JP4630797B2 - 制御棒駆動時間測定装置およびその校正方法、診断方法および補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉に備えられる制御棒駆動機構の健全性を検証するために設けられる制御棒駆動時間測定装置およびその校正方法、診断方法および補正方法に関する。

原子力発電に供される原子炉においては制御棒駆動機構の健全性を検証するために制御棒駆動時間を計測する制御棒駆動時間測定装置が設けられている（特許文献１）。そして原子炉の運転中に万一スクラム事象が発生した場合に対処するため、制御棒挿入速度のスクラム時間測定、或いは、点検中の制御棒毎の操作であるシングルスクラム・挿入／引抜の時間測定が行われる。シングルスクラムの時間測定は、原子炉プラント立上げ直前に実施されるクリティカルパス作業である。万一、制御棒駆動時間測定装置で正常な測定値が得られない場合はプラント立上げが延期される。

図１３は、従来の沸騰水型原子炉向けのシングルスクラム時間測定機能を有する制御棒駆動時間測定装置の構成図である。すなわち、図１３に示す制御棒駆動時間測定装置は、測定開始信号発生器１と、制御棒操作モジュール２と、制御棒位置検出器１０と制御棒駆動時間測定装置本体１００からなり、制御棒駆動時間測定装置本体１００は、リレー２６と、時間タグ付ＰＩＯ（プロセス入出力）回路２０と、コントローラ３０と、ホスト計算機４０と、ＣＲＴ（表示装置）５０を備えている。原子炉ＮＶには、原子炉の出力調整を行う複数の制御棒Ｌ１〜Ｌ１８５が設置されている。なお、制御棒本数は原子炉の出力によって異なってくるが、ここでは１８５本で説明する。

制御棒Ｌ１〜Ｌ１８５は、測定開始信号発生器１から出力されるスクラム信号により制御棒駆動装置Ｄ１〜Ｄ１８５により駆動される。スクラム信号とは、原子炉ＮＶを緊急停止するために全ての制御棒Ｌ１〜Ｌ１８５を全挿入位置に挿入させるイベントトリガ信号であり、測定開始信号ＳＫとして図１５に示す。制御棒駆動装置Ｄ１〜Ｄ１８５は、各制御棒Ｌ１〜Ｌ１８５の全長引抜き位置からの相対位置、すなわち各制御棒Ｌ１〜Ｌ１８５の駆動量に応じたパルス状のストローク信号を制御棒位置検出器１０に出力する。

制御棒位置検出器１０は、図１５に示すように入力信号であるストローク信号ＳＲをパルス状の波形から状変データに変換して出力する。ストローク信号とは、スクラム信号である測定開始信号ＳＫが発せられてから各制御棒Ｌ１〜Ｌ１８５が炉心上部に向かって挿入される移動距離を示す信号である。全ストロークの所要時間は約２秒であるが、この時間を制御棒駆動時間測定装置本体１００にてスクラム時間として計測する。

このような構成の従来の制御棒駆動時間測定装置の動作を図１４のフローチャートを用いて説明する。
まず制御棒本数分の時間タグ付ＰＩＯ回路２０を初期化し（ステップ６１）、シングルスクラムトリガである測定開始信号ＳＫを待ち受ける。このとき、コントローラ３０の計測時間監視部３２も同じく測定開始信号ＳＫを待ち受ける。

次にシングルスクラム信号の発生有無をチェックし（ステップ６２）、有りの場合にはスクラム時間データの表示のリアルタイム性を確保するために制御棒操作モジュール２から制御棒Ｎｏ．を入力する（ステップ６３）。更にコントローラ３０の計測時間監視部３２が計測監視のタイマー３２ａをスタートさせる（ステップ６４）。

このスタートにて計測時間監視部３２は時間タグ付ＰＩＯ回路２０のメモリ２４に記憶動作の開始を要求し、メモリ２４に測定開始信号ＳＫからのストローク信号ＳＲである状変時間データＪが蓄えられる。ここで、複数の基板で構成される時間タグ付ＰＩＯ回路２０の入力前段にシングルスクラム等の測定開始信号を分岐入力させるためのリレー２６が接続されているが、このリレー２６の動作時間が例えば１０ｍ秒程度あるので時間データは短めに計測される。

計測時間監視部３２の計測監視がスクラム計測期間（例えば１０秒）になるまで、ストローク信号ＳＲの状変がある度に時間タグ付ＰＩＯ回路２０のメモリ２４のトップから逐次、時系列的に蓄えられる（状変時間データの蓄積）。タイマー３２ａによって計時されている計測時間監視部３２の計測監視がスタートから１０秒に到達後（ステップ６５）、計測時間監視部３２から時間タグ付ＰＩＯ回路２０に対して計測の停止を指令する（ステップ６６）。

