JP5324079B2 - 原子力発電所用中性子モニタシステム - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電プラントの中性子モニタシステムに関する。

沸騰水型原子力発電プラントの核計装システムは、原子炉の起動状態から全出力までを計測できるようにするために、中性子源領域モニタ、中間領域モニタ、もしくは中性子源領域モニタ及び中間領域モニタを一体化した起動領域中性子モニタと出力領域モニタから構成されている。

この中で出力領域モニタは、原子炉内に検出器である電離箱を数多く設置して、炉内各部の中性子束をモニタできるようにするとともに、その平均値もモニタできるようになっている。原子炉内に設置した検出器からの信号は、圧力容器、格納容器を通り、中央制御室などの増幅器設置位置に導かれる。

検出器からの信号は、増幅された後に、フィルタリングによる監視周波数帯域成分の抽出、複数の検出器出力の平均演算などの監視に必要な信号処理が行われる。大出力の原子炉の場合、検出器は、２００個を超えて設置されており、出力領域モニタは局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）と呼ばれ、そこで使用される検出器は、ＬＰＲＭ検出器と呼称することとする。

従来のプラント計装のコモンモードフィルタは、特許文献１に示されるように、太い同軸ケーブルをコアに巻いて実現していた。既設プラントでも、条件によっては容易に適用できる点で優れている。しかし、太く比較的曲げにくい同軸ケーブルの場合、複数回巻きつけることが可能な径のコアを選択する必要がある。さらに、柔軟性のない同軸ケーブルの場合は巻き径も大きくなり、多数信号を扱う計測系統へ適用しようとしても、設置スペースが大きくなりすぎる点で問題があった。

コモンモードフィルタを小型にする技術は、特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載された技術を適用すれば、コモンモードフィルタを小型にすることができる。

特許第２８７７６０９号公報 特開２００３−２２７８７５号公報

ところで、環境省の地球温暖化の影響予測の中で、温暖化に伴い積乱雲が発生しやすくなることが指摘されている。積乱雲が発生しやすくなると雷も発生しやすくなり、温暖化により雷の発生頻度が高まることが予想されている。雷の発生数が増加するようになれば、これまで原子力発電プラントの寿命中にはほとんど発生しえないと考えられていた持続時間の長い落雷や大電流の落雷を考慮する必要になる可能性がある。

ここで、雷サージが中性子モニタシステムにノイズとして混入するメカニズムについて説明する。雷により発生する誘導電圧と接地間電位差との合成電圧Ｖ_Ｎにより流れる電流は、出力領域モニタのインダクタンス、容量、抵抗成分を有する同軸ケーブル及びＬＰＲＭ増幅器の入力抵抗を通る。

合成電圧Ｖ_Ｎが原因で流れる電流によるＬＰＲＭ増幅器の入力抵抗の電圧降下がノイズであり、中性子モニタの誤動作の原因となる。ＬＰＲＭ検出器の内部インピーダンスや浮遊容量の値は、使用する局所出力領域モニタ検出器、同軸信号ケーブルにより決まる。このため、ＬＰＲＭ増幅器の入力抵抗に流れる電流、いわゆるノーマルモード電流を０にはできないため、電圧Ｖ_Ｎによる入力抵抗の電圧降下は大小の差はあるものの、必ず生じる。

したがって、大きな雷サージになるほど局所出力領域モニタへのノイズ混入の影響が大きくなると考えられる。また、ＬＰＲＭ増幅器にはローパスフィルタが内蔵されているため、雷サージが大きくても持続時間が短ければ誤動作の原因にはならないが、持続時間の長い、すなわち低周波成分を多く含む雷では、誤動作する可能性がある。このため、局所出力領域にも、コモンモードフィルタを追加する必要がある。

そこで、特許文献２の技術を適用して、局所出力領域にコモンモードフィルタを追加することが考えられる。しかし、特許文献２記載の技術では、１点接地でかつ一計測系統のみを対象としているため、多数の信号を扱う既存の計測系統や、２点接地の計測系に適用する場合の配慮はなされていない。

