JP3881399B2

JP3881399B2 - 固定式原子炉内計装装置

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Publication number: JP3881399B2
Application number: JP04480996A
Authority: JP
Inventors: 順政遠藤; 康彦波連; 直敬小田; 仁伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: JPH09236687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内に設置した中性子検出器の出力に基づいて原子炉出力を計測する原子炉内出力計測装置に係り、特に検出器を校正するのにガンマサーモメータ等の固定式センサの出力を使用する固定式原子炉内計装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来より有る原子炉内出力計測装置の一つである可動式炉内計測装置（ＴＩＰ：Traversing Incore Probe System）の構成例を示している。
同図は、原子炉圧力容器１が原子炉建屋の原子炉格納容器２内に設置されている状態を示している。ＴＩＰ検出器３が牽引機構４により駆動可能になっている。索引機構４をペネ５及びバルブ（玉形弁、切断弁、パージ弁）６等を介してＴＩＰ駆動機構７から制御することによりＴＩＰ検出器３を炉心内へ挿入して上下方向に移動させることができる。ＴＩＰ駆動機構７は中操（中央操作室）にケーブルを介して接続されており、中操の計算機に対して測定データを伝送したり、中操の計算機から各種の指令を受信する。中操の計算機は、ＴＩＰ検出器３による原子炉の上下方向の中性子分布の測定データを現場から収集し、収集データを炉心内の中性子分布測定や局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ：Local Power Range Monitoring System ）の感度校正に使用している。
【０００３】
ところで、上記した可動式炉内計測装置では、ＴＩＰ検出器３を炉心平面のある位置へ挿入して上下方向に移動させることにより１チャンネルの中性子分布データを取得することができる。原子炉全体をモニタするためには、原子炉圧力容器１の下部においてチャンネルを切換えて他の炉心平面位置について同様の測定動作を繰り返すことになる。即ち、炉心平面について走査する必要がある。
【０００４】
しかしながら、上記した可動式炉内計測装置は、ＴＩＰ検出器をチャンネル切換え及び上下移動するための駆動部分（索引機構４、ＴＩＰ駆動機構７、索引ケーブル）に関する操作が複雑であり、操作が複雑な分だけ中操のマンマシン・インターフェイスを簡単なものに改善しなければならなかった。
【０００５】
また、ＴＩＰ検出器３を駆動するための装置（索引機構４、バルブ６、ＴＩＰ駆動機構７等）を現場に設置しなければならないので原子炉建屋内にこれらの装置を収納するためのスペースを確保する必要があった。
【０００６】
さらに、ＴＩＰ検出器出力で原子炉内の中性子束分布を測定するためにはＴＩＰ検出器による炉心平面方向の走査が必要であり、原子炉内での実際の測定時間以外にチャンネル切換えによる走査時間に時間を費やしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の可動式炉内計測装置は、ＬＰＲＭの感度校正等のために可動式検出器を使用しているので、ＴＩＰ検出器の操作が複雑、チャンネル切換えによる走査時間が長い、駆動装置用のスペースを原子炉建屋内に確保する必要がある、といった解決すべき課題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、操作の簡素化及びスペースファクターの向上を実現すると共に、原子炉建屋内の保守性の向上が図られ、原子炉建屋内の機器の信頼性の向上を図り得る固定式原子炉内計装装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のような手段を講じた。
本発明は、中性子束レベルを検出する検出器と共に原子炉内に固定した複数の固定式センサにより放射線吸収による発熱を測定し、前記固定式センサから出力される測定信号を使用して原子炉内の中性子束分布測定及び前記検出器の感度校正を行う固定式原子炉内計装装置であり、複数の固定式センサから出力された測定信号を選択的に取り込んで所定形式の伝送データに変換する複数のマルチプレクサ処理部と、前記固定式センサの校正のために前記原子炉内に設置した複数のヒータの温度制御を行う複数のヒータ制御部とを原子炉建屋内に設け、前記マルチプレクサ処理部から伝送データを受け取り前記固定式センサの測定信号を監視する信号処理部を前記原子炉建屋外の中操側に設けた構成をしている。
