電気貫通部の評価装置および評価方法
【課題】電気貫通部単体での健全性をノイズによる影響の観点から評価可能とする電気貫通部の評価装置および評価方法を提供する。
【解決手段】第１の電気貫通部２と第１の電気貫通部２とは異なる第２の電気貫通部３とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するケーブル４，５，９ａと、模擬電流を発生させる模擬電流発生装置７と、形成された閉ループ回路に模擬電流をコモンモード電流として注入する電流注入器６と、模擬電流注入時のコモンモード電流を電流値として測定する電流測定器８と、模擬電流注入時に第１の電気貫通部２から導き出される微弱な高周波電気信号を電圧値として測定する信号電圧測定装置９と、電流測定器８で測定される電流値と信号電圧測定装置９で測定される電圧値とから変換比を算出する変換比算出装置１０と、を備える。
【解決手段】第１の電気貫通部２と第１の電気貫通部２とは異なる第２の電気貫通部３とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するケーブル４，５，９ａと、模擬電流を発生させる模擬電流発生装置７と、形成された閉ループ回路に模擬電流をコモンモード電流として注入する電流注入器６と、模擬電流注入時のコモンモード電流を電流値として測定する電流測定器８と、模擬電流注入時に第１の電気貫通部２から導き出される微弱な高周波電気信号を電圧値として測定する信号電圧測定装置９と、電流測定器８で測定される電流値と信号電圧測定装置９で測定される電圧値とから変換比を算出する変換比算出装置１０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気貫通部の評価装置および評価方法に係り、特に、電磁ノイズの影響を評価する電気貫通部の評価装置および評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原子力発電プラントでは、運転効率向上のために、動力機器の電源装置としてインバータを用いる割合が高まりつつある。また、信頼性向上のために、無停電電源装置も多数導入されるようになってきている。このような電源装置は、スイッチングと平滑化により所望の振幅、周波数の電圧を生成して、負荷に供給している。特に、最近のスイッチング素子は、効率向上のために、非常に高速にスイッチングすることができ、その結果生じる電磁ノイズは振幅が大きく、周波数が高くなる傾向がある。例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）素子では、スイッチング時間が数百ナノ秒程度まで短くなっており、ＭＨｚオーダーの高周波ノイズが発生する。また、従来から電動弁などの電動機器のオンオフ制御に利用されているコンタクタも、周波数が高く、振幅の大きなノイズ電流を発生することが知られている。
このような背景により、原子力発電プラント内の電磁ノイズのバックグランドレベルが高くなってきている。
【０００３】
一方、原子力発電プラントには、内部に種々の微弱信号を計測する微弱信号計装系が設けられている。例えば、核計装システムである中性子計装システム（微弱信号計装系）は、原子炉に燃料が装荷されている全期間において、原子炉内の中性子束および出力を計測できるようにするために、中性子源領域モニタ、中間領域モニタ、出力領域モニタ用の３種類の中性子検出器を設置して、これら中性子検出器からの非常に微弱な信号を扱っている。なお、最近では、中性子源領域モニタ、および中間領域モニタを一体化した起動領域中性子モニタが用いられている。そして、中性子検出器からの微弱信号は、原子炉格納容器の電気貫通部（電気ペネトレーション）を介して、増幅器で増幅され、監視装置に送信される。
【０００４】
特に、原子炉内の出力を監視する核計装システムのうち定期検査中などの停止時および起動時に使用する中性子源領域モニタは、１μＡ以下の微弱信号を扱っているため、高周波ノイズの影響を受けやすい。このような核計装システムは、原子炉安全保護系に指示値を出力するため、万一、その中性子検出器からの信号にノイズが重畳されると、誤警報や誤スクラムを引き起こす可能性がある。
【０００５】
ノイズによる影響の受け易さは、２つの特性に分けて評価することができる。第１の特性は、ノイズ発生源から対象とする微弱信号計装系への伝搬のしやすさである。これは、微弱信号計装系にどれだけのコモンモード電流が伝搬したかを測定することで評価できる。第２の特性は、微弱信号計装系に伝搬したコモンモード電流による計測への影響のしやすさである。これは、コモンモード電流が計測信号にどれだけ変換されるかを測定することで評価できる。
【０００６】
第１の特性については、特許文献１により、原子力発電プラント内に施工された状態において、微弱信号計装系への伝搬しやすさを評価するプラント内電動機システムの影響評価装置および評価方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２９３９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、核計装システムのような微弱信号計装系では、インバータなどのノイズの影響は誤警報や誤スクラムに直結するため、プラントの信頼性向上の観点からこれを防止することがとりわけ重要である。
この微弱信号は、原子炉格納容器の電気貫通部を介して処理されるが、従来、電気貫通部の健全性を個別に確認する場合、抵抗測定などが用いられており、高周波ノイズに対する健全性を直接評価することができなかった。
【０００９】
