JP4509489B2

JP4509489B2 - 安全保護用放射線測定監視装置

Info

Publication number: JP4509489B2
Application number: JP2003108616A
Authority: JP
Inventors: 慎司井川; 輝次垂水; 幹雄泉; 彰柚木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: JP2004317183A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所の施設内に設置された放射線検出器より出力される検出信号に基づいて施設内の放射線レベルを監視する安全保護用放射線測定監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子力発電所においては原子炉に異常が発生した場合の対策として、常に安全側の状態に移行させるための安全保護装置が設けられている。安全保護装置は原子力発電所の通常の運転監視を行う運転監視装置とは分離されて設けられ、通常、デジタル制御装置で構成される。この場合、通常の運転監視に使用するプロセス検出器を安全保護系で共用して使用できるように、安全保護系を構成する複数のデジタル制御装置と常用系の中央演算処理装置との間を信号分離器具によって分離するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
放射線を測定し監視する安全保護用放射線測定監視装置も運転監視装置とは別個に設けられるが、このような安全保護用放射線測定監視装置での処理内容については、原子炉を緊急停止する安全系機能とヒューマンマシンインターフェースによる運転員との対話等の非安全系機能との区分は特にされていない。
【０００４】
図７は、従来の安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図である。安全保護用放射線測定監視装置は、放射線を検出する放射線検出器１１と、放射線検出器１１から出力される信号により放射線レベルを監視する信号処理ユニット１２とから構成されている。信号処理ユニット１２は、放射線検出器１１とのやりとりを行う検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）カード１３、トリップ出力を行うディジタル出力カード１４、アナログ出力を行うアナログ出力カード１５、これらのカードの制御を行うメインＣＰＵ（中央演算処理装置）カード１６、監視結果の表示や操作入力の制御を行うヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７から構成されている。
【０００５】
また、メインＣＰＵカード１６のＣＰＵ１８は、プログラム用ＲＯＭ（読出し専用メモリ）１９に実装されたソフトウェアにより、検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）カード１３を介して得られたデータに基づいて放射線レベル演算やトリップ判定等の放射線測定監視処理を行う。そして、放射線レベル演算結果をアナログ出力カード１５を介して出力したり、トリップ判定結果をディジタル出力カード１４を介して出力する。また、シリアル入出力部（ＳＩＯ）２０を介してヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７に処理結果を出力したりＲＡＭ（同時書き込み読出しメモリ）２１に出力する。また、演算やトリップ判定に必要なパラメータ（トリップ設定値等）を共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：電気的消去可能読出し専用メモリ）２２から入力している。
【０００６】
【特許文献等１】
特公平３−４５３６０号公報（第２頁左欄第３３行〜第４３行）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の安全保護用放射線測定監視装置での信号処理を１つの高集積論理素子を用いて実現することが考えられている。これにより、装置のコンパクト化を図り機能向上させるためである。しかし、安全保護用放射線測定監視装置での信号処理を１つの高集積論理素子を用いて実現することは可能であるが、単純に置き換えただけでは、各機能は１つの高集積論理素子内部で行われるので、各機能の入出力信号の観測が難しくなる。従って、各機能の検証性に欠けてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、機能の検証性の向上を図ることができ信頼性の高い安全保護用放射線測定監視装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の安全保護用放射線測定監視装置は、放射線検出器で検出された信号を処理する放射線測定監視機能を複数の機能に分割し、その機能に対応してそれぞれ複数の集積論理素子と、この複数の集積論理素子が共有する共有メモリとを有し、複数の集積論理素子が前記共有メモリにアクセスする処理動作を予め定められた所定の順番で行わせることを特徴とする。
【００１０】
また、非安全系機能の集積論理素子の少なくとも二つは、入力装置及び表示装置が接続されたヒューマンマシンインターフェースであり、一方のヒューマンマシンインターフェースの入力装置から書き込まれたパラメータの確認を他方のヒューマンマシンインターフェースの表示装置に表示出力させてパラメータの変更を確認する。さらに、パラメータの変更の確認は、一方のヒューマンマシンインターフェースの入力装置からのパラメータデータを入力し、共有メモリにパラメータデータを書き込み、共有メモリに書き込んだパラメータデータを読み出して参照用メモリに書き込み、共有メモリに書き込まれたパラメータデータを読み出して他方のヒューマンマシンインターフェースの表示装置に表示し、入力したデータと表示されたデータとが一致することを確認し、参照用メモリに書き込んだパラメータデータを一方のヒューマンマシンインターフェースの表示装置に表示し、一方のヒューマンマシンインターフェースの表示装置に表示されたデータと他方のヒューマンマシンインターフェースの表示装置に表示されたデータとが一致することを確認して行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態の基本構成に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図である。図１において、放射線を検出する放射線検出器１１と、放射線検出器１１で検出された信号を処理する放射線測定監視機能を複数の機能に分割し、その機能に対応してそれぞれ複数の集積論理素子を有した信号処理ユニット１２とで構成されている。
【００１２】
