JPS5991384A - ワイドレンジモニタ装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は原子炉の中性子束レベルをノ！ルス泪数法およ
びキャンペル法を用いて広い測定レンジで測定するワイ
ドレンジモニタ装置の改良に原子炉の中性子束レベルは
広い測定レンジを持っている。例えば沸騰水型原子炉（
以下、ＢＷＲと相称する）の場合、約１０桁の測定レン
ジを持っており、このため１つの測定手段で測定するこ
とは技術的に困難である。そこで、往来、ｍ１図に示す
ように検出器１で検出した「１コ性子束レベル信号をプ
リアンプ２で増幅した後、起動系領域である低レベルの
プリアンプ出力を対数計数率回路３を用いて・ぐシス計
数法により測定し、一方、中間系領域である中間レベル
のプリアンプ出力は対数キャンペル回路４を用いてキャ
ンペル法により測定することにより、第２図（ａ）　、
　（ｂ）のような測足出カｖＪ　　ｒ　Ｖ　２を得てい
る。そして、これらの測定出力ｖＩ　、Ｖ２を結合回路
５て適宜選択しそ第２図（ｃ）のような単一出力として
のワイドレンジモニタ出力Ｖｇ’に得ている０なお、再
２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）において横ｉｌｌ
は平均パルス率、イは・やルス計数率上限点、口はキャ
ンペル系ノイズレベル、ハは測定出力Ｖｌ、’＋Ｖ２の
切換点である。従りて、以上のようなワイドレンジモニ
タ装置は１両方の測定系が対数測定であること、他の１
つは両者の出方切換点およびゲイン等を適宜設定し、許
容精度内でワイドレンジモニタ出力を得ている。

とこ呂で、一般に従来のＢＷＲ核計装モニタにおいては
、パルス系については対数測定、ギャレベル系について
はリニアレンジ切換方式を採用しており、これらの測定
方式を変更しない方が安全解析上及び運転操作上からも
望ましい。

しかし、以上の点から考えると、両方の測定系とも対数
測定であるため安全解析上および運転操作上からも好ま
しくなく、また出方切換点およびゲイン等の股足には多
くの時間とＸ用心の注意が必要であることから実際には
設定作業が容易ではなく、検出器側の特性の変化等によ
り出力切換点、ダイン等が変動した場合には再調整が非
常に困難となる欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、出力切
換点およびゲイン等を炉出刃の状態に応じて自動的に修
正設定し、よって設足作喚の煩雑さをなくし、検出器お
よび測定系の特性の変化に対しても人為的に再調整をす
る８四がなく、ノイズの影響を受けない信頼性の高いワ
イドレンジモニタ装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、炉出力をパルス計数法を用いた計数率測定回
路とレンジ切換式アンプおよび自乗平均演痒回路を持っ
たキャンペル測定回路とで測足し、この両側定出力をデ
ィジタル演算制御部で読込んでディジタル的に処理して
両出力の切換点および前記アンプのゲイン設定の信号を
得るワイドレンジモニタ装置である。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の一実施例について第３図および第４図を
参Ｊ１６シて説明する。なお、第３図は本発明装置の全
体構成を示し、第４図は第３図のディジタル演算制御部
の具体的構成を示している。即ち、この装置は、炉心内
の所定個所に設置し炉心内の中性子束レベルを検出する
検・吊器（図示せず）と、この検出器の出力である起動
系領域の低レベル信号を測足する計数率測定回路Ｉノと
、検出器の出力である中間系領域の中間レベル信号を測
定するりニアキャンペル測定回路１２と、ディジタル演
算制御部１３と、表示部１４とで構成されている。

前記計数率測定回路１１は、起動系領域においては炉出
力が計数率に比例することに着目し検出器から出力され
た低レンジの複数桁についてｔ４ルス計数による計数率
を求めて中性子束レベル測定するもので、具体的にはノ
やルス波高選別回路１１１と、この選別回路１１１から
出力されたノやルスをカウントするカウンタ１１２よす
なる。このカウンタ１１２の出力ｃｐｓ　ｉ所定の時間
ごとにディジタル演算制御部１３によってサンシリンダ
されるようになっている。

