JPH04221794A - ストランドの引き出し制御方法及び長さ制御装置、並びに中性子束検出器の位置付け制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

【発明の分野】本発明は、原子炉の中性子束マッピング
システムに関し、特に、中性子束マッピングシステムの
シンブル内における検出器の位置付けの制御に関するも
のである。

【０００２】

【関連技術の説明】原子炉は、炉内検出器及び炉外検出
器、即ち原子炉の炉心内部に配置される検出器と、格納
容器内部ではあるが炉心の外部に配置される検出器とを
備えている。中性子束検出器は、例えば、炉内及び炉外
双方で使用することができる。いずれの場合にも、中性
子束検出器は、炉心内の燃料から放出される中性子束を
測定する。炉内中性子束検出器は、炉心を通るシンブル
内に挿入される。次いで、炉内中性子束検出器は、所定
速度で炉心から引き出されて、それにより、各シンブル
に沿う中性子束マップが作成される。

【０００３】加圧水形原子炉は、典型的に、約６０本の
シンブルを有しているが、検出器は僅か４個とすること
ができる。この場合、シンブル内に検出器を通すのに多
重通路セレクタが用いられる。炉心の全体或はその一部
分、例えば１象限分を所定の時点においてマッピングす
ることができる。典型的には、全ての検出器（例えば、
４個の検出器）を同時に異なったシンブル内に挿入し、
炉心内の状態が殆ど変化しない間に可能な限り迅速にマ
ップを作成することできる。

【０００４】中性子束マッピングシステムの目的は、炉
内の異なった位置における中性子束の値を測定すること
にあるので、検出器の正確な位置付けもしくは位置決め
が重要である。検出器の位置を正確且つ精密に決定でき
ない場合には、中性子束マップは当然あるべき程には有
用ではなくなる。更に、炉心のマッピング中、炉内の状
態が変化し得るので、中性子束マップは可能な限り迅速
に測定することが重要である。４個の検出器駆動装置の
内の１つが、機械的な故障或はその位置検知装置の精度
不足が原因で利用可能でない場合には、少なくとも３分
の１の余分の時間が必要となり、従来の多くのシステム
においては、炉心の中性子束マッピングを行うのに全時
間の２倍もの時間が要求されることがあった。また、従
来、各検出器の位置を確認するために増分レゾルバを使
用し且つ比較的信頼性の低いスイッチを使用した場合に
は、給電が遮断すると、中性子束検出器の位置を検出す
る能力が失われ、また、スイッチが機能不全になった場
合には検出器の使用が阻害されていた。

【０００５】

【発明の概要】本発明の目的は、検出器の位置付けの改
良が可能である中性子束マッピングシステムを提供する
ことにある。

【０００６】本発明の他の目的は、大きな利用可能性を
有する中性子束マッピングシステムを提供することにあ
る。

【０００７】本発明の更に他の目的は、特に、検出器ケ
ーブルを変える場合に使用が容易である中性子束マッピ
ングシステムを提供することにある。

【０００８】上述の目的は、ストランドの収容ユニット
からのストランドの引き出しを制御する方法において、
収容ユニットから引き出されたストランドの長さを、全
ストランド長に対し１回転よりも小さい回転を行うレゾ
ルバを用いて検知し、検知されたストランドの長さ及び
先行の測定時限で検知された前の長さに基づいて速度及
び位置診断を行う諸ステップを含む方法を提供すること
により達成される。好適な実施例においては、ストラン
ドは、中性子束マッピングシステムにおいて検出器を搬
送するケーブルとすることができる。最初にケーブルを
収容ユニット内に装荷する際に検出器が引き出し制限ス
イッチを通過する時点におけるレゾルバの読み量をオフ
セット値として不揮発性メモリに記憶する。しかる後、
検出器が引き出し制限スイッチを通過した時点でのレゾ
ルバからの読み量をオフセット値と比較して、レゾルバ
からの読み量が期待値から顕著に異なっている場合に警
報を発生する。更に、レゾルバによって示される時間の
関数としての位置の変化を所定許容速度範囲と比較し、
レゾルバにより示される位置の変化に基づいて計算した
速度が上記所定許容速度範囲外である場合に警報を発生
する。

