WO2016031045A1 - 炉外核計装装置 - Google Patents

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裕行 津田
齊藤　敦
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an out-of-core nuclear instrumentation device that monitors a neutron flux outside a reactor vessel, and in particular, a detector signal processing circuit (I / I) installed in an out-of-core nuclear instrumentation board constituting the out-of-core nuclear instrumentation device This is related to labor saving in the calibration work of the neutron detector by improving the E amplifier.
  • An out-of-core nuclear instrumentation device continuously monitors the neutron flux outside the reactor vessel of a pressurized water reactor (PWR) to monitor the state of the reactor during start-up and operation, and the neutron flux When an abnormality is detected in this state, the reactor is protected by outputting an alarm signal or an emergency stop signal of the reactor.
  • the reactor core instrumentation apparatus mainly comprises a neutron detector that measures a neutron flux and converts it into a current value, and an reactor core instrumentation panel that performs an arithmetic process on the converted current value and converts it into the signal. .
  • the neutron measurement range of the nuclear reactor instrumentation device is divided into a neutron source region, an intermediate region, and an output region (operation region) according to the level of neutron flux from the reactor shutdown state to power operation.
  • the structures and functions of the neutron detector and the outer nuclear instrumentation board differ from region to region, and a detector signal processing circuit (I / E amplifier, that is, a current / voltage amplifier) is used for the calculation processing in the output region.
  • the applicant uses the detector signal processing circuit to convert a current value converted by the neutron detector into a voltage value corresponding to the current value and a voltage value converted by the current / voltage conversion unit. And a variable gain amplifying unit for amplifying, and by configuring the variable gain amplifying unit from a current level corresponding resistor circuit capable of gain selection and a D / A converter for adjusting the gain, the neutron detection current is obtained.
  • An out-of-core nuclear instrumentation device that can output a voltage level corresponding to the reactor power level and obtain an accurate measurement value of the neutron flux has been already proposed (see Patent Document 1).
  • the detector current is converted into a voltage by the current / voltage converter 21 and input to the variable gain amplifier 22.
  • the gains of the current / voltage converter 21 and the fixed gain converter 23 to be described later are constant.
  • the detector current is measured by the detector current indicator output unit 24, and the output signal V 1 is input to the inverting amplifier 51 of the variable gain amplifying unit 22.
  • the D / A converter 53 is adjusted by the adjustment control means 25 in advance to calibrate the output to a voltage value corresponding to the furnace output, whereby the output V3 of the detector signal processing circuit 8 is adjusted. Is determined. Then, the output signal V2 of the variable gain amplifying unit 22 is amplified by the inverting amplifier 71 of the fixed gain amplifying unit 23, and the output signal V3 is input to a signal processing card described later.
  • the output V3 is a voltage value corresponding to the furnace output, and a certain level corresponding to the furnace output is required for the arithmetic processing after the signal processing card. Therefore, the detector current is the current / voltage converter 21. And the voltage value is amplified by a variable gain amplifier.
  • the proposed conventional neutron detector calibration apparatus uses the selective adjustment control means for adjusting the gain of the D / A converter based on the current value indicated by the detector current indicator output unit, so that the output voltage is adjusted.
  • Manual adjustment was sequentially performed to achieve the target value. For this reason, it is necessary for the operator to adjust the output voltage to the target value by the increase / decrease buttons on the operation unit while confirming the current value indicated by the detector current indicator output unit.
  • Instruments such as indicators and indicators had to be constantly monitored, requiring manpower and time.
  • this adjustment may be performed during the operation of the reactor, the burden on the operator is increased even at night, and there is a possibility that the input current may be adjusted incorrectly depending on the operator.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, eliminates the need for manual adjustment by an operator so that the output voltage always becomes a target value by an operator, and eliminates the need for neutron detector signal input.
  • An object of the present invention is to provide an out-of-core nuclear instrumentation apparatus that promotes labor saving and high accuracy of calibration work by automating the calibration work of neutron flux level signal output.
  • An out-of-core nuclear instrumentation apparatus uses a neutron detector that measures a neutron flux outside a reactor vessel and converts it into a current value, and a current value from the neutron detector using a detector signal processing circuit.
  • the detector signal processing circuit is a current value converted by the neutron detector
  • a gain / voltage conversion unit that converts the current value into a voltage value corresponding to the current value and an operational amplifier with a D / A converter, and a variable gain amplification that amplifies the voltage value converted by the current / voltage conversion unit
  • an adjustment control means for adjusting the gain of the D / A converter, and an output voltage amplified by the variable gain amplification section is automatically compared based on a preset reference value and output to the adjustment control means. With a comparator is there.
  • the nuclear reactor instrumentation apparatus of the present invention it is possible to reduce the burden on the worker especially during night work, prevent human error, and output a neutron flux level signal for a highly reliable neutron detector signal input. It is possible to save labor in the calibration work.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a detector signal processing circuit in a second embodiment.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a detector signal processing circuit in a third embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a comparator in the first to third embodiments. It is a basic circuit block diagram which shows the conventional detector signal processing circuit.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a general configuration of an out-of-core nuclear instrumentation device in an output region.