一方、リニアキャンペル測定回路１２は、中間系領域に
おいて炉出力が自乗平均値に比例することに着目し検出
器の出力である交流成分の自乗平均値をキャンペルの理
論（キャンペル法）によって測定するもので、具体的に
はレンジ切換式アンプ１２１と、このアンプ１２１の出
力を自乗平均する叱乗平均値演算回路１２２とよりなる
。この演算回路１２２の出力ＭＳｖ（ｌ″ｊ、ディジタ
ル演算制御部１３により所定時間ごとにサンシリンダさ
れるようになっている。なお、しメソ切換式アンｆ１２
１のダインはディジタル演弾制御１Ｉｉｔ部１３のレン
ジ切換信号ＩＳ銖−より最適ゲインに自動的に設定され
るものでるるか、外１１１へからも手動によりｒイン設
定することも容易である。

前記ディジタル演算制御部１３にマイクロコンピュータ
又は専用ハードウェアにて構成するものであり、第４図
にその一具体例を示している。つまυ、このディジタル
演算制御部１３は、ＣＰＵ　Ｊ　、？　１、このＣＰＵ
　１３１の読込み指令に基づいて計数率測定回路１１の
パルス出力ＣＰＳを読込むディジタル信号入力部１３２
、前記ＣＰＵ１３ノの読込み指令に基づいて測定回路１
２の自乗平均値出力Ｍ８Ｖを読込んでディジタル化する
Ａ−Ｄ変換部１３３、ＣＰＵ　１３１のデータ読込みの
時間信号を出力する時計部１３４、ディジタル信号出力
部１３５およびこのディジクル１］」刀をアナログ信号
に変換して出力するアナログ信号出力部１３６からなっ
ている。そして、ＣＰＵ　１３１　ｋ３．、計数率測定
回路１．１の出力ｃｐｓとリニアキャンペル測定回路１
２のｌＪｊ力＋ｔ１ｓｖ　（Ｃ所定時間ごとに読込んで
変化率係数を求ｄ）、またりニアキャンペル測定回路１
２の１．１カからレンジ切換信号を決定するものである
。寸だ、表示部１４は、７’　４ジモ て求められた中性子束レベルの広レンジを単一出力とし
て表示するもので、ディジタル表示又はアナログメータ
表示の何れかの手段によって表示する。

次に、以上のように構成された装（碓の作用を説明する
。炉心内の所定個所に設置式れた検出器の出力はプリア
ンプで適宜増幅されて泪数率測足回路１１とリニアキャ
ンペル測定回路１２に入力される。ここで、計数率測定
回路１１は、入力される信号を）やルス波高選別回路１
１１で所定レベルのものをＡルスとして出力し、これヲ
カウンタ１１２−で計数する。この計数出刃は第５図の
曲線２ノをもって示している。一方、リニアキャンペル
測定回路１２は、検出器の出力を最適ダインにレンジ切
換されたレンジ切換式アンｆ１２１で増幅した後、これ
を自乗平均値演算回路１２２により自乗イ均して自乗平
均値を得る。この自乗平均値出力は第５図の曲線２２を
もって示している。

しかして、以上のようにして両画足回ｊ烙１１゜１２で
得た測定出力ＣＰＳ　、　ＭＳＶは後続のディジタル化
Ｘ）制御部１３により所定時間ごとにサンプリングされ
て信号処理をれる。この信号処理ｉＪ：、Ｊ６図のフロ
ーチャートに従、って行なう。即ち、ディジタル演算制
御部１３のＣＰＵ１３ノは、測５．コ出力ＣＰＳおよび
ＭＳＶを所定時間ごとにサンプリングし、ＣＰＳ又はＭ
ＳＶの変化が前回噴と比較して一定値以上であるか否か
を監視する。この−足値は各々の出力レベルの変動幅以
上の任意の値に設定する。そして、ＣＰＳ　、　ＭＳＶ
とも変化が少なければ前回値のパラメータを使用１〜で
出力レベルを決定する。ＣＰＳ又はＭＳＶの伺れかの変
化が一定値以上であれは、下式に基づいて変化率係数Δ
を求め、この変化率係数Δより出力切換点を定めて単一
出力のワイドレンジモニタ出力ｗＲＭを得るものである
・ 具体例を上げれば下表のようになる。

