JP4874639B2 - Radiation monitor device - Google Patents
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Description
本発明は、核燃料施設における放射能監視や原子力発電所の核計装等に用いられる放射線モニタ装置に関する。 The present invention relates to a radiation monitoring device used for radioactivity monitoring in nuclear fuel facilities, nuclear instrumentation of nuclear power plants, and the like.
核燃料施設における放射能監視や原子力発電所の核計装においては中性子等の放射線を検出し測定するために放射線モニタ装置が設けられるが、放射線モニタ装置には集積回路が多用されている。集積回路は、使用者が記述言語や回路図等を用いてその構成を決定し得るASIC(アプリケーションスペシフィック・インテグレーテッドサーキット)やFPGA(フィールドプログラマブル・ゲートアレイ)、PLD(プログラマブル・ロジックデバイス)等の大規模化が進み、近年、大規模な処理を1つの集積回路で実現することができるようになっている。 In radiation monitoring at nuclear fuel facilities and nuclear instrumentation at nuclear power plants, a radiation monitor device is provided to detect and measure radiation such as neutrons, and integrated circuits are frequently used in the radiation monitor device. Integrated circuits such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), PLD (Programmable Logic Device), etc. whose users can determine the configuration using description language, circuit diagram, etc. In recent years, as the scale has increased, it has become possible to realize large scale processing with a single integrated circuit.
しかしながら、原子力発電所の出力系モニタなど複雑な信号処理を行い高い信頼性が要求される放射線モニタ装置においては、ロジック内部の検証性を確保するために、特許文献1に示されているように内部構成を電気的な入出力試験によって確認した小型のPLD等を複数組み合わせるなど、検証性の観点から大規模化の恩恵を受けにくく、PLD等そのものだけでなく、付随する周辺部品(バッファIC等)も含めてひとつの信号処理回路における部品点数の削減が困難であるという課題がある。
However, in a radiation monitor apparatus that performs complex signal processing such as an output system monitor of a nuclear power plant and requires high reliability, as shown in
集積回路の信頼性確保の方法として、特許文献2のように、集積回路のメモリに関して多数決ロジックを用いて安定性を増す方法あるが、この方法が対象とするのはあくまでランダムエラーの除去のみである。高い信頼性が要求される複雑な信号処理においては、ランダムエラーのみではなく、ロジック自体に内在するバグといったものの影響を避けることが必要であり、この方法では信頼性の高い放射線モニタ装置は得られない。
本発明は、集積回路の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことのできる放射線モニタ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a radiation monitor device capable of performing highly reliable radiation detection measurement without causing any defects such as bugs in the signal processing logic of an integrated circuit. .
上記課題を解決するために請求項1の発明の放射線モニタ装置は、放射線検出信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部の出力信号を複数に分岐する信号分岐部と、前記信号分岐部の複数の出力信号に対して放射線レベル演算を行う複数の信号処理部と、前記複数の信号処理部の出力信号に対して多数決処理を行う多数決処理部と、前記多数決処理部の出力信号を表示する信号出力部とを備え、前記複数の信号処理部は少なくとも一つが異なった方式により作られ同じ入出力関係を実現するとともに、前記複数の信号処理部はハードウェアロジックをプログラムすることのできる同一の集積回路内に設けられている構成とする。
In order to solve the above problems, a radiation monitor apparatus according to
本発明によれば、集積回路の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。 According to the present invention, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the integrated circuit, it is possible to perform highly reliable radiation detection measurement without revealing it.