その後、コントローラ３０の計測データ処理部３３はメモリ２４に蓄えられた状変時間データをＰＩＯＩ／Ｆ（プロセス入出力インターフェース）２５，３１を介して入力する。
更にコントローラ３０の計測データ処理部３３は状変時間デ−タＪを伝送Ｉ／Ｆ３５，４１を介してホスト計算機４０に伝送する（ステップ６７）。

ホスト計算機４０は伝送Ｉ／Ｆ４１にて伝送された状変時間データＪを編集し、スクラム時間を求める。このスクラム時間に補正値テーブル４２ｂの補正値を加算する。その後、現在時刻タイマー４２Ｃの値を付加してデータベース４２ａに更新すると共に画面入出力部４３を介してデータ処理を行いＣＲＴ５０にスクラム時刻、スクラム時間の表示を行う（ステップ６８）。ＣＲＴ５０の表示内容を図１６に示す。
特開２００５−２３３７０７号公報

上述の従来の制御棒駆動時間測定装置は下記のような解決すべき課題を有している。
すなわち、まず制御棒の実動作による検証作業であることである（課題１）。制御棒実動によるスクラム時間データ採取とその時間データの精度評価作業は原子炉プラント立上げ直前に実施されるクリティカルパス作業である。万一、本装置で正しく計測出来ない場合はプラント立上げが延期される。これは運転員に対して精神的なストレスとなる。更には、前述の精度評価作業では校正済みの電磁オシロの準備も必要である。

次に装置の異常通知が無いことである（課題２）。従来の制御棒駆動時間測定装置では異常通知手段が備えられていない。例えば、測定操作を実施した場合にも計測欠け或いはデータ化けが考えられる。スクラム時刻が更新されていないか或いはデータ値が大幅に相違すれば運転員は装置の異常に気がつくが、装置内での入力基板或いは伝送でデータ欠損が生じても運転員は装置の異常個所を特定することができない。これにより装置の復旧時間を長引かせ、装置稼働率が低下する原因となる。データ化けについては、近似値であれば誤測定のままのスクラム時間データでの運用が懸念される。

次にスクラム信号発生回路に使用されるリレー動作補正値の設定作業が必要であることである（課題３）。前述した従来技術で、スクラム信号発生を時間タグ付ＰＩＯ回路に分配入力するリレーがある。このリレーの実動作時間はスクラム時間を短めに表示してしまう。従来は、このリレーの実動作時間を電磁オシロ等で試行回数平均算出し、装置にスクラム時間の補正値として人手で設定している。この作業を装置導入時或いは毎点検時に実施するのは作業員への負担となっている。

そこで本発明は、制御棒の駆動動作を作業性良くかつ正確に測定し検証することのできる制御棒駆動時間測定装置およびその校正方法、診断方法および補正方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の制御棒駆動時間測定装置は、駆動時間を測定すべき制御棒を指定する制御棒操作モジュールと、前記指定された制御棒の駆動開始指令および駆動時間測定開始指令を出力する測定開始信号発生器と、制御棒の位置を検出しストローク信号を出力する制御棒位置検出器と、前記制御棒位置検出器からストローク信号を入力し、ストローク信号に時間情報を付加し、ストローク信号と時間情報に基づいて状変時間データを生成すると共に蓄える時間タグ付ＰＩＯ回路と、前記時間タグ付ＰＩＯ回路から状変時間データを入力し制御棒ごとの計測時間を監視するコントローラと、前記コントローラから計測時間データを入力しスクラム時間データの編集を行うホスト計算機と、前記ホスト計算機からのスクラム時間情報を表示する表示装置と、制御棒駆動にかかわる基準パルス信号、測定開始模擬信号およびストローク模擬信号を出力する制御棒駆動基準パルス発生器と、前記測定開始信号発生器および前記制御棒位置検出器からの信号と前記制御棒駆動基準パルス発生器からの信号を切替える信号切替器とを備える制御棒駆動時間測定装置において、前記基準パルス信号によって前記測定開始模擬信号およびストローク模擬信号を校正し、前記校正された測定開始模擬信号およびストローク模擬信号によって制御棒駆動時間測定装置を校正することを特徴とする。

本発明の制御棒駆動時間測定装置の校正方法は、前記基準パルス信号によって前記測定開始模擬信号およびストローク模擬信号を校正し、前記校正された測定開始模擬信号およびストローク模擬信号によって制御棒駆動時間測定装置を校正する方法とする。

本発明の制御棒駆動時間測定装置の診断方法は、前記状変時間データが前記時間タグ付きＰＩＯ回路内のメモリに正常に記憶され或いは前記コントローラから読み出しされているか否かを診断し、データ異常が発見された場合にはその旨を通知し、前記コントローラから前記ホスト計算機へのデータ伝送において伝送データに診断用パケットを付加し、前記ホスト計算機内で伝送データを確認して応答用パケットを折り返しの伝送データに付加し、前記診断用パケットと応答用パケットを照合して伝送の健全性を検証し、異常が検出された際に再伝送を試み、異常が所定の時間継続した場合に所定のメッセージを表示する方法とする。