このため、従来の技術ではコモンモードフィルタ自体が大きくなり、２００を超える検出器に対してコモンモードフィルタを実装するためには、スペースが多く必要となり、既存の計測系統や、２点接地の計測系への適用が困難であるという問題があった。

本発明は、多数の検出器を有する既存の計測系統や、２点接地の計測系に適用可能なコモンモードフィルタを備えた原子力発電所用中性子モニタシステムを実現することである。

上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成される。

原子力発電所用中性子モニタシステムにおいて、入力用信号ケーブルと検出信号用増幅器との間に接続され、信号ケーブル入力用コネクタ及び出力用コネクタと一体化された導電性の容器と、この容器内に配置され、信号線及びシールド線がコアに巻きつけられたインダクタとを有するコモンモードフィルタと、信号線及びシールド線を有し、コモンモードフィルタと検出信号用増幅器とに接続される出力用信号ケーブルとを備え、上記導電性の容器の壁部は、上記入力用コネクタ又は出力用コネクタのシールド部を介して、入力用信号ケーブルのシールド線又は出力用信号ケーブルのシールド線に接続され、コアに巻きつけられた信号線は、入力用コネクタを介して入力用信号ケーブルの信号線に接続されるとともに、出力用コネクタを介して出力用信号ケーブルの信号線に接続される。

本発明によれば、多数の検出器を有する既存の計測系統や、２点接地の計測系に適用可能なコモンモードフィルタを備えた原子力発電所用中性子モニタシステムを実現することができる。

まず、本願発明を想到した経緯について説明する。

本願発明者らは、雷模擬実験やＬＰＲＭ回路への誘導試験および解析を通じて現状の抑制策を超えた効果が得られる雷サージ抑制技術について検討した。従来用いている遮蔽体のノイズ抑制の効果を高めようとすると、遮蔽体の増強が必要となり、伝送経路が長いため大きなコスト増を招くこと、ローパスフィルタは急峻なノイズに対しては効果的であるが、持続時間の長いノイズを抑制する効果は小さいことがわかった。

現状よりさらに大幅に雷サージの影響を抑制するためには比較的低コストで済む他の手段を付加するか、計測系統全体を見直して現状以上の耐雷性を持つように設計変更することが必要との結論を得ている。

本発明においては、雷サージの影響を抑制するため比較的低コストで済む手段を付加する。

ノイズにより中性子モニタシステムが誤動作しにくいように、信号伝送回路を構成することで対応する。具体的には、誘導するノイズ電圧源により流れる電流を抑制する構成とする。２点接地の場合、シールドと２点接地間から構成されるループのインピーダンスが小さいため、ノイズ電圧源により流れる電流が大きいので、このループのインピーダンスを大きくすることで電流抑制を可能とする。１点接地の場合、浮遊容量が介在することになるためループのインピーダンスが大きく、同一のインピーダンスを付加したとしても、ノイズ抑制効果は小さい。

また、２００信号以上の系統それぞれに電流抑制対策が必要となるため、小型化可能な電流抑制回路を構成して装置規模が現実的なものとする。

さらに、既存のプラントにも適用できるようにするためには、従来設備の変更を最小にして付加できる必要がある。本発明では着脱可能なインピーダンス付加手段を提供することとした。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による原子力発電プラント用の局所出力領域モニタシステムの概略構成図であり、図２は図１に示したモニタの等価回路図である。なお、検出器から増幅器までの信号経路は１ＣＨのみ示しており、他のＣＨは省略している。

図１、図２において、ＬＰＲＭ検出器１の検出信号ｉ_ｓを、芯線１１ａ、シールド１１ｂからなる同軸ケーブル（入力用信号ケーブル）１１、コモンモードフィルタ４、ＬＰＲＭ増幅器３を介して、局所出力領域モニタ信号処理装置９に導いている。遮蔽体１２により外来ノイズを防御する構成であり、従来技術に対してコモンモードフィルタ４が加えられている。