また、特許文献１には、微弱信号計装系に伝搬したコモンモード電流による計測への影響のしやすさ（第２の特性）については示されていない。そのため、微弱信号計装系の電気貫通部の施工において、ノイズ源となる動力系などが稼働した後にノイズの影響が生じた場合、施工完了後に、再度、これらの施工状態が適切かを確認する必要が生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、電気貫通部単体での健全性をノイズによる影響の観点から評価可能とする電気貫通部の評価装置および評価方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明は、容器内に設置された検出器の微弱な高周波電気信号を前記容器外に導き出すための第１の電気貫通部を評価する電気貫通部の評価装置であって、前記第１の電気貫通部と該第１の電気貫通部とは異なる第２の電気貫通部とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するケーブルと、模擬電流を発生させる模擬電流発生装置と、形成された前記閉ループ回路に前記模擬電流をコモンモード電流として注入する電流注入器と、前記模擬電流注入時のコモンモード電流を電流値として測定する電流測定器と、前記模擬電流注入時に前記第１の電気貫通部から導き出される微弱な高周波電気信号を電圧値として測定する信号電圧測定装置と、前記電流測定器で測定される前記電流値と前記信号電圧測定装置で測定される前記電圧値とから変換比を算出する変換比算出装置と、を備えることを特徴とする電気貫通部の評価装置である。
【００１２】
また、本発明は、容器内に設置された検出器の微弱な高周波電気信号を前記容器外に導き出すための第１の電気貫通部を評価する電気貫通部の評価方法であって、前記第１の電気貫通部と該第１の電気貫通部とは異なる第２の電気貫通部とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するステップと、形成された前記閉ループ回路に前記模擬電流をコモンモード電流として注入するステップと、前記模擬電流注入時のコモンモード電流値を測定するステップと、前記模擬電流注入時に前記第１の電気貫通部から導き出される微弱な高周波電圧を測定するステップと、前記電流測定器で測定される電流値と信号電圧測定装置で測定される電圧値とから変換比を算出するステップと、を備えることを特徴とする電気貫通部の評価方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電気貫通部単体での健全性をノイズによる影響の観点から評価可能とする電気貫通部の評価装置および評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置を構成する模擬電流発生装置の機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置を構成する変換比算出装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの構成図である。
【００１７】
＜原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの評価対象＞
まず、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの説明の前に、原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの評価対象について説明する。
原子力発電プラント（図示せず）は、原子炉圧力容器（図示せず）を格納する原子炉格納容器１を備え、原子炉格納容器１には第１の電気貫通部２および第２の電気貫通部３が設けられている。
【００１８】
原子力発電プラントの微弱信号計装系（図示せず）は、原子炉格納容器１の内側に配置された微弱かつ高周波な電気信号（微弱信号）を送信する検出器（例えば、原子炉圧力容器の中性子検出器）（図示せず）と、第１の電気貫通部２と、原子炉格納容器１の外側に配置され微弱信号を増幅する増幅器（図示せず）と、計装系監視装置（図示せず）と、で構成される。
【００１９】
本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓは、この微弱信号計装系の第１の電気貫通部２が評価対象である。なお、第１の電気貫通部２の評価は、原子力発電プラントの施工時や、定期検査時に行われる。
【００２０】
第１の電気貫通部２は、芯線とシールド線とがそれぞれ原子炉格納容器１の内側と外側とを電気的に結合し通電可能（通信可能）に形成されており、一端（原子炉格納容器１の内側）のコネクタ２ａが微弱信号計装系の検出器（図示せず）と接続され、他端（原子炉格納容器１の外側）のコネクタ２ｂが、増幅器（図示せず）を介して、計装系監視装置（図示せず）に接続されるようになっている。
【００２１】
第２の電気貫通部３は、原子炉格納容器１の内側と外側とを通電可能に形成される。なお、第２の電気貫通部３は、第１の電気貫通部２の微弱信号計装系とは異なる微弱信号計装系（図示せず）を構成する電気貫通部であってもよく、原子炉格納容器１の内側に配置された電動機器（図示せず）と原子炉格納容器１の外側に配置された電源装置（電動機器制御装置）（図示せず）とを電気的に結合する動力系の電気貫通部であってもよい。
なお、第２の電気貫通部３は、後述する原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの閉回路（閉ループ回路）形成に用いられる。
【００２２】
＜原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの構成＞
次に、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの構成について説明する。
原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓは、微弱信号計装系の第１の電気貫通部２に伝搬したコモンモード電流（ノイズ電流）による計測への影響のしやすさ（第２の特性）を評価するものであり、接続ケーブル４と、同軸ケーブル５と、電流注入器６と、模擬電流発生装置７と、電流測定器８と、ケーブル９ａを有する信号電圧測定装置９と、変換比算出装置１０とを備えている。
【００２３】
