JP5361197B2 - 制御棒位置検出器診断装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、２重化制御棒位置検出器における２重化リードスイッチの片系異常を判定して診断する制御棒位置検出器診断装置及び方法に関する。

原子力発電所における原子炉の出力調整を行う制御棒の位置を検出する方法として、制御棒位置検出器（ＰＩＰ）に内蔵したリードスイッチのＯＮ（通電）状態を検出する方法がある。図４(Ａ)に制御棒位置検出器１００、制御棒駆動機構１０１及び制御棒位置指示装置１０２を有する制御棒位置監視装置１１０の概略構成を示す。

制御棒位置検出器１００には、制御棒１０３が停止する偶数位置、その中間で制御棒１０３が通過する奇数位置、制御棒１０３の全挿入位置、制御棒１０３の全引抜位置、及び制御棒１０３の過引抜位置に対応してリードスイッチ１０４がそれぞれ設置されている。制御棒１０３を駆動する制御棒駆動機構１０１のピストン１０５に取り付けられた磁石１０６により、その近傍のリードスイッチ１０４がＯＮ状態となり、そのリードスイッチ１０４の位置から制御棒位置指示装置１０２が制御棒１０３の位置を判断し、制御棒位置表示部１０７に表示する。

制御棒位置検出器１００のリードスイッチ１０４は、一部を除き、各位置で１つ設置されている。従って、何らかの原因によりリードスイッチ１０４がＯＮできない状態であった場合、当該位置に制御棒１０３があったとしても制御棒１０３の位置を検出できない恐れがある。これに対し、各位置のリードスイッチ１０４を多重化して設置することで、片方のリードスイッチ１０４がＯＮできない状態であっても、他方のリードスイッチ１０４のＯＮ状態によって制御棒１０３の位置を検出できるようにした制御棒位置検出器(特許文献１参照)が開発されている。

この種の制御棒位置検出器の一例としての２重化制御棒位置検出器におけるリードスイッチの構成を図４(Ｂ)に示す。この２重化制御棒位置検出器は、２つのリードスイッチ１０４が配線１０８で並列に接続され、且つ互いに制御棒駆動方向（引抜、挿入方向）にずらして設置された２重化リードスイッチ１０９を有している。２重化制御棒位置検出器では、一部を除き、この２重化リードスイッチ１０９が従来の単一のリードスイッチ１０４に替えて設置されている。

これにより、２重化リードスイッチ１０９の片方のリードスイッチ１０４がＯＮできない状態であっても、他方のリードスイッチ１０４のＯＮ状態によって制御棒１０３の位置を検出できる。更に、この２重化制御棒位置検出器では、２重化リードスイッチ１０９の設置位置を制御棒１０３が通過する際に２重化リードスイッチ１０９がＯＮ状態である距離は、片方のリードスイッチ１０４がＯＮ状態でない片系異常の場合には、両方のリードスイッチ１０４がＯＮ状態にある両系正常時と比較して短くなる。このため、２重化リードスイッチ１０９のＯＮ状態である距離を測定し、判定値と比較することで、２重化リードスイッチ１０９の片方のリードスイッチ１０４がＯＮ状態でない片系異常を診断することが可能となる。
特開平５−３２３０８６号公報

上述の通り２重化制御棒位置検出器では、各位置を制御棒１０３が通過する際に、２重化リードスイッチ１０９のＯＮ状態となる距離を測定することで、当該２重化リードスイッチ１０９の片系異常を診断できる。しかしながら、２重化制御棒位置検出器を原子炉に設置した状態では、２重化リードスイッチ１０９のＯＮ状態である距離を直接測定することが困難である。従って、２重化制御棒位置検出器を原子炉外に取り外し、制御棒駆動機構１０１のピストン１０５の磁石１０６に見立てた試験用磁石によって、上記２重化リードスイッチ１０９のＯＮ状態である距離を測定する必要がある。

また、原子炉には多くの制御棒位置検出器を設置する必要があり、近年の原子力プラントでは、原子炉に１８５本程度の制御棒位置検出器が設置されているものが多い。このため、全ての２重化制御棒位置検出器を原子炉外に取り外して点検するには多くの時間が必要となる。更に、原子炉の運転中には、２重化制御棒位置検出器を原子炉外へ取り外すことが困難であるため、２重化制御棒位置検出器における２重化リードスイッチ１０９の片系異常を診断できる期間に制約があった。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、２重化リードスイッチを備えた２重化制御棒位置検出器を原子炉外へ取り外すことなく、当該検出器の２重化リードスイッチの片系異常を診断できる制御棒位置検出器診断装置及び方法を提供することにある。

