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発明の名称 制御棒位置監視装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−64656(P2007−64656A)
公開日 平成19年3月15日(2007.3.15)
出願番号 特願2005−247514(P2005−247514)
出願日 平成17年8月29日(2005.8.29)
代理人 【識別番号】100087332
【弁理士】
【氏名又は名称】猪股 祥晃
発明者 上路 達哉 / 加藤 秋夫 / 古川 智昭
要約 課題
制御棒位置監視装置の信号伝達系あるいは構成要素に異常が発生し、現場から離れた場所に設けられている原子炉制御盤等で制御棒位置表示が不能となった場合でも、他の故障の影響を受けにくい部位に新たに設置した表示手段により制御棒位置情報及び異常情報を表示することができるようにする。

解決手段
原子炉に設けられた複数の制御棒位置検出器10から出力された制御棒位置を特定する接点信号bを入力し、制御棒位置情報nに変換する変換手段22、前記接点信号を入力し、その異常を検出して異常情報を得る異常検出手段23および前記制御棒位置情報nおよび異常情報eを伝送路30に出力する手段24〜11cを備えた現場位置検出装置11−Aと、伝送路30から制御棒位置情報nおよび異常情報eを入力し、運転監視用制御棒位置表示手段12cに表示出力する位置監視コントローラ12−Aと、から構成した。
特許請求の範囲
【請求項1】
原子炉に設けられた複数の制御棒位置検出器から出力された制御棒位置を特定する接点信号を制御棒位置情報に変換する変換手段と、前記接点信号の異常を検出して異常情報を得る異常検出手段と、前記制御棒位置情報および異常情報を伝送路に出力する手段とを備えた現場位置検出装置と、
前記伝送路から前記制御棒位置情報および異常情報を入力し、制御棒位置表示手段に表示出力する位置監視コントローラと、
から構成したことを特徴とする制御棒位置監視装置。
【請求項2】
前記現場位置検出装置は、前記接点信号を入力し前記変換手段および異常検出手段に出力する入力処理部と、前記変換手段および異常検出手段から出力された前記制御棒位置情報および異常情報を入力し出力処理する出力処理部とを備えた複数個の位置検出部と、
この複数個の位置検出部の出力を入力し前記伝送路の伝送方式に従ったプロトコルに変換して出力する伝送部と、
から構成したことを特徴とする請求項1記載の制御棒位置監視装置。
【請求項3】
前記伝送部は、前記各位置検出部から入力した複数対の制御棒位置情報および異常情報のうちの1対を選択する信号切替部と、この信号切替部で選択された1対の制御棒位置情報および異常情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項2記載の制御棒位置監視装置。
【請求項4】
前記位置検出部は、入力処理部から出力された接点信号の状態を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項2記載の制御棒位置監視装置。
【請求項5】
前記位置検出部は、前記異常検出手段で検出された異常情報を表示する異常表示部を備えたことを特徴とする請求項2記載の制御棒位置監視装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、原子炉の制御棒の位置を検出して表示する機能を有する原子力発電プラントの制御棒位置監視装置に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力発電プラントにおいては、原子炉に多数(約200本)の制御棒を配置しており、この制御棒を挿入または引抜操作をして、原子炉出力を上昇または下降及び出力分布の調整を行っている。そして、各制御棒の位置を監視することにより、炉心状態を常時監視して炉内の健全性を確認しながら運転するようにしている(例えば、特許文献1、2参照)。
これら特許文献に記載の制御棒位置監視装置の例を、図7ないし図9を参照して説明する。
【0003】
図7は制御棒位置監視装置100を中心に描いた図であり、原子炉1内に配置された複数の制御棒2の位置を位置検出器10で検出し、この位置検出器10から出力される接点信号bを伝送回路3を介して制御棒位置監視装置100に入力している。この制御棒位置監視装置100は、現場に設けてある現場位置検出装置11と、現場から離れている中央制御室(中操)等に設けた位置監視コントローラ12とから構成されている。
【0004】