原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓは、評価対象とする第１の電気貫通部２および閉回路形成用の第２の電気貫通部３に接続することにより、同軸ケーブル５、第１の電気貫通部２、接続ケーブル４、第２の電気貫通部３および信号電圧測定装置９（ケーブル９ａ）で閉回路が形成されるようになっている。
【００２４】
接続ケーブル４は、評価対象とする第１の電気貫通部２の一端（原子炉格納容器１の内側）のコネクタ２ａと、閉回路形成用の第２の電気貫通部３の一端（原子炉格納容器１の内側）のコネクタ３ａとを接続する。
【００２５】
同軸ケーブル５は、芯線とシールド線とを有するケーブルであり、評価対象とする第１の電気貫通部２の他端（原子炉格納容器１の外側）のコネクタ２ｂに接続される。
【００２６】
電流注入器６は、高周波数の模擬ノイズ電流であるコモンモード電流を同軸ケーブル５に注入する電流注入手段であり、大略リング状に形成されている。具体的には、フェライト製であって、結合するとリング状になるプローブ本体と、プローブ本体に巻かれたコイル（図示せず）と、コイルと模擬電流発生装置７とを接続するリードケーブルとで構成され、プローブ本体に同軸ケーブル５が挿通するように同軸ケーブル５に配置されている。
ここで、電流注入器６は、電磁誘導により、模擬電流発生装置７から印加された高周波数の信号に応じた高周波数の模擬ノイズ電流（コモンモード電流）を同軸ケーブル５に注入する。
【００２７】
模擬電流発生装置７は、高周波数の信号を発生させて、電流注入器６に印加するようになっている。
ここで、図２を用いて、模擬電流発生装置７について更に説明する。図２は、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓを構成する模擬電流発生装置７の機能ブロック図である。
【００２８】
模擬電流発生装置７は、信号波の周波数と振幅を予め入力する入出力インターフェイス７１と、前記入力結果を格納する記憶手段としての第１記憶装置７２と、制御装置７３と、信号発生器７４と、ＳＳＲ（Solid-State Relay；ソリッドステートリレー）７５とを備えている。
【００２９】
制御装置７３は、第１記憶装置７２に格納されたデータを取込むとともに、このデータに基づいてＳＳＲ７５の開閉、および信号発生器７４で生成する信号波の振幅と周波数を制御する制御手段として機能するようになっている。
信号発生器７４は、任意の周波数の正弦波などの周期的に変化する信号波を生成する信号発生手段として機能するようになっている。
ＳＳＲ７５は、信号発生器７４で生成された信号波の外部（電流注入器６）への出力または停止をその開閉で行う開閉手段として機能するようになっている。
【００３０】
なお、模擬電流発生装置７の信号発生器７４で生成する信号波（即ち、電流注入器６から同軸ケーブル５に注入する高周波数の模擬ノイズ電流（コモンモード電流））は、正弦波であってもよく、矩形波であってもよく、振幅の異なる正弦波を組み合せたものであってもよい。また、実際に電動機等のノイズ発生源から微弱信号計装系に伝搬するコモンモード電流（ノイズ電流）をサンプリングして用いてもよい。
【００３１】
模擬電流発生装置７で生成した信号波を電流注入器６に印加するために、ＳＳＲ７５の出力端と電流注入器６とは、リードケーブルにより接続される。
また、ＳＳＲ７５の開閉、および電流注入器６に印加している模擬ノイズ電流の周波数と振幅の信号は、制御装置７３から、例えばシリアル通信などの伝送路を介して変換比算出装置１０に送信される。
【００３２】
図１に戻り、原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの構成についての説明を続ける。
電流測定器８は、同軸ケーブル５の電流を測定する電流測定手段であり、大略リング状に形成されている。具体的には、フェライト製であって、結合するとリング状になるプローブ本体と、プローブ本体に巻かれたコイル（図示せず）と、コイルと変換比算出装置１０とを接続するリードケーブルとで構成され、プローブ本体に同軸ケーブル５が挿通するように同軸ケーブル５に配置されている。
ここで、電流測定器８は、電磁誘導により、電流注入器６によって同軸ケーブル５に注入されたコモンモード電流に応じた信号（電流値）を変換比算出装置１０に送る。
【００３３】
信号電圧測定装置９は、同軸ケーブル５の芯線‐シールド線間の電圧を測定する電圧測定手段である。
信号電圧測定装置９のケーブル９ａは、同軸ケーブル５と同通可能となっており、閉回路形成用の第２の電気貫通部３の他端（原子炉格納容器１の外側）のコネクタ３ｂに接続される。これにより、原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓを第１の電気貫通部２および第２の電気貫通部３に接続することにより、同軸ケーブル５、第１の電気貫通部２、接続ケーブル４、第２の電気貫通部３および信号電圧測定装置９（ケーブル９ａ）で、高周波数の模擬ノイズ電流であるコモンモード電流を流すための閉回路（閉ループ回路）が形成されるようになっている。
ここで、信号電圧測定装置９は、同軸ケーブル５に高周波数の模擬ノイズ電流であるコモンモード電流を注入した時の芯線‐シールド線間の電圧に応じた信号（電圧値）を変換比算出装置１０に送る。
【００３４】
変換比算出装置１０は、電流測定器８で測定した電流値と、信号電圧測定装置９で測定した電圧値と、に基づいて、後述する変換比を算出し、その結果を表示するようになっている。
ここで、図３を用いて、変換比算出装置１０について更に説明する。図３は、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓを構成する変換比算出装置１０の機能ブロック図である。
【００３５】
変換比算出装置１０は、制御装置１０１と、バンドパスフィルタ１０２と、電流側Ａ／Ｄ変換回路１０３と、電流側実効値演算装置１０４と、電圧側Ａ／Ｄ変換回路１０５と、電圧側実効値演算装置１０６と、第２記憶装置１０７と、変換比演算回路１０８と、第３記憶装置１０９と、表示装置１１０と、を備えている。
【００３６】