  • the neutron detector 3 of the out-of-core nuclear instrumentation device 14 is provided around the outside of the reactor vessel 16 installed in the reactor containment vessel 15.
  • the neutron detector 3 detects the neutron leaking from the upper part of the reactor vessel 16 and converts it into a current value
  • the lower detector detects the neutron leaking from the lower part of the reactor vessel 16 and converts it into a current value.
  • the detector 5 is integrated.
  • the current value converted by the upper detector 4 is detected in the reactor core instrument board 1 of the reactor core instrument 14 installed outside the reactor containment vessel 15 via the upper detector cable 6. Is input to the signal processing circuit 8.
  • the current value converted by the lower detector 5 is also input to the detector signal processing circuit 8 via the lower detector cable 7.
  • the detector signal processing circuit 8 includes a circuit corresponding to the upper detector 4 and a circuit corresponding to the lower detector 5, and the detector signal processing circuit 8 converts the current value into the output voltage 9 for the upper detector and the lower detection. It is converted into a dexterous output voltage 10. Both output voltages 9 and 10 are input to the signal processing card 11 in the out-of-core nuclear instrument panel 1.
  • the signal processing card 11 performs A / D (analog / digital) conversion and engineering value conversion, and outputs various signals to the operation panel 12 and the input / output card 13 in the reactor protection system 2.
  • FIG. 2 is a basic circuit configuration diagram showing the detector signal processing circuit 8 of the neutron detector 3.
  • the detector signal processing circuit 8 includes a current / voltage conversion unit 21 that converts the current value Iu obtained by converting the neutron flux detected by the upper detector 3 or the lower detector 4 into a voltage value V1, and the voltage value V1
  • a variable gain amplifying unit 22 that amplifies the voltage value V2 as a first step, a fixed gain amplifying unit 23 that amplifies the voltage value V2 once amplified as a second step and outputs it as an output voltage V3 from the detector signal processing circuit 8; Obtained from the detector current indicator output unit 24 for displaying the voltage value V1 converted by the current / voltage conversion unit 21, the adjustment control means 25 for adjusting the amplification width of the variable gain amplification unit 22, and the variable gain amplification unit 22.
  • the fixed gain amplifying unit 23 is disposed at the subsequent stage of the variable gain amplifying section 22, but the variable gain amplifying section 22 may be disposed at the subsequent stage of the fixed gain amplifying section 23.
  • the current Iu measured by the neutron detector is input to the inverting amplifier 31 using the operational amplifier in the current / voltage conversion unit 21, and the voltage value V 1 corresponding to the current Iu. Is output.
  • the input impedance of the operational amplifier is very high, and all current flows to the resistor 32 without flowing into the inverting amplifier 31.
  • the output voltage of the inverting amplifier 31 is ⁇ (resistance value 32 ⁇ detector current).
  • the output voltage can be set to 0 to 2 V by adjusting the gain with the variable gain amplifier 22.
  • the fixed gain amplifying unit 23 constitutes a non-inverting amplifier, the gain is (1 + R73 / 75), and the output is about 5 times 0 to 10V.
  • the gains of the current / voltage converter 21 and the fixed gain amplifier 23 described later are constant.
  • a detector current indicator output unit 24 Connected to the output side of the current / voltage conversion unit 21 is a detector current indicator output unit 24 for displaying the detector current by the voltage value V1.
  • the voltage value V1 is calculated by the variable gain amplification unit 22. It is input to an inverting amplifier 51 which is an amplifier.
  • the D / A converter 53 is adjusted by an adjustment control means 25 for calibrating the output voltage V3 to a voltage value corresponding to the furnace output in advance and a comparator 29 connected to this input stage.
  • the output voltage V3 of the detector signal processing circuit 8 is determined. That is, the amplification width of the variable gain amplification unit 22 is adjusted by the comparator 29 connected to the adjustment control means 25. This adjustment is performed after the neutron detector 3 (FIG. 1) is installed, and arises from the reactor power, the amount of neutron leakage from the reactor vessel 16, the error of the installed detector, and its installation location. Absorbs detection accuracy.
  • the D / A converter 53 is an electronic circuit (for example, a 12-bit circuit) that converts the digital electric signal from the adjustment control means 25 into an analog electric signal (resistance value), and converts the resistance value to a fine resistance value of about 1/10000. obtain.
  • the output voltage value V2 of the variable gain amplifier 22 is amplified by a non-inverting amplifier 71 that is an operational amplifier of the fixed gain amplifier 23, and the output voltage V3 of the output signal is input to the signal processing card 11 (FIG. 1).
  • the output voltage V3 of the output signal is a voltage value corresponding to the furnace output (for example, a voltage value 3.3V corresponding to the furnace output 100%), and the arithmetic processing after the signal processing card 11 corresponds to the furnace output. Since a voltage value of a certain level is required, the detector current Iu is converted into a voltage value and amplified by the detector signal processing circuit 8.
  • Reference numeral 54 is a fixed resistor, and 52 and 72 to 75 are resistors.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing the detector signal processing circuit (I / E amplifier) according to Embodiment 1 of the present invention. Differences from the detector signal processing circuit of FIG. 1 will be mainly described. In each figure, the same numerals indicate the same or corresponding parts.
