JP2648597B2 - 原子炉装置の流体流路内のルースパーツの監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体流路径路中での脱落部品から発する振動
音（ノイズ）を検知することにより、脱落部品を監視す
る装置に係り、特に原子炉の流体流路における脱落部品
の監視を好適に行なう装置に関する。

〔従来の技術〕

原子炉やこれに接続する蒸気発生部等、原子炉の蒸気
や液体が流動する管路からなる各種循環系において装置
部品の脱落が生じると、この脱落部品（ルースパーツ）
により各種機器が損傷を受けたり、内部流体の流れが阻
害される等の問題が生じる。原子力技術は他の技術分野
以上に安全性が強く要求されるものであって、ルースパ
ーツの発生は極力低減する必要があり、またルースパー
ツが発生したならば、その事実を早く察知し、かつ発生
部位およびこのルースパーツの移動状態を正確に検知す
る必要がある。このため従来から、いろいろの対策が考
えられており、本願出願人も特願昭57−178567号、特願
昭57−212687号、特願昭58−119834号のような出願を行
なっている。

従来の原子力プラントのルースパーツ監視装置におい
ては、原子炉や蒸気発生器のような１次冷却系の各機器
に取付けた検出器（例えば加速度計）にて検出されたル
ースパーツのインパクト波形の値が、各機器に発生する
通常のノイズ（例えばポンプやモーターの運転音、ある
いは流体の流動音など、これらをバックグランドノイズ
という）に比し、一定比率以上の大きさであればハイア
ラーム警報を発することにしている。また、ルースパー
ツ監視装置には、各機器に取付けた検出器の検出信号の
正誤を判断するロケータという装置が内蔵されており、
このロケータでは各検出器からの信号の正誤を判断する
機能を持たせていた。その正誤判断の基準としては、
（イ）50ミリ秒（mm sec）以内にハイアラーム警報の受
信回数が１回の場合は誤信号とみなす。その理由は、鋼
中の音速は3m/ミリ秒であり、50ミリ秒間には150mの距
離を伝わることになる。各機器に取付けた検出器間の距
離は最大20m程度であり、ルースパーツが発生している
のであれば、短時間内に付近の検出器から多数の信号が
発信されるはずである。（ロ）0.5ミリ秒以内に３つ以
上の警報信号が受信されたときは誤信号とみなす。検出
器の配置上、0.5ミリ秒以内の３つ以上の警報が受信さ
れることは、ほとんどあり得ないことであり、これは各
検出器から制御盤までを接続するケーブル間で電気的ノ
イズを誘導して発したパルス信号である可能性が高いた
めである。以上（イ）および（ロ）の場合は、信号調整
器、検出器をリセットすると同時に、集中警報器やロケ
ータなどもリセットし、データをキャンセルすることに
していた。

その他の場合は、妥当なルースパーツ警報と判断し
て、収集警報器による警報を発し、テープレコーダの自
動起動、外部警報の発生、プリンタによる記録などを行
なっていた。この記録と同時に、作動している外部警報
とテープレコーダを除いて装置の全構成機器をリセット
することにしている。

そして、外部警報が発令されるたびに、運転員は監視
装置のところまで出向き、外部警報を一応停止して、オ
ーディオモニタで現場に異常音があるかどうか確認す
る。さらに、テープレコーダを停止し、プリンタの打出
し時間ならびにオーディオモニタの聴音結果を記録用紙
に記録するなどの諸作業を行なっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが従来の監視装置では、原子力発電プラントの
起動時などに生じる圧力変化や温度変化によりサーマル
エキスパンション（熱膨脹により配管各機器の金属壁が
伸びる際にカーンという音がする）により誤警報が頻発
する。この警報の発令ごとに運転員は前述のような諸作
業を繰返さねばならず作業が繁雑で、その他にもプリン
タの打出しやテープレコーダによるデータ収録などにむ
だがあった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記問題点を解決するためになされたもの
で、原子炉装置の流体流路内のルースパーツの監視装置
において、流体流路を構成する各機器に取付けられた複
数個の検出器と、該検出器からの信号を感知する異音感
知部と、異音感知部で感知した信号のうち所定時間内の
受信回数によってその正誤を判断して正信号をパターン
分析部に送信する正誤判断部と、正誤判断部からの信号
を基準信号パターンと比較して誤信号を除去するパター
ン分析部と、該パターン分析部をクリヤした信号につい
て検出加速度を基にインパクトエネルギーを推定して該
インパクトエネルギーが所定値以上のときに警報を発す
るエネルギー分析部と、前記パターン分析部をクリヤし
た信号の発生頻度を求め、該発生頻度に基いて該信号を
除去する頻度分析部とを備えたことを特徴とする原子炉
装置の流体流路内のルースパーツの監視装置を提供する
ものである。