【００１０】
本発明の固定式原子炉内計装装置によれば、中性子束レベルを検出する検出器と共に原子炉内に固定した複数の固定式センサにより放射線吸収による発熱を測定し、中性子束分布測定及び検出器の感度校正を行うので、従来システムで必要であったＴＩＰ検出器の駆動部分を除去できる。
【００１１】
従って、運転員を駆動部分の複雑な操作から解放でき、また原子炉建屋内のスペースファクターを改善でき、保守性の改善も図ることができる。
また、固定式センサからの測定データを収集するだけで良いため、従来システムで行われていたＴＩＰ検出器の走査動作が不要となり走査時間を削減できる。
【００１２】
さらに、アナログ回路が低減したので部品点数が低減され、信頼性の向上を図ることができる。
また、信号処理部とヒータ制御部とが分離されたことからノイズの低減による信頼性の向上を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１に実施の形態に係る原子炉内計装装置のシステム構成を示す。
この原子炉内計装装置は、原子炉内に所定間隔で配置している中性子束レベルを検出する検出器に対応して、差動型熱電対で構成される固定式センサのガンマサーモメータを設置し、ガンマサーモメータで原子炉内の中性子束をガンマヒーティングによる電圧信号として測定するように構成している。
【００１４】
原子炉平面に対して均等に配置されたＬＰＲＭストリングスに中性子束レベルを検出する検出器が上下方向に複数設置され、各ＬＰＲＭストリングスに複数のガンマサーモメータ１０が上下方向に配列して設置されている。例えば１３５０ＭＷｅ級のプラントでは、５２本のＬＰＲＭストリングスがあり、一つのＬＰＲＭストリングスについて９個または８個のガンマサーモメータ１０が設置されることになる。ＬＰＲＭストリングスには感度校正時にガンマサーモメータ１０の基準となるヒータ１１が設置される。１本のヒータ１１が１本のストリングスに含まれる複数個のガンマサーモメータ１０を制御する構成となっている。
【００１５】
複数本のストリングスの中から測定対象とすべきストリングスをマルチピンコネクタ１２で選択する。マルチピンコネクタ１２で選択されたストリングス中に含まれるガンマサーモメータ１０から出力されたガンマヒーティングによる電圧信号が、原子炉格納容器２に設けられた測定用ケーブル・ペネ５−１を通した測定用信号ケーブル２０を通って原子炉建屋内に設置したマルチプレクサ処理部１３に入力される。
【００１６】
ここで、この実施の形態では３台のマルチプレクサ処理部１３を装備しているが、１本のストリングスに含まれる全てのガンマサーモメータ１０の出力は１台のマルチプレクサ処理部１３で処理する。
【００１７】
図２はマルチプレクサ処理部１３の内部構成を示す図である。
マルチプレクサ処理部１３は、１０枚のガンマ線信号処理モジュール１４と１枚のアナログ信号処理モジュール１５とを備えている。ガンマ線信号処理モジュール１４は、少なくとも１ストリングスに含まれるガンマサーモメータ数に対応した数の熱電対信号処理回路１６を備えている。これら熱電対信号処理回路１６の出力信号であるガンマ線測定信号をマルチプレクサ１７で切換えることにより、マルチピンコネクタ１２で選択したストリングス中の全てのガンマサーモメータ１０のガンマ線測定信号を後段のアナログ信号処理モジュール１５へ入力する。
【００１８】
アナログ信号処理モジュール１５は、複数のガンマ線信号処理モジュール１４の出力をマルチプレクスするマルチプレクサ１８、マルチプレクサ１８で選択したガンマ線測定信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１９、Ａ／Ｄ変換器１９の出力に対してデジタルフィルタリング処理を施すＤＳＰ２１、デジタル信号処理が施されたガンマ線測定データを記憶するメモリ２２を備えている。ＤＳＰ２１及びメモリ２２がシステムバス２３を介してメインＣＰＵ２４に接続されている。メインＣＰＵ２４は、中操との間で光伝送を行う電気／光変換回路（Ｅ／Ｏ）２５、所定の情報を表示する表示部２６、制御プログラムが格納されたメモリ２７がシステムバス２３を介して接続されている。また、メインＣＰＵ２４がメモリ２７の所定のプログラムを実行することによりセンサ劣化診断機能、ノイズ解析機能を実現している。
【００１９】
原子炉建屋内には、マルチプレクサ処理部１３と同数のヒータ制御部３０が設置されている。ヒータ制御部３０は、校正用信号ケーブル３１を介して原子炉格納容器に設けられた校正用ケーブル・ペネ５−２に接続されている。測定用信号ケーブル２０と校正用信号ケーブル３１とでケーブル・ペネを分離して使い分けている。校正用信号ケーブル３１はマルチピンコネクタ１２で選択されたストリングスに設置されたヒータ１１に接続されるものとなる。
