持状態が早期に解消されるものの、制御棒の移動に基づく振動以上の振幅をもつノイズ振動が発生した場合、このリセット機能が働くまでの間は制御棒の移動に基づく正規の振動が発生したとしてもその瞬時最大値はサンプリングされないが、このサンプリングの中断は、制御棒動作監視装置における制御棒動作の監視機能の中断、延いては制御棒動作監視装置の信頼性の低下を招来するものではない。即ち、制御棒動作監視装置においては、上述のように上記信号ラッチ回路装置のリセット機能と並行して、上記データ収集装置においては所定の閾値以上の振幅をもつ信号波形が検出されたときその生波形が収集され、さらに上記データ解析器においては該生波形を解析してこの生波形が制御棒の動作に基づくものか否かが判断されることから（本願の第２の発明における生波形の収集・解析機能）、例えノイズ振動に基づく瞬時最大値の保持時間内（即ち、サンプリングの中断時間内）であっても、制御棒動作監視装置における制御棒動作の監視は中断することなく継続されており、これによって制御棒動作監視装置の信頼性が確保されているからである。

（ｅ）本願の第５の発明に係る制御棒動作監視装置によれば、上記複数の振動センサからそれぞれ出力される振動信号の生波形を受けて該生波形の出現回数をカウントし、そのカウント数に基づいて上記制御棒の位置を検出する位置検出手段を備えることで、上記制御棒の位置を、より簡易且つ正確に確認することができる。

（ｆ）本願の第６の発明に係る制御棒動作監視方法によれば、複数の制御棒を同時に駆動させるべく制御棒駆動装置に操作信号を出力する制御棒操作部の操作回数をカウントして表示するカウンタ値表示部におけるカウント値と、複数の制御棒の位置をそれぞれ指示する複数の位置表示部における各指示値とのとの偏差が、又は上記各指示値相互間における偏差が、一定以上であるとき、上記第１〜第５の発明の何れか一の制御棒動作監視装置における打点記録に基づいて、又は該打点記録と解析データの双方に基づいて、上記偏差の発生原因を検証するようにしているので、例えば、上記打点記録又は該打点記録と解析データの双方から、制御棒の駆動操作がされておらず且つ制御棒も移動していないと判断される場合において、特定の制御棒に対応する指示値と他の制御棒のそれぞれに対応する各指示値の偏差が大きいとき、あるいは特定の制御棒に対応する指示値と上記カウント値の偏差が大きいときは、共に、上記特定の制御棒に対応する指示値の伝達系あるいは対応する位置表示部に異常が発生していると判断できるなど、上記偏差が大きくなった原因を容易且つ迅速に究明して検証することができ、延いては、制御棒の駆動制御そのものの信頼性を高めることができる。

特に、制御棒操作部の操作回数をカウントして表示するカウンタ値表示部におけるカウント値と、複数の制御棒の位置をそれぞれ指示する複数の位置表示部における各指示値との偏差の確認に際して、上記第５の発明に係る位置検出手段を併用し、該位置検出手段により検出される制御棒の位置と上記位置表示部における各指示値とを対比することで、上記偏差の信頼性が担保され、より高精度の制御棒動作の監視が実現される。

本願発明の実施の形態に係る制御棒動作監視装置を含む制御棒制御系のシステム図である。 原子炉容器における制御棒の配置図である。 制御棒動作監視装置における波形処理の説明図である。

以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。

図１には、本願発明の実施形態に係る制御棒動作監視装置７を備えた制御棒の制御システムを示している。図１において、符号１は原子炉容器であって、該原子炉容器１の頂部には所定の配置パターン（図２参照）で複数本（この実施形態では３３本）の制御棒駆動軸３が配置されている。この制御棒駆動軸３は、その全長に亘って所定ピッチで掛止溝が形成された異径直棒体で構成され、これが後述の制御棒駆動装置４によって降下移動あるいは上昇移動されることで、その下端に連結された制御棒（図示省略）を上記原子炉容器１内に挿入し又は引上げて原子炉出力を制御するものであって、筒状の制御棒ハウジング２の内部に収納された状態で配置されている。