本発明に係る制御棒位置検出器診断装置は、原子炉内の制御棒位置を検出する制御棒位置検出器が、リードスイッチを２個並列に、且つ互いに制御棒駆動方向にずらして設置した２重化リードスイッチを有する２重化制御棒位置検出器であり、この制御棒位置検出器の前記２重化リードスイッチの片系異常を診断する制御棒位置検出器診断装置であって、前記２重化制御棒位置検出器の前記２重化リードスイッチからの信号を入力し、前記２重化リードスイッチからの信号成立継続時間を、制御棒の駆動方向に対し制御棒駆動開始時の制御棒位置の次の位置から制御棒停止時の制御棒位置の１つ手前の位置までの移動距離が、前記２重化リードスイッチの信号成立状態により得られる当該移動距離内の経過時間で除して算出された制御棒駆動速度を用いて、異常判定値を設定した制御棒駆動速度での信号成立継続時間に換算し、この換算した信号成立継続時間と前記異常判定値とを比較することで、当該２重化リードスイッチの片系異常を判定するリードスイッチ判定装置を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る制御棒位置検出器診断方法は、原子炉内の制御棒位置を検出する制御棒位置検出器が、リードスイッチを２個並列に、且つ互いに制御棒駆動方向にずらして設置した２重化リードスイッチを有する２重化制御棒位置検出器であり、この制御棒位置検出器の前記２重化リードスイッチの片系異常を診断する制御棒位置検出器診断方法であって、前記２重化制御棒位置検出器の前記２重化リードスイッチからの信号を入力し、前記２重化リードスイッチからの信号成立継続時間を、制御棒の駆動方向に対し制御棒駆動開始時の制御棒位置の次の位置から制御棒停止時の制御棒位置の１つ手前の位置までの移動距離が、前記２重化リードスイッチの信号成立状態により得られる当該移動距離内の経過時間で除して算出された制御棒駆動速度を用いて、異常判定値を設定した制御棒駆動速度での信号成立継続時間に換算し、この換算した信号成立継続時間と前記異常判定値とを比較することで、当該２重化リードスイッチの片系異常を判定することを特徴とするものである。

本発明に係る制御棒位置検出器診断装置及び方法によれば、２重化制御棒位置検出器の２重化リードスイッチの信号成立継続距離を直接測定するのではなく、この２重化リードスイッチの信号成立継続時間を測定して当該リードスイッチの片系異常を判定するので、２重化制御棒位置検出器を原子炉外へ取り外すことなく、この２重化制御棒位置検出器の２重化リードスイッチの片系異常を診断できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図３）
図１は、本発明に係る制御棒位置検出器診断装置の第１の実施の形態を、制御棒位置監視装置と共に示す構成図である。図２は、図１の２重化リードスイッチの構成を示す回路図である。

図１に示す制御棒位置監視装置１０は、制御棒１の位置を検出して監視するものであり、２重化制御棒位置検出器１１、制御棒位置指示装置１２及び制御棒位置表示部１３を有して構成される。上記２重化制御棒位置検出器は、２重化ＰＩＰ（Position Indication Prove）とも称する。

制御棒１は、制御棒駆動機構２のピストン３により駆動されて、原子炉への挿入方向または引抜方向に移動するものであり、一つの原子炉に複数本、例えば１８５本配置されている。上記挿入方向と引抜方向は互いに反対方向であり、これらを制御棒駆動方向Ａ（図２）と総称する。

２重化制御棒位置検出器１１も、制御棒１及び制御棒駆動機構２に対応して一つの原子炉に複数本、例えば１８５本配置されている。各２重化制御棒位置検出器１１には、制御棒１が停止する偶数位置、偶数位置の中間の、制御棒１が通過する奇数位置、制御棒１の全挿入位置、制御棒１の全引抜位置、制御棒１の過引抜位置のそれぞれに対応した位置に２重化リードスイッチ１４が配置されている。これらの各２重化リードスイッチ１４は、制御棒駆動機構２のピストン３に取り付けられた磁石１５によって、この磁石１５近傍の２重化リードスイッチ１４がＯＮ状態（信号成立状態）となる。制御棒位置指示装置１２は、ＯＮ状態となった２重化リードスイッチ１４からのＯＮ信号を取り込み、この２重化リードスイッチ１４の位置から制御棒１の位置を判断して、制御棒位置表示部１３に表示する。

各２重化リードスイッチ１４は、図２にも示すように、リードスイッチ１６が２個並列に、且つ互いに制御棒駆動方向Ａにずらして配置され、これらが配線１７により並列接続されて構成される。これにより、各２重化リードスイッチ１４は、ピストン３の磁石１５の接近によって両方のリードスイッチ１６がＯＮ状態とならず、片方のリードスイッチ１６のみがＯＮ状態となる場合であっても、この片方のリードスイッチ１６からのＯＮ信号を出力することが可能となり、従って制御棒位置指示装置１２により制御棒１の位置を検出することが可能となる。

複数の２重化制御棒位置検出器１１のそれぞれの２重化リードスイッチ１４における片系異常（片方のリードスイッチ１６のみがＯＮ状態となってＯＮ信号を出力している状態）を診断するものが制御棒位置検出器診断装置２０であり、リードスイッチ判定装置２１及び判定結果表示部２２を有して構成される。２重化リードスイッチ１４が片系異常で、片方のリードスイッチ１６のみがＯＮ信号を出力している時間は、２重化リードスイッチ１４が両系正常で、両方のリードスイッチ１６が共にＯＮ信号を出力している時間よりも短いことから、２重化リードスイッチ１４の片系異常の診断が可能となる。

