特開 2024-130925 信号伝送装置および該信号伝送装置を備える原子炉内計装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130925

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】信号伝送装置および該信号伝送装置を備える原子炉内計装装置

(51)【国際特許分類】

   G21C 17/00 20060101AFI20240920BHJP

   G21D 1/00 20060101ALI20240920BHJP

   G21C 11/02 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G21C17/00 030

G21D1/00 M

G21C11/02 200

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023040891

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000279

【氏名又は名称】弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々野 晃輔

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 純一

(72)【発明者】

【氏名】里見 弘久

【テーマコード（参考）】

2G075

【Ｆターム（参考）】

2G075AA01

2G075BA03

2G075CA50

2G075DA20

2G075FB02

2G075GA02

(57)【要約】

【課題】使い勝手のよい信号伝送装置および該信号伝送装置を備える原子炉内計装装置を提供すること。
【解決手段】放射線領域３内の機器と非放射線領域４内の機器とを接続する信号伝送装置１は、放射線領域内の機器としての耐放射線性マルチプレクサ１４と、非放射線領域内の機器としてのサンプルホールド回路１５と、耐放射線性マルチプレクサとサンプルホールド回路を接続する第１伝送路Ｌ１と、耐放射線性マルチプレクサへ入力される制御信号と、サンプルホールド回路へ入力される制御信号とを同期させる制御信号同期回路（１１，１２）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線領域内の機器と非放射線領域内の機器とを接続する信号伝送装置であって、
前記放射線領域内の機器としての耐放射線性マルチプレクサと、
前記非放射線領域内の機器としてのサンプルホールド回路と、
前記耐放射線性マルチプレクサと前記サンプルホールド回路を接続する第１伝送路と、
前記耐放射線性マルチプレクサへ入力される制御信号と、前記サンプルホールド回路へ入力される制御信号とを同期させる制御信号同期回路と、
を備える信号伝送装置。

【請求項2】

前記放射線領域には、さらに、前記耐放射線性マルチプレクサへの入力信号の数に応じた耐放射線性コンパレータが設けられ、
前記各耐放射線性コンパレータには、第２伝送路を介して、前記制御信号同期回路からの共通のチャネル選択信号が入力され、
前記耐放射線性コンパレータは、前記共通のチャネル選択信号が自回路を選択する場合、前記耐放射線性マルチプレクサへの入力信号のうち自回路に対応する所定の入力信号が出力されるように制御信号を出力する、
請求項１に記載の信号伝送装置。

【請求項3】

前記共通のチャネル選択信号は所定の範囲のアナログ値を取る信号であり、
前記各耐放射線性コンパレータには、それぞれの自回路を選択するための閾値が前記所定の範囲内で設定される
請求項２に記載の信号伝送装置。

【請求項4】

前記共通のチャネル選択信号は、前記各耐放射線性コンパレータを所定の順序で周期的に選択するようにアナログ値が調整される
請求項３に記載の信号伝送装置。

【請求項5】

前記共通のチャネル選択信号は、前記各耐放射線性コンパレータのうち、外部からの選択指示により選択された耐放射線性コンパレータが選択されるように、アナログ値が調整される
請求項３に記載の信号伝送装置。

【請求項6】

前記耐放射線性マルチプレクサには、非放射線領域に設置された他の機器としての計測装置から計測信号が入力されるようになっており、前記計測信号を増幅させる増幅回路をさらに備える
請求項１に記載の信号伝送装置。

【請求項7】

前記第１伝送路と前記第２伝送路とは、前記放射線領域と前記非放射線領域とを隔てる構造物を貫通する共通の信号貫通部を通って設けられる
請求項２に記載の信号伝送装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の信号伝送装置を備える原子炉内計装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号伝送装置および該信号伝送装置を備える原子炉内計装装置に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線の線量が高い放射線領域と放射線の線量の低い非放射線領域の境、例えば原子力発電プラントの格納容器（ＰＣＶ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ Ｖｅｓｓｅｌ）の壁には、ケーブルを格納容器（ＰＣＶ）の外部に引き出すための信号貫通部（ペネトレーション。通称ペネ）が設けられている。格納容器の壁に形成可能なペネの数には限界があるため、ペネを有効利用する必要がある。