信号処理ユニット１２は、各機能毎に処理を行う集積論理素子で構成されている。以下の説明では、集積論理素子として集積度が高い高集積論理素子を用いた場合について説明する。すなわち、放射線検出器１１とやりとりを行う検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路素子２３、放射線レベル演算を行う演算処理回路素子２４、演算処理回路素子２４の演算結果に基づいてトリップ判定を行うトリップ判定回路素子２５、演算処理回路素子２４の演算結果をアナログ電圧値に変換するアナログ変換回路素子２６、放射線検出器１１及び信号処理ユニット１２の故障診断を行う異常診断回路素子２７を高集積論理素子で構成する。
【００１３】
信号処理ユニット１２内の処理を、検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路素子２３、演算処理回路素子２４、トリップ判定回路素子２５、アナログ変換回路素子２６、異常診断回路素子２７の複数の高集積論理素子で構成することで、各機能単位（各高集積論理素子）での入出力が明確にできる。
【００１４】
例えば、検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路素子２３、演算処理回路素子２４、トリップ判定回路素子２５、アナログ変換回路素子２６、異常診断回路素子２７の機能を１つの高集積論理素子で構成した場合には、各機能の入出力は、素子内部の信号となり観測することが難しくなるが、機能毎に素子を分けることで各機能単位での入出力が明確にできる。例えば、演算処理回路素子２４の場合、検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路素子２３からの信号が入力であり、トリップ判定回路素子２５やアナログ変換回路素子２６への信号が出力信号として観測することができる。
【００１５】
本発明の実施の形態の基本構成によれば、信号処理ユニット１２の機能毎に高集積論理素子を設けて機能毎に素子を分割するので、各機能の入出力を観測することが可能となる。これにより、各機能の検証性の向上を図ることができる。
【００１６】
次に、本発明の第１の実施の形態を説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図である。この第１の実施の形態は、図１に示した本発明の実施の形態の基本構成に対し、点線で示す重要である放射線測定監視機能（放射線レベル演算処理からトリップ判定出力にかかわる機能）である安全系機能２８の高集積論理素子と、重要度の低い操作・表示機能を有する非安全系機能の高集積論理素子とを区分し、安全系機能２８の高集積論理素子が動作中は、非安全系機能の高集積論理素子の共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：電気的消去可能読出し専用メモリ）２２へのアクセスを制限するメモリアクセス制限スイッチ２９を設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１７】
図２において、測定監視動作の際に非安全系機能のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７が監視処理を行う上で共有となっている共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２へのアクセスで異常があった場合には、非安全系機能だけでなく安全系機能２８を含む全ての機能へ影響が及んでしまう。そこで、信号処理ユニット１２内の各機能を安全系機能２８と非安全系機能とに区分し、安全系機能と非安全系機能の共有部分となる共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２へのアクセス部分には、メモリアクセス制限スイッチ２９を設けている。
【００１８】
安全系機能２８の高集積論理素子は、放射線測定監視機能である検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路素子２３、演算回路素子２４、トリップ判定回路素子２５、異常診断回路素子２７であり、非安全系機能の高集積論理素子は、操作・表示機能を有するヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７、アナログ変換回路素子２６であるので、これらを区分する。そして、安全系機能と非安全系機能の共有部分となる共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２へのアクセス部分には、メモリアクセス制限スイッチ２９を設け、安全保護用放射線測定監視装置が通常の監視動作時すなわち安全系機能２８の高集積論理素子が動作中の場合には、メモリアクセス制限スイッチ２９をＯＦＦ（非接続）としておき、非安全系機能の高集積論理素子の動作による影響を排除する。
【００１９】
第１の実施の形態によれば、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７は、通常の監視動作時にはメモリアクセス制限スイッチ２９により共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２へのアクセスができないので、通常の監視動作時にヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７等の非安全系機能である操作・表示機能等での処理で異常が発生したとしても、放射線測定監視機能を有する安全系機能２８の処理は正常に継続されるので、信頼性を向上させることができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した本発明の実施の形態の基本構成に対し、複数の高集積論理素子が共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２にアクセスする処理動作を予め定められた所定の順番で行わせるようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２１】
測定監視動作の際に、その監視測定を行う上で共有となっている共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２へ複数の高集積論理素子から同時にアクセスが発生してしまうと処理が遅れてしまう。通常、共有となっている共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２へ複数の高集積論理素子から同時にアクセスが発生した場合に備えて排他制御が用いられるが、その排他制御により最優先の高集積論理素子であってもその処理が遅れてしまう。
【００２２】
そこで、このような状態を避けるため、図３に示すように、検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路素子２３から演算処理回路素子２４への処理完了フラグ３０ａ、演算処理回路素子２４からトリップ判定回路素子２５への処理完了フラグ３０ｂ、トリップ判定回路素子２５から異常診断回路素子２７への処理完了フラグ３０ｃ、異常診断回路素子２７からヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７への処理完了フラグ３０ｄを追加する。