以下、本発明に係る放射線モニタ装置の第1ないし第8の実施の形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
本実施の形態の放射線モニタ装置は、図1に示すように、放射線検出信号が入力される信号入力部1と、信号入力部1の出力信号を複数に分岐する信号分岐部3と、信号分岐部3の複数の出力信号に対して放射線レベル演算を行う複数の信号処理部4a,4b,4cと、複数の信号処理部4a,4b,4cの出力信号に対して多数決処理を行う多数決処理部5と、多数決処理部5の出力信号を表示する信号出力部6とを備え、複数の信号処理部4a,4b,4cはハードウェアロジックをプログラムすることのできる集積回路であるPLD2内に設けられている構成とする。
Hereinafter, first to eighth embodiments of a radiation monitoring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the radiation monitor apparatus according to the present embodiment includes a
信号処理部4a,4b,4cは、それぞれ異なった方式により作られて同じ入出力関係を実現する。多数決処理部5は、たとえば信号処理部4a,4b,4cの出力が2値である場合には、図2に示すような、ANDゲート12a,12b,12cとORゲート13からなる論理回路により実現される。
The
信号の分岐あるいは多数決処理は比較的単純な回路で実現可能であり、これらの部分を外部にたとえば別のPLDなどで構成したとしても、そのPLD自身はたとえば予想される全パターンに対する試験などにより検証は比較的容易である。一方で、各信号処理部4a,4b,4cにおいて試験により全機能の検証を行うことが容易ではない複雑な演算処理を行う構成とするといった形で機能の分担を行うことで、信頼性の高い放射線モニタ装置を提供することができる。また、複数の信号分岐部3や多数決処理部5を有し、そのうちの一部の多数決処理部5が、別の信号分岐部3への入力となる構成してもよい。このように、単純な処理を行う部分をPLDの外に出し、その出力を再びPLDに戻す構成をとってもよい。
Signal branching or majority processing can be realized with a relatively simple circuit. Even if these parts are configured externally, for example, by another PLD, the PLD itself is verified by, for example, testing all expected patterns. Is relatively easy. On the other hand, each
信号処理部4a,4b,4cは内部のアルゴリズムを多様性を有するように作成する。たとえば、信号処理部4aは、記述言語Aで、信号処理部4bは記述言語Bで、信号処理部4cは回路図方式でといった形で異なった方式で記述する。
The
ロジックのエラーは、1)開発環境に含まれるバグ、たとえば、記述を回路の配線情報に変えるソフトウェアツールに含まれるバグにより設計者の意図どおりに作成されない事象、2)設計者自身の誤り、3)素子自身の部分的な不良、4)設計に使用するライブラリに含まれるバグ、といったケースが考えられるが、上記のような多様性をとることによって、開発環境に含まれるバグのうち、記述をPLD2の配線情報として実装する部分までについては多様性が確保される。設計者自身の誤りについては、同一人物によるコーディングでも、異なる記述方法をとることによって、同一のエラーを別の記述にまで含める可能性は小さくなる。場合によってはそれぞれの記述に対して別の設計者が作業を行うことによってより信頼性の高い構成とすることができる。素子自身の部分的な不良に対しては、別々の部分で同一の入出力関係を実現するアルゴリズムを並列に作動させることによって、その影響を排除できる。ライブラリに含まれるバグについてはそれぞれの設計で使用するライブラリを異なったものとすることによって信頼性の高い構成とすることができる。このようにエラーを回避することができる。 Logic errors are: 1) a bug that is included in the development environment, for example, an event that is not created as intended by the designer due to a bug that is included in a software tool that changes the description to circuit wiring information; There are cases where the device itself is partially defective, and 4) bugs are included in the library used in the design. By taking the diversity described above, the bugs included in the development environment can be described. Diversity is ensured up to the part to be mounted as the wiring information of PLD2. Regarding the error of the designer himself, even if coding by the same person, the possibility of including the same error in another description is reduced by adopting different description methods. In some cases, a different designer can work on each description to achieve a more reliable configuration. The effects of partial failure of the element itself can be eliminated by operating in parallel algorithms that realize the same input / output relationship in different parts. Regarding bugs included in the library, it is possible to make the configuration highly reliable by making the library used in each design different. In this way, errors can be avoided.