【００２０】
ヒータ制御部２７の内部は、メインＣＰＵ３２、別置きの電源３３から入力される電圧の出力先ストリングス（ヒータ）を切替える切替えスイッチ３４、メインＣＰＵ３２からの指令で出力電圧を制御する電圧制御部３５、ノイズ低減のためのフィルタ処理を行うフィルタ部３６等から構成されている。１台のヒータ制御部３０で複数本のヒータを制御するようにしており、それぞれのヒータ制御部３０は独立して動作できるようにしている。また、ヒータ制御部３０は同時に複数本のヒータを制御可能に構成されている。
【００２１】
マルチプレクサ処理部１３に光ケーブル３７を介して接続される中操に信号処理部４０が設置されている。信号処理部４０は、メインＣＰＵ４１にシステムバス４２を介してメモリ４３、光／電気変換回路（Ｏ／Ｅ）４４、表示部４５及び外部インターフェース４６が接続されている。外部インターフェース４６を介してプロセス計算機４７が接続される。
【００２２】
なお、マルチプレクサ処理部１３から出力された炉心内中性子束分布データは、例えばＦＤＤＩ（Fiber Distributed Data Interface）等の光伝送で中操内の信号処理部４０へ送られる。
【００２３】
図３に信号処理部４０の機能ブロックを示している。
信号処理部４０は、システム運用監視及び警報出力のための処理を行う信号処理部４８、ヒータ制御部３０に指令を与えてヒータの制御を行うヒータ制御部４９、保守ツールを制御する保守ツール制御部５０を備える。これらの機能はメインＣＰＵ４１がプログラムを実行することにより実現される。また、信号処理部４０と同一の盤内に保守ツールを収納している。
【００２４】
図４、図５はこの実施の形態のシステム構成を概念的に示している。
図４に示すように、原子炉格納容器の内部と外部とをつなぐケーブル・ペネが測定用信号ケーブル２０を通すための測定用ケーブルペネ５−１と、校正用信号ケーブル３１を通すための校正用ケーブルペネ５−２とに分離されている。またケーブルペネは他の測定系とも分離させている。このようにケーブルペネを測定系別及び測定用と校正用とで分離することにより耐ノイズ性を向上することができる。
【００２５】
図５は従来のＴＩＰシステムと本実施の形態に係る固定式炉内計装装置との機器配置を比較して示す図である。同図に示すように、従来システムは中操にＴＩＰ制御盤が配置され現場の原子炉建屋内にその駆動装置部分が配置されるのに対して、実施の形態に係る固定式炉内計装装置は中操に信号処理部４０を備えた中央制御盤が設置され、現場の原子炉建屋内にマルチプレクサ処理部１３を備えた現場制御盤とヒータ制御部３０等を備えたヒータ制御盤が配置されている。すなわち、現場の原子炉建屋内に従来システムで配置されていた駆動装置部分に相当する機器が排除されている。また、マルチプレクサ処理部１３とヒータ制御部３０とが物理的に分離されている。
【００２６】
以上のように構成された実施の形態におけるデータの処理内容について以下に説明する。
原子炉内に固定配置された各ガンマサーモメータ１０は、原子炉内の中性子束をガンマヒーティングによる電圧信号として測定している。マルチプレクサ処理部１３は、複数本のストリングスの中から所定の順番でストリングスを選択するようにマルチピンコネクタ１２を制御する。選択された１本のストリングスに含まれる全てのガンマサーモメータ１０の電圧信号はそれぞれの測定用信号ケーブル２０を通り、測定用ケーブルペネ５−１を介して一つのガンマ信号処理モジュール１４に入力される。
【００２７】
図６に示すように、ガンマ信号処理モジュール１４はコネクタ５０を介して複数本の測定用ケーブル２０の端部に接続される信号処理基板５１を備えている。１枚のガンマ信号処理モジュール１４に１本または複数本のストリングスが割り振られ、１枚の信号処理基板５１には１本のストリングスに含まれる全てのガンマサーモメータ１０が接続される。信号処理基板５１は１ストリングスに含まれる全ガンマサーモメータ１０の冷接点（Ｃｏｌｄ）をコモンとしている。１本のストリングスに含まれるガンマサーモメータ１０は同一のヒータ１１で制御されることから冷接点（Ｃｏｌｄ）をコモンとすることができる。冷接点をコモンにすることにより基板を簡素化できる利点がある。
【００２８】
ガンマ信号処理モジュール１４に入力したガンマサーモメータ１０の電圧信号はマルチプレクサ１７で順に選択されて全ガンマサーモメータ１０の電圧信号がアナログ信号処理部１５へ入力される。アナログ信号処理部１５は、他のガンマ信号処理モジュール１４から入力するガンマサーモメータ１０の電圧信号と合わせてマルチプレクサ１８で順に選択して取り込み、デジタル信号に変換してからＤＳＰ２１へ供給してデジタルフィルタ処理を行う。ＤＳＰ２１でのデジタルフィルタ処理により測定データに外部機器から混入するノイズを除去することになる。ＤＳＰ２１でデジタルフィルタ処理された測定データはメモリ２２に格納される。