制御装置１０１は、模擬電流発生装置７の制御装置７３（図２参照）から送信されたＳＳＲ７５の開閉、および電流注入器６に印加している模擬ノイズ電流の周波数と振幅の信号を受信し、第２記憶装置１０７に送信して格納させるようになっている。
また、制御装置１０１は、受信した模擬ノイズ電流の周波数に基づいて、バンドパスフィルタ１０２の通過帯域を設定するようになっている。
【００３７】
バンドパスフィルタ１０２は、電流測定器８で測定されたコモンモード電流に応じた信号（電流値）のうち、制御装置１０１によって設定された通過帯域の周波数帯域の信号を通過させるようになっている。
電流側Ａ／Ｄ変換回路１０３は、バンドパスフィルタ１０２を通過した電流値をディジタル値に変換するようになっている。
電流側実効値演算装置１０４は、電流側Ａ／Ｄ変換回路１０３でディジタル値に変換された電流値を実効値データに変換するようになっている。そして、変換された電流値の実効値データ（電流実効値）は第２記憶装置１０７に格納されるようになっている。
【００３８】
電圧側Ａ／Ｄ変換回路１０５は、信号電圧測定装置９で測定されたコモンモード電流を注入した時の芯線‐シールド線間の電圧に応じた信号（電圧値）をディジタル値に変換するようになっている。
電圧側実効値演算装置１０６は、電圧側Ａ／Ｄ変換回路１０５でディジタル値に変換された電圧値を実効値データに変換するようになっている。そして、変換された電圧値の実効値データ（電圧実効値）は第２記憶装置１０７に格納されるようになっている。
【００３９】
第２記憶装置１０７は、ＳＳＲ７５の開閉と、電流注入器６に印加している模擬ノイズ電流の周波数および振幅と、電流値の実効値データ（電流実効値）と、電圧値の実効値データ（電圧実効値）と、を格納するようになっている。
変換比演算回路１０８は、第２記憶装置１０７に格納された情報に基づいて後述する変換比を算出するようになっている。そして、算出された変換比は、模擬ノイズ電流の周波数および振幅とともに、第３記憶装置１０９に格納されるようになっている。
表示装置１１０は、第３記憶装置１０９に格納された模擬ノイズ電流の周波数および振幅とともに、変換比を１組にして表示するようになっている。
【００４０】
＜変換比の算出処理＞
次に、変換比算出装置１０の変換比演算回路１０８が実行する変換比の算出処理について。さらに説明する。
変換比は、次の式（１）で定義する。
変換比 ＝ 芯線‐シールド線間電圧／コモンモード電流 ・・・（１）
【００４１】
即ち、変換比演算回路１０８は、電流側実効値演算装置１０４で変換され第２記憶装置１０７に格納されたコモンモード電流の電流実効値と、電圧側実効値演算装置１０６で変換され第２記憶装置１０７に格納されたコモンモード電流を注入した時の芯線‐シールド線間の電圧の電圧実効値と、に基づいて、式（２）より変換比を求める。
変換比 ＝ 電圧実効値／電流実効値 ・・・（２）
【００４２】
評価対象とする第１の電気貫通部２の不具合が原因でノイズの影響を受けやすくなっている場合、健全な電気貫通部と比較して、変換比が増大する。
これにより、電気貫通部の高周波ノイズに対する健全性を評価することを可能とする。
【００４３】
以上、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓによれば、微弱信号計装系の第１の電気貫通部２に伝搬したコモンモード電流による計測への影響のしやすさ（第２の特性）を評価することができ、外来の電磁ノイズ（高周波ノイズ）に対する感受性を定量的に評価することができる。また、電磁ノイズの影響を含めた電気貫通部の健全性を単独で評価することが可能である。
【００４４】
＜変形例＞
なお、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
本実施形態に係る電気貫通部評価装置Ｓは、原子炉格納容器１に形成された電気貫通部２を評価するものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、密閉容器に形成された微弱信号計装系に係る電気貫通部の評価に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
Ｓ 原子炉格納容器電気貫通部評価装置（電気貫通部の評価装置）
１ 原子炉格納容器（容器）
２ 第１の電気貫通部
２ａ，２ｂ コネクタ
３ 第２の電気貫通部
３ａ，３ｂ コネクタ
４ 接続ケーブル（ケーブル）
５ 同軸ケーブル（ケーブル）
６ 電流注入器
７ 模擬電流発生装置
８ 電流測定器
９ 信号電圧測定装置
９ａ ケーブル
１０ 変換比算出装置
７１ 入出力インターフェイス
７２ 第１記憶装置
７３ 制御装置
７４ 信号発生器
７５ ＳＳＲ
１０１ 制御装置
１０２ バンドパスフィルタ
１０３ 電流側Ａ／Ｄ変換回路
１０４ 電流側実効値演算装置
１０５ 電圧側Ａ／Ｄ変換回路
１０６ 電圧側実効値演算装置
１０７ 第２記憶装置
１０８ 変換比演算回路
１０９ 第３記憶装置
１１０ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気貫通部の評価装置および評価方法に係り、特に、電磁ノイズの影響を評価する電気貫通部の評価装置および評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原子力発電プラントでは、運転効率向上のために、動力機器の電源装置としてインバータを用いる割合が高まりつつある。また、信頼性向上のために、無停電電源装置も多数導入されるようになってきている。このような電源装置は、スイッチングと平滑化により所望の振幅、周波数の電圧を生成して、負荷に供給している。特に、最近のスイッチング素子は、効率向上のために、非常に高速にスイッチングすることができ、その結果生じる電磁ノイズは振幅が大きく、周波数が高くなる傾向がある。例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）素子では、スイッチング時間が数百ナノ秒程度まで短くなっており、ＭＨｚオーダーの高周波ノイズが発生する。また、従来から電動弁などの電動機器のオンオフ制御に利用されているコンタクタも、周波数が高く、振幅の大きなノイズ電流を発生することが知られている。