上記制御棒ハウジング２には、その下端寄り部位に次述の制御棒駆動装置４が、またその上端寄り部位には次述の制御棒位置指示装置５が、それぞれ配置されるとともに、該制御棒ハウジング２の上端部には本願発明の構成要素の一つである振動センサとしての加速度センサ１０が配置されている。

上記制御棒駆動装置４は、上記制御棒駆動軸３を１ステップずつ段階的に上昇させ又は降下させるとともに、所定位置において固定保持するものであって、該制御棒駆動軸３の周囲を取り巻くようにその周方向に等間隔で配置された複数（例えば、三個）の掛止爪４４を、該制御棒駆動軸３の軸方向に所定間隔をもって上下二段に配置するとともに、該各掛止爪４４の外側には、該各掛止爪４４を取り囲むように引上げコイル４１と可動掴みコイル４２及び固定掴みコイル４３を多段に配置して構成される。そして、これら各コイル４１〜４３を、後述の制御棒駆動装置制御盤８からの制御信号によって励磁・消磁制御することで、上記各掛止爪４４を所定順序で作動させて上記制御棒駆動軸３を１ステップずつ上昇あるいは降下させることができるように構成されている。

上記制御棒位置指示装置５は、上記制御棒駆動軸３の周囲を取り巻くように複数のコイル５１を多段に配置して構成され、該コイル５１内で上記制御棒駆動軸３が移動する際に発生する誘起電圧を検出することで上記制御棒駆動軸３の位置を検出し、これを上記制御棒の位置に対応する位置指示信号として後述の制御棒位置指示装置制御盤９へ出力するように構成されている。

上記加速度センサ１０は、特許請求の範囲中の「振動センサ」に該当するものであって、上記制御棒ハウジング２の上端に取付けられて、上記制御棒駆動軸３の移動に伴う振動を加速度の変化として検出し、その振動波形（生波形。図３（イ）参照）を加速度信号出力端子台１１を介して後述の制御棒動作監視装置７側へ出力するように構成されている。

なお、この実施形態では、上記加速度センサ１０を用いて上記制御棒駆動軸３の移動に伴う振動を検出するように構成しているが、係る構成に限定されるものではなく、例えば、他の実施形態においては、上記制御棒駆動軸３の振動に伴う音圧レベルの変化を検出する音圧センサを採用し、その音圧波形を用いることもできるものである。

一方、図１において、符号６は、中央制御盤であって、ここには上記制御棒駆動軸３の駆動操作を行う制御棒操作部６１と、該制御棒操作部６１の操作毎にこれをカウントしてそのカウント値を表示する複数（この実施形態では４個）の表示部６２Ａ〜６２Ｄからなるカウンタ値表示部６２と、上記制御棒駆動軸３の位置から求められる制御棒の位置を表示する複数（この実施形態では４個）の表示部６３Ａ〜６３Ｄからなる位置表示部６３が設けられている。なお、上記カウンタ値表示部６２の各表示部６２Ａ〜６２Ｄは、上記位置表示部６３の各表示部６３Ａ〜６３Ｄのそれぞれに対応している。

ここで、上記原子炉容器１における上記制御棒駆動軸３の配置パターン及びこれらのグループ分け等についてその一例を、図２を参照して説明する。

この実施形態の原子炉容器１では、図２に示すように、３３個の制御棒駆動軸３を備えている。そして、これら各制御棒駆動軸３のうち、白抜き二重丸で示す制御棒駆動軸３を原子炉出力制御用の制御棒に対応する制御棒駆動軸３とし、黒二重丸で示す制御棒駆動軸３を原子炉停止用の制御棒に対応する制御棒駆動軸３とし、これら二種類の制御棒駆動軸３を図２に示すパターンで配置している。

そして、例えば、出力制御用の制御棒に対応する２１個の制御棒駆動軸３は、これを四つのバンクに分けるとともに、各バンクに属する制御棒駆動軸３をさらに所定個数ずつグループ分けしている。また、停止用の制御棒に対応する１２個の制御棒駆動軸３は、これを二つのバンクに分けるとともに、各バンクに属する制御棒駆動軸３をさらに所定個数ずつを適宜グループ分けしている。