以上のように本実施の形態によれば、集積回路であるPLD2の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができ、単一の故障や不具合がすぐに装置全体の停止や不具合にならない。
なお、信号処理部4a,4b,4cは、少なくとも一つが異なった方式により作られて同じ入出力関係を実現するものでもよい。
As described above, according to the present embodiment, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the
Note that at least one of the
(第2の実施の形態)
次に、図3を用いて第2の実施の形態を説明する。本実施の形態では、信号分岐部3と、多数決処理部5をPLD2の中に設ける。したがって、入力信号の各信号処理部4a,4b,4cへの分岐、および各信号処理部4a,4b,4cの出力信号の多数決処理はPLD2の内部において行われる。信号処理部4a,4b,4cのロジックの設計方法は第1の実施の形態におけると同じである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the
本実施の形態によれば、回路部品点数が低減されて装置の構造が簡潔になり、集積回路であるPLD2の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。
According to the present embodiment, the number of circuit parts is reduced, the structure of the device is simplified, and even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the
(第3の実施の形態)
次に、図4を用いて第3の実施の形態を説明する。本実施の形態では、信号処理部4a,4b,4cの処理の設定値を保存する設定値保存部7a,7b,7cを、それぞれの信号処理部に対して独立に設けた設けた構成とする。信号処理部4a,4b,4cはそれぞれの専用の設定値保存部7a,7b,7cから設定値を読み込む。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, setting
本実施の形態によれば、集積回路であるPLD2の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、PLD2内での設定値読み込みラインのエラーの影響が信号処理に影響を与えることを避けることができる。
According to the present embodiment, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the
(第4の実施の形態)
次に、図5を用いて第4の実施の形態を説明する。本実施の形態では、信号分岐部3a,3bと、信号処理部4a,4b,4c,8a,8b,8cと、多数決処理部5a,5bがPLD2内に設けられている。このような構成において、多数決処理部5aの出力を一旦PLD2の外に出した後、再び信号分岐部3bの入力としてPLD2の入力とし、信号分岐部3bからの3出力を信号処理部4a〜4cとは別の処理を行う信号処理部8a〜8cに並列に入力し、その出力を多数決処理部5bにて処理する構成とする。すなわち、PLD2は、所定のステップごとに一旦PLD2外部に信号を出し、その結果を再びPLD2に戻す処理を行う。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment,
本実施の形態によれば、集積回路であるPLD2の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、信号処理部4a〜8cをモジュール化し再使用が容易となるとともに、その機能の重要度に応じて外部に一旦信号を出すことで検証性を確保することができる。
According to the present embodiment, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the
(第5の実施の形態)
次に、図6を用いて第5の実施の形態を説明する。本実施の形態は、前記第4の実施の形態において信号分岐部3a,3bおよび多数決処理部5a,5bをPLD2の外に設けた構成である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the
PLD2内には複数の信号処理部4a,4b,4c,8a,8b,8cを有し、所定のステップごとに一旦PLD2外部にて多数決処理を行い、その結果を再びPLD2に戻す処理を行う。すなわち、多数決処理部5aの出力を信号分岐部3bの入力とした上で、信号分岐部3bからの3出力を再びPLD2に並列に入力し、その内部で信号処理部4a〜4cとは別の処理を行う信号処理部8a〜8cで処理を行い、その出力を多数決処理部5bにて処理する。
The
本実施の形態によれば、集積回路であるPLD2の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、信号処理部4a〜8cのロジックを他の設計で再使用することが容易となるとともに、その機能の重要度に応じて外部に一旦信号を出すことで検証性を確保することができる。
なお、図6では、多数決処理部5a,5bおよび信号分岐部3a,3bをPLD2の外に設けているが、これらの一部をPLD2内に入れた構成としてもよい。
According to the present embodiment, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the
In FIG. 6, the
(第6の実施の形態)
次に、図7を用いて第6の実施の形態を説明する。本実施の形態の放射線モニタ装置は、放射線検出信号が入力される信号入力部1と、信号入力部1の出力信号を分岐する信号分岐部3と、メーカーが異なる等、製造ロットが異なり、信号分岐部3の出力信号を受けて同一信号の処理を行うように構成されたPLD9a〜9cと、これらのPLDの出力信号の多数決処理を行う多数決処理部5及び、表示や別の処理部が含まれる信号出力部6からなる。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. The radiation monitor apparatus according to the present embodiment has different production lots such as a
PLD9a,9b,9cはそれぞれ別のメーカー製のものである等、製造ロットが異なるので多様性が確保される。または、同一のメーカー製のPLDであっても、設計に使用するソフトウェアツールをそれぞれ別のものとしたり、設計に使用する記述言語をそれぞれ別のものとしたり、または設計者を別のものとしたり、使用するライブラリをそれぞれ別のものとしたりして多様性を確保してもよい。
Since the
本実施の形態の放射線モニタ装置は、PLD9a,9b,9cすべてを別のメーカー製とした場合、メーカーの製造プロセスの欠陥による影響を直接的に受けずに済む。また設計に使用するソフトウェアツールのメーカーをそれぞれ別のものとすることで、ソフトウェアツール自身の欠陥による影響を直接的に受けずに済む。また設計に使用するライブラリをそれぞれ別のものとすることで、ライブラリに含まれる欠陥による影響を直接的に核計装・放射線モニタが受けずに済む。あるいはPLDロジックの設計者が異なるようにすることで、設計者自身の記述スタイルによる欠陥の影響を直接的に受けずに済む。