このような背景により、原子力発電プラント内の電磁ノイズのバックグランドレベルが高くなってきている。
【０００３】
一方、原子力発電プラントには、内部に種々の微弱信号を計測する微弱信号計装系が設けられている。例えば、核計装システムである中性子計装システム（微弱信号計装系）は、原子炉に燃料が装荷されている全期間において、原子炉内の中性子束および出力を計測できるようにするために、中性子源領域モニタ、中間領域モニタ、出力領域モニタ用の３種類の中性子検出器を設置して、これら中性子検出器からの非常に微弱な信号を扱っている。なお、最近では、中性子源領域モニタ、および中間領域モニタを一体化した起動領域中性子モニタが用いられている。そして、中性子検出器からの微弱信号は、原子炉格納容器の電気貫通部（電気ペネトレーション）を介して、増幅器で増幅され、監視装置に送信される。
【０００４】
特に、原子炉内の出力を監視する核計装システムのうち定期検査中などの停止時および起動時に使用する中性子源領域モニタは、１μＡ以下の微弱信号を扱っているため、高周波ノイズの影響を受けやすい。このような核計装システムは、原子炉安全保護系に指示値を出力するため、万一、その中性子検出器からの信号にノイズが重畳されると、誤警報や誤スクラムを引き起こす可能性がある。
【０００５】
ノイズによる影響の受け易さは、２つの特性に分けて評価することができる。第１の特性は、ノイズ発生源から対象とする微弱信号計装系への伝搬のしやすさである。これは、微弱信号計装系にどれだけのコモンモード電流が伝搬したかを測定することで評価できる。第２の特性は、微弱信号計装系に伝搬したコモンモード電流による計測への影響のしやすさである。これは、コモンモード電流が計測信号にどれだけ変換されるかを測定することで評価できる。
【０００６】
第１の特性については、特許文献１により、原子力発電プラント内に施工された状態において、微弱信号計装系への伝搬しやすさを評価するプラント内電動機システムの影響評価装置および評価方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２９３９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、核計装システムのような微弱信号計装系では、インバータなどのノイズの影響は誤警報や誤スクラムに直結するため、プラントの信頼性向上の観点からこれを防止することがとりわけ重要である。
この微弱信号は、原子炉格納容器の電気貫通部を介して処理されるが、従来、電気貫通部の健全性を個別に確認する場合、抵抗測定などが用いられており、高周波ノイズに対する健全性を直接評価することができなかった。
【０００９】
また、特許文献１には、微弱信号計装系に伝搬したコモンモード電流による計測への影響のしやすさ（第２の特性）については示されていない。そのため、微弱信号計装系の電気貫通部の施工において、ノイズ源となる動力系などが稼働した後にノイズの影響が生じた場合、施工完了後に、再度、これらの施工状態が適切かを確認する必要が生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、電気貫通部単体での健全性をノイズによる影響の観点から評価可能とする電気貫通部の評価装置および評価方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明は、容器内に設置された検出器の微弱な高周波電気信号を前記容器外に導き出すための第１の電気貫通部を評価する電気貫通部の評価装置であって、前記第１の電気貫通部と該第１の電気貫通部とは異なる第２の電気貫通部とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するケーブルと、模擬電流を発生させる模擬電流発生装置と、形成された前記閉ループ回路に前記模擬電流をコモンモード電流として注入する電流注入器と、前記模擬電流注入時のコモンモード電流を電流値として測定する電流測定器と、前記模擬電流注入時に前記第１の電気貫通部から導き出される微弱な高周波電気信号を電圧値として測定する信号電圧測定装置と、前記電流測定器で測定される前記電流値と前記信号電圧測定装置で測定される前記電圧値とから変換比を算出する変換比算出装置と、を備えることを特徴とする電気貫通部の評価装置である。
【００１２】
また、本発明は、容器内に設置された検出器の微弱な高周波電気信号を前記容器外に導き出すための第１の電気貫通部を評価する電気貫通部の評価方法であって、前記第１の電気貫通部と該第１の電気貫通部とは異なる第２の電気貫通部とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するステップと、形成された前記閉ループ回路に前記模擬電流をコモンモード電流として注入するステップと、前記模擬電流注入時のコモンモード電流値を測定するステップと、前記模擬電流注入時に前記第１の電気貫通部から導き出される微弱な高周波電圧を測定するステップと、前記電流測定器で測定される電流値と信号電圧測定装置で測定される電圧値とから変換比を算出するステップと、を備えることを特徴とする電気貫通部の評価方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電気貫通部単体での健全性をノイズによる影響の観点から評価可能とする電気貫通部の評価装置および評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置を構成する模擬電流発生装置の機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置を構成する変換比算出装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの構成図である。
【００１７】
＜原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの評価対象＞