  • the fixed resistor 54 (FIG. 2) of the variable gain amplifying unit 22 is configured by a current level corresponding resistor circuit 61 capable of selecting a gain.
  • the current level corresponding resistor circuit 61 is configured by a parallel body in which a plurality of series bodies each having a resistor and an analog switch connected in series are connected in parallel. 62 to 64 are resistors, and 65 to 67 are analog switches. As a result, the analog switch can be selectively closed to provide a high resistance circuit for low current levels.
  • the current level corresponding resistor circuit 61 can also be configured by a variable resistor.
  • the gain of the inverting amplifier 51 can be selected by selecting the resistance of the current level corresponding resistor circuit 61.
  • the comparator 29 for comparing the voltage value obtained from the variable gain amplifying unit 22 with a preset value as a reference and the selection adjustment control means 26 are controlled so as to select a desired resistance by turning on / off the analog switch. Thereby, the width of the gain of the variable gain amplifying unit 22 can be widened compared to the fixed resistance value. When the current Iu measured by the neutron detector 3 is small, a large resistance value is selected.
  • the gain of the variable gain amplifying unit 22 can be varied by adjusting the resistance value of the D / A converter 53 by a digital electric signal in accordance with an instruction from the comparator 29 connected to the selection adjustment control means 26.
  • the current level corresponding resistor circuit 61 When the resistance value is adjusted only by the D / A converter 53 with a fixed resistance, if the lower limit of the current input range falls to, for example, 1 ⁇ A, the gain setting count value (digital electric signal) in the D / A converter 53 The voltage change width becomes larger and the accuracy deteriorates. Therefore, in FIG.
  • the current level corresponding resistor circuit 61 selects a large gain, By finely adjusting the gain with the D / A converter 53, a highly accurate gain can be automatically adjusted.
  • the selection of the current level corresponding resistor circuit 61 by the selection adjustment control means 26 of the variable gain amplifier 22 of the first embodiment, the adjustment of the D / A converter 53, and the function of the comparator 29 will be described.
  • the neutron detector current Iu corresponding to the reactor output 100% level is input to the current / voltage converter 21, it is converted into a voltage value V1 by the inverting amplifier 31 and output.
  • the detector current is displayed on the detector current indicator output unit 24 and the voltage value V1 is input to the inverting amplifier 51 of the variable gain amplifying unit 22.
  • the comparator 29 compares the upper limit voltage reference value and the lower limit voltage reference value in the comparator 29 set in advance, and adjusts to a voltage level range of a certain level required for the arithmetic processing after the signal processing card 11.
  • the resistance value of the D / A converter is automatically adjusted via the control means 26.
  • FIG. 6 is a specific circuit example composed of a combination of two-stage comparators X and Y.
  • the target value is 7.143V
  • the inverting input ( ⁇ ) of the converter X is set to the lower reference value 7.142V.
  • Aiming for the target value (7.143V) by presetting the upper reference value of 7.144V to the inverting input (-) of the converter Y and inputting V3 to the non-inverting input (+) of both converters. Automatically adjusts to be within the span of the upper and lower limits.
  • the automatic adjustment count value is sent to the D / A converter 53 by depressing an automatic button of the selection and adjustment control unit provided on the panel surface of the operation device, and the gain can be automatically adjusted. Therefore, the detector current instruction output unit 24 merely displays the detector current, and the operator does not need to check the detector current instruction output unit 24 one by one as in the prior art.
  • the resistors 62 of the current level corresponding resistor circuit 61 are turned on and off by the analog switches 65 to 67.
  • the resistance value is switched by selecting ⁇ 64, and further, the resistance value of the D / A converter 53 is adjusted to change the gain of the variable gain amplifying unit 22, and the output voltage V3 of the detector signal processing circuit 8 is changed. It can be adjusted to the required voltage level.
  • the resistance value including the resistance value of the D / A converter 53, the resistance value selected by the current level corresponding resistance circuit 61, and the on-resistance value of the analog switch is finely adjusted. Can be adjusted. For this reason, the gain width of the variable gain amplifying unit 22 can be automatically and accurately changed by the comparator connected to the selective adjustment control compared to the conventional case, and as a result, the width of the neutron detector current that can be measured is increased. Can be enlarged.
  • FIG. FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing the detector signal processing circuit (I / E amplifier) 8 in the second embodiment.
  • the variable level amplifying unit 22 is added and the current level corresponding resistor circuit 61 composed of the resistor and the analog switch is added to perform the switching control has been described.
  • the second embodiment as shown in FIG. 1 is added to the current / voltage converter 21 with a current level corresponding resistor circuit 41 including a resistor and an analog switch.
  • Reference numerals 42 to 44 are resistors, and 45 to 47 are analog switches. Then, the resistance value in the current level corresponding resistance circuit 41 is automatically switched by the comparator 29 connected to the selection adjustment control means 27.
  • the analog switches 45 to 47 are turned on / off by the comparator 29 connected to the selection adjustment control means 27.
  • the width of the gain of the detector signal processing circuit can be automatically and accurately changed with a selective adjustment control additionally provided with a comparator as compared with the conventional method. Can be enlarged.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing the detector signal processing circuit (I / E amplifier) 8 according to the third embodiment.
