JP3784974B2 - 原子炉出力監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電プラントの原子炉核計装システムで、出力領域における中性子束を監視する原子炉出力監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型軽水炉において、出力領域における中性子束を監視する原子炉出力監視装置である出力領域モニタ（ＰＲＭ）は、図５の炉心横断面図に示すように、炉心１における局部出力分布の計測と平均出力の計測、および原子炉出力約10％以上の出力領域での運転時に、局部出力および平均出力の過渡変化に対して炉心を保護すること（安全保護機能）を目的に設けられている。
【０００３】
従って、局部出力領域モニタ（Local Power Range Monitor 、以下、ＬＰＲＭと略称する）検出器集合体２としては、炉心軸方向に沿って等間隔で４つのＬＰＲＭ検出器３を配置（下からＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄレベル）し、炉心平面上で制御棒４の２本間隔毎に計測を行っている。
【０００４】
また、図６のブロック構成図に示すように、前記ＬＰＲＭ検出器３の出力信号は、電源系統をＡ，Ｂ系の２つに分離したＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂに入力される。
さらに、平均出力領域モニタ（Average Power Range Monitor 、以下、ＡＰＲＭと略称する）ユニット６ａ〜６ｆは、それぞれ演算部７と警報設定部８を備えており、前記ＬＰＲＭ検出器３の信号を炉心１全体から均等に入力して、炉心１の平均出力レベルの計測を行なっている。
【０００５】
なお、前記ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆにおいては、炉心１の平均出力レベルが設定値に達した時や、ＬＰＲＭ検出器３の信号の入力数がＡＰＲＭ演算に必要な数を下回った時、およびＡＰＲＭ電源の喪失により監視機能が無効となった時等には、選択制御棒挿入（ＳＲＩ）判定ユニット９ａ〜９ｆを介して、制御棒操作監視系（ＲＰＳ）10にトリップ信号を出力する。
【０００６】
前記選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆは、それぞれ時定数演算器11と警報設定器12を備えていて、各選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆからのトリップ信号は、論理回路13を経由して、前記制御棒操作監視系10に出力され、原子炉緊急停止（スクラム）をしたり、警報信号を出力したりする。
軽水炉において安全保護機能を有する系統は、その系統を構成するチャンネルの単一故障が起きた場合でも、その安全保護機能を失わないように、多重性を備えた設計とする必要がある。
【０００７】
このために、ＢＷＲ−２／３／４／５型沸騰水型軽水炉における制御棒操作監視系10としては、二重の１out of２方式を採用した２系４区分（Ａ，Ｂ系、区分Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂ1 ，Ｂ2 ）のチャンネル構成となっている。
【０００８】
一方、ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆ等の原子炉核計装系については、運転中でも一部のユニットを使用状態から切り離し（以下、バイパスと呼ぶ）を行い、保守や調整および校正ができるように、各系で１チャンネル多い構成、即ち各系３チャンネル（Ａ系−Ａ，Ｃ，Ｅ、Ｂ系−Ｂ，Ｄ，Ｆ）で、Ａ，Ｂ両系で６チャンネルの構成とし、各系のＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆは、同一系に属する図示しない無停電電源装置より給電されている。
【０００９】
また、各制御棒操作監視系10に接続されている３チャンネルのＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆの内で、１チャンネルのＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆを、図示しないバイパススイッチによりバイパスすることもできる。なお、この時にバイパスされたＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆからのトリップ信号は採用されない。
【００１０】
しかしながら、例えば、前記Ａ系のＡＰＲＭユニット６ａ，６ｃ，６ｅの内で、ＡＰＲＭユニット６ａの１チャンネルが故障や保守または校正等のためにバイパス状態となっても、残り２チャンネルのＡＰＲＭユニット６ｃ，６ｅが、論理回路13により制御棒操作監視系10のＡ系で、２つのチャンネルＡ1 ，Ａ2 のいずれかにそれぞれ接続される。
【００１１】
このために、前記単一故障が起きた場合でも、健全な残りの１チャンネルと他系のＡＰＲＭユニット６ｂ，６ｄ，６ｆにより多重化されている。
また、前記ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆは、炉心１における冷却材の再循環流量に応じて変化するトリップ出力設定点を有しており、このために出力領域モニタでは再循環流量の監視も行っている。
【００１２】
これには、各再循環ループに設置した各差圧伝送器14からの信号を、再循環流量演算装置（以下、ＦＬＯＷユニットと呼ぶ）15ａ〜15ｄに入力し、内部に備えた流量変換部16により再循環ループ流量の総和（ＦＬＯＷ）を演算し、Ａ，Ｂ系別にして前記ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆへ出力する。
また、前記差圧伝送器14およびＦＬＯＷユニット15ａ〜15ｄは、各単一故障がＡ，Ｂ両系のＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆに影響を与えないように、各系が１または２チャンネル、両系で２または４チャンネルの多重化に構成している。
【００１３】
これにより、各ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆは、ＦＬＯＷユニット15ａ〜15ｄからの再循環流量信号を入力し、この再循環流量値に応じてトリップ出力の設定点を決定する。
また、再循環流量信号は、ロッドブロックモニタ（ＲＢＭ）17ａ，17ｂへも出力され、制御棒引き抜き阻止トリップ出力の設定点決定に使用されている。
【００１４】
なお、前記ＡＰＲＭ出力信号は図示しないアイソレータと、前記選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆの時定数演算部11を通し、熱出力（ＴＰＭ）信号として熱出力値を監視する。
しかし、この熱出力値が設定値より高い時には、選択制御棒挿入システムへ信号を発して、図７の特性曲線図において斜線で示す選択制御棒挿入領域18を外れた時に、原子炉の出力を下げるために特定の制御棒を挿入する操作をさせる。
【００１５】
なおここでは、２つの選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆからの熱出力高判定の論理和をとって、制御棒操作監視系10へ制御棒４を挿入させる信号を発している。
また、運転領域制限監視ユニット19は、Ａ，Ｂ系別に２つの演算部20ａ，20ｂと、統括演算部21および警報設定器22を備えていて、前記同一区分の各選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆにて演算された熱出力信号を、演算部20ａ，20ｂによって演算（平均値や中間値をとる）して熱出力値を出力する。
【００１６】
さらに、この各区分の演算結果は、統括演算部21において平均や中間値の演算をして、警報設定器22にて安定性制限領域から外れた時に、警報および警報出力を行う（符号23は欠番）。
前記出力領域モニタにおいて、安全系に含まれるＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂおよびＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆと、常用系であるロッドブロックモニタ17ａ，17ｂ等との間のデータ伝送を分離・統括するものとして、データ伝送処理系がある。
【００１７】
このデータ伝送処理系として、改良型沸騰水型軽水炉用出力領域モニタでは、核計装と計算機とのインターフェースとして使用している。この時、ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆの１チャンネルに対して、データ伝送処理系も１チャンネルを必要としていた。
【００１８】
