JPS5827098A - 広域中性子出力監視装置 - 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】 本発明は、中性子検出器を用いた広域中性子出力監視装
置に関するものである。

従来、原子炉出力の監視装置としては、中性子検出器を
用いた中性子計測装置があった。この中性子計測装置は
広い範囲の中性子束を計測するために中性子束範囲に応
じた３種類の方式を採用している。

即ち、中性子束の低い範囲では中性子検出器からのパル
スを計測するパルス計数方式（起動系）、中間の中性子
束範囲では検出器出力のゆら「成分の２乗平均を計測す
るキャンペル法方式（中間系）、高い中性子束範囲では
検出器出力信号の直流成分を計測する方式（出力系）を
用いて炉の出方を監視するものである。

そして、これらのうちのパルス計数法（起動系χキャン
ベル法（中間系）を同一の検出器を用いて測定する広域
中性子出力監視装置（ワイドレンジ４二り）が創案され
ている（特願昭５５−２００８３号）。

この広域中性子出力監視装置では、検出器の数が減少で
きる、あるいは原子炉の構造が単純化できる等の利点が
あった。

１１１１１図に従来例である広域中性子出力監視装置の
実施例を示す。

中性子検出器１からの信号は紡置増巾器２に工り増巾さ
れ、ワイドレンジモニタ３に入力される。

このワイドレンジモニタ３によってパルス計数系４とキ
ャンペル系類に分離された信号はそれぞれの信号処理囲
路５，６．７及び１１　、１２　、１３を介してトリッ
プ回路８及び１４に入力される。

トリップ回路８，１４では基準信号と比較され、レベル
低やレベル高などのトリップ信号が制御棒引抜阻止系９
等に出力される。

この様な広域中性子出力監視装置（ワイドレンジ崎二り
）では、検出器は同一のものを用いた広域中性子装置で
はあっても、モニタ側は実質的には従前の起動系、中間
系と２系統に分けた中性子監視装置と賓わりはないもの
である。即ち炉出力の上昇とともに起動系のパルス計数
率が大となり中間系のキャンベル出力が充分直線性を持
つ範註に至り、パルス系４からキャンペル系１０に監視
機能を切換えるまではキャンベル系１０のレベル低を、
切換後はパルス系４のレベル高のトリップ信号を手動ま
たは自動的にバイパスするようにしなげればなラス、従
前の２つの検出器による２系統の監視装置による原子炉
出力の制御、起動方法から大ぎく改良されたものではな
かった。

さらに、広域中性子装置装置（ワイドレンジモニタ）に
おいても、従前の起動系、中間系の２系統の監視装置と
同様に、中性子検出器の異常の有無を炉の運転中にモニ
タを動作状態で監視判定することが困難である。すなわ
ち、検出器または深統の故障ＫＪ：り出力信号が発生し
なくなるモードの異常は、起動系、中間系のレベル低の
トリップ信号によって一応安全側に炉制御を保つことは
できるが、中性子検出器の異常診断はできないのである
。

原子炉出力を監視ｊるモニタにおいて、その心臓部とも
言える中性子検出器の感度の低下、特性の変化叫を含め
た異常診断をオンラインで行なう機能は原子炉出力の監
視機能の健全性を確認する上で非常に！要な機能である
が、従来は一定の炉出力時等に検出器のプラトー特性ま
たはパルス波高分布等を測定して検出器の飽全性や特性
劣化を確認するなどの非オンライン状態での方法しかな
いとの欠点を有していた。

そこで、本発明は中性子検出器のオンラインでの異常診
断機能を備え、かつ出力監視機能及び警報出力機能を自
動的にパルス計数方式からキャンペル法による監視に切
換えることのできる広域中性子出力監視装置の提供を目
的とする。

本発明の特徴は、中性子検出器の健全性のオンライン診
断機能を同一の検出器について２方式の計測法を併用す
る広域中性子出力監視装置で、２つの信号のオーバラッ
プを検出することによって行えるようにしたこと、２方
式の出力直線性オーバーラツプの検出により、出力監視
機能及び警報出力機能を自動的にパルス計数方式からキ
ャンペル法による監視に切換えられるようＫした点にあ
□ る。以下本発明を図示する実施例に基いて説明する。

