JPS6156476B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子炉の線束マツピング装置で使用
するためのデータ収集装置に関する。現在使用さ
れている原子炉においては適切な燃料管理を行な
い、かつまた他の状態を監視するために炉心全体
に渡り出来るだけ直接的に軸方向の中性子線束分
布を周期的に監視する必要がある。この作業は従
来可動の炉内線束マツピング装置により行なわれ
て来ているがこのマツピング装置での作業には制
御およびデータ整理に相当な操作者の関与が必要
とされている。

1978年10月12日付の米国特許願第950650号明細
書および1978年10月12日付の米国特許願第950651
号明細書には炉内検出器を位置決めし、検出器に
よつて発生されたデータに基づき線束マツプを発
生するために、マイクロプロセツサ回路および関
連のメモリを用いた線束マツピング装置が開示さ
れている。

一般に自動線束マツピング装置は制御カウンセ
ル部と検出器駆動装置とから構成されている。典
型的な検出器駆動装置はいくつかの駆動部を有し
ておつて、各駆動部は可撓性のケーブルに接続さ
れた可動検出器を有している。各駆動部単位には
それと関連して回転切換機構と炉心内に突入した
多数のシンブル（thimble）、即ち中空の管が設け
られている。回転切換機構は機械的マルチプレク
サとしての機能をなし、検出器の任意のものを用
いて炉心の任意の炉心路を探査することを可能に
するものである。ここには検出器および各駆動装
置の詳細を図示して述べないが検出器の動作につ
いては1974年12月31日付の米国特許第3858191号
明細書および1976年１月23日付の米国特許第
3932211号明細書に開示されている。上記米国特
許第3932211号明細書に記述されているように、
検出器は予め定められた間欠的な時間プログラム
に従つて、通常の発電運転中炉心内に挿入され
る。挿入に際して検出器は固定の予め定められた
路に沿い炉心領域に自動的に駆動される。検出器
の出力は炉心内位置の関数として記録され、それ
により原子炉のパワー分布が表わされる。

本発明は炉内中性子束計測装置の検出器信号及
び検出器位置等についてのデータ処理技術に関す
るものである。従来検出器の信号処理は電流信号
を電圧に変換し、この電圧をプラントコンピユー
タに導き、又検出器の位置はこの検出器を等速で
走行させることにより時間に依存させて検出して
いた。しかしてこれではプラントコンピユータを
リアルタイムに稼動させねばならず専有する時間
が長く効率が悪かつた。本発明はマイクロコンピ
ユータを装置に使用して、又これらのデータの処
理方法に工夫をこらして処理時間を短くして他の
コントロール関係にも使用できるように効率化を
はかるものである。すなわち検出器からの信号は
増幅し、この電圧をＶ_F変換してパルス系列に変
換している。一方検出器の位置はエンコーダから
のパルス信号をアツプ・ダウン計数器に導き、こ
の計数器の値が位置に相当している。さて前記Ｖ
_F変換器からのパルス信号はプログラム可能なタ
イマに導きこの出力が検出器信号に相当してマイ
クロコンピユータに取り入れている。他方このデ
ータ取り込み周期は前記エンコーダからの信号を
÷Ｎ回路を通してタイマのゲートに導くことによ
り任意に設定できる。

以上要するに本発明は従来ハードワイヤード回
路で構成していたものをマイクロコンピユータを
使用することにより自動化をはかり、特にマイク
ロコンピユータの効率を上げるために、全ての信
号処理をマイクロコンピユータにまかすのではな
くアツプ・ダウン計数器プログラム可能なタイマ
等を使用してある程度の信号処理を行つた後マイ
クロコンピユータに信号を接続しており、これに
より他のコントロール関係にも効率よく使用でき
るようにしたものである。