リードスイッチ判定装置２１は、各２重化制御棒位置検出器１１のそれぞれの２重化リードスイッチ１４からのＯＮ信号を、制御棒位置指示装置１２を介して間接的に入力し、または制御棒位置指示装置１２を介さずに直接入力して、各２重化リードスイッチ１４の片系異常を診断する。このリードスイッチ判定装置２１は、その診断結果を、複数の２重化制御棒位置検出器１１の座標及び各２重化リードスイッチ１４の位置とともに保存し、判定結果表示部２２に表示させ、プリンタなどにより印刷可能とする。

リードスイッチ判定装置２１は、各２重化制御棒位置検出器１１のそれぞれの２重化リードスイッチ１４がＯＮ状態となる距離を直接測定するのではなく、各２重化制御棒位置検出器１１のそれぞれの２重化リードスイッチ１４からの信号を入力し、信号成立継続時間としての信号ＯＮ継続時間から２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定する。この判定方法には、第１判定方法と第２判定方法とがある。

第１判定方法は、２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間と異常判定値Ｔｓ１（後述）との比較により、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定する方法である。また、第２判定方法は、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間と、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間との差を用い、この差と異常判定値Ｔｓ２（後述）との比較により、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定する方法である。

リードスイッチ判定装置２１は、これら第１判定方法と第２判定方法の少なくとも一つを、２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定方法として選択する機能を有する。但し、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間のデータが存在する場合のみに、リードスイッチ判定装置２１は、第２判定方法を選択する機能を有する。従って、上記データが存在しない場合には、リードスイッチ判定装置２１は、第２判定方法を選択しないことになるので、この場合、第２判定方法による２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定は実行せず、第１判定方法のみによる２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定となる。

第１判定方法は、後に詳説するが、より具体的には、２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔを、各２重化リードスイッチ１４の設置位置及びこれらの設置位置への到達時間から算出した制御棒駆動速度を用いて、異常判定値Ｔs１を設定した制御棒駆動速度Ｖｓでの信号ＯＮ継続時間Ｔｓに換算し、この換算した信号ＯＮ継続時間Ｔｓと異常判定値Ｔｓ１とを比較することで、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定するものである。

また、第２判定方法は、後に詳説するが、より具体的には、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔを、各２重化リードスイッチ１４の設置位置及びこれらの設置位置への到達時間から算出した制御棒駆動速度を用いて、異常判定値Ｔs２を設定した制御棒駆動速度Ｖｓｓでの信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓに換算し、また、以前測定した同一位置での両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂも同様に、各２重化リードスイッチ１４の設置位置及びこれらの設置位置への到達時間から算出した制御棒駆動速度を用いて、異常判定値Ｔｓ２を設定した制御棒駆動速度Ｖｓｓでの信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓｂに換算し、これらの換算した信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓと信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓｂとの差と異常判定値Ｔｓ２とを比較することで、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定するものである。

ここで、上述の第１及び第２判定方法において、各２重化リードスイッチ１４の設定位置及びこれらの設置位置への到達時間から算出した制御棒駆動速度は、制御棒駆動方向Ａに対し、制御棒駆動開始時の制御棒位置の次の位置から、制御棒停止時の制御棒位置の１つ手前の位置までの制御棒駆動速度Ｖ’、Ｖｂ’（後述）が好ましい。これは、制御棒駆動開始過程及び制御棒停止過程で、制御棒１が一定速度状態よりも低くなる速度領域を排除するためである。

次に、リードスイッチ判定装置２１による上述の２重化制御棒位置検出器１１における２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定手順を、図３のフローチャートを用いて詳説する。

ステップＳ１１で、リードスイッチ判定装置２１は、制御棒１を駆動する制御棒駆動機構２のピストン３に取り付けられた磁石１５によって、その近傍の２重化リードスイッチ１４がＯＮ状態となるため、このＯＮ状態となった２重化リードスイッチ１４の位置から制御棒１の位置を判断する。このようにして、制御棒１の駆動開始位置、制御棒１が通過する奇数位置、制御棒１が停止する偶数位置等を判断する。尚、奇数位置については、制御棒１の駆動方向及びその前後の制御棒１の停止位置(偶数位置)から、どの奇数位置であるかを判断する。

ステップＳ１２で、リードスイッチ判定装置２１は、各位置の２重化リードスイッチ１４の信号ＯＮ継続時間Ｔ［秒］（２重化リードスイッチ１４がＯＮしてからＯＦＦするまでの時間）を測定する。２重化リードスイッチ１４の片系異常を診断するために信号ＯＮ継続時間を測定する対象は、制御棒１の駆動時に通過する位置の２重化リードスイッチ１４である。

ステップＳ１３で、リードスイッチ判定装置２１は、制御棒駆動時の制御棒駆動速度を以下の通り算出する。制御棒位置が０位置から４８位置であり、０位置から４８位置までの距離がＬ［ｍｍ］である場合、２重化制御棒位置検出器１１の２重化リードスイッチ１４はＬ／４８［ｍｍ］で等間隔に設置されている。

従って、制御棒駆動開始時の制御棒位置をＰ０、及び制御棒停止時の制御棒位置をＰ１とすると、その間の移動距離ａ［ｍｍ］は以下の式で算出される。
ａ＝（Ｌ／４８）×｜Ｐ１−Ｐ０｜

