JP4334124B2 - Reactor digital power range monitoring system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉の出力領域モニタシステムに係り、特に原子炉の出力変動を監視し、異常時に警報を発生する原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
軽水型原子炉には、沸騰水型原子炉(BWR,ABWR)や加圧水型原子炉(PWR)があり、これらの原子炉には原子炉の出力変動を監視し、異常時に警報を発生する出力領域モニタシステムが備えられている。
【0003】
従来の原子炉の出力領域モニタシステムは、原子炉の炉心内に複数個の局所出力領域モニタ検出器集合体(以下、LPRM検出器集合体という。)が設けられる。LPRM検出器集合体は4つの局所出力領域モニタ検出器(以下、LPRM検出器という。)と移動式炉心内計装系検出器(以下、TIP検出器という。)がLPRMストリングス内に収容される。LPRM検出器集合体は、炉心上下方向に4個ずつのLPRM検出器が独立して配置され、個々のLPRM検出器毎にチャンネルを構成している。
【0004】
従来の原子炉の出力領域モニタシステムでは、原子炉炉心内の中性子束を各LPRM検出器で計測し、測定することで、原子炉平均出力や局所出力を計測し、監視する一方、異常時には警報を発生したり、制御棒の引抜き阻止や制御棒の全挿入信号(スクラム信号)を発生させるようになっている。原子炉の出力領域モニタシステムは、原子炉の安全系を駆動させる出力信号を出すために、高い信頼性と早い応答性が求められる。
【0005】
このように原子炉の出力領域モニタシステムは、高い信頼性と健全性が求められており、原子炉に異常が発生した場合、復旧時間の短縮や人間操作系による誤操作防止機能が求められる。出力領域モニタシステムは、原子炉内の多数のLPRM検出器に接続されている。
【0006】
LPRM検出器は、中性子束を検出できる核分裂型検出器であり、原子炉内に80個〜200個程度実装されている。LPRM検出器は、使用時間の経過に伴って検出感度が劣化するために、定期的な較正が必要となる。LPRM検出器の較正用検出器としてTIP検出器があり、このTIP検出器は較正時に移動式炉心内計装システム(以下、TIPシステムという。)の操作により、LPRMストリングスのTIP案内管内に挿入され、炉心内で上下移動せしめられる。そして、TIP検出器からの信号情報を基に、各LPRM検出器毎にゲイン補正(較正)が行なわれるようになっている。
【0007】
しかしながら、LPRM検出器較正用のTIP検出器を備えたTIPシステムは、各LPRM検出器のゲイン補正毎にTIP検出器を炉心内で上下移動させるために、大型で大掛かりな駆動機構が必要となる。また、TIPシステムは原子炉建屋内に設置する必要があるが、大型化に加えゲイン補正用操作も複雑となるため、ゲイン補正に長時間を要し、問題となっている。各LPRM検出器のゲイン補正用操作を簡単かつ容易に行なうために、簡易なマンマシンインタフェース等のシステムの実現が望まれている。
【0008】
図15は、現状の原子炉の出力領域モニタシステムとTIPシステムとの配置関係を示す原理図である。
【0009】
原子炉1の炉心2内に複数、例えば43箇所のLPRM検出器集合体3が配置される。各LPRM検出器集合体3は、LPRMストリングス4内に独立した4個のLPRM検出器5とTIP案内管6とが収容される。各LPRM検出器5は信号ケーブル7を介して出力領域モニタシステム8に接続される。
【0010】
出力領域モニタシステム8は、平均出力領域モニタ(以下、APRMという。)9とデータ伝送ユニット(以下、DCFという。)10とを有する。APRM9は、グループ分けされた各LPRM検出器5からの出力信号を平均化しており、APRM9からの出力情報はDCF10を介してプロセス制御計算機11に伝送される。プロセス制御計算機11は原子炉建屋12とは別の外部計算機建屋内に設けられ、APRM9からの出力情報を基に、原子力発電所内の種々のデータを記録するデータログ機能や、原子炉の運転監視・性能演算を行なう機能を備えている。
【0011】
また、TIP案内管6に収容されたTIP検出器13は大型のTIPシステム14の駆動により、原子炉炉心内のTIP案内管6が選択されて炉心上下方向に移動自在に収納される。
【0012】
TIPシステム14は、TIP検出器12を移動操作させる検出器駆動装置15、TIP案内管6を選択する牽引装置16、バルブ機構17、遮断容器18等の機械的駆動装置で構成される。TIPシステム14は構造が複雑で大型化する一方、TIP検出器12の移動操作や選択的係合操作等の動的操作が複雑となる。しかも、TIP検出器12は原子炉炉心内に出し入れされ、放射化されているために、TIP検出器12の動的操作は放射線被曝防止を考慮し、慎重かつ安全に行なう必要があり、長時間を要する。
【0013】
一方、TIPシステム14で得られたTIP検出器12からの検出器信号値はTIP中性子束信号処理装置19を介してプロセス制御計算機11に送られる。このプロセス制御計算機11には出力領域モニタシステム8で得られたLPRM検出器信号値も送られ、このプロセス制御計算機11でLPRM検出器5の感度劣化の補正計算が実施される。感度劣化の補正は、各LPRM検出器5からの検出器信号(中性子束信号)毎にゲイン値を調整することにより行なわれる。
【0014】
ところで、最近ディジタル化技術の進歩が目覚しく、出力領域モニタシステム7にも、ディジタル化技術を取り入れた設計が行なわれている。このディジタル式出力領域モニタシステム8の一例を図16に示す。
【0015】
図16に示されたディジタル式出力領域モニタシステム8は、複数のユニットで構成されたシステムとなっており、例えば6つのAPRMユニット9A〜9Fと、2つのDCFユニット10A,10Bと、2つの制御棒引抜監視ユニット20A,20Bとから構成される。
【0016】
原子炉1の炉心2には、例えば102チャンネルのLPRM検出器5が装荷されており、各LPRM検出器5からの中性子束(LPRM)信号は、対応するAPRMユニット9A〜9Fに送られる。APRMユニット9A〜9Fでは図示しないA/D変換器であるディジタル信号に変換されて平均化処理され、DCFユニット10A,10Bを経てプロセス制御計算機11に送られ、演算処理されて原子炉出力等が求められる。
【0017】
一方、各LPRM検出器5は中性子検出感度の劣化があるために、感度劣化の補正計算が実施される。各LPRM検出器5の感度補正は、ゲイン値を調整することにより行なわれる。このゲイン調整(補正)は、プロセス制御計算機11からのゲイン補正情報を基に、人間操作系が各LPRM検出器5を1チャンネル毎に実施したり、また、DCFユニット10A,10Bを経由して安全系を構成するAPRMユニット9A,9Bへのダウンロードで各LPRM検出器5のゲイン補正を行なっている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
LPRM検出器5の感度劣化補正に用いられるTIPシステム14は大型で大掛かりなシステムであり、従来のTIPシステム14でLPRM較正信号情報を得るために、複雑な操作を必要とし、時間と手間がかかっていた。このため、出力領域モニタシステムで実施される各LPRM検出器5のゲイン補正(較正)は、定期検査毎の実施となり、通常の運用状態では各LPRM検出器の感度劣化診断や劣化予測診断を行なうことができなかった。
【0019】
また、各LPRM検出器のゲイン補正(較正)は、プロセス制御計算機11で行なわれる補正計算に基づいて実施され、ゲイン補正の都度、プロセス制御計算機11からのゲイン補正情報を安全系を構成するAPRMユニット9A〜9Fにダウンロードさせ、人間操作系によりゲイン値の補正を行なっている。
【0020】
しかし、プロセス制御計算機11は、APRM9とは異なり、常時作動の安全系を構成しておらず、安全系とは異なり信頼性や安全性レベルが低い機器である。しかも、プラント制御計算機11は原子炉建屋外の計算機建屋内に設置されており、プロセス制御計算機11からのフィードバック情報(ゲイン補正情報)により各LPRM検出器5のゲイン補正を行なうため、ゲイン補正システムの構成や配線が複雑となり、ゲイン補正を信頼性が高く、安定的にかつ精度よく行なうことが困難であった。