本発明の制御棒駆動時間測定装置の補正方法は、前記表示装置から前記制御棒駆動基準パルス発生器にて発生する測定開始模擬信号およびストローク模擬信号の設定値を設定し、前記測定開始模擬信号およびストローク模擬信号による計測値と前記設定値から制御棒駆動時間の補正値を求める方法とする。

本発明によれば、制御棒の駆動動作を作業性良くかつ正確に測定し検証することのできる制御棒駆動時間測定装置およびその校正方法、診断方法および補正方法を提供することができる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。本実施の形態は前記課題１に対応するものであり、制御棒駆動時間測定装置本体２００内の現場設置部分に測定開始模擬信号とストローク模擬信号を発生する制御棒駆動基準パルス発生器１６０を具備する。この制御棒駆動基準パルス発生器１６０は時間タグ付ＰＩＯ回路２０の前段である入力部に信号切替器１１０を介して常時接続で制御棒駆動時間測定装置本体２００内に設置する。また、この制御棒駆動基準パルス発生器１６０は基準パルス発生回路１６３を具備する。

すなわち本実施の形態の制御棒駆動時間測定装置は、図１に示すように、測定開始信号発生器１と、制御棒操作モジュール２と、制御棒位置検出器１０と、計測器７０と、制御棒駆動時間測定装置本体２００を備え、制御棒駆動時間測定装置本体２００は、信号切替器１１０と、リレー２６と、制御棒駆動基準パルス発生器１６０と、時間タグ付ＰＩＯ回路２０と、コントローラ３０と、ホスト計算機１４０と、ＣＲＴ５０を備えている。

制御棒駆動基準パルス発生器１６０は、図２に示すように、基準パルス発生回路１６３と、基準パルス用タイマー１６３ａと、パルス発生回路１６１と、パルス発生用タイマー１６１ａと、メモリ１６２を備えている。信号切替器１１０は測定開始信号切替器１１１とストローク信号切替器１１２を備えている。

制御棒駆動時間測定装置本体２００の時間タグ付ＰＩＯ回路２０は、複数の基板上に構成されストローク信号ＳＲの状変時間データの検出時間を蓄える。基板１枚当り制御棒複数本分の入力信号を処理し蓄える機能を有するように各種の部品を実装してある。例えば、基板１枚当り制御棒４本分の入力信号を処理し、蓄える機能を持たせるように構成しており、全制御棒の数を１８５本とした場合、１８５本分の入力信号を約４７枚の基板によって分散して処理し蓄える。

このため、制御棒位置検出器１０から出力される全制御棒１８５本分のストローク信号ＳＲを制御棒４本分毎にそれぞれ分散して入力するディジタル入力部（図中、ＤＩと表記）２１と、このディジタル入力部２１に入力されたストローク信号ＳＲを測定開始信号ＳＫの発生に基づいてスキャン（走査）して状変の都度タイマー２２の値を付加し（以降、これを状変時間と称す）時系列に並べて出力するスキャンドライバ２３と、このスキャンドライバ２３の出力データを記憶する不揮発性のメモリ（以下、単にメモリという）２４と、メモリ２４に蓄えられたデータを後段に設けたコントローラ３０からの要求にて送信するプロセス入出力インターフェース（図中、ＰＩＯ Ｉ／Ｆと表記）２５とから構成されている。

コントローラ３０は、磁気ディスクを使用しておらず、このため冷却ファンも必要としない構成になっている。すなわち、プロセス入出力インターフェース２５と同様のプロセス入出力インターフェース３１と、測定開始信号発生器１から出力される測定開始信号ＳＫを入力し、制御棒動作の計測時間を監視し始め、時間タグ付ＰＩＯ回路２０内のメモリ２４の記憶動作開始・停止を制御する計測時間監視部３２と、この計測時間監視部３２からメモリ２４が記憶動作開始指令を受けた時点から計時を開始し、その計時開始時点から所定の時間が経過した時にメモリ２４の記憶動作を停止させる計測時間監視用のタイマー３２ａと、メモリ２４に蓄えられている状変時間データをプロセス入出力インターフェース２５および３１を介して入力する計測データ処理部３３と、後段のホスト計算機１４０にデータ伝送する伝送インターフェース（図中、Ｉ／Ｆと表記）３５とから構成されている。

ホスト計算機１４０は、高速演算のニーズを必要としないプロセッサであって、コントローラ３０で算出した各制御棒Ｌ１〜Ｌ１８５のスクラムストローク時間を入力する伝送インターフェース４１と、この伝送インターフェース４１から入力した各制御棒Ｌ１〜Ｌ１８５のスクラムストローク時間を画面入出力部４３を介してＣＲＴ５０に出力すると共に、データベース４２ａに出力する編集部４２と、補正値テーブル４２ｂとから構成されている。

