JP2013104750A

JP2013104750A - 代替計測装置、代替計測システムおよび代替計測方法

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Publication number: JP2013104750A
Application number: JP2011247960A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kenjo; 弘章見城; Toshiaki Ito; 敏明伊藤; Yasushi Goto; 泰志後藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-30

Abstract

【課題】一つの監視指標が計測不能となった場合でも、他の監視指標を利用して代替測定できる代替計測装置、代替計測システムおよび代替計測方法を提供する。
【解決手段】実施形態の代替計測装置９ａにおいて、温度計測装置８により原子炉格納容器１内の複数の温度計６から出力された検出信号が温度の計測値データに変換されると、データ取得部９１がこれらの温度の計測値データを取得し、データ閾値判定部９２が取得した温度の計測値データについて温度閾値により区分する。水位換算部９３は、この区分および水位換算テーブル９４に基づいて水位の換算値を算出し、水位の換算値を比較表示装置に出力する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、代替計測装置、代替計測システムおよび代替計測方法に関する。

原子力発電所などの原子炉設備に使用する計測装置は、原子炉の状態或いは原子炉格納容器の状態等を把握するため、それぞれの状態監視を目的とした物理量（温度、圧力、水位、放射線等）を計測できるよう設計されている。

また、上記のような計測装置は重要度に応じて同種の計器やセンサを２個以上備えた多重化構成を有する計測システムで用いられ、単一故障への対策が行なわれている。

なお、入力信号診断システムおよびそれを使用した原子力発電プラントの計装設備において、多重化された信号検出手段からの信号を収集し、一定時間毎にその区間データを統計処理し、その統計処理に基づいて前記信号検出手段の入力信号の異常を検出するデータ収集処理装置を備え、稼働中の信号を常時収集・解析して入力信号の異常または異常の兆候を検出する構成等が開示されている。

特開２０００−２６６８８３号公報

上述した計測装置や計測システムは、原子炉設備などでは想定した事故条件で動作するように設計され、その設計に基づいて多重化構成となっている。しかしながら、このように多重化構成した場合であっても、共通故障要因により一部の監視機能が喪失に陥った場合に、その監視指標の代替となる他の監視指標による計測パラメータが十分整備されていないという問題がある。

また、原子力発電所などの設備において、一つの監視指標を計測システムに使用される計器／測定装置／伝送ケーブル等が事故により故障や異常が発生したときに、監視対象の計測環境に立ち入ることができない場合や、すぐに復旧工事を行うことができない場合などがある。このような場合に、計器や伝送ケーブルなどの故障や異常を確認することが困難であり、また、長い期間において監視不能となることがある。

本発明が解決しようとする課題は、一つの監視指標が計測不能となった場合でも、他の監視指標を利用して代替測定できる代替計測装置、代替計測システムおよび代替計測方法を提供することである。

上記課題を解決するために、実施形態の代替計測装置は、第１の物理量を計測する第１のセンサを有して前記第１の物理量の計測値データを収集する第１の計測装置、および、第２の物理量を計測する複数の第２のセンサを有して前記複数の第２のセンサを識別するための識別子ごとに前記第２の物理量の計測値データを収集する第２の計測装置を備える設備における代替計測装置である。当該代替計測装置は、前記複数の第２のセンサの前記識別子ごとに、前記第２の計測装置から前記第２の物理量の前記計測値データを取得するデータ取得部と、前記複数の第２のセンサの各々を識別する識別子ごとに、前記データ取得部により前記第２の計測装置から取得された前記第２の物理量の前記計測値データを、予め定められた閾値との比較によって前記第１の物理量の範囲を判定する判定部と、前記複数の第２のセンサの前記識別子および前記複数の第２のセンサの各々の設置情報を関連付ける換算情報を記憶する換算情報記憶部と、前記換算情報記憶部に記憶された前記換算情報に基づいて、前記判定部により前記閾値との比較によって判定された前記第１の物理量の範囲から前記第１の物理量に換算する代替換算部と、を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、実施形態の代替計測システムは、第１の物理量を計測する第１のセンサを有して前記第１の物理量の計測値データを収集する第１の計測装置、第２の物理量を計測する複数の第２のセンサを有して前記複数の第２のセンサを識別するための識別子ごとに前記第２の物理量の計測値データを収集する第２の計測装置、代替計測装置および比較表示装置を備える設備における代替計測システムである。当該代替計測システムにおいて、前記代替計測装置は、前記複数の第２のセンサの前記識別子ごとに、前記第２の計測装置から前記第２の物理量の前記計測値データを取得するデータ取得部と、前記複数の第２のセンサの各々を識別する識別子ごとに、前記データ取得部により前記第２の計測装置から取得された前記第２の物理量の前記計測値データを、予め定められた閾値との比較によって前記第１の物理量の範囲を判定する判定部と、前記複数の第２のセンサの前記識別子および前記複数の第２のセンサの各々の設置情報を関連付ける換算情報を記憶する換算情報記憶部と、前記換算情報記憶部に記憶された前記換算情報に基づいて、前記判定部により前記閾値との比較によって判定された前記第１の物理量の範囲から前記第１の物理量に換算する代替換算部と、を備え、前記比較表示装置は、前記第１の計測装置により計測された前記第１の物理量の前記計測値データを取得し、前記代替計測装置により前記第１の物理量に換算された換算値を取得する比較データ収集部と、前記第１の計測装置から取得した前記第１の物理量の前記計測値データおよび前記代替計測装置から取得した前記換算値を表示する比較データ表示部と、を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、実施形態の代替計測方法は、第１の物理量を計測する第１のセンサを有して前記第１の物理量の計測値データを収集する第１の計測装置、第２の物理量を計測する複数の第２のセンサを有して前記複数の第２のセンサを識別するための識別子ごとに前記第２の物理量の計測値データを収集する第２の計測装置、代替計測装置および比較表示装置を備える設備における代替計測システムの代替計測方法である。当該代替計測方法において、前記代替計測装置が、前記複数の第２のセンサの前記識別子ごとに、前記第２の計測装置から前記第２の物理量の前記計測値データを取得するデータ取得処理ステップと、前記代替計測装置が、前記複数の第２のセンサの各々を識別する識別子ごとに、前記データ取得処理ステップにより前記第２の計測装置から取得された前記第２の物理量の前記計測値データを、予め定められた閾値との比較によって前記第１の物理量の範囲を判定する判定処理ステップと、前記代替計測装置が、前記複数の第２のセンサの前記識別子および前記複数の第２のセンサの各々の設置情報を関連付ける換算情報を記憶する換算情報記憶部から参照した前記換算情報に基づいて、前記判定処理ステップにより前記閾値との比較によって判定された前記第１の物理量の範囲から前記第１の物理量に換算する代替換算処理ステップと、前記比較表示装置が、前記第１の計測装置により計測された前記第１の物理量の前記計測値データを取得し、前記代替換算処理ステップにより前記第１の物理量に換算された換算値を取得する比較データ収集処理ステップと、前記比較表示装置が、前記第１の計測装置から取得した前記第１の物理量の前記計測値データおよび前記比較データ収集処理ステップにより取得した前記換算値を表示する比較データ表示処理ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る代替計測装置、代替計測システムおよび代替計測方法の実施形態によれば、一つの監視指標が計測不能となった場合でも、他の監視指標を利用して代替測定することができる。

