JP3967056B2 - 制御棒位置制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内における制御棒の位置を制御して、当該原子炉の出力を調整する制御棒位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラントにおける原子炉内には多数（約２００本）の制御棒が配置されており、原子炉出力制御装置からの出力上昇／下降信号に応じて制御棒を挿入又は引抜操作して当該原子炉の出力調整が行われている。
【０００３】
かかる制御棒の位置制御は、出力上昇／下降信号を制御棒の目標位置に換算すると共に、位置検出器で制御棒の現在位置を検出して、当該現在位置が目標位置に一致するように制御棒の駆動機構を駆動することにより行われる。
【０００４】
このような制御棒位置制御装置をＢＷＲ（沸騰水型）原子炉発電所を例に図１３及び図１４を参照して説明する。
【０００５】
図１３において、図示せぬ原子炉内には複数の制御棒１０１が設けられ、この制御棒１０１に対応して駆動機構１０８が設けられている。また、各駆動機構１０８には、制御棒１０１を駆動するステッピングモータ１０４、制御棒１０１の現在位置を検出する位置検出器１０６（１０６ａ，１０６ｂ）等が設けられている。
【０００６】
そして、図示せぬ原子炉出力制御装置から位置制御部１１０に原子炉出力上昇又は下降を指示する信号Ａが出力され、当該信号Ａに基づき制御棒１０１の目標位置が演算される。
【０００７】
また、位置制御部１１０には、位置検出器１０６から制御棒１０１の現在位置を示す現在位置信号Ｅ（Ｅａ，Ｅｂ）が入力しているので、この現在位置信号Ｅから現在位置を演算する。
【０００８】
これにより、目標位置に対して制御棒１０１を挿入する場合には挿入信号Ｂを、目標位置に対して制御棒１０１を引抜く場合には引抜信号Ｃを駆動部１０９に出力して、これらの信号に基づきステッピングモータ１０４が駆動される。
【０００９】
ステッピングモータ１０４はブレーキ１０７により回転が制動され、当該ブレーキ１０７に電力が供給されたときのみ、ステッピングモータ１０４が回転できるようになっている。
【００１０】
即ち、ステッピングモータ１０４を駆動する前に位置制御部１１０からブレーキ制御回路１１６にブレーキ解除信号Ｄが出力され、これによりブレーキ１０７に電力が供給されてステッピングモータ１０４の制動が解除（ブレーキ解除）される。
【００１１】
また、ステッピングモータ１０４による制御棒１０１の駆動終了後は、当該ブレーキ制御回路１１６へのブレーキ解除信号Ｄの出力が停止し、これによりブレーキ１０７がステッピングモータ１０４の回転を規制する。
【００１２】
ステッピングモータ１０４による制御棒１０１の駆動は、駆動ギヤ１０２で当該ステッピングモータ１０４の回転力を制御棒１０１の駆動方向に変換することで行われる。
【００１３】
また、ステッピングモータ１０４の回転軸には、制御棒１０１がフルストローク移動する間に１回転だけ回転するように回転数を減速する減速ギヤ１０５が連結され、これに位置検出器１０６が設けられている。
【００１４】
この位置検出器１０６は、固定子と回転子とを有し、該回転子が減速ギヤ１０５に連結されて、制御棒１０１がフルストローク（約４０００ｍｍ）移動する間に１回転するようになっている。
【００１５】
これにより、制御棒１０１の位置に応じて固定子と回転子とのなす角度が変化し、当該角度に応じた位相差信号が発生する。この位相差信号は、現在位置信号Ｅ（Ｅａ，Ｅｂ）として位置制御部１１０に出力される。
【００１６】
駆動部１０９にはインバータ回路１１７が設けられ、当該インバータ回路１１７により制御棒１０１の目標位置と現在位置との差に応じてステッピングモータ１０４に供給する電圧の周波数を変化させて、制御棒１０１の制御位置精度を高めるようにしている。
【００１７】
例えば、図１４に示す場合において、制御棒１０１の現在位置をＸ、目標位置をＹとし、制御棒１０１を引抜くことにより目標位置に制御する場合には以下のように制御する。
【００１８】
先ず、位置制御部１１０からブレーキ解除信号Ｄがブレーキ制御回路１１６に出力され、これによりブレーキ制御回路１１６がブレーキ１０７に通電して、当該ブレーキ１０７によるステッピングモータ１０４の制動を解除する。
【００１９】
一方、ブレーキ解除信号Ｄが出力されてから所定時間（ステッピングモータ１０４の制動が解除されるまでの時間）経過後に、位置制御部１１０から駆動部１０９に引抜信号Ｃが出力される。
【００２０】
駆動部１０９は引抜信号Ｃを受信すると、ステッピングモータ１０４への電力供給を行う。
【００２１】
その際には、インバータ回路１１７で所定周波数まで徐々に周波数が高められ、当該所定周波数に達すると制御棒１０１は定速運動するようになる。
【００２２】
そして、制御棒１０１が目標位置の近くに達すると、周波数を徐々に下げて制御棒１０１を減速し、目標位置に達するとステッピングモータ１０４への電力供給が停止される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなステッピングモータ１０４を用いた制御棒位置制御装置（以下、ステッピングモータ構成という）では、制御棒１０１の駆動速度を調整可能にすることで高精度に制御棒１０１の位置制御を可能にしているが、かかる構成では制御棒位置制御装置が複雑、大型化し、建設コストはもとより毎年実施される保守点検費用も膨大になり、近年における発電コスト低減による安価な電力供給の要求を満たすことが困難になるといった課題があった。
【００２４】
そこで、かかるステッピングモータ構成に代え、コンタクタや誘導モータ等を使用した制御棒位置制御装置（以下、誘導モータ構成という）が提案されているが、当該誘導モータ構成では、種々のノイズ、制御位置精度及び制御の信頼性等において以下の問題があった。
【００２５】
即ち、制御棒１０１を駆動する際には大きな駆動力（トルク）を必要とし、かかる駆動力は比較的小型のステッピングモータ１０４でも容易に得ることができるが、誘導モータでは大きな駆動力を得ようとすると大型のものが必要になり、その外形も大きくなってしまう。
【００２６】
しかし、上述したように原子炉内には約２００本の制御棒１０１（即ち、駆動機構１０８）があり、このため１つの駆動機構１０８の大きさが制約されている。
【００２７】
従って、この駆動機構１０８に大型の誘導モータを収納することが困難となり、小型の誘導モータを用いて不足する駆動力をギヤ機構により増幅する等の対応が必要となる。
【００２８】
しかし、かかる場合にはギヤ機構の分だけ駆動機構１０８内が狭くなるので、当該駆動機構１０８内に配設されている位置検出器１０６等の小型化や近接配設が必要となる。
【００２９】
従来、位置検出器１０６には周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源ＡＣ１２０Ｖが用いられているが、これを小型化すると高周波数の低電圧電源を用いる必要がある。
【００３０】
ところが、誘導モータやブレーキ１０７ではＡＣ２２０Ｖの商用周波数の高電圧電源を用いるので、狭い駆動機構１０８の中でかかる高圧電源が駆動されると、近接配置された位置検出器１０６又は低電圧駆動の位置検出器１０６は誘導ノイズを受けやすくなって誤動作等を起す要因となる可能性がある。
【００３１】
また、位置検出器１０６は２重化して冗長構成に形成されているが、高周波数電源が近接していると、互いにビートノイズが重畳する場合があり、安定で信頼性の高い位置制御を実現するためには、かかる位置検出器１０６にノイズが乗らないようにしなければならない。
【００３２】
さらに、従来のステッピングモータ構成では、ステッピングモータ１０４に供給される電力は周波数制御を行うため、電力をコンデンサ１１８に蓄え、当該コンデンサ１１８からステッピングモータ１０４に供給されるようになっている。
【００３３】
従って、電力は電源母線１１４からステッピングモータ１０４に直接供給されないので、当該ステッピングモータ１０４の起動時等において電源母線１１４にラッシュ電流が発生する恐れが少なかった。
【００３４】
しかし、誘導モータ構成では誘導モータやブレーキ１０７等が電源母線１１４に直結されて電力供給が行われるため、最大２６本の制御棒１０１が同時駆動されるような場合には、電源母線１１４に大きなラッシュ電流が発生してしまう。
【００３５】
このような大きなラッシュ電流が発生すると、同一電源母線１１４に接続され、また当該電源母線１１４に近接して配線されている他の機器が誘導ノイズを受けやすくなってしまう可能性がある。
【００３６】
また、ステッピングモータ構成では、インバータ回路１１７の異常や周波数の過大、過小等を検出してステッピングモータ１０４が正常に制御できないような場合には（即ち、制御棒１０１の位置制御ができない場合）、インバータ回路１１７を遮断することによりステッピングモータ１０４への電力供給を停止するようになっている。
【００３７】
しかし、汎用のコンタクタを使用して誘導モータを駆動するような場合には、コンタクタの接点異常等を検出することが困難なため、何らかの理由でコンタクタの接点が固着したようなときでも誘導モータへの電力供給が継続されてしまい、制御棒１０１が駆動してしまう可能性がある。
【００３８】
また、ステッピングモータ構成では、制御棒１０１の目標位置と現在位置の差が小さくなると、駆動周波数を小さくして減速してから停止させるように構成されているので制御棒１０１を高精度で制御することが可能になっていた。
【００３９】
しかし、誘導モータ構成では、単に誘導モータに電力を供給するか否かの制御しかできないので、制御棒１０１の位置検出から停止までの間に目標位置を通過（オーバーラン）してしまい位置精度を確保することが困難になる問題があると共に、オーバーラン量は誘導モータ等の駆動系固有の特性を含むため、多数の駆動機構１０８で停止位置のバラツキが発生してしまう可能性がある。
【００４０】