第１図は可動の小型検出器、即ち可動の炉内中
性子検出器の挿入のための装置の基本的構成を略
示するものである。小型検出器１２が駆動される
引き出し可能なシンブル１０はほぼ図示のような
経路をとる。シンブルはコンクリート遮蔽１８を
通して原子炉容器の底部からシンブル密封台２０
へと上向きに延びる導管を通して炉心１４内に挿
入される。可動の検出器シンブルは先導端（炉心
側の端）が閉じているので内部は乾燥している。
このようにしてシンブルは原子炉の水圧、即ち
2500psigと対気圧との間の圧力障壁としての働き
をなす。引き出し可能なシンブルと導管との間の
機械的密封は密封台２０で行なわれる。導管２２
は本質的に原子炉容器１６の延長部であり、シン
ブルは炉内計器である可動の小型検出器の挿入を
可能にする。運転中シンブル１０は静止してお
り、そして燃料交換または保守作業の際の低圧状
態下でのみ引き出される。原子炉容器の底部への
シンブルの引き出しはまた容器内部に作業が必要
とされる場合にも可能である。

各小型検出器の挿入のための駆動装置は基本的
には駆動ユニツトもしくは単位２４、リミツトス
イツチ組立体２６，５路回転切換機構２８，10路
回転切換機構３０および隔離弁３２を第１図に示
すように備えている。

各駆動ユニツトは先導端に取り付けられた小型
検出器を有する中空のヘリカルラツプ駆動ケーブ
ルを炉心内に押し込みかつまた検出器出力端に接
続された小径の同軸ケーブルを駆動ケーブルの中
空中心部を通して該駆動ケーブルの後尾端に挿通
し戻す。

１群の検出器が炉心に入ると、出力電子装置が
起動されて該検出器群の全線束走査により検出器
の性能を監視し続ける。自動線束マツピング装置
のカウンセル部SCの機能は所要の炉心路の全て
を自動的に探査し、検出器からの測定量もしくは
読取り量を記録しそしてこの情報をシステムの操
作者およびプラント計算機に供給することにあ
る。

慣用の半自動線束マツピング装置においては中
性子放射能検出器は一定の速度で炉心シンブル内
に挿入される。検出器信号情報は増幅されて一定
の速度で動作しているストリツプチヤート記録装
置で記録される。その結果検出器の軸方向位置の
関数として炉心活量もしくは放射能を近似するア
ナログ量記録が得られる。このアナログデータは
オペレータによりデイジタル化しなければならな
い。検出器情報は通常位置ではなく。時間の関数
として測定されるものであるから、線束マツピン
グ装置と組み合わされているプラント計算機は実
時間で数多の炉内検出器を走査しなければなら
ず、そのためにプラント計算機の利用可能な稼動
時間に望ましくない程大きな需要が課せられるこ
とになる。

本発明の１つの好ましい具体例によれば、デー
タを受けるのに必要とされるマイクロプロセツサ
時間を最小限度にして、検出器からのデータをマ
イクロプロセツサに結合し、それにより他のシス
テムおよび制御機能を実行するのに充分なマイク
ロプロセツサ時間が得られるようにした改良され
たデータ収集装置が提案される。ここに開示した
データ収集回路装置は最小量のハードウエアおよ
び結晶制御精度で炉内検出器からの可変周波数デ
ータを測定するための技術を提供するものであ
る。

良好な隔離をもつてデータを伝送するために、
周波数リンクが用いられそして情報はマイクロプ
ロセツサの最も有効な使用を可能にするために、
単一のプログラム可能なタイマを用いて測定され
る。

本発明は添付図面を参照しての以下の具体例に
関する説明から一層明瞭になろう。

第２図を参照するに、この図にはブロツクダイ
ヤグラムで線束マツピング装置と関連の総体的な
データ測定および制御機能が示されている。炉内
検出器Ｄからの低レベル検出信号は分離増幅器Ａ
によつて増幅されて、電圧−周波数変換回路VF
に供給され、その結果検出器Ｄの出力信号は周波
数パルスに変換される。電圧−周波数変換器VF
の出力は光学的アイソレータ回路OCによりデー
タ収集システムDCSに結合される。データ収集
システムDCSに供給される周波数リンクの形態
にある検出器データに加えて、エンコーダ回路Ｅ
からデータ収集システムDCSに供給される第２
の入力があり、この第２の入力は検出器Ｄと関連
の駆動装置２４から派生される検出器Ｄの駆動位
置に対応するものである。増分エンコーダＥによ
りデータ収集システムDCSに伝送される駆動位
置情報は一対の直角位相の矩形波なる形態にあ
る。マイクロプロセツサ回路MPがデータ収集シ
ステムDCSと交信して検出器駆動装置DDに制御
情報を与える。