【００２９】
ここで、マルチプレクサ処理部１３のノイズ解析機能、センサ劣化診断機能について説明する。
図７は、マルチプレクサ処理部１３におけるノイズ解析のためのフローチャートを示している。マルチプレクサ処理部１３のメインＣＰＵ２４はノイズ解析処理の実行開始のための条件が成立すると、メモリ２２から測定データを読出し、ノイズ検知のための所定のデータ処理を測定データに加えて測定データに混入しているノイズを検出する。
【００３０】
メインＣＰＵ２４は、このノイズ検出処理でノイズ発生を検知したならば、メモリ２７に予め保存しているフィルタリング周波数データを読出して表示部２６に表示させる。予め、メモリ２７に各種のノイズ成分に対応した複数のフィルタ周波数データを格納している。操作員は、表示部２６に表示されたフィルタ周波数データが現在発生しているノイズを除去するのに適したフィルタ周波数であるか否か判断する。このとき、発生したノイズの種類を解析し、その解析結果を表示部２６に同時に表示させることにより、現在発生しているノイズを除去するのに適したフィルタ周波数を容易に選択することがでる。フィルタ周波数データは操作員からの次候補要求によって順次周波数の異なるフィルタ周波数データが表示されることになる。
【００３１】
メインＣＰＵ２４は、操作員が表示部２６の表示画面上で選択したフィルタ周波数をＤＳＰ２１に設定する。これにより現在発生しているノイズを測定データから除去することができるようになる。
【００３２】
図８は、マルチプレクサ処理部１３におけるセンサ劣化診断のためのフローチャートを示している。マルチプレクサ処理部１３のメインＣＰＵ２４は、センサ劣化診断を実行するためのトリガとなる一定の条件が成立すると、全ストリングスの中から対称位置に配置された一対または複数対のストリングスを指定して、それらストリングスに収納されたセンサの感度データの取り込みを実施する。対称ストリングスの同一高さ位置に設置されたガンマサーモメータ１０の測定値は一般的に互いに等しくなるので、これらの測定値を感度データとして使用する。
【００３３】
対称ストリングスに含まれたガンマサーモメータ１０の感度データがメモリ２２に記憶されたならば、その中から上下方向の同一位置に配置されたそれぞれのガンマサーモメータ１０の測定値を感度データとして読出して表示部２６に表示させる。
【００３４】
操作員は、対称ストリングスの同一高さ位置に設置されたガンマサーモメータ１０の測定値は互いに等しいであろうという前提の下で比較して、センサ劣化を判断する。例えば、３個のガンマサーモメータ１０を比較したとすれば、その中の一つだけ他の２つから所定値以上離れていれば、その一つのガンマサーモメータ１０の感度が劣化していると判断できる。ここでは、定格運転中のプラント特性に応じた特定の値（例えば２％）以上の突変に対するセンサ機能の劣化具合を診断するものとする。なお、ノイズの影響による誤診断を防止するため同様の処理を複数回繰り返す。
【００３５】
メインＣＰＵ２４は、マルチプレクサ処理部１３のメモリ２２に記憶した測定データを周期的に読出してガンマサーモメータ１０によって測定した中性子束分布データとして信号処理部４０へ伝送する。このとき、メインＣＰＵ２４は伝送信号に故障診断機能を持たせるために故障診断情報を該伝送信号に付加して伝送するようにしている。Ｅ／Ｏ変換回路２５は故障診断情報が付加された伝送信号を光パルスに変換して光ケーブル３７に送出する。
【００３６】
原子炉内に固定配置したガンマサーモメータ１０に対する感度校正を実施する場合は、ヒータ制御部３０からガンマサーモメータ１０の基準となるヒータ１１にヒータ電流が流される。
【００３７】
ヒータ制御部３０は、校正対象となるストリングスに対応した校正用ケーブル３１を切替えスイッチ３４で選択する。同時にマルチピンコネクタ１２で校正対象のストリングに切換えを行う。切替えスイッチ３４で選択されたストリングスに対応するチャンネルの校正用ケーブル３１に電源３３から電源電圧が供給され、その校正用ケーブル３１を介して接続されたヒータ１１に印加電圧に応じた大きさのヒータ電流が流れる。
【００３８】
ここで、感度校正を複数の校正点で行う場合は、図９に示すように段階的に電流値（校正点）の異なる電流がヒータ１１に流れるようにヒータ制御部３０からヒータ１１を制御する。電源制御部３５が電源３３から供給される電源電圧を調整することによりヒータ１１に流れる電流値を段階的に変化させている。
【００３９】
１つのストリングスについて（１チャンネル）、ヒータ１１を使用した校正動作が終了したら、切替えスイッチ３４によって校正対象を他のチャンネルとなるストリングスに対応した校正用ケーブル３１に接続切換えする。
【００４０】