ＬＰＲＭ検出器１は、原子炉燃料集合体に近接して設置されており、ＬＰＲＭ増幅器３では、信号の増幅とフィルタリングおよびＬＰＲＭ検出器１へ高電圧を供給する機能を有する。局所出力領域モニタ信号処理装置９は、原子炉平均出力の監視系、制御棒操作の可否を判断するロッドブロックモニタ系などに局所出力領域モニタ信号を送ると共に、局所出力領域モニタ信号の指示計に表示するなどの機能を有する。

ＬＰＲＭ検出器１からＬＰＲＭ増幅器３に接続している同軸ケーブル１１の外周には、外来雑音によるノイズの混入を防ぐべく、電線管などの遮蔽体１２を設置している。ペネトレーション１３は、原子炉格納容器内外で高度な気密性を確保しながら信号だけを引き出すための貫通孔である。ＬＰＲＭ検出器１とＬＰＲＭ増幅器３はそれぞれ接地１０で接地され、いわゆる２点接地となっている。また、遮蔽体１２も接地されている。

２点接地は、比較的ノイズが混入しやすいが、ノイズ対策のため、信号線に同軸ケーブルを使用し、さらに電線管などの遮蔽体１２でこれを覆って敷設している。また、ＬＰＲＭ増幅器３にはローパスフィルタが内蔵されており、高周波の混入ノイズを除く機能を備えている。

次に、図２を参照して動作の詳細を説明する。図２においては、図１のＬＰＲＭ増幅器３までを示している。

コモンモードフィルタ４の動作について説明する。ＬＰＲＭ検出器１の出力である検出信号ｉ_ｓによりコモンモードフィルタ４を流れる電流は、インダクタンスＬ_Ｃ１、Ｌ_Ｃ２を値が同じで逆方向となり、相互インダクタンスＭの影響により挿入したインダクタンスは見えない。

今、検出信号ｉ_ｓにより流れる電流をｉ_ｓ１とすると、インダクタンスＬ_Ｃ１、Ｌ_Ｃ２の電圧降下Ｖ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２は次式（１）、（２）となる。

Ｖ_ｃ１＝ｊ・ω・Ｌ_ｃ１・ｉ_ｓ１−ｊ・ω・Ｍ・ｉ_ｓ１ ・・・（１）
Ｖ_ｃ２＝ｊ・ω・Ｌ_ｃ２・ｉ_ｓ１−ｊ・ω・Ｍ・ｉ_ｓ１ ・・・（２）
コモンモードフィルタ４は、次式（３）に示すような関係にある。

Ｌ_ｃ１＝Ｌ_ｃ２＝Ｍ ・・・（３）
このため、電圧降下Ｖ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２はそれぞれ０となる。結局、検出信号ｉ_ｓから見ると、コモンモー
ドフィルタ４はインピーダンスを持たない、すなわち無いのと同じであることがわかる。

一方、ノイズ電圧Ｖ_Ｎによりコモンモードフィルタ４に流れる電流をそれぞれｉ_Ｎ１、ｉ_Ｎ２とすると、Ｌ_Ｃ１、Ｌ_Ｃ２の電圧降下Ｖ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２は次式（４）、（５）となる。

Ｖ_ｃ１＝ｊ・ω・Ｌ_ｃ１・ｉ_Ｎ１＋ｊ・ω・Ｍ・ｉ_Ｎ２ ・・・（４）
Ｖ_ｃ２＝ｊ・ω・Ｌ_ｃ２・ｉ_Ｎ２＋ｊ・ω・Ｍ・ｉ_Ｎ１ ・・・（５）
上記（３）式で示したように、自己インダクタンスＬ_Ｃ１、Ｌ_Ｃ２と相互インダクタンスＭとが等しいので、コモンモードフィルタ４の両端の電圧降下Ｖ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２は等しい。コモンモードフィルタ４は、芯線１１ａとシールド１１ｂに流れる同一方向の電流に対してはインピーダンスとして働き、芯線１１ａとシールド１１ｂが作るループを流れる電流にはインピーダンスとして働かないことが分かる。

