JPS6235636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中性子束をモニタする中性子測定装置
に係り、特に出力系中性子モニタの増幅器のゲイ
ンを自動調整する中性子測定装置に関する。

沸騰水形原子炉においては、炉心内の中性子束
（熱出力）分布を測定するために第１図に示すよ
うに、炉心内にｎ個（例えば100〜200個）の炉内
中性子検出器１−１，１−２，…，１−ｎを設置
し各点の中性子束を検出するとともに、その検出
信号を出力系中性子モニタ２のそれぞれの増幅器
３−１，３−２，…３−ｎに供給し増幅を行なつ
ている。増幅器３−１，３−２，…３−ｎの出力
信号はアイソレータ４を介してプロセスコンピユ
ータ５（以下、プロコンと指称する）に供給し、
また同様にアイソレータ４を介してフルコア表示
部６に供給している。このアイソレータ４は出力
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系中性子モニタ２の如き安全系とプロコン５の如
き非安全系とを分離しプロコン５側の故障が出力
系中性子モニタ２に支障を与えないようにしてい
る。プロコン５はアイソレータ４を経由して入力
された中性子束をもとに炉心性能計算を行なうも
のである。

また、出力系中性子モニタ２にあつては、流量
検出器７で検出した原子炉の再循環流量を流量変
換回路８にて適宜信号変換し、増幅器３−１，３
−２，…３−ｎの中性子束を平均化する平均回路
９の平均値とともにスクラム監視回路１０に入れ
てスクラム監視機能を行なつている。

ところで、一般に炉内中性子検出器１−１，１
−２，…，１−ｎにあつては、天然ウランあるい
はボロンなどの核分裂を塗布した核分裂形電離箱
の如きものを使用しているので、上記物質は中性
子の照射によつて時間とともに燃焼して自己崩壊
を起し徐々に検出感度の低下をもたらす。また、
炉内中性子検出器１−１，１−２，…，１−ｎは
炉心の中性子を局部的に検出しているためにその
検出感度に不揃いが生じてくる。しかし、出力系
中性子モニタ２は全体を把握しているので、個々
の炉内中性子検出器１−１，１−２，…，１−ｎ
の検出感度の不揃いをなくすため、モニタ内部の
個々の増幅器３−１，３−２，…，３−ｎのゲイ
ンを調整する必要がある。

従来、これら増幅器３−１，３−２，…，３−
ｎのゲイン調整は手動によつて行なつている。こ
のため、人的操作ゆえ細心の注意力と根気を必要
とする。

また、制御棒の操作を行なつた場合には炉内中
性子束分布が変化するためAPRM係数つまりピー
キング係数（炉内中性子束の平均値に対し中性子
束分布の係数を乗じて実際の中性子束に対応する
係数）の変更が必要であり、この場合も炉内中性
子検出１−１，１−２，…，１−ｎの検出感度の
低下等と同様の操作を必要とする。

ところで、原子炉炉心性能計算に於ては、プロ
コン５により毎日中性子検出感度の補正を行な
い、ピーキング係数も炉パターンの変更時に随時
行なつている。

しかしながら、出力系中性子モニタ２側では、
上述したように増幅器３−１，３−２，…，３−
ｎのゲイン設定に時間がかかるばかりでなく、こ
の間スクラム監視機能は停止状態となる。しか
し、本来、スクラム機能を持つ出力系中性子モニ
タ２は高い信頼性の要求される安全系に属し、他
のプロコン５等の非安全系から分離する必要があ
り、プロコン５が機能を喪失しても出力系中性子
モニタ２のスクラム監視機能は喪失させることは
できない。また、誤りトリツプを出力することも
許されない。このためプロコン５による増幅器３
−１，３−２，…，３−ｎのゲイン自動設定は行
なつていない。しかし、実際上、増幅器３−１，
３−２，…，３−ｎのゲイン設定時にはスクラム
監視機能を停止させなければならない不都合があ
り、その監視機能を停止させないで増幅器３−
１，３−２，…，３−ｎのゲイン設定を行なうこ
とが急務とされていた。