これらバンク分けされた上記各制御棒駆動軸３は、バンク毎に作動制御されるようになっており、この実施形態では、図２に示すように、停止用の制御棒に対応する制御棒駆動軸３のうちの一つのバンクに属する４個の制御棒駆動軸（図２においてそれぞれ「３Ａ」で標記している）を例にとって、以下の制御を説明する。

上記制御棒操作部６１が操作されると、それぞれの操作信号が制御棒駆動装置制御盤８を介して同一のバンクに属する上記４個の制御棒駆動軸３の各制御棒駆動装置４に入力され、これら４個の制御棒駆動軸３が同時に上昇方向あるいは降下方向へ駆動される。また、この場合、上記制御棒駆動装置制御盤８において上記制御棒操作部６１の操作回数がカウントされ、そのカウント値が上記カウンタ値表示部６２の各表示部６２Ａ〜６２Ｄにおいて表示される（この実施形態では、各表示部６２Ａ〜６２Ｄとも「２２２」と表示されている状態を示している）。

また、同一のバンクに属する上記４個の制御棒駆動軸３の各制御棒位置指示装置５においては、上記制御棒駆動軸３の移動に対応して、上記制御棒駆動軸３の位置、即ち、上記制御棒の位置が検出され、それぞれ位置表示信号として制御棒位置指示装置制御盤９に入力され、該制御棒位置指示装置制御盤９においてデジタル信号に変換され、上記位置表示部６３の各位置表示部６３Ａ〜６３Ｄにおいて上記各制御棒の位置指示値として表示される。

ここで、上記制御棒駆動軸３の移動（即ち、上記制御棒の移動）に係る機構部、制御系及び信号伝達系が正常であれば、上記カウンタ値表示部６２のカウント値と上記位置表示部６３の各位置表示部６３Ａ〜６３Ｄの位置指示値が合致するはずであるが、この実施形態の例においては、上記各カウント値及び三つの位置表示部６３Ａ〜６３Ｃの表示が共に「２２２」であるのに対して、一つの位置表示部６３Ｄのみ「１９８」と表示されており、これら両者間における表示値の偏差が大きなものとなっている。

このような表示値の偏差をみれば、機構部、制御系及び信号伝達系の何れかにおいて異常が発生していると即座に判断することができることはいうまでもない。そして、このような異常判断に関しては、従来から種々の対応策が提案されていることは既述の通りである。

しかし、このような偏差のある表示が発生した原因の究明及び検証手法については有効な提案がされていないことも、既述の通りである。

このような偏差のある表示が発生した原因の究明及び検証に有効な手段が次述する制御棒動作監視装置７である。この制御棒動作監視装置７は、図１に示すように、同一のバンクに属する４個の制御棒ハウジング２にそれぞれ設けられた４個の加速度センサ１０と、加速度信号出力端子台１１と、信号ラッチ回路装置７１と打点記録計７２とデータ収集装置７３及びデータ解析器７４を備えて構成される。

上記加速度センサ１０は、上述のように上記制御棒ハウジング２の上端に取付けられて、上記制御棒駆動軸３の移動に伴う振動を加速度の変化として検出し、その振動波形を出力するものである。これら各加速度センサ１０から出力される各制御棒ハウジング２側において検出された振動波形（生波形）は、上記加速度信号出力端子台１１を介して、それぞれ上記信号ラッチ回路装置７１に入力される。

なお、図１においては、上記加速度信号出力端子台１１以降の信号伝達を単線で表示しているが、これは、以下において上記各加速度センサ１０からの振動波形の一つを例にとって説明するための便宜上の記載であって、実際には各加速度センサ１０からの振動波形がそれぞれ上記信号ラッチ回路装置７１に入力されることは言うまでもない。