本発明に係る代替計測システムの第１の実施形態における構成図。図１の第２の計測システムの構成図。第１の実施形態の代替計測装置の処理内容の一例を示す図。第１の実施形態の代替計測システムの全体の処理フローを示すフロー図。第１の実施形態の代替計測システムにおける第２の計測システムの処理フローを示すフロー図。本発明に係る代替計測システムの第２の実施形態における構成図。本発明に係る代替計測システムの第３の実施形態における構成図。図７の特徴量判定装置の構成図。

以下、本発明に係る実施形態の代替計測装置および代替計測システムについて、図面を参照して具体的に説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。ここで説明する下記の実施形態はいずれも、原子炉設備における代替計測システムの一例をとりあげて説明する。

［第１の実施形態］
図１および図２は、本発明に係る代替計測システムの第１の実施形態の構成図である。以下、本発明に係る代替計測システムの第１の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。

図１に示す設備は、原子炉１１および原子炉格納容器１などを備えた原子炉設備である。図１に示す原子炉設備は、この他に、第１の実施形態の代替計測システムを備えている。さらに、第１の実施形態の代替計測システムは、図１に示すように、第１の計測システム３０、第２の計測システム５０および比較表示装置２１ａを有している。なお、図１では、監視指標として、原子炉１１または原子炉格納容器１内の水位および温度の物理量を対象とする例である。

はじめに、第１の計測システム３０について説明する。第１の計測システム３０は、原子炉１１または原子炉格納容器１内の水位を測定する。第１の計測システム３０は、図１に示すように、水位計装配管２、水位計３、水位計ケーブル４、水位計測装置５（第１の計測装置）および第１の接続ケーブル４１を有している。

水位計装配管２は、原子炉格納容器１内の水位を測定するために、原子炉格納容器１から配管されて、水位計３に当該配管が接続されている。

水位計３は、水位計装配管２を介して、原子炉１１または原子炉格納容器１の水位を測定するレベルメータである。

水位計測装置５は、水位計３から水位の検出信号を逐次入力する。水位計測装置５は、水位計３から入力された水位の検出信号を所定のレンジに変換して、水位の計測値データとして収集する。

このために、水位計３と水位計測装置５との間には、水位計ケーブル４が接続されている。水位計測装置５は、比較表示装置２１ａに水位の計測値データを出力するために、比較表示装置２１ａと第１の接続ケーブル４１を介して接続されている。以上により、水位計測装置５は、比較表示装置２１ａに水位の計測値データを出力することができる。

次に、第２の計測システム５０について説明する。第２の計測システム５０は、原子炉１１または原子炉格納容器１の温度を測定する。また、第２の計測システム５０は、温度の計測値データから原子炉１１または原子炉格納容器１の水位を、換算値により代替計測する。なお、代替計測とは、代替して計測することだけでなく、実際に計測された計測値データと換算値とを比較するための計測も含むものとする。

第２の計測システム５０は、図１に示すように、複数の温度計６、温度計ケーブル７、温度計測装置８（第２の計測装置）、第２の接続ケーブル４２、代替計測装置９ａおよび第３の接続ケーブル４３を有している。