また、制御棒駆動開始を、駆動開始時の制御棒位置の２重化リードスイッチ１４がＯＦＦとなった時点とし、これを基準として制御棒駆動停止を、制御棒１が停止した位置の２重化リードスイッチ１４がＯＮとなった時点とし、開始から停止までの経過時間をｔ１［秒］とすると、制御棒駆動速度Ｖ［ｍｍ／秒］は以下の式で算出される。

このようにして制御棒駆動速度Ｖを算出できるが、制御棒駆動開始から一定速度状態となるまで、及び一定速度状態から制御棒停止となるまでは低速度状態が存在する。従って駆動開始位置から駆動停止位置までを制御棒駆動速度とした場合、この制御棒駆動速度は、上記低速度状態を含むので、一定速度状態のときの駆動速度よりも低めの速度となる。これは、２重化制御棒位置検出器１１の２重化リードスイッチ１４における片系異常の診断において誤差の原因となり、診断精度を低下させることになる。従って、上記低速度状態を含まない制御棒駆動速度の算出方法として、以下を採用することが好ましい。

つまり、制御棒１の制御棒駆動方向Ａに対し、制御棒駆動開始時における制御棒位置の次の位置をＰ０’、制御棒停止時における制御棒位置の１つ手前の位置をＰ１’とすると、位置Ｐ０’から位置Ｐ１’までの移動距離ａ’［ｍｍ］は以下の式で算出される。
ａ’＝（Ｌ／４８）×｜Ｐ１’− Ｐ０’｜

また位置Ｐ０’の２重化リードスイッチ１４がＯＮ状態となった時点を基準とし、位置Ｐ１’の２重化リードスイッチ１４がＯＮ状態となった時点までの経過時間をｔ１’［秒］とすると、位置Ｐ０’から位置Ｐ１’までの制御棒駆動速度Ｖ’［ｍｍ／秒］は以下の式で算出される。

次に、判定基準値との比較による２重化リードスイッチ１４の片系異常診断を行う。判定方法については以下の２つの方法(第１判定方法、第２判定方法)のうちの１つ、または両方の判定方法を実行する。

ステップＳ１４において、第１判定方法と第２判定方法のうち、用いる判定方法を選択する。このうちの第２判定方法は、以前測定したデータが存在し、以前測定した時から２重化制御棒位置検出器１１の取り替えなどがなく、機器の位置関係に変更がない場合にのみ用いることができるものである。従って、この第２判定方法は、以前測定したデータが存在する場合のみ選択可能とし、機器の位置関係に変更がないことを確認して選択される。以前測定したデータが存在しない場合には、第２判定方法による２重化リードスイッチ１４の位置の判定を選択しないことも可能である。また、第１判定方法の実施後に第２判定方法を行う場合、又はその逆についても、本ステップＳ１４に戻り選択する。

ステップＳ１５及びＳ１６にて第１判定方法を実行する。この第１判定方法では、まずステップＳ１５において、制御棒駆動速度Ｖｓのときの、両系正常時における２重化リードスイッチ１４の信号ＯＮ継続時間を、異常判定値Ｔs１に設定する。次に、制御棒駆動速度Ｖ’において測定した２重化リードスイッチ１４の信号ＯＮ継続時間Ｔを、上記制御棒駆動速度Ｖｓ相当の信号ＯＮ継続時間Ｔｓに換算する。

そして、ステップＳ１６において、ステップＳ１５で換算した信号ＯＮ継続時間Ｔｓと異常判定値Ｔｓ１とを比較し、信号ＯＮ継続時間Ｔｓが異常判定値Ｔs１以上であれば、２重化リードスイッチ１４が両系正常であると判定し、信号ＯＮ継続時間Ｔｓが異常判定値Ｔｓ１未満であれば、２重化リードスイッチ１４が片系異常であると判定し診断する。
Ｔｓ≧ Ｔｓ１ で両系正常
但し Ｔｓ＝ Ｔ×（Ｖ’／ Ｖｓ）

尚、異常判定値Ｔｓ１は、予め試験等で模擬磁石を一定の制御棒駆動速度で移動させながら、両系正常時と片系異常模擬時の２重化リードスイッチ１４のそれぞれの信号ＯＮ継続時間を測定し、これらに基づいて決定する。または、異常判定値Ｔｓ１は、駆動試験により制御棒駆動速度を測定しながら、両系正常時と片系異常模擬時の２重化リードスイッチ１４のそれぞれの信号ＯＮ継続時間を測定し、これらの各信号ＯＮ継続時間を、測定した上記制御棒駆動速度を基準の一定速度に変換したときの値に換算し、この換算した各信号ＯＮ継続時間に基づいて決定する。