制御棒駆動基準パルス発生器１６０と信号切替器１１０の動作を図３を用いて説明する。制御棒駆動基準パルス発生器１６０の運転員が操作するスイッチは基準パルス発生スイッチ１６５、切替スイッチ１６６およびストローク模擬信号発生スイッチ１６４であり、これらスイッチによる動作の流れは下記の通りである。

＜基準パルス発生スイッチ１６５＞
基準パルス発生スイッチ１６５を運転員が押すことにより、基準パルス信号ＳＰを発生する基準パルス発生回路１６３に動作指令が入力される。基準パルス発生回路１６３では基準パルス発生スイッチ１６５が押されている間、基準パルス用タイマー１６３ａの計時に従って図３に示すように一定間隔の基準パルス信号ＳＰを出力する。この基準パルス信号ＳＰは基準パルス計測器用ジャック１６８にも出力される。

＜切替スイッチ１６６＞
切替スイッチ１６６を運転員が押すことにより、切替スイッチ１６６に内蔵のランプが点灯する（制御棒駆動基準パルス発生器１６０への切替中の表示）。その後、切替信号ＣＨの”入”が測定開始信号切替器１１１とストローク信号切替器１１２に出力され、測定開始信号切替器１１１とストローク信号切替器１１２内の接点が制御棒駆動基準パルス発生器１６０側に切り替わる。

切替スイッチ１６６は、制御棒駆動基準パルス発生器１６０内の測定開始模擬信号ＳＫ２とストローク模擬信号ＳＲ２を出力可能状態するようなインターロックを有する。運転員が再度、切替スイッチ１６６を押すことにより、切替スイッチ１６６に内蔵のランプが消灯する（制御棒駆動基準パルス発生器１６０の切り離し表示）。その後、切替信号ＣＨの”切”が測定開始信号切替器１１１とストローク信号切替器１１２に出力され、測定開始信号切替器１１１とストローク信号切替器１１２内の接点が測定開始信号発生器１と制御棒位置検出器１０側の入力に切り替わる。

＜ストローク模擬信号発生スイッチ１６４＞
ストローク模擬信号発生スイッチ１６４を運転員が押すことにより、測定開始模擬信号ＳＫ２とストローク模擬信号ＳＲ２を発生させるパルス発生回路１６１に動作指令が入力される。パルス発生回路１６１では、ストローク模擬信号発生スイッチ１６４を押した時、まず測定開始模擬信号ＳＫ２を発生させパルス発生用タイマー１６１ａをスタートさせる。その後、メモリ１６２に収納されているチャネルＣＨ１〜ＣＨｎの状変時間データに示される値がタイマー１６１ａと照合し一致したならば、図３に示すような状変信号である状変１を発生させる。そしてメモリ１６２の状変時間データとパルス発生用タイマー１６１ａを繰り返し照合しながら、状変信号データを状変４８までを発生させる。これにより、何回やっても常に一定のパルス信号が可能となる。これら、測定開始模擬信号ＳＫ２とストローク模擬信号ＳＲ２は計測器用ジャック１６７にも出力される。

次に制御棒駆動基準パルス発生器１６０と制御棒駆動時間測定装置本体２００の校正のフローについて図４を使用して説明する。
まず、制御棒駆動基準パルス発生器１６０の校正について説明する。制御棒駆動基準パルス発生器１６０に計測器７０を運転員が接続する（ステップ１１）。次に、基準パルス発生スイッチ１６５を押すことにより基準パルス信号ＳＰを基準パルス発生回路１６３より発生し、ストローク模擬信号ＳＲ２と、測定開始模擬信号ＳＫ２をパルス発生回路１６１より出力して（ステップ１２）、計測器７０にて上記３信号を記録する（ステップ１３）。３信号の記録例を図３に示す。この記録の基準パルス信号ＳＰに基づき、測定開始模擬信号ＳＫ２およびストローク模擬信号ＳＲ２のパルス幅およびパルス間隔の精度が基準値内にあるか否か確認する（ステップ１４）。測定開始模擬信号ＳＫ２およびストローク模擬信号ＳＲ２の精度が基準値内である場合、制御棒駆動基準パルス発生器１６０の校正を完了し、精度が基準値外の場合は、制御棒駆動基準パルス発生器１６０の調整を行う（ステップ１５）。

