JPS5916282B2 - カクジツアンゼンセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、探知器からの電圧信号の振幅値が、調節可能
な２個の電圧値で限定された範囲外になると動作する様
に構成された確実安全装置に関する。

ｏ 本発明は、特に、原子炉の保護装置に組み込まれる
と好適である。

この保護装置は、１又は多数の物理量値が、基準値より
かなりずれたときに、安全吸収体が原子炉心部へ落下す
る如き構造のものが望ましい。原子炉制御棒動作に関し
ての使用５ の場合、例えば、圧力、温度、中性子磁束
等の物理的入力のＮ個の量は、原子炉内の異なるＮ個所
で測定される。原子炉保護装置で必須の条件は、それに
組み込まれる電子制御装置の安全性及び信頼性が高いと
０ いうことである。

このため、制御装置は、本質的に確実安全が確保され得
る様に設計されているのが良い。確実安全の概念は、安
全性の問題に直面している専門家にはよく知られている
。

すなわち、安全５ 故障状態で、動作させようとする変
化に堪える材料の能力を意味する。原子炉の緊急停止へ
の使用が例とされる。通常使用される工業材料の場合、
安全故障率は、非安全故障率と同程度の大きさである。
本発明に依る装置では、非安全故障率はかなり小さく、
安全故障率ぱ同程度に保持される。非安全故障とは、保
護装置のパラメータの１つが、限界値を越えた場合に、
所望の保護動作をしない故障である。本発明に依れば、
非安全故障率は、絶対値で、通常の工業材料より１０倍
も小さい。これは、電子回路のコスト及び大きさを増加
することなく達成できる。より明確に言えば、本発明は
、探知器からの電圧信号の振幅値が、調節可能な２つの
電圧値で限定された範囲内にある場合には＋１の直流出
力電圧値を発生し、該範囲外の信号値若しくは回路が故
障した場合にはＯの出力値を出す様に構成された確実安
全制御装置に関するものである。

本発明の一実施例に於いては、探知器からの電圧は直流
電圧であるが、探知器は、周期電流でも動作可能で、又
、周期電圧を送ることもできる。本装置は次のものから
成つている： 例えば、 一定の振幅を有する方形波の様な周期電圧を送る安定供
給源Ａと、前記安定供給源Ａにその一次巻線が接続され
ている絶縁変圧器Ｔａの二次巻線に接続されており直流
電圧を出力する整流回路と、前記整流回路からの直流電
圧を受け、測定される信号の値に比例する電圧Ｖｅを発
生する探知器と、絶縁変成器Ｔａの二次巻線に入力端子
がそれぞれ接続されておりその出力に電圧Ｖｄ及びこれ
と逆極性の電圧Ｇｒｅｆを発生する２つの発電器Ｇ及び
Ｇ１と、絶縁変圧器Ｔａの二次巻線に接続されており、
振幅Ｖｓの方形波電圧を発生する調整可能な分電器と、
前記電圧Ｖｅと、２つの直流電圧Ｖｄ及びＶｒｅｆと方
形波電圧Ｖｓの合計値とを比較して、前記電圧Ｖｅが一
定範囲（Ｖｄ＋Ｖｒｅｆ−Ｖｄ−１−Ｖｒｅｆ＋Ｖ禮外
の時はゼロの、一定範囲内の時は＋１の出力電圧を発生
する比較装置と、前記出力電圧を電気的に絶縁して増幅
及び検出するための装置、探知器は。

ひずみ計型変換器又はホイーストン橋に取付けた白金温
度計又は熱電対の様なものを使用する。直流値を交流値
へ変換して多種の電子回路動作を行なえば、多くの利点
がある。