図２において、電流ｉ_Ｎ１はｉ_Ｎ２に比べて小さい。シールド１１ｂと芯線１１ａ間は容量（Ｃ_ｄ＋Ｃ_Ｃ）と抵抗Ｒ_ｉで接続されており、これらのインピーダンスはシールド１１ｂのインピーダンスに比べて大きいからである。

次に、単にシールド１１ｂを流れる電流を抑制しただけでは、ＬＰＲＭ増幅器３の入力インピーダンスＲ_ｉの電圧降下を抑制することにならないことを説明する。

図３は、図２の等価回路のうちＬＰＲＭ検出器１の検出信号ｉ_ｓを除き、ＬＰＲＭ検出器１とケーブルの浮遊容量を合成して示した。図３に示すように、誘導電圧Ｖ_Ｎにより生じるシールド１１ｂの電圧降下をＶ_２とする。コモンモードフィルタ４の位置のシールド側にのみインダクタンスＬ_ｃ２があり、芯線側インダクタンスが０の場合を考える。もちろん、相互インダクタンスも０と考える。

この場合、インダクタンスＬ_ｃ２も０の場合よりも電圧降下Ｖ_２の値は大きくなる。電圧降下Ｖ_２の大きさで電流ｉ_Ｎ１が決まるので、単にシールド１１ｂを流れる電流を抑制する方式では、電流ｉ_Ｎ１を抑制できないことが分かる。

図２の説明で示したように、誘導電圧Ｖ_Ｎにより生じるコモンモードフィルタ４の両端の電圧降下は芯線１１ａ、シールド１１ｂともに同じであるから、この等価回路を書き換えてコモンモードフィルタ４の部分を同軸ケーブル１１から分離して表現すると、図４のようになる。

図４において、ＬＰＲＭ検出器１の容量と同軸ケーブル１１の容量を合成して表記した。また、コモンモードフィルタ４のインダクタンスをＬ_Ｃ１として表記した。

誤動作の問題が発生するのは、ノイズ電圧Ｖ_Ｎにより芯線１１ａ側に流れる電流ｉ_Ｎ１が大きくなることである。電流ｉ_Ｎ１は、容量（Ｃ_ｄ＋Ｃ_Ｃ）、Ｌ_１、Ｒ_１、Ｒ_ｉの経路に印加される電圧Ｖ_２で決まる。印加電圧Ｖ_２は、Ｌ_２、Ｒ_２の電圧に等しい。芯線１１ａ側のインピーダンスに比べてシールド１１ｂ側のインピーダンスは小さいので、ノイズ電圧Ｖ_Ｎにより生じる電流は、ほとんどシールド１１ｂ側に流れる。

シールド１１ｂ側に流れる電流ｉ_Ｎ２で生じる電圧降下Ｖ_２により芯線１１ａ側の電流ｉ_Ｎ１が決まることが分かる。このことから、コモンモードフィルタ４を挿入して電流ｉ_Ｎ２を抑制すれば、結果的にノーマルモード電流ｉ_Ｎ１を小さくできることが分かる。インダクタンスＬ_Ｃ１の値をＬ_２、Ｌ_３より十分大きくすることでノーマルモード電流ｉ_Ｎ１を大幅に抑制することが可能となる。

以上説明したように、中性子モニタの誤動作を抑制するためには、最終的にはノーマルモード電流ｉ_Ｎ１を抑制する必要がある。

図４において、コモンモードフィルタ４のインダクタンスＬ_Ｃ１のインピーダンスは周波数が増加するに従って増える。一方、芯線側の容量（Ｃ_ｄ＋Ｃ_Ｃ）のインピーダンスは周波数が高くなるに従って小さくなる。容量とインダクタンスのインピーダンスの周波数特性の違いにより、周波数が増加しても共振点に近づくまでノーマルモード電流ｉ_Ｎ１は増加しない構成となっていることが分かる。