まず、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの説明の前に、原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの評価対象について説明する。
原子力発電プラント（図示せず）は、原子炉圧力容器（図示せず）を格納する原子炉格納容器１を備え、原子炉格納容器１には第１の電気貫通部２および第２の電気貫通部３が設けられている。
【００１８】
原子力発電プラントの微弱信号計装系（図示せず）は、原子炉格納容器１の内側に配置された微弱かつ高周波な電気信号（微弱信号）を送信する検出器（例えば、原子炉圧力容器の中性子検出器）（図示せず）と、第１の電気貫通部２と、原子炉格納容器１の外側に配置され微弱信号を増幅する増幅器（図示せず）と、計装系監視装置（図示せず）と、で構成される。
【００１９】
本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓは、この微弱信号計装系の第１の電気貫通部２が評価対象である。なお、第１の電気貫通部２の評価は、原子力発電プラントの施工時や、定期検査時に行われる。
【００２０】
第１の電気貫通部２は、芯線とシールド線とがそれぞれ原子炉格納容器１の内側と外側とを電気的に結合し通電可能（通信可能）に形成されており、一端（原子炉格納容器１の内側）のコネクタ２ａが微弱信号計装系の検出器（図示せず）と接続され、他端（原子炉格納容器１の外側）のコネクタ２ｂが、増幅器（図示せず）を介して、計装系監視装置（図示せず）に接続されるようになっている。
【００２１】
第２の電気貫通部３は、原子炉格納容器１の内側と外側とを通電可能に形成される。なお、第２の電気貫通部３は、第１の電気貫通部２の微弱信号計装系とは異なる微弱信号計装系（図示せず）を構成する電気貫通部であってもよく、原子炉格納容器１の内側に配置された電動機器（図示せず）と原子炉格納容器１の外側に配置された電源装置（電動機器制御装置）（図示せず）とを電気的に結合する動力系の電気貫通部であってもよい。
なお、第２の電気貫通部３は、後述する原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの閉回路（閉ループ回路）形成に用いられる。
【００２２】
＜原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの構成＞
次に、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの構成について説明する。
原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓは、微弱信号計装系の第１の電気貫通部２に伝搬したコモンモード電流（ノイズ電流）による計測への影響のしやすさ（第２の特性）を評価するものであり、接続ケーブル４と、同軸ケーブル５と、電流注入器６と、模擬電流発生装置７と、電流測定器８と、ケーブル９ａを有する信号電圧測定装置９と、変換比算出装置１０とを備えている。
【００２３】
原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓは、評価対象とする第１の電気貫通部２および閉回路形成用の第２の電気貫通部３に接続することにより、同軸ケーブル５、第１の電気貫通部２、接続ケーブル４、第２の電気貫通部３および信号電圧測定装置９（ケーブル９ａ）で閉回路が形成されるようになっている。
【００２４】
接続ケーブル４は、評価対象とする第１の電気貫通部２の一端（原子炉格納容器１の内側）のコネクタ２ａと、閉回路形成用の第２の電気貫通部３の一端（原子炉格納容器１の内側）のコネクタ３ａとを接続する。
【００２５】
同軸ケーブル５は、芯線とシールド線とを有するケーブルであり、評価対象とする第１の電気貫通部２の他端（原子炉格納容器１の外側）のコネクタ２ｂに接続される。
【００２６】
電流注入器６は、高周波数の模擬ノイズ電流であるコモンモード電流を同軸ケーブル５に注入する電流注入手段であり、大略リング状に形成されている。具体的には、フェライト製であって、結合するとリング状になるプローブ本体と、プローブ本体に巻かれたコイル（図示せず）と、コイルと模擬電流発生装置７とを接続するリードケーブルとで構成され、プローブ本体に同軸ケーブル５が挿通するように同軸ケーブル５に配置されている。
ここで、電流注入器６は、電磁誘導により、模擬電流発生装置７から印加された高周波数の信号に応じた高周波数の模擬ノイズ電流（コモンモード電流）を同軸ケーブル５に注入する。
【００２７】
模擬電流発生装置７は、高周波数の信号を発生させて、電流注入器６に印加するようになっている。
ここで、図２を用いて、模擬電流発生装置７について更に説明する。図２は、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓを構成する模擬電流発生装置７の機能ブロック図である。
【００２８】
模擬電流発生装置７は、信号波の周波数と振幅を予め入力する入出力インターフェイス７１と、前記入力結果を格納する記憶手段としての第１記憶装置７２と、制御装置７３と、信号発生器７４と、ＳＳＲ（Solid-State Relay；ソリッドステートリレー）７５とを備えている。
【００２９】
制御装置７３は、第１記憶装置７２に格納されたデータを取込むとともに、このデータに基づいてＳＳＲ７５の開閉、および信号発生器７４で生成する信号波の振幅と周波数を制御する制御手段として機能するようになっている。
信号発生器７４は、任意の周波数の正弦波などの周期的に変化する信号波を生成する信号発生手段として機能するようになっている。
ＳＳＲ７５は、信号発生器７４で生成された信号波の外部（電流注入器６）への出力または停止をその開閉で行う開閉手段として機能するようになっている。
【００３０】
なお、模擬電流発生装置７の信号発生器７４で生成する信号波（即ち、電流注入器６から同軸ケーブル５に注入する高周波数の模擬ノイズ電流（コモンモード電流））は、正弦波であってもよく、矩形波であってもよく、振幅の異なる正弦波を組み合せたものであってもよい。また、実際に電動機等のノイズ発生源から微弱信号計装系に伝搬するコモンモード電流（ノイズ電流）をサンプリングして用いてもよい。