図２に、図1に示す第２の計測システム５０の詳細な構成の一例について示す。また、図３に、代替計測装置９ａの処理内容の一例を示す。以下、図２および図３を参照しながら、第２の計測システム５０の構成を説明する。

複数の温度計６は、原子炉１１または原子炉格納容器１内の温度を測定する。複数の温度計６は、図２に示すように、例えば第１ないし第５の温度計６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄおよび６ｅである。

これらの複数の温度計６は、原子炉格納容器１内の異なる位置に設置され、各々を区別するために識別子（温度計ＩＤ）が付与されている。例えば、第１の温度計６ａは、原子炉格納容器１内の下部付近に設置されて、温度計ＩＤとして「ＴＥ_１」が付与されている。また、第３の温度計６ｃは、原子炉格納容器１内の中央付近に設置されて、温度計ＩＤとして「ＴＥ_k」が付与されている。第５の温度計６ｅは、原子炉格納容器１内の上部付近に設置されて、温度計ＩＤとして「ＴＥ_ｎ」が付与されている。この他についても、同様である。

温度計測装置８は、複数の温度計６から出力された温度の検出信号を逐次入力する。温度計測装置８は、図２に示すように、例えば温度データ収集部８１および温度データ処理部８２を備えている。

温度データ収集部８１は、複数の温度計６から出力された温度の検出信号を入力する。このために、複数の温度計６と温度計測装置８との間には、温度計ケーブル７が接続されている。温度データ処理部８２は、温度データ収集部８１から入力した検出信号を所定のレンジに変換して、温度の計測値データとして収集する。温度データ処理部８２が代替計測装置９ａに温度の計測値データを出力するために、温度計測装置８と代替計測装置９ａとの間に第２の接続ケーブル４２が接続されている。以上により、温度計測装置８は、代替計測装置９ａに温度の計測値データを出力することができる。

代替計測装置９ａは、温度計測装置８から温度の計測値データを取得すると、その取得した計測値データに基づいて、水位の換算値を算出する。このために、代替計測装置９ａは、図２に示すように、データ取得部９１、データ閾値判定部９２、水位換算部９３および水位換算テーブル９４を備えている。

データ取得部９１は、複数の温度計６の各々について温度計ＩＤおよび温度の計測値データを温度計測装置８から取得する。例えば、図３の（ｉ）に示すように、データ取得部９１は、温度計ＩＤ「ＴＥ_１」、「ＴＥ_２」および「ＴＥ_ｋ」などに対応した、温度の計測値データ「Ｔｍｐ_１」、「Ｔｍｐ_２」および「Ｔｍｐ_ｋ」などを取得する。

次に、データ閾値判定部９２は、データ取得部９１により取得された温度の計測値データを、予め定められたＴｍｐ＿Ｔｈ（閾値）により区分する。例えば、図３の（ｉｉ）に示すように、データ閾値判定部９２は、「Ｔｍｐ_１、Ｔｍｐ_２・・・、Ｔｍｐ_ｋ≦Ｔｍｐ＿Ｔｈ」であり、かつ、「Ｔｍｐ＿Ｔｈ＜Ｔｍｐ_{（ｋ＋１)}、・・・、Ｔｍｐ_ｎ」であることから、温度計ＩＤ「ＴＥ_ｋ」に対応する温度計６ｃの位置を水位の換算の基準として、原子炉格納容器１内の水位付近にあると判断する。

水位換算テーブル９４は、温度計ＩＤごとに、それに対応する温度計の設置位置を含む情報を格納している。水位換算テーブル９４は、予め用意され、これらの情報が格納されている。例えば、水位換算テーブル９４において、図２に示すように、温度計ＩＤ「ＴＥ_１」には設置位置「ｈ_１」が、温度計ＩＤ「ＴＥ_ｋ」には設置位置「ｈ_ｋ」等が関連付けられ、格納されている。

次に、水位換算部９３は、水位換算テーブル９４を参照して、Ｔｍｐ＿Ｔｈ（閾値）により区分された温度の閾値付近の温度の計測値データを示す温度計ＩＤとそれに対応する設置位置を求める。例えば、図３の（ｉｉｉ）に示すように、水位換算部９３は、例えば温度の計測値データ「Ｔｍｐ_ｋ」を示す温度計６ｃ（温度計ＩＤ「ＴＥ_ｋ」）の位置が設置位置ｈ_ｋであることから、水位の換算値を「ｈ_ｋ」とする。

代替計測装置９ａは、比較表示装置２１ａに水位の換算値（第１の水位の換算値とも記す）を出力するために、比較表示装置２１ａと第３の接続ケーブル４３を介して接続されている。

以下、図１に示す比較表示装置２１ａについて説明する。比較表示装置２１ａは、図１に示すように、比較データ収集部２１１および比較データ表示部２１２を備えている。

比較データ収集部２１１は、第１の接続ケーブル４１を介して、水位計測装置５により計測された水位の計測値データを取得する。また、比較データ収集部２１１は、第３の接続ケーブル４３を介して、代替計測装置９ａにより換算された水位の換算値を取得する。