本発明の実施形態では、コモンモードフィルタ４の部分を既存プラントにも適用可能なように入出力コネクタを備えて着脱自在としている。また、多数チャンネルにも適用できるように入出力コネクタを備えてモジュール化し、小型化のため細いケーブルと小さいコアを使用できるようにした。そして、２点接地のうちの一方のシールドと同電位にした金属遮蔽壁でコモンモードフィルタ全体を覆って外来ノイズから遮蔽し、ケーブルにかかる張力で簡単にコモンモードフィルタ接続部分が破損しないように金属製容器にコモンモードフィルタを収納する構成とした。

図５は、本発明の第１の実施形態におけるコモンモードフィルタ４の概略構造を示す図である。図５において、コモンモードフィルタ容器４１には、入力コネクタ４２と出力コネクタ４３とが取り付けてある。コモンモードフィルタ容器４１内部には入力コネクタ４２からの信号をペア線１１ｃ、１１ｄで導き、コア４４に巻きつけ、出力コネクタ４３に接続している。なお、図１には示していないが、コモンモードフィルタ４の出力コネクタ４３とＬＰＲＭ増幅器３とは、出力用信号ケーブルを介して接続される。この出力用信号ケーブルは、芯線（信号線）１１ｅとシールド線１１ｆとを備えている。

コア４４へのペア線の巻き付け方法は、いわゆるバイファイラ巻き（平行２本線をそのままコアに巻く方法）であり、２線間の結合係数を大きく取れるようにしている。コモンモードフィルタ容器４１は導電性であり、入力コネクタ４２のシールド側をこの容器４１に電気的に接続している。つまり、入力用信号ケーブル１１のシールド線１１ｂは、入力コネクタ４２を介して、容器４１の壁部に接続されている。そして、シールド線１１ｄの入力用信号ケーブル１１側は、容器４１の壁部に接続され、芯線１１ｃは、入力コネクタ４２を介して芯線１１ａと接続されている。

一方、出力コネクタ４３のシールド側は、絶縁板４５を介して容器４１と電気的に絶縁され、出力コネクタ４３側のシールド線１１ｄも絶縁被覆（図示せず）により容器４１と電気的に絶縁され、出力コネクタ４３のシールド部と電気的に接続されている。芯線１１ｃは、出力コネクタ４３の芯線部に接続される。出力コネクタ４３は、同軸ケーブルの芯線１１ｅ、シールド線１１ｆに接続され、これらを介してＬＰＲＭ増幅器３に接続されている。入力側のシールド線１１ｂはシールド線１１ｄに接続され、シールド線１１ｄは容器４１に包囲されている。これにより、芯線１１ａ、１１ｃはシールドで遮蔽されている。

但し、容器４１を出力側シールド線１１ｆに接続し、入力側シールド線１１ｂを容器４１から絶縁して浮かす構造にすることも可能である。

入力側シールド線１１ｂをコモンモードフィルタ容器４１に接続した場合、ＬＰＲＭ検出器１からコモンモードフィルタ容器４１の間に侵入する外来ノイズがコモンモードフィルタ４で抑制される。一方、出力側シールド線１１ｆを容器４１に接続した場合、容器４１に侵入したノイズはコモンモードフィルタ４では抑制されない。この点で、コモンモードフィルタ入力側を容器４１に接続する方が望ましい。また、コモンモードフィルタ４と増幅器３の間の距離は短いほど、外来ノイズ侵入の可能性を減らすことができるので、コモンモードフィルタ４の設置位置は、増幅器３に近い方が望ましい。

コモンモードフィルタ４と増幅器３を近接して配置するには、コモンモードフフィルタ４の出力コネクタを増幅器３の入力コネクタに直接接続することで実現できる。例えば、コモンモードフィルタ４の出力コネクタとしてＢＮＣコネクタのプラグを用い、増幅器３の入力コネクタとしてＢＮＣコネクタのレセプタクルを用いる。これにより、ケーブルを介さずに、コモンモードフィルタ４を増幅器３に接続可能となる。

図５においてコア４４への巻き線はペア線を用いているが、細い同軸線も使用可能である。巻き数が少ない場合、巻き線の抵抗が小さい割にペア線の方が巻きつけ後の形状を小さくできる点で望ましい。

