JPH01134294A - 原子炉出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉出力制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、ＢＷＲ型原子炉では、炉心の冷却手段として、
再循環ポンプを駆動して炉心流量を確保し、冷却材が燃
料棒からの核反応熱によって沸騰することにより蒸気が
発生している。そしてこの蒸気がタービンを駆動するこ
とにより発電が行なわれている。従って燃料棒からの核
反応熱を除去するためには炉心流量が一定量確保され、
冷却材がたえることなく流れ続けていることが必要であ
る。仮に炉心流量が低下すれば、炉心内にボイド（気泡
）が発生することにより、ボイドによる負の反応度印加
によって原子炉出力は低下する。ウランの核反応による
発生熱量も少くなるので、炉心流量低下がすぐに問題に
なることはない。

このような事象は、炉心流量がゆっくりと低下した場合
であるが、再循環ポンプ等の設計の違いにより、炉心流
量が急速に低下する場合がある。

これが謂ゆる急速コーストダウンである。これが起きる
と、燃料棒からの発生熱が充分下がりきらないうちに、
炉心流量のみが低下し、燃料棒の熱除去が充分行われな
いことになる。

これは燃料棒での熱伝達の時間遅れがあるため、原子炉
出力が低下しても、燃料からの熱がすぐに低下しないた
めである。このように、炉心流量が急速に低下し、燃料
棒の熱除去が一時的に悪くなる現象を、急速コーストダ
ウンによるパワークーリングミスマツチ（Ｐｏｗｅｒ　
Ｃｏｏｌｌｎｇ　Ｍｌｓｍａｔｃｈ）と呼んでいる。

゛（発明が解決しようとする問題点） このような事象が発生すると、燃料棒からの冷却材への
熱伝達は一時的に充分に行われないために沸騰遷移が発
生し、燃料棒表面温度は一時的に上昇する。燃料棒表面
温度の一時的な上昇は可能なかぎり抑えて、燃料健全性
を充分に確保した方が良い。このような考え方から炉心
流量急減時に、原子炉を停止（スクラム）させる手段が
とられる場合がある。この手段を達成するには、急速コ
ーストダウンの原因となるポンプトリップ（停止）をい
かに検出するかということが問題となってくる。その解
決手段の一つは、ポンプ電源喪失を検出する手段である
。しかしながらこの手段は、急速コーストダウンに至る
原因の一部を検出するにすぎない。他の手段としては、
ポンプ速度、あるいは、炉心流量の低下を検出する手段
である。しかし、これはＢＷＲでは通常炉心流量制御を
行い、炉心流量は変化しているので、炉心流量の低下自
体は、（当然この時には出力も低下しているため）直接
問題とすべき事象ではない場合がある。したがってこの
手段は適切でない。第３の手段としては、ポンプ速度あ
るいは流量の変化率を見て急速コーストダウンを検出す
る手段であるが、急速コーストダウンを検出する方法と
しては、最も直接的な信号の変化を検知するものである
。そのために実際のプラントでもその採用が検討されて
いる。

しかしながら、前述のように、ＢＷＲでは、炉心流量を
変化させることにより原子炉出力を変えており、ＡＦＣ
運転（自動流量制御運転）あるいは、ポンプ速度のラン
バック等の通常の制御系において、かなり急速な流量の
変更（低下）が出来ることを目標として設計されている
。そのために上述のような炉心流量あるいはポンプ速度
の変化率のみを検知するという手段では、通常の運転に
おいても誤作動してしまう可能性がある。更に、“変化
率”というパラメータを監視することになるので、その
信号（炉心流量、ポンプ速度）としては、計測精度は十
分高いことが条件となり、これらについては設計上、十
分な注意を払う必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、的
確に炉心流量急速コーストダウンを検出し、原子炉停止
信号を発する原子炉制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために次のような手段から
なる。まず、複数個の原子炉冷却材再循環ポンプの速度
の総和速度信号を演算する演算装置を設ける。そしてこ
の演算装置からの総和速度信号と、再循環流量制御系か
らの流量要求信号との偏差を演算する偏差演算装置を設
ける。

さらにこの偏差と設定値とを比較演算し、偏差が設定値
に至った時に原子炉スクラム信号を出力する偏差演算装
置を設ける。

（作　用） 本発明によると原子炉冷却材再循環ポンプ速度信号の総
和信号と、このポンプ速度要求信号との偏差を監視し、
この偏差が設定値に至った時に、原子炉停止信号（スク
ラム信号）を発する。このようにすることによって、通
常の制御信号によるポンプの運転状態（ポンプ速度）か
ら逸脱したか否かを確実に検出する。

（実施例） 以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本実施例の主要系統図である。原子炉１で発生
した蒸気は主蒸気配管２によって、蒸気加減弁３を経由
してタービン４へ導かれ、ここで仕事をすることにより
、発電機５で発電が行われる。この、原子炉１の内部に
は、炉心６が収納されており、この炉心６を冷却する冷
却材の一定炉心流量が、駆動する複数個の再循環ポンプ
７により確保されている。図面には、炉心流量急速コー
ストダウンの発生の可能性がある慣性モーメントの小さ
いインターナルポンプ型の再循環ポンプ７を示しである
。通常、この再循環ポンプ７には負荷偏差信号８に対し
て流量要求信号９を出力する再循環流量制御系１０が設
置されている。この流量要求信号９及び再循環ポンプ７
の再循環ポンプ速度信号１１は、原子炉出力制御装置１
２に入力されている。この原子炉出力制御装置１２から
は制御棒１３へスクラム信号１４が、さらに再循環制御
系１０へ運転継続信号１５が出力されるように構成され
ている。