従って、図９のブロック構成図に示すように、２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと、６チャンネルのＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆを、２チャンネルのロッドブロックモニタ（ＲＢＭ）17ａ，17ｂと、６チャンネルのデータ伝送処理系（ＤＣＦ）24ａ〜24ｆにより、Ａ，Ｂ系の２つに分けて、前記ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂはＲＰＳ10へ、データ伝送処理系24ａ〜24ｆは、運転制御系30へデータ伝送をしている。
【００１９】
なお、前記データ伝送処理系24ａ〜24ｆは、図10のブロック構成図に示すように、第１伝送コントロール部25と第１メモリ26、演算部27と第２メモリ28さらに第２伝送コントロール部29を備えている。
【００２０】
このデータ伝送処理系24ａ〜24ｆにおいては、他のユニットである、例えばＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆから入力するデータを、第１伝送コントローラ部25を経由して第１メモリ26に格納すると共に、演算部27にて出力データ用に加工して第２メモリ28に書き込み、次いで、第２伝送コントロール部29から別のユニットである、運転制御系30へ伝送する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の原子炉出力監視装置においては、ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆからのＡＰＲＭ信号を入力する選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆが、ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆと同じチャンネル分が必要であることから、機器ユニット数が多く設置場所も広く必要としていた。
また、同様に運転領域制限監視ユニット19まで熱出力信号を伝送するため等に、機器相互間に多くのケーブルを敷設することから、設置作業が複雑になり信頼性も低下する支障があった。
【００２２】
本発明の目的とするところは、選択制御棒挿入判定ユニットと運転領域制限監視ユニットを他のユニットへ集約して、データ伝送処理系等と共にユニット数を削減して設置場所の低減と信頼性を向上した原子炉出力監視装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、沸騰水型軽水炉に使用される局部出力領域モニタ検出器の信号を入力処理する局部出力領域モニタユニットおよび平均出力領域モニタユニットと、前記局部出力領域モニタ検出器の信号を前記平均出力領域モニタユニットを介して入力されるロッドブロックモニタとを備え、前記平均出力領域モニタユニットにて低流量および高出力時の選択制御棒挿入領域を判定して警報を発し、前記平均出力領域モニタユニットで演算した熱流束相当出力（熱出力）をもとにして、前記ロッドブロックモニタにて区分毎の熱出力値を選択または演算を行い、
前記平均出力領域モニタユニットから受信した再循環流量と前記ロッドブロックモニタにて求めた区分毎の熱出力値をもとに、区分毎の熱出力値の中間値について運転領域制限判定を前記ロッドブロックモニタにて行うことを特徴とする。
平均出力領域モニタにおいて平均出力値に時定数をかけて熱出力値の演算を行い、この結果から選択制御棒挿入の判定を行うと共に警報を発し、平均出力領域モニタにおいて熱出力値の演算を行った結果から、ロッドブロックモニタにより二重化した運転領域制限監視を行い、平均出力領域モニタユニットにおいて熱出力および再循環流量値を演算し、この結果から運転領域制限の判定をロッドブロックモニタにて行う。
【００２６】
請求項２記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、安全系に含まれる局部出力領域モニタユニットと、平均出力領域モニタユニットおよび常用系であるロッドブロックモニタ等との間のデータ伝送を分離・統括するデータ伝送処理系が、全平均出力領域モニタユニットおよび局部出力領域モニタユニットからのデータを２チャンネル構成のデータ伝送処理系に各々入力して冗長化することを特徴とする。
平均出力領域モニタユニットおよび局部出力領域モニタユニットからのデータは、２チャンネルの冗長化したデータ伝送処理系にて伝達させる。
【００２７】
請求項３記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、炉心出力分布計算とその結果を表示および記録することを全チャンネルの局部出力領域モニタ値をもとに行うことを特徴とする。
データ伝送処理系において、炉心出力分布計算とその結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００２８】
請求項４記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、炉心流量分布計算とその結果を表示および記録することを特徴とする。
データ伝送処理系において、炉心流量分布計算とその結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００２９】
請求項５記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、炉心出力分布と炉心流量分布および制御棒位置等から限界出力密度比と限界出力比の計算とその結果を表示および記録することを特徴とする。
データ伝送処理系において、炉心出力分布と炉心流量分布および制御棒位置等から限界出力密度比と限界出力比の計算炉心流量分布計算と、その結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００３０】
請求項６記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、原子炉のヒートバランスから全炉心での熱出力の計算とその結果を表示および記録することを特徴とする。
データ伝送処理系において、原子炉のヒートバランスから全炉心での熱出力の計算と、その結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００３１】
請求項７記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、炉心出力分布をもとに燃料集合体各セグメントの累積燃焼と制御棒および局部出力領域モニタの累積照射量計算との結果を表示および記録することを特徴とする。
データ伝送処理系において、燃料集合体各セグメントの累積燃焼と制御棒および局部出力領域モニタの累積照射量計算と、その結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００３２】
請求項８記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、平均出力領域モニタユニットからロッドブロックモニタ経由でデータ伝送してバックアップ機能を付与したことを特徴とする。
データ伝送処理系は、ロッドブロックモニタ経由でデータを取り込むことにより、バックアップ機能が付与される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第１実施の形態は請求項１乃至請求項３に係り、図１のブロック構成図に示すように、複数のＬＰＲＭ検出器３の出力信号は、電源系統をＡ，Ｂ系の２つに分離した２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂに入力される。
【００３４】
さらに、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆは、それぞれＡ／Ｄ変換部32と演算部33、時定数演算部34と警報設定部35を備えており、前記ＬＰＲＭ検出器３の信号を炉心１全体から均等に入力して、炉心１の平均出力レベルの計測を行ない、この平均出力値を前記ＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂの出力と共に、光ファイバーケーブルを介して、光伝送によりＡ，Ｂ系のロッドブロックモニタ17ａ，17ｂに伝達する。
【００３５】
なお、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいては、図示しない再循環系における差圧伝送器からの流量データを、差圧伝送器信号14としてＡ／Ｄ変換部32に入力し、演算部33において流量を演算すると共に、設定値を越えた場合には警報をする。
さらに、前記ＬＰＲＭ検出器３の信号をＡ／Ｄ変換部32を通して、平均出力値を演算部33で演算させ、必要に応じて警報設定部35において警報を発する。
【００３６】