【0021】
さらに、原子炉1の出力を監視し、異常時に警報を発生するディジタル式出力領域モニタシステムは、APRMユニット9A〜9F毎に表示・操作部が設けられ、各表示・操作部で監視データやアラーム状態の表示・設定値の設定等の操作が行なわれる。表示・操作部が各APRMユニット毎に分散して設けられているため、部品点数が多く、その上、各表示・操作部の操作を分散して行なわなければならないために、視認性や操作性が悪く、問題となっていた。
【0022】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、LPRM検出器の保守診断処理系統をシンプルで簡素化し、LPRM検出器の保守診断装置の信頼性・安全性を向上させ、診断機能を向上させた原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムを提供することを目的とする。
【0023】
また、本発明の他の目的は、LPRM検出器のゲイン補正を信頼性・安全性レベルの高い安全系のループ内で行ない、LPRM検出器の保守診断機能を向上させ、安全性や信頼性を向上させた原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムを提供するにある。
【0024】
本発明のさらに他の目的は、LPRM検出器の内部設定値の変更・調整を安定的に精度よく簡単に行ない、操作性を向上させて定検時等のメンテナンス作業を簡素化し、作業時間の大幅短縮を図ることができる原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムを提供するにある。
【0027】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムは、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、原子炉の炉心部に複数のLPRM検出器を設置し、各LPRM検出器で計測された中性子束を測定することで、原子炉平均出力、局部出力を計測して監視し、異常時に警報を発する出力領域モニタシステムにおいて、前記LPRM検出器とともにγサーモメータを収容した炉内核計装集合体を原子炉炉心部に複数設置し、上記γサーモメータからのセンサ情報を取り込むγサーモシステムを、平均出力領域モニタ(APRM)に接続し、このAPRMは、ガンマサーモシステムからのセンサ情報とLPRM検出器からの信号情報を比較して両信号値の差分量を求める比較判定・差分処理系と、両信号値の差分量を監視してLPRM検出器の感度劣化を判別する検出器劣化診断処理系とを備えたものである。
【0028】
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムは、請求項2に記載したように、前記APRMは、LPRMからの信号情報を処理するLPRM信号情報処理系と、このLPRM信号情報処理系に検出器劣化診断処理系からのゲイン補正情報をフィードバックさせるフィードバック回路とを備え、前記LPRM信号情報処理系は検出器劣化診断処理系からのLPRM検出器の感度劣化に伴うゲイン補正情報を入力してLPRM検出器のゲイン補正を行なうように設定したものであり、さらに、請求項3に記載したように、前記γサーモメータは、炉内核計装集合体内に複数のγ線発熱検出器を各LPRM検出器と対応させて炉心軸方向に設置する一方、判定対象のLPRM検出器付近のγ線発熱検出器からのセンサ情報を取り込むγサーモセンサ情報処理系をAPRMが備え、上記γサーモセンサ情報処理系は、上記センサ情報から判定対象のLPRM検出器位置の局所炉心出力を予測し、この予測した局所炉心出力を判定対象のLPRM検出器の感度劣化の比較基準値としたことを特徴とするものである。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【0033】
図1は本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの一実施形態を示すものである。このディジタル式出力領域モニタシステムは、原子炉の平均出力、局部出力を計測して監視し、異常時に警報を発生させるようになっており、沸騰水型原子炉や加圧水型原子炉等に適用することができる。図1では、ディジタル式出力領域モニタシステム21を沸騰水型原子炉22に適用した例を示す。
【0034】
原子炉22は原子炉建屋23内に格納された原子炉格納容器24内に収納される。原子炉22の炉心部25には、複数の炉内核計装集合体26が設けられる。図1には1体だけ表示した例を示す。
【0035】
炉内核計装集合体26は図1および図2に示すように、核計装管27内に中性子検出器集合体である局所出力領域モニタ系(LPRM)28とγ発熱検出器集合体であるγサーモメータ29とを組み合わせて一体的に固定配置したもので、原子炉22の炉心部25に上下方向に適宜間隔を置いて配置される。
【0036】
LPRM28は、例えば4個の固定式中性子検出器であるLPRM検出器30を軸方向に等間隔をおいて離散的に有し、γサーモメータ29は、N個、例えば7個ないし9個のγ線検出器31を軸方向に離散的に備える。各LPRM検出器30およびγ線発熱検出器31はLPRMストリングを構成する核計装管27内に収容される。
【0037】
各LPRM検出器30で検出された中性子束信号(LPRM信号)は信号ケーブル33を通ってディジタル式出力領域モニタシステム21に入力される。出力領域モニタシステム21はアナログ信号であるLPRM信号を入力してディジタル化し、原子炉炉心の平均出力を計算する平均出力領域モニタ(APRM)34と、このAPRM34に接続されてAPRM信号をプロセス制御計算機35に伝送するデータ伝送用ユニット(DCF)36と、APRM34から原子炉21内の全LPRM検出信号を受信して制御棒(図示せず)の引抜動作時に、制御棒周辺のLPRM検出信号を監視する制御棒引抜監視装置(以下、RBMという。)37と、監視データ・アラーム状態の表示や設定値の設定等の操作を行なう表示・操作パネル38とを備える。
【0038】
一方、γサーモメータ29の各γ発熱検出器31で検出されたγ線発熱検出信号(センサ信号)はセンサケーブル40を介してγサーモシステム41で信号処理された信号はプロセス制御計算機35に入力される一方、出力領域モニタシステム21のAPRM34に入力される。γサーモシステム41には計測制御ユニット42およびヒータ加熱用熱源43が内蔵されている。
【0039】
γサーモシステム41は、固定式センサであるγサーモメータ29により放射線吸収によるγ線発熱量を測定することで原子炉炉心内の中性子分布を検出できるシステムであり、駆動機構が不要な較正信号源として用いられる。γサーモシステム41はγ線発熱量を各γ線発熱検出器31で検出しているため、早い炉心出力変動には対応することが困難であるが、原子炉炉心内に常駐された固定式センサを利用するため、図15に示すTIPシステムと異なり、常時炉心出力分布を得ることができる。また、γサーモメータ29はLPRM検出器30と異なり測定感度劣化が殆ど生じない特徴を有する。
【0040】
また、ディジタル式出力領域モニタシステム21は、実際には図3に示すようにA系21AおよびB系21Bの2系統に分かれ、複数のユニットで構成されたシステムとなっている。
【0041】
ディジタル式出力領域モニタシステム21は、通常8個、図示例では6個のAPRMユニット34A〜34Fと、2個のDCFユニット36A,36Bと、2個の制御棒引抜監視ユニット37A,37Bと、2個の表示・操作パネル38A,38Bとから構成される。
【0042】
原子炉22の炉心25には80ないし200チャンネル(ch)のLPRM検出器30が実装されている。図3には102chのLPRM検出器30を備えた例を示す。各LPRM検出器30は例えば17chずつが1つのAPRMユニット34A〜34Fに接続されて信号処理されるようになっており、各APRMユニット34A〜34Fで信号処理されたLPRM信号は平均化処理される。APRM信号がDCFユニット36A,36Bを介してプロセス制御計算機35に出力されるようになっている。
【0043】