  • the D / A converter of the variable gain amplifier 22 has a two-stage configuration compared to FIG. Thus, two D / A converters 55 (DAC1) and 56 (DAC2) are connected in series.
  • One D / A converter 55 corresponds to the current level corresponding resistance circuit 61 of the first embodiment, and the selection adjustment control means 28 selects a large resistance value based on the comparator 29, and the other D / A converter 56.
  • the resistance value is finely adjusted by the selection adjustment control means 28 based on the comparator 29.
  • the gain selection / adjustment is performed by taking the output voltage V3 of the fixed gain amplifier into the comparator.
  • the present invention is not limited to this, and the output voltage V2 of the variable gain amplifier is directly used as the comparator. It goes without saying that the count value may be commanded and controlled by the selection adjustment control means.

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Abstract

　検出器信号処理回路を、前記中性子検出器で変換された電流値をその電流値に応じた電圧値に変換する電流/電圧変換部と、Ｄ/Ａコンバータを付設した演算増幅器を有し前記電流/電圧変換部で変換された電圧値を増幅する可変ゲイン増幅部と、前記Ｄ/Ａコンバータのゲインを調整する調整制御手段と、前記可変ゲイン増幅部で増幅された出力電圧を予め設定された基準値を基に自動比較して前記調整制御手段に出力するコンパレータとから構成したもの。

Description

炉外核計装装置
　この発明は、原子炉容器外の中性子束を監視する炉外核計装装置に関し、特に炉外核計装装置を構成している炉外核計装盤内に設置される検出器信号処理回路（I/Eアンプ）の改善による中性子検出器の校正作業の省力化に関するものである。
　炉外核計装装置は、加圧水型原子炉(ＰＷＲ:Pressurized　Water　Reactor)の原子炉容器外の中性子束を連続監視することにより、起動時および運転時の原子炉の状態を監視して、中性子束の状態に異常が検出された場合は、警報信号あるいは原子炉の緊急停止信号を出力することで、原子炉の保護を行うものである。炉外核計装装置は、主に中性子束を計測して電流値に変換する中性子検出器と、変換された電流値を演算処理して前記信号に変換する炉外核計装盤から構成されている。
　一般に、炉外核計装装置の中性子計測範囲は、原子炉の停止状態から出力運転に至るまでの中性子束のレベルに応じて、中性子源領域、中間領域、出力領域(運転領域)に分けられる。中性子検出器および炉外核計装盤の構造、機能は領域ごとに異なり、出力領域の演算処理には検出器信号処理回路(Ｉ／Ｅアンプ、つまり、電流/電圧アンプ)が用いられる。
　出願人は、この検出器信号処理回路を、中性子検出器で変換された電流値をそれに応じた電圧値に変換する電流／電圧変換部と、前記電流／電圧変換部で変換された電圧値を増幅する可変ゲイン増幅部とから構成し、前記可変ゲイン増幅部をゲイン選択できる電流レベル対応用抵抗回路とゲインを調整するＤ／Ａコンバータとからなる演算増幅器から構成することにより、中性子検出電流が微小な場合でも、炉出力レベルに対応した電圧レベルを出力でき、正確な中性子束の計測値を得るようにした炉外核計装装置を既に提案している（特許文献１を参照）。
　上記提案になる従来の中性子検出器の検出器信号処理回路の校正機能を図７により説明する。まず、検出器電流が電流/電圧変換部２１で電圧に変換され、可変ゲイン増幅器２２に入力される。電流/電圧変換部２１および後述する固定ゲイン変換部２３のゲインは一定である。次に、検出器電流指示計出力部２４で検出器電流が測定されると共に、出力信号V1は可変ゲイン増幅部２２の反転増幅器５１に入力する。