比較データ表示部２１２は、比較データ収集部２１１により収集された水位の計測値データおよび水位の換算値を表示装置に出力する。

以上により、第２の計測システム５０による水位の換算値の代替計測が実現される。

図４および図５に、第１の実施形態の代替計測システムにおける代替計測処理フローを示す。特に、図４は代替計測処理フローの全体であり、図５は第２の計測システム５０の処理フローである。

はじめに、図４に示す代替計測処理フローについて説明する。代替計測システムの処理が開始されると、比較表示装置２１ａの比較データ収集部２１１は、水位の計測値データについて比較データを収集する周期であるか否か判断する（ステップＳ１）。比較データを収集する周期でない場合（ステップＳ１Ｎｏ）、比較データ収集部２１１は、ステップＳ１を繰り返す。比較データを収集する周期に到達した場合（ステップＳ１Ｙｅｓ）、比較データ収集部２１１は、ステップＳ２に処理を進める。

次に、比較データ収集部２１１は、第１の接続ケーブル４１を介して、水位計測装置５から水位の計測値データを取得する（ステップＳ２）。

次に、比較データ収集部２１１は、第３の接続ケーブル４３を介して、代替計測装置９ａから水位の換算値を取得する（ステップＳ３）。

次に、比較データ表示部２１２は、水位の計測値データおよび水位の換算値を表示装置に出力する（ステップＳ４）。ステップＳ４の後、比較データ表示部２１２は、処理をステップＳ１に戻す。以降、比較表示装置２１ａは、上記ステップＳ１〜Ｓ４の処理を繰り返す。

続いて、図５に示す第２の計測システム５０の処理フローについて説明する。計測システム５０の処理が開始されると、温度計測装置８の温度データ収集部８１は、複数の温度計６から温度の計測値データを取得する（ステップＳ１１）。

次に、代替計測装置９ａのデータ取得部９１が温度データ処理部８２から温度の計測値データを取得した後、データ閾値判定部９２は、取得した温度の計測値データについて温度閾値により区分する（ステップＳ１２）。

次に、水位換算部９３は、水位換算テーブル９４に基づいて水位の換算値を算出する（ステップＳ１３）。

次に、水位換算部９３は、水位の換算値を比較表示装置２１ａに出力する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の後、第２の計測システム５０は、本処理フローを終了する。なお、第２の計測システム５０の処理（ステップＳ１１〜Ｓ１４）は、例えば周期的に繰り返される。

第１の実施形態によれば、水位計３、水位計ケーブル４、水位計測装置５または水位計装配管２の故障もしくはこれらの組み合わせの故障などにより、第１の計測システム３０の監視指標である水位が監視不能となった場合でも、例えば原子炉格納容器１内の複数の温度計６の計測値データの情報と、複数の温度計６の原子炉格納容器１内の設置位置の情報とから、代替計測装置９ａにより水位の換算値に変換し、表示することができる。

これにより、既存の原子炉格納容器１内の温度計測の目的で設置されている計測システムを変更することなく、代替計測装置９ａを追加することで、原子炉格納容器１内の水位を計測する代替計測手段を得ることが可能となる。

以上説明したように、第１の実施形態の代替計測装置によれば、既設の計測装置に本代替計測装置を導入するだけで代替計測を実現することができ、新たに追加する装置コストを低減し、かつ、設置のための工事を短期間で行うことができる。これにより、原子炉および原子炉格納容器などを備える原子炉設備に、新たにセンサ等を設置することが困難な場合でも、代替計測を容易に実現することができる。これにより、監視指標を監視不能となる事態のリスクを低減することができる。

第１の実施形態の代替計測装置によれば、既設の計測装置を利用することができるため、新たにセンサ等を設置することが極めて困難な場合や、設置工事が直にはできない状況の場合などに、既設の計測装置から得られる計測値データを有効に利用して監視指標となる物理量へ換算することができる。これにより、原子炉および原子炉格納容器などを備える原子炉設備に、監視指標を代替計測させることができ、また、計測装置の異常や、事故による計測システムの異常などをより正確に判断することができる。

また、第１の実施形態の代替計測システムおよび代替計測方法によれば、既設の計測装置や計測システムを利用することができるため、新たにセンサ等を設置することが極めて困難な場合や、設置工事が直にはできない状況の場合などに、既設の計測装置や計測システムから得られる計測値データを有効に利用して監視指標となる物理量へ換算することができる。これにより、原子炉および原子炉格納容器などを備える原子炉設備に、監視指標を代替計測させることができ、また、計測装置の異常や、事故による計測システムの異常などをより正確に判断することができる。

［第２の実施形態］
図６は、本発明に係る代替計測システムの第２の実施形態の構成図である。図６においては、図１に示した原子炉１１および原子炉格納容器１などは図示を省くものとする。

以下、本発明に係る代替計測システムの第２の実施形態について、主に図６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と比べて、第２の実施形態の代替計測システムの相違点は、第２の計測システム５０に加えて他の計測システムにより代替計測を実施できることである。以下では、主に第１の実施形態の代替計測システムとの相違点について説明する。