図１０はヒータ電流制御及びチャンネル切換え処理に関するフローチャートを示している。
ヒータ制御部３０のメインＣＰＵ３２は、チャンネルを切り換えると電源制御部３５に指示を与えて、図９に示す如く階段状のヒータ電流が流れるようにヒータ１１の電流制御を実施する。最後の校正点での校正動作が終了したら、当該ヒータ１１に対する印加電圧をヒータ電流が０（Ａ）になるように印加電圧値を０Ｖまで戻す。そして印加電圧値＝０Ｖの状態でチャンネル切換えを実施する。従って、最後の校正点が大きな電流（例えば２．８Ａ）であれば、大電流が流れているときには切換えは行われない。チャンネル切換え時のスイッチングによるノイズ発生を防止できる。
【００４１】
しかも、実施の形態では、ヒータ制御部３０の校正信号出力部に設けたフィルタ部３６においてもノイズ低減のためのフィルタ処理を実施している。上記したチャンネル切換えポイントの制御によってスイッチ切換えの際のノイズは低減することができるが、校正信号出力部のフィルタ部３６においてフィルタリング処理することにより上記処理では除去しきれないノイズ成分までも確実に除去することができるものとなる。また、チャンネル切換えポイントの制御によるノイズ低減処理を行わない場合には、フィルタ部３６にスイッチ切換えの際に発生するノイズ成分に対応したフィルタ係数を設定しておくことにより、同様なノイズ低減機能を実現できる。
【００４２】
ヒータ１１に段階的にレベルの異なる電流を流して感度校正を行うことは上記した通りであるが、実際のヒータ温度が校正点として想定した温度に到達した後にガンマサーモメータの出力を収集する必要がある。
【００４３】
この実施の形態では、図１１に示すフローチャートに基づいてヒータの電流制御及びデータ収集を行う。図９に示す例では、あるチャンネルでの最初の校正点が１．０Ａであり、最初の校正点（１．０Ａ）に対応した電圧を印加してから時間Ｔ01経過後にヒータ電流が最初の校正点（１．０Ａ）に到達している。ヒータ１１に校正点（１．０Ａ）の電流が流れてからヒータ温度が現実に校正電流に対応した目標温度になるまでの時間はヒータ１１の温度時定数に依存している。従って、ヒータ電流が最初の校正点に達したらヒータ１１の温度時定数を考慮した一定時間が経過してからガンマ測定信号のデータ収集を開始する。データ収集自体はマルチプレクサ処理部１３で行われるので、所定の手段でマルチプレクサ処理部１３に温度時定数を考慮したデータ収集開始タイミングを知らせることになる。例えば、温度時定数を考慮した一定時間が経過した時点でヒータ制御部３０からマルチプレクサ処理部１３へデータ収集開始タイミング信号を送ることにより知らせる。
【００４４】
ヒータ制御部３０は、校正点を切換える度に上記同様にして当該校正点でのデータ収集開始タイミングをマルチプレクサ処理部１３へ通知して、マルチプレクサ処理部１３にヒータ１１の温度時定数を考慮したデータ収集タイミングを与える。
【００４５】
データ収集の開始タイミングは時間条件だけで決定するのではなく、ヒータ電流の安定性も条件に加えることができる。又は、ヒータ電流の安定性を監視することにより、ヒータ電流の安定度に基づいてデータ収集の開始タイミングを発生することができる。
【００４６】
図１２に示すフローチャートはヒータ電流が安定してからデータ収集を行うようにした例である。このフローチャートによれば、ヒータ制御部３０で検出したヒータ電流値を時間微分し、その微分値に基づいてヒータ電流の安定性を判断する。ヒータ電流が安定していないときは傾きが大きくなるので微分値が大きくなる。そこで、微分値と所定値ｋとを比較し、微分値≦ｋの条件が成立していればヒータ電流が、図９のフラットな部分（各校正点レベル）に安定したと判断してデータ収集を開始させる。
【００４７】
ヒータ電流が校正点で安定したならば、当該チャンネルのヒータ１１に対応した各ガンマサーモメータ１０から校正点でのγ線測定信号（校正結果）を収集する。この校正結果は感度校正データの基準となるデータであるので、種々の要因でガンマサーモメータ１０の感度を正確に示していない校正結果が含まれていれば正確な感度校正ができないので取り直しする必要がある。
【００４８】
実施の形態では、図１３に示すフローチャートに従って信頼性の低い校正結果を除外してデータの取り直しを実行する。すなわち、現在選択しているチャンネルについて各ガンマサーモメータ１０から各校正点でのγ線測定信号（校正結果）を収集したら、図１４に示すように校正結果を表示出力する。例えば、マルチプレクサ処理部１３の表示部２６に接続された別置きの表示器に判断基準のガイドと共に表示する。上限設定値レベルと下限設定値レベルとで挟まれる範囲内に校正結果が入っていなければデータの取り直しを行うものとする。校正結果を採用するか否かの判断は、ガイド（上限設定値レベルと下限設定値レベル）を参照して人間系で行うものとする。表示器に表示した校正結果を確認して採用となれば、チャンネルを変えて校正対象ストリングスを切り換える。