〔実施例〕

第１図を用いて以下説明する。ルースパーツディテク
タ（信号調整器）11〜20では、原子力発電プラントの１
次系配管または、補機に設置された検出器（加速度計）
１〜10（第２図参照）で感知した振動音につき通常背景
雑音（バックグランドノイズ）に比し、急激なインパク
ト音があった場合、警報を発するものであるが、通常バ
ックグランドノイズとルースパーツ振動音を比較し、一
定比較以上であれば警報を発するようにしている。ま
た、この警報によりFER（フォールスアラームエバリュ
エーション・アンド・レコーディングユニット）21によ
って下記のごとく総合的にルースパーツが発生している
か否かの妥当性チェックを行なう。

第２図のごとく、ルースパーツディテクタ１〜10から
警報信号によりFER21において異音感知部22にて異音が
発生していることを感知する。さらにこの異音がルース
パーツであるのかどうか診断を行なう必要がある。そこ
で、まず正誤判断部23にてこれを行なう。この機能は、
前記従来技術と同様に（イ）50ミリ秒以内に警報の回数
が１回の場合、および（ロ）0.5ミリ秒以内に３つ以上
警報が受信された場合などについては誤警報とみなす。

上記正誤判断部をクリヤした信号は、パターン分析部
24にて信号の正誤が判断される。パターン分析の仕方に
ついて以下説明する。原子炉あるいは熱交換器などの１
次系各機器には、所要位置に加速度計などの検出器（セ
ンサ）が取付けられており、ルースパーツが発生した場
合、ルースパーツの場所によりそれを検出するセンサの
組合わせが決まってくる。すなわち、最も近距離のセン
サがまず検出信号を発信し、次いで２番目に近い距離に
配置されたセンサが検出信号を発信するのである。そし
て、各センサの取付け位置が決まれば両センサの発信信
号の時間的ズレ（最大遅延時間）は決まってくるのであ
る。すなわち、信号の先着センサチャンネル（CH）と次
に発信するセンサチャンネルの組合わせと両チャンネル
間の最大遅延時間順序の妥当性を、あらかじめ、イベン
ト表として装置内のメモリに記憶しておき、実際に受信
した信号パターンを比較して信号の正誤を判断させるの
である。これを下記のように模式的に示す。

（１）イベント表 一番最初に異音を感知したセンサCH（先着CH）と２番
目のCH（後着CH）の位置関係よりルースパーツとして、
確からしいCHの組合わせとその最大遅延時間は決まる。
この組合わせをイベント表としてメモリに記憶してい
る。

（２）パターン分析 したがって、原子力発電プラントの流路内でルースパ
ーツが発生して、ルースパーツが配管内の壁などに衝突
した場合、その場所によって衝突音を検出する複数の検
出器の組合わせ、検出遅延時間パターンを、模擬インパ
クトテストによって求めておき、異音発生時のルースパ
ーツ警報発生チャンネルと比較し、合致しない場合には
誤警報としてキャンセルするのである。

次に、順序がとぶが頻度分析部30では、主としてプラ
ント起動時において、圧力、温度が徐々に上昇し、配
管、各機器の金属壁が伸びるときに発するサーマルエキ
スパンションによるパルスは発生間隔が長いのに対し、
ルースパーツによる異音の発生は発生間隔が短くかつ頻
度が高いことに着目して両者を区別し、サーマルエキス
パンションによるものを誤警報として除外する。具体的
には、下記頻度表を用いて頻度分析をすることにより実
施される。