　可変ゲイン増幅部５２では、あらかじめ出力を炉出力に応じた電圧値に校正するため調整制御手段２５によってＤ／Ａコンバータ５３の調整が行われており、それによって検出器信号処理回路８の出力V3が決定される。そして、可変ゲイン増幅部２２の出力信号V2は固定ゲイン増幅部２３の反転増幅器７１により増幅され、出力信号V3が後述する信号処理カードに入力される。ここで出力V3は炉出力と対応した電圧値であり、信号処理カード以降の演算処理には炉出力に対応したある一定のレベルが要求されるため、上記検出器電流は電流/電圧変換部２１によって電圧変換し、更に、可変ゲイン増幅器によって上記電圧値を増幅されている。
特開２０１２－１６３３６２号公報
　しかしながら、上記提案になる従来の中性子検出器の校正装置は、検出器電流指示計出力部の指示する電流値を基に、Ｄ／Ａコンバータのゲインを調整する選択調整制御手段により、出力電圧が目標値となるように手動で逐次調整するものであった。このため、検出器電流指示計出力部の指示する電流値を確認しながら作業員が操作器面にある増加・減少ボタンにより出力電圧が目標値となるように逐次調整する必要があり、電圧計や指示計等の計器を常時監視しなければならず、人手と時間を要していた。また、本調整は原子炉運転中に行われることがあることから、夜間等も含め操作員の負担が大きくなり、操作員によっては入力電流の調整を誤る恐れもあった。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、作業員により出力電圧が常に目標値となるように手動ボタンで逐次調整する必要性をなくし、中性子検出器信号入力に対する中性子束レベル信号出力の校正作業を自動化することにより校正作業の省力化、高精度化を促す炉外核計装装置を提供することを目的とする。
　この発明に係わる炉外核計装装置は、原子炉容器の外の中性子束を計測して電流値に変換する中性子検出器と、前記中性子検出器からの電流値を検出器信号処理回路を用いて演算処理して原子炉の運転時の中性子束の状態を出力する炉外核計装盤とを備える炉外核計装装置において、前記検出器信号処理回路は、前記中性子検出器で変換された電流値を、その電流値に応じた電圧値に変換する電流/電圧変換部と、Ｄ/Ａコンバータを付設した演算増幅器を有し前記電流/電圧変換部で変換された電圧値を増幅する可変ゲイン増幅部と、前記Ｄ/Ａコンバータのゲインを調整する調整制御手段と、前記可変ゲイン増幅部で増幅された出力電圧を予め設定された基準値を基に自動比較して前記調整制御手段に出力するコンパレータとを備えるものである。
　この発明の炉外核計装装置によれば、特に夜間作業での作業者の負担を軽減することができ、且つヒューマンエラーを防止し、高信頼度の中性子検出器信号入力に対する中性子束レベル信号出力の校正作業の省力化を図ることができる効果を有する。
出力領域における炉外核計装装置の一般的な構成を示す構成図である。 この発明の検出器信号処理回路を示す基本的回路構成図である。 この発明の実施の形態１における検出器信号処理回路を示す回路構成図である。 実施の形態２における検出器信号処理回路を示す回路構成図である。 実施の形態３における検出器信号処理回路を示す回路構成図である。 上記実施の形態１～３におけるコンパレータの具体的構成例を示す回路図である。 従来の検出器信号処理回路を示す基本的回路構成図である。
　実施の形態１．
　図１は、出力領域における炉外核計装装置の一般的な構成を示す構成図である。図１において、原子炉格納容器１５内に設置される原子炉容器１６の外部の周辺に炉外核計装装置１４の中性子検出器３が設けられる。中性子検出器３は、原子炉容器１６の上部から漏洩する中性子を検出し電流値に変換する上部検出器４と、この原子炉容器１６の下部から漏洩する中性子を検出し電流値に変換する下部検出器５を一体にしたものである。上部検出器４で変換された電流値は上部検出器ケーブル６を経由して、通常原子炉格納容器１５の外部に設置される炉外核計装装置１４の炉外核計装盤１内にある検出器信号処理回路８に入力される。下部検出器５で変換された電流値も同様に、下部検出器ケーブル７を経由して検出器信号処理回路８に入力される。
　この検出器信号処理回路８は、上部検出器４に対応した回路と下部検出器５に対応した回路がそれぞれあり、この検出器信号処理回路８により電流値が上部検出器用出力電圧９、下部検出器用出力電圧１０に変換される。この両出力電圧９、１０を炉外核計装盤１内の信号処理カード１１に入力する。信号処理カード１１では、Ａ／Ｄ(アナログ/デジタル)変換、工学値変換を行い、各種信号を操作パネル１２や原子炉保護系システム２内の入出力カード１３に出力する。
　図２は、上記中性子検出器３の検出器信号処理回路８を示す基本的回路構成図である。検出器信号処理回路８は、上部検出器３又は下部検出器４で検出された中性子束を変換した電流値Iuを、電圧値V1に変換する電流/電圧変換部２１、この電圧値V1を第１段階として増幅し電圧値V２とする可変ゲイン増幅部２２、一度増幅された電圧値V2を第２段階として増幅し出力電圧V3としてこの検出器信号処理回路８から出力する固定ゲイン増幅部２３、上記電流/電圧変換部２１で変換した電圧値V１を表示する検出器電流指示計出力部２４、上記可変ゲイン増幅部２２の増幅幅を調整する調整制御手段２５、可変ゲイン増幅部２２から得られる電圧値をあらかじめ設定された基準値と比較するためのコンパレータ２９とから構成される。なお、上記では可変ゲイン増幅部２２の後段に固定ゲイン増幅部２３を配しているが、固定ゲイン増幅部２３の後段に可変ゲイン増幅部２２を配することも可能である。