【0003】

ＰＣＶ内に設置された複数の計測計器の出力を複数のアナログスイッチ回路に接続し、それらアナログスイッチ回路の複数の出力をＰＣＶの外部に取り出す場合に、ＰＣＶの外部にケーブルを引き出すためのペネの数に制限を受ける。そのため、特許文献１では、ＰＣＶ内に、耐放射線性回路、例えば高バンドギャップ半導体を用いたマルチプレクサを配置し、複数のアナログスイッチ回路の出力を１本化して、ＰＣＶの外部に取り出すことにより、ペネを有効利用する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－３２３９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の技術では、放射線領域内に設置された複数の計測計器の出力信号を、耐放射線性マルチプレクサへ入力し、外部からの制御信号によりマルチプレクサ内の複数のアナログスイッチ回路を切り替えることで、マルチプレクサからの出力信号を１本化する。しかし、従来技術では、任意の時点で、どの計測計器の出力信号を計測しているかを特定するための構成が明らかではない。さらに、計測計器の数と同数のマルチプレクサの切り替え信号線用のペネも必要となる。

【0006】

そこで、本発明の目的は、使い勝手のよい信号伝送装置および該信号伝送装置を備える原子炉内計装装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決すべく、本発明に従う、放射線領域内の機器と非放射線領域内の機器とを接続する信号伝送装置は、放射線領域内の機器としての耐放射線性マルチプレクサと、非放射線領域内の機器としてのサンプルホールド回路と、耐放射線性マルチプレクサとサンプルホールド回路を接続する第１伝送路と、耐放射線性マルチプレクサへ入力される制御信号と、サンプルホールド回路へ入力される制御信号とを同期させる制御信号同期回路と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、放射線領域内の耐放射線性マルチプレクサへ入力される制御信号と非放射線領域内のサンプルホールド回路へ入力される制御信号とを同期させることができ、第１伝送路を流れる信号を特定してユーザの使い勝手を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施例に係る原子炉内計装装置の説明図である。

【図2】第２実施例に係る原子炉内計装装置の説明図である。

【図3】第３実施例に係る原子炉内計装装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る信号伝送装置１は、例えば、原子炉格納容器内で計測された計測信号を原子炉格納容器の外部へ取り出すために用いられる。

【0011】

本実施例は、例えば、原子力発電における原子炉格納容器（ＰＣＶ）の信号貫通部１６，１７を有効に利用することができる。すなわち、ＰＣＶに形成する信号貫通部の数を少なくすることができ、効率的にかつ安価に、放射線領域としてのＰＣＶ内の信号を非放射線領域としての建屋などに引き出して利用することができる。

【0012】

本実施例では、耐放射線性マルチプレクサ１４の出力信号を切り替えるための制御信号を一つの伝送路Ｌ２にまとめて放射線領域３へ通し、放射線領域内に設けられた複数の耐放射線性コンパレータ１３から耐放射線性マルチプレクサ１４へ制御信号を与える。したがって、非放射線領域４から放射線領域３を通る信号貫通部１６，１７の数を少なくすることができる。

【0013】

さらに、本実施例では、非放射線領域に設けられた制御信号同期回路１１，１２により、放射線領域内の耐放射線性コンパレータ１３へ入力される制御信号と非放射線領域内のサンプルホールド回路１５へ入力される制御信号との、同期を取ることができる。したがって、どのチャネルの信号がサンプルホールド回路から出力されているかを正確に特定できる。

【0014】

本実施例によれば、制御信号同期回路としてのアナログ値発生回路１１から耐放射線性コンパレータ１３へのアナログ値入力用のケーブルＬ２を１本化することで信号貫通部（ペネ）を有効利用でき、放射線領域３に設置されたマルチプレクサ１４を切り替える制御信号の配列と非放射線領域に設置されたサンプルホールド回路を切り替える制御信号の配列の同期を取ることができる。

【実施例0015】

図１を用いて第１実施例を説明する。図１は、耐放射線性を持つコンパレータ１３（１）～１３（ｎ）を用いた、信号伝送装置１および信号伝送装置１を備える原子炉内計装装置１００を示す構成図である。

【0016】

原子炉内計装装置１００は、例えば原子力発電所などで各種計測信号を収集し、収集された計測信号に基づいて所定の制御を実行する。原子力発電所の建物は、原子炉格納容器（図示せず）の設けられた放射線領域３と非放射線領域４とに分けることができる。放射線領域３と非放射線領域４の間は遮断壁２により遮断されている。遮断壁２には、放射線領域３と非放射線領域４との間で信号を送受信する伝送路Ｌ１，Ｌ２が通るための信号貫通部１６，１７が形成されている。第１の信号貫通部１６には第１の伝送路Ｌ１が挿通されており、第２の信号貫通部１７には第２の伝送路Ｌ２が挿通されている。