次に、制御棒駆動時間測定装置本体２００の校正について説明する。制御棒駆動時間測定装置本体２００内に設置された制御棒駆動基準パルス発生器１６０の切替スイッチ１６６を押して信号切替器１１０の入力元を制御棒駆動基準パルス発生器１６０側に切り替える（ステップ１６）。次にストローク模擬信号発生スイッチ１６４を押して、ストローク模擬信号ＳＲ２と測定開始模擬信号ＳＫ２をパルス発生回路１６１より出力する（ステップ１７）。制御棒駆動時間測定装置本体２００ではストローク模擬信号ＳＲ２と測定開始模擬信号ＳＫ２に基づいて制御棒駆動時間を測定する（ステップ１８）。制御棒駆動時間測定装置本体２００の計測結果とストローク模擬信号ＳＲ２の動作時間とを比較して計測結果の精度が基準値内にあるか確認する（ステップ１９）。制御棒駆動時間測定装置本体２００の計測結果である制御棒駆動時間の精度が基準値内である場合、制御棒駆動時間測定装置本体２００の校正を完了し、精度が基準値外の場合は、制御棒駆動時間測定装置本体２００の調整を行う（ステップ２０）。
このようにして制御棒駆動時間測定装置本体２００を校正したのちに、［背景技術］において図１４を用いて説明した動作とほぼ同じ動作によって制御棒駆動時間を測定する。

本実施の形態の制御棒駆動時間測定装置によれば、実際の制御棒駆動機構の駆動時間を測定する前に模擬信号ＳＫ２，ＳＲ２によって制御棒駆動時間測定装置本体２００を校正し調整することができるので、制御棒の駆動動作を作業性良く正確に測定し検証することができる。制御棒駆動時間測定装置の点検期間中に装置の計測精度と健全性を確認することができるので、プラント立上げでのクリティカルパス作業項目ではなくなり、運転員の精神的な負担を緩和することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図５〜図８を参照して説明する。
本実施の形態は前記課題２に対応して、制御棒駆動時間測定装置本体２０１内の時間データ算出を司る機能箇所および汎用プロトコルの採用により透明性の低い機能箇所に診断チェック機能を設ける。時間データ算出を司る機能箇所としては、現場設置部分の時間タグ付ＰＩＯ回路１２１内に回路診断結果付加回路を設け、データ編集を行うホスト計算機１４１に回路診断結果チェック回路を設ける。汎用プロトコルの採用により透明性の低い機能箇所としては、中央操作室設置のコントローラ１３１〜ホスト計算機１４１間の伝送回路に伝送診断回路を設ける。

すなわち本実施の形態の制御棒駆動時間測定装置は、図５に示すように、測定開始信号発生器１と、制御棒操作モジュール２と、制御棒位置検出器１０と、制御棒駆動時間測定装置本体２０１を備え、制御棒駆動時間測定装置本体２０１は、信号切替器１１０と、リレー２６と、制御棒駆動基準パルス発生器１６０と、時間タグ付ＰＩＯ回路１２１と、コントローラ１３１と、ホスト計算機１４１と、ＣＲＴ５０およびＣＲＴ１３８を備えている。

時間タグ付ＰＩＯ回路１２１は、ディジタル入力部２１と、スキャンドライバ２３と、タイマー２２と、メモリ２４と、回路診断部１２７と、プロセス入出力インターフェース２５を備えている。コントローラ１３１は、プロセス入出力インターフェース３１と、計測時間監視部３２と、タイマー３２ａと、計測データ処理部３３と、伝送診断部１３６と、画面出力部１３７と、伝送インターフェース３５を備えている。ホスト計算機１４１は、伝送インターフェース４１と、伝送診断部１４４と、編集部４２と、データベース４２ａと、補正値テーブル４２ｂと、診断表示編集部１４６と、回路診断部１４５と、画面入出力部４３を備えている。信号切替器１１０と制御棒駆動基準パルス発生器１６０の構成は図２に示したところと同じである。

回路診断は下記のように行う。すなわち図６に示すように、まず回路診断部１２７では時間タグ付ＰＩＯ回路１２１のディジタル入力（ＤＩ）異常、タイマー異常、メモリパリティ発生の検出を行う。スキャンドライバ２３ではストローク信号ＳＲを入力しディジタルのＯＮ／ＯＦＦ状態の信号に変換するディジタル入力部２１の回路に異常が検出されたならば、診断データＫにＤＩ異常指標をセットして回路診断部１２７に通知する（ステップ２１）。次に、ディジタル入力異常が検出されていなければ、スキャンドライバ２３で状変時間算出のベースである時間データを入力するためにタイマー２２を参照する。この時、タイマー２２に異常が検出されたならば、診断データＫにタイマー異常指標をセットして回路診断部１２７に通知する（ステップ２２）。その後、ディジタル入力異常でなければ、タイマー値に対してパリティコードを付加してメモリ２４に蓄える。例えば、奇数パリティの場合はタイマー２２の２進ビット列に対して、全体が奇数となるようにパリティビットを付加する。以上のディジタル入力〜パリティコード付加の動作ステップをディジタル入力信号の状変がある度に一連で進行させる（ステップ２３）。

コントローラ１３１で監視している計測期間に到達後、メモリ２４を入力後にパリティコードのチェックを行う。例えば、奇数パリティの場合はタイマー２２の２進ビット列に対して、全体が奇数となるようにパリティビットをチェックする。チェック後、パリティビットに整合性がなければパリティ発生として診断データＫにパリティ発生指標をセットして回路診断部１２７に通知する。