　検出器信号処理回路８の機能に関しては、まず、中性子検出器で計測された電流Iuが電流/電圧変換部２１で演算増幅器を用いた反転増幅器３１に入力され、電流Iuに応じた電圧値V１が出力される。演算増幅器の入力インピーダンスは非常に高く、電流は反転増幅器３１に流れ込まずに全て抵抗３２へ流れる。反転増幅器３１の出力電圧は、－（抵抗値３２×検出器電流）となる。次に可変ゲイン増幅部２２でゲイン調整することで出力電圧を０～２Vに設定できる。更に固定ゲイン増幅部２３は非反転増幅器を構成しており、利得は（１+R73/75)となり、出力が約５倍の０～１０Vとなる。
図２では上記電流/電圧変換部２１及び後述する固定ゲイン増幅部２３のゲインは一定である。上記電流/電圧変換部２１の出力側には電圧値V１により検出器電流を表示する検出器電流指示計出力部２４を接続されており、また、前記電圧値V１は可変ゲイン増幅部２２の演算増幅器である反転増幅器５１に入力される。
　可変ゲイン増幅部２２では、あらかじめ出力電圧V３を炉出力に応じた電圧値に校正するための調整制御手段２５と、この入力段に接続されたコンパレータ２９によってＤ／Ａコンバータ５３の調整が行われており、それによって検出器信号処理回路８の出力電圧V３が決定される。すなわち、調整制御手段２５と接続したコンパレータ２９によって可変ゲイン増幅部２２の増幅幅を調整していることになる。なお、この調整は中性子検出器３(図１)を設置した後に行われるものであり、炉出力、原子炉容器１６からの中性子の漏洩量、設置した検出器の誤差やその設置場所などから生じる検出精度を吸収するものである。
　Ｄ／Ａコンバータ５３は調整制御手段２５からのデジタル電気信号をアナログ電気信号(抵抗値)に変換する電子回路(例えば、１２ビット回路)で、1/10000程度の細かさの抵抗値に変換し得る。そして、可変ゲイン増幅部２２の出力の電圧値V2は固定ゲイン増幅部２３の演算増幅器である非反転増幅器７１により増幅され、出力信号の出力電圧V3が信号処理カード１１(図１)に入力される。ここで出力信号の出力電圧V３は炉出力と対応した電圧値(例えば、炉出力100％に対応した電圧値3.3V)であり、信号処理カード１１以降の演算処理には炉出力に対応した、ある一定のレベルの電圧値が要求されるため、検出器電流Iuは検出器信号処理回路８によって電圧値に変換され増幅されている。なお、５４は固定抵抗、５２、７２～７５は抵抗である。
　図３はこの発明の実施の形態１における検出器信号処理回路(I/Eアンプ)を示す回路構成図である。図１の検出器信号処理回路と異なる部分を主に説明する。なお、各図中で同一符号は同一又は相当部分を示す。図３の回路構成は、可変ゲイン増幅部２２の固定抵抗５４(図２)を、ゲインを選択できる電流レベル対応用抵抗回路６１で構成したものである。
電流レベル対応用抵抗回路６１は、抵抗とアナログスイッチを直列に接続した直列体を複数個並列に接続した並列体で構成されている。６２～６４は抵抗、６５～６７はアナログスイッチである。それにより、アナログスイッチを選択的に閉じて、低電流レベル対応用の高抵抗回路にすることができる。なお、電流レベル対応用抵抗回路６１は可変抵抗器でも構成できる。
　電流レベル対応用抵抗回路６１の抵抗を選択することによって、反転増幅器５１のゲインを選択できる。抵抗６２=R1、…、抵抗６３=R2、抵抗６４=R3とし、R1、…、R2、R3=1/1００R、…、１０R、１００Rのように抵抗値を１桁単位で段階的に変えて、可変ゲイン増幅部２２から得られる電圧値を予め設定された値を基準に比較するためのコンパレータ２９と選択調整制御手段２６により所望する抵抗をアナログスイッチのオン、オフにより選択するよう制御する。これにより、固定抵抗値に比べて可変ゲイン増幅部２２のゲインの幅を広げることができる。なお、中性子検出器３で計測された電流Iuが小さい場合には、大きな抵抗値を選択するようにする。
　可変ゲイン増幅部２２のゲインは、Ｄ/Ａコンバータ５３の抵抗値を選択調整制御手段２６に接続したコンパレータ２９からの指示によるデジタル電気信号で調整して可変できるが、電流レベル対応用抵抗回路６１を固定抵抗として、Ｄ/Ａコンバータ５３だけで抵抗値を調整しようとすると、電流入力範囲の下限が、例えば1μAまで下る場合、Ｄ/Ａコンバータ５３におけるゲイン設定用カウント値(デジタル電気信号)当たりの電圧変化幅が大きくなり、精度が悪化する。そのため、図３では、ゲインを選択できる電流レベル対応用抵抗回路６１とゲインを調整するＤ/Ａコンバータ５３との二段直列構成として、電流レベル対応用抵抗回路６１で大きくゲインを選択して、Ｄ/Ａコンバータ５３で細かくゲイン調整することにより、精度の高いゲインを自動調整できるようにしている。
