JPH0225159B2 - - Google Patents

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つた。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ぎ成分
の２乗平均を計測するキヤンベル法方式（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
力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）、キヤンベル法（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
レンジモニタ）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
きる等の利点があつた。

第１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からの信号は前置増巾器２によ
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はパルス計数系４と
キヤンベル計測系１０とで構成されている。そし
て、中性子検出器１からの信号は、それぞれの信
号処理回路５，６，７及び１１，１２，１３によ
りパルス計数方式及びキヤンベル法方式で処理さ
れた後、トリツプ回路８及び１４に入力される。

トリツプ回路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ツプ信号が制
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
ジモニタ）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つても、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
監視装置と変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
中間系のキヤンベル出力が充分直線性を持つ範囲
に至り、パルス系４からキヤンベル系１０に監視
機能を切換えるまではキヤンベル系１０のレベル
低を、切換後はパルス系４のレベル高のトリツプ
信号を手動または自動的にバイパスするようにし
なければならず、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
から大きく改良されたものではなかつた。

さらに、広域中性子監視装置（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、検出器または系
統の故障によ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ツプ
信号によつ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。

原子炉出力を監視するモニタにおいて、その心
臓部とも言える中性子検出器の感度の低下、特性
の変化等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
上で非常に重要な機能であるが、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健全性や特性劣化を
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ヤン
ベ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、原子炉の中性子束を検出する
中性子検出器と、原子炉出力が起動領域にあると
きに、前記中性子検出器から出力される検出信号
をパルス計測法にて計測するパルス計測系回路
と、このパルス計測系回路と共に前記中性子検出
器に接続され、原子炉出力が中間領域にあるとき
に前記中性子検出器からの検出信号をキヤンベル
法にて計測するキヤンベル計測系回路と、前記パ
ルス計測系回路及びキヤンベル計測系回路の各出
力のオーバーラツプを検出し、炉出力がこのオー
バーラツプ範囲にあるときに、炉出力が上昇中で
あればキヤンベル計測系回路を選択し、下降中で
あればパルス計測系回路を選択するように、両回
路の切換えを行うオーバーラツプ検出演算処理回
路と、前記オーバーラツプ検出演算処理回路が前
記オーバーラツプを検出しない場合は、監視機能
が異常状態にあると判定し、トリツプ信号を出力
するトリツプ回路と、前記監視機能が異常状態に
あると判定された場合に警報信号を発生する警報
信号発生手段と、を備えるようにした点にある。

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、前置増巾器２ａ
により増巾され、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は、第２図にお
けるパルス計数系４，キヤンベル計測系１０と略
同様のパルス計数系４ａ，キヤンベル計測系１０
ａから構成されている。前置増巾器２ａからの信
号は、このパルス計数系４ａ，キヤンベル計測系
１０ａにより、それぞれパルス計数方式及びキヤ
ンベル法方式で処理されるようになつている。そ
してパルス計数系４ａとキヤンベル計測系１０ａ
の２系統の出力信号は、トリツプ回路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１５ａを介してまたトリツプ回路８ａに
入力される。トリツプ回路８ａにおいて、基準信
号と比較され、レベル低やレベル高等のトリツプ
信号が制御棒引抜阻止系９ａに出力される。

＜使用＞ 次に第２図、第３図を参照して本発明の作用を
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１５ａにおいて、パルス系４ａ
とキヤンベル系１０ａ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４
ａ，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、キヤンベル系の出力信
号Ｖ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OV）。

即ち、健全な検出器の出力に基づく信号によれ
ばキヤンベル系の信号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つ
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C₁（通常10⁴cps程度）
に対応しており、炉出力P₁以下では一定の値V₁
±△V₀となつている。ここに△V₀は測定誤差精
度を示す。

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等ととも
に飽和しはじめ炉出力P₂＋△P₂以上でほぼ一定
の値C₂±△C₀で飽和する。ここで△C₀は測定誤
差精度を示す。この時のキヤンベル系出力信号は
所定の値V₂＋△V₂となつている。

従つて出力上昇時には第２図に示すオーバーラ
ツプ検出演算回路１５ａにおいて炉出力がP₁と
なりパルス系の信号Ｃが所定のC₁に達するまで
はキヤンベル系の信号はV₁＋△V₀以下となつて
いること、C₁＋△C₁に達したときにはV₁＋△V₁
以上になつていることの２点を検出することによ
つてパルス系の計数率の上昇に伴い、キヤンベル
系出力Ｖが健全に立上つていることが確認でき
る。