マイクロプロセツサ回路MPと共働するデータ
収集システムDCSの具体例が第３図にブロツク
ダイヤグラムで示されている。データ・ウインド
ウを発生しかつデータ・ウインドウ中第２図の電
圧−周波数変換器VFにより発生される周波数パ
ルスを正確に計数するために、単一のプログラム
可能なタイマ５０が用いられている。タイマ５０
の適切な具体例としては市販品として入手可能で
あるインテルタイマー8253を用いて実現可能であ
る。この市販品として入手可能であるタイマは３
つの部分を有しておつて、各部分は別個のクロツ
ク、ゲート入力ならびに別個の出力を有している
が、第３図の回路の具現においてはこれら３つの
タイマ部分の２つの部分だけが用いられる。結晶
制御周波数源FSからの正確な基準周波数がプロ
グラム可能なタイマ５０のウインドウ部分WSに
クロツク入力として供給される。このウインドウ
部分WSを「ワン・シヨツト」モードで用いるこ
とにより、このウインドウ部分WSはデータ・ウ
インドウの始端および終端を表わす出力信号を発
生する。データ・ウインドウはシステムのための
電力線励起周期の倍数となるように設定して、そ
れにより電力線に生ずる雑音の作用を最小限度に
抑えるのが好ましい。ウインドウ部分WSで設定
されるデータ・ウインドウ限界信号はプログラム
可能なタイマ５０のデータ部分DSのゲート入力
端に供給される。

プログラム可能なタイマ５０のデータ部分はイ
ベント（事象）計数器モードで動作して、ウイン
ドウ部分WSにより設定されたデータ・ウインド
ウ中第２図の光学的アイソレータ回路OCにより
伝達される周波数パルス入力情報を計数する。

データ・ウインドウが開始される以前から周波
数パルス計数が始まる以前にデータ部分DSの計
数器段はその最大２進値、即ち全て「１」に設定
され、データ・ウインドウ中は計数器は減分計数
を行なう。ウインドウ部分WSからのウインドウ
終末信号によりデータ・ウインドウが閉された後
に計数はマイクロプロプロセツサMPによるアク
セスを可能にするためにデータ部分DSにより保
持される。データ部分DS内に存在する計数値は
初期最大計数値から減算されて、それにより電圧
−周波数変換器VFによつて発生されて、光学的
アイソレータ回路OCを介しタイマ５０に供給さ
れる周波数パルス情報に対応する計数値が得られ
る。初期計数値は全て「１」の最大２進値であつ
たのであるから、検出器Ｄの測定情報は単にデー
タ部分DSに記憶されている計数値の「１」の補
数を取ることにより求めることができる。

マイクロプロセツサMPは実時間で検出器Ｄの
情報を受けて処理する必要はなく、データ・ウイ
ンドウとデータ・ウインドウとの間の任意時点に
おいてデータ部分DSの記憶されている計数情報
にアクセスすることができる。これによりマイク
ロプロセツサMPは数多の検出器の出力を監視す
る必要はなくなり、他の機能を実行することがで
きる。