すなわち、第１に、絶縁変圧器の使用を可能にし、故障
状態で回路の一部が破損しても、それは所謂安全故障で
、他の部分に悪影響を及ぼさず、更なる破損を起こさな
い。第２に、交流動作なので、その交流周波数（例えば
１ＫＣ／Ｓ）に等しい周波数で装置の全体を連続的に検
査することができる。供給源Ａからの周期電圧は、本発
明では方形波としているが、正方形波、三角形波、又は
正弦波であつても本発明の範囲に反しないことは明らか
である。本発明の実施例に依れば、本装置は又、探知器
出力Ｖｅの直流電圧を処理するための回路を有し、アナ
ログ信号を出力する。

該処理回路は、少なくとも１個の可変利得増幅器でその
入力が探知器の出力に接続しているもの；第一次巻線が
供給源Ａに接続されている絶縁変圧器Ｔａの第二次巻線
に接続されている変復調装置；及び、該変復調装置に直
列に接続された低出力インピーダンスの増幅器とから構
成されている。該増幅器の利得は可変であるので、探知
器特性の変化に関係なく、或る電圧範囲内で動作するこ
とができる。

これは、利得を探知器の特性に整合することによつてな
される。幾くつかの形態に於いて、探知器の電圧一信号
特性曲線を逆にするために、探知器信号と変復調装置と
の間に、整合回路を配置するのが良い。

探知器と増幅器とから成る本装置は、物理量の増加につ
れて増加する電気信号を発生する。幾つかの応用として
、信号は、物理量に対称になり、その電圧値は物理量的
に反比例するのが良い。それによつて、信号値を低基準
値と比較して、負論理で動作する場合、トリツプは、物
理量が最大となつた時に起こるという利点がある。電圧
値を縦座標に、物理量を横座標にとつた場合、整合回路
は、縦座標と横座標とを取り変えて、物理量が増加する
と出力電圧が減少する様な別の電気信号を発生する。変
復調装置（又は同期整流器）は、アナログ出力を上流の
回路から絶縁する。増幅器は低出力インピーダンスなの
で、増幅器の１個が短絡しても他の増幅器からの信号を
防害する様なことはない。これらの増幅器は、１に等し
く、インピーダンス整合機能を果し、絶縁体として役立
つ利得を有する。本発明に依る装置は、回路の１個の素
子が故障しても、自動的に安全故障状態になり、同時に
幾つかの素子が故障した時だけ、非安全故障となる様に
設計されている。

本発明の他の特徴及び利点は次の詳細な実施例の説明を
添付図面を参照して説めばより完全に明らかになるであ
ろう。

ただし、実施例はもつぱら解説のためのものであつて、
本発明の範囲を限定するものではない。第１図は、安全
吸収体を制御するための、本発明の制御装置のプロツク
・ダイアグラムである。

図に於いて、９，１１，１３，１５は、例えば、温度の
様な同じ物理的パラメータを測定するための探知器であ
る。これら４個（この図の場合）の探知器からの信号は
、本発明に依る確実安全制御装置Ｇ，ｌＶ，ｌ３，ｌ５
′へ送られる。該装置の出力は、それぞれ３個の４入力
３一致（３／４）論理回路１９，２１，２３の各入力端
子に接続されでいる。

（以下ｎ入力端子を有しｎ個の入力のうちｍ個の入力が
変化した時その出力端子の状態が変化する論理回路をｍ
／ｎ論理回路と呼ぶことにする。）符号２５，２７及び
２９は１／ｎ論理回路であり、制御装置、例えば前述し
た３／４論理回路の出力にその１入力端子が接続されて
おり、その出力の論理信号値に応答し、その信号が変化
した時出力信号が変化する。回路２５，２７，２９のそ
れぞれの他の入力端子は他の物理パラメータ（中性子磁
束、圧力、温度等）の測定システム及びユニツトに接続
されている。これらの論理回路２５，２７，２９の出力
信号は、コイル３７，３９，４１の供給リレー３１，３
３，３５を制御する。通常動作中、安全吸収体は引き上
げられて、原子炉心部の外にある。３個のコイルの内２
個が、リレーによつて断続されると、安全吸収体４３は
落下し、原子炉を緊急停止させる。