また、前記演算部33で演算させた前記炉心１の平均出力値から、時定数演算部34において熱出力値を計算して、光伝送によりロッドブロックモニタ17ａ，17ｂに伝達するが、この熱出力値が設定値の例えば低値、最大値、中間値、平均値等を越えた場合に、警報設定部35は熱出力高信号を出力するように構成している（請求項１，２）。
【００３７】
なお、前記熱出力高信号は論理回路13に伝送され、この論理回路13において前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからの熱出力高信号の論理和をとり、制御棒操作監視系10にトリップ信号として出力されて、原子炉緊急停止（スクラム）をしたり、警報信号を出力したりする。
【００３８】
これにより、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいて、炉心１における再循環流量の低流量と、原子炉が高出力時（ＳＲＩ領域）における選択制御棒挿入の判定をすることが可能になる（請求項３）。
また、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆは、平均出力値に時定数をかけた値（熱出力）と、ＬＰＲＭ検出器３による局部出力領域モニタ値をそれぞれロッドブロックモニタ17ａ，17ｂに対して光伝送にて送信している。
【００３９】
上記構成による作用としては、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいては、熱出力値を設定値と比較する機能を持たせてあり、熱出力高時に出力される熱出力高信号は、論理回路13に対し光伝送にて送信される。従って、この光伝送により、各ユニットはそれぞれが電気的および物理的に分離される。
【００４０】
前記ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂでは、受信した全区分の熱出力値を保持すると共に、区分毎の熱出力値の中間値（または低値、または平均値、または最大値）をとる機能を備えており、また、ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆから再循環流量の信号が入力されている。
【００４１】
これにより、前記区分毎の熱出力値の中間値について、再循環流量をもとにして運転領域判定を行うことにより、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂは運転領域制限監視機能を有する。また、このロッドブロックモニタ17ａ，17ｂがＡ，Ｂ系に二重化しているので、運転領域制限監視機能も同様に二重化される。
従って、本第１実施の形態によれば、ユニット数が大幅に削減されるので、設置スペースが低減できると共に、各ユニット相互における信号伝達のための信号ケーブル類が削減されて、装置全体の信頼性も向上する。
【００４２】
第２実施の形態は請求項４に係り、上記第１実施の形態の変形であることから、第１実施の形態と同様の構成と作用および効果については説明を省略して、異なる部分について説明する。
図２のブロック構成図に示すように、電源系統をＡ，Ｂ系の２つに分離した２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと共に、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆを具備している。
【００４３】
また、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆは、熱出力演算を実施すると共にこの熱出力値（ＴＰＭ値）を、ＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂの出力と共に、光伝送によりＡ，Ｂ系のロッドブロックモニタ17ａ，17ｂへ送信される。
同様にして、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいて演算された、差圧伝送器からの流量データによる再循環系の流量値を、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂへ送信する。
【００４４】
これにより、上記第１実施の形態と同様の機能で、ユニット数をさらに削減できることから、設置スペースの低減と、各ユニット相互における信号伝達のための信号ケーブル類が削減されて、装置全体の信頼性がさらに向上する。
【００４５】
第３実施の形態は請求項４に係り、上記第２実施の形態の変形であることから、第２実施の形態と同様の構成と作用および効果については説明を省略して、異なる部分について説明する。
上記第２実施の形態におけるＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいて、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂへ出力する熱出力値の代りに平均出力値を送信して、Ａ，Ｂ系のロッドブロックモニタ17ａ，17ｂにおいて、熱出力値の演算処理をさせることにより、選択制御棒挿入判定および運転領域監視を行う。
【００４６】
これにより、ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆから受信している再循環流量信号は、通常ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂでは、ロッドブロックモニタ値の警報設定値にのみ使用しているが、この再循環流量を運転領域監視用にも使用して監視を行うことができる。
【００４７】
第４実施の形態は請求項５乃至請求項９に係り、上記第２実施の形態の変形であることから、第２実施の形態と同様の構成と作用および効果については説明を省略して、異なる部分について説明する。
【００４８】
図３のブロック構成図に示すように、電源系統をＡ，Ｂ系の２つに分離した２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆを具備しており、それぞれがデータ伝送処理系36ａ，36ｂと接続している。
また、データ伝送処理系36ａ，36ｂは、入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄと演算部38、および出力Ｉ／Ｆ部39と表示器40、さらに記録装置41とから構成されており、外部での適宜切替え42を可能としている（請求項５〜９）。
【００４９】
なお、前記入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄは、それぞれ伝送コントロール部43と演算部44、および共通メモリ45とから形成している。また、出力Ｉ／Ｆ部39は、共通メモリ46と演算部47、および伝送コントロール部48で形成していて、前記入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄと共に、各演算部44，47はそれぞれ独立して演算処理を実行する。
【００５０】
次に、上記構成による作用について説明する。データ伝送処理系36ａ，36ｂにおいては、入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄにて、２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからの出力データ（ＡＰＲＭ，ＬＰＲＭ各ユニットにて演算・監視する原子炉内の出力データおよび機器状態の情報）を、各チャンネルから受信する。
この入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄにて受信したデータは、演算部44より共通メモリ45に格納される。
【００５１】
また、演算部38を介してデータは、出力Ｉ／Ｆ部39において、共通メモリ46に書き込み、演算部47で他のユニットへ伝送させるようにデータを加工して、伝送コントローラ48にて他ユニットへ伝送させる。なお、前記表示器40と記録装置41は、演算部38からの出力データの表示と記録を行う。
【００５２】
これにより、前記データ伝送処理系36ａ，36ｂは、それぞれＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからの、原子炉内の出力および機器状態のデータを、独立してデータの入出力処理をする。
従って、後段のプロセスコンピュータに対するＬＰＲＭ検出信号の出力更新周期を短くすると共に、各入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄの演算処理手段の相互補完により、どの入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄが機能しなくなっても他の入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄの演算処理手段にて代替して信頼性を向上させることができる。