〈構成〉 第２図に本発明の一実施例を示す。

検出器１ａからの出力信号は、紡置増巾器２ａにより増
巾さｎ、ワイドレンジモニタ３ａに入力される。ワイド
レンジモニタ３ａではパルス計数系４ａとキャンベル計
測系１０８に分離される。そしてパルス計数系４ｍとキ
ャンベル計測系１０ａの２系統の出力信号は、トリップ
回路８ａに入力されるとともに、オーバーラツプを検出
する演算処理回路１５ｇを介してまたトリップ回路８２
に入力される。トリップ回路８ａにおいて、基準信号と
比較サレ、レベル低やレベル高等のトリップ信号が制御
棒引抜阻止系９ａに出力される。

く使用〉 次に第２図、Ｍ３図を参照して本発明の詳細な説明する
。先づ２つの計測方式による出力信号について全般的な
説明を行なうと、オーバーラツプ検出演算処理回路１５
ａにおいて、パルス系４ａとキャンベル系ｌｅａの出力
信号とを比較判定する。

即ち健全な検出器からの信号はそれぞれ４ｂ、１０ａの
各計測系にて信号処理を受ける。

パルス系の出力信号Ｃ、キャンペル系の出力信号■と、
炉出力との関係は第３図に示す。広域中性子出力監視装
置では炉出力に比例した出力信号の直線性をもつ範囲は
炉出力において２桁程度オーバーラツプしている（第３
図０■）。

即ち、健全な検出器の出力に基づく信号によれば中ヤン
ベル系の信号Ｖの立上り部分の値、すなわちα及びαノ
イズ及び回路系のノイズ等によって定まるほぼ一定の値
から立上る部分の値は、パルス系の計数率の所定の値Ｃ
１（通常１０’ｃｐｓ程度）Ｋ対応しており、炉出力Ｐ
ｉ以下では一定の値ｖ１±Δ■。どなっている。ここに
Δ■。は測定誤差精度な示す。

一方パルス系の信号Ｃは、検出器からの出力パルスの計
数が増大すると回路系の数落し畔とともに飽和しはじめ
炉出力Ｐ、＋△Ｐ８以上でほぼ一定の値Ｃ３土△Ｃ８で
飽和する。ここで△Ｃ２は測定誤差精度な示す。この時
のキャンベル系出力信号は所定の値Ｖ、＋△■、となっ
ている。

従って出力上昇時にはｇ２図に示すオーツ（−ラップ比
較演算回路１５ａにおいて炉出力がＰｌとなりパルス系
の信号Ｃが所定の０１に達するまではキャンペル系の信
号はｖ１＋△ｖ０以下となってイルこと、Ｃ１＋△Ｃ１
に達したときにはｖ１＋Δｖ１以上になっていることの
２点を検出することによってパルス系の計数率の上昇に
伴い、キャンベル系出力Ｖが健全に立上っていることが
確認できる。

またさらに、炉出力が上昇し、Ｐ、に達し、キャンベル
系出力信号Ｖが所定のＶ、に達したときにはパルス系出
力信号ＣがＣ３−６０３以上となっていること、■が■
、＋ΔＶ１以上に達したときにはＣがＣ３−△Ｃ０以下
であることの２点を検出することによって正常にパルス
系が飽和していることが確認できる。

また出力下降時には、岐述の判定を逆に上限側、下限側
の順に行なうことによってオー／（−ラップの正常を判
定することができる。

なお、これらのオーバーラツプの下限側と上限側の６系
の所定の信号出力との比較基準信号として、炉出力の２
桁分に対応する差をあらかじめ設定しておくことにより
所定の炉出力にして２桁相自の直線性オーバーラツプが
とれているかチェックが可能である。