第２図は第１図に示した探知器９，１１，１３，１５を
含む安全確実装置Ｇ，ｌｌ′，１３，１５′の任意の１
つのブロツク・ダイヤグラムである。供給源Ａは、方形
波電圧を絶縁変圧器Ｔａの第一次巻線に供給している。
整流回路Ｒは、絶縁変圧器Ｔａの第二次巻線の端子に接
続されて（・る。整流器の出力側で、供給源Ａからの交
流電圧と同じ直流電圧が、ブリツジ型探知器８の対向す
る端子ノに接続されている。

該探知器は、ひずみ計型変換器又はホイーストン橋の板
に配置された温度測定器１０であつても良い。測定され
る物理量の変化は、ブリツジの平衡をくずし、ブリツジ
１４の接地点とそれに対向する点の間に電位差を生ずる
。

この電圧は、２っの通路１８，２０を介して比較器１６
に送られる。この通路１８，２０は非安全故障率を小さ
くする。この比較回路１６には、更に、変圧器Ｔａの第
二次巻線から送られ、整流回路２２によつて整流された
種々の直流電圧が送られる。変圧器の第一巻線は供給源
Ａに接続されている。プロツク２４は、比較装置１６中
の差動増幅器のずれ電圧を検査するための回路である。

絶縁変圧器Ｔｂの第一次巻線は比較器１６の出力に接続
されている。変圧器の第二次巻線は、整流回路２６に接
続されている。この整流回路は、後述する如く、探知器
からの直流信号が許容範囲内にある時には、＋１の値の
論理信号を出し、探知器からの信号が許容範囲外にある
時又は回路素子に故障のある時には０の値の信号を出す
様に構成されている。第２の整流器は、変圧器Ｔｂの第
二次巻線端子に接続されて、直流信号を記憶回路３２へ
送る。記憶回路は、導線３４を介して比較器１６に接続
されている。通路３６は探知器の出力に接続され、探知
器の表示に比例するアナログ信号を出力するためのもの
である。

通路３６の信号は、増幅回路３８を介し、整合回路４０
、及び、並列に接続された２個の変復調装置４２，４４
へ送られる。変復調装置の出力は並列に接続された増幅
器４６に接続される。出力４８には、探知器から送られ
た信号に比例するアナログ信号が得られる。第３Ａ図は
、第２図に示した装置の１実施例の詳細なダイアグラム
である。

第２図のダイアグラムに示されている様に、変圧器Ｔｂ
の第一次巻線２は、供給源Ａに接続されている。整流回
路Ｒは、対向して配置された２個のダイオード５０，５
２によつて成るブリツジ及び後述するローパス・フィル
タによつて構成されている。２個のダイオードは、同極
が接続され、共通接続点５４を形成する。

この接続点５４と変圧器Ｔａの第二次巻線の中間点５６
との間に整流電圧が現われる。この整流電圧は、インダ
クタンス・コイル５８とコンデンサ６０から成るロー・
パス・フィルタを介して直流にされ、探知器８の対向す
る端子へ供給される。接地点と探知器端子１４の間に現
われる電圧Ｖｅは、差動増幅器Ｄ，びの２個の入力Ｅ，
Ｅ５にローパス・フイルタを介して送られる。ローパス
・フィルタ６２は電圧のピークを抑制するためのもので
ある。可変低抗器６４と固定抵抗器６６で構成される分
電器の出力に得られる電圧Ｖｓは、増幅器Ｄの端子Ｆへ
接続されている。抵抗器６４，６６から成る同型の分電
器は、等電圧を増幅器σの端子Ｖへ供給している。直流
電圧発電器Ｇは、変圧器Ｔａの第二次巻線と、導線７２
を介して互いに接続されているダイオードにより成るダ
イオード橋６８，７０及びローパス・フイルタ７４とか
ら構成されている。