　次に実施の形態１の可変ゲイン増幅部２２の選択調整制御手段２６による電流レベル対応用抵抗回路６１の選択とＤ/Ａコンバータ５３の調整及びコンパレータ２９の機能について説明する。炉出力100％レベルに対応した中性子検出器電流Iuを電流/電圧変換部２１に入力すると、反転増幅器３１によって電圧値V1に変換されて出力される。次に、検出器電流指示計出力部２４で検出器電流が表示されると共に、可変ゲイン増幅部２２の反転増幅器５１に電圧値V１が入力される。
　このとき、可変ゲイン増幅器２２の反転増幅器５１の電流レベル対応用抵抗回路６１における抵抗値を、電流レベル(検出器電流指示計出力部２４で表示される検出器電流)により選択的に切り替えると共に、Ｄ/Ａコンバータ５３の抵抗値を調整して、可変ゲイン増幅部２２のゲインを変化させることで、検出器信号処理回路８の出力電圧V3を要求電圧レベル(例えば、V3=３．３V)へ合わせ込むことができる。前記コンパレータ２９は、あらかじめ設定されたコンパレータ２９内の上限電圧基準値と下限電圧基準値を比較して信号処理カード１１以降の演算処理に要求されるある一定レベルの電圧値の範囲になるよう調整制御手段２６を介して自動的にＤ/Ａコンバータの抵抗値を調整している。
　図６は２段のコンパレータＸ、Ｙの組み合わせから構成した具体的回路例であり、目標値を例えば７．１４３Vとした場合、コンバータＸの反転入力（-）に下限基準値７．１４２Vに、コンバータＹの反転入力（-）に上限基準値を７．１４４Vを予め設定しておき、両コンバータの非反転入力（+）にV3を入力することで、上記目標値（７．１４３V）を目指して上記上限値と下限値のスパン内に入るように自動調整する。具体的操作としては操作器のパネル面に設えた選択および調整制御部の自動ボタンを押下げることにより、上記自動調整されたカウント値がＤ/Ａコンバータ５３に送られ、ゲインを自動調整できる。
従って、検出器電流指示出力部２４は検出器電流を単に表示するのみであり、作業者は従来のように、逐一、検出器電流指示出力部２４を確認する必要がない。
　つまり、計測された電流が微小で、検出器信号処理回路８の出力電圧V3が要求電圧レベルに達しない場合は、アナログスイッチ６５～６７のオン、オフで電流レベル対応用抵抗回路６１の抵抗６２～６４を選択することで抵抗値を切り替えると共に、さらに、Ｄ/Ａコンバータ５３の抵抗値を調整して、可変ゲイン増幅部２２のゲインを変化させ、検出器信号処理回路８の出力電圧V3を要求電圧レベルへ合わせ込むことができる。
　また、Ｄ/Ａコンバータ５３を調整することにより、Ｄ/Ａコンバータ５３の抵抗値、電流レベル対応用抵抗回路６１で選択された抵抗値、及びアナログスイッチのオン抵抗値を含めた抵抗値を微調整することができる。そのため、選択調整制御に接続したコンパレータにより可変ゲイン増幅部２２の持つゲインの幅を従来に比べて大きくかつ精度よく自動的に変化させることができるため、結果として計測できる中性子検出器電流の幅が拡大することができる。
　実施の形態２．
　図４は、実施の形態２における検出器信号処理回路(I/Eアンプ)８を示す回路構成図である。実施の形態１では、可変ゲイン増幅部２２に抵抗とアナログスイッチからなる電流レベル対応用抵抗回路６１を追加して切り替え制御をする場合について述べたが、実施の形態２では図４に示すように、図１の基本的回路構成に対して、電流/電圧変換部２１に抵抗とアナログスイッチからなる電流レベル対応用抵抗回路４１を追加する。なお、４２～４４は抵抗、４５～４７はアナログスイッチである。そして電流レベル対応用抵抗回路４１における抵抗値を、選択調整制御手段２７に接続したコンパレータ２９により自動的に切り替える。
　つまり、計測された電流が微小で、検出器信号処理回路の出力電圧V3が要求電圧レベルに達しない場合は、選択調整制御手段２７に接続したコンパレータ２９でアナログスイッチ４５～４７のオン、オフを自動制御して抵抗値を選択して、電流/電圧変換部２１のゲインを変化させ、さらに、可変ゲイン増幅部２２にあるＤ/Ａコンバータ５３の抵抗値を選択調整制御装置２７に接続したコンパレータ２９で細かく調整して、可変ゲイン増幅部２２のゲインを変化させ、総合して検出器信号処理回路８の出力電圧V3を要求電圧レベルへ精度よく合わせ込むことができる。そのため、コンパレータを追設した選択調整制御により検出器信号処理回路のゲインの幅を従来に比べて大きくかつ精度よく自動的に変化させることができるため、結果として計測できる中性子検出器電流の幅が拡大することができる。
　実施の形態３．
　図５は実施の形態３における検出器信号処理回路(I/Eアンプ)８を示す回路構成図であり、図１に対して、可変ゲイン増幅部２２のＤ/Ａコンバータが二段構成となるように、Ｄ/Ａコンバータ５５(DAC1)、５６(DAC2)を２つ直列に接続したものである。
　一方のＤ/Ａコンバータ５５は実施の形態１の電流レベル対応用抵抗回路６１に相当して、コンパレータ２９を基に選択調整制御手段２８で抵抗値を大きく選択し、他方のＤ/Ａコンバータ５６は実施の形態１のＤ/Ａコンバータ５３に相当して、コンパレータ２９を基に選択調整制御手段２８で抵抗値を細かく調整する。そのため、コンパレータでの制御と選択調整制御により可変ゲイン増幅部のゲイン、つまり検出器信号処理回路のゲインの幅を従来に比べて大きくかつ精度よく自動的に変化させることができるため、結果として計測できる中性子検出器電流の幅を拡大させることができる。