第２図の増分エンコーダＥからの直角位相の矩
形波は第３図の直角位相検出回路６０に供給され
る。直角位相検出回路６０はこの矩形波入力に応
答して、第２図の検出器駆動装置DDの運動の方
向に対応し、増分および減分パルスを発生する。
アツプ・ダウン計数器６２は直角位相検出器６０
のパルス出力を累算して、必要に応じマイクロプ
ロセツサMPに対し検出器Ｄの位置の表示を記憶
された計数で与える。エンコーダ信号は増分信号
であるので、検出器Ｄの絶対値を適当に位置決め
するための手段を設ける必要がある。この理由か
らマイクロプロセツサMPにはリミツトスイツチ
２６の閉成事象が利用可能にされている。即ちス
イツチ２６が閉じる迄検出器駆動部DDを動か
し、しかる後に計数器６２をリセツトすることに
よつて位置決めを達成することができる。

直角位相検出器６０の増分および減分パルス出
力はまたオア・ゲート６４を介して除数Ｎの割算
回路６６に供給される。ここでＮはデータ・ウイ
ンドウの始端および終端に対応するデータ点間の
所望の間隔に対応する。このようにして各Ｎ番目
のパルスの終時には除数Ｎの割算回路６６の出力
はオア・ゲート６８を通されて、データ・ウイン
ドウ開始信号を設定しそしてこの信号はタイマ５
０のウインドウ部分WSのゲート入力端に供給さ
れる。

市販品として入手可能なIntel Port回路8255を
使用することにより具現可能なマイクロプロセツ
サ・インターフエース回路もしくはボート７２に
よつて操作者はマイクロプロセツサMPを介し手
動で手動入力・データ要求をオア・ゲート６８に
入力することにより出発データ点を初期設定する
ことができる。

