JP4795799B2 - 制御棒駆動装置の健全性評価システム及び健全性評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、軽水炉等の原子炉において用いられる制御棒駆動装置の健全性を評価する健全性評価システム及び健全性評価方法に関する。

原子力発電所においては、一般に、制御棒駆動装置（Control Rod Drive Mechanism:以下、ＣＲＤＭと略す。）により制御棒を駆動して、原子炉の出力を制御しており、又、ＣＲＤＭにより原子炉が安全に停止するよう設計されている。従って、ＣＲＤＭの動作性を定期的にモニターし、適切な保全を行うことが運用上重要である。

上記ＣＲＤＭでは、例えば、磁気ジャッキ方式のリフトコイル（以下、ＬＦコイルと呼ぶ。）、可動取手コイル（以下、ＭＧコイルと呼ぶ。）、固定取手コイル（以下、ＳＧコイルと呼ぶ。）を用いて、制御棒を支持する駆動棒を駆動することで、制御棒の挿入位置を制御している。ところが、ＣＲＤＭ駆動機構自体は、圧力容器内に設置されており、ＣＲＤＭ駆動機構の健全性は外部から直接監視することができない。そこで、磁気ジャッキ方式を用いたＣＲＤＭでは、ＣＲＤＭの動作状態に伴って、ＬＦコイル、ＭＧコイル、ＳＧコイルのインダクタンスが変化し、各コイル電流波形の形状に変化が生じることを利用すると共に、動作完了を示す動作音を計測することで、ＣＲＤＭの動作に伴う異常の徴候を、各コイルの電流波形及び動作音波形の形状の中から捉えて、健全性を評価している（特許文献１）。

特開２００２−７１８７７号公報

上述したＣＲＤＭの健全性の評価方法は、原子炉の制御棒を制御する各コイルにおける電流波形及び動作完了を示す動作音波形の変化を、時間を単位とする特徴抽出により捉え、各コイルに対する指令電流により、電流変化及び動作完了を示す動作音のタイミング（動作のタイミング）が正常値に入っているか否かを評価することで、ＣＲＤＭの劣化の兆候を検出し、故障の早期発見を図っていた。ところが、ＣＲＤＭの不調動作の要因は様々であるため、単に、動作のタイミングが正常値内であるかどうかを診断するだけでは、ＣＲＤＭの不調動作に対して、その要因を定量的に評価できず、健全性評価に対する精度を十分に得られないという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、制御棒駆動装置の不調動作を定量的に評価できる制御棒駆動装置の健全性評価システム及び健全性評価方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムは、
原子炉の制御棒が保持された駆動軸を、複数のコイルを用いて、上下に駆動させる制御棒駆動装置の健全性評価を行う制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
該制御棒駆動装置内の振動を検出することにより前記制御棒の動作完了を示す動作音を計測する加速度計と、
予め、前記制御棒の動作の遅れ要因に基づいて、前記複数のコイルで計測される電流値及び前記加速度計で計測される動作音の遅れを模擬し、時系列模擬データとして導くと共に、遅れ要因毎に、前記時系列模擬データを格納しておくデータベース装置と、
前記複数のコイルに流れる電流値及び前記加速度計で計測される動作音の計測データと前記データベース装置の前記時系列模擬データに対して所定の処理を行うコンピュータとを備え、
前記コンピュータは、
前記複数のコイルに流れる電流値及び前記加速度計で計測される動作音の計測データを取得する計測データ取得部と、
取得した前記電流値及び前記動作音のデータを時系列計測データとして記憶する計測データ記憶部と、
前記データベース装置からの前記時系列模擬データを読み込む模擬データ読込部と、
読み込んだ前記時系列模擬データの中から、前記時系列計測データの形状に最も適合する時系列模擬データを抽出する模擬データ抽出部と、
前記模擬データ抽出部にて抽出された時系列模擬データに基づき、前記制御棒の動作の遅れ要因を推定し、健全性を評価する結果表示部とを有することを特徴とする。
上記課題を解決する第２の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムは、
上記第１の発明に記載の制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
前記コンピュータは、
読み込んだ前記時系列模擬データ全てに対して、前記時系列計測データとの時間毎の差分を取り、前記差分の絶対値の積分値を求める差分積分部を更に有し、
前記模擬データ抽出部では、前記差分積分部にて求めた積分値が最小となる時系列模擬データを抽出することを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムは、
上記第２の発明に記載の制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
前記コンピュータは、
前記計測データ記憶部に記憶された前記時系列計測データから、電流値の変化及び動作音がある特徴的な時間領域を抽出する計測データ抽出部を更に有し、
前記差分積分部では、前記計測データ抽出部で抽出された時間領域において、読み込んだ前記時系列模擬データ全てに対して、前記時系列計測データとの時間毎の差分を取り、前記差分の絶対値の積分値を求めることを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムは、
上記第１〜第３の発明のいずれかに記載の制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
前記コンピュータは、
前記結果表示部にて推定された前記制御棒の動作の遅れ要因に基づき、該遅れ要因の対応手順を表示する対応手順表示部を更に有することを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムは、
上記第１〜第４の発明のいずれかに記載の制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
前記制御棒駆動装置の前記複数のコイルの電流値及び前記加速度計の信号値を計測すると共に前記電流値及び前記加速度計の信号値をデジタル値の計測データに変換し、ネットワークを介して前記コンピュータに送信する計測装置を更に備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価方法は、
原子炉の制御棒が保持された駆動軸を、複数のコイルを用いて、上下に駆動させる制御棒駆動装置の健全性評価を行う制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
予め、前記制御棒の動作の遅れ要因に基づいて、前記複数のコイルで計測される電流値及び前記制御棒駆動装置内の振動を検出する加速度計により計測される前記制御棒の動作完了を示す動作音の遅れを模擬し、時系列模擬データとして導くと共に、遅れ要因毎に、前記時系列模擬データを格納しておき、
前記複数のコイルに流れる電流値及び前記加速度計で計測される動作音の計測データを取得し、
取得した前記電流値及び前記動作音のデータを時系列計測データとして記憶し、
前記時系列模擬データの中から、前記時系列計測データの形状に最も適合する時系列模擬データを抽出し、
抽出された時系列模擬データに基づき、前記制御棒の動作の遅れ要因を推定し、健全性を評価することを特徴とする。
上記課題を解決する第７の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価方法は、
上記第６の発明に記載の制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
前記時系列計測データの形状に最も適合する時系列模擬データを抽出する際、
前記時系列模擬データ全てに対して、前記時系列計測データとの時間毎の差分を取り、前記差分の絶対値の積分値を求め、
求めた積分値が最小となる時系列模擬データを抽出することを特徴とする。