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので
あつて、出力系中性子モニタの増幅器のゲインを
手動および自動調整可能とするとともに、炉心性
能計算を行なう非安全系のプロコンから増幅器の
ゲインを自動調整できるようにし、かつプロコン
側の故障時には出力系中性子モニタ側でそのゲイ
ン調整値を保持してスクラム監視機能、中性子束
測定系の機能を維持しうるようにする中性子測定
装置を提供するものである。

以下、本発明の一実施例について第２図および
第３図を参照して説明する。第２図は装置全体の
構成図であり、第３図は特に第２図に示す増幅器
の内部構成を具体化した一構成例である。第２図
において中性子検出器１１−１，１１−２，…，
１１−ｎは炉心（図示せず）の各点に配置しその
点の中性子束を検出して安全系に属する出力系中
性子モニタ１２の個々の増幅器１３−１，１３−
２，…，１３−ｎに入力している。これらの増幅
器１３−１，１３−２，…，１３−ｎは第３図に
示す構成例をとつており、この具体的説明は後述
する。

一方、非安全系に属するプロコン１４は出力系
中性子モニタ１２から原子力安全上切離されてい
るが、出力系中性子モニタ１２とはアイソレータ
１５を介してデータ出力制御手段としての演算制
御回路１６と電気的に接続されている。このプロ
コン１４は主として炉心性能計算を行なうことを
目的とするが、これ以外にも較正されたゲイン調
整用データおよびピーキング係数データを一日一
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回程度演算制御回路１６にシリアル伝送してい
る。演算制御回路１６は、データを複数回読込ん
で何れも同じであればノイズ等によるものでない
と判断し、ゲイン調整データを増幅器１３−１，
１３−２，…，１３−ｎに、ピーキング係数を平
均回路１７にそれぞれサイクリツクに並列データ
として同時に供給する。１８，１９および２０は
第１図の７，８，１０と同様の機能を持つ流量検
出器、流量変換回路１９およびスクラム監視回路
である。

ところで、前記増幅器１３−１，１３−２，
…，１３−ｎは演算制御回路１６からゲイン調整
用データがデイジタル設定されるが、その内部構
成例は第３図に示す通りである。即ち、この増幅
器例えば１３−１は、自動・手動切換モードによ
つて何れかに切換えられるが、この切換モードは
プロコン１４から受けたデータに基いて演算制御
回路１６が判断する。ゲインを自動調整する場
合、データ読込み信号によつてゲイン自動調整用
データをラツチ回路１３１でラツチした後、デイ
ジタル増幅器１３２に供給してゲイン調整を行な
う。ゲインを手動調整する場合、増幅器自身でゲ
イン手動調整用データを出してラツチ回路１３３
でラツチした後、デイジタル増幅器１３２に供給
してゲイン調整を行なう。このデイジタル増幅器
１３２には中性子検出器例えば１１−１で検出さ
れた中性子束が入り、ここでゲイン調整した後に
後続の制御回路２１に送る。この制御回路２１
は、マルチプレクサ、シリアルデータ伝送その他
必要な機能を持ち中性子束のデータをシリアルデ
ータに変換してそれぞれアイソレータ２２，２３
を介してプロコン１４、フルコア表示部２４に供
給している。

次に、以上のような中性子測定装置の作用を説
明する。出力系中性子モニタ１２から送られてく
る中性子束データで炉心性能計算を行なつている
プロコン１４側より較正された中性子検出器１１
−１，１１−２，…，１１−ｎの増幅器ゲインデ
ータおよび制御棒操作による炉内出力分布の変更
に伴なう中性子検出器１１−１，１１−２，…，
１１−ｎのピーキング係数データ（中性子束分布
を補正）を一日一回程度出力系中性子モニタ１２
の演算制御回路１６にアイソレータ１５を経由し
てシリアルに伝送する。データをシリアルに伝送
することで、配線本数を大幅に減少させ、プラン
ト計装コストの低減化を図るとともに、データの
信頼性を向上させ、故障時の処理も容易にするも
のである。