そこで、本発明は、誘導モータ構成にした場合でもステッピングモータ構成の場合と同様の制御棒の制御位置精度及び制御の信頼性等を確保しながら安価な電力供給ができるようにした制御棒位置制御装置を提供することを目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１にかかる発明は、原子炉内に制御棒を挿入又は引抜きして当該制御棒の位置を制御する制御棒位置制御装置において、制御棒を駆動する際の駆動力を発生する誘導モータ及び該誘導モータの回転を制動するブレーキとを備えた駆動源と、制御棒の現在位置を検出して現在位置信号として出力する位置検出器と、制御棒を駆動する際の目標位置を示す目標位置信号及び現在位置信号が入力して、当該制御棒の現在位置が目標位置に一致するように駆動源を制御する位置制御部と、位置検出器が制御棒の位置を検出できるように誘導モータの回転を当該位置検出器に伝達すると共に、その際に駆動源で発生したノイズが位置検出器に導かれないように非導電性材料で形成された回転伝達部材とを有して、誘導モータ等を用いて制御棒を制御するようにした場合でもステッピングモータを用いる場合と同様の制御棒の制御位置精度及び制御の信頼性等を確保しながら安価な電力供給ができるようにしたことを特徴とする。
【００４２】
請求項２にかかる発明は、所定値より大きな信号に対してフィルタをかけるフィルタ回路と、制御棒の駆動開始時及び停止時における所定時間だけ現在位置信号をフィルタ回路を介して出力させる出力選択スイッチとを備える入力信号切替器を位置制御部に設けて、ラッシュ電流等における誘導ノイズの発生時間帯での現在位置信号をフィルタ回路を介して位置制御部に入力するようにして、制御の信頼性を高めたことを特徴とする。
【００４３】
請求項３にかかる発明は、電源母線と駆動源との間の電力ラインに当該駆動源が起動又は停止する際に発生するラッシュ電流を抑制する高インピーダンスのリアクトルを設けて、制御の信頼性を高めたことを特徴とする。
【００４４】
請求項４にかかる発明は、駆動源を構成する各構成要素と電源母線とを接続する電力ラインを開閉して、これらに電力を供給するか否かを制御するコンタクタと、制御棒の動きを監視し、位置制御部が制御棒の制御を行っていないときに当該制御棒が動いているときには遮断信号を出力する位置不整合検出部と、該位置不整合検出部から遮断信号が入力した場合には、電源母線からコンタクタを介して駆動源への電力供給を遮断する遮断器とを設けて、制御の信頼性を高めたことを特徴とする。
【００４５】
請求項５にかかる発明は、コンタクタがそれぞれ直列に２以上設けられて冗長化されて、制御の信頼性を高めたことを特徴とする。
【００４６】
請求項６にかかる発明は、位置制御部がコンタクタを制御して駆動源への電力供給を制御し、これにより制御棒を目標位置に向けて位置制御する際に、当該目標位置に対して予め設定された基準量だけ手前の位置を仮想的な目標位置に設定し、当該制御棒が該仮想目標位置に達したときに駆動源への電力供給を停止させて該制御棒の停止位置が目標位置に一致するようにして、制御棒の制御位置精度を向上させたことを特徴とする。
【００４７】
請求項７にかかる発明は、位置制御部が制御棒の位置制御を行う際に、過去の制御における当該制御棒の目標位置とそのときの停止位置との差を記憶し、当該差を統計処理することにより新たな基準量を決定して設定するようにして、制御棒の制御位置精度を向上させたことを特徴とする。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施の形態を図を参照して説明する。図１は本実施の形態の説明に適用される制御棒位置制御装置の概略構成を示す図である。
【００４９】
当該制御棒位置制御装置は、制御棒１を原子炉内に挿入し又は引抜く駆動部８、該駆動部８に供給する電力を制御するスイッチ部９、該スイッチ部９の動作を制御する位置制御部１０等を有している。
【００５０】
駆動部８は、制御棒１の挿入／引抜動力を発生する誘導モータ４、該誘導モータ４の駆動力を増幅するトルク増幅器３、該トルク増幅器３からの駆動力を制御棒１の挿入／引抜動力に変換して当該制御棒１の位置を変える駆動ギヤ２、誘導モータ４の回転数を減速する回転伝達部材である減速ギヤ５、固定子と減速ギヤ５に連結された回転子とを備えて回転子の回転角度から制御棒１の現在位置を検出する第１及び第２位置検出器６（６ａ，６ｂ）、誘導モータ４の回転を制動するブレーキ７等により構成されている。
【００５１】
第１位置検出器６ａと第２位置検出器６ｂとは全く同じ構成からなり、通常は一方（これを第１位置検出器６ａとする）からの現在位置信号Ｅａ（Ｅ）が制御棒１の位置制御に用いられるが、この第１位置検出器６ａが故障等した場合には第２位置検出器６ｂからの現在位置信号Ｅｂ（Ｅ）が制御棒１の位置制御に用いられるようになっている。なお、以下の説明においては、特に区別する必要がないときは単に位置検出器６と記載する。
【００５２】
減速ギヤ５は、制御棒１がフルストローク（最大挿入状態と最大引抜状態の間の距離で約４０００ｍｍ）を移動する間に、位置検出器６の回転子が１回転するように減速している。
【００５３】
ブレーキ７は、無通電時には誘導モータ４が回転しないように制動をかけ、通電すると当該制動が解除されるようになっている。
【００５４】
スイッチ部９は、誘導モータ４への電力供給を制御する誘導モータスイッチ１６（１６ａ，１６ｂ），１７（１７ａ，１７ｂ）、ブレーキ７への電力供給を制御するブレーキスイッチ１８（１８ａ，１８ｂ）、電源母線１４と誘導モータスイッチ１６，１７との間に設けられて過剰電流が流れた場合に電流供給を遮断するブレーカ１３等を有している。
【００５５】
なお、誘導モータスイッチ１６，１７及びブレーキスイッチ１８はコンタクタであり、番号１６ａ、１７ａ及び１８ａは接点部であり、番号１６ｂ、１７ｂ及び１８ｂは励磁コイルを示している。
【００５６】
また、誘導モータスイッチ１６，１７は、それぞれ誘導モータ４を正転させる誘導モータ正転スイッチ及び当該誘導モータ４を逆転させる誘導モータ逆転スイッチである。
【００５７】
通電運転時には、ブレーカ１３は誘導モータスイッチ１６，１７と電源母線１４と接続するように動作している。
【００５８】
位置制御部１０には、図示しない原子炉出力制御装置から制御棒１の設定位置を示す目標位置信号Ａが入力されると共に、位置検出器６から制御棒１の現在位置を示す現在位置信号Ｅが入力され、これらに基づきスイッチ部９に制御棒１を挿入する挿入信号Ｂ又は制御棒１を引抜く引抜信号Ｃが出力されると共に、ブレーキ７の制動を指示するブレーキ解除信号Ｄを出力する。
【００５９】
なお、上述したように位置検出器６には、第１位置検出器６ａと第２位置検出器６ｂとがあり、通常は第１位置検出器６ａからの現在位置信号Ｅａを取込み、当該第１位置検出器６ａが故障等した場合には第２位置検出器６ｂからの現在位置信号Ｅｂを取込むように、図２に示すような入力信号切替器２０が位置制御部１０に設けられている。
【００６０】
この入力信号切替器２０は、２つの位置検出器６からの現在位置信号Ｅを選択する入力選択スイッチ２１、現在位置信号Ｅをそのまま出力するかフィルタ回路２２を介して出力するかを選択する出力選択スイッチ２３及び上述したフィルタ回路２２とにより構成されている。
【００６１】
フィルタ回路２２は、ハード的に又はソフト的に構成することが可能であり、例えばソフト的に構成するような場合には、入力してきた現在位置信号Ｅが予め設定された所定値より大きいときは、直前の正常範囲内の値（記憶しているものとする）を用いるようにすればよい。
【００６２】
これにより原子炉出力制御装置から目標位置信号Ａが位置制御部１０に入力すると共に入力信号切替器２０を介して位置検出器６からの現在位置信号Ｅが入力して、これらに基づき目標位置及び現在位置が演算される。
【００６３】
そして、現在位置が目標位置に一致するように挿入信号Ｂ又は引抜信号Ｃをスイッチ部９に出力する。その際、ブレーキ解除信号Ｄも出力される。
【００６４】
ここで目標位置をＹ、現在位置をＸとすると、｜Ｙ−Ｘ｜＞δの場合は、制御棒１が目標位置からずれていると判断して位置制御を行い、｜Ｙ−Ｘ｜＜δであると制御棒１は目標位置に位置するとして制御棒１の位置制御を行なわない。なお、δは許容される位置制御精度である。
【００６５】
また｜Ｙ−Ｘ｜＞δの場合は、Ｙ＞ＸかＹ＜Ｘかの判断を行い、前者（Ｙ＞Ｘ）が制御棒１の引抜（誘導モータを正転させるとする）に対応するときのは、後者（Ｙ＜Ｘ）は制御棒１の挿入（誘導モータを逆転させるとする）に対応する。
【００６６】
制御棒１の位置制御例を図３に示すＹ＞Ｘの場合を例に説明する。この場合は、制御棒１を引抜いて目標位置に制御する場合を示している。
【００６７】
先ず、ブレーキ解除信号Ｄをブレーキスイッチ１８に出力してブレーキ７に電力供給し、これにより誘導モータ４の制動を解除する。その後、引抜信号Ｃをスイッチ部９に出力して、誘導モータスイッチ１６を閉じさせて誘導モータ４に電力を供給する。
【００６８】
これにより誘導モータ４は正転し、そのときの駆動力がトルク増幅器３で増幅されて駆動ギヤ２に伝達される。駆動ギヤ２は、この駆動力を制御棒１の引抜き動力に変換して制御棒１が引抜かれる。
【００６９】
誘導モータ４の回転軸は、減速ギヤ５に連結され、当該減速ギヤ５で減速されて位置検出器６の回転子が回転する。
【００７０】
これにより、回転子には固定子との角度に依存した位相差信号が発生するので、その信号が現在位置信号Ｅとして位置制御部１０に出力される。
【００７１】
そして、この現在位置信号Ｅに基づき制御棒１の現在位置を演算し、その結果が許容される位置制御精度δ以内に収ると、目標位置に達したと判断して引抜信号Ｃの出力が停止され、ブレーキ解除信号Ｄの出力が停止される。
【００７２】
引抜信号Ｃの出力停止により誘導モータ４への電力供給が停止されるが、誘導モータ４及びトルク増幅器３等の慣性力や現在位置の検出からブレーキ７の動作までの時間的なタイムラグの存在のため、制御棒１は直ちに停止せずオーバーランする（当該オーバーラン量をαで示す）。