上記制御棒動作監視装置７においては、以下に説明する二つの処理が並行して行われる。

第１の処理は、上記信号ラッチ回路装置７１と打点記録計７２を用いた振動波形の瞬時最大値の取得処理と打点記録処理である。また、第２の処理は、上記データ収集装置７３とデータ解析器７４を用いた生波形の収集処理とその解析処理である。なお、上記第２の処理は、上記第１の処理の信頼性を高めるための補完的処理であり、常に上記第１の処理とともに行う必要はなく、上記異常の発生状況等によっては、第１の処理のみを行う場合も有り得る。以下、これら第１及び第２の処理をそれぞれ個別に説明する。

「第１の処理」
上記信号ラッチ回路装置７１では、上記加速度信号出力端子台１１を介して入力された上記加速度センサ１０からの振動信号としての生波形（図３（イ）参照）を受けて、瞬時最大値データ（図３（ロ）参照）を作成する。

即ち、上記加速度センサ１０からの振動信号の生データを長時間記録するには、例えば、１００μｓ程度の高速サンプリングが要求されるため、膨大な容量の記録媒体が必要となり、現実的ではない。そこで、この実施形態の上記信号ラッチ回路装置７１では、サンプリング数（サンプリング速度）を減少させると同時に、サンプリング精度を確保するために、上記加速度センサ１０から出力される振動信号を受けて該振動波形の瞬時最大値を検出し、これを一定時間保持して瞬時最大値データを作成するようにしている。

具体的には、図３（イ）に示すような生波形が入力されたとき、この生波形をエンベロープ変換して図３（ロ）に示すようなエンベロープ波形を作成する。そして、このエンベロープ波形の振幅の極大値を瞬時最大値として捉え、これを一定時間（例えば、６０秒）保持する。そして、この保持時間内に、現在保持状態にある瞬時最大値よりもさらに大きな振幅が現れたときには、その振幅の出現時点で、保持状態にある先の瞬時最大値を新しい瞬時最大値に更新し、新たにこれを一定時間保持する。係るサンプリング及び保持動作を新たな振幅が出現する毎に繰り返すことで、図３（ロ）に示すような階段状の瞬時最大値データが取得される。

また、上記保持時間内に、現在保持状態にある瞬時最大値よりもさらに大きな振幅が現れなかった場合には、図３（ロ）に示すように、上記保持時間の経過時点（点ａ）でリセットし、新たな瞬時最大値の出現を待ち、その出現によって制御が開始される。

ここで、上述のように、現在保持状態にある瞬時最大値よりもさらに大きな振幅が現れなかった場合に上記保持時間の経過時点で振動波形のサンプリングをリセットするようにした理由は、以下の通りである。即ち、上記加速度センサ１０は、上記制御棒が正規の駆動操作に基づいて移動した場合における加速度を検出することは勿論であるが、その他に、何らかの原因で発生したノイズ振動の加速度をも検出するが、このようなノイズ振動の瞬時最大値が長時間保持されると、例えこの保持時間内に制御棒の移動に基づく正規の振動が発生してもその瞬時最大値をサンプリングすることができず、その結果、サンプリング精度が低下することになる。このため、瞬時最大値を検出した後、上記保持時間を経過しても現在保持状態にある瞬時最大値以上の瞬時最大値が検出されないときにはサンプリングをリセットし、制御棒の移動に基づく正規の振動の振動波形のサンプリングを可能とし、これによってサンプリング精度を高めるためである。

以上のようにして上記信号ラッチ回路装置７１において得られた瞬時最大値データは、自動的に上記打点記録計７２に入力される。この打点記録計７２においては、入力された瞬時最大値データを所定の周期で打点記録し、これを保持する。この場合、上記打点記録計７２における打点記録周期を、上記信号ラッチ回路装置７１における瞬時最大値の保持時間よりも短く設定しておくことで（図３（ロ）参照）、上記ラッチ回路装置７１におけるサンプリング数（サンプリング速度）を減じつつ、該信号ラッチ回路装置７１で得られた瞬時最大値を取り溢すことなく確実に記録することができる。

「第２の処理」
上記信号ラッチ回路装置７１は、上記のように振動波形をエンベロープ変換したエンベロープ波形からその瞬時最大値を求め、これに基づいて瞬時最大値データを得る機能をもつものであるが、このサンプリング機能のほかに、スルー回路機能を備えており、上記加速度信号出力端子台１１側から入力された振動の生波形をそのまま上記データ収集装置７３に出力することができるようになっている。