ステップＳ１７及びＳ１８にて第２判定方法を実行する。この第２判定方法では、まず、ステップＳ１７において、制御棒駆動速度Ｖｓｓのときの、両系正常時における２重化リードスイッチ１４の信号ＯＮ継続時間を、異常判定値Ｔs２に設定する。次に、制御棒駆動速度Ｖ’での今回測定した２重化リードスイッチ１４の信号ＯＮ継続時間Ｔと、同一位置で両系正常時の２重化リードスイッチ１４に対して、制御棒駆動速度Ｖ’での以前測定した信号ＯＮ継続時間Ｔｂとを、上記制御棒駆動速度Ｖｓｓ相当の信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓ、Ｔｓｓｂにそれぞれ換算する。

そして、ステップＳ１８にでは、ステップＳ１７において換算した信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓと信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓｂとの差を求め、この差と異常判定値Ｔｓ２とを比較する。信号ＯＮ継続時間ＴｓｓとＴｓｓｂとの差が異常判定値Ｔｓ２以下であれば、２重化リードスイッチ１４は両系正常であると判定し、上記差が異常判定値Ｔｓ２を超えた場合に、２重化リードスイッチ１４が片系異常であると判定し診断する。
｜Ｔｓｓ− Ｔｓｓｂ｜≦Ｔｓ２ で両系正常
但し Ｔｓｓ＝Ｔ×（Ｖ’／Ｖｓｓ）
Ｔｓｓｂ＝Ｔｂ×（Ｖｂ’／Ｖｓｓ）

尚、異常判定値Ｔｓ２は、予め試験等で模擬磁石を一定の制御棒駆動速度で移動させながら、複数のそれぞれの位置における２重化リードスイッチ１４の両系正常時の信号ＯＮ継続時間と、片系異常模擬時の信号ＯＮ継続時間との差に基づいて決定する。または、異常判定値Ｔｓ２は、駆動試験により制御棒駆動速度を測定しながら、複数のそれぞれの位置における２重化リードスイッチ１４の両系正常時と片系異常模擬時の各信号ＯＮ継続時間を測定し、これらの各信号ＯＮ継続時間を、測定した上記制御棒駆動速度を基準の一定速度に変換したときの値に換算し、これら両系正常時の換算した信号ＯＮ継続時間と片系異常模擬時の換算した信号ＯＮ継続時間との差に基づいて決定する。

以上により、リードスイッチ判定装置２１は、片系異常の２重化リードスイッチ１４を判定し、判定結果を、当該２重化制御棒位置検出器１１の座標及び２重化リードスイッチ１４の位置と共に、判定結果表示部２２に表示する。尚、ステップＳ１７において、以前測定した２重化リードスイッチ１４の信号ＯＮ継続時間の測定結果等は、リードスイッチ判定装置２１内に保存するほか、外部から取り込む方法もある。

以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（６）を奏する。

（１）２重化制御棒位置検出器１１の２重化リードスイッチ１４の信号ＯＮ継続距離を直接測定するのではなく、この２重化リードスイッチ１４の信号ＯＮ継続時間を測定して当該リードスイッチ１４の片系異常を判定するので、２重化制御棒位置検出器１１を原子炉外へ取り外すことなく、この２重化制御棒位置検出器１１の２重化リードスイッチ１４の片系異常を診断できる。

（２）第２判定方法において、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔから求めた信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓと、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂから求めた信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓｂとの差から、当該２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定する。このため、２重化リードスイッチ１４毎の信号ＯＮ継続時間Ｔｓの差異に影響されることなく、２重化リードスイッチ１４の片系異常の診断が可能となり、従って、この片系異常を精度良く診断することができる。

（３）第１判定方法では、２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔと異常判定値Ｔｓ１との比較において、制御棒駆動速度が同一条件となるように信号ＯＮ継続時間Ｔを、異常判定値Ｔｓ１を設定したときの制御棒駆動速度Ｖｓ相当での信号ＯＮ継続時間Ｔｓに換算している。また、第２判定方法では、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔと、以前測定した同一位置での２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂとの比較において、制御棒駆動速度が同一条件となるように、信号ＯＮ継続時間Ｔを、異常判定値Ｔｓ２を設定したときの制御棒駆動速度Ｖｓｓ相当での信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓに換算し、また、信号ＯＮ継続時間Ｔｂを、異常判定値Ｔｓ２を設定したときの制御棒駆動速度Ｖｓｓ相当での信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓｂに換算している。これらのことから、制御棒駆動速度の相違に伴い生ずる信号ＯＮ継続時間の差異による誤判定を低減でき、２重化リードスイッチ１４の片系異常を精度良く診断することができる。

（４）制御棒駆動速度Ｖ、Ｖｂのそれぞれを、制御棒駆動方向Ａに対し、制御棒駆動開始時の制御棒位置の次の位置から、制御棒停止時の制御棒位置の１つ手前の位置までの制御棒駆動速度Ｖ’、Ｖｂ’としている。このため、制御棒駆動開始過程及び制御棒停止過程での低速度状態によって、一定速度よりも低めの制御棒駆動速度となることにより生ずる誤判定を低減でき、２重化リードスイッチ１４の片系異常を精度良く診断することができる。