【００７３】
また図２に示すようにブレーキ７や誘導モータ４の起動時及び停止時には大きなラッシュ電流が流れる。図２における時間ｔ１及びｔ２の電流波形がこれを模式的に示している。
【００７４】
このラッシュ電流（大きな電流変化により）により電磁波等が発生して、誘導モータ４の回転軸や減速ギヤ５等が導電性の高い金属等により形成されている場合には、これらがアンテナの作用をなすようになる。
【００７５】
一方、位置検出器６は回転差動トランス型の検出器で、固定子や回転子はコイル状に巻線されて形成されている。そして、これらに高周波電流を流すことにより固定子の回転角度に依存した位相差信号が発生し、これを現在位置信号Ｅとして取出している。
【００７６】
従って、位置検出器６と減速ギヤ５等とが近接して配設されている場合や当該位置検出器６が小型化され低周波数の低電圧が用いられている場合には、減速ギヤ５等がアンテナの作用をなしていると、固定子や回転子に容易に電磁波が入射して現在位置の検出精度を低下させてしまう。即ち、誘導ノイズの影響が大きくなる。
【００７７】
そこで、本発明では、減速ギヤ５等を非導電性材料で形成してブレーキ７や誘導モータ４の起動時におけるラッシュ電流に伴う電磁波が発生した場合であっても、その出射点が位置検出器６から十分に離るようにして、かかる誘導ノイズの影響を受けにくくしている。
【００７８】
また、電磁波が射出されるような時間帯（即ち、ラッシュ電流が発生している時間帯）における現在位置信号Ｅには電磁波による影響があるものとして、当該時間帯の現在位置信号Ｅをそのまま用いず、フィルタ回路２２を介して取出すように出力選択スイッチ２３を切替えるようにしてもよい。
【００７９】
無論、当該電磁波による影響が現在位置信号Ｅに含まれないような場合や上述した減速ギヤ５を非導電性部材により形成してその影響が十分に抑制されるような場合には、入力信号切替器２０にフィルタ回路２２を用いなくても良いことは明らかであり、このような場合には、出力選択スイッチ２３も用いる必要がないことは明らかである。
【００８０】
また、ブレーキ７や誘導モータ４の起動時及び停止時に流れる大きなラッシュ電流の発生を抑制することにより、誘導ノイズの発生そのものを防止するようにしてもよい。
【００８１】
即ち、図４に示すようにブレーカ１３と電源母線１４との間に図５に示すような高インピーダンスのリアクトル１５を配設する。
【００８２】
図３に示す様にラッシュ電流の波高値をＰ１、発生時間をｔ１，ｔ２とすると、かかる高インピーダンスのリアクトル１５を設けることにより、ラッシュ電流はインピーダンスが大きくなると流れにくくなるので、ラッシュ電流の波高値は図６に示すようにＰ２と小さくなると共に流れている時間がｔ１がｔ３（ｔ３≧ｔ１）に、ｔ２がｔ４（ｔ４≧ｔ２）になる。
【００８３】
このときラッシュ電流の発生時間は長くなるが、波高値が小さくなるので大きな電流変化は抑えられて強い電磁波の発生が抑制でき、位置検出器６に与える影響が抑えられる。
【００８４】
以上説明したように、位置検出器６にラッシュ電流による誘導ノイズの影響を抑制するようにしたので、位置検出器６からの現在位置信号の信頼性が向上し、これにより制御棒位置制御装置の信頼性が向上する。
【００８５】
次に本発明の第２の実施の形態の説明を図を参照して行う。なお、上述した実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００８６】
スイッチ部９等においては、誘導モータスイッチ１６，１７が用いられていたが、かかる誘導モータスイッチ１６，１７の接点部１６ａ，１７ａが固着等すると、位置制御部１０からの信号に関わらず誘導モータ４が駆動され続けると言った事態が発生し得る。
【００８７】
そこで、本実施の形態では、図７に示すようにブレーカ１３に代え又はブレーカ１３と直列に遮断器１９（１９ａ，１９ｂ）を設けて、接点部１６ａ，１７ａが固着したような場合には電源供給を停止するようにしている。
【００８８】
なお、番号１９ａは遮断器の接点部であり、１９ｂは励磁コイルを示し、当該遮断器１９は、位置制御部１０に設けた位置不整合検出回路２５からの遮断信号Ｇにより動作するようになっている。
【００８９】
図１２は、該位置不整合検出回路２５の構成を示すブロック図であり、制御棒１の現在制御状態を検出する現在状態検出部２６、制御棒１が所定時間の間で予め設定された値Ｓ１より大きく移動しているか否かを判断する移動量判断部２７、現在状態検出部２６及び移動量判断部２７からの信号に基づき接点部１６ａ，１６ｂが固着したと判断できるような場合には誘導モータ４への電力供給を遮断するように遮断器１９に遮断信号Ｇを出力する遮断信号出力部２８等から構成されている。
【００９０】
現在状態検出部２６は、挿入信号Ｂ及び引抜信号Ｃのいずれかが、ＯＮになっているか否かを検出するＯＲ回路２６ａ、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦになったときに、そのときから所定時間ｔが経過した後に出力信号を反転させるタイムリレードロップアウト（ＴＤＤＯ）２６ｂ、該ＴＤＤＯ２６ｂからの信号を反転させて駆動無状態信号Ｈを出力するＮＯＴ回路２６ｃ等により構成されている。
【００９１】
また、移動量判断部２７は所定時間間隔δｔ（δｔ＝ｔ１−ｔ０）の間の制御棒１の位置を格納するメモリ２７ａ、該メモリ２７ａに記憶している制御棒１の位置の差を求める加算器２７ｂ、制御棒１の位置差の絶対値を求める絶対値器２７ｃ、制御棒１の位置差の絶対値と予め設定された基準値Ｓ１とを比較してフリーラン信号Ｉを出力する比較器２７ｄ等により構成されている。
【００９２】
そして、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣのいずれもＯＮしていないときは、駆動無状態信号ＨがＮＯＴ回路２６ｃを介してＡＮＤ回路２８に出力される。
【００９３】
一方、所定時間δｔの経過前後における制御棒１の位置が検出され、メモリ２７ａに記憶される。
【００９４】
このときの制御棒１の移動量は、制御棒１の制御が行われていないときの移動でフリーラン量に対応する。
【００９５】
そこで、このフリーラン量が予め設定された基準値Ｓ１より大きいか否かを比較器２７ｄで判断してＡＮＤ回路２８に出力される。
【００９６】
そして、ＡＮＤ回路２８に駆動無状態信号Ｈとフリーラン信号Ｉとが入力して、挿入信号Ｂ及び引抜信号Ｃが共に出力されていない（制御棒１の位置制御が行われていない）状態であり、かつ、制御棒１が所定値より大きく動いているとには、誘導モータスイッチ１６，１７の接点部１６ａ，１７ａが固着等したと判断して遮断信号Ｇを遮断器１９に出力する。
【００９７】
遮断器１９が遮断信号Ｇを受信すると、誘導モータスイッチ１６，１７が接続されている電源ラインを遮断して、これらに電力供給が行われないようにする。
【００９８】
従って、誘導モータスイッチ１６，１７の接点部１６ａ，１７ａが固着した場合であってもても、これらに供給されている電源が遮断されるので、確実に制御棒１の暴走等を防止することができるようになる。
【００９９】
なお、上記説明では、制御棒１の暴走等を防止するために遮断器１９を用いて、このような状態の時には電源供給を遮断するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図９に示すように誘導モータスイッチ１６，１７及びブレーキスイッチ１８をそれぞれ複数直列に接続して誘導モータスイッチ１６，１６’、１７，１７’のように冗長構成とし当該制御棒１の暴走等を防止することも可能である。
【０１００】
即ち、このように誘導モータスイッチを複数直列に接続した場合、ペアとなっている接点部１６ａ，１６ｃ及び接点部１７ａ，１７ｃが同時に固着する確率は非常に小さいので、制御棒１の暴走等を確実に防止することができるようになり信頼性が向上する。
【０１０１】
次に、本発明の第３の実施の形態を図を参照して説明する。なお、上述した実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【０１０２】
ステッピングモータを用いた従来の構成では、制御棒１を停止させる際には周波数を下げて減速した後停止するようになっていた。
【０１０３】
しかし、誘導モータ４の場合には、かかる減速を行うことができないので（電圧や周波数を変化させると動作が不安定になるため）、停止位置が制御位置からずれてしまうような場合が生じる。
【０１０４】
そこで、本実施の形態では、図１０に示すような構成の停止位置調整回路３０を位置制御部１０に設けている。
【０１０５】
当該停止位置調整回路３０は、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣのいずれかがＯＮになったことを検出する制御開示状態検出部３１、制御棒１の目標位置と現在位置との差が所定値Ｓ２より小さくなったか否かを判断する停止位置判断部３２、制御開示状態検出部３１及び停止位置判断部３２からの信号に基づき制御棒１の制御を停止させる制御停止信号Ｋを出力するＡＮＤ回路３３等から構成されている。
【０１０６】
制御開示状態検出部３１は、挿入信号Ｂ及び引抜信号Ｃのいずれかが、ＯＮになっているか否かを検出するＯＲ回路３１ａ、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦになったときに、そのときから所定時間が経過した後に出力信号を反転させるタイムリレードロップアウト（ＴＤＤＯ）３１ｂ等により構成されている。
【０１０７】
また、停止位置判断部３２は、制御棒１の目標位置と現在位置との偏差を演算する減算器３２ａ、その偏差の絶対値を取る絶対値器３２ｂ、該絶対値器からの偏差γが予め設定された停止基準値Ｓ２より小さいか否かを比較する比較器３２ｃ等により構成されている。
【０１０８】
このような停止位置調整回路３０の動作を図１１に示すタイミングチャートを例に説明する。