上述した再循環流量制御系１０の詳細な構成を第２図に
示す。まず、負荷偏差信号８が入力される主制御器１６
、流量制御器１７、変化率制限器１８が設けられている
。（これはポンプ流量の指令信号であリボンブ流量がポ
ンプ回転数に比例することから、ポンプ速度要求信号と
考えてもよい。

）この変化率制限器１８から出力される流量要求信号９
は、複数の再循環ポンプ７（図ではＮ台）のポンプ電源
装置１９へ入力されている。そしてその駆動信号は再循
環ポンプ７に入力されている。

また再循環ポンプ７から再循環ポンプ速度信号１１が出
力されるように構成されている。

さらに原子炉出力制御装置１２の詳細な構成を第３図に
示す。上述した再循環ポンプ７のすべての再循環ポンプ
速度信号１１が入力され、その総和を演算する演算装置
２０が設けられている。この演算装置２０の出力信号す
なわち、総ポンプ速度信号２１（なお、総ポンプ速度信
号２１は、炉心流量と相関関係があるので、代りに炉心
流星信号を用いてもよい。）は後述する偏差演算装置２
２に入力されている。一方再循環流量制御系８から出力
される流量要求信号９は１次遅れの信号を演算する模擬
装置２３に入力され、この模擬装置２３より出力される
模擬縁ポンプ速度信号２４は、両者の偏差を演算する偏
差演算装置２２に入力されている。なお、模擬袋 す 置２３の構成は通常の１次遅れ回路（□）、ｌ＋ａｓ ａ、　　ｂは定数、Ｓはラプラス演算子）程度でよく、
要求信号をもとにして予想される回転数の変化を求める
ための回路である。

ここで演算された偏差信号２５は、偏差信号２５と設定
値にとを比較する比較演算回路２６へ人力されている。

この比較演算回路２６で偏差値が設定値にと比較され、
設定値により小さい時は原子炉スクラム信号１４が出力
され、設定値により大きい時は運転継続信号１５が出力
されるように構成されている。

このような構成からなる本実施例の作用について急速コ
ーストダウンが生じた場合について説明する。まず急速
にコーストダウンが生じた場合現実の再循環ポンプ速度
１１は急速にダウンする。

したがって演算装置２０で演算された総ポンプ速度信号
２１も小さくなる。一方、流量要求信号９及び模擬ポン
プ速度信号２４は通常値である。しかって偏差演算回路
２２で演算される両者の偏差信号２５は小さくなる。こ
の偏差信号２５は比較演算回路２６で設定値にと比較さ
れ、偏差信号２５が設定値より小さくなった場合は、制
御棒１３へ電子炉スクラム信号１４が出力され、大きい
場合は、運転継続運転信号１５が再循環流量制御系１０
へ出力される。

このように本実施例によると、炉心流量あるいはポンプ
速度等の“制御された結果の信号”だけによる監視では
、ＡＦＣやボンプランバック信号等、ポンプトリップに
近い炉心流量急減事象と、ポンプトリップ事象を明確に
区別判断できなかったのに対し、“再循環ポンプ速度１
１、および流量要求信号９”もとり入れて監視している
ため、このような特別困難な事象も明確に区別できる。

即ち、電源喪失等のいわゆる通常運転時制御以外の予期
せぬ再循環ポンプ速度１１低下である急速コーストダウ
ンが発生した場合、一定の流量要求信号９を出している
のに、ポンプ回転数のみが低下するような事象（電源喪
失によるボンプトリップ）を確実に検知することが出来
る。したがってポンプトリップ等の炉心流量の急減事象
を確実に検出できる。

更に、ポンプトリップ等において、炉心流量急減を検出
するタイミングも速くすることが出来る。

これによって、速く原子炉をスクラムさせることができ
るので、炉出力の抑制も速く達成できる。

この効果を第４図、第５図に示す。第４図はポンプトリ
ップ時の炉心流量のコーストダウンの挙動の一例を示す
図であり、第５図は、この時の燃料棒被覆管表面最高温
度を示す図である。本実施例によると、速くスクラムす
る分だけ低い温度に抑えられ、燃料健全性上好ましい結
果を得ることができる。

〔発明の効果〕

このように本発明によると、炉心流量急速コーストダウ
ンを確実に検出することができ、このような事象が発生
した場合、すみやかに原子炉をスクラムすることができ
る。したがって、原子炉運転における安全性、信頼性を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の本実施例を示す全体系統図、第２図
は本実施例における再循環流量制御系の構成図、第３図
は本実施例のフローチャート図、第４図は本実施例の作
用効果の一例を示す図、第５図は、本実施例の効果を従
来例と比較した図である。 １・・・原子炉、６・・・炉心、７・・・原子炉冷却材
再循環ポンプ、９・・・流量要求信号、１１・・・再循
環ポンプ速度信号、１２・・・原子炉出力制御装置、１
４・・・原子炉スクラム信号、２０・・・演算装置、２
１・・・総ポンプ速度信号、２２・・・偏差演算装置、
２５・・・偏差信号、２６・・・比較演算装置。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 第３　図 貯量（秒） 第４図 ０　　　　　　１．０　　　　　２．０　　　　　３．
０　　　　　４．０　　　　　５．０片　　間　　（＃
） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の原子炉冷却材再循環ポンプを備えた沸騰水型原子
   炉において、 前記原子炉冷却材再循環ポンプの速度信号を総和する演
   算装置と、 この演算装置で演算された総ポンプの速度信号と、この
   原子炉冷却材再循環ポンプの速度を制御する再循環流量
   制御系からの流量要求信号との偏差を演算する偏差演算
   装置と、 この偏差演算装置で演算された偏差信号と所定の設定値
   とを比較し、偏差信号が設定値に至った時に、原子炉ス
   クラム信号を出力する比較演算装置とを備えたことを特
   徴とする原子炉出力制御装置。