この電圧Ｖｄは差動増幅器Ｄ，Ｙｊの端子Ｆ，Ｆｆへ供
給されている。発電器Ｇは、変圧器Ｔａの第二次巻線の
２個の端子と、対向して配置され、同極が抵抗器８０を
介して接地されているダイオード７６，７８及びローパ
ス・フイルタ８２とから構成され、抵抗８０を調節する
ことにより電圧Ｖｄと逆符号の調節可能な直流電圧Ｖｒ
ｅｆを発生する。この電圧は、増幅器Ｄ，Ｙｊの端子Ｆ
，Ｆ′に印加されている。電圧Ｖｒｅｆ及びＶｄの絶対
値は、それぞれ、電圧Ｖｅの約２倍から３倍に設定され
ており、それによつて、発電器Ｇ又はαが故障した場合
に、差動増幅器に印加された電圧が許容範囲外にあるこ
とを確保する。増幅器Ｄ，Ｄの出力は、変圧器Ｔｂの第
一次巻線の端子に接続されている。

インバータＫは、絶縁変圧器Ｔｂの第二次巻線に接続さ
れ、信号を絶縁変圧器Ｔｃの第一次巻線に送る。整流回
路ビは、絶縁変圧器Ｔｃの第二次巻線に接続されている
。第３Ａ図では、整流回路ビは、４個のダイオードから
成るブリツジとなつている。第３Ａ図には更に、増幅器
Ｄ，σのずれ電圧をチエツクするための回路２４が示め
されている。この回路は、安定電圧源８１、抵抗器８３
，８５により成る分電器、及び、安定電圧源８１を接続
器８７により増幅器Ｄ，びの入力Ｆ，Ｐ′へ接続するた
めの導線″とから構成されている。該回路は、更に、記
憶回路３２を有する。

この記憶回路は、各々が受光素子Ｃａ，Ｃｂ及びこれら
に対向して配置された受光素子９０，９２から成る２個
の光カブラＰａ，Ｐｂとから成り、整流回路ビの端子に
接続されている。この受光素子Ｃａ，Ｃｂは、それぞれ
、増幅器Ｄ，Ｄの電源を負電源端子９４と正電端子９６
とに接続する。整流回路ビの端子（この場合、発光素子
）に信号が現われると、増幅器Ｄ，Ｙｊが作動する。故
障又は電圧Ｖｅが許容範囲を越えると、整流回路ｗには
信号が現われず、増幅器Ｄ，Ｙｊは動作しないので、該
回路は閉そくされる。本装置を動作状態に戻どすために
、スイツチ９８がコンデンサ１００と抵抗器１０２によ
つて作動される。該スイツチは、直列の発光素子を端子
１０４，１０６間に配置された直流電圧源に接続する。
積分回路ＲＣ（抵抗器１０２とコンデンサ１００）の時
定数は１秒程度である。直流電圧源は、変圧器Ｔａの第
二次巻線に現われる整流された電圧に置き代えられるの
が良い。図示された回路は、更に、信号処理装置を有す
る。

この装置は、抵抗器１１０，１１２によつて決定される
一定利得を有する第１の増幅器１０８によつて構成され
ている。この増幅器の抵抗器１１０，１１２は、コンデ
ンサ１１３，１１４があるので、口ー・パス・フィルタ
の機能も果す。該増幅器の出力は、可変利得差動増幅器
１１７の入力に接続されている。増幅器の出力は、２個
の整合回路に接続されておりブリツジ１４の出力電圧の
変化に対応する相似の又は逆の傾斜を有する信号を通路
１２０及び１２２へ送る。出力１２０で、直流信号は変
復調装置へ送られて、その出力は、増幅器１３０へ接続
される。第３Ｂ図は、第３Ａ図に示した通路１２０の出
力側の変復調装置１２８の詳細な回路図である。