【０１０９】
ブレーキ解除信号Ｄ及び引抜信号Ｃが順次出力されて制御棒１は目標位置に向って移動を開始する。これにより、制御開示状態検出部３１からＡＮＤ回路３３に制御棒駆動信号Ｌが出力される。
【０１１０】
一方、停止位置判断部３２では、制御棒１の現在位置が時々刻々と計測され、目標位置との差γが求められて、比較器３２ｃでこの差γが予め設定された停止基準値Ｓ２より小さいか否かの判断が行われる。
【０１１１】
そして、差が停止基準値Ｓ２より小さくなるとその旨の信号ＭがＡＮＤ回路３３に出力され、当該ＡＮＤ回路３３から停止信号Ｋが出力されて、当該停止信号Ｋに基づき引抜信号Ｃが停止される。
【０１１２】
これにより誘導モータ４への電力供給が停止し、制御棒１は慣性で移動を続け、所定時間経過して慣性力が小さくなったときにブレーキ解除信号Ｄが出力されて制御棒１が停止する。
【０１１３】
このように慣性による制御棒１の動きを想定して目標位置より手前で誘導モータ４への電力供給を停止するようにしたので、制御棒１を正確に目標位置に停止させることができるようになる。
【０１１４】
なお、このような慣性力による制御棒１の動きは、同時に制御する制御棒１の数等の種々の状況により変動する場合がある。
【０１１５】
このような場合にも、各制御棒１を目標値に高精度で移動させるためには、それぞれの停止基準値Ｓ２を常に最適化する必要があり、その方法として例えば図１２に示すような構成の停止位置調整回路３０が考えられる。
【０１１６】
同図に示す停止位置調整回路３０は、図１０に示す構成に基準値補正回路３５が付加されたような構成となっている。
【０１１７】
この基準値補正回路３５は、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦした時の駆動無状態信号Ｈをシングルショット信号により目標位置と実際の停止位置の差を取込み記憶し、当該記憶された値を統計処理して新たな基準値として比較器３２ｃに出力するようになっている。
【０１１８】
即ち、基準値補正回路３５は、過去の基準値を記憶するデータベース３５ａ、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦした時の駆動無状態信号Ｈを検出した際にシングルショット信号を出力し、これによりデータベース３５ａに目標位置と実際の停止位置の差γをシフトアップして記憶させる転送器３５ｂ、データベース３５ａに記憶された差γを平均化処理して比較器３２ｃに出力する演算器３５ｃ等により構成されている。
【０１１９】
そして、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦして、制御棒１の駆動を停止するように制御されたことを転送器３５ｂが検出するとシングルショットパルスが出力されて、減算器３２ａから目標位置と実際の停止位置の差γがデータベース３５ａに格納される。
【０１２０】
ここで、ｉ回目の駆動で制御棒１が停止した時の目標位置Ｙと実際に停止した時の制御棒１の位置の差をγｉとすると、データベース３５ａにはγｉが格納される。
【０１２１】
データベース３５ａに格納された差γは、演算器３５ｃで下式１に従い、
Ｓ２＝Ｓ２＋｛Σγｉ（ｉ＝１〜ｎ）｝／ｎ…（１）
平均処理されて、その結果が比較器３２ｃに送られる。なお、この式で右辺のＳ２は現在比較器３２ｃに記憶されている基準値であり、左辺のＳ２は新しい基準値を示している。
【０１２２】
例えば、当初設定した基準値が１０ｍｍで、γ１＝−２ｍｍ、γ２＝−１ｍｍ、γ３＝０ｍｍとすると、差の平均値は−１ｍｍ＝（−２−１＋０）／３となり、比較器３２ｃには９ｍｍの新しい基準値が設定されるようになる。
【０１２３】
これにより、制御棒１の目標位置と実際の停止位置との差を０ｍｍに近づける事ができるようになり、高精度で制御棒１を制御することができるようになる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、誘導モータの回転を位置検出器に伝達する回転伝達部材を非導電性材料により形成したので、誘導モータを用いた場合に発生するラッシュ電流等による誘導ノイズが位置検出器に与える影響を抑制することができ、ステッピングモータを用いた場合と同様の信頼性等を確保しながら安価な電力供給が可能になる。
【０１２５】
請求項２にかかる発明によれば、位置制御部に現在位置信号が所定値より大きな値の場合にフィルタをかけるフィルタ回路と、制御棒の駆動開始時及び停止時における所定時間だけ現在位置信号をフィルタ回路を介して出力させる出力選択スイッチとを備える入力信号切替器を設けたので、ラッシュ電流等における誘導ノイズの発生時間帯に現在位置信号に異常があっても適正に処理することが出きるようになりステッピングモータを用いた場合と同様の信頼性等を確保しながら安価な電力供給ができるようになる。
【０１２６】
請求項３にかかる発明によれば、電源母線と駆動源との間の電力ラインに当該駆動源が起動又は停止する際に発生するラッシュ電流を抑制する高インピーダンスのリアクトルを設けたので大きなラッシュ電流の発生が抑制されて位置検出器がその際に発生する誘導ノイズによる影響を受けにくくなって、ステッピングモータを用いた場合と同様の信頼性等を確保しながら安価な電力供給ができるようになる。
【０１２７】
請求項４にかかる発明によれば、駆動源を構成する各構成要素と電源母線とを接続する電力ラインを開閉して、これらに電力を供給するか否かを制御するコンタクタと、制御棒の動きを監視し、位置制御部が制御棒の制御を行っていないときに当該制御棒が動いているときには遮断信号を出力する位置不整合検出部と、該位置不整合検出部から遮断信号が入力した場合には、電源母線からコンタクタを介して駆動源への電力供給を遮断する遮断器とを設けたので、制御の信頼性が向上する。
【０１２８】
請求項５にかかる発明によれば、コンタクタがそれぞれ直列に２以上設けられて冗長化したので、制御の信頼性が向上する。
【０１２９】
請求項６にかかる発明によれば、位置制御部がコンタクタを制御して駆動源への電力供給を制御し、これにより制御棒を目標位置に向けて位置制御する際に、当該目標位置に対して予め設定された偏差だけ手前の位置を仮想的な目標位置にして、制御棒が当該仮想目標位置に達したときは駆動源への電力供給を停止させて制御棒の実際の停止位置が目標位置に一致するようにしたので、制御精度が向上する。
【０１３０】
請求項７にかかる発明によれば、位置制御部が制御棒の位置制御を行う際に、過去の制御における当該制御棒の目標位置とそのときの実際の停止位置との差を偏差として記憶し、当該偏差を統計処理することにより新たな偏差を決定するようにしたので、複数の制御棒の制御精度を相対的に向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される制御棒位置制御装置の概略構成図である。
【図２】入力信号切替器の構成図である。
【図３】目標位置のタイミングチャート等である。
【図４】リアクトルを設けた場合の制御棒位置制御装置の概略構成図である。
【図５】リアクトルの構成図である。
【図６】リアクトルを設けた場合の電流波形を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される制御棒位置制御装置の概略構成図である。
【図８】位置不整合検出回路の構成図である。
【図９】誘導モータスイッチ等を冗長構成にした場合の、制御棒位置制御装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の説明に適用される制御棒位置制御装置に設けた停止位置調整回路の構成図である。
【図１１】目標位置のタイミングチャート等である。
【図１２】停止位置調整回路の他の構成を示す図である。
【図１３】従来の制御棒位置制御装置の構成図を示す図である。
【図１４】目標位置のタイミングチャート等である。
【符号の説明】
１ 制御棒
２ 駆動ギヤ
３ トルク増幅器
４ 誘導モータ
５ 減速ギヤ
６（６ａ，６ｂ） 位置検出器
７ ブレーキ
８ 駆動部
９ スイッチ部
１０ 位置制御部
１４ 電源母線
１５ リアクトル
１６，１６’，１７，１７’ 誘導モータスイッチ
１８ ブレーキスイッチ
１９（１９ａ，１９ｂ） 遮断器
２０ 入力信号切替器
２１ 入力選択スイッチ
２２ フィルタ回路
２３ 出力選択スイッチ
２５ 位置不整合検出回路
３０ 停止位置調整回路
３１ 制御開示状態検出部
３２ 停止位置判断部
３５ 基準値補正回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内における制御棒の位置を制御して、当該原子炉の出力を調整する制御棒位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラントにおける原子炉内には多数（約２００本）の制御棒が配置されており、原子炉出力制御装置からの出力上昇／下降信号に応じて制御棒を挿入又は引抜操作して当該原子炉の出力調整が行われている。
【０００３】
かかる制御棒の位置制御は、出力上昇／下降信号を制御棒の目標位置に換算すると共に、位置検出器で制御棒の現在位置を検出して、当該現在位置が目標位置に一致するように制御棒の駆動機構を駆動することにより行われる。
【０００４】
このような制御棒位置制御装置をＢＷＲ（沸騰水型）原子炉発電所を例に図１３及び図１４を参照して説明する。
【０００５】
図１３において、図示せぬ原子炉内には複数の制御棒１０１が設けられ、この制御棒１０１に対応して駆動機構１０８が設けられている。また、各駆動機構１０８には、制御棒１０１を駆動するステッピングモータ１０４、制御棒１０１の現在位置を検出する位置検出器１０６（１０６ａ，１０６ｂ）等が設けられている。
【０００６】
そして、図示せぬ原子炉出力制御装置から位置制御部１１０に原子炉出力上昇又は下降を指示する信号Ａが出力され、当該信号Ａに基づき制御棒１０１の目標位置が演算される。