【0017】

信号伝送装置１は、放射線領域３内の機器と非放射線領域４内の機器との間で、信号を伝送する装置である。

【0018】

信号伝送装置１は、例えば、アナログ値発生回路１１、切替選択回路１２、耐放射線性コンパレータ１３（１）～１３（ｎ）、耐放射線性マルチプレクサ１４、サンプルホールド回路１５を備える。以下、特に区別しない場合、耐放射線性コンパレータ１３（１）～１３（ｎ）を耐放射線性コンパレータ１３と呼ぶことがある。同様に、後述する他の構成に付与された符号（１）～（ｎ）も、特に区別しない場合は省略する。なお、（２）～（ｎ－１）までの符号は図示を省略する。以下、便宜上、ｎ＝４の例を説明する。ただし、ｎは４以外の値でもよい。

【0019】

アナログ値発生回路１１は、例えば１～５Ｖ、４～２０ｍＡのような電圧値または電流値のアナログ値を発生させる回路である。アナログ値発生回路１１から出力されるアナログ値は、第２の信号貫通部１７を通過する第２の伝送路Ｌ２を介して、放射線領域３内の各耐放射線性コンパレータ１３へ入力されると同時に、伝送路Ｌ６を介して非放射線領域４内の切替選択回路１２へも入力される。第２の伝送路Ｌ２は、放射線領域３内で分岐し、各耐放射線性コンパレータ１３にそれぞれ入力される。第２の伝送路Ｌ２は、信号貫通部１７を通過するまでは１本であるため、信号貫通部１７の開口面積は伝送ケーブル１本分の大きさでよい。

【0020】

アナログ値発生回路１１は、耐放射線性マルチプレクサ１４から出力される計測信号が周期的に切り替わるように、アナログ値を出力することができる。これにより、各計測装置５から出力される計測信号は所定周期で切り替わり、サンプルホールド回路１５へ入力される。これに対し、アナログ値発生回路１１は、後述のように、ユーザの指示によって耐放射線性マルチプレクサ１４のチャネルを切り替えることもできる。

【0021】

アナログ値発生回路１１と切替選択回路１２は、「制御信号同期回路」の例である。切替選択回路１２の動作については後述する。

【0022】

放射線領域３内に設けられるコンパレータ１３は、耐放射線性を持つ。各耐放射線性コンパレータ１３には、自他を区別するための閾値があらかじめ設定されている。例えば、アナログ値発生回路１１が１～５Ｖの範囲内で電圧値を出力する場合、耐放射線性コンパレータ１３（１）には「１Ｖ以上２Ｖ未満」の閾値が、耐放射線性コンパレータ１３（２）には「２Ｖ以上３Ｖ未満」の閾値が、耐放射線性コンパレータ１３（３）には「３Ｖ以上４Ｖ未満」の閾値が、耐放射線性コンパレータ１３（４）には「４Ｖ以上５Ｖ未満」の閾値が設定される。

【0023】

したがって例えば、アナログ値発生回路１１からアナログ値「２Ｖ」が出力されると、耐放射線性コンパレータ１３（２）が選択される。アナログ値発生回路１１からアナログ値「４Ｖ」が出力されると、耐放射線性コンパレータ１３（４）が選択される。

【0024】

各耐放射線性コンパレータ１３（１）～１３（ｎ）は、伝送路Ｌ３（１）～Ｌ３（ｎ）を介して、耐放射線性マルチプレクサ１４のチャネル選択ポートに接続されている。各耐放射線性コンパレータ１３は、アナログ値発生回路１１から出力されるアナログ値によって自回路が選択されると、耐放射線性マルチプレクサ１４のチャネルを選択するための制御信号を出力する。

【0025】

伝送路Ｌ２に出現したアナログ値が自回路に割り当てられた閾値内の値である場合、その耐放射線性コンパレータ１３からは高電位（例えば正電圧、Ｈ電位、１）の値を持つ制御信号が出力される。アナログ値発生回路１１により選択されなかった耐放射線性コンパレータ１３からは低電位（例えば負電圧、Ｌ電位、０）の制御信号が出力される。つまり、複数の耐放射線性コンパレータ１３のうちアナログ値発生回路１１の発生するアナログ値に対応する一つの耐放射線性コンパレータ１３のみが高電位の制御信号を出力し、それ以外の他の耐放射線性コンパレータ１３は低電位の制御信号を出力する。このような制御信号の配列により、耐放射線性マルチプレクサ１４に入力された各計測信号のうちいずれか一つの計測信号を選択できる。

【0026】

上述のように、耐放射線性マルチプレクサ１４は、各チャネル選択ポートに入力された制御信号に基づいて、複数のチャネルのうち一つのチャネルを選択し、選択されたチャネルからの信号を出力する。