相互接続されたフリツプ・フロツプ回路７２お
よび７４ならびに論理ゲート７６からなる制御回
路７０はポート回路７２を介してマイクロプロセ
ツサ回路MPと通信し、該マイクロプロセツサMP
に何時新しいデータがデータ部分DSに得られる
かを報知する。フリツプ・フロツプ回路７２は入
力としてオア・ゲート６８からデータ・ウインド
ウ開始信号を受け、他方フリツプ・フロツプ回路
７４はその入力としてデータ・ウインドウ終末を
表わすウインドウ部分WSからの出力信号を受け
る。相互接続されたフリツプ・フロツプ回路７２
および７４の出力は新データ信号であり、この信
号はポート回路７２に伝送されてマイクロプロセ
ツサ回路MPで利用可能にされる。マイクロプロ
セツサ回路MPはポート回路７２および論理ゲー
ト７６を介してクリヤ信号を送ることにより、新
データ信号を確認して、制御回路７０のフリツ
プ・フロツプ７２および７４をクリヤもしくはリ
セツトする。ポート回路７２によつてマイクロプ
ロセツサ回路MPに供給される他の情報として、
データ部分DSからのデータ溢れ信号がある。フ
リツプ・フロツプ回路７２および７４ならびに論
理ゲート７６は市販品として入手可能な素子を用
い実現することができよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は基本的な線束マツピング装置を図解す
る斜視図、第２図は線束測定装置で用いられるデ
ータ収集方式を示す機能ブロツクダイヤグラム、
そして第３図は第２図の線束マツピング装置で用
いられる本発明によるデータ収集システムを示す
ブロツクダイヤグラムである。 １０……シンブル、１２……小型検出器、１４
……炉心、１６……原子炉容器、１８……コンク
リート遮蔽、２０……密封台、２２……導管、２
４……駆動装置、２６……リミツトスイツチ組立
体、２８……５路回転切換機構、３０……10路回
転切換機構、３２……隔離弁、５０……タイマ、
６０……直角位相検出回路、６２……アツプ・ダ
ウン計数器、６４，６８……オア・ゲート、６６
……割算回路、７０……制御回路、７２，７４…
…フリツプ・フロツプ回路、７６……論理ゲー
ト、Ｄ……炉内検出器、VF……電圧−周波数変
換回路、OC……アイソレータ回路、DCS……デ
ータ収集システム、Ｅ……エンコーダ回路、DD
……検出器駆動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉において、機械的駆動機構および駆動
   制御回路に応答して複数の予め設定されている路
   の任意の路に沿い炉心に出し入れ駆動され、炉心
   内の中性子放射能を表示する電気信号を発生する
   １つまたは２つ以上の中性子検出器を備えたデー
   タ収集装置で、このデータ収集装置は検出器の前
   記電気信号を測定された中性子放射能をパルス繰
   返し数表示に変換するための変換手段と、制御手
   段と第１と第２のセクシヨンをもつプログラム可
   能なタイマ手段とを含む線束マツピング装置と基
   準周波数手段とを含み、前記制御手段は前記炉心
   内の前記検出器の位置を表示する出力を発生し、
   前記プログラム可能なタイマ手段の第１のセクシ
   ヨンはクロツク入力とゲート入力と出力とを有
   し、前記基準周波数手段は前記第１のセクシヨン
   のクロツク入力に接続され、前記制御手段の前記
   出力は前記第１のセクシヨンのゲート入力に接続
   され、前記第１のセクシヨンは予め定められた持
   続期間のデータ・ウインドウ出力を発生し、前記
   プログラム可能なタイマ手段の第２のセクシヨン
   はまたクロツク入力およびゲート入力を有してお
   り、前記第１のセクシヨンのデータ・ウインドウ
   出力は前記第２のセクシヨンにゲート入力として
   供給され、前記変換手段の前記パルス繰返し数出
   力は前記第２のセクシヨンにクロツク入力として
   供給され、前記第２のセクシヨンは前記炉心内の
   検出器の位置に応じて前記データ・ウインドウ内
   で中性子放射能の測定値を発生し、さらに前記第
   ２のセクシヨンに接続されて、前記中性子放射能
   測定値情報にアクセス可能な手段を備えている原
   子炉におけるデータ収集装置。 ２ 前記変換手段が電圧−周波数変換手段であ
   り、前記検出器の電気信号は電圧信号であつて、
   さらに前記電圧−周波数変換手段のパルス繰返し
   数出力を前記プログラム可能なタイマ手段の第２
   のクロツク入力に結合するために、光学的アイソ
   レータ回路を備え前記検出器の機械的駆動機構と
   前記制御手段との間に接続されて、前記検出器の
   位置を表わす直角位相矩形波を供給する増分エン
   コーダ手段を備え、前記制御手段は前記直角位相
   矩形波に応答して、前記検出器の運動方向に対応
   し増分および減分パルスを発生する直角位相検出
   器回路手段と、該直角位相検出器回路手段および
   前記プログラム可能なタイマ手段の前記第１ゲー
   ト入力間に接続されて、前記データ・ウインドウ
   の開始を表わすウインドウ開始入力を設定する論
   理手段を備え前記基準周波数手段が結晶制御周波
   数源である特許請求の範囲第１項記載の原子炉に
   おけるデータ収集装置。 ３ 前記制御手段がプログラム可能なタイマ手段
   の第１のゲート入力に接続されて指令に応答し、
   前記データ・ウインドウを開始させるウインドウ
   開始ゲート入力を伝送する論理回路を備えている
   特許請求の範囲第１項ないし第２項のいずれか記
   載の原子炉におけるデータ収集装置。 ４ 前記プログラム可能なタイマ手段が２進計数
   器手段を備えており、該計数器手段は前記プログ
   ラム可能なタイマ手段によつて設定されるデー
   タ・ウインドウ期間中に生起する計数器手段から
   のパルス繰返し数、クロツク入力に対応する計数
   値を発生し、該計数値は前記制御手段によつて決
   定される炉心内の位置で検出器により測定された
   中性子放射能の測定値として記憶される特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の原
   子炉におけるデータ収集装置。 ５ 前記２進計数器内に記憶されている中性子放
   射能測定値にアクセスするための手段がマイクロ
   プロセツサ手段である特許請求の範囲第４項に記
   載の原子炉におけるデータ収集装置。 ６ データ・ウインドウが発生される繰返し数は
   データ収集装置の電力線路励起の周期の倍数であ
   る特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか
   に記載の原子炉におけるデータ収集装置。