【０００７】
また、位置制御部１１０には、位置検出器１０６から制御棒１０１の現在位置を示す現在位置信号Ｅ（Ｅａ，Ｅｂ）が入力しているので、この現在位置信号Ｅから現在位置を演算する。
【０００８】
これにより、目標位置に対して制御棒１０１を挿入する場合には挿入信号Ｂを、目標位置に対して制御棒１０１を引抜く場合には引抜信号Ｃを駆動部１０９に出力して、これらの信号に基づきステッピングモータ１０４が駆動される。
【０００９】
ステッピングモータ１０４はブレーキ１０７により回転が制動され、当該ブレーキ１０７に電力が供給されたときのみ、ステッピングモータ１０４が回転できるようになっている。
【００１０】
即ち、ステッピングモータ１０４を駆動する前に位置制御部１１０からブレーキ制御回路１１６にブレーキ解除信号Ｄが出力され、これによりブレーキ１０７に電力が供給されてステッピングモータ１０４の制動が解除（ブレーキ解除）される。
【００１１】
また、ステッピングモータ１０４による制御棒１０１の駆動終了後は、当該ブレーキ制御回路１１６へのブレーキ解除信号Ｄの出力が停止し、これによりブレーキ１０７がステッピングモータ１０４の回転を規制する。
【００１２】
ステッピングモータ１０４による制御棒１０１の駆動は、駆動ギヤ１０２で当該ステッピングモータ１０４の回転力を制御棒１０１の駆動方向に変換することで行われる。
【００１３】
また、ステッピングモータ１０４の回転軸には、制御棒１０１がフルストローク移動する間に１回転だけ回転するように回転数を減速する減速ギヤ１０５が連結され、これに位置検出器１０６が設けられている。
【００１４】
この位置検出器１０６は、固定子と回転子とを有し、該回転子が減速ギヤ１０５に連結されて、制御棒１０１がフルストローク（約４０００ｍｍ）移動する間に１回転するようになっている。
【００１５】
これにより、制御棒１０１の位置に応じて固定子と回転子とのなす角度が変化し、当該角度に応じた位相差信号が発生する。この位相差信号は、現在位置信号Ｅ（Ｅａ，Ｅｂ）として位置制御部１１０に出力される。
【００１６】
駆動部１０９にはインバータ回路１１７が設けられ、当該インバータ回路１１７により制御棒１０１の目標位置と現在位置との差に応じてステッピングモータ１０４に供給する電圧の周波数を変化させて、制御棒１０１の制御位置精度を高めるようにしている。
【００１７】
例えば、図１４に示す場合において、制御棒１０１の現在位置をＸ、目標位置をＹとし、制御棒１０１を引抜くことにより目標位置に制御する場合には以下のように制御する。
【００１８】
先ず、位置制御部１１０からブレーキ解除信号Ｄがブレーキ制御回路１１６に出力され、これによりブレーキ制御回路１１６がブレーキ１０７に通電して、当該ブレーキ１０７によるステッピングモータ１０４の制動を解除する。
【００１９】
一方、ブレーキ解除信号Ｄが出力されてから所定時間（ステッピングモータ１０４の制動が解除されるまでの時間）経過後に、位置制御部１１０から駆動部１０９に引抜信号Ｃが出力される。
【００２０】
駆動部１０９は引抜信号Ｃを受信すると、ステッピングモータ１０４への電力供給を行う。
【００２１】
その際には、インバータ回路１１７で所定周波数まで徐々に周波数が高められ、当該所定周波数に達すると制御棒１０１は定速運動するようになる。
【００２２】
そして、制御棒１０１が目標位置の近くに達すると、周波数を徐々に下げて制御棒１０１を減速し、目標位置に達するとステッピングモータ１０４への電力供給が停止される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなステッピングモータ１０４を用いた制御棒位置制御装置（以下、ステッピングモータ構成という）では、制御棒１０１の駆動速度を調整可能にすることで高精度に制御棒１０１の位置制御を可能にしているが、かかる構成では制御棒位置制御装置が複雑、大型化し、建設コストはもとより毎年実施される保守点検費用も膨大になり、近年における発電コスト低減による安価な電力供給の要求を満たすことが困難になるといった課題があった。
【００２４】
そこで、かかるステッピングモータ構成に代え、コンタクタや誘導モータ等を使用した制御棒位置制御装置（以下、誘導モータ構成という）が提案されているが、当該誘導モータ構成では、種々のノイズ、制御位置精度及び制御の信頼性等において以下の問題があった。
【００２５】
即ち、制御棒１０１を駆動する際には大きな駆動力（トルク）を必要とし、かかる駆動力は比較的小型のステッピングモータ１０４でも容易に得ることができるが、誘導モータでは大きな駆動力を得ようとすると大型のものが必要になり、その外形も大きくなってしまう。
【００２６】
しかし、上述したように原子炉内には約２００本の制御棒１０１（即ち、駆動機構１０８）があり、このため１つの駆動機構１０８の大きさが制約されている。
【００２７】
従って、この駆動機構１０８に大型の誘導モータを収納することが困難となり、小型の誘導モータを用いて不足する駆動力をギヤ機構により増幅する等の対応が必要となる。
【００２８】
しかし、かかる場合にはギヤ機構の分だけ駆動機構１０８内が狭くなるので、当該駆動機構１０８内に配設されている位置検出器１０６等の小型化や近接配設が必要となる。
【００２９】
従来、位置検出器１０６には周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源ＡＣ１２０Ｖが用いられているが、これを小型化すると高周波数の低電圧電源を用いる必要がある。
【００３０】
ところが、誘導モータやブレーキ１０７ではＡＣ２２０Ｖの商用周波数の高電圧電源を用いるので、狭い駆動機構１０８の中でかかる高圧電源が駆動されると、近接配置された位置検出器１０６又は低電圧駆動の位置検出器１０６は誘導ノイズを受けやすくなって誤動作等を起す要因となる可能性がある。
【００３１】
また、位置検出器１０６は２重化して冗長構成に形成されているが、高周波数電源が近接していると、互いにビートノイズが重畳する場合があり、安定で信頼性の高い位置制御を実現するためには、かかる位置検出器１０６にノイズが乗らないようにしなければならない。
【００３２】
さらに、従来のステッピングモータ構成では、ステッピングモータ１０４に供給される電力は周波数制御を行うため、電力をコンデンサ１１８に蓄え、当該コンデンサ１１８からステッピングモータ１０４に供給されるようになっている。
【００３３】
従って、電力は電源母線１１４からステッピングモータ１０４に直接供給されないので、当該ステッピングモータ１０４の起動時等において電源母線１１４にラッシュ電流が発生する恐れが少なかった。
【００３４】
しかし、誘導モータ構成では誘導モータやブレーキ１０７等が電源母線１１４に直結されて電力供給が行われるため、最大２６本の制御棒１０１が同時駆動されるような場合には、電源母線１１４に大きなラッシュ電流が発生してしまう。
【００３５】
このような大きなラッシュ電流が発生すると、同一電源母線１１４に接続され、また当該電源母線１１４に近接して配線されている他の機器が誘導ノイズを受けやすくなってしまう可能性がある。
【００３６】
また、ステッピングモータ構成では、インバータ回路１１７の異常や周波数の過大、過小等を検出してステッピングモータ１０４が正常に制御できないような場合には（即ち、制御棒１０１の位置制御ができない場合）、インバータ回路１１７を遮断することによりステッピングモータ１０４への電力供給を停止するようになっている。
【００３７】
しかし、汎用のコンタクタを使用して誘導モータを駆動するような場合には、コンタクタの接点異常等を検出することが困難なため、何らかの理由でコンタクタの接点が固着したようなときでも誘導モータへの電力供給が継続されてしまい、制御棒１０１が駆動してしまう可能性がある。
【００３８】
また、ステッピングモータ構成では、制御棒１０１の目標位置と現在位置の差が小さくなると、駆動周波数を小さくして減速してから停止させるように構成されているので制御棒１０１を高精度で制御することが可能になっていた。
【００３９】
しかし、誘導モータ構成では、単に誘導モータに電力を供給するか否かの制御しかできないので、制御棒１０１の位置検出から停止までの間に目標位置を通過（オーバーラン）してしまい位置精度を確保することが困難になる問題があると共に、オーバーラン量は誘導モータ等の駆動系固有の特性を含むため、多数の駆動機構１０８で停止位置のバラツキが発生してしまう可能性がある。
【００４０】
そこで、本発明は、誘導モータ構成にした場合でもステッピングモータ構成の場合と同様の制御棒の制御位置精度及び制御の信頼性等を確保しながら安価な電力供給ができるようにした制御棒位置制御装置を提供することを目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１にかかる発明は、原子炉内に制御棒を挿入又は引抜きして当該制御棒の位置を制御する制御棒位置制御装置において、制御棒を駆動する際の駆動力を発生する誘導モータ及び該誘導モータの回転を制動するブレーキとを備えた駆動源と、制御棒の現在位置を検出して現在位置信号として出力する位置検出器と、制御棒を駆動する際の目標位置を示す目標位置信号及び現在位置信号が入力して、当該制御棒の現在位置が目標位置に一致するように駆動源を制御する位置制御部と、位置検出器が制御棒の位置を検出できるように誘導モータの回転を当該位置検出器に伝達すると共に、その際に駆動源で発生したノイズが位置検出器に導かれないように非導電性材料で形成された回転伝達部材とを有して、誘導モータ等を用いて制御棒を制御するようにした場合でもステッピングモータを用いる場合と同様の制御棒の制御位置精度及び制御の信頼性等を確保しながら安価な電力供給ができるようにしたことを特徴とする。
【００４２】
