JPH01269094A - 原子炉水位制御装置 - 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、原子炉水位制御装置に関する。

（従来の技術） 沸騰水型原子炉において、原子炉内の冷却材の水位制御
は、原子炉の安全性およびイ呆護の面で重要な制御の一
つである。

通常運転時における原子炉の水位制御は、Ｈ子炉内の冷
却材の水位を検出し、この水位と予めプログラムされた
設定水位とを比較し、この過不足を解消するように給水
を増減して行なわれている。

原子炉の起動時および停止過渡期などの低出方時におけ
る水位制御は、蒸気発生量が少ないため原子炉への給水
量も比例して抑制されているので、原子炉内の冷却材の
排出量を増減して行なわれている。このような低出力運
転時においても、制御棒駆動系から原子炉内へ流入する
駆動水による水位の上昇、冷却材の温度変化による膨張
・収縮及び炉内圧力の変動によって起こる減圧沸騰の前
後の水位変化により適正な水位制御が必要とされている
。

従来の原子炉水位制御装置を第３図の系統図を参照して
説明する。

原子炉１の中央部には燃料（図示せず）が装荷される炉
心２が設置されている。この炉心２は。

制御棒（図示せず）が下方から挿入されあるいは下方へ
引き抜かれる。この制御棒は、制御棒案内管１８を介し
て制御棒を駆動する制御棒駆動系（ＣＲＤ）３に接続さ
れている１Ｍ子炉１の内側には、原子炉１内の冷却材を
強制循環させるジェットポンプ４が配置されている。こ
のジェットポンプ４は、再循環ポンプ５を具備した原子
炉冷却材再循環系６に接続されている。この原子炉冷却
材再循環系６の配管７には、炉水温度検出器８が付設さ
れでいる。原子炉１には、主蒸気配管９が接続されてい
る。この主蒸気配管９は、隔離弁１０を介してタービン
（図示せず）に接続されている。原子炉１には給水配管
１１を介して給水ポンプ（図示せず）が接続されている
。原子炉再循環系６には、原子炉冷却材浄化系（ＣＵＷ
）１２が接続されている。この原子炉冷却材浄化系１２
は、給水配管１１に接続されている。原子炉冷却材浄化
系１２の配管１３には、配管１４を介してダンプ流量調
整弁１５が接続されている。このダンプ流量調整弁１５
は、復水器（図示せず）に接続されている。原子炉１に
は、原子炉圧力検出器１６が付設されている。

原子炉水位制御器２１は、原子炉水位検出器１７と原子
炉水位設定器２２からの信号を入力し、ダンプ流量調整
弁１５へ信号を出力している。原子炉水位制御器２１内
には、比較部２３と主制御部２４が設定されている。

給水配管１１から原子炉１に給水された冷却材は。

原子炉冷却材再循環系６により炉心２へ送り込まれる。

炉心２に装荷された燃料から熱を奪った冷却材は蒸気と
なり、主蒸気配管９を通りタービンに供給される。ター
ビンで仕事をした蒸気は、復水器で凝縮され給水ポンプ
により再び給水配管１１を通り原子炉１に給水される。

また原子炉冷却材再循環系６から原子炉冷却材浄化系１
２に取り込まれた冷却材は、浄化された後、給水配管１
１を介して原子炉１に再び送り込まれる。

原子炉水位検出器１７は、原子炉１内の冷却材の水位を
検出し原子炉水位信号２５を出力している。

原子炉水位設定器２２は、予め原子炉１内の水位がプロ
グラムされており、原子炉水位設定信号２６を出力して
いる。比較部２３は、原子炉水位信号２５と原子炉水位
設定信号２６とを減算し、水位偏差信号２７を出力して
いる。主制御部２４は、水位偏差信号２７を比例および
積分動作して原子炉水位制御信号２８を出力している。

ダンプ流量調整弁１５は、原子炉水位制御信号２８を入
力し、弁開度を作動制御している。ダンプ流量調整弁１
５は、弁開度を調整することにより、冷却材の排出量を
調整して原子炉１の水位を制御している。

ところで、低出力で運転する沸騰水型原子炉の水位が変
化する要因としては、前述したように３つの要因が挙げ
られる。すなわち、制御棒駆動系から原子炉内へ流入す
る駆動水による水位の上昇。

冷却材の温度変化による膨張・収縮、および炉内圧力の
変動によって起こる減圧沸騰の前後における水位の変化
である。このうち制御棒駆動系から高圧作動水として流
入する冷却材による水位の上昇は変化量も少ない上にそ
の変化量の把握が容易であるため、その対応となる水位
制御も比較的容易である。

これに対し、冷却材の温度変化と炉内圧力の変動による
水位の変化は比較的大きく、特に炉水温度降下中に原子
炉が臨界になり、温度上昇に転じるような温度変化率の
大きい場合、水位外乱の幅は非常に大きいことが知られ
ている。