（５）リードスイッチ判定装置２１は、２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔから算出した信号ＯＮ継続時間Ｔｓと異常判定値Ｔｓ１との比較による第１判定方法と、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔから算出した信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓと、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂから算出した信号ＯＮ継続時間Ｔｓｓｂとの差を用いた比較による第２判定方法との少なくとも１つを、２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定方法として選択する機能を有する。更に、リードスイッチ判定装置２１は、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂのデータが存在する場合のみに、第２判定方法を選択する機能を有している。従って、第２判定方法の選択または選択排除の操作が容易となり、誤った判定操作が実行されることを防止できる。

（６）２重化制御棒位置検出器１１における２重化リードスイッチ１４の片系異常の診断結果を、当該２重化制御棒位置検出器１１の座標及び２重化リードスイッチ１４の位置と共に判定結果表示部２２に表示することから、多数ある２重化制御棒位置検出器１１の各位置にある２重化リードスイッチ１４の片系異常を容易に確認でき、その後の点検作業、保守作業を確実に実施できる。

［Ｂ］第２の実施の形態
この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、２重化制御棒位置検出器１１の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間から、信号成立継続距離としての信号ＯＮ継続距離を算出し、この信号ＯＮ継続距離を用いて当該２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定し診断する点である。

この判定方法には、第３判定方法と第４判定方法がある。第３判定方法は、２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間から算出した信号ＯＮ継続距離と異常判定値Ｌｓ１（後述）との比較による、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定する方法である。また、第４判定方法は、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間から算出した信号ＯＮ継続距離と、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続距離との差を用い、この差と異常判定値Ｌｓ２（後述）との比較により、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定する方法である。

リードスイッチ判定装置２１は、これらの第３判定方法と第４判定方法の少なくとも１つを、２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定方法として選択する機能を有する。但し、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間のデータが存在する場合のみに、第４判定方法を選択する機能を有する。従って、上記データが存在しない場合には、リードスイッチ判定装置２１は、第４判定方法を選択しないので、この場合、第４判定方法による２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定は実行されず、第３判定方法のみによる２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定となる。

リードスイッチ判定装置２１が実行する第３判定方法は、まず、２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔと、２重化リードスイッチ１４の設定位置及びこの設定位置での到達時間から算出した制御棒駆動速度Ｖ’とから信号ＯＮ継続距離Ｌを算出する。次に、この信号ＯＮ継続距離Ｌを、異常判定値Ｌｓ１を設定した制御棒駆動速度Ｖs相当での信号ＯＮ継続距離Ｌｓに換算する。

その後、この換算した信号ＯＮ継続距離Ｌｓと異常判定値Ｌｓ１とを比較することにより、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定する。つまり、信号ＯＮ継続距離Ｌｓが異常判定値Ｌｓ１以上のときに、２重化リードスイッチ１４が両系正常であり、信号ＯＮ継続距離Ｌｓが異常判定値Ｌｓ１未満であるときに２重化リードスイッチ１４が片系異常であると判定する。
Ｌｓ≧ Ｌｓ１ で両系正常
但し Ｌｓ＝ Ｌ×（Ｖ’／ Ｖｓ）
Ｌ＝Ｔ×Ｖ’

リードスイッチ判定装置２１が実行する第４判定方法は、まず、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔと、２重化リードスイッチ１４の設置位置及びこの設置位置での到達時間から算出した制御棒駆動速度Ｖ’とから信号ＯＮ継続距離Ｌを算出する。次に、以前測定した同一位置での両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂと２重化リードスイッチ１４の設定位置及びこの設定位置での到達時間から算出した制御棒駆動速度Ｖｂ’とから信号ＯＮ継続距離Ｌｂを算出する。

次に、上述の如く算出した信号ＯＮ継続距離Ｌと信号ＯＮ継続距離Ｌｂを、異常判定値Ｌｓ２を設定した制御棒駆動速度Ｖｓｓに相当する信号ＯＮ継続距離Ｌｓｓ、Ｌｓｓｂにそれぞれ換算する。

その後、これらの換算した信号ＯＮ継続距離ＬｓｓとＬｓｓｂとの差を異常判定値Ｌｓ２と比較することにより、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定する。つまり、信号ＯＮ継続距離ＬｓｓとＬｓｓｂとの差が異常判定値Ｌｓ２以下であるときに２重化リードスイッチ１４が両系正常であり、信号ＯＮ継続距離ＬｓｓとＬｓｓｂとの差が異常判定値Ｌｓ２を超えたときに２重化リードスイッチ１４が片系異常であると判定し診断する。 ｜Ｌｓｓ− Ｌｓｓｂ｜≦Ｌｓ２ で両系正常
但し Ｌｓｓ＝Ｌ×（Ｖ’／Ｖｓｓ）
Ｌｓｓｂ＝Ｌｂ×（Ｖｂ’／Ｖｓｓ）
Ｌ＝Ｔ×Ｖ’
Ｌｂ＝Ｔｂ×Ｖｂ’

以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（３）、（４）及び（６）と同様な効果を奏するほか、次の効果（７）〜（９）を奏する。

（７）２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔ、Ｔｂと、２重化リードスイッチ１４の設定位置及びこれらの設定位置での到達時間から算出した制御棒駆動速度Ｖ’、Ｖｂ’とから信号ＯＮ継続距離Ｌ、Ｌｂをそれぞれ算出し、これらの信号ＯＮ継続距離Ｌ、Ｌｂを用いて２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定している。このように、制御棒駆動速度の相違を考慮して信号ＯＮ継続距離Ｌ、Ｌｂを算出するので、制御棒駆動速度の相違に伴う信号ＯＮ継続時間の差異による誤判定を低減でき、２重化リードスイッチ１４の片系異常を精度良く診断することができる。