演算処理回路の構成等は、周知の電圧比較回路及び電圧
比較回路及び適当な論理回路を組合せることにより容易
に構成することができる。

前記の６系の比較の基準となる所定の信号値尋は検出器
及び回路系の系統の初期の試験・校正岬により適切な値
を設定することができる。

以上において、検出器の異常を示すトリップ信号をトリ
ップ回路８ｍＫ出力するようＫすれば、検出器の何らか
の異常により所定のオーバーラツプが得られなくなった
場合には直ちに異常信号を発することが可能となる。

ところで、このオーバーラツプ検出機能のうちの下限側
のオーバーラツプ検出機能ｖ’ＩＩＩ用して、出力上昇
時にはパルス系が所定の出力に達したときに、キャンペ
ル系が正常に立上っていることを判定し、警報出力のバ
イパス、接続を自動的に行えるととにもでｅる。すなわ
ち、キャンペル系が正常に立上るまでは、キャンペル系
のレベル低の警報出力をバイパスしておき、パルス系の
ペリオド短、レベル高などの警報出力は接続しておく。

パルス系カ所定のレベルに達し、キャンペル系が正常に
立上った場合には、パルス系の警報出力をバイパスし、
キャンペル系のレベル低、警報出力を接続する。

逆に出力が下降して（る場合のキャンペル系からパルス
系への警報出力の切換えも同様に行える。

すなわち上限側でのオーバーラツプが正常にとれたこと
を確認した後、所定レベルで切換えを自動的に行なう。

どちらの場合も、監視機能の切換えは、通常２桁１度の
両系の直線性あるオーバーラツプのとれる領域内の任意
の設定点で行なえばよい。

単に警報出力の自動切換を行なうだけならば。

所定の設定値に達したことを検出して、出力の上昇、下
降によらず警報出力を切換時点で使われている系から他
の系に切換えるだけでよい。

本発明では、前記自動切換を検出器の動作を確認しなが
ら行なうことができる。また設定点で監視機能の自動切
換を行なった後に、下限側又は上限側でのもう一方で異
常が検出されｎば警報出力の有無によらず動作異常の警
報を出てこともできる− く変形例１〉 前述の実施例では、２系統の出力信号のオーバーラツプ
を比較判定する際の比較基準信号としてあらかじめ対応
する２桁差の炉出力Ｐ１．Ｐ２に対応する各基の出力信
号値を設定することについて述べた。

この他にも、パルス系の出力信号Ｃとキャンベル系の出
力信号Ｖについてパルス系の出力信号Ｃが所定の０１　
＋に達したときの、キャンベル系の出力信−Ｉ＃ｖ、と
を利得調整によって一致させ、その後の出力上昇ととも
に両系統の出力信号が一致した寥炙上昇、するかどうか
を判定することＫよって、出７ｊ弯−性のオーバーラツ
プを検出すること等も可能である。

この場合、両系の直線性の特性ｋ　ＩＪニアスクールま
たは対数スケールのどちらかに統一させる等の信号処理
が必要である。もちろんこの処理は表示器への出力等と
は別にオーバーラツプ検出演算島＠回路１５ａで独自に
行なってもよい。この場合においても勿論、レンジ位を
信号や設定レベル信号を受けて所定の範囲でオーバーラ
ツプがとれているかど５かの判定を行なえるものである
。

また、逆にオーバーラツプがとｎなくなるとき、すなわ
ちパルス系、キャンベル系の出力信号の不−歇幅が所定
の設定基準以上になったときのパルス系秤ヤンペル系の
どちらか一方の信号レベルを所定の基準電圧値と比較す
ることによって異常を検出することも考えられる。

〈変形例２〉 また、両系の出力信号を計算機に入力し演算処理を行わ
せ、炉出力に対する両系の出力直線性をグラフィックデ
ィスプレイなどに表示し、第３図に対応する直線性オー
バーラツプなどの範囲でとられているかｔ−目で判断で
きる様にすると同時にオーバーラツプの桁数をディジタ
ル的に合わせて表示させることにより明確に異常の有無
が判断できる様圧することも可能である。また出力直線
性のオーバーラツプのとれている範囲を色違いにして色
水するなどすればより一層の判断しやすくなる。