また、図５において、コア４４への巻き付け方としてバイファイラ巻きとしたが、キャンセル巻き（別々の線２本を一本づつ別々にコアに巻き付ける方法）とすることも可能である。キャンセル巻きの場合、前述の（１）、（２）式で示した電圧降下Ｖ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２の値が、有意な値となるので、必要に応じて増幅後に補正するなどの考慮が必要となる。この点から、バイファイラ巻きの方が望ましい。ただし、キャンセル巻きの方が、２線間の浮遊容量が小さいので、高周波特性は優れている。

次に、コモンモードフィルタ４の主要な構成要素であるコア４４の形状について説明する。コモンモードフィルタ４の小型化のためには、コア形状を最適化して、小さくても大きなインダクタンスを得ることができるようにする必要がある。磁路が閉じていて漏洩磁束の少ないコアとして、円環状のトロイダルコアがある。本発明の第１の実施形態においては、磁路の断面積を大きくして、かつ巻き線を通す穴径もそれなりに確保できる円筒状コアを用いる。

トロイダルコアのインダクタンスＬは、コアの透磁率をμ、磁路の断面積をＳ、コイル巻き数をＮ、平均磁路長をlとすると、次式（６）となる。

L＝μ・Ｓ・Ｎ^２／ｌ ・・・（６）
インダクタンスＬは、磁路の断面積Ｓに比例し、平均磁路長ｌに反比例していることがわかる。円筒状コアも同様に磁路の断面積Ｓに比例し、平均磁路長ｌに反比例するものと考える。

今、円筒状コアの内側の半径をｒ１、外側の半径をｒ２とし、円筒状コアの奥行き長さｗ、比例定数をｋとすると、次式（７）が成立する。

Ｌ＝ｋ・［−２／（π・（１＋ｒ_２／ｒ_１））＋（１／π）］・ｗ・Ｎ^２ ・・・（７）
上記（７）式で中括弧内の［−２／（π・（１＋ｒ_２／ｒ_１））＋（１／π）］の値が大きいほどインダクタンスＬが大きくなる。この中括弧内の値をインダクタンス係数と呼ぶことにし、半径比（ｒ２／ｒ１）依存性を計算した結果を図６に示す。図６は、インダクタンス係数を半径比で正規化して示す。つまり、内径が一定の場合、縦軸は外径で重み付けしたインダクタンス係数の大きさを示している。

外径が小さくて、かつインダクタンス係数の小さいことが有利であることから、図５のコア４４としては、半径比２．４のものを使用している。但し、実運用においては、コモンモードフィルタ４の形状の制限や、加工精度の問題もあるので、インダクタンス係数が０．０５、すなわち半径比で１．７８〜３．５９の範囲で用いている。

本発明の効果を確認するためにシミュレーションにより、コモンモードフィルタ４の有無によるノーマルモード電流の違いを計算した結果を図７に示す。誘導電圧Ｖ_Ｎとして、２μｓでピークに達し、７０μｓでピークの５０％まで減衰する波形を用いた。雷サージ影響評価に一般的に用いられる波形である。コモンモードフィルタ４の有無により１／４強ピーク値が小さくなっており、大きな抑制効果が得られることが分かる。

特に、上記の構成は、既設プラントへの耐雷性向上、耐ノイズ性向上に特に有効である。

以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、信号ケーブル入力コネクタと出力用コネクタとが着脱可能に接続された容器４１内に、信号線及びシールド線を巻き付けたインダクタンスを収納し、容器４１の壁部を入力コネクタ又は出力コネクタのシールド線に接続している。

したがって、小型であり、多チャンネル化され、多数の検出器を有する局所出力領域を有する既存の計測系統や、２点接地の計測系に適用可能なコモンモードフィルタを備えた原子力発電所用中性子モニタシステムを実現することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。