演算制御回路１６はプロコン１４側から複数回
データを読取つたならば、それらのデータが同じ
であるか否かを判断し、同じであればデータがノ
イズ等によるものでないことを確認し同じデータ
が複数回こなければゲイン調整の設定値は前回の
値を保持するようにするとともに、伝送不良を表
示する。このように演算制御回路１６はデータの
良否を判断した後、ゲイン自動調整用データに変
換して増幅器１３−１，１３−２，…，１３−ｎ
に、またピーキング係数データを平均回路１７に
それぞれサイクリツクに並列データとして同時に
供給する。ゲイン自動調整用データを同時に増幅
器１３−１，１３−２，…，１３−ｎにデイジタ
ル設定することにより、オンライン中でもゲイン
自動調整を可能とするものである。このゲイン自
動調整用データは、常時サイクリツクに増幅器１
３−１，１３−２，…，１３−ｎ毎に供給するこ
とにより、保守時のプリント基板抜き差し等によ
るゲイン自動調整用データの再設定操作を不要と
している。

ところで、以上のように増幅器１３−１，１３
−２，…，１３−ｎのゲインを自動調整する場合
は、演算制御回路１６から第３図に示す増幅器１
３−１，１３−２，…，１３−ｎに自動切換モー
ドを自動側に切換えておく。そして、ゲイン自動
調整用データをデータ読込み信号で読込んでラツ
チ回路１３１にラツチする。何らかの原因によつ
て演算制御回路１６が動作不良の場合は、同回路
１６の自己診断機能により手動切換モードとし、
インバータなどの動作選択回路を介してラツチ回
路１３３を動作状態に設定し、これにより手動ゲ
イン調整用データの設定に従うことになる。この
設定は例えば増幅器１３−１，１３−２，…，１
３−ｎ自身で行えるようにしておく。手動による
ゲイン調整は、毎日プロコン１４のデータによつ
て行なう必要があるが、１週間程度炉パターン等
を変更しない場合にはゲイン変化は少ないので、
それ程頻度の多いゲイン調整は必要でない。ゲイ
ン調整を毎日行なう場合でも、本機能は故障時の
バツクアツプ用であるのでオンライン測定には何
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ら支障がなく、しかもゲインの手動調整は容易で
ある。

一方、プロコン１４の故障時は、ゲイン自動調
整用データが送られないためにデータ変更はない
けれど、出力系中性子モニタ１２の機能には何ら
変更をもたらさない。それは、自動切換モードの
時は、ラツチ回路１３１でゲイン自動調整用デー
タをラツチして増幅器１３−１，１３−２，…，
１３−ｎのゲイン調整を行えばよいし、或いは手
動切換モードによつて手動でゲイン調整をしても
よいためである。勿論、演算制御回路１６の故障
時には、手動切換モードによつて増幅器１３−
１，１３−２，…，１３…ｎを手動でゲイン調整
するので、出力系中性子モニタ１２の機能には何
ら変更を伴なわない。このように自動又は手動切
換モードによつてゲイン自動調整用データ又はゲ
イン手動調整用データはそれぞれラツチ回路１３
１，１３３でラツチされ、そのデータでデイジタ
ル増幅器１３２はゲイン調整される。

そして、デイジタル増幅器１３２，…はそれぞ
れ調整ゲインに基いて中性子検出器１３−１，１
３−２，…，１３−ｎから供給された中性子束を
ゲイン調整し、後続の制御回路２１に送る。この
制御回路２１は、マルチプレクサ、シリアル伝送
手段を備えそれぞれ増幅器１３−１，１３−２，
…，１３−ｎから出力された中性子束データをシ
リアルに変換し、アイソレータ２２を経由してプ
ロコン１４に伝送する。このプロコン１４はシリ
アルに入力される中性子束データに基づいて原子
炉炉心性能計算を行ない、更に上述したゲイン自
動調整用データやピーキング係数データを求め
る。なお、中性子束データをプロコン１４側から
のゲイン自動調整用データとは別系統の伝送ライ
ンを用いたのは、中性子レベル監視機能が損なわ
れないようにするためである。