【００５３】
また、１個の入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄの入力が、ＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂおよびＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆのチャンネル数だけ用意されている場合には、各入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄにそれぞれ同様にＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂおよびＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからのデータを入力させるようにした場合は、１つの入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄが故障した際に、他の入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄにて処理することができる。
【００５４】
このように、データ伝送処理系36ａ，36ｂの内部を信号入力部（入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄ）、送信データ加工部（演算部38）、信号出力部（出力Ｉ／Ｆ部39）に分散させて、演算処理および信頼性の向上を図っている。
また、図示しないプロセスコンピュータが処理している炉心関連部分をデータ伝送処理系36ａ，36ｂの演算部38にて行い、機器の集約化により機器の削減ができ、たとえば、入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄの単一故障による測定データの損失を防ぐことから信頼性が向上する。
【００５５】
なお、前記データ伝送処理系36ａ，36ｂには、全区分の平均出力値と熱出力値、および再循環流量値のデータが受信されるので、演算部38にて従来プロセスコンピュータが演算処理していた、炉心関連の演算（炉心出力分布計算、炉心流量分布、ボイド率分布計算）が可能となる。
【００５６】
すなわち、前記炉心出力分布、炉心流量分布、ボイド率分布および制御棒位置等から、限界出力密度比、限界出力比を、さらに、前記炉心出力分布をもとに燃料集合体各セグメントの累積燃焼、制御棒、ＬＰＲＭの累積照射量の計算ができる。
また、データ伝送処理系36ａ，36ｂにおける表示器40により演算結果を表示すると共に、記録装置41にて演算結果の記録を行う。
【００５７】
このように、データ伝送処理系36ａ，36ｂにおいて、従来常用系であるプロセスコンピュータにおける炉心関連の演算を行わせることにより、関連機器が削減されてプロセスコンピュータまでのケーブル接続が不要になる。
さらに、近年は演算処理速度が上昇しているため、従来のようにプロセスコンピュータへ送信して炉心関連の演算をさせるよりも、直接出力監視装置にて処理する方が、従来プロセスコンピュータにて出力していた警報出力までの時間が一層短縮される。
【００５８】
第５実施の形態は請求項10に係り、上記第４実施の形態の変形であることから、第４実施の形態と同様の構成と作用効果については説明を省略して、異なる部分についてのみ説明する。
図４のブロック構成図に示すように、データ伝送処理系36ａ，36ｂは二重化されていて、上記図３と同様の構成にて接続され、データ伝送処理系36ａ，36ｂの切替42を可能としている。
【００５９】
ここで、ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからロッドブロックモニタ17ａ，17ｂと、データ伝送処理系36ａ，36ｂへ送信されるデータは同一なため、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂからデータ伝送処理系36ａ，36ｂへデータを送信させるようにしている。
なお、データ伝送処理系36ａ，36ｂにおいては、応答速度の制約がないので、このようにロッドブロックモニタ17ａ，17ｂを経由してデータの送信を行っても何等問題は生じない。
【００６０】
従って、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂから、データ伝送処理系36ａ，36ｂへデータを送信するようにしたことで、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆから、データ伝送処理系36ａ，36ｂへのデータ送信が不可能になった場合でも、データ伝送処理系の受信データバックアップにより、データ伝送処理系36ａ，36ｂが正常に動作して、故障扱いにはならない。
このように、データ伝送処理系36ａ，36ｂが二重化されていることから、信頼性が向上する。
【００６１】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ＡＰＲＭユニットおよびロッドブロックモニタ機能の集約化により、ユニット等構成機器数が減少して設置スペースの低減と信頼性が向上すると共に、データ伝送処理系の二重化によりさらに信頼性が向上する。
【００６２】
また、従来外部のプロセスコンピュータで実施していた炉心関連の演算をデータ伝送処理系にて行うことで、システム応答性が向上し、プラント運転上の安全性が増す。
さらに、ロッドブロックモニタにおいて熱出力演算および監視を行うことで、ＡＰＲＭユニットにおける演算処理の負荷が低減し、ＡＰＲＭユニットの応答性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施の形態の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図２】本発明に係る第２，３実施の形態の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図３】本発明に係る第４実施の形態の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図４】本発明に係る第５実施の形態の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図５】軽水炉における従来のＬＰＲＭ検出器集合体の配置図。
【図６】従来の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図７】原子炉における選択制御棒挿入領域の特性曲線図。
【図８】原子炉における安定性制限曲線の特性曲線図。
【図９】従来のデータ伝送処理系のブロック構成図。
【図１０】従来型データ伝送処理系のブロック構成図。
【符号の説明】
１…炉心、２…検出器集合体、３…ＬＰＲＭ検出器、４…制御棒、５ａ，５ｂ…ＬＰＲＭユニット、６ａ〜６ｆ…ＡＰＲＭユニット、７，20ａ，20ｂ，27，33，38，44，47…演算部、８，35…警報設定部、９ａ〜９ｆ…選択制御棒挿入判定ユニット（ＳＲＩ）、10…制御棒操作監視系（ＲＰＳ）、11…時定数演算器、12，22…警報設定器、13…論理回路、14…差圧伝送器信号、15ａ〜15ｄ…再循環流量演算装置（ＦＬＯＷユニット）、16…流量変換部、17ａ，17ｂ…ロッドブロックモニタ（ＲＢＭ）、18…選択制御棒挿入領域、19…運転領域制限監視ユニット、21…統括演算部、23…（欠番）、24ａ〜24ｆ，36ａ〜36ｆ…データ伝送処理系（ＤＣＦ）、25…第１伝送コントロール部、26…第１メモリ、28…第２メモリ、29…第２伝送コントロール部、30…運転制御系、31ａ〜31ｆ…ＡＰＲＭユニット、32…Ａ／Ｄ変換部、34…時定数演算部、37ａ〜37ｄ…入力Ｉ／Ｆ部、39…出力Ｉ／Ｆ部、40…表示器、41…記録装置、42…切替え、43，48…伝送コントロール部、45，46…共通メモリ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電プラントの原子炉核計装システムで、出力領域における中性子束を監視する原子炉出力監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型軽水炉において、出力領域における中性子束を監視する原子炉出力監視装置である出力領域モニタ（ＰＲＭ）は、図５の炉心横断面図に示すように、炉心１における局部出力分布の計測と平均出力の計測、および原子炉出力約10％以上の出力領域での運転時に、局部出力および平均出力の過渡変化に対して炉心を保護すること（安全保護機能）を目的に設けられている。
【０００３】
従って、局部出力領域モニタ（Local Power Range Monitor 、以下、ＬＰＲＭと略称する）検出器集合体２としては、炉心軸方向に沿って等間隔で４つのＬＰＲＭ検出器３を配置（下からＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄレベル）し、炉心平面上で制御棒４の２本間隔毎に計測を行っている。