この変復調装置は、変調器１２８ａと復調器１２８ｂと
から成る。通路１２０の直流信号は、インダクタンス・
コイル１２４とコンデンサ１２６とから成るロー・パス
・フイルノを介して、変調器１２８ａへ送られる。回路
１２８ａは、変圧器Ｔａの第二次巻線へ接続された従来
型の変調器である。復調器１２８ｂは直流信号を出力す
る。この出力信号は、直旅人力信号１２０に等しく、こ
の入力信号に関し絶縁されている。該出力信号は、低出
力インピーダンスの利得を有する増幅器１３０へ送られ
る。１３２の出力信号は、探知器８からの電圧Ｖｅ”に
比例する。

本装置の動作を第４図を用いて説明する。

第４図左端のＶｄは変圧器Ｔａの２次巻線端子とダイオ
ード６８及びダイオード間を接続する導線７２及びロー
・パス・フイルノ７４から構成される発電器（整流回路
）Ｇの出力電圧を示すものである。

Ｖｒ（Ｒｅｆ）は変圧器Ｔａの２次巻線端子とダイオー
ド７６，７８及びロー・パス・フイルタ８２から構成さ
れる発電器Ｇの出力電圧であり一端が接地された可変抵
抗器８０で構成する分電器で調整可能となつている。こ
れらの電圧ＶｄとＶｒｅｆとは発電器内のダイオードの
向きから容易に理解できるように互いに逆の極性である
。Ｖｓは、変圧器Ｔａの２次巻線端子に接続されたダイ
オード６４の半波整流出力（正電圧）を可変抵抗器６４
及び固定抵抗器６６で構成される分電器を介して調整さ
れた後の電圧を示すものであり、そのレベルを抵抗６４
を調整することにより可変することができる。Ｖｅはブ
リツジ１４で測定される物理量の変化によるブリツジの
平衡状態の変化により生ずるブリツジ１４と接地点間の
電圧である。以上述べたそれぞれの出力電圧に於て、電
圧ＶｄとＶｒの出力端子を接続することにより、その電
圧は分電器８０により調整された分だけシフトされた正
の合成電圧が生ずる。

この電圧レベルが図中で示す禁止範囲１３３を決定する
。この電圧に半波整流出力である抵抗６４及び抵抗６６
の接続点の電圧Ｖｓを点Ｐ及び点Ｑで合成することによ
り禁止範囲１３６及び許容範囲１３４が決定される。こ
れらの合成電圧（Ｖｄ４−Ｖｒ＋Ｖｓ）は差動増幅器Ｄ
，Ｖｆの非反転入力端子Ｆ，ｙに接続されている。一方
前述したブリツジ１４の出力電圧はロー・パス・フィル
タ６２を介して差動増幅器Ｄ，σの反転入力端子Ｅ，Ｆ
！にそれぞれ接続されている。ここで供給源Ａからパル
ス状の電圧波形が変圧器Ｔａに加えられたとすると、Ｖ
ｓにはそのままの電圧波形が表われる。

従つてブリツジ１４からの直流電圧Ｖｅが、許容範囲１
３４の通常動作範囲であるとすると、増幅器Ｄ，Ｙｊの
入力端子Ｆ，ｒに印加される電圧は交流電圧であるので
、その出力端子にはそれぞれゼロでない正及び負の交流
電圧が出力される。一方電圧Ｖｅが（ｅ＋Ｖ１−１−Ｖ
ｓ）の合計よりも高い時、すなわち禁止範囲１３６内の
時には、増幅器Ｄ，ぴの出力端子の電圧はそれぞれ負の
出力電圧を発生し続ける。また電圧Ｖｅが（Ｖｄ＋Ｖｒ
＋Ｖｓ）の合計より低い時、すなわち禁止範囲１３３内
の時には、増幅器Ｄ，σの出力電圧はそれぞれ正の出力
電圧を発生し続ける。

従つて、変圧器Ｔｂの増幅器側巻線には、Ｖｅが許容範
囲内の電圧の場合、交流電圧が印加され、その他の場合
には、正又は負の電位に維持される。上述したＶｄ，ｒ
及びＶｓを合成するための各共通接続点に於て、単に接
続した場合、過大電流が流れる場合には、好適な値の抵
抗等を介した後接続すれば良い。