また、出力領域モニタシステム21には、各APRMユニット34A〜34Fの外部に、制御棒の引抜動作時制御棒周辺のLPRM検出信号値を監視するRBMユニット37A,37Bや監視データ・アラーム状態の表示や設定値の設定操作を行なう表示・操作パネル38A,38Bが設けられる。表示・操作パネル38A,38Bは、A系およびB系の出力領域モニタシステム21A,21B毎に集約されて設けられ、集約した表示・操作パネル38A,38Bで集中的に操作させることにより、ディジタル式出力領域モニタシステム21の視認性や操作性を向上させることができる。
【0044】
図4は、ディジタル式出力領域モニタシステム21に備えられるAPRM34の信号処理を示す構成図である。
【0045】
APRM34は各ユニット34A〜34F毎にγサーモシステム41からのセンサ情報を電気的に絶縁されたMIケーブル等の伝送手段で取り込んで処理するγサーモセンサ情報処理系45と、LPRM検出器30からの信号情報を取り込んで処理するLPRM信号情報処理系46と、これらの両情報を比較し、差分量を求める比較判定および差分処理系47と、処理された差分量からLPRM検出器の劣化診断を行なう検出器劣化診断処理系48とを有する。
【0046】
γサーモセンサ情報処理系45には、γサーモシステム41からのセンサ情報を周期的にあるいはAPRM34側の要求等のように必要に応じて取り入れるようになっており、γサーモシステム41からのセンサ情報を受信するγサーモ用受信処理回路50を有する。受信処理回路50で受信するタイミングは、原子炉21の出力状態が安定した定格出力状態で実施される。原子炉21が安定しているか否かの判断は、APRM34が計測した炉心平均出力が一定時間内で所定の変動幅内であることを確認することにより行なわれる。
【0047】
γサーモ用受信処理回路50はアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器51や変換された信号を増幅する信号増幅器52が内蔵される。受信処理回路50で処理され、ディジタル化されたγサーモセンサ信号は記憶領域保管回路53を介して補間処理回路54に入力される。
【0048】
補間処理回路54は、LPRM検出器30とγ線発熱検出器31の炉心軸方向高さ位置が異なる点に着目したものであり、図2に示すように判定(較正)対象のLPRM検出器30Aの炉心軸方向位置を考慮し、このLPRM検出器30周辺で物理的に近くに配置された複数のγ線発熱検出器31からのセンサ情報(γ線発熱量)に基づいてNewton法等の公知の計算方法で計算された出力値を、判定(補正)対象の出力値とするものである。判定対象のLPRM検出器30Aに対応する補正基準出力値は、図2に示す炉出力と炉心径方向(X軸)位置との関係や炉心軸方向(Z軸)位置と炉出力の関係から求めることができる。
【0049】
LPRM信号情報処理系46は、LPRM検出器30からのLPRM信号がLPRM用受信処理回路56に受信される。LPRM用受信処理回路56は、受信されたLPRM信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換器57および変換されたLPRM信号を増幅させる信号増幅器58が内蔵される。
【0050】
LPRM用受信処理回路56で処理されたLPRM信号は換算処理回路59で原子炉出力やサーモセンサ信号に対応した値に変換して比較判定および差分処理系47の回路60に送られる。
【0051】
比較判定および差分処理回路60では、処理されたγサーモセンサ信号とLPRM処理信号とを比較し、両信号の差分を求め、この差分量(差分情報)を監視している。差分処理回路60で処理された差分情報はLPRM検出器劣化診断処理系48の診断処理回路61に入力され、ここで差分情報の分析からLPRM検出器30の感度劣化の状態を、有無を含めて診断している。
【0052】
また、比較判定および差分処理回路60で比較されたγサーモセンサ信号とLPRM信号との差分情報は記憶メモリ62に格納され、蓄積される。記憶メモリ62に記憶された過去の差分情報は、診断処理回路61に送られ、診断処理回路61にて差分値の監視が行なわれ、予め決められた差分値以上の変動があった場合に、警報発生回路63から警報が出力される。
【0053】
さらに、比較判定および差分処理回路60で得られた差分情報や記憶メモリ62に記憶された過去の差分情報は、診断処理回路61を介して表示手段64に送られ、操作員の要求によって図5(A)および(B)に示すように表示できるようになっている。
【0054】
ところで、γサーモシステム41のセンサであるγ線発熱検出器31に較べ、LPRM検出器30の感度劣化速度が速いため、使用時間の経過に伴ってγサーモシステム41からのセンサ情報(曲線a)とLPRM検出器30からの信号情報(曲線b)との差分量ΔSが図5(A)に示すように拡がる傾向にある。このため、図5(A)に示す差分量ΔSから図5(B)に実線で示す感度劣化曲線cを求め、この感度劣化曲線cの劣化カーブと現在時刻PTとから、破線で示す感度劣化予想曲線dを算出する。感度劣化予想曲線dから警報設定値に対応する許容劣化範囲eを超える時期を予め予測し、操作員に知らせるようになっている。これらの処理は、LPRM検出器劣化診断処理系48で行なわれる。この劣化診断処理系48は、少なくとも診断処理回路61と記憶メモリ62を備えている。
【0055】
LPRM検出器30の劣化診断を平均値演算に使用するAPRM34のユニット34A〜34F内で行なうことにより、信頼性や安全性レベルの高い安全系のループ内でLPRM検出器劣化診断を行なうことができ、LPRM検出器30の健全性の確認と異常時には平均演算からの除外動作を早急に実施でき、信頼性の高い演算情報を出力でき、保守性を向上させることができる。
【0056】
また、診断処理回路61で処理されたLPRM検出器30のゲイン情報がフィードバック回路65を介してLPRM信号情報処理系46の受信処理回路56に接続され、LPRM用受信処理回路56に診断処理回路61で処理された差分情報から判定された変化情報(ゲイン変化情報に相当)がフィードバックされ、LPRM検出器30のゲイン調整(補正)が行なわれる。
【0057】
フィードバック回路65を設けることにより、APRM34の各ユニット34A〜34Fのループ内でLPRM検出器30のゲイン補正(較正)処理ができる。プロセス制御計算機35からゲイン補正情報のフィードバックが不要となり、LPRM検出器30のゲイン調整(ゲイン較正)を信頼性・安全性レベルの高い安全系を構成するAPRM34のループ内で行なわれるので、処理が簡素化され、高機能で信頼性を向上させることができる。
【0058】
図1および図4に示すように、γサーモシステム41をAPRM34に直接接続することにより、従来安全系を構成しない外部のプロセス制御計算機35で行なっていたLPRM検出器30のゲイン補正(較正)計算を、APRM34内にフィードバック回路65を設けて安全系のループ内で全て行なうことができる。
【0059】
LPRM検出器30のゲイン補正(較正)計算は、警報発生回路63から警報発生信号により、感度劣化アラームが発生した時点で、あるいは定期的操作で各LPRM検出器30のチャンネル毎に個別に実施される。LPRM検出器30のゲイン補正は、γサーモメータ29からのγ線発熱量の値を基準に、感度劣化分の補正を診断処理回路61からゲイン情報のフィードバック操作により行なわれる。診断処理回路61からのゲイン情報は、比較判定および差分処理回路60の出力差分情報から判定される変化情報であり、この変化情報をゲイン警報としてフィードバック回路65を得てLPRM用受信処理回路56にフィードバックさせてゲイン調整が行なわれる。
【0060】
LPRM検出器30のゲイン補正動作(変更動作)が発生した場合には、外部のプロセス制御計算機35や表示・操作パネル38の表示器にゲイン変更(較正)内容を通知するように構成される。
【0061】
このディジタル式出力領域モニタシステム21においては、図4および図5に示すように、差分情報の変動を診断処理回路61および表示手段64でモニタし、差分量ΔSが予め設定された警報設定値Eに達したとき、設定値異常として警報信号を警報発生回路63から出力するようになっている。
【0062】
また、図5(B)に示すように、差分量ΔSを表示する感度劣化曲線cのカーブと現在の時間PTから感度劣化予想曲線dを作成し、この予想曲線dと警報設定値eとから警報発生時刻FTを予測して表示手段64を動作させ、操作員に知らせ得るようになっている。
【0063】