上記課題を解決する第８の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価方法は、
上記第６の発明に記載の制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
前記時系列計測データの形状に最も適合する時系列模擬データを抽出する際、
記憶された前記時系列計測データから、電流値の変化及び動作音がある特徴的な時間領域を抽出し、
抽出された時間領域において、前記時系列模擬データ全てに対して、前記時系列計測データとの時間毎の差分を取り、前記差分の絶対値の積分値を求め、
求めた積分値が最小となる時系列模擬データを抽出することを特徴とする。

上記課題を解決する第９の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価方法は、
上記第６〜第８の発明のいずれかに記載の制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
推定された前記制御棒の動作の遅れ要因に基づき、該遅れ要因の対応手順を表示することを特徴とする。

上記課題を解決する第１０の発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価方法は、
上記第６〜第９の発明のいずれかに記載の制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
前記制御棒駆動装置の前記複数のコイルの電流値及び前記加速度計の信号値を計測すると共に前記電流値及び前記加速度計の信号値をデジタル値の計測データに変換する計測装置を用い、前記計測データを、ネットワークを介して取得することを特徴とする。

本発明によれば、制御棒の動作の遅れ要因に基づいて予め作成された時系列模擬データ全てに対して、計測された時系列計測データとの時間毎の差分を取り、その差分の絶対値の積分値を求め、その積分値が最小となる時系列模擬データを抽出して、制御棒の動作の遅れ要因を推定するので、不調動作を定量的且つ客観的に評価することができる。又、不調動作の有無及び徴候の診断、要因の検討、対策までの一連の作業が、計測と略同時に行えるため、作業の効率化を図ることができる。

本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システム及び健全性評価方法を、図１〜８を用いて説明を行う。

図１は、原子力発電所における原子炉周囲の構成を示す概略図であり、図２は、制御棒駆動装置（ＣＲＤＭ）の駆動機構の構成を示す断面図であり、図３は、本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムの概略図である。