現場位置検出装置11は各位置検出器10に対応してそれぞれ接点信号bを入力する位置検出装置11a1、11a2、・・・11anと、各位置検出部11aiの出力信号を位置監視コントローラ12の伝送部12aへ送信する伝送部11bとから構成されている。各位置検出部11aiは入力した接点信号bをディジタル回路で取り扱うのに適した大きさの信号に変換するとともに、パラレル信号をシリアル信号に変換して出力する入力処理部21と、この入力処理部21の出力信号を受けて伝送部11bに送信するための信号に処理する出力処理部24とから構成されている。
【0005】
一方、位置監視コントローラ12は現場位置検出装置11内の伝送部11bからの送出信号を受信する伝送部12aと、この伝送部12aで受信した信号を操作員またはプロセス計算機等が容易に認識できるような制御棒位置情報nに変換して出力する信号変換部12bと、この制御棒位置情報nを入力して制御棒の位置や状態を監視する位置監視部12cとから構成されている。
【0006】
なお、制御棒位置情報nは、位置監視部12cで監視されるほか、制御棒位置監視装置100の上位の原子炉制御盤5に設けてある表示装置及びプロセス計算機等の他装置へも出力されるようになっている。
【0007】
図8は、位置検出器10の概念構成を示す図であり、位置検出器10内部に一定間隔に接点S00,S01・・・S48を配置しており、これらの接点のうちの1つが動作することによって制御棒2の位置を検出し、接点信号bを出力するように構成されている。位置検出器10内の複数の接点信号bは、実際には図9に示すように水平軸(H軸)5ビット(H1,H2,H4,H8,H16)と、垂直軸(V軸)6ビット(V1,V2,V4,V8,V16,V32)の合計11ビットのマトリクスで構成されている。これら接点信号bは、11芯のケーブルで入力され、1つの接点が動作すると、11芯のケーブルのうちでH軸とV軸との各1ビットがONし、現場位置検出装置11及び位置監視コントローラ12の各制御機器により位置が表示されるようになっている。
【特許文献1】特開2002−139591号公報
【特許文献2】特開2003−207591号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述した制御棒位置監視装置100の場合、現場位置検出装置11から制御棒の位置監視を行う原子炉制御盤5の表示部までの間の信号伝達系あるいは位置監視コントローラ内の構成部品に何らかの故障もしくは異常が発生すると、制御棒位置の監視に影響がでて、制御棒の一部もしくは全ての位置監視が不能となる惧れがあった。万一、制御棒の位置監視が不能となった場合には、制御棒の操作も不可となるので、安全確保のために原子力プラントを停止せざるを得なくなる可能性があった。
【0009】
また、接点信号bの異常診断および検出は、接点信号bを制御棒位置情報へ変換するのと同様に、位置監視コントローラ内で行われているため、現場位置検出装置11から原子炉の位置検出部11aiまでの間で生じた何らかの故障や異常があった場合、接点信号の異常診断も不能となっていた。
【0010】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、制御棒位置監視装置の信号伝達系等に異常が発生し、現場から離れた場所に設けられている原子炉制御盤等で制御棒位置表示が不能となった場合でも、他の表示手段により制御棒位置情報及び異常情報を表示することのできる制御棒位置監視装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、原子炉に設けられた複数の制御棒位置検出器から出力された制御棒位置を特定する接点信号を制御棒位置情報に変換する変換手段と、前記接点信号の異常を検出して異常情報を得る異常検出手段と、前記制御棒位置情報および異常情報を伝送路に出力する手段とを備えた現場位置検出装置と、前記伝送路から前記制御棒位置情報および異常情報を入力し、制御棒位置表示手段に表示出力する位置監視コントローラと、から構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、位置監視コントローラもしくは原子炉制御盤の表示装置が機能喪失に至る事象が発生した場合でも、伝送路に接続される受信端末では特定の変換処理を行うことなく複数個の制御棒の位置情報と異常情報とを表示し、確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明に係る制御棒位置監視装置の実施例について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して共通する構成要素については同一符号もしくは添字を付けることにより、適宜説明を省略する。