上記データ収集装置７３では、上記信号ラッチ回路装置７１を介して入力される振動の生波形を収集するが、入力される生波形の全てを収集するのではなく、一定の閾値以上の振幅をもつ生波形のみを収集するようにしている。これは、上記制御棒の移動に伴う振動の振幅はある大きさ以上（即ち、上記閾値以上）であることは経験上知られているので、この閾値を越える振幅をもつ振動波形が出現したとき、この振動の生波形を収集すれば、制御棒動作の監視機能上十分であると考えられるためである。

具体的には、上記データ収集装置７３では常時、上記閾値以上の振幅をもつ生波形の入力をトリガ信号とするトリガ待ちの状態としている。そして、上記データ収集装置７３に上記閾値を超える振幅の生波形が入力されたとき、その生波形を収集するとともに、係るトリガ待ちの状態を繰り返すものである。

なお、この場合、四個の加速度センサ１０からの生波形を一律に収集対象としても良いし、上記中央制御盤６の位置表示部６３での位置の表示値に異常が認められた制御棒が属するバンクに対応する加速度センサ１０からの生波形のみを収集対象としても良く、特に後者の場合には、データ容量の低減に寄与できるというメリットがある。

上記データ解析器７４では、上記データ収集装置７３から入力された生波形を受けて、該入力波形と予め保持している制御棒の移動に起因する振動波形データとを対比し、該入力波形が本当に制御棒の移動に起因する振動波形であるのかどうかを解析する。この解析結果は、上記データ解析器７４に保持される他に、必要に応じてプリンタに出力され、書面データとしても保持される。

ところで、制御棒の位置は、上述のように、上記制御棒位置指示装置５によって検出された上記制御棒駆動軸３の位置を、上記制御棒位置指示装置制御盤９においてデジタル信号に変換したのち、上記位置表示部６３の各位置表示部６３Ａ〜６３Ｄにおいて上記各制御棒の位置指示値として表示されるが、その他に、上記加速度センサ１０により検出される振動の振動波形によっても知得することができる。

即ち、上述のように上記各加速度センサ１０において検出された振動の生波形は、上記信号ラッチ回路装置７１をスルーして上記データ収集装置７３に入力される（図３（イ）参照）。一方、上記制御棒駆動軸３の移動は、上記制御棒駆動装置４によって１ステップずつ行われることから、この制御棒駆動軸３の移動に伴う振動波形も該制御棒駆動軸３の１ステップの移動毎に出現する。即ち、制御棒駆動軸３の移動回数と加速度センサ１０からの生波形の数は一致するものであり、従って、上記データ収集装置７３に入力された生波形の数をカウントすることで、上記制御棒駆動軸３の位置を容易に確認することができ、またこれを上記データ解析器７４において表示しこれを視覚によって確認することもできることになる。

なお、このような振動の生波形の数に基づく制御棒位置の検出手法は、上記制御棒位置指示装置５の代替手法として用いることができることは勿論であるが、その他に、例えば、該制御棒位置指示装置５とともに用いて、生波形に基づいて取得される制御棒位置と、上記位置表示部６３の各位置表示部６３Ａ〜６３Ｄにおいて表示された表示値とを対比することで、上記制御棒位置指示装置５から上記位置表示部６３への振動伝達系とか、上記位置表示部６３の機構の異常判定を簡便且つ正確に行うこともでき、係る用法によれば、上記位置表示部６３における表示情報の信頼性、延いては制御棒動作監視の信頼性が高められることになる。

以上が、上記制御棒動作監視装置７の構成及び作動特性である。ここで、上記制御棒動作監視装置７を用いて、上述の如き偏差のある表示が発生した原因を究明しこれを検証する手法について説明する。

上記中央制御盤６の上記カウンタ値表示部６２におけるカウント値と、上記中央制御盤６の上記位置表示部６３の各位置表示部６３Ａ〜６３Ｄにおける各指示値とのとの偏差が一定以上であるとき、制御棒動作監視装置７における上記打点記録計７２の打点記録に基づいて、又は該打点記録と上記データ解析器７４の解析データの双方に基づいて、上記偏差の発生原因を検証する。