図１に示すように、原子炉１は、原子炉格納容器２に格納されて、外部とは隔離されている。原子炉１自体には、原子炉容器３の内部に、複数の燃料集合体が収容される炉心４が配置されており、炉心４は、一次冷却材入口５ａから供給され、一次冷却材出口５ｂから排出される一次冷却材（加圧水）６により冷却されると共に、複数の制御棒７により、その反応が制御されて、出力が制御されている。これらの制御棒７は、上部原子炉容器３ａの上部に配設された複数のＣＲＤＭ８により、その駆動が制御されている。このように、ＣＲＤＭ８は、原子炉格納容器２内に設置され、ＣＲＤＭ８の駆動機構の機械部分２０〜３２は、上部原子炉容器３ａ内と同じ環境下にあるため、ＣＲＤＭ８の健全性は外部から直接監視することができない。

ここで、図２を用いて、ＣＲＤＭ８の駆動機構の構成及びその動作を説明する。
ＣＲＤＭ８は、複数の周溝２０ａが長手方向に等ピッチに配設され、上下方向に延設された駆動軸２０を、磁気ジャッキ方式のリフトコイル（ＬＦコイル）、可動取手コイル（ＭＧコイル）、固定取手コイル（ＳＧコイル）により上下動させることで、駆動軸２０の下端に連結された制御棒７の挿入位置を制御して、原子炉の出力を制御するものである。

具体的には、図２に示すように、ＣＲＤＭ８は、駆動軸２０の周溝２０ａの１つに係合、離反可能に設けられたＳＧラッチ２１と、ＳＧラッチ２１をリンク２２及びプランジャ２３を介して駆動するＳＧコイル１３を有し、ＳＧラッチ２１を周溝２０ａに係合させることにより駆動軸２０を上下方向に保持する保持機構部を備え、又、駆動軸２０の周溝２０ａの１つと係合、離反可能に設けられたＭＧラッチ２４と、ＭＧラッチ２４をリンク２５及びプランジャ２６を介して駆動するＭＧコイル１２と、ＭＧラッチ２４及びＭＧコイル１２を上下方向に移動させるＬＦコイル１１とを有し、駆動軸２０を上下動させる駆動機構部とを備えたものである。

なお、図２において、２７はＳＧコイル１３に励磁される固定取手磁極（以下、ＳＧ磁極と呼ぶ。）、２８はＭＧコイル１２に励磁される可動取手磁極（以下、ＭＧ磁極と呼ぶ）、２９はＬＦコイル１１に励磁される上げ磁極（以下、ＬＦ磁極と呼ぶ）であり、３０〜３２はリターンスプリングである。

従って、ＣＲＤＭ８は、上記三つのコイル（ＬＦコイル１１、ＭＧコイル１２及びＳＧコイル１３）をシーケンシャルに励磁と消磁を繰り返すことにより、駆動軸２０を、所謂、尺取り虫状に上下動させられる。

例えば、ＳＧコイル１３によりＳＧ磁極２７が消磁され、リターンスプリング３０の付勢力でプランジャ２３が下降することにより、ＳＧラッチ２１が駆動軸２０の周溝２０ａから離反される。一方、ＭＧコイル１２によりＭＧ磁極２８が励磁され、リターンスプリング３１の付勢力に抗してプランジャ２６が上昇することにより、ＭＧラッチ２４が駆動軸２０の周溝２０ａに係合される（図２の状態）。ＬＦコイル１１によりＬＦ磁極２９を励磁すると、ＭＧ磁極２８及びＭＧラッチ２４がＭＧコイル１２と共にリターンスプリング３２の付勢力に抗してＬＦ磁極２９側に吸引され、これによって駆動軸２０が１ピッチ上昇する。

次に、ＳＧコイル１３によりＳＧ磁極２７が励磁され、リターンスプリング３０の付勢力に抗してプランジャ２３が上昇することにより、ＳＧラッチ２１が駆動軸２０の周溝２０ａに係合され、その後、ＭＧコイル１２によりＭＧ磁極２８が消磁されると共にＬＦコイル１１によりＬＦ磁極２９が消磁されると、リターンスプリング３１の付勢力でプランジャ２６が下降することにより、ＭＧラッチ２４が駆動軸２０の周溝２０ａから離反されるので、リターンスプリング３２の付勢力でＭＧ磁極２８及びＭＧラッチ２４がＭＧコイル１２と共に下降する。