ホスト計算機１４１では前記、回路診断部１２７からの診断データＫを、コントローラ１３１を経由して入力し、回路診断部１４５にて診断データＫをデータベース４２ａに更新する（ステップ２４）。このデータベース４２ａを診断表示編集部１４６にて参照し、診断データＫで異常がセットされていれば画面入出力部４３を介してＣＲＴ５０に異常メッセージを出力する。この時、スクラム時刻を更新するが、スクラム時間については異常データ表示であるコード表示を行う。

次に装置内の伝送健全性の検証に係わる伝送診断について図７に示すフローと図８を用いて説明する。図８は、装置内のコントローラ１３１とホスト計算機１４１間におけるシングルスクラム計測時の伝送プロトコルの流れを示している。

コントローラ１３１は状変時間データＪをホスト計算機１４１へ伝送するに当たり、まずイベント種別を含む初回診断パケットを出力する。その際に、伝送診断部１３６において診断パケットを付加し、伝送インターフェース３５を介しホスト計算機１４１に対して伝送出力する（ステップ３１〜３２）。

伝送出力データは、ホスト計算機１４１の伝送インターフェース４１を介して入力され伝送診断部１４４へ送られる。伝送診断部１４４では、イベント種別信号を確認し、付加されていた診断パケットのみを応答パケットとして折り返しコントローラ１３１に伝送出力する（ステップ３３〜３４）。

コントローラ１３１に入力された応答パケットは、伝送診断部１３６にて初めに付加した初回診断パケットと照合する（ステップ３６）。照合の結果が一致していればイベント種別信号の伝送成功（ステップ３７〜３８）とし、次の状変時間データの伝送ステージに移行する。照合の結果が不一致、もしくは所定の時間内に応答パケットの入力が無い場合（ステップ３５）は伝送失敗とし、所定回数の伝送リトライを試みる（ステップ３５ａ）。所定回数リトライ後も伝送失敗となる場合は、警報を出力または画面出力部１３７経由でＣＲＴ１３８にメッセージを出力する（ステップ４６）。

状変時間データＪの伝送診断も同様の手順で行う。イベント種別信号伝送が成功したら、コントローラ１３１は伝送診断部１３６にて状変時間データＪに診断パケットを付加し（ステップ３９）、ホスト計算機１４１に伝送出力する（ステップ４０）。

ホスト計算機１４１の伝送診断部１４４において、入力した状変時間データＪを確認の上データベース４２ａに格納し、診断パケットのみを応答パケットとして折り返しコントローラ１３１に伝送出力する（ステップ４１〜４２）。コントローラ１３１の伝送診断部１３６にて、入力した応答パケットと２回目診断パケットを照合し（ステップ４４）、一致していれば状変時間データＪの伝送成功（ステップ４５）とし伝送完了となる。不一致、もしくは所定の時間内に応答パケットの入力が無い（ステップ４３）場合は伝送失敗とし所定回数の伝送リトライする（ステップ４３ａ）。所定回数リトライ後も伝送失敗となる場合は、警報を出力または画面出力部１３７経由でＣＲＴ１３８にメッセージを出力する（ステップ４６）。

本実施の形態の制御棒駆動時間測定装置によれば、実際の制御棒駆動機構の駆動時間を測定する前に制御棒駆動時間測定装置本体２０１の回路およびデータ伝送機能を診断することができるので、制御棒の駆動動作を作業性良く正確に測定し検証することができる。装置の計測不可箇所或いはスクラム時間のデータ欠損メッセージが出力されるので運転員に的確に通知される。ついては装置の復旧時間が短縮され稼働率が向上する。更には、パリティ付加コードの動作で保障されるので、表示されるスクラム時間データに対して疑う必要がなく、十分なる信頼性が確保される。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を図９〜図１２を参照して説明する。
本実施の形態は前記課題３に対応するものであり、制御棒駆動基準パルス発生器１６０の出力波形であるスクラム時間は一定である。このスクラム時間を予めデータ編集するホスト計算機に運転員が設定可能なパルス発生器テーブル１４２Ｃを具備する。更に、制御棒駆動基準パルス発生器１６０を動作させ制御棒駆動時間測定装置本体２００が算出したスクラム時間データと前述のパルス発生器テーブル１４２Ｃとの差異を求め、補正値テーブル４２ｂに設定する回路を具備する。

すなわち本実施の形態の制御棒駆動時間測定装置は、図９に示すように、測定開始信号発生器１と、制御棒操作モジュール２と、制御棒位置検出器１０と、制御棒駆動時間測定装置本体２０２を備え、制御棒駆動時間測定装置本体２０２は、信号切替器１１０と、リレー２６と、制御棒駆動基準パルス発生器１６０と、時間タグ付ＰＩＯ回路２０と、コントローラ３０と、ホスト計算機１４２と、ＣＲＴ５０を備えている。