【００３１】
模擬電流発生装置７で生成した信号波を電流注入器６に印加するために、ＳＳＲ７５の出力端と電流注入器６とは、リードケーブルにより接続される。
また、ＳＳＲ７５の開閉、および電流注入器６に印加している模擬ノイズ電流の周波数と振幅の信号は、制御装置７３から、例えばシリアル通信などの伝送路を介して変換比算出装置１０に送信される。
【００３２】
図１に戻り、原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓの構成についての説明を続ける。
電流測定器８は、同軸ケーブル５の電流を測定する電流測定手段であり、大略リング状に形成されている。具体的には、フェライト製であって、結合するとリング状になるプローブ本体と、プローブ本体に巻かれたコイル（図示せず）と、コイルと変換比算出装置１０とを接続するリードケーブルとで構成され、プローブ本体に同軸ケーブル５が挿通するように同軸ケーブル５に配置されている。
ここで、電流測定器８は、電磁誘導により、電流注入器６によって同軸ケーブル５に注入されたコモンモード電流に応じた信号（電流値）を変換比算出装置１０に送る。
【００３３】
信号電圧測定装置９は、同軸ケーブル５の芯線‐シールド線間の電圧を測定する電圧測定手段である。
信号電圧測定装置９のケーブル９ａは、同軸ケーブル５と同通可能となっており、閉回路形成用の第２の電気貫通部３の他端（原子炉格納容器１の外側）のコネクタ３ｂに接続される。これにより、原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓを第１の電気貫通部２および第２の電気貫通部３に接続することにより、同軸ケーブル５、第１の電気貫通部２、接続ケーブル４、第２の電気貫通部３および信号電圧測定装置９（ケーブル９ａ）で、高周波数の模擬ノイズ電流であるコモンモード電流を流すための閉回路（閉ループ回路）が形成されるようになっている。
ここで、信号電圧測定装置９は、同軸ケーブル５に高周波数の模擬ノイズ電流であるコモンモード電流を注入した時の芯線‐シールド線間の電圧に応じた信号（電圧値）を変換比算出装置１０に送る。
【００３４】
変換比算出装置１０は、電流測定器８で測定した電流値と、信号電圧測定装置９で測定した電圧値と、に基づいて、後述する変換比を算出し、その結果を表示するようになっている。
ここで、図３を用いて、変換比算出装置１０について更に説明する。図３は、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓを構成する変換比算出装置１０の機能ブロック図である。
【００３５】
変換比算出装置１０は、制御装置１０１と、バンドパスフィルタ１０２と、電流側Ａ／Ｄ変換回路１０３と、電流側実効値演算装置１０４と、電圧側Ａ／Ｄ変換回路１０５と、電圧側実効値演算装置１０６と、第２記憶装置１０７と、変換比演算回路１０８と、第３記憶装置１０９と、表示装置１１０と、を備えている。
【００３６】
制御装置１０１は、模擬電流発生装置７の制御装置７３（図２参照）から送信されたＳＳＲ７５の開閉、および電流注入器６に印加している模擬ノイズ電流の周波数と振幅の信号を受信し、第２記憶装置１０７に送信して格納させるようになっている。
また、制御装置１０１は、受信した模擬ノイズ電流の周波数に基づいて、バンドパスフィルタ１０２の通過帯域を設定するようになっている。
【００３７】
バンドパスフィルタ１０２は、電流測定器８で測定されたコモンモード電流に応じた信号（電流値）のうち、制御装置１０１によって設定された通過帯域の周波数帯域の信号を通過させるようになっている。
電流側Ａ／Ｄ変換回路１０３は、バンドパスフィルタ１０２を通過した電流値をディジタル値に変換するようになっている。
電流側実効値演算装置１０４は、電流側Ａ／Ｄ変換回路１０３でディジタル値に変換された電流値を実効値データに変換するようになっている。そして、変換された電流値の実効値データ（電流実効値）は第２記憶装置１０７に格納されるようになっている。
【００３８】
電圧側Ａ／Ｄ変換回路１０５は、信号電圧測定装置９で測定されたコモンモード電流を注入した時の芯線‐シールド線間の電圧に応じた信号（電圧値）をディジタル値に変換するようになっている。
電圧側実効値演算装置１０６は、電圧側Ａ／Ｄ変換回路１０５でディジタル値に変換された電圧値を実効値データに変換するようになっている。そして、変換された電圧値の実効値データ（電圧実効値）は第２記憶装置１０７に格納されるようになっている。
【００３９】
第２記憶装置１０７は、ＳＳＲ７５の開閉と、電流注入器６に印加している模擬ノイズ電流の周波数および振幅と、電流値の実効値データ（電流実効値）と、電圧値の実効値データ（電圧実効値）と、を格納するようになっている。
変換比演算回路１０８は、第２記憶装置１０７に格納された情報に基づいて後述する変換比を算出するようになっている。そして、算出された変換比は、模擬ノイズ電流の周波数および振幅とともに、第３記憶装置１０９に格納されるようになっている。
表示装置１１０は、第３記憶装置１０９に格納された模擬ノイズ電流の周波数および振幅とともに、変換比を１組にして表示するようになっている。
【００４０】
＜変換比の算出処理＞
次に、変換比算出装置１０の変換比演算回路１０８が実行する変換比の算出処理について。さらに説明する。
変換比は、次の式（１）で定義する。
変換比 ＝ 芯線‐シールド線間電圧／コモンモード電流 ・・・（１）
【００４１】
即ち、変換比演算回路１０８は、電流側実効値演算装置１０４で変換され第２記憶装置１０７に格納されたコモンモード電流の電流実効値と、電圧側実効値演算装置１０６で変換され第２記憶装置１０７に格納されたコモンモード電流を注入した時の芯線‐シールド線間の電圧の電圧実効値と、に基づいて、式（２）より変換比を求める。
変換比 ＝ 電圧実効値／電流実効値 ・・・（２）
【００４２】