【００２３】
各高集積論理素子では、前段からの処理完了フラグ３０を受け取ってから処理を開始し、自分の処理が完了した後に、後段へ処理完了フラグ３０を受け渡すようにする。これにより、共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２への各高集積論理素子からの同時アクセスが起こらないようにする。
【００２４】
第２の実施の形態によれば、各高集積論理素子が共有する共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２への各高集積論理素子による同時アクセスの発生を防止するので、各高集積論理素子による同時アクセスによる処理の渋滞を回避できる。これにより、信頼性を向上させることができる。さらに、非安全系機能の高集積論理素子よりも安全系機能の高集積論理素子のアクセルを優先させたので、速やかに安全監視を行うことができ、安全監視機能の信頼性をより向上させることができる。なお、この第２の実施の形態に第１の実施の形態を組み合わせて使用することもできることはもちろんである。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図４は本発明の第３の実施の形態に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図３に示した第２の実施の形態に対し、共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２の内容を記憶した参照用メモリ３１及びメモリアクセス切換スイッチ３２を有したメモリＩ／Ｆ（インターフェース）回路素子３３を設け、安全系機能２８の高集積論理素子が動作中は非安全系機能の高集積論理素子は参照用メモリ３１にアクセスさせるようにしたものである。図３と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２６】
第２の実施の形態のように、順序処理を採用したとしてもヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７からの共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２へのアクセスが長引いた場合には、検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路２３の処理に影響を与えてしまう場合が考えられる。このような状態を避けるためメモリＩ／Ｆ（インターフェース）回路素子３３を設け、その内部にメモリアクセス切替スイッチ３２及び参照用メモリ３１を設ける。参照用メモリ３１には、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７からアクセスが必要である共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２の内容を予めコピーしておき、通常監視動作では、メモリアクセス切替スイッチ３２を参照用メモリ３１側とすることで、測定監視動作の際にヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７からのアクセスは参照用メモリ３１とすることで、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７の処理の影響をなくす。
【００２７】
ここで、このような動作に伴い、非安全系機能の高集積論理素子であるヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７は、通常監視動作の際には参照用メモリ３１にアクセスすることになるので、異常診断回路素子２７からヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７への処理完了フラグ３０ｄは特に必要としない。
【００２８】
第３の実施の形態によれば、各高集積論理素子が共有する共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２への各高集積論理素子による同時アクセスの発生を防止できる。特に、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７は参照用メモリ３１にアクセスするので、各高集積論理素子による同時アクセスによる処理の渋滞を回避できる。これにより、信頼性を向上させることができる。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図５は本発明の第４の実施の形態に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図である。この第４の実施の形態は、図４に示した第３の実施の形態に対し、非安全系機能の高集積論理素子である２台のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−１、ＨＭＩ−２）１７Ａ、１７Ｂを設け、これらのヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−１、ＨＭＩ−２）１７Ａ、１７Ｂには、図示省略の入力装置及び表示装置をそれぞれ接続し、一方のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−１）１７Ａの入力装置から書き込まれたパラメータの確認を他方の例えばヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−２）１７Ｂの表示装置に表示出力させてパラメータの変更を確認するようにしたものである。
【００３０】
ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７が１台の場合、パラメータ変更を行う際には、パラメータ入力を行う部分と変更されたデータの確認を行う部分は、同じヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７となる。このことからヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１７に接続される表示装置に異常があった場合には、間違ったパラメータが設定されてしまう可能性がある。
【００３１】
そこで、図５に示すように、２台のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−１、ＨＭＩ−２）１７Ａ、１７Ｂを設け、一方のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−１）１７Ａの入力装置から書き込まれたパラメータの確認を他方のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−２）１７Ｂの表示装置に表示出力させてパラメータの変更を確認する。
【００３２】