　上記実施の形態１～３ではゲインの選択・調整は固定ゲイン増幅器の出力電圧V3をコンパレータに取り込むものをしましたが、本発明はこれに限らず、可変ゲイン増幅器の出力電圧V2を直接コンパレータと接続し選択調整制御手段によりカウント値を指令し制御するようにしてもよいことは言うまでもない。
１　炉外核計装盤、３　中性子検出器、８　検出器信号処理回路、
１４　炉外核計装装置、１６　原子炉容器、２１　電流/電圧変換部、
２２　可変ゲイン増幅部、２３　固定ゲイン増幅部、
２４　検出器電流指示計出力部、２５　調整制御手段、
２６、２７、２８　選択調整制御手段、２９　コンパレータ、
４１　電流レベル対応用抵抗回路、４２～４４　抵抗、
４５～４７　アナログスイッチ、５３、５５、５６　Ｄ/Ａコンバータ、
６１　電流レベル対応用抵抗回路、６２～６４　抵抗、
６５～６７　アナログスイッチ。
　　　　

Claims (6)

  1. 　原子炉容器の外の中性子束を計測して電流値に変換する中性子検出器と、前記中性子検出器からの電流値を検出器信号処理回路を用いて演算処理して原子炉の運転時の中性子束の状態を出力する炉外核計装盤とを備える炉外核計装装置において、前記検出器信号処理回路は、前記中性子検出器で変換された電流値を、その電流値に応じた電圧値に変換する電流/電圧変換部と、Ｄ/Ａコンバータを付設した演算増幅器を有し前記電流/電圧変換部で変換された電圧値を増幅する可変ゲイン増幅部と、前記Ｄ/Ａコンバータのゲインを調整する調整制御手段と、前記可変ゲイン増幅部で増幅された出力電圧を予め設定された基準値を基に比較して前記調整制御手段に出力するコンパレータとを備えたことを特徴とする炉外核計装装置。
  2. 　前記検出器信号処理回路は、
    前記中性子検出器で変換された電流値を、その電流値に応じた電圧値に変換する電流/電圧変換部と、
    前記電流/電圧変換部で変換された電圧値から前記中性子検出器で変換された電流値を指示する検出器電流指示計出力部と、
    ゲインを選択できる電流レベル対応用抵抗回路及び、ゲインを調整するＤ/Ａコンバータを持つ演算増幅器を有し、前記電流/電圧変換部で変換された電圧値を増幅する可変ゲイン増幅部と、
    前記電流レベル対応用抵抗回路のゲインを選択し、前記Ｄ/Ａコンバータのゲインを調整する選択調整制御手段に接続し、可変ゲイン増幅部から得られる電圧値をあらかじめ設定された値を基準に自動比較するコンパレータと、
    を備えることを特徴とする請求項１記載の炉外核計装装置。
  3. 　前記検出器信号処理回路は、
    ゲインを選択できる電流レベル対応用抵抗回路を持つ演算増幅器を有し、前記中性子検出器で変換された電流値を、その電流値に応じた電圧値に増幅して変換する電流/電圧変換部と、
    前記電流/電圧変換部で増幅して変換された電圧値より前記中性子検出器で変換された電流値を指示する検出器電流指示計出力部と、
    ゲインを調整するＤ/Ａコンバータを持つ演算増幅器を有し、前記電流/電圧変換部で増幅して演算された電圧値を増幅する可変ゲイン増幅部と、
    前記電流レベル対応用抵抗回路のゲインを選択し、前記Ｄ/Ａコンバータのゲインを調整する選択調整制御手段に接続し、可変ゲイン増幅部から得られる電圧値をあらかじめ設定された基準値を基に自動比較するためのコンパレータと、
    を備えることを特徴とする請求項１記載の炉外核計装装置。
  4. 　前記電流レベル対応用抵抗回路は、抵抗とアナログスイッチの直列体の複数個で構成されることを特徴とする請求項２あるいは請求項３に記載の炉外核計装装置。
  5. 　前記検出器信号処理回路は、
    前記中性子検出器で変換された電流値を、その電流値に応じた電圧値に変換する電流/電圧変換部と、
    前記電流/電圧変換部で変換された電圧値より前記中性子検出器で変換された電流値を指示する検出器電流指示計出力部と、
    直列接続された２つのＤ/Ａコンバータを持ち、一方のＤ/Ａコンバータで前記中性子検出器で変換された電流値レベルに対応してゲインを選択し、他方のＤ/Ａコンバータでゲインを調整する演算増幅器を有し、前記電流/電圧変換部で変換された電圧値を増幅する可変ゲイン増幅部と、
    前記２つのＤ/Ａコンバータのゲインを選択、調整する選択調整制御手段に接続し、可変ゲイン増幅部から得られる電圧値をあらかじめ設定された値を基準に自動比較するためのコンパレータと、
    を備えることを特徴とする請求項１記載の炉外核計装装置。
  6. 　前記コンパレータは、上限基準値と下限基準値を予め所定の値に設定しておくことで、所定の目標値を目指して上記上下限基準値内のスパンに入るように自動調整されるようにしたことを特徴とする請求項１から３および請求項５のいずれか１項に記載の炉外核計装装置。
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