ところで、炉出力レベルの低い計数率測定領域では、第
５図に示すようにＣＰＳの変化に対しＭＳＶの変化が少
ないのでΔは當にｌ以下となる。

測定出力ＣＰＳとＭＳＶのメーパーラップする領域では
両者は比例関係におるのでΔ［１である。

更に炉出力レベルが上昇してパルス出力が％Ｑ　ｔｌｌ
するキャンペル法測冥領域では、ＭＳＶの変化に対しＣ
ＰＳの変化は小さいのでΔｒｉ１以下となる。

そこで、上式によって求めた変化率係数Δが１以上から
１以下かを判断し、常に１以下のとき計数率測定領域で
あると判断して計数率測定回路１ノの測定出力ＣＰＳを
選択出力する。次に、Δが１以下から１に変化した点が
オーバーラツプ開始点２３であるとともに、上式により
両者の測定出力の間で１桁以上の十分なオーバーラツプ
があるか否か、つまり２つの測定出力のオーバーラツプ
の程度が分り、システムの異常診断等を行なうことがで
きる。次に、Δが１以下から１以上に変化した点がパル
ス計数率測定の上限点でアリ、この時点をもってＣＰＳ
及びＭＳＶの値より両者の換算係数α＝＝　ＣＰＳ／Ｍ
ＳＶ　（第５図の２４参照）を決定し、かつ出力切換点
２５を決定し、この決定に基づいてリニアキャンペル測
定回路１２の測定出力ＭＳＶを上記換條係数を乗じて出
力する。

なお、上表では時刻’ｒ１　、’ｒ２・・・を問題とし
ているが、これらの時刻は必ずしも必要でなく、原理的
にｆｄ変化率係数Δの計算で十分であるが、実際には外
来ノイズ源等によりノイズが混入するので、ＣＰＳ　、
　ＭＳＶの一方の出力が急激に変化する様な場合には換
算係数の変更等が行女わ力。

ると異常になる。これを防止するにはΔの変化率を計算
した後、出力の時間変化を監視する。

そして、グランドの運転上予想される最大上昇率以上の
速度で出力が変化した場合にはノイズによるものと判定
し、この場合には前回値をホールドしノイズによる誤動
作を防止している。

原子炉の立上り上昇率は概略ｄ　１７１１１０秒以下（
ｅ倍になるまでの時間が１０秒以下）と比較的ゆるやか
な上昇をし、−万、ノイズによる変化は急激な変化をす
るので、異常動作は不装置で監視して十分に防止できる
。更に、信頼性を上げるためには異常チェックルーチン
中に出力切換レベルをｔ　ｏ　　ｃｐｓ　−ｉ　ｏ７ｃ
ｐｓの；匝囲ビ１又ｉ　ＭＳＶ値の範囲を制限する等の
対策を含めることも可能である。

従って、上記実施例の構成によれは、キャンペル法によ
る測定において下限側ノイズ１」（第２図（ｂ）参照）
は回路系ノイズ、炉内の線ノイズ、炉内ｒ線しベルに依
存して変動し、原子炉停止直後にあってはノイズ口のレ
ベルが高くなって正確な出力が得られない。この点、本
装置はＡルス計数率測定系の上限側で出力を切換えてい
るので、ワイドレンジモニタ出力を正確に得ることがで
きる。また１本装置はディジタル演算制御部１３により
変化率係数を求めながらパルス計数率測定の上限点から
出力切換点を見つけ出しているため、予め切換点を設定
しておく必要がないばかりか、従来のように出力切換点
やケ゛イン変動により人為的に再調整をする必要がなく
なり、保守点検が容易である。

なお、上記実施例はワイドレンジモニタ出力を得るため
の出力切換について説明したが、原子炉出力を監視する
上で重要なパラメータであるｄ　ＩＪオド（炉上外速度
）についても全く同様に、同時にディジタル的に求める
ことができる。