このディジタル式出力領域モニタシステム21においては、APRM34の各ユニット34A〜34Fにより全LPRM検出器30の差分情報を定期的にあるいは必要に応じて任意に求めることができる。特に感度劣化の大きなLPRM検出器30のエリアが存在する場合、判定対象となる感度劣化の大きなLPRM検出器30の特化や判別が容易にでき、原子炉発電プラントの運転上必要な情報を効率よく、タイムリに提供できる。
【0064】
その際、LPRM検出器30のゲイン補正(較正)処理は、一例として図6に示すようにして行なわれる。較正(判定)対象のLPRM検出器30A(図2参照)が比較的未使用状態に近い時期の差分量(差分値)をデータAとし、LPRM検出器30Aの感度劣化が生じ、較正時期に近づいたときの差分量(差分値)をデータBとしたとき、較正対象のLPRM検出器30Aのゲイン値をB/A倍した補正処理を行なう。
【0065】
LPRM検出器30のゲイン補正処理は、他のパラメータ(外部要因)Xを外部から取り込んで追加処理を行なうようにしてもよく、種々のゲイン補正処理が考えられる。特に、較正対象のLPRM検出器30Aに対応したγサーモメータ29のγ線発熱検出器31が損傷を受け、欠損した場合、その付近周辺の複数のγ線発熱検出器31からのγ線発熱情報(センサ情報)を利用して補完処理をAPRM34で実施する。例えば、特定のγ線発熱検出器31が欠損した場合、その上下(炉心軸方向に隣接する上下)のγ線発熱検出器31のセンサ情報や水平方向(炉心径方向に隣接する方向)のγ線発熱検出器31のセンサ情報を参考にしてゲイン較正基準値として、LPRM検出器30のゲイン較正(補正)を行なうようにしてもよい。
【0066】
このディジタル式出力領域モニタシステム21では、APRM34自体でプロセス制御計算機35等の助けを借りずに較正対象のLPRM検出器30Aのゲイン補正(較正)を行なうことができるので、人間操作系による入力操作や確認作業、プロセス制御計算機35のような外部との信号処理系での伝送操作を省略でき、LPRM検出器30のゲイン較正のための信号処理系を簡素化して単純化でき、全て安全系を構成するAPRM34とすることができるので、保守性、信頼性を向上させることができる。
【0067】
また、ディジタル式出力領域モニタシステム21の一実施形態では、LPRM検出器30のゲイン較正処理を出力領域モニタシステム21内の制御棒引抜監視装置(RBM)37のユニット37A,37BあるいはDCFユニット36A,36B内で実施できるようにしてもよい。
【0068】
RBMユニット37A,37BあるいはDCFユニット36A,36Bは、図3に示すように、全てのAPRMユニット34A〜34Fと接続されているので、原子炉炉心内の全てのLPRM検出器30からのLPRM信号情報を取り入れることができ、取り込んだ信号をγサーモシステム41からのセンサ信号と比較・判別処理することで、全LPRM検出器30のゲイン補正計算を行なうことができ、ゲイン補正(較正)が可能となる。この場合、γサーモシステム41からのセンサ情報は、RBM37の各ユニット37A,37BあるいはDCFユニット36A,36Bに入力される。
【0069】
DCFユニット36あるいはRBM37は、APRM34と比較して機器の応答性が厳しくなく、演算器の処理時間に比較的余裕があるため、ゲイン補正処理を実施し易い。この場合、APRM34の各ユニット34A〜34FとRBM37の各ユニット37A,37BあるいはDCF36の各ユニット36A,36Bとは、図3に示すように、双方向の信号伝送が可能な絶縁された伝送処理系で接続される。
【0070】
次に、γサーモメータ29の構造および測定例について説明する。
【0071】
図1には、γサーモメータ29が例えば7つのγ線発熱検出器31を固定センサ部として備えた例を示す。γサーモメータ29は、直径が例えば8mmφ程度の細長い長尺ロッド状アッセンブリであり、炉心軸方向の燃料有効長さ全体をほぼカバーする長さを有する。γサーモメータ29はγ線発熱検出器31であるセンサ部を可動させる必要がないから、TIPシステムと異なりセンサ駆動装置を必要とせず、γサーモシステム41の小型・コンパクト化を図ることができる。
【0072】
γサーモメータ29が、例えば9つのγ線発熱検出器31を備えた例を図7ないし図9に示す。各γ線発熱検出器のうち4個がLPRM検出器30と同じ炉心軸方向位置に、3個が各LPRM検出器30の中間位置に、残りの2個が上段あるいは下段のLPRM検出器30より上方あるいは下方にそれぞれも設けるようにしてもよい。
【0073】
γサーモメータ29の構造は、図7に示されている。γサーモメータ29は金属製ジャケットとして例えばステンレス鋼で形成されたカバーチューブ68内に金属製長尺ロッド状のコアチューブ69が収容され、カバーチューブ68をコアチューブ69にかしめ、焼き嵌めあるいは冷し嵌め等で固定している。カバーチューブ68とコアチューブ69との間には断熱部を構成するスリーブ状あるいは環状の空隙部70が形成され、この環状空隙部70は、軸方向に間隔をおいて複数個、例えば7個ないし9個離散的に配置される。環状空隙部70はコアチューブ69の外表面を周方向に沿って切り欠くことにより形成され、この環状空隙部70内に熱伝導の低いガス、例えばArガスが封入される。環状空隙部70はジャケットチューブであるカバーチューブ68側に形成してもよい。
【0074】
また、環状空隙部70の形成位置にγ線発熱検出器31が図8に示すように設けられ、γサーモメータ29の各センサ部を構成している。コアチューブ69は中心部に軸方向に貫通する内部孔71を有し、この内部孔71にMIケーブル化されたケーブルセンサ組立体72がろう付けまたはかしめ等で固定される。
【0075】
ケーブルセンサ組立体72は、中心部にγサーモメータ29の較正用棒状発熱体としての内蔵ヒータ73と複数の温度センサとしての差動型熱電対(サーモカップル)74を備える。内蔵ヒータ73および各熱電対74は、電気絶縁層または金属/金属合金充填材75で固められて金属被覆管76内に一体に収容され、金属被覆管76は外面、内面とも密着する。また、内蔵ヒータ73は例えばシーズヒータで形成され、ヒータ線77が電気絶縁層78を介して、金属被覆管79で被覆され、一体化される。各熱電対74も同様に熱電対素線80が電気絶縁層81を介して金属被覆管82で被覆され、一体化している。
【0076】
コアチューブ69の内部孔71に配置される差動型熱電対74は、環状空隙部70に対応してそれぞれ配置され、γ線発熱検出器31を構成している。各熱電対74は、図8に示すように、環状空隙部70で形成されるセンサ部つまり断熱部の軸方向中央に高温側接点85aが、断熱部より少し離れた下方位置に低温側接点85bがくるように設定される(低温側接点85bが断熱部より少し離れた上方位置でもよい)。熱電対74はγ線発熱検出器31の数だけ内蔵ヒータ73の周囲に同心円状に挿入されている。
【0077】
γサーモメータ29は、炉内出力分布検出器(γ線発熱検出器)集合体であり、その炉内出力分布測定原理は図9(A)および(B)に示されている。
【0078】
沸騰水型原子炉等の原子炉22では原子炉炉心部25に装荷される核燃料の核分裂量に比例してγ線が発生し、発生したγ線束でγサーモメータ29の構造体、例えばコアチューブ69を加熱する。この加熱量はγ線束に比例し、γ線束は近傍の核分裂量に比例する。
【0079】
γサーモメータ29のセンサー部である各γ線発熱検出器31の環状空隙部70の部分では、その断熱性のため径方向の冷却材86による除熱が悪いので、矢印Aで示すような軸方向に迂回する熱流束が発生し、温度差が生じる。そこで図8に示すように差動型熱電対74の高温側接点85aと低温側接点85bを配置すると、この温度差を電圧信号で検出する事が出来る。この温度差はγ線発熱量に比例する事から、差動型熱電対74の電圧信号から局所的な核分裂量に比例したγ線発熱量を求める事ができる。これがγサーモメータ29の測定原理である。
【0080】
次に、本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの第2実施形態について説明する。
【0081】
図10は、原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの他の例を簡略的に示すものであり、出力領域モニタシステム21はA系,B系の2系統にセパレートされ、図10(A)に示すようにAPRM34が例えば6つのユニット34A〜34Fに分割される。