【００４９】
また、ヒータ制御部４０では、校正時にマルチプレクサ処理部１３からガンマサーモメータ１０の感度校正データを取り込んでヒータの劣化診断に使用する。過去の複数回に渡って実施された感度校正における感度校正データを記憶しておき、又は同様のデータを外部記憶装置から取り出してきて、メインＣＰＵ３２が、それらの時系列データに基づいて１本のストリングスに収納された複数個のガンマサーモメータ１０の信号変化を調べて、ヒータ１１の健全性を検査する。ガンマサーモメータ１０の信号変化からヒータ１１の劣化具合を判断することができる。
【００５０】
一方、中操の信号処理部４０では、光ケーブル３７を通って送られてくる光信号をＯ／Ｅ変換回路４４で光／電気変換して電気信号に変換しシステムバス４２上に出す。信号処理部４０のメインＣＰＵ４１は、システムバス４２を制御することにより受信データ（中性子束分布測定データ又は感度校正データ）をメモリ４３に保存すると共に、所定のデータに関しては外部インターフェース４６を介してプロセス計算機４７へ伝送する。
【００５１】
中操の信号処理部４０では、マルチプレクサ処理部１３から受信した中性子束分布測定データ又は感度校正データを使用して種々の処理を実行している。
信号処理部４０のメインＣＰＵ４１は、マルチプレクサ処理部１３から伝送信号を受け取ると、該伝送信号に付加されている故障診断情報を取り出してマルチプレクサ処理部１３の故障診断を実施する。伝送信号に正常に故障診断情報が設定されていればマルチプレクサ処理部１３が正常であると判断し、伝送信号に正常な故障診断情報が設定されていなければマルチプレクサ処理部１３に異常が生じていると判断する。マルチプレクサ処理部１３に異常が生じている場合は、その異常部を待機冗長系に切り換える。なお、待機冗長系はマルチプレクサ処理部１３に対して光ケーブル３７を介してスターカップラ等の光分岐器により接続されている。
【００５２】
メモリ４３にはガンマサーモメータ１０の測定値が格納される。メインＣＰＵ４１は、図１５に示すフローチャートに基づいてシステムの運用の可否を運転員に知らせる処理を実行する。すなわち、メモリ４３からガンマサーモメータ１０のガンマ線測定値を読出してガンマサーモメータ１０のガンマ出力値が安定しているかどうか判断する。ガンマ出力値が安定していればシステムが運用可能な状態になっていると判断して「システム運用可能」である旨の情報を運転員にアナウンスする。また、ガンマ出力値が安定していなければ、システムが運用できないと判断して「システム運用不可」である旨の情報を運転員にアナウンスする。この結果、運転員はシステムの運用可否情報を取得することができ、システムが不安定な状態で測定を行うようなミスを防止できる。
【００５３】
また、信号処理部４０において、メモリ４３に記憶されたガンマサーモメータ１０の測定データからガンマサーモメータ１０及びマルチプレクサ処理部１３の故障診断を実施して故障した部の切り離しを行う。例えば、マルチプレクサ処理部１３に接続されているｊ本の全ガンマサーモメータ１０のうち異常を示しているガンマサーモメータがｋ本に達したならば、そのマルチプレクサ処理部１３を切り離す。又は、マルチプレクサ処理部１３に接続されている全１０枚のガンマ線信号処理モジュール１４のうちｎ枚が故障していることを検知した場合にはそのマルチプレクサ処理部１３を切り離す。
【００５４】
以上のように構成された実施の形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１）炉心内の中性子束の測定に固定式のガンマサーモメータ１０を使用したことにより、可動検出器を使用している従来型システムで必要であった駆動部分を原子炉建屋内から除去することができるので、原子炉建屋内の保守性を改善でき、原子炉建屋内のスペースファクターを向上でき、さらに原子炉建屋内に設置される機器の信頼性を向上できる。
（２）大量かつ高速にデータ伝送を行う必要があることから伝送にＦＤＤＩ等の光伝送を適用し、かつ光信号の分岐にスターカップラ等の光分岐器を使用したことにより、ノイズレスのケーブル接続を実現できる。また、マルチプレクサ処理部から信号処理部への信号伝送に故障診断機能を持たせることで、待機冗長系を適切に適用することができ、これにより冗長系の数を低減し、システムの信頼性と耐ノイズ性が向上する。
（３）原子炉建屋内にマルチプレクサ処理部１３を設置し、マルチプレクサ処理部１３に持たせたノイズ解析機能によってノイズ発生検知時にメモリに記憶しておいたフィルタ周波数データをフィルタの周波数の決定に使用するようにしたのでシステムの信頼性を向上できる。また、一つの炉内ストリングスに含まれるガンマサーモメータから発するガンマヒーティングによる電圧信号を任意の１台のマルチプレクサ処理部１３で処理することにより、原子炉と原子炉建屋内の部との間のケーブルの分岐数を削減することができ、ケーブル量を削減できる。