第２の実施形態の代替計測システムは、図６に示すように、第１の計測システム３０、第２の計測システム５０、第３の計測システム６０、第４の計測システム７０および比較表示装置２１ｂを有している。なお、図６では、監視指標として、原子炉１１または原子炉格納容器１内の水位、温度、放射線量および圧力の物理量を対象とする例である。

第３の計測システム６０は、原子炉１１または原子炉格納容器１内の放射線量を測定する。第３の計測システム６０は、図６に示すように、複数の放射線検出器１４、放射線検出器ケーブル１５、放射線測定装置１６、第４の接続ケーブル４４、代替計測装置９ｂおよび第５の接続ケーブル４５を有している。

複数の放射線検出器１４は、原子炉１１または原子炉格納容器１内のγ線の放射線量を測定する。放射線検出器は、例えばシンチレーション検出器などである。複数の放射線検出器１４は、原子炉格納容器１内の異なる位置に設置され、各々を区別するための識別子（放射線検出器ＩＤ）が付与されている。例えば、原子炉格納容器１内において、図示しない第１の放射線検出器は下部付近に設置され、同じく第２の放射線検出器は中央付近に設置され、同じく第３の放射線検出器は上部付近に設置される等である。

放射線測定装置１６は、複数の放射線検出器１４から出力された放射線の検出信号を入力する。このために、複数の放射線検出器１４と放射線測定装置１６との間には、放射線検出器ケーブル１５が接続されている。

放射線測定装置１６は、複数の放射線検出器１４から出力された放射線の検出信号を逐次入力して、放射線の計測値データに変換する。放射線測定装置１６と代替計測装置９ｂとの間に第４の接続ケーブル４４が接続されている。以上により、放射線測定装置１６は、代替計測装置９ｂに放射線の計測値データを出力することができる。

代替計測装置９ｂは、放射線測定装置１６から放射線の計測値データを取得すると、そのデータに基づいて、第２の水位の換算値を算出する。代替計測装置９ｂは、換算テーブル（図示しない）を参照して、閾値により区分された放射線の閾値付近の放射線検出器ＩＤとそれに対応する設置位置を求める。なお、換算テーブルは、例えば図２に示した水位換算テーブル９４と同様に、放射線検出器ＩＤごとに、それに対応する放射線検出器の設置位置を含む情報を格納している。この換算テーブルも、予め用意され、これらの情報が格納されている。

代替計測装置９ｂは、求めた設置位置から水位値を換算する。代替計測装置９ｂは、比較表示装置２１ｂに第２の水位の換算値を出力するために、比較表示装置２１ｂと第５の接続ケーブル４５を介して接続されている。なお、冷却水中のγ線などの放射線量は、水中以外のガス中に比べて検出値は低い。

第４の計測システム７０は、原子炉格納容器１内の少なくとも異なる位置の２つの圧力計の差圧を測定する。第４の計測システム７０は、図６に示すように、複数の圧力計１７、圧力計ケーブル１８、圧力計測装置１９、第６の接続ケーブル４６、代替計測装置９ｃおよび第７の接続ケーブル４７を有している。

複数の圧力計１７は、原子炉１１または原子炉格納容器１内の圧力差を測定する。複数の圧力計１７は、原子炉格納容器１内の異なる位置に設置され、各々を区別するための識別子（圧力計ＩＤ）が付与されている。

圧力計測装置１９は、複数の圧力計１７から出力された圧力の検出信号を逐次入力して、これらを圧力の計測値データに変換する。このために、複数の圧力計１７と圧力計測装置１９との間には、圧力計ケーブル１８が接続されている。

圧力計測装置１９は、例えば複数の圧力計１７から少なくとも原子炉格納容器１内の上部付近と下部付近に位置する２つの圧力差を求める。圧力計測装置１９は、複数の圧力計１７から出力された圧力差の検出信号を逐次入力して、圧力差の計測値データに変換する。圧力計測装置１９と代替計測装置９ｃとの間に第６の接続ケーブル４６が接続されている。以上により、圧力計測装置１９は、代替計測装置９ｃに圧力差の計測値データを出力することができる。

代替計測装置９ｃは、圧力計測装置１９から圧力差の計測値データを取得すると、その計測値データに基づいて、第３の水位の換算値を算出する。例えば、代替計測装置９ｃは、換算テーブル（図示しない）または圧力差と水位(水圧を含む)に関する換算式などを参照して、第３の水位の換算値を求める。代替計測装置９ｃは、比較表示装置２１ｂに第３の水位の換算値を出力するために、比較表示装置２１ｂと第７の接続ケーブル４７を介して接続されている。

以上により、第１の計測システム３０により計測された水位と共に、第２の計測システム５０、第３の計測システム６０および第４の計測システム７０から第１ないし第３の水位の換算値を、比較表示装置２１ｂに表示させることができる。

このように、第２の実施形態の代替計測システムによれば、一の監視指標と複数の監視指標により換算された換算値とを比較することができるため、さらに、換算値の信頼性を向上させることができる。また、設備の事故時において、いずれかの計測システムが正常でないかを判断する場合に、複数の監視指標と換算値に基づいて比較することができるため、さらに有効な判断要素とすることができる。

［第３の実施形態］
以下、本発明に係る代替計測システムの第３の実施形態について、図７および図８を参照して説明する。なお、図７において、図１に示した原子炉１１および原子炉格納容器１などは図示を省くものとする。以下では、主に第１および第２の実施形態の代替計測システムとの相違点について説明する。