請求項２にかかる発明は、所定値より大きな信号に対してフィルタをかけるフィルタ回路と、制御棒の駆動開始時及び停止時における所定時間だけ現在位置信号をフィルタ回路を介して出力させる出力選択スイッチとを備える入力信号切替器を位置制御部に設けて、ラッシュ電流等における誘導ノイズの発生時間帯での現在位置信号をフィルタ回路を介して位置制御部に入力するようにして、制御の信頼性を高めたことを特徴とする。
【００４３】
請求項３にかかる発明は、電源母線と駆動源との間の電力ラインに当該駆動源が起動又は停止する際に発生するラッシュ電流を抑制する高インピーダンスのリアクトルを設けて、制御の信頼性を高めたことを特徴とする。
【００４４】
請求項４にかかる発明は、駆動源を構成する各構成要素と電源母線とを接続する電力ラインを開閉して、これらに電力を供給するか否かを制御するコンタクタと、制御棒の動きを監視し、位置制御部が制御棒の制御を行っていないときに当該制御棒が動いているときには遮断信号を出力する位置不整合検出部と、該位置不整合検出部から遮断信号が入力した場合には、電源母線からコンタクタを介して駆動源への電力供給を遮断する遮断器とを設けて、制御の信頼性を高めたことを特徴とする。
【００４５】
請求項５にかかる発明は、コンタクタがそれぞれ直列に２以上設けられて冗長化されて、制御の信頼性を高めたことを特徴とする。
【００４６】
請求項６にかかる発明は、位置制御部がコンタクタを制御して駆動源への電力供給を制御し、これにより制御棒を目標位置に向けて位置制御する際に、当該目標位置に対して予め設定された基準量だけ手前の位置を仮想的な目標位置に設定し、当該制御棒が該仮想目標位置に達したときに駆動源への電力供給を停止させて該制御棒の停止位置が目標位置に一致するようにして、制御棒の制御位置精度を向上させたことを特徴とする。
【００４７】
請求項７にかかる発明は、位置制御部が制御棒の位置制御を行う際に、過去の制御における当該制御棒の目標位置とそのときの停止位置との差を記憶し、当該差を統計処理することにより新たな基準量を決定して設定するようにして、制御棒の制御位置精度を向上させたことを特徴とする。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施の形態を図を参照して説明する。図１は本実施の形態の説明に適用される制御棒位置制御装置の概略構成を示す図である。
【００４９】
当該制御棒位置制御装置は、制御棒１を原子炉内に挿入し又は引抜く駆動部８、該駆動部８に供給する電力を制御するスイッチ部９、該スイッチ部９の動作を制御する位置制御部１０等を有している。
【００５０】
駆動部８は、制御棒１の挿入／引抜動力を発生する誘導モータ４、該誘導モータ４の駆動力を増幅するトルク増幅器３、該トルク増幅器３からの駆動力を制御棒１の挿入／引抜動力に変換して当該制御棒１の位置を変える駆動ギヤ２、誘導モータ４の回転数を減速する回転伝達部材である減速ギヤ５、固定子と減速ギヤ５に連結された回転子とを備えて回転子の回転角度から制御棒１の現在位置を検出する第１及び第２位置検出器６（６ａ，６ｂ）、誘導モータ４の回転を制動するブレーキ７等により構成されている。
【００５１】
第１位置検出器６ａと第２位置検出器６ｂとは全く同じ構成からなり、通常は一方（これを第１位置検出器６ａとする）からの現在位置信号Ｅａ（Ｅ）が制御棒１の位置制御に用いられるが、この第１位置検出器６ａが故障等した場合には第２位置検出器６ｂからの現在位置信号Ｅｂ（Ｅ）が制御棒１の位置制御に用いられるようになっている。なお、以下の説明においては、特に区別する必要がないときは単に位置検出器６と記載する。
【００５２】
減速ギヤ５は、制御棒１がフルストローク（最大挿入状態と最大引抜状態の間の距離で約４０００ｍｍ）を移動する間に、位置検出器６の回転子が１回転するように減速している。
【００５３】
ブレーキ７は、無通電時には誘導モータ４が回転しないように制動をかけ、通電すると当該制動が解除されるようになっている。
【００５４】
スイッチ部９は、誘導モータ４への電力供給を制御する誘導モータスイッチ１６（１６ａ，１６ｂ），１７（１７ａ，１７ｂ）、ブレーキ７への電力供給を制御するブレーキスイッチ１８（１８ａ，１８ｂ）、電源母線１４と誘導モータスイッチ１６，１７との間に設けられて過剰電流が流れた場合に電流供給を遮断するブレーカ１３等を有している。
【００５５】
なお、誘導モータスイッチ１６，１７及びブレーキスイッチ１８はコンタクタであり、番号１６ａ、１７ａ及び１８ａは接点部であり、番号１６ｂ、１７ｂ及び１８ｂは励磁コイルを示している。
【００５６】
また、誘導モータスイッチ１６，１７は、それぞれ誘導モータ４を正転させる誘導モータ正転スイッチ及び当該誘導モータ４を逆転させる誘導モータ逆転スイッチである。
【００５７】
通電運転時には、ブレーカ１３は誘導モータスイッチ１６，１７と電源母線１４と接続するように動作している。
【００５８】
位置制御部１０には、図示しない原子炉出力制御装置から制御棒１の設定位置を示す目標位置信号Ａが入力されると共に、位置検出器６から制御棒１の現在位置を示す現在位置信号Ｅが入力され、これらに基づきスイッチ部９に制御棒１を挿入する挿入信号Ｂ又は制御棒１を引抜く引抜信号Ｃが出力されると共に、ブレーキ７の制動を指示するブレーキ解除信号Ｄを出力する。
【００５９】
なお、上述したように位置検出器６には、第１位置検出器６ａと第２位置検出器６ｂとがあり、通常は第１位置検出器６ａからの現在位置信号Ｅａを取込み、当該第１位置検出器６ａが故障等した場合には第２位置検出器６ｂからの現在位置信号Ｅｂを取込むように、図２に示すような入力信号切替器２０が位置制御部１０に設けられている。
【００６０】
この入力信号切替器２０は、２つの位置検出器６からの現在位置信号Ｅを選択する入力選択スイッチ２１、現在位置信号Ｅをそのまま出力するかフィルタ回路２２を介して出力するかを選択する出力選択スイッチ２３及び上述したフィルタ回路２２とにより構成されている。
【００６１】
フィルタ回路２２は、ハード的に又はソフト的に構成することが可能であり、例えばソフト的に構成するような場合には、入力してきた現在位置信号Ｅが予め設定された所定値より大きいときは、直前の正常範囲内の値（記憶しているものとする）を用いるようにすればよい。
【００６２】
これにより原子炉出力制御装置から目標位置信号Ａが位置制御部１０に入力すると共に入力信号切替器２０を介して位置検出器６からの現在位置信号Ｅが入力して、これらに基づき目標位置及び現在位置が演算される。
【００６３】
そして、現在位置が目標位置に一致するように挿入信号Ｂ又は引抜信号Ｃをスイッチ部９に出力する。その際、ブレーキ解除信号Ｄも出力される。
【００６４】
ここで目標位置をＹ、現在位置をＸとすると、｜Ｙ−Ｘ｜＞δの場合は、制御棒１が目標位置からずれていると判断して位置制御を行い、｜Ｙ−Ｘ｜＜δであると制御棒１は目標位置に位置するとして制御棒１の位置制御を行なわない。なお、δは許容される位置制御精度である。
【００６５】
また｜Ｙ−Ｘ｜＞δの場合は、Ｙ＞ＸかＹ＜Ｘかの判断を行い、前者（Ｙ＞Ｘ）が制御棒１の引抜（誘導モータを正転させるとする）に対応するときのは、後者（Ｙ＜Ｘ）は制御棒１の挿入（誘導モータを逆転させるとする）に対応する。
【００６６】
制御棒１の位置制御例を図３に示すＹ＞Ｘの場合を例に説明する。この場合は、制御棒１を引抜いて目標位置に制御する場合を示している。
【００６７】
先ず、ブレーキ解除信号Ｄをブレーキスイッチ１８に出力してブレーキ７に電力供給し、これにより誘導モータ４の制動を解除する。その後、引抜信号Ｃをスイッチ部９に出力して、誘導モータスイッチ１６を閉じさせて誘導モータ４に電力を供給する。
【００６８】
これにより誘導モータ４は正転し、そのときの駆動力がトルク増幅器３で増幅されて駆動ギヤ２に伝達される。駆動ギヤ２は、この駆動力を制御棒１の引抜き動力に変換して制御棒１が引抜かれる。
【００６９】
誘導モータ４の回転軸は、減速ギヤ５に連結され、当該減速ギヤ５で減速されて位置検出器６の回転子が回転する。
【００７０】
これにより、回転子には固定子との角度に依存した位相差信号が発生するので、その信号が現在位置信号Ｅとして位置制御部１０に出力される。
【００７１】
そして、この現在位置信号Ｅに基づき制御棒１の現在位置を演算し、その結果が許容される位置制御精度δ以内に収ると、目標位置に達したと判断して引抜信号Ｃの出力が停止され、ブレーキ解除信号Ｄの出力が停止される。
【００７２】
引抜信号Ｃの出力停止により誘導モータ４への電力供給が停止されるが、誘導モータ４及びトルク増幅器３等の慣性力や現在位置の検出からブレーキ７の動作までの時間的なタイムラグの存在のため、制御棒１は直ちに停止せずオーバーランする（当該オーバーラン量をαで示す）。
【００７３】
また図２に示すようにブレーキ７や誘導モータ４の起動時及び停止時には大きなラッシュ電流が流れる。図２における時間ｔ１及びｔ２の電流波形がこれを模式的に示している。
【００７４】
このラッシュ電流（大きな電流変化により）により電磁波等が発生して、誘導モータ４の回転軸や減速ギヤ５等が導電性の高い金属等により形成されている場合には、これらがアンテナの作用をなすようになる。
【００７５】
一方、位置検出器６は回転差動トランス型の検出器で、固定子や回転子はコイル状に巻線されて形成されている。そして、これらに高周波電流を流すことにより固定子の回転角度に依存した位相差信号が発生し、これを現在位置信号Ｅとして取出している。
【００７６】
従って、位置検出器６と減速ギヤ５等とが近接して配設されている場合や当該位置検出器６が小型化され低周波数の低電圧が用いられている場合には、減速ギヤ５等がアンテナの作用をなしていると、固定子や回転子に容易に電磁波が入射して現在位置の検出精度を低下させてしまう。即ち、誘導ノイズの影響が大きくなる。
【００７７】
そこで、本発明では、減速ギヤ５等を非導電性材料で形成してブレーキ７や誘導モータ４の起動時におけるラッシュ電流に伴う電磁波が発生した場合であっても、その出射点が位置検出器６から十分に離るようにして、かかる誘導ノイズの影響を受けにくくしている。
【００７８】