（８）第４判定方法において、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔと、２重化リードスイッチ１４設置位置及びこの設置位置への到達時間から算出した制御棒駆動速度Ｖ’とから信号ＯＮ継続距離Ｌを算出する。また同様に、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂと算出した制御棒駆動速度Ｖｂ’とから信号ＯＮ継続距離Ｌｂを算出する。そして、これらの信号ＯＮ継続距離Ｌから求めた信号ＯＮ継続距離Ｌｓｓと、信号ＯＮ継続距離Ｌｂから求めた信号ＯＮ継続距離Ｌｓｓｂとの差から、２重化リードスイッチ１４の片系異常を判定している。このため、２重化リードスイッチ１４毎の信号ＯＮ継続距離Ｌｓの差異に影響されることなく、２重化リードスイッチ１４の片系異常の診断が可能となり、この片系異常を精度良く診断することができる。

（９）リードスイッチ判定装置２１は、２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔから算出した信号ＯＮ継続距離Ｌｓと異常判定値Ｌｓ１との比較による第３判定方法と、今回測定した２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔから算出した信号ＯＮ継続距離Ｌｓｓと、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂから算出した信号ＯＮ継続距離Ｌｓｓｂとの差を用いた比較による第４判定方法との少なくとも１つを、２重化リードスイッチ１４の片系異常の判定方法として選択する機能を有する。更に、リードスイッチ判定装置２１は、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチ１４からの信号ＯＮ継続時間Ｔｂのデータが存在する場合にのみ、第４判定方法を選択する機能を備える。従って、第４判定方法の選択または選択排除の操作が容易になり、誤った判定操作が実行されることを防止できる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、リードスイッチ判定装置２１と判定結果表示部２２のそれぞれは、単独の装置として構成する他、各機能の一部または全てを、制御棒位置指示装置１２、制御棒位置表示部１３のそれぞれに組み込む構成であってもよく、また他の制御装置等に組み込む構成であってもよい。

本発明に係る制御棒位置検出器診断装置の第１の実施の形態を、制御棒位置監視装置と共に示す構成図。 図１の２重化リードスイッチの構成を示す回路図。 図１の制御棒位置検出器診断装置におけるリードスイッチ判定装置が実行する判定手順を示すフローチャート。 （Ａ）は、従来の制御棒位置監視装置を示す構成図、（Ｂ）は、２重化リードスイッチを示す回路図。

符号の説明

１１ ２重化制御棒位置検出器
１４ ２重化リードスイッチ
１６ リードスイッチ
２０ 制御棒位置検出器診断装置
２１ リードスイッチ判定装置
２２ 判定結果表示部
Ａ 制御棒駆動方向
Ｔ、Ｔｓ、Ｔｂ 信号ＯＮ継続時間
Ｔｓｓ、Ｔｓｓｂ 信号ＯＮ継続時間
Ｔｓ１ 異常判定値
Ｔｓ２ 異常判定値
Ｖ、Ｖ’、Ｖｂ’ 制御棒駆動速度
Ｖｓ、Ｖｓｓ 制御棒駆動速度
Ｌ、Ｌｓ、Ｌｂ 信号ＯＮ継続距離
Ｌｓｓ、Ｌｓｓｂ 信号ＯＮ継続距離
Ｌｓ１ 異常判定値
Ｌｓ２ 異常判定値

Claims (12)