またさらに、炉出力が上昇し、P₂に達し、キ
ヤンベル系出力信号Ｖが所定のV₂に達したとき
にはパルス系出力信号ＣがC₂−△C₂以上となつ
ていること、ＶがV₂＋△V₂以上に達したときに
はＣがC₂−△C₀以下であることの２点を検出す
ることによつ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、前述の判定を逆に上限
側、下限側の順に行なうことによつてオーバーラ
ツ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
側の各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
当の直線性オーバーラツプがとれているかチエツ
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。

前記の各系の比較の基準となる所定の信号値等
は検出器及び回路系の系統の初期の試験・校正等
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ツプ信
号をトリツプ回路８ａに出力するようにすれば、
検出器の何らかの異常により所定のオーバーラツ
プが得られなくなつ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を利用して、
出力上昇時にはパルス系が所定の出力に達したと
きに、キヤンベル系が正常に立上つていることを
判定し、警報出力のバイパス、接続を自動的に行
えることにもできる。すなわち、キヤンベル系が
正常に立上るまでは、キヤンベル系のレベル低の
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。

パルス系が所定のレベルに達し、キヤンベル系
が正常に立上つた場合には、パルス系の警報出力
をバイパスし、キヤンベル系のレベル低、警報出
力を接続する。

逆に出力が下降してくる場合のキヤンベル系か
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
桁程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つた後に、下限側又は上
限側でのもう一方で異常が検出されれば警報出力
の有無によらず動作異常の警報を出すこともでき
る。

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
応する各系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とキヤンベ
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C₁に達したときの、キヤンベル系の出
力信号V₁とを利得調整によつて一致させ、その
後の出力上昇とともに両系統の出力信号が一致し
たまま上昇するかどうかを判定することによつて
出力直線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をリニアスケー
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
処理回路１５ａで独自に行なつてもよい。この場
合においても勿論、レンジ位置信号や設定レベル
信号を受けて所定の範囲でオーバーラツプがとれ
ているかどう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れなくなると
き、すなわちパルス系、キヤンベル系の出力信号
の不一致幅が所定の設定基準以上になつたときの
パルス系、キヤンベ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つて
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
グラフイツクデイ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
られているかを一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イジタル的に合わせ
て表示させることにより明確に異常の有無が判断
できる様に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
して表示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、ほぼ正
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く検出し、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
測方式による出力信号が直線性をもつてほぼ正常
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き、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等の対策が容易
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
側での異常かによつ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認による異
常判定だけでなく、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段階で行なうようにすれば、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。

さらに本発明はよれば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つた時点でオーバ
ーラツプ検出演算処理回路において、トリツプ回
路への入力信号（パルス系からキヤンベル系へ）
の切換信号、またはトリツプ出力信号のパルス系
警報のバイパス、キヤンベ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にでき、
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図は従来の広域中性子出力監視装置のブロ
ツク図、第２図は本発明による広域中性子出力監
視装置を示すブロツク図、第３図は本発明による
パルス計数法とキヤンベル法による出力信号のオ
ーバーラツプ検出例を示すグラフである。 １，１ａ…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
リツプ回路、９，９ａ…制御棒引抜阻止系回路、
１０，１０ａ…キヤンベル計測系回路、１１…ゲ
イン切換回路、１２…位相反転回路、１３…２乗
平均回路、１４…トリツプ回路、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 原子炉の中性子束を検出する中性子検出器
   と、 原子炉出力が起動領域にあるときに、前記中性
   子検出器から出力される検出信号をパルス計測法
   にて計測するパルス計測系回路と、 このパルス計測系回路と共に前記中性子検出器
   に接続され、原子炉出力が中間領域にあるときに
   前記中性子検出器からの検出信号をキヤンベル法
   にて計測するキヤンベル計測系回路と、 前記パルス計測系回路及びキヤンベル計測系回
   路の各出力のオーバーラツプを検出し、炉出力が
   このオーバーラツプ範囲にあるときに、炉出力が
   上昇中であればキヤンベル計測系回路を選択し、
   下降中であればパルス計測系回路を選択するよう
   に、両回路の切換えを行うオーバーラツプ検出演
   算処理回路と、 前記オーバーラツプ検出演算処理回路が前記オ
   ーバーラツプを検出しない場合は、監視機能が異
   常状態にあると判定し、トリツプ信号を出力する
   トリツプ回路と、 前記監視機能が異常状態にあると判定された場
   合に警報信号を発生する警報信号発生手段と、 を備えた高域中性子出力監視装置。