（１）頻度表 最終Ｔ秒以内に発生した異音回数を先着CH、後着CHの
組ごとに記録する。

（２）頻度分析 注）時間（Ｔ）、頻度（Ｘ）は起動時と通常運転時で設
定変更できる。

（３）頻度が大になると聴音監視を要請する目的で頻度
情報を出す。

次に、上記頻度分析において誤信号として判断されか
ねない場合があるので、その場合の対策が必要である。
流路中を移動するアクティブルースパーツの場合、初期
インパクトでは、同一場所の発生頻度は１回のため、誤
信号としてキャンセルされることになるが、たとえ１回
でもプラントを損傷するような衝撃エネルギーであれ
ば、プラントの重大事故につながるおそれがある。そこ
で、プラントへの２次損傷を及ぼすようなエネルギーに
ついては警報を発生することが必要である。そこであら
かじめそのエネルギーを算出しておく。例えば燃料ペレ
ットが損傷する衝撃エネルギーはどのくらいか、S/G伝
熱管を損傷する衝撃エネルギーはどのくらいか、各部位
ごと、最も弱いとされる材料について材質、肉厚等から
損傷エネルギーを算出する。また既知エネルギーで検出
器近傍を叩く、模擬衝撃テストから、各部位のインパク
トエネルギーと検出加速度の関係をあらかじめ求めてお
き、実際にルースパーツが生じた場合には、近傍検出器
の検出加速度から、インパクトエネルギーを推定し、所
定のエネルギー以上であれば警報を発生する。それ以下
であればキャンセルする。

実際には、エネルギー分析部28において、１発目波形
記録によりデータレコーダを自動起動し、波形を記録す
るとともに、波形の最大値−最小値の差よりセンサ取付
け位置でのエネルギーを算出し、算出されたエネルギー
がしきい値（現在は4g設定）以上の場合は警報を発する
ようにしている。

パターン分析部24にて誤信号でないとその妥当性が確
認された後に、警報を発生したセンサチャンネルを発生
順に４チャンネルだけ、発生順4CH選択部25にて選択
し、データ収録システム（DAS）27にデータを転送するD
ASデータ転送器26にて、警報発生時の波形データ100ミ
リ秒間の分を27に転送する。なお27では波形データをデ
イジタルにて約500ケースほどハードディスクに記憶可
能であり、デイジタル自動解析装置にて、異音位置、エ
ネルギーを推定することができる。また、必要に応じて
フロッピーディスクにデータを転送し保管することも可
能である。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより、原子炉装置の起動時な
どにおけるサーマルエキスパンションに基づく誤警報を
判断することができ、その誤警報による運転員や機器の
むだな作業を防止することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例図、第２図は、本発明にかか
る装置の全体概要図である。 １〜10……検出器、21……誤警報評価・記録ユニット、
22……異音感知部、23……正誤判断部、24……パターン
分析部、25……発生順4CH選択部、26……データ転送
部、27……データ収録システム、28……エネルギー分析
部、30……頻度分析部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−16821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−8095（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−107280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−90089（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉装置の流体流路内のルースパーツの
   監視装置において、流体流路を構成する各機器に取付け
   られた複数個の検出器と、該検出器からの信号を感知す
   る異音感知部と、異音感知部で感知した信号のうち所定
   時間内の受信回数によってその正誤を判断して正信号を
   パターン分析部に送信する正誤判断部と、正誤判断部か
   らの信号を基準信号パターンと比較して誤信号を除去す
   るパターン分析部と、該パターン分析部をクリヤした信
   号について検出加速度を基にインパクトエネルギーを推
   定して該インパクトエネルギーが所定値以上のときに警
   報を発するエネルギー分析部と、前記パターン分析部を
   クリヤした信号の発生頻度を求め、該発生頻度に基いて
   誤信号を除去する頻度分析部とを備えたことを特徴とす
   る原子炉装置の流体流路内のルースパーツの監視装置。