【0082】
ユニット34A〜34Fは、3ユニットずつに大別されてA系およびB系の各APRMの出力領域モニタシステム21A,21Bが構成される。ディジタル式出力領域モニタシステム21の他の構成は、図1および図3,図4に示されるものと異ならないので説明を省略する。
【0083】
各APRMユニット34A〜34Fはユニットの内部に表示・操作部を有さず、各APRMユニット34A〜34Fから独立した表示・操作パネル38をユニット外部に有する。表示・操作パネル38は、A系のAPRMユニット34A,34C,34E毎およびB系のAPRMユニット34B,34D,34E毎に共通の表示・操作パネル38A,38Bを備える。
【0084】
ディジタル式出力領域モニタシステム21は、A系およびB系出力領域モニター盤90内に格納される。図10(B)はボックス状をなすA系出力領域モニター盤90を示す。このA系出力領域モニター盤90内にA系のAPRMユニット34A,34C,34Eがそれぞれ格納され、各APRMユニット34A,34C,34Eで各LPRM信号が平均化処理される。監視データやアラーム状態の表示や各APRMユニット34A,34C,34Fの設定値等の操作は、共通の表示・操作パネル38Aで行なわれる。
【0085】
表示・操作パネル38Aは、A系の各APRMユニット34A,34C,34Eを操作員が操作可能に構成されてA系出力領域モニター盤90の前面パネル91等に組み込まれ、共通のマンマシンインタフェースを構成している。
【0086】
また、A系出力領域モニター盤90を構成する各APRMユニット34A,34C,34Eには、ユニット毎にユニット確認手段を構成する確認ボタン92と電源ランプ93が設けられている。各APRMユニット34A,34C,34Eの確認ボタン92は共通マンマシンインタフェースを構成する表示・操作パネル38Aとそれぞれ接続されており、表示・操作パネル38Aは確認ボタン92と連係した表示がなされる。確認ボタン92との連係を確認できない場合、APRMユニット34A,34C,34Eの各ユニット情報を表示・操作パネル38Aで表示できないシステムとなっている。
【0087】
A系出力領域モニター盤90の操作は、操作員が表示・操作パネル38Aの操作部95を操作することにより行なわれるが、操作対象となるAPRMユニット34A,34C,34Eの選択は、事前に操作したい判定対象である例えばAPRMユニット34Eのユニット確認手段である確認ボタン92を押圧操作により行なわれる。判定(操作)対象のAPRMユニット34Eの確認ボタン92を押圧することにより、電源ランプ93が点灯し、判定対象のAPRMユニット334Eのユニット情報が表示・操作パネル38Aの表示部96に表示され、判定対象APRMユニット34Eのみのユニット情報を共通のマンマシンインタフェースにより確認している。
【0088】
このように、判定対象のAPRMユニット34Eのユニット情報を表示・操作パネル38A上に表示したり、操作する場合、ユニット確認手段92で操作員の確認動作が入るために、APRMユニット34A,34C,34Eの誤操作を確実にかつ有効的に防止できる。
【0089】
この出力領域モニタシステム21は、APRM34を複数のユニットに分割させる一方、各APRMユニット34A,34C,34Eの外部に共通の表示・操作パネル38Aを集約して設け、この表示・操作パネル38Aに連動するユニット確認手段92による前記各APRMユニットの選択確認操作が表示・操作パネル38Aの表示・操作開始条件となるように設定したものである。
【0090】
A系出力領域モニター盤90の各APRMユニット34A,34C,34Eの確認・変更作業のフローチャートを図11に示す。B系出力領域モニター盤についても同様である。
【0091】
APRMユニット34A,34C,34Eのモード変更を伴う動作、すなわち、ユニット内部の設定値の変更動作等は、1度にモード変更が実施できるユニット数に限度があるため、複数のAPRMユニットの確認動作が入力されても無視するように設定される。
【0092】
表示・操作パネル38Aの表示機能は、安全ランクの低い機器側の要求で安全ランクの高い機器側の内部操作に影響を与えることは設計上一般に好ましくない。しかしながら、図10(B)に示されたA系出力領域モニター盤90においては、安全ランクや信頼性の高い安全系を構成するAPRMユニット34A,34C,34Eに確認ボタン92をそれぞれ設置しており、APRMユニット34,34C,34E付設の確認ボタン92を使用することで、安全ランクの高いAPRMユニット側からの要求で、表示・操作パネル38Aの表示・変更操作を行なう動作プロセスを確保できる。表示機能を有するマンマシンインタフェースを集約する場合、出力領域モニタシステム21全体の安全性を向上できる。
【0093】
マンマシンインタフェースを構成する表示・操作パネル38Aを集約させて共通化し、この共通化させた表示・操作パネル38AでAPRMユニット34側の確認動作を行なった後、集中的に行なうことができ、操作性や視認性を向上させることができる。また、表示・操作部38を各APRMユニット34A,34C,34E内に設ける必要がないので、部品点数の削減を図ることができる。
【0094】
なお、図10に示された例では、表示・操作パネル38Aをディジタル式出力領域モニタシステム21内に設けた例を示したが、表示・操作パネル38AはAPRM34の各ユニットをネットワーク経由で接続し、遠隔地操作可能に構成し、遠隔地から表示・操作を可能にしてもよい。表示・操作パネル38AはA系の各APRMユニット34A,34C,34Eだけでなく、B系のAPRMユニット34B,34D,34Fを同様に表示・操作できるようにしてもよい。
【0095】
図12は、本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの第3実施形態を示すものである。
【0096】
この実施形態はディジタル式出力領域モニタシステム21を構成するA系出力領域モニター盤90の例を示す。B系出力領域モニター盤についてはA系出力領域モニター盤90と異ならないので説明を省略する。また、ディジタル式出力領域モニタシステム21の他の構成は、図1および図3,図4に示すものと実質的に異ならないので説明を省略する。
【0097】
図12に示されたA系出力領域モニター盤90はAPRM34の3つのユニット34A,34C,34Eを格納する一方、共通のマンマシンインタフェースを構成する表示・操作パネル38Aを備える。表示・操作パネル38AはA系の各APRMユニット34A,34C,34Eにそれぞれ接続される一方、各APRMユニット34A,34C,34Eにユニットロック手段としての鍵付きキー98がそれぞれ着脱可能に設けられる。
【0098】
各APRMユニット34A,34C,34Eの内部設定値の変更動作は、鍵付きキー98に連動した操作となり、鍵付きキー98がON操作されない限り、内部設定値変更動作を実施できない。
【0099】
鍵付きキー98は、図13に示すように、連動スイッチ99に連動される。連動スイッチ99により不揮発メモリー100がON−OFFされるようになっており、この不揮発メモリー100は、連動スイッチ99のOFFにより電源が切られてもメモリ機能を維持する一方、演算器101とソフトおよびハード接続されている。
【0100】
このディジタル式出力領域モニタシステム21において、各APRMユニット34の内部設定値情報を変更する場合、各APRMユニット34A,34C,34E毎に内部設定値変更を許可するユニットロック手段としての鍵付きキー98を有し、鍵付きキー98の操作により変更設定可能な状態でなければ、APRMユニットの内部設定値を変更させることはできない。内部設定値の変更操作は、初めに鍵付きキー98を操作してA系APRMユニット34A,34B,34Eのうち、特定のユニットを選択し、次に表示・操作パネル38Aの操作部95を操作することにより、行なわれる。
【0101】
各APRMユニット34A,34C,34Eのうち、複数のユニットを同時に設定変更操作することはできない。同時に複数のAPRMユニットが設定可能状態では、内部設定値を変更できないシステム構成として、APRMユニット34の誤操作を確実にかつ未然に防止している。
【0102】