また、電磁波が射出されるような時間帯（即ち、ラッシュ電流が発生している時間帯）における現在位置信号Ｅには電磁波による影響があるものとして、当該時間帯の現在位置信号Ｅをそのまま用いず、フィルタ回路２２を介して取出すように出力選択スイッチ２３を切替えるようにしてもよい。
【００７９】
無論、当該電磁波による影響が現在位置信号Ｅに含まれないような場合や上述した減速ギヤ５を非導電性部材により形成してその影響が十分に抑制されるような場合には、入力信号切替器２０にフィルタ回路２２を用いなくても良いことは明らかであり、このような場合には、出力選択スイッチ２３も用いる必要がないことは明らかである。
【００８０】
また、ブレーキ７や誘導モータ４の起動時及び停止時に流れる大きなラッシュ電流の発生を抑制することにより、誘導ノイズの発生そのものを防止するようにしてもよい。
【００８１】
即ち、図４に示すようにブレーカ１３と電源母線１４との間に図５に示すような高インピーダンスのリアクトル１５を配設する。
【００８２】
図３に示す様にラッシュ電流の波高値をＰ１、発生時間をｔ１，ｔ２とすると、かかる高インピーダンスのリアクトル１５を設けることにより、ラッシュ電流はインピーダンスが大きくなると流れにくくなるので、ラッシュ電流の波高値は図６に示すようにＰ２と小さくなると共に流れている時間がｔ１がｔ３（ｔ３≧ｔ１）に、ｔ２がｔ４（ｔ４≧ｔ２）になる。
【００８３】
このときラッシュ電流の発生時間は長くなるが、波高値が小さくなるので大きな電流変化は抑えられて強い電磁波の発生が抑制でき、位置検出器６に与える影響が抑えられる。
【００８４】
以上説明したように、位置検出器６にラッシュ電流による誘導ノイズの影響を抑制するようにしたので、位置検出器６からの現在位置信号の信頼性が向上し、これにより制御棒位置制御装置の信頼性が向上する。
【００８５】
次に本発明の第２の実施の形態の説明を図を参照して行う。なお、上述した実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００８６】
スイッチ部９等においては、誘導モータスイッチ１６，１７が用いられていたが、かかる誘導モータスイッチ１６，１７の接点部１６ａ，１７ａが固着等すると、位置制御部１０からの信号に関わらず誘導モータ４が駆動され続けると言った事態が発生し得る。
【００８７】
そこで、本実施の形態では、図７に示すようにブレーカ１３に代え又はブレーカ１３と直列に遮断器１９（１９ａ，１９ｂ）を設けて、接点部１６ａ，１７ａが固着したような場合には電源供給を停止するようにしている。
【００８８】
なお、番号１９ａは遮断器の接点部であり、１９ｂは励磁コイルを示し、当該遮断器１９は、位置制御部１０に設けた位置不整合検出回路２５からの遮断信号Ｇにより動作するようになっている。
【００８９】
図１２は、該位置不整合検出回路２５の構成を示すブロック図であり、制御棒１の現在制御状態を検出する現在状態検出部２６、制御棒１が所定時間の間で予め設定された値Ｓ１より大きく移動しているか否かを判断する移動量判断部２７、現在状態検出部２６及び移動量判断部２７からの信号に基づき接点部１６ａ，１６ｂが固着したと判断できるような場合には誘導モータ４への電力供給を遮断するように遮断器１９に遮断信号Ｇを出力する遮断信号出力部２８等から構成されている。
【００９０】
現在状態検出部２６は、挿入信号Ｂ及び引抜信号Ｃのいずれかが、ＯＮになっているか否かを検出するＯＲ回路２６ａ、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦになったときに、そのときから所定時間ｔが経過した後に出力信号を反転させるタイムリレードロップアウト（ＴＤＤＯ）２６ｂ、該ＴＤＤＯ２６ｂからの信号を反転させて駆動無状態信号Ｈを出力するＮＯＴ回路２６ｃ等により構成されている。
【００９１】
また、移動量判断部２７は所定時間間隔δｔ（δｔ＝ｔ１−ｔ０）の間の制御棒１の位置を格納するメモリ２７ａ、該メモリ２７ａに記憶している制御棒１の位置の差を求める加算器２７ｂ、制御棒１の位置差の絶対値を求める絶対値器２７ｃ、制御棒１の位置差の絶対値と予め設定された基準値Ｓ１とを比較してフリーラン信号Ｉを出力する比較器２７ｄ等により構成されている。
【００９２】
そして、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣのいずれもＯＮしていないときは、駆動無状態信号ＨがＮＯＴ回路２６ｃを介してＡＮＤ回路２８に出力される。
【００９３】
一方、所定時間δｔの経過前後における制御棒１の位置が検出され、メモリ２７ａに記憶される。
【００９４】
このときの制御棒１の移動量は、制御棒１の制御が行われていないときの移動でフリーラン量に対応する。
【００９５】
そこで、このフリーラン量が予め設定された基準値Ｓ１より大きいか否かを比較器２７ｄで判断してＡＮＤ回路２８に出力される。
【００９６】
そして、ＡＮＤ回路２８に駆動無状態信号Ｈとフリーラン信号Ｉとが入力して、挿入信号Ｂ及び引抜信号Ｃが共に出力されていない（制御棒１の位置制御が行われていない）状態であり、かつ、制御棒１が所定値より大きく動いているとには、誘導モータスイッチ１６，１７の接点部１６ａ，１７ａが固着等したと判断して遮断信号Ｇを遮断器１９に出力する。
【００９７】
遮断器１９が遮断信号Ｇを受信すると、誘導モータスイッチ１６，１７が接続されている電源ラインを遮断して、これらに電力供給が行われないようにする。
【００９８】
従って、誘導モータスイッチ１６，１７の接点部１６ａ，１７ａが固着した場合であってもても、これらに供給されている電源が遮断されるので、確実に制御棒１の暴走等を防止することができるようになる。
【００９９】
なお、上記説明では、制御棒１の暴走等を防止するために遮断器１９を用いて、このような状態の時には電源供給を遮断するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図９に示すように誘導モータスイッチ１６，１７及びブレーキスイッチ１８をそれぞれ複数直列に接続して誘導モータスイッチ１６，１６’、１７，１７’のように冗長構成とし当該制御棒１の暴走等を防止することも可能である。
【０１００】
即ち、このように誘導モータスイッチを複数直列に接続した場合、ペアとなっている接点部１６ａ，１６ｃ及び接点部１７ａ，１７ｃが同時に固着する確率は非常に小さいので、制御棒１の暴走等を確実に防止することができるようになり信頼性が向上する。
【０１０１】
次に、本発明の第３の実施の形態を図を参照して説明する。なお、上述した実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【０１０２】
ステッピングモータを用いた従来の構成では、制御棒１を停止させる際には周波数を下げて減速した後停止するようになっていた。
【０１０３】
しかし、誘導モータ４の場合には、かかる減速を行うことができないので（電圧や周波数を変化させると動作が不安定になるため）、停止位置が制御位置からずれてしまうような場合が生じる。
【０１０４】
そこで、本実施の形態では、図１０に示すような構成の停止位置調整回路３０を位置制御部１０に設けている。
【０１０５】
当該停止位置調整回路３０は、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣのいずれかがＯＮになったことを検出する制御開示状態検出部３１、制御棒１の目標位置と現在位置との差が所定値Ｓ２より小さくなったか否かを判断する停止位置判断部３２、制御開示状態検出部３１及び停止位置判断部３２からの信号に基づき制御棒１の制御を停止させる制御停止信号Ｋを出力するＡＮＤ回路３３等から構成されている。
【０１０６】
制御開示状態検出部３１は、挿入信号Ｂ及び引抜信号Ｃのいずれかが、ＯＮになっているか否かを検出するＯＲ回路３１ａ、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦになったときに、そのときから所定時間が経過した後に出力信号を反転させるタイムリレードロップアウト（ＴＤＤＯ）３１ｂ等により構成されている。
【０１０７】
また、停止位置判断部３２は、制御棒１の目標位置と現在位置との偏差を演算する減算器３２ａ、その偏差の絶対値を取る絶対値器３２ｂ、該絶対値器からの偏差γが予め設定された停止基準値Ｓ２より小さいか否かを比較する比較器３２ｃ等により構成されている。
【０１０８】
このような停止位置調整回路３０の動作を図１１に示すタイミングチャートを例に説明する。
【０１０９】
ブレーキ解除信号Ｄ及び引抜信号Ｃが順次出力されて制御棒１は目標位置に向って移動を開始する。これにより、制御開示状態検出部３１からＡＮＤ回路３３に制御棒駆動信号Ｌが出力される。
【０１１０】
一方、停止位置判断部３２では、制御棒１の現在位置が時々刻々と計測され、目標位置との差γが求められて、比較器３２ｃでこの差γが予め設定された停止基準値Ｓ２より小さいか否かの判断が行われる。
【０１１１】
そして、差が停止基準値Ｓ２より小さくなるとその旨の信号ＭがＡＮＤ回路３３に出力され、当該ＡＮＤ回路３３から停止信号Ｋが出力されて、当該停止信号Ｋに基づき引抜信号Ｃが停止される。
【０１１２】
これにより誘導モータ４への電力供給が停止し、制御棒１は慣性で移動を続け、所定時間経過して慣性力が小さくなったときにブレーキ解除信号Ｄが出力されて制御棒１が停止する。
【０１１３】
このように慣性による制御棒１の動きを想定して目標位置より手前で誘導モータ４への電力供給を停止するようにしたので、制御棒１を正確に目標位置に停止させることができるようになる。
【０１１４】
なお、このような慣性力による制御棒１の動きは、同時に制御する制御棒１の数等の種々の状況により変動する場合がある。
【０１１５】
このような場合にも、各制御棒１を目標値に高精度で移動させるためには、それぞれの停止基準値Ｓ２を常に最適化する必要があり、その方法として例えば図１２に示すような構成の停止位置調整回路３０が考えられる。