図７に示す特徴量判定装置１０１は、第１の計測システム３０、第２の計測システム５０および第４の計測システム７０についての一または複数の故障モードに該当するか否かを判定する。なお、図７では、なるべく構成を簡単にして説明するために、図６で示した第３の計測システム６０を省いている。

特徴量判定装置１０１は、図７に示すように、第１の判定用計測値信号ケーブル４１１を介して水位計測装置５から水位の計測値データを入力する。なお、第１の判定用計測値信号ケーブル４１１は、例えば第４の接続ケーブル４４と接続している端子盤（図示しない）から分岐された出力端子などに接続されてもよい。

同様に、特徴量判定装置１０１は、第２の判定用計測値信号ケーブル４２１を介して、温度計測装置８から温度の計測値データを取得する。また、特徴量判定装置１０１は、第３の判定用計測値信号ケーブル４６１を介して、圧力計測装置１９から圧力の計測値データを取得する。

さらに、特徴量判定装置１０１は、図７に示すように、第１の判定用換算値信号ケーブル４３１を介して代替計測装置９ａから第１の水位の換算値を取得し、第２の判定用換算値信号ケーブル４７１を介して代替計測装置９ｃから第３の水位の換算値を取得する。

以上のような複数の監視指標の計測値データ、水位の換算値の他にも、特徴量判定装置１０１は、計測システムの故障要因を判定するために、解析情報信号ケーブル４８を介して設備運用のための情報を含む解析情報を外部から取得する。

図８は、図７に示す特徴量判定装置１０１の構成の一例を示す図である。以下、図８に示す特徴量判定装置１０１の構成について説明する。

特徴量判定装置１０１は、図８に示すように、解析データ入力部１０２、事象予測処理部１０３および故障判定部１０４を備えている。

解析データ入力部１０２は、前述したように、解析情報信号ケーブル４８を介して解析情報を入力する。例えば、解析情報は、時刻（時間情報）、事故発生時間、原子炉格納容器１への注水開始時間、注水量などの設備運用のための情報を含む。これらは、オペレータなどの手入力や、他の監視装置からのネットワークを介しての受信情報による外部から入力、もしくはこれらの組み合せ等であってもよい。

また、解析データ入力部１０２は、前述したような複数の監視指標の計測値データ（水位、温度、圧力）、水位の換算値などを入力する。解析データ入力部１０２は、水位の換算値を故障判定部１０４に送り、それ以外の入力については事象予測処理部１０３へ送る。

事象予測処理部１０３は、解析情報、計測システムの計測値データなどを入力として、予め条件式や条件処理ステップなどを組み合わせて、各計測システムについての計測の予測値を時系列的に予測する。事象予測処理部１０３は、実測された計測値データとその予測値との時系列的な乖離度を、故障判定部１０４に通知する。

故障判定部１０４は、原子炉１１または原子炉格納容器１内の計測システムの異常、故障などを、事象予測処理部１０３による事象予測処理の結果、および、代替計測システムから得られた水位の換算値に基づいて判定する。故障判定部１０４は、判定結果信号ケーブル４９を介して、計測システムの異常、故障などを判定した結果を比較表示装置２１ｂに通知する。

事象予測処理部１０３および故障判定部１０４により判定可能な故障モードは、例えば以下に示す第１ないし第３の故障モードなどである。

第１の故障モードは、例えばセンサの故障やそれに接続されているケーブル等の断線等を要因とする故障として推定される事象である。例えば、図７に示す水位計３、水位計ケーブル４、複数の温度計６、温度計ケーブル７などの故障、断線などにより、検出信号が長時間において信号の最大振れ幅の最大値や、最小値などに固定されている等の場合である。

第２の故障モードは、例えば各計測装置などが有する回路等の回路で検出されるアラームや、回路に供給される電源異常等を要因とする故障として推定される事象である。例えば、図７に示す水位計測装置５内、温度計測装置８内の回路等で検出されるアラームや、回路に供給される電源異常等の場合である。例えば、事象予測処理部１０３に入力される解析情報に、これらのアラームなどが含まれる。

第３の故障モードは、例えば収集した計測値データの時系列的な状態が、事象予測処理部１０３によるシミュレーション等で予測した計測の時系列的な予測値の挙動から外れた場合に、故障として推定される事象である。第３の故障モードは、上記で説明した例のような第１の故障モードおよび第２の故障モードに該当しない範囲の計測値データであるものの、シミュレーション等の予測値の挙動を超える場合に把握される事象である。

以下、事象予測処理部１０３および故障判定部１０４による処理の一例として、図７および図８を参照しながら、事象予測処理した結果および水位の換算値に基づく計測システムの故障判定方法について説明する。なお、図８に示す事象予測処理部１０３内には、時系列の事象を経過時間（横軸）と水位（縦軸）として模式的に示している。

例えば、図８に示す事象予測処理部１０３は、原子炉格納容器１内に冷却水が注入された場合に、解析情報として事故発生時間Ｔｐ、注水開始時間Ｔｑ、注水量情報などを受けて、原子炉格納容器１内の水位を予測値ＰＬとして、時系列的に予測する。これと共に、事象予測処理部１０３は、水位計測装置５から取得された水位の計測値データの時系列の計測値ＭＬを監視する。