図６は、変更パラメータの入力及び確認する手順を示すフローチャートである。まず、一方のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−１）１７Ａの入力装置からのパラメータデータを入力し（Ｓ１）、共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２にパラメータデータを書込み（Ｓ２）、共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２に書き込んだパラメータデータを読み出して参照用メモリ３１に書き込む（Ｓ３）。そして、共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２に書き込まれたパラメータデータを読み出して他方のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−２）１７Ｂの表示装置に表示し（Ｓ４）、入力したデータと表示されたデータとが一致することを確認する（Ｓ５）。
【００３３】
次に、参照用メモリ３１に書き込んだパラメータデータを一方のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−１）１７Ａの表示装置に表示し（Ｓ６）、一方のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−１）１７Ａの表示装置に表示されたデータと他方のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−２）１７Ｂの表示装置に表示されたデータとが一致することを確認する（Ｓ６）。
【００３４】
第４の実施の形態によれば、入力したパラメータを表示する別系統のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ−２）１７Ｂを設けたので、変更されたデータの確認を容易にしかも誤りなく行うことができ、変更パラメータの健全性を確保することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、信号処理ユニットの機能毎に高集積論理素子を設けて機能毎に素子を分割するので、各機能の入出力の観測が可能となり、各機能の検証性の向上を図ることができる。また、通常の監視動作時において、ヒューマンマシンインターフェースによる共有メモリへのアクセスを制限した場合には、通常の監視動作時にヒューマンマシンインターフェースでの処理に異常が発生したとしても、安全系機能の処理は正常に継続される。
【００３６】
また、共有メモリへの各高集積論理素子による同時アクセスの発生を防止する場合には、各高集積論理素子による同時アクセスによる処理の渋滞を回避できる。さらに、通常の監視動作時には、共有メモリの参照用メモリを設けた場合には、ヒューマンマシンインターフェースは参照用メモリにアクセスできるので、各高集積論理素子による同時アクセスによる処理の渋滞を回避できる。
【００３７】
また、入力したパラメータを表示する別系統のヒューマンマシンインターフェースを設けた場合には、変更されたデータの確認を容易にしかも誤りなく行うことができ、変更パラメータの健全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本発明の実施の形態の基本構成に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係わる安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図。
【図６】本発明の第４の実施の形態における変更パラメータの入力及び確認する手順を示すフローチャート。
【図７】従来の安全保護用放射線測定監視装置のブロック構成図。
【符号の説明】
１１…放射線検出器、１２…信号処理ユニット、１３…検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）カード、１４…ディジタル出力カード、１５…アナログ出力カード、１６…メインＣＰＵカード、１７…ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）、１８…ＣＰＵ、１９…プログラム用ＲＯＭ、２０…シリアル入出力部（ＳＩＯ）、２１…ＲＡＭ、２２…共有メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、２３…検出器Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路素子、２４…演算処理回路素子、２５…トリップ判定回路素子、２６…アナログ変換回路素子、２７…異常診断回路素子、２８…安全系機能、２９…メモリアクセス制限スイッチ、３０…処理完了フラグ、３１…参照用メモリ、３２…メモリアクセス切換スイッチ、３３…メモリＩ／Ｆ（インターフェース）回路素子

Claims

原子力発電所に設置され放射線を検出する放射線検出器からの信号により放射線レベルを測定し監視を行う安全保護用放射線測定監視装置において、前記放射線検出器で検出された信号を処理する放射線測定監視機能を複数の機能に分割し、その機能に対応してそれぞれ複数の集積論理素子と、この複数の集積論理素子が共有する共有メモリとを有し、複数の集積論理素子が前記共有メモリにアクセスする処理動作を予め定められた所定の順番で行わせることを特徴とする安全保護用放射線測定監視装置。
前記信号処理ユニットは、複数の集積論理素子が共有する共有メモリを有し、前記集積論理素子を安全系機能の集積論理素子と非安全系機能の集積論理素子とに区分し、前記安全系機能の集積論理素子が動作中は前記非安全系機能の集積論理素子の前記共有メモリへのアクセスを制限することを特徴とする請求項１記載の安全保護用放射線測定監視装置。
前記信号処理ユニットは、複数の集積論理素子が共有する共有メモリ及び前記共有メモリの内容を記憶した参照用メモリを有し、前記集積論理素子を安全系機能の集積論理素子と非安全系機能の集積論理素子とに区分し、前記安全系機能の集積論理素子が動作中は前記非安全系機能の集積論理素子は前記参照用メモリにアクセスすることを特徴とする請求項１記載の安全保護用放射線測定監視装置。
前記非安全系機能の高集積論理素子の少なくとも二つは、入力装置及び表示装置が接続されたヒューマンマシンインターフェースであり、一方のヒューマンマシンインターフェースの入力装置から書き込まれたパラメータを他方のヒューマンマシンインターフェースの表示装置に表示出力させることを特徴とする請求項３記載の安全保護用放射線測定監視装置。
前記共有メモリには、前記一方のヒューマンマシンインターフェースの入力装置から入力されたパラメータデータを書込み、前記参照用メモリには、前記共有メモリに書き込まれたパラメータデータを書き込み、他方のヒューマンマシンインターフェースの表示装置は、前記共有メモリに書き込まれたパラメータデータを表示し、前記一方のヒューマンマシンインターフェースの表示装置は、前記参照用メモリに書き込まれたパラメータデータを表示することを特徴とする請求項４記載の安全保護用放射線測定監視装置。