なお、本発明は上記実施例に限定されないこと
は言うまでもない。例えば演算制御回路１６はハ
ードロジツク構成でも、マイクロコントローラの
何れを使用してもよいものである。また、増幅器
１３−１，１３−２，…，１３−ｎはデイジタル
増幅器１３２だけとし、他の機能を演算制御回路
１６に組込む構成としてもよいものであり、この
場合には演算制御回路１６は本来のデータ出力制
御手段のほか、前記他の機能をも併せ持つことに
なる。

以上詳記したように本発明によれば、原子炉炉
心性能計算を行なうプロコンから較正された増幅
器ゲインデータおよび制御棒操作による炉内出力
分布の変更に伴なう中性子検出器のピーキング係
数データを出力系中性子モニタに伝送し、増幅器
のゲインを自動調整する構成としたので、人手に
よる特別な注意力や根気等を必要とする不都合を
改善でき、併せてスクラム監視機能の停止という
状態をなくすことにより信頼性を上げることがで
きる。また、ゲイン自動調整用データ等と中性子
束データをそれぞれ一方向でシリアル伝送にする
とともに、アイソレータで安全系と非安全系とに
分離しているので、相互に影響を受けることがな
く、プロコン側動作不良時でも中性子束測定機能
やスクラム監視機能に何ら影響を与えることがな
く原子炉安全規定上からも好ましい。出力系中性
子モニタにあつては、ゲインの自動調整はもとよ
り、手動調整も可能としているためにバツクアツ
プとして使用でき、かつオンライン測定は何ら支
障なく中性子束データを確実にプロコン側へ伝送
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成図、第２図は本発明に
係る中性子測定装置の一実施例を示す構成図、第
３図は第２図に示す増幅器の具体的構成図であ
る。 １１−１，１１−２，…，１１−ｎ……中性子
検出器、１２……出力系中性子モニタ、１３−
１，１３−２，…，１３−ｎ……増幅器、１４…
…プロコン（プロセス・コンピユータ）、１５…
…アイソレータ、１６……演算制御装置、１７…
…平均回路、１８……流量検出器、２０……スク
ラム監視回路、２１……制御回路、２２……アイ
ソレータ、１３１……ラツチ回路、１３２……デ
イジタル増幅器、１３３……ラツチ回路。 〓〓〓〓〓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉炉心内の各点に配置された複数の中性
   子検出器の中性子束データを安全系の出力系中性
   子モニタのそれぞれの増幅器で増幅した後、これ
   ら複数の増幅器の出力を、平均回路で平均化して
   スクラム監視に用い、また第１の伝送ラインを介
   して非安全系のコンピユータで原子炉炉心性能計
   算のために用いる中性子測定装置において、前記
   コンピユータから前記出力系中性子モニタへ第２
   の伝送ラインを介して前記増幅器のゲイン自動調
   整用のデータおよび前記中性子検出器のピーキン
   グ係数データを伝送するデータ伝送手段と、この
   データ伝送手段から送られてくるデータを受けて
   自動・手動モードの何れかであるかを判断し、そ
   の判断結果に基づいて前記複数の増幅器に対して
   切換モード信号、データ読み込みタイミング信号
   およびゲイン自動調整データをサイクリツクに供
   給し、また前記平均回路にピーキング係数データ
   を供給するデータ出力制御手段と、前記データ読
   み込みタイミング信号を受けてゲイン自動調整デ
   ータを取り込んで保持する第１のラツチ回路と、
   ゲイン手動調整データを保持する第２のラツチ回
   路と、前記切換モード信号を受けて前記第１、第
   ２のラツチ回路を選択的に動作させる動作選択回
   路と、前記第１、第２のラツチ回路の出力データ
   によりゲイン設定される前記増幅器とを備えてな
   ることを特徴とする中性子測定装置。 ２ 安全系の出力系中性子モニタと非安全系のコ
   ンピユータとのデータ授受はアイソレータを介し
   てシリアルに伝送するようにした特許請求の範囲
   第１項記載の中性子測定装置。 ３ データ出力制御手段は、コンピユータからの
   データが所望回数同じである時に初めて複数の増
   幅器に対してゲイン設定するものである特許請求
   の範囲第１項記載の中性子測定装置。 ４ データ出力制御手段は、自己診断機能を有
   し、異常時に手動切換モード信号を出力する特許
   請求の範囲第１項記載の中性子測定装置。