〈効果〉 以上の通り本発明によれば、従来からの故障モードによ
る出力異常の場合は、従来同様警報出力として出力され
るようにしておける上に、はぼ正常に動作していても検
出器特性の劣化等に伴う異常を初期段階で感度よ（検出
し、警報出力することができる。すなわち故障の前兆を
検出し警報することができる。

オーバーラツプ検出演算処理回路において両計欄方式に
よる出力信号が直線性をもってはげ正常に動作していて
も最終的に所定の桁数のオーバーラツプがとれなければ
異常を判定できるからである。

さらに原子炉運転中に検出器の異常をその異常開始の初
期に検知で館、次回の点検時に検出器の交換を行なうよ
うな計画を立てる勢の対策が容易であり、原子炉運転の
信頼性の向上に有用である。

なおオーバーラツプの上限側での異常か下限側での異常
かによって検出器の異常内容のある程度の推測等も立て
られる。

また２桁のオーバーラツプ範囲の確ｉ１による異常判定
だけでな（、上限側、下限側のどちらか一方の異常検出
だけでも警報出力がなされるようにしうる。

特に下限側において異常検出を行なうことで炉出力の低
い領域で検出器の異常を判定できるので原子炉の安全運
転上有効である。下限側での警報出力を２段階で行なう
よう和すれば、即ち比較基準値に大、小の２段階をもた
せて判定を行なえば異常が大きい場合には炉出力上昇の
禁止、小さい場合には、アラームは出力されるが、出力
上昇は可能とするようにもできる。

このように検出器の動作状態での異常診断を原子炉の安
全な運転を妨げることなく行えるし、検出器の異常を極
端な故障モードだけでなく、故障の前兆段階で異常を感
度よく検出判定できる。

さらに本発明はＪ、ｒ′Ｌ、ば２つの方式の出力信号の
オーバーラツプが下限側または上限側で正常にとれはじ
めたことを検出確認した後、適当な炉出力に対応する出
力信号レベルになった時点でオーバーラツプ検出演算処
理回路において、トリップ回路への入力信号（パルス系
からキャンペル系へ）の切換信号、またはトリップ出力
信号のパルス系警報のバイパス、キャンペル系の警報出
力の接続投入の切換信号を自動的に出力するようＫでき
、運転の自動化、単純化が行え面倒な運転操作は不要と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従東の広域中性子出力監視装置のブロック図、
第２図は本発明による広域中性子出力監視装置な示すブ
ロック図、第３図は本発明によるパルス計数法とキャン
ペル法による出力信号のす−Ａ−ラップ検出例を示すグ
ラフである。 １　、ｌａ・・・中性子検出器、２，２ａ・・・前置増
幅器、３，３ａ・・・広域中性子出力監視装置、４゜４
ａ・・・パルス計測系回路、５・・・波高分析回路、６
・・・対数変換回路、７・・・直流増幅回路、８，８ａ
・・・トリップ回路、９，９ａ・・・制御棒引抜阻止系
回路、１０　、１０ａ・・・キャンペル計測系回路、１
１・・・ゲイン切換回路、Ｕ・・・位相反転回路、１３
・・・２乗平均回路、１４・・・トリップ回路、１５ａ
・・・オーバーラツプ検出演算処理回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中性子検出器からの検出信号を入力し、パルス計測
   系とキャンペル計測系の信号に分離するパルス計測系回
   路及びキャンペル計測系回路と、この両回路からの出力
   信号を入力し、原子炉出力に対する前記出力信号のオー
   バーラツプの有無を検出するオーバーラツプ検出演算処
   理回路と、前記検出信号を入力し中性子検出器の異常状
   態を判定するトリ、ツブ回路を備えたことを特徴とする
   広域中性子出力監視装置。 ２、前記オーバーラツプ検出演算処理回路は、トリップ
   回路へ入力するパルス計測系回路からキャンペル計測系
   回路への切換への切換信号またはパルス系警報出力のバ
   イパス及びキャンペル系警報出力の接続投入の切換信号
   を自動的に出力しうろことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の広域中性子出力監視装置。