（４）原子炉建屋内にヒータ制御部３０を設置し、ヒータ制御部３０にチャンネル切換えポイントの０電圧制御機能、データ収集開始時期の検知機能、校正結果の確認機能を持たせたことによりシステムの信頼性を向上することができる。
（５）ガンマヒーティングによる電圧信号をマルチプレクサ処理部でデジタル的に処理し、その処理データを光アイソレータを通してデータ伝送するようにしたので、配線の簡略化が図られ、保守点検の容易化を図ることができる。従来システムでは別置であった保守ツールを信号処理部と同一盤内に収納することで保守性の向上が図られている。
（６）原子炉内の中性子束分布に固定式で交換不要なガンマサーモメータを使用しているので、従来システムで可動検出器の走査（差し替え）に要していた走査し時間を削減することができる。
【００５５】
なお、以上の説明ではＤＳＰ２１にノイズカットのためのフィルタリング機能を持たせる場合について説明したが、アナログフィルタで代替することもできる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、操作の簡素化及びスペースファクターの向上を実現すると共に、原子炉建屋内の保守性の向上が図られ、原子炉建屋内の機器の信頼性の向上を図り得る固定式原子炉内計装装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る固定式原子炉内計装装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す固定式原子炉内計装装置に備えたマルチプレクサ処理部の構成図である。
【図３】図１に示す固定式原子炉内計装装置に備えた信号処理部の機能構成を示す図である。
【図４】図１に示す固定式原子炉内計装装置の概略図である。
【図５】従来システムと実施の形態との盤構成を示す図である。
【図６】図１に示す固定式原子炉内計装装置に備えた信号処理基板とガンマサーモメータの関係を示す図である。
【図７】マルチプレクサ処理部におけるノイズ解析機能を実現するフローチャートである。
【図８】マルチプレクサ処理部におけるセンサ劣化診断機能を実現するフローチャートである。
【図９】階段状のヒータ電流値及びチャンネル切換えポイントを示す図である。
【図１０】図１に示す固定式原子炉内計装装置におけるヒータ電流値及びチャンネル切換えのフローチャートである。
【図１１】図１に示す固定式原子炉内計装装置におけるヒータ電流制御及びデータ収集開始指示のフローチャートである。
【図１２】図１に示す固定式原子炉内計装装置におけるヒータ電流制御及びデータ収集開始指示の他のフローチャートである。
【図１３】図１に示す固定式原子炉内計装装置における校正データの更新処理のためのフローチャートである。
【図１４】校正データの更新処理時の表示画面の例を示す図である。
【図１５】システム運用時におけるガンマ出力の監視処理のフローチャートである。
【図１６】従来システムである可動式炉内計装装置の構成図である。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器
２…原子炉格納容器
１０…ガンマサーモメータ
１１…ヒータ
１３…マルチプレクサ処理部
１４…ガンマ線信号処理モジュール
１５…アナログ信号処理モジュール
２０…測定用ケーブル
２１…ＤＳＰ
２２…メモリ
３０…ヒータ制御部
３１…校正用ケーブル
３３…電源
４０…信号処理部

Claims

中性子束レベルを検出する検出器と共に原子炉内に固定した複数の固定式センサにより放射線吸収による発熱を測定し、前記固定式センサから出力される測定信号を使用して原子炉内の中性子束分布測定及び前記検出器の感度校正を行う固定式原子炉内計装装置であり、
複数の固定式センサから出力された測定信号を選択的に取り込んで所定形式の伝送データに変換する複数のマルチプレクサ処理部と、前記固定式センサの校正のために前記原子炉内に設置した複数のヒータの温度制御を行う複数のヒータ制御部とを原子炉建屋内に設け、
前記マルチプレクサ処理部から伝送データを受け取り前記固定式センサの測定信号を監視する信号処理部を前記原子炉建屋外の中操側に設け、
前記固定式センサの測定信号を前記マルチプレクサ処理部へ伝送するケーブルと前記ヒータ制御部から前記原子炉内のヒータに校正信号を送るケーブルとを分離し、前記測定信号のケーブルを通す測定用ケーブルペネと前記校正信号のケーブルを通す校正用ケーブルペネとを原子炉格納容器に別々に設けたことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項1記載の固定式原子炉内計装装置において、