1. 原子炉内の制御棒位置を検出する制御棒位置検出器が、リードスイッチを２個並列に、且つ互いに制御棒駆動方向にずらして設置した２重化リードスイッチを有する２重化制御棒位置検出器であり、この制御棒位置検出器の前記２重化リードスイッチの片系異常を診断する制御棒位置検出器診断装置であって、
   前記２重化制御棒位置検出器の前記２重化リードスイッチからの信号を入力し、
   前記２重化リードスイッチからの信号成立継続時間を、制御棒の駆動方向に対し制御棒駆動開始時の制御棒位置の次の位置から制御棒停止時の制御棒位置の１つ手前の位置までの移動距離が、前記２重化リードスイッチの信号成立状態により得られる当該移動距離内の経過時間で除して算出された制御棒駆動速度を用いて、異常判定値を設定した制御棒駆動速度での信号成立継続時間に換算し、
   この換算した信号成立継続時間と前記異常判定値とを比較することで、当該２重化リードスイッチの片系異常を判定するリードスイッチ判定装置を備えたことを特徴とする制御棒位置検出器診断装置。
2. 前記リードスイッチ判定装置は、測定した２重化リードスイッチからの信号成立継続時間と、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチからの信号成立継続時間との差から、当該２重化リードスイッチの片系異常を判定する機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の制御棒位置検出器診断装置。
3. 前記リードスイッチ判定装置は、測定した２重化リードスイッチからの信号成立継続時間を、２重化リードスイッチ設置位置及びこの設置位置への到達時間から算出した制御棒駆動速度を用いて、異常判定値を設定した制御棒駆動速度での信号成立継続時間に換算し、
   また、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチからの信号成立継続時間も同様に、前記異常判定値を設定した前記制御棒駆動速度での信号成立継続時間に換算し、
   これらの換算した信号成立継続時間の差と前記異常判定値とを比較することで、当該２重化リードスイッチの片系異常を判定する機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の制御棒位置検出器診断装置。
4. 前記リードスイッチ判定装置は、２重化リードスイッチからの信号成立継続時間と、２重化リードスイッチ設置位置及びこの設置位置への到達時間から算出した制御棒駆動速度とから信号成立継続距離を算出し、
   この信号成立継続距離と異常判定値とを比較することで、２重化リードスイッチの片系異常の判定を行う機能を有することを特徴とする請求項１に記載の制御棒位置検出器診断装置。
5. 前記リードスイッチ判定装置は、異常判定値と比較する信号成立継続距離を、前記異常判定値を設定した制御棒駆動速度での信号成立継続距離に換算し、この換算した信号成立継続距離と前記異常判定値とを比較することを特徴とする請求項４に記載の制御棒位置検出器診断装置。
6. 前記リードスイッチ判定装置は、測定した２重化リードスイッチからの信号成立継続時間と、２重化リードスイッチ設置位置及びこの設置位置への到達時間から算出した制御棒駆動速度とから信号成立継続距離を算出し、
   また同様に、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチからの信号成立継続時間と算出した制御棒駆動速度とから信号成立継続距離を算出し、
   これらの信号成立継続距離の差と異常判定値とを比較することで、前記２重化リードスイッチの片系異常の判定を行う機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の制御棒位置検出器診断装置。
7. 前記リードスイッチ判定装置は、その差が異常判定値と比較される両信号成立継続距離を、前記異常判定値を設定した制御棒駆動速度での信号成立継続距離にそれぞれ換算し、これらの換算した信号成立継続距離の差を前記異常判定値と比較する機能を備えたことを特徴とする請求項６記載の制御棒位置検出器診断装置。
8. 前記リードスイッチ判定装置は、制御棒駆動速度を、制御棒の駆動方向に対し、制御棒駆動開始時の制御棒位置の次の位置から制御棒停止時の制御棒位置の１つ手前の位置までの制御棒駆動速度とする機能を備えたことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の制御棒位置検出器診断装置。
9. 請求項１に記載の制御棒位置検出器診断装置における、２重化リードスイッチからの信号成立継続時間と異常判定値との比較による第１判定方法と、請求項２または３に記載の制御棒位置検出器診断装置における、測定した２重化リードスイッチからの信号成立継続時間と以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチからの信号成立継続時間との差を用いた比較による第２判定方法とを、２重化リードスイッチの片系異常の判定方法として選択する機能を備えたリードスイッチ判定装置を有し、
   以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチからの信号成立継続時間のデータが存在する場合のみに、前記第２判定方法を選択する機能を備えたことを特徴とする制御棒位置検出器診断装置。
10. 請求項４または５に記載の制御棒位置検出器診断装置における、２重化リードスイッチからの信号成立継続時間から算出した信号成立継続距離と異常判定値との比較による第３判定方法と、請求項６または７に記載の制御棒位置検出器診断装置における、測定した２重化リードスイッチからの信号成立継続時間から算出した信号成立継続距離と、以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチからの信号成立継続時間から算出した信号成立継続距離との差を用いた比較による第４判定方法とを、２重化リードスイッチの片系異常の判定方法として選択する機能を備えたリードスイッチ判定装置を有し、
    以前測定した同一位置で両系正常の２重化リードスイッチからの信号成立継続時間のデータが存在する場合のみに、前記第４判定方法を選択する機能を備えたことを特徴とする制御棒位置検出器診断装置。
11. 前記リードスイッチ判定装置は、２重化リードスイッチの片系異常の判定結果を、制御棒位置検出器の座標及び２重化リードスイッチの位置と共に表示、印刷または保存する機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の制御棒位置検出器診断装置。
12. 原子炉内の制御棒位置を検出する制御棒位置検出器が、リードスイッチを２個並列に、且つ互いに制御棒駆動方向にずらして設置した２重化リードスイッチを有する２重化制御棒位置検出器であり、この制御棒位置検出器の前記２重化リードスイッチの片系異常を診断する制御棒位置検出器診断方法であって、
    前記２重化制御棒位置検出器の前記２重化リードスイッチからの信号を入力し、
    前記２重化リードスイッチからの信号成立継続時間を、制御棒の駆動方向に対し制御棒駆動開始時の制御棒位置の次の位置から制御棒停止時の制御棒位置の１つ手前の位置までの移動距離が、前記２重化リードスイッチの信号成立状態により得られる当該移動距離内の経過時間で除して算出された制御棒駆動速度を用いて、異常判定値を設定した制御棒駆動速度での信号成立継続時間に換算し、
    この換算した信号成立継続時間と前記異常判定値とを比較することで、当該２重化リードスイッチの片系異常を判定することを特徴とする制御棒位置検出器診断方法。

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