制御棒駆動基準パルス発生器１６０は、図２に示したように、基準パルス発生回路１６３と、基準パルス用タイマー１６３ａと、パルス発生回路１６１と、パルス発生用タイマー１６１ａと、メモリ１６２を備えている。信号切替器１１０は測定開始信号切替器１１１とストローク信号切替器１１２を備えている。

時間タグ付ＰＩＯ回路２０は、ディジタル入力部２１と、スキャンドライバ２３と、タイマー２２と、メモリ２４と、プロセス入出力インターフェース２５を備えている。コントローラ３０は、プロセス入出力インターフェース３１と、計測時間監視部３２と、タイマー３２ａと、計測データ処理部３３と、伝送インターフェース３５を備えている。ホスト計算機１４２は、伝送インターフェース４１と、編集部４２と、データベース４２ａと、補正値テーブル４２ｂと、パルス発生器テーブル１４２Ｃと、画面入出力部４３を備えている。

本実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の補正動作を図１０のフローチャートを参照して説明する。文中での時間計測結果とはスクラム時刻・スクラム時間データを指す。また、制御棒駆動基準パルス発生器１６０のチャンネルＣＨ１〜ｎの出力波形は全て同一とする。

まず、ＣＲＴ５０より図１１に示すような設定画面より運転員は制御棒駆動基準パルス発生器１６０で発生させるパルス波形の設定値を設定する（ステップ５１）。設定された値は画面入出力部４３を介して図１２に示すように設定値をパルス発生器テーブル１４２ｃに格納する（ステップ５２）。

運転員は制御棒駆動基準パルス発生器１６０より測定開始模擬信号ＳＫ２と制御棒駆動を模擬するパルス信号であるストローク模擬信号ＳＲ２を発生させ、制御棒駆動時間測定装置本体２０２にて時間を計測する（ステップ５３）。

制御棒駆動時間測定装置本体２０２にて計測された時間計測結果は時間タグ付ＰＩＯ回路２０およびコントローラ３０を介して、ホスト計算機１４２に送られる。ここでホスト計算機１４２は時間計測が正しく行われたか否かを判断し（ステップ５４）、異常が認められた場合は、異常によりチューニングが不可であることをＣＲＴ５０を介して運転員に通知する（ステップ５５）。計測が正しく行われていた場合は、図１２に示すようなシングルスクラムの時間計測結果が送られ、時間計測結果は一旦編集部４２によりデータベース４２ａに格納される。

編集部４２はデータベース４２ａに格納された制御棒駆動基準パルス発生器１６０からの模擬信号による計測値を採取し、平均値の演算を行う（ステップ５６）。
さらに編集部４２は、演算した計測値の平均値とパルス発生器テーブル１４２ｃに予め保存しておいた設定値を参照し、その差より補正値を求める（ステップ５７）。演算された補正値は編集部４２により図１２に示すように補正値テーブル４２ｂに格納する（ステップ５８）。

以上のステップ（５１〜５８）を制御棒駆動時間測定装置本体２０２に使用されている複数のリレー２６に対して行う。
ここで制御棒駆動基準パルス発生器１６０のチャンネルＣＨ１〜ｎの値が異なっているときは、パルス発生器設定値画面とパルス発生器テーブルを新たに設け、各ＣＨ毎の“パルス発生器テーブル−実測値＝差異”を求める。この差異の平均値を算出する。その平均値が、その該当チャネルの補正値となる。

本実施の形態の制御棒駆動時間測定装置によれば、補正値算出とその設定を自動チューニングすることにより、装置導入と点検時の補正値の設定作業が削減される。したがって制御棒の駆動動作を作業性良く正確に測定し検証することができる。

以上においては原子力発電所でのクリティカルパス作業であったシングルスクラム測定で説明したが、運転中での万一の全数制御棒スクラム、或いは任意数のスクラム動作であるＳＲＩ（選択制御棒挿入）、定検作業の挿入／引抜きの時間測定についても同様な効果が期待できる。また以上においては高速型の制御棒駆動機構で説明したが、駆動機構タイプが異なる従来型、ＦＭＣＲＤ型或いは加圧水型原子炉に対しても、本発明は十分に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の構成を示す図。 本発明の第１の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置に備えられる信号切替器と制御棒駆動基準パルス発生器の構成を示す図。 制御棒駆動基準パルス発生器の出力信号波形を示し、本発明の第１の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の動作を説明する図。 本発明の第１の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置に備えられる制御棒駆動時間測定装置本体の校正のフローを示す図。 本発明の第２の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の構成を示す図。 本発明の第２の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の回路診断のフローを示す図。 本発明の第２の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の伝送診断のフローを示す図。 本発明の第２の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置によるシングルスクラム伝送診断時のプロトコルの流れを示す図。 本発明の第３の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の構成を示す図。 本発明の第３の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の補正方法を示すフロー図。 本発明の第３の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の補正時に用いる設定画面を示す図。 本発明の第３の実施の形態の制御棒駆動時間測定装置の補正時に用いるテーブルを示す図。 従来の制御棒駆動時間測定装置の構成を示す図。 従来の制御棒駆動時間測定装置の動作を示すフロー図。 従来の制御棒駆動時間測定装置の制御棒駆動出力信号波形を示す図。 従来の制御棒駆動時間測定装置の対話画面を示す図。