４リオドは、従来対数計数率計の出力を微分して求めた
が、炉出力レベルが現在値のｅ倍になるまでの時間で与
えることができる。すなわち、４リオドＴ（秒）は、時
刻ｔにおける計数率をＣ（ｔ）とすると、 で与えられる。一方、対数計数率計出力の微分値は であるので、ペリオドＴは（１）式、（２）式よりＴ＝
ｅ（’θ−１゜ｇＣ（ｔ）＞　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（３＋ｔ となる。従って、第５図に示すフローチャートに於て変
化率係数Δの計算と同時に（１）式を計算することによ
り、ペリオドはディジタル的に計算できる。例えば上表
に基づいて説明すると、玉 時刻Ｔｉにおけるワイドレンジモニタ出力ｆｆ：ＰＬと
すると、ペリオドＴは次の式によって求められる。

こ（ｍで、Ｐｉ−１は１回前のＴｉ−１におけるデータ
である。従暇のアナログ式モニタでは対数計数率計の出
力についてのみペリオド出方があったが、木装置首を採
用すればワイドレンジモニタの測定領域全体に対しペリ
オド出方を得ることができる。この場合のペリオド出力
も第３図の説明と同様に表示部１４にディノタル表示又
はアナログメータ表示として容易に表示できる。その他
、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施例 〔発明の効果〕 以上詳記したように本発明によれば、パルス計数率測定
系の上限点を自動的に見っけ出して出力を切換えるため
、ノイズやａ”　＋ｍレベルノ影響を受けずに正確にワ
イドレンツモニタ出力を取り出すことができる。捷た、
出力切換点を予め設定する心安がなく、自；’ｔｊＩＩ
的に般適レベルで出力の切換えが可能であり、しかも従
来信頼性を確保するうえでＣＰＳとＭＳＶの両者につい
て１桁以上のオーバーラツプをもつことが必安とされて
いたが、本装置では１桁以下１呈度のオーバーラツプで
も十分信頼性を確保することができる。また、ＣＰＳと
ＭＳＶのオーバーラツプ領域が小であってもディジタル
演算により最小のオーバーラツプでシステムの異常診断
を行なうことができる。きらに、７’　イジタル的な信
号処理により、ハードウェア構成が容易になり、信頼性
を向上し得るワイドレンジモニタ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置のブロック構成図、第２図（ａ）〜（
ｃ）は第１図の装置の測定出力を説明する図、第３図な
いし第６図は本発明に係るワイドレンジモニタ装置の一
実施例を説明するもので、第３図は装置の全体構成図、
第４図はディ・クタル演算制御部の一具体例を示す構成
図、第５図ｅよ測定出力の状態図、第６図はディジタル
（−（算制鍔部の信号処理のフローチャートでめる。 １〕・・・ｎＦ数率ｉ１＋１１定回路、１２・・・リニ
アキャンペル測定回路、１３・・・ｆ４ノタル演演算制
御部、１４・・・表示部、１１１・・・パルス波高選別
回路、１１２・・・カウンタ、１２１・・・レンジ切換
式アング、１２２・・・自乗平均値演算回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第４図 第５図 第６■

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉心内に設置した検出器によりて検出器れた炉出
   力をパルス計数法により　Ａルス計数率を測定する計数
   率測定回路と、前記炉出力をキャンペル法により自乗平
   均１直を測定するキャンペル測定回路と、これらの測定
   回路の両出力を読込んで両出力の変化の比でめる変化率
   係数Δを求め、この変化率係数Δの変化から両出力の切
   換点を検出し両出力を合成した竿−出力を取り出すディ
   ゾタル演算制御部とを備えたことを特徴とするワイドレ
   ンジモニタ装置。
2. （２）　　キャンペル測定回路は、炉出力を増幅するレ
   ンジ切換式アンプと、このアンプの出力を自乗平均する
   自乗平均値演算回路とを有し、前記レンジ切換式アンｆ
   はディゾタル演算制御部のレンジ切換信号により自動的
   に最趨ダインに設定されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のワイドレンジモニタ装置。
3. （３）　　７’イジタル演算制御部ｔｊ：、変化率係数
   Δ＝１の範囲を計算によって求めることにより、両測足
   出力のオー・ぐラップの１１屯四を求ｒ’２’）でシス
   テムの異常診断を行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のワイドレンジモニタ装置０