このディジタル式出力領域モニタシステム21は、APRM34を複数のユニット34A,34C,34Eに分割される一方、各APRMユニット34A,34C,34Eの外部に共通の表示・操作パネル38Aを設け、この表示・操作パネル38Aに連動するユニットロック手段98を前記APRMユニット34A,34C,34E毎にそれぞれ設け、このユニットロック手段98によるロック解除操作が表示・操作パネル38Aによる判定対象のAPRMユニット内部設定値情報変更開始条件となるように設定したものである。
【0103】
図12および図13に示されたディジタル式出力領域モニタシステム21においては、A系の各APRMユニット34A,34C,34Eに接続している表示・操作パネル38Aが共通のマンマシンインタフェースを構成している。誤って鍵付きキー98がONになっていないAPRMユニットに表示・操作パネル38Aにて内部設定値変更要求を出して設定変更しようとしても、判定(操作)対象以外のAPRMユニットの内部設定値の変更要求を確実に防止でき、安全性を向上させることができる。
【0104】
図14はディジタル式出力領域モニタシステム21に備えれるAPRM34のうち変更(判定)対象のAPRMユニット、例えば34Eの内部設定値の変更操作を行なう場合のフローチャートを示すものである。この場合にも、判定対象のAPRMユニット34Eの内部設定値変更要求は、安全系を構成し、安全ランクの高いAPRMユニット34E側からの要求で設定値変更作業が実施されるので、信頼性や安全性の高いディジタル式出力領域モニタシステム21を提供できる。
【0105】
このディジタル式出力領域モニタシステム21でAPRMユニットの内部設定値を変更する場合、安全性や信頼性レベルの高いAPRMユニット側からの鍵付きキー98の操作により行なわれるので、表示・操作機能の集約化を図った共通のマンマシンインタフェースを用いても、現在表示しているAPRMユニット34Eがどのユニットに対応しているかを操作員が確実に確認しつつ設定変更操作が行なわれるので、誤操作を確実に防止できる。この誤操作をより確実に防止し、健全性を持たせるために、表示部96に表示される表示方法として、色や文字(記号)を各APRMユニット毎に異ならせてもよい。
【0106】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムは、信頼性・安全性レベルの高い安全系のAPRMのループ内で処理を単独で行ない、プロセス制御計算機等の外部からの処理を不要としたので、LPRM検出器の保守診断処理系統をシンプルに簡素化し、短時間で信頼性の高いゲイン補正処理を行なうことができ、LPRM検出器の保守診断機能の信頼性・安全性を向上させ、高機能化を図ることができる。
【0107】
また、本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムは、LPRM検出器の内部設定値の変更・調整(ゲイン補正)を安全系のループ内で安定的に精度よく行なうことができ、操作性を向上させ、定検時等のメンテナンス作業の簡素化を図り、作業時間の大幅短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの一実施形態を示す系統図。
【図2】本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの原子炉炉心部側を示すもので、原子炉炉心部に装荷される炉内核計装集合体の模式図、および炉内核計装集合体で計測される炉出力と炉心軸方向位置および炉心径方向位置との関係を示す図。
【図3】本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムのシステム構成例を示す系統図。
【図4】図3の原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムにγサーモシステムを導入したシステム構成例を示す図。
【図5】(A)はLPRM検出器の検出感度劣化状態を示すグラフ、(B)は同じくLPRM検出器の検出感度劣化状態から劣化予測を可能にしたグラフ。
【図6】本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムに備えられるAPRMでゲイン補正計算をした計算例を示す図。
【図7】本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムに備えられる固定式γサーモメータを破断して示す断面図。
【図8】図7に示された固定式γサーモメータの構造例を示す部分的な断面模式図。
【図9】(A)は本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムに備えられる原子炉の炉内核計装集合体の配置例を示す図、(B)は上記原子炉の炉内核計装集合体に備えられる固定式γサーモメータのγ線発熱を測定する原理を示す説明図およびγ線発熱の温度分布図。
【図10】(A)は本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの第2実施形態を示すもので、出力領域モニタシステムの簡略的な模式図、(B)は上記出力領域モニタシステムを備えた出力領域モニター盤を示す図。
【図11】共通化された表示・操作パネル(マンマシンインタフェース)により内部設定値を変更させる流れを示すフローチャート。
【図12】本発明に係る原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムの第3実施形態を示すもので出力領域モニター盤を示す図。
【図13】図12に示された出力領域モニター盤に備えられるユニットロック手段と連動する連動スイッチを含めた回路例を示す図。
【図14】共通化された表示・操作パネル(マンマシンインタフェース)により内部設定値を変更させる流れを示すフローチャート。
【図15】従来の原子炉の出力領域モニタシステムを示す系統図。
【図16】従来の原子炉のディジタル式出力領域モニタシステムのシステムのシステム構成例を示す図。
【符号の説明】
21 出力領域モニタシステム
22 原子炉
23 原子炉建屋
24 原子炉格納容器
25 炉心部
26 炉内核計装集合体
27 核計装管(LPRMストリング)
28 局所出力領域モニタ系(LPRM)
29 γサーモメータ
30 LPRM検出器
31 γ線発熱検出器
33 信号ケーブル
34 平均出力領域モニタ(APRM)
34A〜34F APRMユニット
35 プロセス制御計算機
36 データ伝送用ユニット(DCF)
36A,36B DCFユニット
37 制御棒引抜監視装置(RBM)
37A,37B RBMユニット
38,38A,38B 表示・操作パネル
40 センサケーブル(MIケーブル)
41 γサーモシステム
42 計測制御ユニット
43 ヒータ加熱用熱源
45 γサーモセンサ情報処理系
46 LPRM信号情報処理系
47 比較判定および差分処理系
48 検出器劣化診断処理系
50 γサーモ用受信処理回路
51 A/D変換器
52 信号増幅器
53 記憶領域保管回路
54 補間処理回路
56 LPRM用受信処理回路
57 A/D変換器
58 信号増幅器
59 換算回路
60 比較判定および差分処理回路
61 診断処理回路
62 記憶メモリ
63 警報発生回路
64 表示手段
65 フィードバック回路
68 ガイドチューブ
69 コアチューブ
70 空隙部
71 内部孔
72 ケーブルセンサ組立体
73 内蔵ヒータ
74 差動型熱電対(サーモカップル)
76 金属被覆管
77 ヒータ線
78 電気絶縁層
79 金属被覆管
80 熱電対素線
81 電気絶縁層
82 金属被覆管
83 冷却材
90 出力領域モニター盤
91 前面パネル
92 確認ボタン(ユニット確認手段)
93 電源ランプ
95 操作部
96 表示部
98 鍵付きキー(ユニットロック手段)
99 連動スイッチ
100 不揮発メモリ
101 演算器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reactor power region monitoring system, and more particularly to a reactor digital power region monitoring system that monitors reactor power fluctuations and generates an alarm when an abnormality occurs.