符号の説明

１…測定開始信号発生器、２…制御棒操作モジュール、１０…制御棒位置検出器、２０，１２１…時間タグ付ＰＩＯ回路、２６…リレー、３０，１３１…コントローラ、４０，１４０，１４１…ホスト計算機、５０，１３８…ＣＲＴ、７０…計測器、１００，２００，２０１，２０２…制御棒駆動時間測定装置本体、１１０…信号切替器、１６０…制御棒駆動基準パルス発生器、Ｄ１〜Ｄ１８５…制御棒駆動装置、Ｌ１〜Ｌ１８５…制御棒、ＮＶ…原子炉。

Claims (6)

1. 駆動時間を測定すべき制御棒を指定する制御棒操作モジュールと、前記指定された制御棒の駆動開始指令および駆動時間測定開始指令を出力する測定開始信号発生器と、制御棒の位置を検出しストローク信号を出力する制御棒位置検出器と、前記制御棒位置検出器からストローク信号を入力し、ストローク信号に時間情報を付加し、ストローク信号と時間情報に基づいて状変時間データを生成すると共に蓄える時間タグ付ＰＩＯ回路と、前記時間タグ付ＰＩＯ回路から状変時間データを入力し制御棒ごとの計測時間を監視するコントローラと、前記コントローラから計測時間データを入力しスクラム時間データの編集を行うホスト計算機と、前記ホスト計算機からのスクラム時間情報を表示する表示装置と、制御棒駆動にかかわる基準パルス信号、測定開始模擬信号およびストローク模擬信号を出力する制御棒駆動基準パルス発生器と、前記測定開始信号発生器および前記制御棒位置検出器からの信号と前記制御棒駆動基準パルス発生器からの信号を切替える信号切替器とを備える制御棒駆動時間測定装置において、
   前記基準パルス信号によって前記測定開始模擬信号およびストローク模擬信号を校正し、前記校正された測定開始模擬信号およびストローク模擬信号によって制御棒駆動時間測定装置を校正することを特徴とする制御棒駆動時間測定装置。
2. 前記状変時間データが前記時間タグ付きＰＩＯ回路内のメモリに正常に記憶され或いは前記コントローラから読み出しされているか否かを診断する診断手段と、前記診断手段によりデータ異常が発見された場合にその旨を通知する異常通知手段と、前記コントローラから前記ホスト計算機へのデータ伝送において伝送データに診断用パケットを付加する診断用パケット付加手段と、前記ホスト計算機内で伝送データを確認して応答用パケットを折り返しの伝送データに付加する応答用パケット付加手段と、前記診断用パケットと応答用パケットを照合して伝送の健全性を検証する検証手段と、異常が検出された際に再伝送を試み、異常が所定の時間継続した場合に所定のメッセージを表示する表示手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動時間測定装置。
3. 前記表示装置から前記制御棒駆動基準パルス発生器にて発生する測定開始模擬信号およびストローク模擬信号の設定値の設定を行う表示装置操作手段と、前記設定値を保存するパルス発生器テーブルと、前記測定開始模擬信号およびストローク模擬信号による計測値と前記設定値から制御棒駆動時間の補正値を求める演算手段と、前記補正値を保存する補正値テーブルとを備えていることを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動時間測定装置。
4. 前記基準パルス信号によって前記測定開始模擬信号およびストローク模擬信号を校正し、前記校正された測定開始模擬信号およびストローク模擬信号によって制御棒駆動時間測定装置を校正することを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動時間測定装置の校正方法。
5. 前記状変時間データが前記時間タグ付きＰＩＯ回路内のメモリに正常に記憶され或いは前記コントローラから読み出しされているか否かを診断し、データ異常が発見された場合にはその旨を通知し、前記コントローラから前記ホスト計算機へのデータ伝送において伝送データに診断用パケットを付加し、前記ホスト計算機内で伝送データを確認して応答用パケットを折り返しの伝送データに付加し、前記診断用パケットと応答用パケットを照合して伝送の健全性を検証し、異常が検出された際に再伝送を試み、異常が所定の時間継続した場合に所定のメッセージを表示することを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動時間測定装置の診断方法。
6. 前記表示装置から前記制御棒駆動基準パルス発生器にて発生する測定開始模擬信号およびストローク模擬信号の設定値を設定し、前記測定開始模擬信号およびストローク模擬信号による計測値と前記設定値から制御棒駆動時間の補正値を求めることを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動時間測定装置の補正方法。
   
   

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