【０００４】
また、図６のブロック構成図に示すように、前記ＬＰＲＭ検出器３の出力信号は、電源系統をＡ，Ｂ系の２つに分離したＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂに入力される。
さらに、平均出力領域モニタ（Average Power Range Monitor 、以下、ＡＰＲＭと略称する）ユニット６ａ〜６ｆは、それぞれ演算部７と警報設定部８を備えており、前記ＬＰＲＭ検出器３の信号を炉心１全体から均等に入力して、炉心１の平均出力レベルの計測を行なっている。
【０００５】
なお、前記ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆにおいては、炉心１の平均出力レベルが設定値に達した時や、ＬＰＲＭ検出器３の信号の入力数がＡＰＲＭ演算に必要な数を下回った時、およびＡＰＲＭ電源の喪失により監視機能が無効となった時等には、選択制御棒挿入（ＳＲＩ）判定ユニット９ａ〜９ｆを介して、制御棒操作監視系（ＲＰＳ）10にトリップ信号を出力する。
【０００６】
前記選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆは、それぞれ時定数演算器11と警報設定器12を備えていて、各選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆからのトリップ信号は、論理回路13を経由して、前記制御棒操作監視系10に出力され、原子炉緊急停止（スクラム）をしたり、警報信号を出力したりする。
軽水炉において安全保護機能を有する系統は、その系統を構成するチャンネルの単一故障が起きた場合でも、その安全保護機能を失わないように、多重性を備えた設計とする必要がある。
【０００７】
このために、ＢＷＲ−２／３／４／５型沸騰水型軽水炉における制御棒操作監視系10としては、二重の１out of２方式を採用した２系４区分（Ａ，Ｂ系、区分Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂ1 ，Ｂ2 ）のチャンネル構成となっている。
【０００８】
一方、ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆ等の原子炉核計装系については、運転中でも一部のユニットを使用状態から切り離し（以下、バイパスと呼ぶ）を行い、保守や調整および校正ができるように、各系で１チャンネル多い構成、即ち各系３チャンネル（Ａ系−Ａ，Ｃ，Ｅ、Ｂ系−Ｂ，Ｄ，Ｆ）で、Ａ，Ｂ両系で６チャンネルの構成とし、各系のＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆは、同一系に属する図示しない無停電電源装置より給電されている。
【０００９】
また、各制御棒操作監視系10に接続されている３チャンネルのＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆの内で、１チャンネルのＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆを、図示しないバイパススイッチによりバイパスすることもできる。なお、この時にバイパスされたＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆからのトリップ信号は採用されない。
【００１０】
しかしながら、例えば、前記Ａ系のＡＰＲＭユニット６ａ，６ｃ，６ｅの内で、ＡＰＲＭユニット６ａの１チャンネルが故障や保守または校正等のためにバイパス状態となっても、残り２チャンネルのＡＰＲＭユニット６ｃ，６ｅが、論理回路13により制御棒操作監視系10のＡ系で、２つのチャンネルＡ1 ，Ａ2 のいずれかにそれぞれ接続される。
【００１１】
このために、前記単一故障が起きた場合でも、健全な残りの１チャンネルと他系のＡＰＲＭユニット６ｂ，６ｄ，６ｆにより多重化されている。
また、前記ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆは、炉心１における冷却材の再循環流量に応じて変化するトリップ出力設定点を有しており、このために出力領域モニタでは再循環流量の監視も行っている。
【００１２】
これには、各再循環ループに設置した各差圧伝送器14からの信号を、再循環流量演算装置（以下、ＦＬＯＷユニットと呼ぶ）15ａ〜15ｄに入力し、内部に備えた流量変換部16により再循環ループ流量の総和（ＦＬＯＷ）を演算し、Ａ，Ｂ系別にして前記ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆへ出力する。
また、前記差圧伝送器14およびＦＬＯＷユニット15ａ〜15ｄは、各単一故障がＡ，Ｂ両系のＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆに影響を与えないように、各系が１または２チャンネル、両系で２または４チャンネルの多重化に構成している。
【００１３】
これにより、各ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆは、ＦＬＯＷユニット15ａ〜15ｄからの再循環流量信号を入力し、この再循環流量値に応じてトリップ出力の設定点を決定する。
また、再循環流量信号は、ロッドブロックモニタ（ＲＢＭ）17ａ，17ｂへも出力され、制御棒引き抜き阻止トリップ出力の設定点決定に使用されている。
【００１４】
なお、前記ＡＰＲＭ出力信号は図示しないアイソレータと、前記選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆの時定数演算部11を通し、熱出力（ＴＰＭ）信号として熱出力値を監視する。
しかし、この熱出力値が設定値より高い時には、選択制御棒挿入システムへ信号を発して、図７の特性曲線図において斜線で示す選択制御棒挿入領域18を外れた時に、原子炉の出力を下げるために特定の制御棒を挿入する操作をさせる。
【００１５】
なおここでは、２つの選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆからの熱出力高判定の論理和をとって、制御棒操作監視系10へ制御棒４を挿入させる信号を発している。
また、運転領域制限監視ユニット19は、Ａ，Ｂ系別に２つの演算部20ａ，20ｂと、統括演算部21および警報設定器22を備えていて、前記同一区分の各選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆにて演算された熱出力信号を、演算部20ａ，20ｂによって演算（平均値や中間値をとる）して熱出力値を出力する。
【００１６】
さらに、この各区分の演算結果は、統括演算部21において平均や中間値の演算をして、警報設定器22にて安定性制限領域から外れた時に、警報および警報出力を行う（符号23は欠番）。
前記出力領域モニタにおいて、安全系に含まれるＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂおよびＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆと、常用系であるロッドブロックモニタ17ａ，17ｂ等との間のデータ伝送を分離・統括するものとして、データ伝送処理系がある。
【００１７】
このデータ伝送処理系として、改良型沸騰水型軽水炉用出力領域モニタでは、核計装と計算機とのインターフェースとして使用している。この時、ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆの１チャンネルに対して、データ伝送処理系も１チャンネルを必要としていた。
【００１８】
従って、図９のブロック構成図に示すように、２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと、６チャンネルのＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆを、２チャンネルのロッドブロックモニタ（ＲＢＭ）17ａ，17ｂと、６チャンネルのデータ伝送処理系（ＤＣＦ）24ａ〜24ｆにより、Ａ，Ｂ系の２つに分けて、前記ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂはＲＰＳ10へ、データ伝送処理系24ａ〜24ｆは、運転制御系30へデータ伝送をしている。
【００１９】
なお、前記データ伝送処理系24ａ〜24ｆは、図10のブロック構成図に示すように、第１伝送コントロール部25と第１メモリ26、演算部27と第２メモリ28さらに第２伝送コントロール部29を備えている。
【００２０】