第３Ａ図を参照すれば、電子回路素子の１個が故障した
場合、変圧器Ｔｅの出力信号値はＯとなることが判る。

例えば、受光素子が故障して非動作状態になれば、差動
増幅器Ｄは接続されず、変圧器Ｔａは第二次巻線にＯ信
号を出力する。差動増幅器の１個が短絡すると、変圧器
は飽和して、その第二次巻線は信号を出さない。同様に
、供給源Ａが中断し、又は、整流ダイオードが故障する
と、変圧器Ｔｂの第二次巻線に信号は現われない。更に
、変圧器は、前述の如く、回路の異なる部分を絶縁する
。非安全故障率、すなわち、故障によつて生じる０レベ
ルの出力信号を出すような故障の率は、時間当り５×１
０−７より小さくすることが出来た。

探知器からの信号に比例するアナログ信号によつて、探
知器を監視しながら、調整若しくは表示動作を正しくし
、安全指令を出して非安全故障率を改善することが出来
る。この発明の範囲に反することなく広範に異なる実施
態様を構成することは明白で、この発明はその実施態様
に制約されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する、保護制御装置のプロツク
・ダイアグラムである；第２図は、本発明に依る装置の
プロツク・ダイアグラムである；第３Ａ図は第２図の詳
細な回路図であり、第３Ｂ図は第３Ａ図の一部回路の詳
細な回路図である。 第４図は、通常動作範囲を限定する異なる電圧のダイア
グラムである。図中、符号９′，１１′，１３′，１５
′・・・・・・確実安全制御装置、２５，２７，２９・
・・・・・論理回路、１６・・・・・・比較器、２６・
・・・・・整流回路、４６・・・・・・増幅器、４２，
４４・・・・・・変復調装置、５０，５２・・・・・・
ダイオード、６０・・・・・・コンデンサ、６２，７４
，８２・・・・・・口一・パス・フィルタ、６４・・・
・・・可変抵抗器、６６・・・・・・固定抵抗器、７６
，７８・・・・・・ダイオード、９０，９２・・・・・
・発光素子、１００，１１３，１１４・・・・・・コン
デンサ、１１１，１１２・・・・・・抵抗器、１２８・
・・・・・変復調装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 探知器からの電圧信号値が、２個の調節可能値によ
   つて限定された範囲内にあるときに、＋１の値の直流出
   力電圧を出力し、回路素子の１個に故障があるか、又は
   、前記電圧信号値がこの範囲外にあるときに、０の出力
   値を出す確実安全装置であつて、一定の振幅を有する方
   形波の様な周期電圧を送 る安定供給源Ａと、前記安定
   供給源Ａにその一次巻線が接続されている絶縁変圧器Ｔ
   ａの二次巻線に接続されており直流電圧を出力する整流
   回路と、前記整流回路からの直流電圧を受け、測定され
   る信号の値に比例する電圧Ｖｅを発生する探知器と、
   絶縁変成器Ｔａの二次巻線に入力端子がそれぞれ接続さ
   れておりその出力に電圧Ｖｄ及びこれと逆極性の電圧Ｖ
   ｒｅｆを発生する２つの発電器Ｇ及びＧと、絶縁変圧器
   Ｔａの二次巻線に接続されており、振幅Ｖｓの方形波電
   圧を発生する調整可能な分電器と、前記電圧Ｖｅと、２
   つの直流電圧Ｖｄ及びＶｒｅｆと方形波電圧Ｖｓの合計
   値とを比較して、前記電圧Ｖｅが一定範囲（Ｖｄ＋Ｖｒ
   ｅｆ〜Ｖｄ＋Ｖｒｅｆ＋Ｖｓ）外の時はゼロの、一定範
   囲内の時は＋１の出力電圧を発生する比較装置と、前記
   出力電圧を電気的に絶縁して増幅及び検出するための装
   置、から構成されることを特徴とする確実安全装置。 ５