事象予測処理部１０３は、上記監視に従って、水位の予測値ＰＬと時系列の計測値ＭＬとの乖離する度合いを乖離度として、故障判定部１０４に逐次通知する。

故障判定部１０４は、故障モードごとに、予め準備されて登録された乖離度に対する故障レベル（重故障、軽故障など）、または、異常などが発生したと判定するための乖離度の基準などを備えている。

図８に示すように、例えば原子炉格納容器１内の水位について予測値ＰＬと水位の時系列の計測値ＭＬとが大きく乖離する波形の部分をＣＨとする。故障判定部１０４は、この乖離する波形の部分ＣＨが登録された乖離度の基準を超えたと判断した場合に、判定結果として、第１の計測システム３０に故障が発生していると判定する。なお、この際に、故障判定部１０４は、判定の正確性を向上させるため、他の計測システムから得られた水位の換算値についての乖離度の判断要素も考慮することができる。

このように特徴量判定装置１０１により判定された判定結果は、判定結果信号ケーブル４９を通じて比較表示装置２１ｂに送られる。これを受けた比較表示装置２１ｂは、水位の計測値データ、代替計測装置９ａおよび９ｃから取得された第１および第３の水位の換算値と共に、判定結果を表示装置に出力（表示）する。

ここで、図８に示す特徴量判定装置１０１の主な機器構成として、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、キーボード、マウス、モニタなどを備える構成であってもよい。また、この場合には、例えば事象進展予測処理などの処理を実行するシミュレーションプログラムが特徴量判定装置１０１に備えられ、ＣＰＵ、ＲＡＭ等によりシミュレーションプログラムに従って、図８に示した各々の処理部における処理を実行することになる。

また、上記例の構成の場合に、オペレータがキーボード、マウスなどから、解析情報等を入力する構成であってもよい。また、特徴量判定装置１０１がＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等を介して、外部から解析情報等を入力する構成であってもよい。

以上説明したように、第３の実施形態の代替計測システムによれば、複数の監視指標による換算値とともに故障要因の判定のための有効な解析情報を入力することができる。したがって、第１および第２の実施形態の代替計測システムの効果に加えて、計測システムの故障要因などを短時間に絞り込むことができる。これにより、設備のオペレータなどの故障要因などの解析業務において、オペレータなどが故障要因などを判断する際に、そのための労力および時間を大幅に低減することが可能となる。

［他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形には、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…原子炉格納容器、２…水位計装配管、３…水位計、４…水位計ケーブル、５…水位計測装置、６…複数の温度計、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ…温度計、７…温度計ケーブル、８…温度計測装置、９ａ、９ｂ、９ｃ…代替計測装置、１１…原子炉、１４…複数の放射線検出器、１５…放射線検出器ケーブル、１６…放射線測定装置、１７…複数の圧力計、１８…圧力計ケーブル、１９…圧力計測装置、２１ａ、２１ｂ…比較表示装置、３０…第１の計測システム、５０…第２の計測システム、６０…第３の計測システム、７０…第４の計測システム、４１…第１の接続ケーブル、４２…第２の接続ケーブル、４３…第３の接続ケーブル、４４…第４の接続ケーブル、４５…第５の接続ケーブル、４６…第６の接続ケーブル、４７…第７の接続ケーブル、４８…解析情報信号ケーブル、４９…判定結果信号ケーブル、８１…温度データ収集部、８２…温度データ処理部、９１…データ取得部、９２…データ閾値判定部、９３…水位換算部、９４…水位換算テーブル、１０１…特徴量判定装置、１０２…解析データ入力部、１０３…事象予測処理部、１０４…故障判定部、２１１…比較データ収集部、２１２…比較データ表示部、４１１…第１の判定用計測値信号ケーブル、４２１…第２の判定用計測値信号ケーブル、４３１…第１の判定用換算値信号ケーブル、４６１…第３の判定用計測値信号ケーブル、４７１…第２の判定用換算値信号ケーブル