[0002]
[Prior art]
Light water reactors include boiling water reactors (BWR, ABWR) and pressurized water reactors (PWR). These reactors monitor reactor power fluctuations and output warnings when abnormal An area monitoring system is provided.
[0003]
In a conventional reactor power region monitoring system, a plurality of local power region monitor detector assemblies (hereinafter referred to as LPRM detector assemblies) are provided in the reactor core. The LPRM detector assembly includes four local power region monitor detectors (hereinafter referred to as LPRM detectors) and a mobile in-core instrumentation system detector (hereinafter referred to as TIP detectors) housed in LPRM strings. . In the LPRM detector assembly, four LPRM detectors are arranged independently in the vertical direction of the core, and a channel is configured for each LPRM detector.
[0004]
In the conventional reactor power region monitoring system, the neutron flux in the reactor core is measured by each LPRM detector, and the reactor average power and local power are measured and monitored. Is generated, the control rod is prevented from being pulled out, and a control rod full insertion signal (scram signal) is generated. The reactor power region monitoring system is required to have high reliability and quick response in order to output an output signal that drives the safety system of the reactor.
[0005]
As described above, the reactor power region monitoring system is required to have high reliability and soundness, and when an abnormality occurs in the reactor, a shortening of the recovery time and a function of preventing erroneous operation by a human operation system are required. The power range monitor system is connected to a number of LPRM detectors in the reactor.
[0006]
The LPRM detector is a fission detector capable of detecting a neutron flux, and is mounted in the reactor about 80 to 200. The LPRM detector needs to be periodically calibrated because the detection sensitivity deteriorates with the passage of time of use. There is a TIP detector as a calibration detector for the LPRM detector, and this TIP detector is inserted into the TIP guide tube of LPRM strings by the operation of a mobile in-core instrumentation system (hereinafter referred to as TIP system) during calibration. It can be moved up and down in the core. Based on the signal information from the TIP detector, gain correction (calibration) is performed for each LPRM detector.
[0007]
However, a TIP system having a TIP detector for calibrating LPRM detectors requires a large and large drive mechanism to move the TIP detectors up and down in the core for each gain correction of each LPRM detector. . In addition, the TIP system needs to be installed in the reactor building. However, since the operation for gain correction becomes complicated in addition to the increase in size, it takes a long time for gain correction, which is a problem. In order to easily and easily perform the gain correction operation of each LPRM detector, it is desired to realize a system such as a simple man-machine interface.
[0008]
FIG. 15 is a principle diagram showing the arrangement relationship between the current reactor power region monitoring system and the TIP system.
[0009]
A plurality of, for example, 43
[0010]
The output
[0011]
In addition, the TIP detector 13 accommodated in the
[0012]
The
[0013]
On the other hand, the detector signal value from the
[0014]
By the way, recently, the progress of digitization technology is remarkable, and the output
[0015]
The digital output
[0016]
The
[0017]
On the other hand, since each
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The
[0019]
Further, the gain correction (calibration) of each LPRM detector is performed based on the correction calculation performed by the
[0020]
However, unlike the
[0021]
Furthermore, the digital output area monitor system that monitors the output of the
[0022]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances. The maintenance diagnosis processing system of the LPRM detector is simplified and simplified, the reliability and safety of the maintenance diagnosis apparatus of the LPRM detector is improved, and the diagnosis function is provided. It is an object of the present invention to provide an improved digital power range monitoring system for a nuclear reactor.
[0023]
Another object of the present invention is to perform LPRM gain correction in a safety loop with a high reliability and safety level, improve the maintenance diagnosis function of the LPRM detector, and improve safety and reliability. It is an object of the present invention to provide an improved digital power range monitoring system for nuclear reactors.
[0024]
Still another object of the present invention is to stably and accurately change and adjust the internal set value of the LPRM detector, improve operability, simplify maintenance work such as regular inspection, and reduce work time. An object of the present invention is to provide a digital power range monitoring system for a nuclear reactor that can be greatly shortened.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a digital power range monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention includes a plurality of LPRM detectors installed in the core of a nuclear reactor as described in
[0028]
In order to solve the above-described problem, the digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention is characterized in that, as described in
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0033]
FIG. 1 shows an embodiment of a digital power range monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention. This digital power range monitoring system is designed to measure and monitor the average power and local power of the reactor, and to generate an alarm in the event of an abnormality, and is applied to boiling water reactors, pressurized water reactors, etc. be able to. FIG. 1 shows an example in which the digital output
[0034]
The
[0035]
As shown in FIGS. 1 and 2, the in-core
[0036]
The
[0037]
The neutron flux signal (LPRM signal) detected by each
[0038]
On the other hand, the γ-ray heat generation detection signal (sensor signal) detected by each γ
[0039]
The
[0040]
Further, the digital output
[0041]
The digital type output
[0042]
An 80 to 200 channel (ch)
[0043]
The output
[0044]
FIG. 4 is a block diagram showing the signal processing of the
[0045]
The
[0046]
The γ thermo sensor
[0047]
The γ thermo
[0048]
The
[0049]
In the LPRM signal
[0050]
The LPRM signal processed by the LPRM
[0051]
The comparison determination and
[0052]
Further, the difference information between the γ thermosensor signal and the LPRM signal compared by the comparison determination and
[0053]
Further, the difference information obtained by the comparison determination and
[0054]
By the way, since the sensitivity degradation rate of the
[0055]
By performing deterioration diagnosis of the
[0056]
The gain information of the
[0057]
By providing the
[0058]
As shown in FIGS. 1 and 4, by directly connecting the
[0059]
The gain correction (calibration) calculation of the
[0060]
When the gain correction operation (change operation) of the
[0061]
In the digital output
[0062]
Further, as shown in FIG. 5B, a sensitivity deterioration prediction curve d is created from the sensitivity deterioration curve c displaying the difference ΔS and the current time PT, and the prediction curve d and the alarm set value e are used. The alarm generation time FT is predicted and the display means 64 is operated so that the operator can be notified.
[0063]
In the digital output
[0064]
At that time, gain correction (calibration) processing of the
[0065]
The gain correction processing of the
[0066]
In this digital output
[0067]
In one embodiment of the digital output
[0068]
Since the
[0069]
The
[0070]
Next, the structure and measurement example of the
[0071]
FIG. 1 shows an example in which the
[0072]
An example in which the
[0073]
The structure of the
[0074]
Further, a γ-
[0075]
The
[0076]
The
[0077]
The
[0078]
In a
[0079]
In the
[0080]
Next, a second embodiment of the digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention will be described.