【０００９】上述の目的及び追って明らかになるであろ
う他の目的や利点は、添付図面を参照しての以下の詳細
な構造及び動作に関する説明から一層明瞭に理解される
であろう。尚、添付図面中、同じ参照数字は全図面を通
して同じもしくは同様の部分を指すものとする。

【００１０】

【好適な実施例の説明】図１に示すように、原子炉容器
１０は、燃料集合体（炉心）１２及び支持構造１４を格
納している。各種の計装及び駆動装置１６が上方から原
子炉容器１０を貫通し、シンブル案内管１８が下方から
原子炉容器１０を貫通している。検出器ケーブル２０は
、炉心１２のマッピングの際にシールテーブル２２から
シンブル案内管１８に延びる。図２に示すように、４個
の検出器駆動装置２４ａ〜２４ｄは、検出器ケーブル２
０を、４個の対応の６路セレクタ２８ａ〜２８ｄ内に駆
動する（尚、駆動装置２４ａに対応するセレクタ２８ａ
は、図２及び図３には示されていない）。６路セレクタ
２８（総括的に表す場合は添字を省略する。他の部品も
同様である。）の各々は、４つの１５路セレクタ３０ａ
〜３０ｄ（第４番目の１５路セレクタ３０ｄは、図２で
も図３でも見えない位置にある）の内の１つ、４つの検
出器収容導管（その内２つの検出器収容導管３２ａ及び
３２ｂが図２に示してある）の内の１つ、又は校正路ス
イッチ３４を選択する。検出器収容導管３２はそれぞれ
、検出器駆動装置２４の１つに対応する。しかし、各１
５路セレクタ３０及び校正路スイッチ３４は、６路セレ
クタ２８及びＹ字形要素３６ａ〜３６ｅ（第５番目のＹ
字形要素３６ｅは図２にも図３にも表れていない）を介
して４個の検出器駆動装置２４の内の任意の駆動装置か
ら検出器を受け取ることができる。

【００１１】各１５路セレクタ３０は、１本から１５本
までのシンブル案内管３８を選択することができる。従
って、図２及び図３に示した中性子束検出器駆動システ
ムの配列においては、６０個までのシンブルに対し、各
検出器駆動装置２４がアクセスすることができる。図１
、図２及び図３から容易に理解されるように、検出器駆
動装置２４の内の１つから原子炉１０内のシンブルの頂
部に到達するのに要求されるケーブルの長さは、検出器
が配設されるシンブルの位置に依存して若干異なってく
る。

【００１２】図４は、検出器駆動装置２４の前部断面図
を示し、鋼線を撚り合わせたストランドであるケーブル
４０がどのようにしてスプール４２（収容ユニット）に
巻装されているかが示されている。ケーブル４０は、駆
動ホイール４４の駆動面と整合する螺旋巻きになってい
る。ケーブル４０は、慣用の手段により駆動ホイール４
４に当接して保持される。尚、図４に示し以下に説明す
る手段は、機械的構造の説明よりも、駆動機構の概念的
理解を与えることを企図している。機械的構造は慣用の
ものであるからである。図４に示すように、引張ローラ
４６は、検出器駆動装置２４を囲む壁５４上の近傍の点
５２に枢着されているアーム５０に作用するばね４８の
力により、ケーブル４０を駆動ホイール４４に当接状態
に保持する。一方、駆動ホイール４４は、図４には示し
ていない慣用の手段によって駆動される。図４に示した
歯車５６、５８は、ほぼ図示の関係で、駆動ホイールに
よって駆動されるレゾルバを表す。微レゾルバ５６は、
駆動ホイール４４のほぼ４回転毎に１回転する。粗レゾ
ルバ５８は、微レゾルバ５６の軸６０とほぼ同じ直径を
有する歯車（図示せず）によって駆動される。その結果
、微レゾルバ５６は、粗レゾルバ５８の各回転毎に、ほ
ぼ３２回転することができる。