When all of the
したがって本実施の形態によれば、集積回路であるPLD9a,9b,9cの信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。
Therefore, according to the present embodiment, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the
(第7の実施の形態)
本実施の形態は、図8に示すように、PLD2内の多様性を持った信号処理部4a,4b,4cあるいは異なるPLD2に対してその動作のための電源10a,10b,10cを独立して接続した構成とする。
(Seventh embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
本実施の形態によれば、集積回路であるPLD2の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、電源10a,10b,10cのいずれかの動作の不安定性が信号処理部4a,4b,4cあるいはPLD2に対する共通故障要因となることを避けることができる。
According to the present embodiment, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the
(第8の実施の形態)
本実施の形態は、図9に示すように、PLD2内の多様性を持った信号処理部4a,4b,4cあるいは、多様性を持った異なるPLD2に対してその動作のためのクロック供給源11a,11b,11cを独立して設けた構成とする。
(Eighth embodiment)
In this embodiment, as shown in FIG. 9, the
こうした構成とすることで、各信号処理部4a,4b,4cに対して独立の動作クロックを供給し、1つのクロック供給源の動作の不安定性が多様性を有する信号処理部4a,4b,4cあるいはPLD2に対する共通故障要因となることを避けることができる。
本実施の形態によれば、集積回路であるPLD2の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。
With such a configuration, independent operation clocks are supplied to the respective
According to the present embodiment, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the
(第9の実施の形態)
本実施の形態は、前記第1ないし第8の形態の放射線モニタ装置において、多数決処理部5,5a,5bにおいてすべての入力信号が同値を示さなかった場合に信号出力部6にエラー信号を出す構成とする。なお、エラー信号については、入力信号が同値を示さないエラーが連続的に起きないこともありうるので、エラー信号が一旦生じたらリセット動作を行わない限り継続して出力されるようにする。
(Ninth embodiment)
In this embodiment, in the radiation monitor apparatus according to the first to eighth embodiments, an error signal is output to the
こうした構成とすることで、集積回路の信号処理ロジックにバグ等の欠陥が存在してもそれが顕在化することなく信頼性の高い放射線検出測定を行うことができる。また、信号処理部4a,4b,4c,8a,8b,8cに発生したエラーを早期に発見し、原子力施設の安全系に影響を与えるような故障に至る前に放射線モニタ装置の故障を検知することができる。なお第1ないし第9の実施の形態におけるPLDはFPGAであってもよい。
With such a configuration, even if a defect such as a bug exists in the signal processing logic of the integrated circuit, highly reliable radiation detection measurement can be performed without revealing the defect. Further, an error that has occurred in the
1…信号入力部、2…PLD、3,3a…信号分岐部、3b…信号再分岐部、4a,4b,4c…信号処理部、5,5a…多数決処理部、5b…再多数決処理部、6…信号出力部、7a,7b,7c…設定値保存部、8a,8b,8c…信号再処理部、9a,9b,9c…PLD、10a,10b,10c…電源、11a,11b,11c…クロック供給源、12a,12b,12c…ANDゲート、13…ORゲート。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の信号処理部は少なくとも一つが異なった方式により作られ同じ入出力関係を実現するとともに、前記複数の信号処理部はハードウェアロジックをプログラムすることのできる同一の集積回路内に設けられていることを特徴とする放射線モニタ装置。 A signal input unit to which a radiation detection signal is input, a signal branch unit that branches the output signal of the signal input unit into a plurality of signals, and a plurality of signal processes that perform radiation level calculation on the plurality of output signals of the signal branch unit A majority processing unit that performs majority processing on output signals of the plurality of signal processing units, and a signal output unit that displays an output signal of the majority processing unit,
At least one of the plurality of signal processing units is formed by a different method to achieve the same input / output relationship, and the plurality of signal processing units are provided in the same integrated circuit that can program hardware logic. A radiation monitor device characterized by comprising:
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