【０１１６】
同図に示す停止位置調整回路３０は、図１０に示す構成に基準値補正回路３５が付加されたような構成となっている。
【０１１７】
この基準値補正回路３５は、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦした時の駆動無状態信号Ｈをシングルショット信号により目標位置と実際の停止位置の差を取込み記憶し、当該記憶された値を統計処理して新たな基準値として比較器３２ｃに出力するようになっている。
【０１１８】
即ち、基準値補正回路３５は、過去の基準値を記憶するデータベース３５ａ、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦした時の駆動無状態信号Ｈを検出した際にシングルショット信号を出力し、これによりデータベース３５ａに目標位置と実際の停止位置の差γをシフトアップして記憶させる転送器３５ｂ、データベース３５ａに記憶された差γを平均化処理して比較器３２ｃに出力する演算器３５ｃ等により構成されている。
【０１１９】
そして、挿入信号Ｂ又は引抜信号ＣがＯＦＦして、制御棒１の駆動を停止するように制御されたことを転送器３５ｂが検出するとシングルショットパルスが出力されて、減算器３２ａから目標位置と実際の停止位置の差γがデータベース３５ａに格納される。
【０１２０】
ここで、ｉ回目の駆動で制御棒１が停止した時の目標位置Ｙと実際に停止した時の制御棒１の位置の差をγｉとすると、データベース３５ａにはγｉが格納される。
【０１２１】
データベース３５ａに格納された差γは、演算器３５ｃで下式１に従い、
Ｓ２＝Ｓ２＋｛Σγｉ（ｉ＝１〜ｎ）｝／ｎ…（１）
平均処理されて、その結果が比較器３２ｃに送られる。なお、この式で右辺のＳ２は現在比較器３２ｃに記憶されている基準値であり、左辺のＳ２は新しい基準値を示している。
【０１２２】
例えば、当初設定した基準値が１０ｍｍで、γ１＝−２ｍｍ、γ２＝−１ｍｍ、γ３＝０ｍｍとすると、差の平均値は−１ｍｍ＝（−２−１＋０）／３となり、比較器３２ｃには９ｍｍの新しい基準値が設定されるようになる。
【０１２３】
これにより、制御棒１の目標位置と実際の停止位置との差を０ｍｍに近づける事ができるようになり、高精度で制御棒１を制御することができるようになる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、誘導モータの回転を位置検出器に伝達する回転伝達部材を非導電性材料により形成したので、誘導モータを用いた場合に発生するラッシュ電流等による誘導ノイズが位置検出器に与える影響を抑制することができ、ステッピングモータを用いた場合と同様の信頼性等を確保しながら安価な電力供給が可能になる。
【０１２５】
請求項２にかかる発明によれば、位置制御部に現在位置信号が所定値より大きな値の場合にフィルタをかけるフィルタ回路と、制御棒の駆動開始時及び停止時における所定時間だけ現在位置信号をフィルタ回路を介して出力させる出力選択スイッチとを備える入力信号切替器を設けたので、ラッシュ電流等における誘導ノイズの発生時間帯に現在位置信号に異常があっても適正に処理することが出きるようになりステッピングモータを用いた場合と同様の信頼性等を確保しながら安価な電力供給ができるようになる。
【０１２６】
請求項３にかかる発明によれば、電源母線と駆動源との間の電力ラインに当該駆動源が起動又は停止する際に発生するラッシュ電流を抑制する高インピーダンスのリアクトルを設けたので大きなラッシュ電流の発生が抑制されて位置検出器がその際に発生する誘導ノイズによる影響を受けにくくなって、ステッピングモータを用いた場合と同様の信頼性等を確保しながら安価な電力供給ができるようになる。
【０１２７】
請求項４にかかる発明によれば、駆動源を構成する各構成要素と電源母線とを接続する電力ラインを開閉して、これらに電力を供給するか否かを制御するコンタクタと、制御棒の動きを監視し、位置制御部が制御棒の制御を行っていないときに当該制御棒が動いているときには遮断信号を出力する位置不整合検出部と、該位置不整合検出部から遮断信号が入力した場合には、電源母線からコンタクタを介して駆動源への電力供給を遮断する遮断器とを設けたので、制御の信頼性が向上する。
【０１２８】
請求項５にかかる発明によれば、コンタクタがそれぞれ直列に２以上設けられて冗長化したので、制御の信頼性が向上する。
【０１２９】
請求項６にかかる発明によれば、位置制御部がコンタクタを制御して駆動源への電力供給を制御し、これにより制御棒を目標位置に向けて位置制御する際に、当該目標位置に対して予め設定された偏差だけ手前の位置を仮想的な目標位置にして、制御棒が当該仮想目標位置に達したときは駆動源への電力供給を停止させて制御棒の実際の停止位置が目標位置に一致するようにしたので、制御精度が向上する。
【０１３０】
請求項７にかかる発明によれば、位置制御部が制御棒の位置制御を行う際に、過去の制御における当該制御棒の目標位置とそのときの実際の停止位置との差を偏差として記憶し、当該偏差を統計処理することにより新たな偏差を決定するようにしたので、複数の制御棒の制御精度を相対的に向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される制御棒位置制御装置の概略構成図である。
【図２】入力信号切替器の構成図である。
【図３】目標位置のタイミングチャート等である。
【図４】リアクトルを設けた場合の制御棒位置制御装置の概略構成図である。
【図５】リアクトルの構成図である。
【図６】リアクトルを設けた場合の電流波形を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される制御棒位置制御装置の概略構成図である。
【図８】位置不整合検出回路の構成図である。
【図９】誘導モータスイッチ等を冗長構成にした場合の、制御棒位置制御装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の説明に適用される制御棒位置制御装置に設けた停止位置調整回路の構成図である。
【図１１】目標位置のタイミングチャート等である。
【図１２】停止位置調整回路の他の構成を示す図である。
【図１３】従来の制御棒位置制御装置の構成図を示す図である。
【図１４】目標位置のタイミングチャート等である。
【符号の説明】
１ 制御棒
２ 駆動ギヤ
３ トルク増幅器
４ 誘導モータ
５ 減速ギヤ
６（６ａ，６ｂ） 位置検出器
７ ブレーキ
８ 駆動部
９ スイッチ部
１０ 位置制御部
１４ 電源母線
１５ リアクトル
１６，１６’，１７，１７’ 誘導モータスイッチ
１８ ブレーキスイッチ
１９（１９ａ，１９ｂ） 遮断器
２０ 入力信号切替器
２１ 入力選択スイッチ
２２ フィルタ回路
２３ 出力選択スイッチ
２５ 位置不整合検出回路
３０ 停止位置調整回路
３１ 制御開示状態検出部
３２ 停止位置判断部
３５ 基準値補正回路
Claims (7)
- 原子炉内に制御棒を挿入又は引抜きして当該制御棒の位置を制御する制御棒位置制御装置において、
前記制御棒を駆動する際の駆動力を発生する誘導モータ及び該誘導モータの回転を制動するブレーキとを備えた駆動源と、
前記制御棒の現在位置を検出して現在位置信号として出力する位置検出器と、
前記制御棒を駆動する際の目標位置を示す目標位置信号及び前記現在位置信号が入力して、当該制御棒の現在位置が目標位置に一致するように前記駆動源を制御する位置制御部と、
前記位置検出器が前記制御棒の位置を検出できるように前記誘導モータの回転を当該位置検出器に伝達すると共に、その際に前記駆動源で発生したノイズが前記位置検出器に導かれないように非導電性材料で形成された回転伝達部材とを有することを特徴とする制御棒位置制御装置。 - 所定値より大きな信号に対してフィルタをかけるフィルタ回路と、前記制御棒の駆動開始時及び停止時における所定時間だけ前記現在位置信号を前記フィルタ回路を介して出力させる出力選択スイッチとを備える入力信号切替器を前記位置制御部に設けたことを特徴とする請求項１記載の制御棒位置制御装置。
- 電源母線と前記駆動源との間の電力ラインに当該駆動源が起動又は停止する際に発生するラッシュ電流を抑制する高インピーダンスのリアクトルを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の制御棒位置制御装置。
- 前記駆動源を構成する各構成要素と電源母線とを接続する電力ラインを開閉して、これらに電力を供給するか否かを制御するコンタクタと、
前記制御棒の動きを監視し、前記位置制御部が当該制御棒の制御を行っていないときに該制御棒が動いているときには遮断信号を出力する位置不整合検出部と、
該位置不整合検出部から遮断信号が入力した場合には、前記電源母線から前記コンタクタを介して前記駆動源への電力供給を遮断する遮断器とを設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の制御棒位置制御装置。 - 前記コンタクタがそれぞれ直列に２以上設けられて冗長化されていることを特徴とする請求項４記載の制御棒位置制御装置。
- 前記位置制御部が前記コンタクタを制御して前記駆動源への電力供給を制御し、これにより前記制御棒を目標位置に向けて位置制御する際に、当該目標位置に対して予め設定された基準量だけ手前の位置を仮想的な目標位置に設定し、当該制御棒が該仮想目標位置に達したときに前記駆動源への電力供給を停止させて該制御棒の停止位置が目標位置に一致するようにしたことを特徴とする請求項４又は５記載の制御棒位置制御装置。
- 前記位置制御部が前記制御棒の位置制御を行う際に、過去の制御における当該制御棒の目標位置とそのときの停止位置との差を記憶し、当該差を統計処理することにより新たな前記基準量を決定して設定するようにしたことを特徴とする請求項６記載の制御棒位置制御装置。
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