【００１３】微レゾルバ及び粗レゾルバを含むレゾルバ
ユニットもしくは装置は、例えば米国ペンシルバニア州
コルマ（Ｃｏｌｍａｒ）所在のネオテック・インコーポ
レーション（ＮＥＯＴＥＣＨ，　Ｉｎｃ．）社から市販
品として入手可能であり、このレゾルバユニットでは、
粗レゾルバ５８の１回転以内で、約４，８００ｃｍ（１
６０ｆｔ）のケーブルに対し０．１ｃｍ（０．０４ｉｎ
）の変化を検出する能力を有する。これにより、レゾル
バユニットは、各シンブルの頂部までの最大距離が４，
８００ｃｍ　を越えない場合に、絶対レゾルバとして用
いることが可能になる。市販されているシステムにおけ
る微レゾルバ及び絶対レゾルバの実際の配列は、本発明
の概念の理解を容易にするべく歯車列として示してある
図４の構成とは異なるものとすることができる。

【００１４】図５に示すように、中性子束マッピングシ
ステムは、基本的要素として、中性子検出器６４及び固
定位置センサ６６からデータを受けて、前述の検出器駆
動装置２４及びセレクタ２８、３０を備えた検出器駆動
システム６８を制御する制御装置６２（診断手段）を具
備している。検出器駆動装置２４に対し制御信号を出力
し、レゾルバ５６、５８から信号を受ける検出器駆動シ
ステム６８には、入／出力インターフェースが設けられ
ている。

【００１５】図６には、レゾルバ５６、５８によって検
知された位置がどのようにしてケーブル４０の長さに変
換されるかがグラフで図解されている。レゾルバ５６、
５８からの出力はアナログ信号であり、これ等のアナロ
グ信号は、検出器駆動システム６８に設けられている入
／出力インターフェースでディジタル信号に変換される
。図示の好適な実施例の場合、これ等のディジタル信号
は、ケーブル４０の端部に設けられている検出器の位置
を表す１６ビットのディジタル信号に合成される。この
信号は、図６に最も内側の円７０で表されている。

【００１６】ケーブル４０に対する収容ユニットとなる
検出器駆動装置２４内に同ケーブル４０を最初に取り付
ける際に、レゾルバ５６、５８をケーブル４０に対して
校正する。固定位置センサ６６は、安全スイッチ７２及
び引き出し制限スイッチ７４を備えている。これ等のス
イッチの各々は、各検出器駆動装置２４に対して設けら
れる。図２及び図３では、安全スイッチは、それぞれ検
出器駆動装置２４ａ〜２４ｄに対応するスイッチ７２ａ
〜７２ｄとして示してあり、他方、図２及び図３には、
引き出し制限スイッチ７４ｂ〜７４ｄだけが示されてい
る。と言うのは、検出器駆動装置２４ａに対応する引き
出し制限スイッチは、図２においてもまた図３において
も見える位置にはないからである。最初にケーブル４０
をスプール４２から繰り出す際に、ケーブル４０は安全
スイッチ７２及び引き出し制限スイッチ７４を通される
。その後、シンブルから検出器を回収することが望まれ
る時点で、該検出器は、引き出し制限スイッチ７４を越
えて取り出される。

【００１７】ケーブル及びレゾルバを校正するために、
制御装置６２に設けられているプロセッサによって遂行
される手順が図７に示してある。先ず、先に記憶されて
いる引き出し制限スイッチの値を読み取り（ステップ７
６）、そして制御装置６２のキースイッチ制御動作を読
み取る（ステップ７８）。ステップ８０において、キー
スイッチが、校正を行うべきことを指示する手動位置に
あることが判定されると、引き出し制限スイッチ７４を
繰り返し読み取り（ステップ８２）、この読み取りは、
ケーブル４０の端に取り付けられている検出器が、校正
モードにおいて、引き出し制限スイッチ７４を通過する
（ステップ８４）まで行う。通過した時点で、レゾルバ
の位置を入／出力インターフェースからディジタル形態
で読み取り（ステップ８６）、不揮発性メモリに記憶す
る（ステップ８８）。図７に示すように、不揮発性メモ
リは、制御装置６２に対する給電の遮断に関係なく、オ
フセット位置を記憶し続けることができる電気的に消去
可能なプログラマブルな読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）とするのが有利である。最後に、レゾルバ及びケー
ブルが校正されたことを指示するフラグをセットする（
ステップ９０）。