【0014】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1に係る制御棒位置監視装置100の構成図である。
図1において、11−Aは、図7の現場位置検出装置11に対応する現場位置検出装置であって、原子炉に比較的近い現場建屋に設置されており、各制御棒に対応して設けられた複数個の位置検出装置11a1、11a2・・・11anと、共通の伝送部11cとから構成されている。位置検出部11aiは位置検出器10から出力された接点信号bを入力し、ディジタル回路での取り扱いに適した大きさの信号に変換するとともに、パラレル信号をシリアル信号に変換して出力する入力処理部21と、この入力処理部21から出力されたシリアル信号の接点信号bを制御棒位置情報nに変換して出力する制御棒位置信号変換部22と、入力処理部21から出力されたシリアル信号を入力し、接点信号bに異常が発生している場合異常検出処理を行う異常検出部23と、これら制御棒位置信号変換部22および異常検出部23から出力された制御棒位置情報nおよび異常情報eを入力し、伝送部11cへ送るための出力処理を行う出力処理部24とから構成されている。
【0015】
伝送部11cは各位置検出部11aiから入力された制御棒位置情報nと異常情報eとをまとめて、伝送路30の伝送方式に従ったプロトコルに変換し、伝送路30へ出力する。なお、この伝送路30は表示装置40として用いられるパーソナルコンピュータ等の受信端末が接続可能で、かつ長距離の信号伝送が可能なように、例えばイーサネット(登録商標)のような標準規格の伝送プロトコルを採用している。なお、図1では伝送路30を単一回線としているが、故障による機能喪失を避けるために多重化してもよい。
【0016】
伝送路30に接続される位置監視コントローラ12は、従来装置における信号変換部12bを省いて構成されており、伝送路30に接続されて信号を送受信する伝送部12dと、制御棒の位置や状態を監視する位置監視部12cとから構成されている。この位置監視部12cから出力された制御棒位置情報nは、原子炉制御盤5に設けられた表示装置や他の装置へ入力されるようになっている。
【0017】
次に、図2を参照しては前述の制御棒位置信号変換部22および異常検出部23について説明する。
図2は入力処理部21から出力された11ビットの接点信号bを制御棒位置情報nに変換する様子を示す概念図である。入力処理部21から出力された接点信号bの0・・・15のうち、接点信号5(H1)、6(H2)、・・・9(H16)、10(V1)、11(v2)、・・・15(V32)までのPIPリードSW信号(11ビット)は、図3で示す変換テーブル220によって、1の位(12,13,14,15)および10の位(8,9,10,11)を表す制御棒位置(バイナリコード)情報nに変換される。
【0018】
図3は、変換テーブル220の一例を示す図である。変換テーブル220は、PIPリードSW入力テーブル220aと、PDI出力(DIレジスタ)220bとから構成されており、この変換テーブル220は、制御棒位置信号変換部22の機能だけではなく、異常検出部23の機能も併せて備えている。
【0019】
入力処理部21から出力されたPIP信号は、原則として水平軸(H軸)の接点信号(H1、H2、・・・、H16)および垂直軸(V軸)の接点信号(V1、V2、・・・、V32)の2ビットの組合せであり、PIPリードSW入力テーブル220aで示すように、予め想定したH軸、V軸の組合せに対応する制御棒位置をバイナリコードで定義してある。すなわち、PIPリードSW入力テーブル220aは、ONしたリードスイッチ00、02、04、・・・46、48に対応するH軸の接点信号(H1、H2、・・・、H16)とV軸の接点信号(V1、V2、・・・、V32)とが1ビットづつの想定した組合せ、例えば、リードスイッチ00であればHIとV32が共に“1”、リードスイッチ02であればH2とV16が共に“1”となるように定義してある。
【0020】
PDI出力(DIレジスタ)220bは、PIPリードSW入力テーブル220aの各ビット信号を入力し、制御棒位置12から15までの1の位、8から11までの10の位を入力ビットが反転したバイナリコードとして出力するとともに、表示信号(前面LED表示信号;00、02、04、・・・48)についても出力するようになっている。
【0021】
そして、PDI出力(DIレジスタ)220bは、異常検出部23の機能として接点信号bの内容を診断し、通常の制御棒操作時にはあり得ないビットパターン、例えばリードSWが同時に3点ONしたような場合は異常と判断し、前面LED表示信号;FF、異常情報eを出力する。出力処理部24は以上のようにして求められた制御棒位置情報nと異常情報eとを伝送部11cに出力するようになっている。