次に、ＭＧコイル１２によりＭＧ磁極２８が励磁され、リターンスプリング３１の付勢力に抗してプランジャ２６が上昇することにより、ＭＧラッチ２４が駆動軸２０の周溝２０ａに係合され、その後、ＳＧコイル１３によりＳＧ磁極２７が消磁され、リターンスプリング３０の付勢力でプランジャ２３が下降することにより、ＳＧラッチ２１が駆動軸２０の周溝２０ａから離反されると、又、図２の状態になり、この状態から上述した動作を繰り返すことで駆動軸２０は所定ピッチまで上昇される。なお、駆動軸２０を下降させる際は、上述した動作の逆動作で良いので、ここでは、その説明は省略する。

上記構成の駆動機構を備えたＣＲＤＭ８は、図３に示す制御盤１５により、ＬＦコイル１１、ＭＧコイル１２及びＳＧコイル１３の駆動制御が行われると共に、ＬＦコイル１１、ＭＧコイル１２及びＳＧコイル１３に流れる電流値が計測される。又、ＣＲＤＭ８の上方には、ＣＲＤＭ８内の振動を検出する加速度計１８が取り付けられており、加速度計１８により、制御棒７の動作完了を示す動作音（振動波形）が計測される。制御盤１５において、測定された電流値及び動作音をアナログデータからデジタルデータに変換（Ａ／Ｄ変換）した後、本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムを構成するコンピュータ１６に、これらのデータを送信する。コンピュータ１６では、これらのデータを処理して、ＬＦコイル１１、ＭＧコイル１２及びＳＧコイル１３での電流信号の時間的な変化及び加速度計１８で計測された動作音から、時間を単位として電流の変化及び動作音の特徴を抽出し、予め、データベース装置１７に蓄積されているデータと比較することによって、ＣＲＤＭ８の動作に伴う異常の徴候を捉え、ＣＲＤＭ８の健全性を評価している（詳細は、後述の図５、図６及びその説明参照）。なお、コンピュータ１６にＡ／Ｄ変換機能を持たせ、ＬＦコイル１１、ＭＧコイル１２、ＳＧコイル１３、加速度計１８等を、直接コンピュータ１６に接続するようにしてもよい。

ここで、各コイルで計測される電流及び加速度計１８で計測される動作音の変化形状について、図４を参照して説明を行う。
なお、図４は、制御棒７の引き抜きステップにおいて、ＬＦコイル１１を流れる電流、ＭＧコイル１２を流れる電流、ＳＧコイル１３を流れる電流及び加速度計１８で計測される動作音を、Ａ／Ｄ変換し、時系列計測データとしてグラフ化したものである。

ＬＦコイル１１、ＭＧコイル１２、ＳＧコイル１３を流れる電流及び加速度計１８で計測される動作音（加速度信号）の時系列計測データは、通常、図４のグラフのような時系列を示す。
各時系列計測データの変化形状について説明をすると、ＬＦコイル１１の電流に関する時系列計測データにおける特徴（１）は、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する引き抜き動作（リフト）の完了時間を表す部分であり、特徴（２）は、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する引き抜き動作（リフト）の上げ磁極の下降動作時間を表す部分である。又、ＭＧコイル１２の電流に関する時系列計測データにおける特徴（３）は、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する保持動作の完了時間を表す部分であり、特徴（４）は、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する解放動作完了時間を表す部分である。又、ＳＧコイル１３の電流に関する時系列計測データにおける特徴（５）は、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する保持動作の完了時間を表す部分であり、特徴（６）は、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する解放動作完了時間を表す部分である。又、特徴（７）は、ＭＧ保持後ＳＧ開までの時間を表す部分であり、特徴（８）は、ＳＧ保持後ＭＧ開までの時間を表す部分であり、ＣＲＤＭ８の制御棒に対するつかみ替え時間の余裕を評価する部分である。通常、これらのつかみ替え時間に余裕がないと、制御棒のつかみ替えを失敗し、制御棒が落下してしまうおそれがある。
又、制御棒の各動作の完了時には、動作音に相当する振動波形が計測されており、加速度計１８で計測される動作音の時系列計測データにおいては、例えば、図４のグラフの左から順番に、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する保持動作（特徴（３））の完了時、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する解放動作（特徴（６））の完了時、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する引き抜き動作（特徴（１））の完了時、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する保持動作（特徴（５））の完了時、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する解放動作（特徴（４））の完了時、ＣＲＤＭ８の駆動棒に対する引き抜き動作（特徴（２））の上げ磁極の下降動作の完了時等が計測される。