[0081]
FIG. 10 simply shows another example of a digital power region monitoring system for a nuclear reactor. The power
[0082]
The
[0083]
Each
[0084]
The digital output
[0085]
The display /
[0086]
Each
[0087]
The operation of the A-system output
[0088]
As described above, when the unit information of the
[0089]
The output
[0090]
FIG. 11 shows a flowchart of the confirmation / change operation of each
[0091]
The operation involving the mode change of the
[0092]
It is generally undesirable in design that the display function of the display /
[0093]
The display /
[0094]
In the example shown in FIG. 10, the display /
[0095]
FIG. 12 shows a third embodiment of the digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention.
[0096]
This embodiment shows an example of an A-system output
[0097]
The A-system output
[0098]
The internal setting value changing operation of each
[0099]
The keyed key 98 is interlocked with an interlocking
[0100]
In the digital output
[0101]
Among the
[0102]
In this digital output
[0103]
In the digital output
[0104]
FIG. 14 is a flowchart for changing the internal setting value of the APRM unit to be changed (determination), for example, 34E, of the
[0105]
When the internal setting value of the APRM unit is changed by the digital output
[0106]
【The invention's effect】
As described above, the digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention performs processing independently in a safety APRM loop having a high reliability and safety level, and from outside a process control computer or the like. This eliminates the need for this process, simplifying the maintenance diagnosis processing system of the LPRM detector, enabling highly reliable gain correction processing in a short time, and ensuring the reliability and safety of the maintenance diagnosis function of the LPRM detector. It is possible to improve the performance and improve the functionality.
[0107]
In addition, the digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention can change and adjust (gain correction) the internal set value of the LPRM detector stably and accurately in the loop of the safety system. It is possible to improve the performance, simplify the maintenance work at the time of regular inspection, and greatly shorten the work time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention.
FIG. 2 shows a reactor core side of a digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention, and is a schematic diagram of an in-core nuclear instrumentation assembly loaded in the reactor core, and an in-core nuclear meter The figure which shows the relationship between the reactor power measured with a loading assembly, a core axial direction position, and a core radial direction position.
FIG. 3 is a system diagram showing a system configuration example of a digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention.
4 is a diagram showing a system configuration example in which a γ thermo system is introduced into the digital output region monitoring system of the nuclear reactor shown in FIG. 3;
FIG. 5A is a graph showing a detection sensitivity deterioration state of the LPRM detector, and FIG. 5B is a graph that enables deterioration prediction from the detection sensitivity deterioration state of the LPRM detector.
FIG. 6 is a diagram showing a calculation example in which gain correction calculation is performed by APRM provided in the digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a fixed γ thermometer provided in the digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention.
8 is a partial schematic cross-sectional view showing an example of the structure of the fixed γ thermometer shown in FIG. 7;
FIG. 9A is a diagram showing an arrangement example of an in-core nuclear instrumentation assembly of a nuclear reactor provided in a digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention, and FIG. An explanatory view showing a principle of measuring γ ray heat generation of a fixed type γ thermometer provided in an instrumentation assembly and a temperature distribution diagram of γ ray heat generation.
FIG. 10A shows a second embodiment of a digital output region monitoring system for a nuclear reactor according to the present invention. FIG. 10B is a simplified schematic diagram of the output region monitoring system, and FIG. The figure which shows the output area monitor board provided with the system.
FIG. 11 is a flowchart showing a flow of changing an internal setting value through a common display / operation panel (man machine interface).
FIG. 12 is a diagram showing a power region monitor panel according to a third embodiment of the digital power region monitor system for a nuclear reactor according to the present invention.
13 is a diagram showing a circuit example including an interlocking switch interlocking with unit lock means provided in the output area monitor panel shown in FIG. 12;
FIG. 14 is a flowchart showing a flow of changing an internal setting value by a common display / operation panel (man machine interface).
FIG. 15 is a system diagram showing a conventional power region monitoring system of a nuclear reactor.
FIG. 16 is a diagram showing a system configuration example of a system of a conventional digital output region monitoring system for a nuclear reactor.
[Explanation of symbols]
21 Output area monitor system
22 Reactor
23 Reactor building
24 Primary containment vessel
25 Core
26 In-core nuclear instrumentation assembly
27 Nuclear instrumentation tube (LPRM string)
28 Local output region monitor system (LPRM)
29 γ thermometer
30 LPRM detector
31 γ-ray heat detector
33 Signal cable
34 Average output area monitor (APRM)
34A-34F APRM unit
35 Process control computer
36 Data transmission unit (DCF)
36A, 36B DCF unit
37 Control rod withdrawal monitoring device (RBM)
37A, 37B RBM unit
38, 38A, 38B Display / Operation Panel
40 Sensor cable (MI cable)
41 γ thermo system
42 Measurement control unit
43 Heat source for heater heating
45 γ Thermosensor Information Processing System
46 LPRM signal information processing system
47 Comparison judgment and difference processing system
48 Detector deterioration diagnosis processing system
50 γ Thermo reception processing circuit
51 A / D converter
52 Signal amplifier
53 Storage area storage circuit
54 Interpolation processing circuit
56 LPRM reception processing circuit
57 A / D converter
58 Signal amplifier
59 Conversion circuit
60 Comparison determination and difference processing circuit
61 Diagnostic processing circuit
62 Memory
63 Alarm generation circuit
64 display means
65 Feedback circuit
68 Guide tube
69 core tube
70 Cavity
71 Internal hole
72 Cable sensor assembly
73 Built-in heater
74 Differential Thermocouple (Thermocouple)
76 Metal cladding tube
77 Heater wire
78 Electrical insulation layer
79 Metal cladding tube
80 Thermocouple wire
81 Electrical insulation layer
82 Metal cladding tube
83 Coolant
90 Output area monitor panel
91 Front panel
92 Confirmation button (unit confirmation means)
93 Power lamp
95 Operation unit
96 display
98 Key with key (unit lock means)
99 Interlocking switch
100 Nonvolatile memory
101 Calculator
Claims (3)
前記LPRM検出器とともにγサーモメータを収容した炉内核計装集合体を原子炉炉心部に複数設置し、上記γサーモメータからのセンサ情報を取り込むγサーモシステムを、平均出力領域モニタ(APRM)に接続し、このAPRMは、ガンマサーモシステムからのセンサ情報とLPRM検出器からの信号情報を比較して両信号値の差分量を求める比較判定・差分処理系と、両信号値の差分量を監視してLPRM検出器の感度劣化を判別する検出器劣化診断処理系とを備えたことを特徴とする原子炉のディジタル式出力領域モニタシステム。By installing multiple LPRM detectors in the reactor core and measuring the neutron flux measured by each LPRM detector, the reactor average power and local power are measured and monitored, and an alarm is issued when an abnormality occurs In the output area monitor system,
A plurality of in-core nuclear instrumentation assemblies containing γ thermometers together with the LPRM detector are installed in the reactor core, and a γ thermo system for capturing sensor information from the γ thermometer is used as an average output area monitor (APRM). Connected, this APRM compares the sensor information from the gamma thermo system and the signal information from the LPRM detector to obtain the difference amount between the two signal values, and monitors the difference amount between the two signal values. And a detector deterioration diagnosis processing system for discriminating sensitivity deterioration of the LPRM detector, and a digital output region monitoring system for a nuclear reactor.
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