図８は、本発明の第２の実施形態による原子力発電プラント用の局所出力領域モニタシステムの概略構成図である。図８に示した第２の実施形態と、図１に示した第１の実施形態との違いは、第２の実施形においては、遮蔽体１２が除かれている点である。その他の構成は、第１の実施形態と同様となっている。

２点接地で運用されている局所出力領域モニタは、シールドとアースラインで構成するループのインピーダンスが小さいため、コモンモードフィルタ４の挿入によるノイズ抑制効果は極めて大きい。

そこで、遮蔽体１２を除いて、その分、コモンモードフィルタ４のインダクタンスを大きくしてノイズ抑制効果を高めた。

本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、コモンモードフィルタ４に比べて、高価な電線管などの機材のコストが削減でき、かつ敷設費用も抑制できる。このため、本発明の第２の実施形態は新設プラントで特に有効である。

図９は、本発明とは異なる構成の原子力発電プラント用の局所出力領域モニタの概略構成図であり、本発明との比較例としての図である。

図１の例と比較すれば、図９の例は、同軸ケーブル１１とＬＰＲＭ増幅器３との間には、コモンモードフィルタ４が配置されていない。

図１０は、図９に示したモニタの等価回路図である。

図１０に示した等価回路と、本願発明における局所出力領域モニタの等価回路を示した図２〜図４とを比較すれば理解できるように、図１０に示した例では、コモンモードフィルタが配置されていないため、芯線１１ａ側に流れる電流ｉ_Ｎ１を抑制することができず、中性子モニタの誤動作が発生する可能性がある。

したがって、本願発明のように、コモンモードフィルタ４を構成することにより、多数の検出器を有する既存の計測系統や、２点接地の計測系にコモンモードフィルタ４を局所出力領域モニタに配置可能となり、中性子モニタの誤動作を防止することができる。

本発明の第１の実施形態による原子力発電プラント用の局所出力領域モニタシステムの概略構成図である。 図１の中性子モニタシステムの等価回路を示す図である。 図１の中性子モニタシステムにおけるノイズ源の影響を説明するための等価回路を示す図である。 図３の等価回路におけるコモンモードフィルタ位置を置き換えた等価回路を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるコモンモードフィルタの実装例を説明するための図である。 コモンモードフィルタのコアの半径比とインダクタンス係数の関係を示す図である。 ノイズに対するコモンモードフィルタの有無によるノーマルモード電流の違いを示すシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態による原子力発電プラント用の局所出力領域モニタシステムの概略構成図である。 本発明とは異なる構成の中性子モニタシステムを示し、本発明と比較するための図である。 図９の中性子モニタシステムの等価回路を示す図である。

符号の説明

１・・・局所出力領域モニタ検出器、３・・・ＬＰＲＭ増幅器、４・・・コモンモードフィルタ、９・・・局所出力領域モニタ信号処理装置、１０・・・接地、１１・・・同軸信号ケーブル、１１ａ・・・同軸信号ケーブル芯線、１１ｂ・・・同軸信号ケーブルシールド、１２・・・遮蔽体、１３・・・ペネトレーション、４１・・・コモンモードフィルタ容器、４２・・・入力コネクタ、４３・・・出力コネクタ、４４・・・コア、４５・・・絶縁板

Claims (7)