図４に示すような時系列計測データは、本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、図５に示すブロック図、図６に示すようなフローチャートに基づいて、その健全性が評価されている。そこで、図５のブロック図、図６のフローチャート、図７、８の操作画面に基づいて、その説明を行う。

本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいては、図６に示すように、大きく分けて、Ｐ１：計測、Ｐ２：評価、Ｐ３：結果の３段階のステップで所定の処理が行われる。

［Ｐ１］計測
外部から直接監視できないＣＲＤＭ８の動作は、ＬＦコイル１１、ＭＧコイル１２、ＳＧコイル１３のインダクタンスがＣＲＤＭ８の動作状態に伴って変化すること、動作完了時に発生する動作音を振動波形として検出できることを利用して、各コイルの電流波形の形状及び動作完了を示す動作音の振動波形を測定することにより行っている。これらの測定は、定期点検時に行われ、ＣＲＤＭ８の駆動を制御する制御盤１５において、各コイルの電流値及び動作音（振動波形）が測定されると共にＡ／Ｄ変換が行われた後、コンピュータ１６へ送信され、そのデータがコンピュータ１６に取り込まれる（計測データ取得部Ｃ１、ステップＳ１）。そして、一連の時系列データ、例えば、引き抜きステップの計測結果の時系列計測データがコンピュータ１６へ記憶される（計測データ記憶部Ｃ２、ステップＳ２）。

計測時に、コンピュータ１６には、図７に示すような操作画面５０が表示される。操作画面５０の左側の状態表示部５１には、計測、評価、結果の３段階のステップの内、計測状態であることが表示され、操作画面５０の右側の操作表示部５２には、配線や校正値の確認手順及び計測実行ボタンが表示されており、計測実行ボタンの表示エリアを選択すると、上記測定が実行される。このように、操作画面５０には、一連の手順のフローが表示され、本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムでは、そのフローに従って、計測、評価を行い、結果を得ることができるようになっている。

［Ｐ２］評価
保存された一連の時系列計測データから、コイル毎に、図４に示すような、ＣＲＤＭ８の動作の特徴（１）〜（８）の部分、つまり、電流値の特徴的な変化及び動作音がある時間領域の時系列計測データを抽出し（計測データ抽出部Ｃ３、ステップＳ３）、データベース装置１７からシミュレーションデータを読み込み（模擬データ読込部Ｃ４、ステップＳ４）、抽出された時系列計測データの電流値及び動作音とシミュレーションデータの電流値及び動作音との時間毎の差分を取り、その差分の絶対値について時間積分を行う（差分積分部Ｃ５、ステップＳ５、グラフＧ１）。そして、全てのシミュレーションデータに対して、ステップＳ４〜Ｓ５の手順を繰り返した後（ステップＳ６）、差分の絶対値の積分値が最小となるシミュレーションデータを抽出する（模擬データ抽出部Ｃ６、ステップＳ７）。なお、計測データ抽出部Ｃ３（ステップＳ３）を省略し、差分積分部Ｃ５（ステップＳ５）において、全ての時間領域において、時系列計測データの電流値及び動作音とシミュレーションデータの電流値及び動作音との時間毎の差分を取り、その差分の絶対値について時間積分を行うようにしてもよい。

ここで、データベース装置１７に格納するシミュレーションデータ（時系列模擬データ）について説明する。図４に示すコイル毎の電流形状及び動作音の特徴（１）〜（８）は、正常時と比較して、何らかの不調があると、その変化の開始時間、終了時間、形状等が変化し、特に、不調の要因毎に特有の遅れが発生する。本発明では、このような特性を利用して、予め、正常な状態のシミュレーションデータ（１．遅れ要因無し）をデータベース装置１７に格納すると共に、遅れ要因毎のシミュレーションデータもデータベース装置１７に格納しておく。具体的な、遅れ要因としては、２．制御棒の摺動抗力、３．加圧水の水温、圧力、４．リターンスプリングのばね力、５．１次冷却水の流れ部の隙間等のパラメータが考えられ、各々の要因における電流変化の遅れを、例えば、試験、解析等により、事前に導き出して、シミュレーションデータとして作成し、データベース装置１７に格納しておく（ステップＳ０）。