このデータ伝送処理系24ａ〜24ｆにおいては、他のユニットである、例えばＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆから入力するデータを、第１伝送コントローラ部25を経由して第１メモリ26に格納すると共に、演算部27にて出力データ用に加工して第２メモリ28に書き込み、次いで、第２伝送コントロール部29から別のユニットである、運転制御系30へ伝送する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の原子炉出力監視装置においては、ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆからのＡＰＲＭ信号を入力する選択制御棒挿入判定ユニット９ａ〜９ｆが、ＡＰＲＭユニット６ａ〜６ｆと同じチャンネル分が必要であることから、機器ユニット数が多く設置場所も広く必要としていた。
また、同様に運転領域制限監視ユニット19まで熱出力信号を伝送するため等に、機器相互間に多くのケーブルを敷設することから、設置作業が複雑になり信頼性も低下する支障があった。
【００２２】
本発明の目的とするところは、選択制御棒挿入判定ユニットと運転領域制限監視ユニットを他のユニットへ集約して、データ伝送処理系等と共にユニット数を削減して設置場所の低減と信頼性を向上した原子炉出力監視装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、沸騰水型軽水炉に使用される局部出力領域モニタ検出器の信号を入力処理する局部出力領域モニタユニットおよび平均出力領域モニタユニットと、前記局部出力領域モニタ検出器の信号を前記平均出力領域モニタユニットを介して入力されるロッドブロックモニタとを備え、前記平均出力領域モニタユニットにて低流量および高出力時の選択制御棒挿入領域を判定して警報を発し、前記平均出力領域モニタユニットで演算した熱流束相当出力（熱出力）をもとにして、前記ロッドブロックモニタにて区分毎の熱出力値を選択または演算を行い、
前記平均出力領域モニタユニットから受信した再循環流量と前記ロッドブロックモニタにて求めた区分毎の熱出力値をもとに、区分毎の熱出力値の中間値について運転領域制限判定を前記ロッドブロックモニタにて行うことを特徴とする。
平均出力領域モニタにおいて平均出力値に時定数をかけて熱出力値の演算を行い、この結果から選択制御棒挿入の判定を行うと共に警報を発し、平均出力領域モニタにおいて熱出力値の演算を行った結果から、ロッドブロックモニタにより二重化した運転領域制限監視を行い、平均出力領域モニタユニットにおいて熱出力および再循環流量値を演算し、この結果から運転領域制限の判定をロッドブロックモニタにて行う。
【００２６】
請求項２記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、安全系に含まれる局部出力領域モニタユニットと、平均出力領域モニタユニットおよび常用系であるロッドブロックモニタ等との間のデータ伝送を分離・統括するデータ伝送処理系が、全平均出力領域モニタユニットおよび局部出力領域モニタユニットからのデータを２チャンネル構成のデータ伝送処理系に各々入力して冗長化することを特徴とする。
平均出力領域モニタユニットおよび局部出力領域モニタユニットからのデータは、２チャンネルの冗長化したデータ伝送処理系にて伝達させる。
【００２７】
請求項３記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、炉心出力分布計算とその結果を表示および記録することを全チャンネルの局部出力領域モニタ値をもとに行うことを特徴とする。
データ伝送処理系において、炉心出力分布計算とその結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００２８】
請求項４記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、炉心流量分布計算とその結果を表示および記録することを特徴とする。
データ伝送処理系において、炉心流量分布計算とその結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００２９】
請求項５記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、炉心出力分布と炉心流量分布および制御棒位置等から限界出力密度比と限界出力比の計算とその結果を表示および記録することを特徴とする。
データ伝送処理系において、炉心出力分布と炉心流量分布および制御棒位置等から限界出力密度比と限界出力比の計算炉心流量分布計算と、その結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００３０】
請求項６記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、原子炉のヒートバランスから全炉心での熱出力の計算とその結果を表示および記録することを特徴とする。
データ伝送処理系において、原子炉のヒートバランスから全炉心での熱出力の計算と、その結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００３１】
請求項７記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、炉心出力分布をもとに燃料集合体各セグメントの累積燃焼と制御棒および局部出力領域モニタの累積照射量計算との結果を表示および記録することを特徴とする。
データ伝送処理系において、燃料集合体各セグメントの累積燃焼と制御棒および局部出力領域モニタの累積照射量計算と、その結果の表示および記録をして、原子炉の監視を行う。
【００３２】
請求項８記載の発明に係る原子炉出力監視装置は、請求項２において、前記データ伝送処理系が、平均出力領域モニタユニットからロッドブロックモニタ経由でデータ伝送してバックアップ機能を付与したことを特徴とする。
データ伝送処理系は、ロッドブロックモニタ経由でデータを取り込むことにより、バックアップ機能が付与される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第１実施の形態は請求項１乃至請求項３に係り、図１のブロック構成図に示すように、複数のＬＰＲＭ検出器３の出力信号は、電源系統をＡ，Ｂ系の２つに分離した２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂに入力される。
【００３４】
さらに、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆは、それぞれＡ／Ｄ変換部32と演算部33、時定数演算部34と警報設定部35を備えており、前記ＬＰＲＭ検出器３の信号を炉心１全体から均等に入力して、炉心１の平均出力レベルの計測を行ない、この平均出力値を前記ＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂの出力と共に、光ファイバーケーブルを介して、光伝送によりＡ，Ｂ系のロッドブロックモニタ17ａ，17ｂに伝達する。
【００３５】
なお、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいては、図示しない再循環系における差圧伝送器からの流量データを、差圧伝送器信号14としてＡ／Ｄ変換部32に入力し、演算部33において流量を演算すると共に、設定値を越えた場合には警報をする。
さらに、前記ＬＰＲＭ検出器３の信号をＡ／Ｄ変換部32を通して、平均出力値を演算部33で演算させ、必要に応じて警報設定部35において警報を発する。
【００３６】
また、前記演算部33で演算させた前記炉心１の平均出力値から、時定数演算部34において熱出力値を計算して、光伝送によりロッドブロックモニタ17ａ，17ｂに伝達するが、この熱出力値が設定値の例えば低値、最大値、中間値、平均値等を越えた場合に、警報設定部35は熱出力高信号を出力するように構成している（請求項１，２）。
【００３７】
なお、前記熱出力高信号は論理回路13に伝送され、この論理回路13において前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからの熱出力高信号の論理和をとり、制御棒操作監視系10にトリップ信号として出力されて、原子炉緊急停止（スクラム）をしたり、警報信号を出力したりする。
【００３８】
これにより、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいて、炉心１における再循環流量の低流量と、原子炉が高出力時（ＳＲＩ領域）における選択制御棒挿入の判定をすることが可能になる（請求項３）。
また、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆは、平均出力値に時定数をかけた値（熱出力）と、ＬＰＲＭ検出器３による局部出力領域モニタ値をそれぞれロッドブロックモニタ17ａ，17ｂに対して光伝送にて送信している。
【００３９】