【００１８】図６には、オフセットの大きさは近似的に
１６進値ＦＤＦＦとして示されているが、オフセット値
は任意の１６ビット値とし得ることは容易に理解される
であろう。オフセット値をレゾルバのデイジタル化した
出力から減算することにより、検出器の位置の１６進法
表示が、図６に円９２で示すように発生される。尚、図
６において、引き出し制限スイッチ７４における零値は
破線９４で示してある。１６進値に対して、“ＦＦＦＦ
”と例えばＦＥＤ４との間に負の領域が予め画定されて
おり、この領域は最下位ビット毎０．１ｃｍ　で３０ｃ
ｍの負の領域に対応する。この図は好適な実施例の説明
において用いられるものである。と言うのは、安全スイ
ッチ７２と対応の引き出し制限スイッチ７４との間で検
出器が移動する距離は３０ｃｍには達しないからである
。本発明の特定の用途に依存して、負の領域は増加する
こともできるしまた設けずに置くこともできる。中心か
ら第３番目の円９６は、負の領域を有する調節された１
６進出力を表す。

【００１９】検出器駆動装置の１つが作動されると、制
御装置６２は、検出器の位置を決定するために図８に示
してある手順を実行する。ディジタル化されたレゾルバ
の出力を入／出力インターフェースから読み取り（ステ
ップ１００）、そしてオフセット値及び負領域値をＥＥ
ＰＲＯＭから読み取る（ステップ１０２）。この位置差
がオフセット値と原位置との間の差として割り当てられ
る（ステップ１０４）。この位置差は、負領域の値と比
較され（ステップ１０５）、そして負領域の値よりも小
さいか又はそれに等しい場合には、レゾルバ位置には、
位置差の絶対値を用いて負の値が割り当てられる（ステ
ップ１０６）。そうでない場合には、レゾルバ位置には
、原位置とオフセット値との間の差を表す正の値が割り
当てられる（ステップ１０８）。最後に、レゾルバ位置
は、例えば、制御装置６２に設けられているＣＲＴ上で
表示するためにｃｍ又は他の所望の測定単位に換算され
る（ステップ１１０）。このｃｍ単位の値は、図６にお
いて最も外側の円１１２で表されている。

【００２０】本発明によれば、上述のように算出したレ
ゾルバ位置を用いて、制御装置６２により多数の診断が
行われる。図９には、複数の速度及び位置診断が示して
ある。図８を参照して上に述べたように発生されるレゾ
ルバ位置を、引き出し制限スイッチの状態及びプログラ
ム可能な間隔計時タイマの現在のカウント値と共に読み
取る（ステップ１１４）。次いで、許容速度範囲を定め
る既に求められている速度超過及び速度不足公差範囲設
定点を、引き出し制限スイッチ公差範囲値と共に読み取
る（ステップ１１６）。ステップ１１４で読み取られた
データを用いて、図９に示した手順の先行のパス（実行
）からの経過時間を計算する（ステップ１１８）。この
経過時間を例えば２秒のような所定値と比較し（ステッ
プ１２０）、そして経過時間の方が小さく、しかも引き
出し制限スイッチが状態を変えておりレゾルバの位置が
オフセット誤差許容範囲設定点よりも大きい場合（ステ
ップ１２４）には、警報メッセージを出力する（ステッ
プ１２２）。更に、制御装置により、記憶されている過
去のレゾルバ位置を現在のレゾルバ位置で置換し（ステ
ップ１２６）、検出器駆動装置２４を停止する（ステッ
プ１２８）。

【００２１】ステップ１２０において、経過時間が２秒
よりも大きい場合には、過去のレゾルバ位置を新しいレ
ゾルバ位置と比較し（ステップ１３０）、これ等の値が
同じである場合には、検出器運動不良警報は出力されな
い（ステップ１３２）。運動が行われた場合には、位置
の変化に、過去の位置と新しい位置との間の差の絶対値
が割り当てられる（ステップ１３４）。この位置差を、
カウント値を乗じた速度超過範囲設定点と比較し（ステ
ップ１３６）、位置差が大きい場合には過速度メッセー
ジが出力される（ステップ１３８）。位置差はまた、カ
ウント値を乗じた速度不足範囲設定値と比較され（ステ
ップ１４０）、そして位置差が過度に小さい場合には、
不足速度メッセージ（ステップ１４２）が出力される。