前述したように、ＣＲＤＭ８の動作状態は直接監視することはできず、又、原子炉内部において、遅れ要因となる制御棒の摺動抗力、加圧水の水温、圧力、リターンスプリングのばね力、１次冷却水の流れ部の隙間等を実測することも不可能である。そこで、本発明においては、上記遅れ要因をパラメータとして、試験や解析等を用いて、電流変化及び動作音の遅れを導き出し、予め、シミュレーションデータとして作成している。

つまり、上記ステップＳ４〜Ｓ７の手順を行うことにより、時系列計測データの形状に近いシミュレーションデータを抽出することになり、その結果から、正常であるかどうか、更には、不調であれば、どの遅れ要因に近いものであるのかを、定量的に評価することができる。

［Ｐ３］結果
時系列計測データの形状と、ステップＳ７で抽出され、時系列計測データの形状に最も適合するシミュレーションデータを重ね合わせて表示すると共に、抽出されたシミュレーションデータの遅れ要因に基づき、その要因及び不調と推定される箇所をアニメーションで表示する（結果表示部Ｃ７、ステップＳ８）。正常な状態であれば、当然、遅れ要因のない場合のシミュレーションデータが抽出されて、その評価が表示される。不調な状態、例えば、ある箇所の駆動棒のＭＧコイルの電流波形に不調が検出された場合、図８に示すように、表示部５２には、正常な状態における電流値の時系列データ（実線）と、不調と判断された時系列計測データ（点線）とが重ね合わせて表示され（表示部５３）、不調と推定される箇所がアニメーションで表示される（表示部５４）。又、不調発生と判断される時には、対応する操作マニュアル（対応手順）が表示され（対応手順表示部Ｃ８）、操作マニュアルのチェックシートに従って、作業者が不調動作に対応することが可能となっている。このことにより、個人差なく、客観的な診断ができ、作業の効率化、安全性の向上を図ることができる。

このように、本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいては、ＣＲＤＭの動作に伴う異常の有無、徴候を、各コイルで計測された電流波形及び動作音波形の形状とシミュレーションデータとの定量的比較により診断し、その要因を推定することで、健全性の評価を行っている。更に、その要因に基づいて、推奨される対策を表示するようになっている。

なお、本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、各コイルの電流及び加速度計の信号値（動作音）を測定する制御盤１５に対して、遠隔地にコンピュータ１６を設置し、ＬＡＮ等のネットワークを介して互いに接続するようにして、上記評価を行うようにしてもよい。又、コンピュータ１６の設置位置は変更せず、ネットワークを介して、他の遠隔地のコンピュータをコンピュータ１６と接続するようにして、上記評価を行うようにしてもよい。このことにより、現場の作業者のみでなく、遠隔地にいる管理者とも情報の共有化が図れ、より効率的な対応が可能となる。

原子力発電所における原子炉周囲の構成を示す概略図である。 制御棒駆動装置（ＣＲＤＭ）の駆動機構の構成を示す断面図である。 本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムの概略図である。 制御棒駆動装置（ＣＲＤＭ）の駆動機構の各コイルを流れる電流及び加速度計で測定される動作音の時系列データのグラフである。 本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムを構成するコンピュータのブロック図である。 本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムおけるフローチャートである。 本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムおける操作画面の１例を示す図である。 本発明に係る制御棒駆動装置の健全性評価システムおける操作画面の他の１例を示す図である。

符号の説明

７ 制御棒
８ 駆動軸
１１ リフトコイル（ＬＦコイル）
１２ 可動取手コイル（ＭＧコイル）
１３ 固定取手コイル（ＳＧコイル）
１５ 制御盤
１６ コンピュータ
１７ データベース装置
１８ 加速度計

Claims (10)