上記構成による作用としては、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいては、熱出力値を設定値と比較する機能を持たせてあり、熱出力高時に出力される熱出力高信号は、論理回路13に対し光伝送にて送信される。従って、この光伝送により、各ユニットはそれぞれが電気的および物理的に分離される。
【００４０】
前記ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂでは、受信した全区分の熱出力値を保持すると共に、区分毎の熱出力値の中間値（または低値、または平均値、または最大値）をとる機能を備えており、また、ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆから再循環流量の信号が入力されている。
【００４１】
これにより、前記区分毎の熱出力値の中間値について、再循環流量をもとにして運転領域判定を行うことにより、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂは運転領域制限監視機能を有する。また、このロッドブロックモニタ17ａ，17ｂがＡ，Ｂ系に二重化しているので、運転領域制限監視機能も同様に二重化される。
従って、本第１実施の形態によれば、ユニット数が大幅に削減されるので、設置スペースが低減できると共に、各ユニット相互における信号伝達のための信号ケーブル類が削減されて、装置全体の信頼性も向上する。
【００４２】
第２実施の形態は請求項４に係り、上記第１実施の形態の変形であることから、第１実施の形態と同様の構成と作用および効果については説明を省略して、異なる部分について説明する。
図２のブロック構成図に示すように、電源系統をＡ，Ｂ系の２つに分離した２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと共に、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆを具備している。
【００４３】
また、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆは、熱出力演算を実施すると共にこの熱出力値（ＴＰＭ値）を、ＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂの出力と共に、光伝送によりＡ，Ｂ系のロッドブロックモニタ17ａ，17ｂへ送信される。
同様にして、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいて演算された、差圧伝送器からの流量データによる再循環系の流量値を、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂへ送信する。
【００４４】
これにより、上記第１実施の形態と同様の機能で、ユニット数をさらに削減できることから、設置スペースの低減と、各ユニット相互における信号伝達のための信号ケーブル類が削減されて、装置全体の信頼性がさらに向上する。
【００４５】
第３実施の形態は請求項４に係り、上記第２実施の形態の変形であることから、第２実施の形態と同様の構成と作用および効果については説明を省略して、異なる部分について説明する。
上記第２実施の形態におけるＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆにおいて、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂへ出力する熱出力値の代りに平均出力値を送信して、Ａ，Ｂ系のロッドブロックモニタ17ａ，17ｂにおいて、熱出力値の演算処理をさせることにより、選択制御棒挿入判定および運転領域監視を行う。
【００４６】
これにより、ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆから受信している再循環流量信号は、通常ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂでは、ロッドブロックモニタ値の警報設定値にのみ使用しているが、この再循環流量を運転領域監視用にも使用して監視を行うことができる。
【００４７】
第４実施の形態は請求項５乃至請求項９に係り、上記第２実施の形態の変形であることから、第２実施の形態と同様の構成と作用および効果については説明を省略して、異なる部分について説明する。
【００４８】
図３のブロック構成図に示すように、電源系統をＡ，Ｂ系の２つに分離した２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆを具備しており、それぞれがデータ伝送処理系36ａ，36ｂと接続している。
また、データ伝送処理系36ａ，36ｂは、入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄと演算部38、および出力Ｉ／Ｆ部39と表示器40、さらに記録装置41とから構成されており、外部での適宜切替え42を可能としている（請求項５〜９）。
【００４９】
なお、前記入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄは、それぞれ伝送コントロール部43と演算部44、および共通メモリ45とから形成している。また、出力Ｉ／Ｆ部39は、共通メモリ46と演算部47、および伝送コントロール部48で形成していて、前記入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄと共に、各演算部44，47はそれぞれ独立して演算処理を実行する。
【００５０】
次に、上記構成による作用について説明する。データ伝送処理系36ａ，36ｂにおいては、入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄにて、２チャンネルのＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからの出力データ（ＡＰＲＭ，ＬＰＲＭ各ユニットにて演算・監視する原子炉内の出力データおよび機器状態の情報）を、各チャンネルから受信する。
この入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄにて受信したデータは、演算部44より共通メモリ45に格納される。
【００５１】
また、演算部38を介してデータは、出力Ｉ／Ｆ部39において、共通メモリ46に書き込み、演算部47で他のユニットへ伝送させるようにデータを加工して、伝送コントローラ48にて他ユニットへ伝送させる。なお、前記表示器40と記録装置41は、演算部38からの出力データの表示と記録を行う。
【００５２】
これにより、前記データ伝送処理系36ａ，36ｂは、それぞれＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂと、６チャンネルのＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからの、原子炉内の出力および機器状態のデータを、独立してデータの入出力処理をする。
従って、後段のプロセスコンピュータに対するＬＰＲＭ検出信号の出力更新周期を短くすると共に、各入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄの演算処理手段の相互補完により、どの入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄが機能しなくなっても他の入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄの演算処理手段にて代替して信頼性を向上させることができる。
【００５３】
また、１個の入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄの入力が、ＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂおよびＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆのチャンネル数だけ用意されている場合には、各入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄにそれぞれ同様にＬＰＲＭユニット５ａ，５ｂおよびＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからのデータを入力させるようにした場合は、１つの入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄが故障した際に、他の入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄにて処理することができる。
【００５４】