複数の前記マルチプレクサ処理部を前記原子炉建屋内に設置した現場制御盤に配置し、
複数の前記ヒータ制御部及びヒータ電源を前記原子炉建屋内に設置したヒータ制御盤に配置し、
前記信号処理部を中操の中央制御盤に配置したことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記マルチプレクサ処理部は、中性子束データを含む伝送信号に故障診断情報を付加して前記信号処理部へ伝送し、
前記信号処理部は、前記マルチプレクサ処理部から受取った伝送信号の故障診断情報をチェックして前記マルチプレクサ処理部の故障診断を行うことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記マルチプレクサ処理部は、固定式センサから選択的に取り込んだ測定信号をデジタル信号に変換した後、デジタルフィルタ処理してノイズ成分を除去することを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記マルチプレクサ処理部は、原子炉内で対称位置に配置されている固定式センサの感度データを対比させることにより当該固定式センサの劣化診断作業を支援することを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記固定式センサに熱電対を使用し各熱電対を前記検出器が収納されたストリングス内に固定し、
前記熱電対の検出信号を処理する複数の信号処理基板を前記マルチプレクサ処理部に設け、前記熱電対の検出信号をストリングス毎に同じ信号処理基板に振り分け、各信号処理基板において熱電対の冷接点をコモンとしたことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記固定式センサを前記検出器が収納されたストリングス内に固定し、１つのストリングスに含まれる全ての固定式センサを、同一のマルチプレクサ処理部で処理することを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記ヒータ制御部は、前記ヒータの印加電圧を０Ｖまで戻した後にヒータ制御チャンネルを切替えることを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記ヒータ制御部がヒータ制御チャンネルを切替えてから前記ヒータの温度時定数に基づいて定めた所定時間経過後に前記固定式センサの測定信号を取り込むことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記ヒータ制御部がヒータ制御チャンネルを切替えたならば制御対象となる当該ヒータのヒータ電流の電流値が安定してから前記固定式センサの測定信号を取り込むことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記ヒータ制御部がヒータ制御チャンネルについて校正を行い校正結果が得られる度にその校正結果を表示し、更新指示を受けてからヒータ制御チャンネルを更新することを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
ストリングスに収納された１つのヒータを当該ストリングスに収納された複数の固定式センサの校正用に使用し、これら複数の固定式センサからの測定信号を使用して当該ヒータの健全性を判断する機能を備えたことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記ヒータ制御部は、ｋ本のヒータを制御可能で、かつその中のｎ本（ｋ＞ｎ）のヒータを同時に制御可能なことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記ヒータ制御部は、校正信号を出力する出力部に制御対象チャンネルを切替える際に発生するノイズを除去するためのフィルタを設けたことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記信号処理部は、前記マルチプレクサ処理部から伝送されてきた測定データを格納するメモリと、このメモリから取り出した測定データに基づいて前記固定式センサの出力安定度を判断すると共に固定式センサの出力が安定していなければシステム運用不可を運転員に知らせる報知手段とを具備したことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。
請求項１記載の固定式原子炉内計装装置において、
前記信号処理部は、前記マルチプレクサ処理部から伝送されてきた測定データに基づいて前記マルチプレクサ処理部の動作状態を監視し、当該マルチプレクサ処理部に接続されている固定式センサ中の所定本数以上が異常したことを検知したときそのマルチプレクサ処理部を切り離すことを特徴とする固定式原子炉内計装装置。