1. 原子炉の炉心内部に設置した中性子束の量を検出する複数の局所出力領域モニタ検出器と、信号線及び接地されたシールド線を有し上記検出器により検出された検出信号を伝送する入力用信号ケーブルと、この入力用信号ケーブルから伝送された上記検出信号を増幅する検出信号用増幅器と、この検出信号用増幅器により増幅された信号に対して監視に必要な信号処理をする信号処理手段とを有する原子力発電所用中性子モニタシステムにおいて、
   上記入力用信号ケーブルと上記検出信号用増幅器との間に接続され、導電性の容器と、この導電性の容器に着脱可能に接続された信号ケーブル入力用コネクタ及び出力用コネクタと、上記容器内に配置され、信号線及びシールド線がコアに巻きつけられたインダクタとを有するコモンモードフィルタと、
   信号線及び接地されたシールド線を有し、上記コモンモードフィルタと上記検出信号用増幅器とに接続される出力用信号ケーブルと、
   を備え、上記導電性の容器の壁部は、上記入力用コネクタのシールド部を介して、上記入力用信号ケーブルのシールド線に電気的に接続され、かつ、上記導電性の容器の壁部は、上記出力用信号ケーブルのシールド線とは絶縁され、
   上記コアに巻きつけられた信号線は、上記入力用コネクタを介して上記入力用信号ケーブルの信号線に接続されるとともに、上記出力用コネクタを介して上記出力用信号ケーブルの信号線に接続され、
   上記コアに巻きつけられたシールド線は、上記入力用コネクタを介して上記入力用信号ケーブルのシールド線に接続されるとともに、上記出力用コネクタを介して上記出力用信号ケーブルのシールド線に接続されることを特徴とする原子力発電所用中性子モニタシステム。
2. 請求項１記載の原子力発電所用中性子モニタシステムにおいて、上記導電性の容器の壁部は、上記出力用信号ケーブルのシールド線とはコモンモードフィルタを介して絶縁されていることを特徴とする原子力発電所用中性子モニタシステム。
3. 請求項１、２のうちのいずれか一項記載の原子力発電所用中性子モニタシステムにおいて、上記コアの内径に対する外径の寸法比を半径比とすると、上記コアの半径比は、１．７８〜３．５９であることを特徴とする原子力発電所用中性子モニタシステム。
4. 請求項１、２、３のうちのいずれか一項記載の原子力発電所用中性子モニタシステムにおいて、上記コモンモードフィルタのシールド線及び信号線は、バイファイラ巻き又はキャンセル巻きにより、上記コアに巻かれていることを特徴とする原子力発電所用中性子モニタシステム。
5. 原子炉の炉心内部に設置した中性子束の量を検出する複数の局所出力領域モニタ検出器と、信号線及び接地されたシールド線を有し上記検出器により検出された検出信号を伝送する入力用信号ケーブルと、この入力用信号ケーブルから伝送された上記検出信号を増幅する検出信号用増幅器と、この検出信号用増幅器により増幅された信号に対して監視に必要な信号処理をする信号処理手段とを有する原子力発電所用中性子モニタシステムにおいて、
   上記入力用信号ケーブルと上記検出信号用増幅器との間に接続され、導電性の容器と、この導電性の容器に着脱可能に接続された信号ケーブル入力用コネクタ及び出力用コネクタと、上記容器内に配置され、信号線及びシールド線がコアに巻きつけられたインダクタとを有するコモンモードフィルタと、
   信号線及びシールド線を有し、上記コモンモードフィルタと上記検出信号用増幅器とに接続される出力用信号ケーブルと、
   を備え、上記導電性の容器の壁部は、上記出力用コネクタのシールド部を介して、上記出力用信号ケーブルのシールド線に電気的に接続され、かつ、上記導電性の容器の壁部は、上記入力用信号ケーブルのシールド線とは絶縁され、
   上記コアに巻きつけられた信号線は、上記入力用コネクタを介して上記入力用信号ケーブルの信号線に接続されるとともに、上記出力用コネクタを介して上記出力用信号ケーブルの信号線に接続され、
   上記コアに巻きつけられたシールド線は、上記入力用コネクタを介して上記入力用信号ケーブルのシールド線に接続されるとともに、上記出力用コネクタを介して上記出力用信号ケーブルのシールド線に接続されることを特徴とする原子力発電所用中性子モニタシステム。
6. 請求項５に記載の原子力発電所用中性子モニタシステムにおいて、上記コアの内径に対する外径の寸法比を半径比とすると、上記コアの半径比は、１．７８〜３．５９であることを特徴とする原子力発電所用中性子モニタシステム。
7. 請求項５または６記載の原子力発電所用中性子モニタシステムにおいて、上記コモンモードフィルタのシールド線及び信号線は、バイファイラ巻き又はキャンセル巻きにより、上記コアに巻かれていることを特徴とする原子力発電所用中性子モニタシステム。

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