【0022】
次に、本実施例1の作用について説明する。
各位置検出器10で検出された接点信号bは、現場位置検出装置11−Aの位置検出部11aiの入力処理部21に入力され、制御棒位置信号変換部22および異常検出部23へ送られる。制御棒位置信号変換部22および異常検出部23では、図3で示すように、図11ビットの接点信号bを操作員またはプロセス計算機等が容易に認識できる制御棒位置情報nに変換し、併せて異常検出も行う。そして制御棒位置情報nおよび異常情報eを出力処理部24に送る。出力処理部24は、制御棒位置情報nおよび異常情報eを伝送部11cに送る。伝送部11cでは各位置検出部11aiから入力された制御棒位置情報nと異常情報eをまとめて、伝送路30の伝送方式に従ったプロトコルに変換し、伝送路30へ伝送出力する。
【0023】
伝送路30に出力された制御棒位置情報nおよび異常情報eは、中繰に設置されている位置監視コントローラ12−Aの伝送部12dによって受信され、位置監視部12cにて原子炉制御盤5の表示装置などへ出力される。このとき伝送路30上の制御棒位置情報nと異常情報eの伝送先を位置監視コントローラ12−Aの伝送部12dのみに限定しない設定とすることで、伝送路30に接続する他のデバイス、例えば表示装置40としての受信端末でも受信可能となるように設定する。なお、表示装置40は伝送路30に常時接続してもよいが、必要とするときに接続するようにしてもよい。また、表示装置40の台数は1台に限定されず、必要とする台数接続するようにしてもよい。
【0024】
(効果)
本実施の形態1によれば、従来、位置監視コントローラ12−Aで行っていた接点信号bから制御棒位置情報nへの変換処理及び異常検出処理を、現場位置検出装置11−A内で行い、しかも、制御棒位置情報nと異常情報eとをイーサネットのような標準規格の伝送プロトコルを採用した伝送路30に送出しているため、伝送路30に接続される表示装置としての受信端末は、特別な変換処理を行うことなく制御棒の位置情報nと異常情報eとを確認することができる。特に、位置監視コントローラ12−Aもしくは原子炉制御盤5の表示装置が機能喪失に至る事象が発生した場合でも、伝送路30にパーソナルコンピュータで構成した表示装置40を接続することで、制御棒の位置情報nおよび異常情報eを確認することが可能となり、原子力発電プラントの状態把握、安全確保に貢献することができる。
【0025】
また、制御棒位置変換及び異常検出処理を位置検出部11aiで行うようにしたので、位置監視コントローラ12−Aの演算負荷が大幅に減少して高速処理が可能となり、例えば表示応答性の向上を見込むことができる。また、位置監視コントローラ12−Aにおいてマイコンの適用が必須では無くなるため、システム設計の自由度が向上する。
【0026】
(実施例2)
次に図4を参照して実施例2について説明する。
(構成)
本実施例2は、実施例1の伝送部11cに一部構成および機能を追加したものである。すなわち、現場位置検出装置11−B内の伝送部11cには、各位置検出部11aiから入力された制御棒位置情報nと異常情報eをまとめて、伝送路30の伝送方式に従ったプロトコルに変換し、伝送路30へ伝送出力するという機能に加えて、新たに各位置検出部11aiから入力した複数対の制御棒位置情報nおよび異常情報eのうち1対を選択する信号切替部41と、この信号切替部41で選択した1対の制御棒位置情報nおよび異常情報eを表示する表示手段42とを備えたものである。これ以外の現場位置検出装置11−B、位置監視コントローラ12、原子炉制御盤5、伝送路30、表示装置40等の構成は図1の実施例1の場合と同様であるので説明を省略する。
【0027】
(作用)
各位置検出器10からの接点信号bは各位置検出部11aiの入力処理部21に入力され、制御棒位置信号変換部22と異常検出部23へ送られる。制御棒位置信号変換部22では、11ビットの接点信号bを操作員またはプロセス計算機等が容易に認識できる制御棒位置情報nに変換し、これを出力処理部24に送る。異常検出部23では、接点信号bの内容を診断し異常と判断されるビットパターンを検出し、異常情報eを出力処理部24に出力する。出力処理部24は制御棒位置nと異常情報eを伝送部11cに出力する。
【0028】
伝送部11cでは、実施例1同様、各位置検出部11aiから入力された制御棒位置情報nと異常情報eをまとめて、伝送路30の伝送方式に従ったプロトコルに変換し、伝送路30へ伝送出力する。伝送路上の制御棒位置情報nと異常情報eは、位置監視コントローラ12の伝送部12dによって受信され、位置監視部12cにて原子炉制御盤5の表示装置などへ出力される。