Claims

第１の物理量を計測する第１のセンサを有して前記第１の物理量の計測値データを収集する第１の計測装置、および、第２の物理量を計測する複数の第２のセンサを有して前記複数の第２のセンサを識別するための識別子ごとに前記第２の物理量の計測値データを収集する第２の計測装置を備える設備における代替計測装置であって、
前記複数の第２のセンサの前記識別子ごとに、前記第２の計測装置から前記第２の物理量の前記計測値データを取得するデータ取得部と、
前記複数の第２のセンサの各々を識別する識別子ごとに、前記データ取得部により前記第２の計測装置から取得された前記第２の物理量の前記計測値データを、予め定められた閾値との比較によって前記第１の物理量の範囲を判定する判定部と、
前記複数の第２のセンサの前記識別子および前記複数の第２のセンサの各々の設置情報を関連付ける換算情報を記憶する換算情報記憶部と、
前記換算情報記憶部に記憶された前記換算情報に基づいて、前記判定部により前記閾値との比較によって判定された前記第１の物理量の範囲から前記第１の物理量に換算する代替換算部と、
を備えることを特徴とする代替計測装置。
前記設備は原子炉および原子炉格納容器を備える原子炉設備であり、
前記第１の物理量は前記原子炉格納容器内の水位であり、
前記第２の物理量は、前記原子炉格納容器内の温度、圧力および放射線量のうちの少なくとも一つであり、
前記設置情報は前記複数の第２のセンサの各々の設置位置を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の代替計測装置。
第１の物理量を計測する第１のセンサを有して前記第１の物理量の計測値データを収集する第１の計測装置、第２の物理量を計測する複数の第２のセンサを有して前記複数の第２のセンサを識別するための識別子ごとに前記第２の物理量の計測値データを収集する第２の計測装置、代替計測装置および比較表示装置を備える設備における代替計測システムであって、
前記代替計測装置は、
前記複数の第２のセンサの前記識別子ごとに、前記第２の計測装置から前記第２の物理量の前記計測値データを取得するデータ取得部と、
前記複数の第２のセンサの各々を識別する識別子ごとに、前記データ取得部により前記第２の計測装置から取得された前記第２の物理量の前記計測値データを、予め定められた閾値との比較によって前記第１の物理量の範囲を判定する判定部と、
前記複数の第２のセンサの前記識別子および前記複数の第２のセンサの各々の設置情報を関連付ける換算情報を記憶する換算情報記憶部と、
前記換算情報記憶部に記憶された前記換算情報に基づいて、前記判定部により前記閾値との比較によって判定された前記第１の物理量の範囲から前記第１の物理量に換算する代替換算部と、を備え、
前記比較表示装置は、
前記第１の計測装置により計測された前記第１の物理量の前記計測値データを取得し、前記代替計測装置により前記第１の物理量に換算された換算値を取得する比較データ収集部と、
前記第１の計測装置から取得した前記第１の物理量の前記計測値データおよび前記代替計測装置から取得した前記換算値を表示する比較データ表示部と、を備える
ことを特徴とする代替計測システム。
前記設備はさらに特徴量判定装置を備え、
前記特徴量判定装置は、
一または複数の故障モードであるか否かを判定するための計測値の比較データを記憶する特徴量記憶部と、
前記特徴量記憶部に記憶された前記比較データを参照して、前記第１の計測装置により計測された前記第１の物理量の前記計測値データと、前記代替計測装置により前記第１の物理量に換算された前記換算値との各々について故障モードであるか否かを判定する特徴量比較部と、
前記特徴量比較部により前記第１の計測装置についていずれかの前記故障モードであると判定された場合には比較結果として第１の警告を出力し、それ以外の場合には前記第１の警告を解除する信号を出力し、前記特徴量比較部により前記第２の計測装置についていずれかの前記故障モードであると判定された場合には比較結果として第２の警告を出力し、それ以外の場合には前記第２の警告を解除する信号を出力する比較結果出力部と、を備え、
前記比較表示装置は、前記第１の計測装置から取得した前記第１の物理量の前記計測値データおよび前記代替計測装置から取得した前記換算値とともに、前記特徴量判定装置から出力された前記出力の状態について表示する
ことを特徴とする請求項３に記載の代替計測システム。
前記設備は原子炉および原子炉格納容器を備える原子炉設備であり、
前記第１の物理量は前記原子炉格納容器内の水位であり、
前記第２の物理量は、前記原子炉格納容器内の温度、圧力および放射線量のうちの少なくとも一つであり、
前記設置情報は前記複数の第２のセンサの各々の設置位置を含む
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の代替計測システム。
第１の物理量を計測する第１のセンサを有して前記第１の物理量の計測値データを収集する第１の計測装置、第２の物理量を計測する複数の第２のセンサを有して前記複数の第２のセンサを識別するための識別子ごとに前記第２の物理量の計測値データを収集する第２の計測装置、代替計測装置および比較表示装置を備える設備における代替計測システムの代替計測方法であって、
前記代替計測装置が、前記複数の第２のセンサの前記識別子ごとに、前記第２の計測装置から前記第２の物理量の前記計測値データを取得するデータ取得処理ステップと、
前記代替計測装置が、前記複数の第２のセンサの各々を識別する識別子ごとに、前記データ取得処理ステップにより前記第２の計測装置から取得された前記第２の物理量の前記計測値データを、予め定められた閾値との比較によって前記第１の物理量の範囲を判定する判定処理ステップと、
前記代替計測装置が、前記複数の第２のセンサの前記識別子および前記複数の第２のセンサの各々の設置情報を関連付ける換算情報を記憶する換算情報記憶部から参照した前記換算情報に基づいて、前記判定処理ステップにより前記閾値との比較によって判定された前記第１の物理量の範囲から前記第１の物理量に換算する代替換算処理ステップと、
前記比較表示装置が、前記第１の計測装置により計測された前記第１の物理量の前記計測値データを取得し、前記代替換算処理ステップにより前記第１の物理量に換算された換算値を取得する比較データ収集処理ステップと、
前記比較表示装置が、前記第１の計測装置から取得した前記第１の物理量の前記計測値データおよび前記比較データ収集処理ステップにより取得した前記換算値を表示する比較データ表示処理ステップと、
を含むことを特徴とする代替計測方法。