1. 原子炉の制御棒が保持された駆動軸を、複数のコイルを用いて、上下に駆動させる制御棒駆動装置の健全性評価を行う制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
   該制御棒駆動装置内の振動を検出することにより前記制御棒の動作完了を示す動作音を計測する加速度計と、
   予め、前記制御棒の動作の遅れ要因に基づいて、前記複数のコイルで計測される電流値及び前記加速度計で計測される動作音の遅れを模擬し、時系列模擬データとして導くと共に、遅れ要因毎に、前記時系列模擬データを格納しておくデータベース装置と、
   前記複数のコイルに流れる電流値及び前記加速度計で計測される動作音の計測データと前記データベース装置の前記時系列模擬データに対して所定の処理を行うコンピュータとを備え、
   前記コンピュータは、
   前記複数のコイルに流れる電流値及び前記加速度計で計測される動作音の計測データを取得する計測データ取得部と、
   取得した前記電流値及び前記動作音のデータを時系列計測データとして記憶する計測データ記憶部と、
   前記データベース装置からの前記時系列模擬データを読み込む模擬データ読込部と、
   読み込んだ前記時系列模擬データの中から、前記時系列計測データの形状に最も適合する時系列模擬データを抽出する模擬データ抽出部と、
   前記模擬データ抽出部にて抽出された時系列模擬データに基づき、前記制御棒の動作の遅れ要因を推定し、健全性を評価する結果表示部とを有することを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価システム。
2. 請求項１に記載の制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
   前記コンピュータは、
   読み込んだ前記時系列模擬データ全てに対して、前記時系列計測データとの時間毎の差分を取り、前記差分の絶対値の積分値を求める差分積分部を更に有し、
   前記模擬データ抽出部では、前記差分積分部にて求めた積分値が最小となる時系列模擬データを抽出することを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価システム。
3. 請求項２に記載の制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
   前記コンピュータは、
   前記計測データ記憶部に記憶された前記時系列計測データから、電流値の変化及び動作音がある特徴的な時間領域を抽出する計測データ抽出部を更に有し、
   前記差分積分部では、前記計測データ抽出部で抽出された時間領域において、読み込んだ前記時系列模擬データ全てに対して、前記時系列計測データとの時間毎の差分を取り、前記差分の絶対値の積分値を求めることを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
   前記コンピュータは、
   前記結果表示部にて推定された前記制御棒の動作の遅れ要因に基づき、該遅れ要因の対応手順を表示する対応手順表示部を更に有することを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の制御棒駆動装置の健全性評価システムにおいて、
   前記制御棒駆動装置の前記複数のコイルの電流値及び前記加速度計の信号値を計測すると共に前記電流値及び前記加速度計の信号値をデジタル値の計測データに変換し、ネットワークを介して前記コンピュータに送信する計測装置を更に備えたことを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価システム。
6. 原子炉の制御棒が保持された駆動軸を、複数のコイルを用いて、上下に駆動させる制御棒駆動装置の健全性評価を行う制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
   予め、前記制御棒の動作の遅れ要因に基づいて、前記複数のコイルで計測される電流値及び前記制御棒駆動装置内の振動を検出する加速度計により計測される前記制御棒の動作完了を示す動作音の遅れを模擬し、時系列模擬データとして導くと共に、遅れ要因毎に、前記時系列模擬データを格納しておき、
   前記複数のコイルに流れる電流値及び前記加速度計で計測される動作音の計測データを取得し、
   取得した前記電流値及び前記動作音のデータを時系列計測データとして記憶し、
   前記時系列模擬データの中から、前記時系列計測データの形状に最も適合する時系列模擬データを抽出し、
   抽出された時系列模擬データに基づき、前記制御棒の動作の遅れ要因を推定し、健全性を評価することを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価方法。
7. 請求項６に記載の制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
   前記時系列計測データの形状に最も適合する時系列模擬データを抽出する際、
   前記時系列模擬データ全てに対して、前記時系列計測データとの時間毎の差分を取り、前記差分の絶対値の積分値を求め、
   求めた積分値が最小となる時系列模擬データを抽出することを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価方法。
8. 請求項６に記載の制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
   前記時系列計測データの形状に最も適合する時系列模擬データを抽出する際、
   記憶された前記時系列計測データから、電流値の変化及び動作音がある特徴的な時間領域を抽出し、
   抽出された時間領域において、前記時系列模擬データ全てに対して、前記時系列計測データとの時間毎の差分を取り、前記差分の絶対値の積分値を求め、
   求めた積分値が最小となる時系列模擬データを抽出することを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価方法。
9. 請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
   推定された前記制御棒の動作の遅れ要因に基づき、該遅れ要因の対応手順を表示することを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価方法。
10. 請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の制御棒駆動装置の健全性評価方法において、
    前記制御棒駆動装置の前記複数のコイルの電流値及び前記加速度計の信号値を計測すると共に前記電流値及び前記加速度計の信号値をデジタル値の計測データに変換する計測装置を用い、前記計測データを、ネットワークを介して取得することを特徴とする制御棒駆動装置の健全性評価方法。

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