【００２２】行うことができる他の種類の診断として、
制限スイッチの状態を比較し、これ等の制限スイッチが
適切に動作していることを確認する診断がある。この場
合には、レゾルバ位置及び制限スイッチ状態の読取り（
ステップ１４４）後、制限スイッチの状態を比較するこ
とができる（ステップ１４６）。これ等の状態が同じで
あればエラーは検出されない。しかし、異なっている場
合には、レゾルバ位置を、最も離れている制限スイッチ
までの距離と比較する（ステップ１４８）。レゾルバ位
置が、双方の制限スイッチを設定すべきことの指示を与
えない場合には、エラーは検出されない。しかし、双方
の制限スイッチが、検出器が通過した旨の指示を発生す
べき場合、制限スイッチの内の１つがこのような指示を
与えない場合には、不良もしくは故障メッセージが発生
され（ステップ１５０）、そして関連の制限スイッチが
故障している旨の指示が与えられる。しかし、この好適
な実施例においては、中性子束のマッピングは続けられ
る。と言うのは、レゾルバは、制限スイッチよりも高い
信頼性を有すると考えられるからである。

【００２３】この好適な実施例によるシステムによって
行われる別の型の診断においては、検出器６４からのデ
ータが利用される。診断がオフラインで行われている場
合に、中性子束データを受けるか又は読み取り（ステッ
プ１５２）、中性子束データを、格子アラインメント・
データと比較するか又は格子アラインメント・アルゴリ
ズムにより処理することができる（ステップ１５４）。 原子炉１０の炉心１２（図１）においては、ストラップ
１５６は、検出器６４によって検出される中性子束量を
、予測可能な点において低下せしめる構造要素である。 従って、格子が明らかに変位しているか否かの判断（ス
テップ１５８）を行うことができる。格子が変位してい
る場合には、エラーメッセージを発生し（ステップ１６
０）、当該シンブルのシンブル頂部限界をチェックする
か或は自動的に補正する。このプロセスは、ステップ１
６２において、全てのシンブルがチェックされたことが
判定されるまで繰り返される。

【００２４】正確な検出器位置データによれば、検出器
ケーブル４０を実際に全てのシンブル内に通すことなく
、新しい検出器ケーブル４０を取り付ける際にシンブル
頂部限界を再調整することも可能である。図１２に示す
ように、少なくとも１個のシンブルに対し新しいシンブ
ル限界をステップ１６４で得た後に、校正シンブルと称
する当該シンブルの過去の限界位置を読み取り（ステッ
プ１６６）、調整係数を計算する（ステップ１６８）。 そこで、各シンブルの現在の限界を読み取り（ステップ
１７０）、調節係数を乗ずる（ステップ１７２）。ステ
ップ１７４において、全てのシンブル限界位置が調節さ
れたことが判定されたならば、このようにして変更され
たシンブル限界位置を記憶することができる（ステップ
１７６）。勿論、変更されたシンブル限界位置は、ブロ
ック１７０、１７２及び１７６からなるループ内で、個
別に記憶することができよう。

【００２５】本発明の特徴及び利点は、上の詳細な説明
から明らかであろう。このような特徴及び利点は全て本
発明により包含されるものである。また、この明細書に
おける本発明の開示内容から当業者には数多の変更及び
変形を容易に想到し得るであろう。従って、本発明は、
ここに図示し記述した構成及び動作に限定されるもので
はない。例えば、本発明は、ケーブルの長さを検出する
のに適用されるものとして説明したが、他のシステムに
おいて、単繊維線条から扁平なシートもしくはウエブを
含め、他のストランドの長さの測定にも適用することが
できる。従って、本発明の範囲から逸脱することなく適
当な変更並びに均等物の交換を行うことが可能であろう
ことを付記する。