このように、データ伝送処理系36ａ，36ｂの内部を信号入力部（入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄ）、送信データ加工部（演算部38）、信号出力部（出力Ｉ／Ｆ部39）に分散させて、演算処理および信頼性の向上を図っている。
また、図示しないプロセスコンピュータが処理している炉心関連部分をデータ伝送処理系36ａ，36ｂの演算部38にて行い、機器の集約化により機器の削減ができ、たとえば、入力Ｉ／Ｆ部37ａ〜37ｄの単一故障による測定データの損失を防ぐことから信頼性が向上する。
【００５５】
なお、前記データ伝送処理系36ａ，36ｂには、全区分の平均出力値と熱出力値、および再循環流量値のデータが受信されるので、演算部38にて従来プロセスコンピュータが演算処理していた、炉心関連の演算（炉心出力分布計算、炉心流量分布、ボイド率分布計算）が可能となる。
【００５６】
すなわち、前記炉心出力分布、炉心流量分布、ボイド率分布および制御棒位置等から、限界出力密度比、限界出力比を、さらに、前記炉心出力分布をもとに燃料集合体各セグメントの累積燃焼、制御棒、ＬＰＲＭの累積照射量の計算ができる。
また、データ伝送処理系36ａ，36ｂにおける表示器40により演算結果を表示すると共に、記録装置41にて演算結果の記録を行う。
【００５７】
このように、データ伝送処理系36ａ，36ｂにおいて、従来常用系であるプロセスコンピュータにおける炉心関連の演算を行わせることにより、関連機器が削減されてプロセスコンピュータまでのケーブル接続が不要になる。
さらに、近年は演算処理速度が上昇しているため、従来のようにプロセスコンピュータへ送信して炉心関連の演算をさせるよりも、直接出力監視装置にて処理する方が、従来プロセスコンピュータにて出力していた警報出力までの時間が一層短縮される。
【００５８】
第５実施の形態は請求項10に係り、上記第４実施の形態の変形であることから、第４実施の形態と同様の構成と作用効果については説明を省略して、異なる部分についてのみ説明する。
図４のブロック構成図に示すように、データ伝送処理系36ａ，36ｂは二重化されていて、上記図３と同様の構成にて接続され、データ伝送処理系36ａ，36ｂの切替42を可能としている。
【００５９】
ここで、ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆからロッドブロックモニタ17ａ，17ｂと、データ伝送処理系36ａ，36ｂへ送信されるデータは同一なため、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂからデータ伝送処理系36ａ，36ｂへデータを送信させるようにしている。
なお、データ伝送処理系36ａ，36ｂにおいては、応答速度の制約がないので、このようにロッドブロックモニタ17ａ，17ｂを経由してデータの送信を行っても何等問題は生じない。
【００６０】
従って、ロッドブロックモニタ17ａ，17ｂから、データ伝送処理系36ａ，36ｂへデータを送信するようにしたことで、前記ＡＰＲＭユニット31ａ〜31ｆから、データ伝送処理系36ａ，36ｂへのデータ送信が不可能になった場合でも、データ伝送処理系の受信データバックアップにより、データ伝送処理系36ａ，36ｂが正常に動作して、故障扱いにはならない。
このように、データ伝送処理系36ａ，36ｂが二重化されていることから、信頼性が向上する。
【００６１】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ＡＰＲＭユニットおよびロッドブロックモニタ機能の集約化により、ユニット等構成機器数が減少して設置スペースの低減と信頼性が向上すると共に、データ伝送処理系の二重化によりさらに信頼性が向上する。
【００６２】
また、従来外部のプロセスコンピュータで実施していた炉心関連の演算をデータ伝送処理系にて行うことで、システム応答性が向上し、プラント運転上の安全性が増す。
さらに、ロッドブロックモニタにおいて熱出力演算および監視を行うことで、ＡＰＲＭユニットにおける演算処理の負荷が低減し、ＡＰＲＭユニットの応答性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施の形態の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図２】本発明に係る第２，３実施の形態の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図３】本発明に係る第４実施の形態の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図４】本発明に係る第５実施の形態の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図５】軽水炉における従来のＬＰＲＭ検出器集合体の配置図。
【図６】従来の原子炉出力監視装置のブロック構成図。
【図７】原子炉における選択制御棒挿入領域の特性曲線図。
【図８】原子炉における安定性制限曲線の特性曲線図。
【図９】従来のデータ伝送処理系のブロック構成図。
【図１０】従来型データ伝送処理系のブロック構成図。
【符号の説明】
１…炉心、２…検出器集合体、３…ＬＰＲＭ検出器、４…制御棒、５ａ，５ｂ…ＬＰＲＭユニット、６ａ〜６ｆ…ＡＰＲＭユニット、７，20ａ，20ｂ，27，33，38，44，47…演算部、８，35…警報設定部、９ａ〜９ｆ…選択制御棒挿入判定ユニット（ＳＲＩ）、10…制御棒操作監視系（ＲＰＳ）、11…時定数演算器、12，22…警報設定器、13…論理回路、14…差圧伝送器信号、15ａ〜15ｄ…再循環流量演算装置（ＦＬＯＷユニット）、16…流量変換部、17ａ，17ｂ…ロッドブロックモニタ（ＲＢＭ）、18…選択制御棒挿入領域、19…運転領域制限監視ユニット、21…統括演算部、23…（欠番）、24ａ〜24ｆ，36ａ〜36ｆ…データ伝送処理系（ＤＣＦ）、25…第１伝送コントロール部、26…第１メモリ、28…第２メモリ、29…第２伝送コントロール部、30…運転制御系、31ａ〜31ｆ…ＡＰＲＭユニット、32…Ａ／Ｄ変換部、34…時定数演算部、37ａ〜37ｄ…入力Ｉ／Ｆ部、39…出力Ｉ／Ｆ部、40…表示器、41…記録装置、42…切替え、43，48…伝送コントロール部、45，46…共通メモリ。
Claims (8)
- 沸騰水型軽水炉に使用される局部出力領域モニタ検出器の信号を入力処理する局部出力領域モニタユニットおよび平均出力領域モニタユニットと、
前記局部出力領域モニタ検出器の信号を前記平均出力領域モニタユニットを介して入力されるロッドブロックモニタとを備え、
前記平均出力領域モニタユニットにて低流量および高出力時の選択制御棒挿入領域を判定して警報を発し、
前記平均出力領域モニタユニットで演算した熱流束相当出力（熱出力）をもとにして、前記ロッドブロックモニタにて区分毎の熱出力値を選択または演算を行い、
前記平均出力領域モニタユニットから受信した再循環流量と前記ロッドブロックモニタにて求めた区分毎の熱出力値をもとに、区分毎の熱出力値の中間値について運転領域制限判定を前記ロッドブロックモニタにて行うことを特徴とする原子炉出力監視装置。 - 安全系に含まれる前記局部出力領域モニタユニットと、前記平均出力領域モニタユニットおよび常用系である前記ロッドブロックモニタ等との間のデータ伝送を分離・統括するデータ伝送処理系が、全平均出力領域モニタユニットおよび局部出力領域モニタユニットからのデータを２チャンネル構成のデータ伝送処理系に各々入力して冗長化することを特徴とする請求項１記載の原子炉出力監視装置。
- 前記データ伝送処理系が、炉心出力分布計算とその結果を表示および記録することを全チャンネルの局部出力領域モニタ値をもとに行うことを特徴とする請求項２記載の原子炉出力監視装置。
- 前記データ伝送処理系が、炉心流量分布計算とその結果を表示および記録することを特徴とする請求項２記載の原子炉出力監視装置。
- 前記データ伝送処理系が、炉心出力分布と炉心流量分布および制御棒位置等から限界出力密度比と限界出力比の計算とその結果を表示および記録することを特徴とする請求項２記載の原子炉出力監視装置。
- 前記データ伝送処理系が、原子炉のヒートバランスから全炉心での熱出力の計算とその結果を表示および記録することを特徴とする請求項２記載の原子炉出力監視装置。
- 前記データ伝送処理系が、炉心出力分布をもとに燃料集合体各セグメントの累積燃焼と制御棒および局部出力領域モニタの累積照射量計算との結果を表示および記録することを特徴とする請求項２記載の原子炉出力監視装置。
- 前記データ伝送処理系が、平均出力領域モニタユニットからロッドブロックモニタ経由でデータ伝送してバックアップ機能を付与したことを特徴とする請求項２記載の原子炉出力監視装置。
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-
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