【0029】
本実施例2では、さらに、伝送部11cに設けた信号切替部41が各位置検出部11aiから入力された複数対の制御棒位置情報nと異常情報eのうち、任意に1対の制御棒位置情報nおよび異常情報eを選択して表示部42に送る。表示部42は選択された制御棒位置情報n及び異常情報eをLED点灯、または7セグメント表示器などにより表示し、現場において操作員に対して制御棒の位置情報および異常情報を提供する。
【0030】
(効果)
本実施例2によれば、実施例1に示した効果に加えて、現場位置検出装置11−Bにて制御棒位置情報及び異常情報が確認可能となるので、位置監視コントローラ12や原子炉制御盤5の表示装置、さらには伝送路30が機能喪失に至る事象が例え発生した場合でも、プラントの状態把握、安全確保に貢献することができる。
【0031】
(実施例3)
次に図5を参照して実施例3について説明する。
(構成)
本実施例3は、実施例1における現場位置検出装置11−Aの位置検出部11aiに、LEDなどの発光素子で構成した異常表示部27および位置表示部28を付加したものであり、その他の構成については、実施例1と同じなので説明を省略する。
【0032】
図6は位置検出部11aiの正面板25を示す図であり、LED表示器26は異常表示部27および位置表示部28を1つにまとめた状態に構成されている。なお、29は位置検出部11aiの入出力部となる配線用コネクタである。
上記以外の位置監視コントローラ12、原子炉制御盤5、伝送路30、表示装置40などについては実施例1の場合と同様なので説明を省略する。
【0033】
(作用)
各位置検出器10からの接点信号bは各位置検出部11aiの入力処理部21に入力され、位置表示部28、制御棒位置信号変換部22及び異常検出部23へ送られる。位置表示部28では、11ビットの接点信号bのON/OFF状態をLEDで表示する。このLEDによる表示状態と、図9で示した位置検出器10内の接点構成を照合することで制御棒の位置を判別することが可能となる。
【0034】
制御棒位置信号変換部22は実施例1同様、11ビットの接点信号bを操作員またはプロセス計算機等が容易に認識できる制御棒位置情報nに変換し、これを出力処理部24に送る。異常検出部23は実施例1同様接点信号bの内容を診断し異常と判断されるビットパターンを検出する。そして異常情報eを出力処理部24および異常表示部27に出力する。出力処理部24は実施例1同様制御棒位置nと異常情報eを伝送部11cに出力する。異常表示部27は異常情報eに基づき異常状態をLED表示する。
【0035】
(効果)
以上述べたように本実施例3によれば、実施例1、2に示した効果に加えて、位置監視コントローラ12、原子炉制御盤5の表示装置、伝送路30、さらに現場位置検出装置11−Cの伝送部11cが機能喪失に至る事象が発生した場合でも、現場位置検出装置の位置検出部11aiにて制御棒位置情報及び異常情報が確認可能となり、原子力発電プラントの状態把握、安全確保に貢献する。
【0036】
さらに、制御棒毎に異常表示部27が設けてあるので、位置検出器10から位置検出部11ai間の何らかの故障発生に伴う接点信号の異常についても、故障発生箇所の同定が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の実施例1の制御棒位置監視装置の構成図。
【図2】PIP信号を制御棒位置情報に変換する様子を示す概念図。
【図3】変換テーブルの一例を示す図。
【図4】本発明の実施例2の制御棒位置監視装置の構成図。
【図5】本発明の実施例3の制御棒位置監視装置の構成図。
【図6】実施例3の位置検出部の正面板を示す図。
【図7】従来の制御棒位置監視装置の全体構成図。
【図8】位置検出器の説明図。
【図9】位置検出器内の接点構成説明図。
【符号の説明】
【0038】
1…原子炉、2…制御棒、3…伝送回路、5…原子炉制御盤、10…位置検出器、11−A〜11−C…現場位置検出装置、11ai…位置検出部、11c…伝送部、12…位置監視コントローラ、12c…位置監視部、12d…伝送部、21…入力処理部、22…制御棒位置信号変換部、23…異常検出部、24…出力処理部、25…位置検出器正面板、26…表示器、27…異常表示部、28…表示部、29…配線用コネクタ、30…伝送路、40…表示装置、41…信号切替部、42…表示部、100…制御棒位置監視装置、220…変換テーブル、220a…PIPリードSW入力テーブル、220b…PDI出力(DIレジスタ)、b…接点信号、n…制御棒位置情報、e…異常情報。




 

 


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