【0027】

例えば、耐放射線性コンパレータ１３（１）がアナログ値発生回路１１により選択されると、耐放射線性マルチプレクサ１４では、耐放射線性コンパレータ１３（１）に対応するチャネルが開き、計測装置５（１）と耐放射線性マルチプレクサ１４とを接続する伝送路Ｌ４（１）が選択される。チャネルが開くとは、信号が流れるという意味である。これにより、計測装置５（１）で計測された信号は、伝送路Ｌ４（１）から耐放射線性マルチプレクサ１４を介して出力される。この計測信号は、第１の信号貫通部１６を通る第１の伝送路Ｌ１を介して、サンプルホールド回路１５へ入力される。同様に、例えば、アナログ値発生回路１１により耐放射線性コンパレータ１３（ｎ）が選択されると、耐放射線性マルチプレクサ１４では、耐放射線性コンパレータ１３（ｎ）に対応するチャネルが開き、そのチャネルに対応する計測装置５（ｎ）からの計測信号が伝送路Ｌ４（ｎ）から耐放射線性マルチプレクサ１４を介して第１の伝送路Ｌ１へ出力される。出力された計測信号は、第１の信号貫通部１６を通る第１の伝送路Ｌ１を介して、サンプルホールド回路１５へ入力される。

【0028】

「放射線領域内に設けられる他の機器」としての計測装置５は、例えば、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、水位センサなどである。上述の通り、各計測装置５で計測された計測信号は、それぞれ専用の伝送路Ｌ４を介して耐放射線性マルチプレクサ１４の入力ポートへ入力される。

【0029】

サンプルホールド回路１５および制御信号同期回路について説明する。サンプルホールド回路１５は、出力する計測信号を切り替える機能と、計測信号の値をホールドする機能を備える。アナログ値発生回路１１で発生したアナログ値は、切替選択回路１２へ入力される。切替選択回路１２は、入力されたアナログ値に応じた制御信号の配列により、サンプルホールド回路１５の接点を切り替える。

【0030】

例えば、耐放射線性マルチプレクサ１４の接点（１）が導通（ＯＮ）しているときは、サンプルホールド回路１５の内、計測装置５（１）からの計測信号に対応する接点が導通（ＯＮ）し、伝送路Ｌ５（１）から計測信号が出力される。このように、耐放射線性マルチプレクサ１４に入力される制御信号（チャネル選択信号）の配列とサンプルホールド回路１５に入力される制御信号（切替信号）とは同期している。
また、サンプルホールド回路１５は、信号の切り替え機能および測定値のホールド機能を有している。

【0031】

サンプルホールド回路１５から出力された計測信号は、計測信号利用機器６へ入力されて使用される。計測信号利用機器６は、例えば、データロガー、コントローラ、温度調節計、警報システム（不図示）などへ入力される。

【0032】

このように構成される本実施例によれば、耐放射線性マルチプレクサ１４へ入力される制御信号と、サンプルホールド回路１５へ入力される制御信号とを同期させるため、ある時点で出力される信号がどの計測装置５からの信号であるかを正確に特定することができ、ユーザの使い勝手が向上する。

【0033】

本実施例に係る信号伝送装置１は、耐放射線性マルチプレクサ１４への入力信号の数に応じた耐放射線性コンパレータ１３を設け、各耐放射線性コンパレータには、第２伝送路Ｌ２を介して、アナログ値発生回路１１からの共通のチャネル選択信号を入力させ、耐放射線性コンパレータ１３は、共通のチャネル選択信号が自回路を選択する場合、耐放射線性マルチプレクサへの入力信号のうち自回路に対応する所定の入力信号が出力されるように制御信号を出力する。放射線領域内の各耐放射線性コンパレータ１３に対し、共通のチャネル選択信号（アナログ値発生回路１１から出力されるアナログ値）を入力すればよいので、遮断壁２に形成する信号貫通部１７の数を少なくできる（本実施例では１つ）。

【0034】

本実施例では、共通のチャネル選択信号は所定の範囲のアナログ値を取る信号であり、各耐放射線性コンパレータ１３には、それぞれの自回路を選択するための閾値が所定の範囲内で設定されるため、伝送路Ｌ２と各耐放射線性コンパレータ１３との接続を簡素化することができる。

【0035】

本実施例では、アナログ値発生回路１１は、各耐放射線性コンパレータ１３を所定の順序で周期的に選択するようにアナログ値を発生させるため、各計測装置５で計測された信号を所定の順序で周期的にサンプルホールド回路１５へ入力させることができる。

【実施例0036】

図２を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例では、第１実施例との相違を中心に述べる。本実施例の原子炉内計装装置１００Ａは、信号伝送装置１Ａを備えている。各計測装置５で計測された信号は、増幅回路１８を介して、耐放射線性マルチプレクサ１４へ入力される。

【0037】

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、計測装置５からの計測信号を増幅して耐放射線性マルチプレクサ１４へ入力するため、ノイズの大きい放射線領域３において、計測信号のＳＮ比を高く保持することができ、信頼性を向上できる。