評価対象とする第１の電気貫通部２の不具合が原因でノイズの影響を受けやすくなっている場合、健全な電気貫通部と比較して、変換比が増大する。
これにより、電気貫通部の高周波ノイズに対する健全性を評価することを可能とする。
【００４３】
以上、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓによれば、微弱信号計装系の第１の電気貫通部２に伝搬したコモンモード電流による計測への影響のしやすさ（第２の特性）を評価することができ、外来の電磁ノイズ（高周波ノイズ）に対する感受性を定量的に評価することができる。また、電磁ノイズの影響を含めた電気貫通部の健全性を単独で評価することが可能である。
【００４４】
＜変形例＞
なお、本実施形態に係る原子炉格納容器電気貫通部評価装置Ｓは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
本実施形態に係る電気貫通部評価装置Ｓは、原子炉格納容器１に形成された電気貫通部２を評価するものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、密閉容器に形成された微弱信号計装系に係る電気貫通部の評価に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
Ｓ 原子炉格納容器電気貫通部評価装置（電気貫通部の評価装置）
１ 原子炉格納容器（容器）
２ 第１の電気貫通部
２ａ，２ｂ コネクタ
３ 第２の電気貫通部
３ａ，３ｂ コネクタ
４ 接続ケーブル（ケーブル）
５ 同軸ケーブル（ケーブル）
６ 電流注入器
７ 模擬電流発生装置
８ 電流測定器
９ 信号電圧測定装置
９ａ ケーブル
１０ 変換比算出装置
７１ 入出力インターフェイス
７２ 第１記憶装置
７３ 制御装置
７４ 信号発生器
７５ ＳＳＲ
１０１ 制御装置
１０２ バンドパスフィルタ
１０３ 電流側Ａ／Ｄ変換回路
１０４ 電流側実効値演算装置
１０５ 電圧側Ａ／Ｄ変換回路
１０６ 電圧側実効値演算装置
１０７ 第２記憶装置
１０８ 変換比演算回路
１０９ 第３記憶装置
１１０ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に設置された検出器の微弱な高周波電気信号を前記容器外に導き出すための第１の電気貫通部を評価する電気貫通部の評価装置であって、
前記第１の電気貫通部と該第１の電気貫通部とは異なる第２の電気貫通部とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するケーブルと、
模擬電流を発生させる模擬電流発生装置と、
形成された前記閉ループ回路に前記模擬電流をコモンモード電流として注入する電流注入器と、
前記模擬電流注入時のコモンモード電流を電流値として測定する電流測定器と、
前記模擬電流注入時に前記第１の電気貫通部から導き出される微弱な高周波電気信号を電圧値として測定する信号電圧測定装置と、
前記電流測定器で測定される前記電流値と前記信号電圧測定装置で測定される前記電圧値とから変換比を算出する変換比算出装置と、を備える
ことを特徴とする電気貫通部の評価装置。
【請求項２】
容器内に設置された検出器の微弱な高周波電気信号を前記容器外に導き出すための第１の電気貫通部を評価する電気貫通部の評価方法であって、
前記第１の電気貫通部と該第１の電気貫通部とは異なる第２の電気貫通部とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するステップと、
形成された前記閉ループ回路に前記模擬電流をコモンモード電流として注入するステップと、
前記模擬電流注入時のコモンモード電流値を測定するステップと、
前記模擬電流注入時に前記第１の電気貫通部から導き出される微弱な高周波電圧を測定するステップと、
前記電流測定器で測定される電流値と信号電圧測定装置で測定される電圧値とから変換比を算出するステップと、を備える
ことを特徴とする電気貫通部の評価方法。
【請求項１】
容器内に設置された検出器の微弱な高周波電気信号を前記容器外に導き出すための第１の電気貫通部を評価する電気貫通部の評価装置であって、
前記第１の電気貫通部と該第１の電気貫通部とは異なる第２の電気貫通部とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するケーブルと、
模擬電流を発生させる模擬電流発生装置と、
形成された前記閉ループ回路に前記模擬電流をコモンモード電流として注入する電流注入器と、
前記模擬電流注入時のコモンモード電流を電流値として測定する電流測定器と、
前記模擬電流注入時に前記第１の電気貫通部から導き出される微弱な高周波電気信号を電圧値として測定する信号電圧測定装置と、
前記電流測定器で測定される前記電流値と前記信号電圧測定装置で測定される前記電圧値とから変換比を算出する変換比算出装置と、を備える
ことを特徴とする電気貫通部の評価装置。
【請求項２】
容器内に設置された検出器の微弱な高周波電気信号を前記容器外に導き出すための第１の電気貫通部を評価する電気貫通部の評価方法であって、
前記第１の電気貫通部と該第１の電気貫通部とは異なる第２の電気貫通部とを電気的に接続して閉ループ回路を形成するステップと、
形成された前記閉ループ回路に前記模擬電流をコモンモード電流として注入するステップと、
前記模擬電流注入時のコモンモード電流値を測定するステップと、
前記模擬電流注入時に前記第１の電気貫通部から導き出される微弱な高周波電圧を測定するステップと、
前記電流測定器で測定される電流値と信号電圧測定装置で測定される電圧値とから変換比を算出するステップと、を備える
ことを特徴とする電気貫通部の評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２３１５６０（Ｐ２０１２−２３１５６０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７０５６（Ｐ２０１１−９７０５６）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]