例えば、上記打点記録から、又は該打点記録と解析データの双方から、制御棒の駆動操作がされておらず且つ制御棒が移動していない、と判断される場合において、特定の制御棒に対応する指示値（この実施形態では位置表示部６３Ｄの表示値）と他の制御棒のそれぞれに対応する各指示値（この実施形態では位置表示部６３Ａ〜６３Ｃの表示値）の偏差が大きい（この実施形態では、２４ステップの差がある）とき、又は特定の制御棒に対応する指示値（この実施形態では位置表示部６３Ｄの表示値）とこれに対応する上記カウンタ値表示部６２の表示部６２Ｄにおけるカウント値の偏差が大きいときは、共に、上記特定の制御棒に対応する指示値の伝達系あるいは対応する位置表示部６３Ｄに異常が発生している、と容易且つ正確に判断することができる。

これらの相乗効果として、上記中央制御盤６の上記カウンタ値表示部６２におけるカウント値と、上記中央制御盤６の上記位置表示部６３の各位置表示部６３Ａ〜６３Ｄにおける各指示値とのとの偏差が大きくなった原因を容易且つ迅速に究明して検証することができ、延いては、制御棒の駆動制御そのものの信頼性を高めることができる。

１ ・・原子炉容器
２ ・・制御棒ハウジング
３ ・・制御棒駆動軸
４ ・・制御棒駆動装置
５ ・・制御棒位置指示装置
６ ・・中央制御盤
７ ・・制御棒動作監視装置
８ ・・制御棒駆動装置制御盤
９ ・・制御棒位置指示装置制御盤
１０ ・・加速度センサ（振動センサ）
１１ ・・加速度信号出力端子台

Claims (6)

1. 原子炉容器に配置された複数の制御棒駆動軸又は該制御棒駆動軸が収容された制御棒ハウジングに備えられた複数の振動センサと、
   上記複数の振動センサからそれぞれ出力される振動信号を受けて該振動信号の瞬時最大値を一定時間だけ保持して瞬時最大値データを作成して出力する信号ラッチ回路装置と、
   該信号ラッチ回路装置からの瞬時最大値データを受けて打点記録を行う打点記録計と、
   を備えたことを特徴とする制御棒動作監視装置。
2. 請求項１において、
   上記複数の振動センサからそれぞれ出力される振動信号を受けて所定の閾値以上の振幅をもつ振動信号が検出されたときその生波形を収集しこれを出力するデータ収集装置と、
   該データ収集装置からの生波形を受けて該生波形が上記制御棒の動作に基づくものか否かを解析して解析データを作成しこれを出力するデータ解析器を備えたことを特徴とする制御棒動作監視装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記信号ラッチ回路装置における上記瞬時最大値の保持時間が、上記打点記録計の打点周期以上に設定されていることを特徴とする制御棒動作監視装置。
4. 請求項１，２又は３において、
   上記信号ラッチ回路装置は、一の瞬時最大値を検出した後、上記一定の保持時間を経過しても該一の瞬時最大値以上の瞬時最大値が検出されないときにリセットされることを特徴とする制御棒動作監視装置。
5. 請求項１，２、３又は４において、
   上記複数の振動センサからそれぞれ出力される振動信号の生波形を受けて該生波形の出現回数をカウントし、そのカウント数に基づいて上記制御棒の位置を検出する位置検出手段を備えたことを特徴とする制御棒動作監視装置。
6. 複数の制御棒を同時に駆動させるべく制御棒駆動装置に操作信号を出力する制御棒操作部の操作回数をカウントして表示するカウンタ値表示部におけるカウント値と、複数の制御棒の位置をそれぞれ指示する複数の位置表示部における各指示値とのとの偏差が、又は上記各指示値相互間における偏差が、一定以上であるとき、請求項１〜請求項５の何れか一の制御棒動作監視装置における打点記録に基づいて、又は打点記録と解析データの双方に基づいて、上記偏差の発生原因を検証することを特徴とする制御棒動作監視方法。

Images