【図面の簡単な説明】

【図１】シンブル案内管を含む原子炉を示す略図。

【図２】中性子束マッピングシステムのための駆動シス
テムの前面図。

【図３】図２に示した駆動システムのＩＩＩーＩＩＩ線
に沿う図。

【図４】図３のＩＶーＩＶ線に沿って検出器駆動装置を
示す前部断面図。

【図５】中性子束マッピングシステムのブロック図。

【図６】座標変換をグラフで図解する図。

【図７】本発明による検出器位置決めシステムで用いら
れるソフトウェアを示すフローチャート。

【図８】本発明による検出器位置決めシステムで用いら
れるソフトウェアを示すフローチャート。

【図９】本発明による検出器位置決めシステムで用いら
れるソフトウェアを示すフローチャート。

【図１０】本発明による検出器位置決めシステムで用い
られるソフトウェアを示すフローチャート。

【図１１】本発明による検出器位置決めシステムで用い
られるソフトウェアを示すフローチャート。

【図１２】本発明による検出器位置決めシステムで用い
られるソフトウェアを示すフローチャート。

【符号の説明】

１０　　　　　　　　原子炉容器 １２　　　　　　　　燃料集合体（炉心）２４　　　　
　　　　検出器駆動装置（収容ユニット）３８　　　　
　　　　シンブル案内管 ４０　　　　　　　　ケーブル（ストランド）４２　　
　　　　　　スプール（収容ユニット）５６　　　　　
　　　レゾルバ ５８　　　　　　　　レゾルバ ６２　　　　　　　　制御装置（診断手段）６４　　　
　　　　　中性子検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】収容ユニットからのストランドの引き出し
   を制御する方法であって、 （ａ）前記収容ユニットから引き出された前記ストラン
   ドの長さを、全ストランド長に対し１回転よりも小さい
   回転を行うレゾルバを用いて検知するステップと、（ｂ
   ）前記ステップ（ａ）で検知された前記ストランドの長
   さ及び先行の測定時限で検知された前の長さに基づいて
   速度及び位置診断を行うステップと、を含む収容ユニッ
   トからのストランドの引き出し制御方法。
2. 【請求項２】収容ユニットから引き出されるストランド
   の長さを制御するための装置であって、前記収容ユニッ
   トから出されたストランドの長さを検知するための、全
   ストランド長に対し１回転よりも小さい回転を行うレゾ
   ルバと、前記ストランドの長さ及び先行の測定時限で検
   知された前の長さに基づき速度及び位置診断を行うため
   の診断手段と、を含むストランドの長さ制御装置。
3. 【請求項３】加圧水形原子炉のための中性子束マッピン
   グシステムにおいて、スプールに格納されているケーブ
   ルの端に取り付けられてシンブル内に通される中性子束
   検出器の位置付けを制御する方法であって、前記シンブ
   ルの内の１つのシンブルは前記スプールから最大の間隔
   で配置された頂部を有し、 （ａ）それぞれ前記ケーブルの内の１つのケーブルに対
   応すると共に、それぞれ該対応のケーブルが最大距離に
   引き出された時に１回転よりも小さい回転を行う粗レゾ
   ルバを含む複数のレゾルバユニットのレゾルバ位置を検
   知するステップと、 （ｂ）前記対応のケーブル上の対応の中性子束検出器が
   複数個の引き出し制限スイッチの内の１つの引き出し制
   限スイッチに達した時に、該１つの引き出し制限スイッ
   チから引き出し限界信号を受けるステップと、（ｃ）対
   応のケーブルを最初に前記中性子束マッピングシステム
   の前記スプールに最初に装荷した後、前記引き出し限界
   信号を受けた時の前記レゾルバ位置をオフセット値とし
   て記憶することにより各レゾルバユニットを校正するス
   テップと、 （ｄ）前記ステップ（ｃ）で記憶されたオフセット値を
   減算し且つ変換係数を乗ずることによりレゾルバ位置を
   ケーブル長に変換するステップと、 （ｅ）前記校正を行った後に前記引き出し限界信号を受
   けた時点で行われる前記変換により得られた前記ケーブ
   ル長が、零から所定量だけ異なっている場合に警報を発
   生するステップと、 （ｆ）前記ステップ（ｅ）において警報が発生された場
   合に前記中性子束マッピングシステムの動作を続けるス
   テップと、を含む中性子束検出器の位置付け制御方法。