炉水温度降下中に原子炉が臨界になり、温度上昇に転じ
るよ、うな場合の原子炉水位の時間的変化を第４図に示
す。第４図（Ａ）は、横軸に時間、縦軸に炉水温度をと
って示す炉水温度変化のグラフである、第４図（Ｂ）は
、横軸に時間、縦軸に原子炉水位をとって示す原子炉水
位変化のグラフである。第４図（Ａ）の曲線ａに示すよ
うに、温度降下中に原子炉が臨界となり炉水温度が上昇
に転じた場合、水位制御の結果は第４図ＣＢ）の実線の
曲線すに示すようになる。すなわち、炉水温度の急激な
変化によって原子炉水位は、急上昇する。この時、原子
炉水位制御信号は、原子炉水位の増加を検出して初めて
原子炉水位を下げるようにダンプ流量調整弁の弁開度を
増加させるが、水位の変化が急激なために水位上昇を抑
制することができない。その後、水位は低下側に大きく
変化した後、徐々に元の水位に復帰する。

このように、従来の原子炉水位制御装置は、原子炉水位
の変化を検出して初めて原子炉水位制御信号を変化させ
、ダンプ流量調整弁の弁開度を調整し、原子炉水位の外
乱を抑制するように動作する。

（発明が解決しようとする課題） 温度降下中に原子炉が臨界になり、温度上昇に転じるよ
うな大きな温度変化により急激な水位変化が発生する場
合は、十分に水位変動を抑制することができなかった。

したがって、このような状態になった時、原子炉水位高
の警報が作動する恐れがあり、運転員がこの警報に対し
必要な対応操作をしなければならなかった。

本発明の目的は、急激な炉水温度の変化が発生した場合
に、原子炉水位の変化を狭い範囲に抑制できる原子炉水
位制御装置を得ることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、原子炉
内の冷却材の水位を検出し原子炉水位信号を出力する原
子炉水位検出器と、前記冷却材の温度を検出し炉水温度
信号を出方する炉水温度検出器と、前記冷却材の水位が
設定され原子炉水位設定信号を出力する原子炉水位設定
器と、前記原子炉水位信号と前記炉水温度信号と前記原
子炉水位設定信号とを入力し原子炉水位制御信号を出力
する原子炉水位制御器と、前記原子炉水位制御信号を入
力し前記原子炉から排出する前記冷却材の水量を調整す
る流量調整器とから成ることを特徴とする原子炉水位制
御装置を提供する。

（作　用） このように構成された装置においては、炉水温度の変化
により原子炉水位制御信号を変化させるので、炉水温度
の変化による原子炉水位の変化を狭い範囲に抑制するこ
とが可能となる。

（実施例） 以下、本発明に係る原子炉水位制御装置の一実施例を第
１図及び第２図を参照して説明する。

第１図は系統図、第２図は要部を示すプロ、ツク図であ
る。尚、第３図と同一の部品、箇所には同一の符号を付
して、その構成の説明は省略する。

第１図に示すように、炉水温度検出器３１は、原子炉冷
却材再循環系６の配管７に付設されている。

原子炉水位検出器３２は、原子炉１に付設されている。

流量調整器であるダンプ流量調整弁３３は、原子炉冷却
材浄化系１２と復水器の間に設置されている。第２図に
示すように原子炉水位制御器３４は、炉水体積変化補償
部３５と主制御部３６の２つの主要部から構成され、そ
の他比較部３７及び積算部３８が設定されている。

炉水温度検出器３１は、原子炉１内の冷却材の温度を検
出し、炉水温度信号３９を原子炉水位制御器３４へ出力
している。ＪＭ子炉水位検出器３２は、原子炉１内の冷
却材の水位を検出し、原子炉水位信号４０を原子炉水位
制御器３４へ出力している。原子炉水位設定器４１は、
予め水位が設定されており、原子炉水位設定信号４２を
原子炉水位制御器３４へ出方している。ダンプ流量調整
弁３３は、原子炉水位制御信号４３を入力し、原子炉１
の冷却材の排出量を調整している。

炉水温度信号３９は、炉水体積変化補償部３５に入力さ
れている。炉水体積変化補償部３５では、入力した炉水
温度信号３９を分岐して変化率演算部４４及び関数発生
部４５に入力している。変化率演算部４４では、炉水温
度の変化率の演算を行ない炉水温度号４６と炉水膨張率
信号４７は乗算部４８に入力され、この乗算部４８でか
け合わされ炉水体積変化信号４９となり、利得（ゲイン
）５０を通り、水位補正信号５１として炉水体積変化補
償部３５から出力される。

原子炉水位信号４０及び原子炉水位設定信号４２は比較
部３７において減算され、水位偏差信号５２どなる。こ
の水位偏差信号５２は、積算部３８において、水位補正
信号５１と加算され修正水位偏差信号５３となり主制御
部３６に入力される。主制御部３６は、修正水位偏差信
号５３を比例および積分動作させ、原子炉水位制御信号
４３を出力している。この原子炉水位制御信号４３は、
Ｒ子炉水位制御器３４から出力され、ダンプ流量調整弁
３３の弁開度を調整している。

原子炉の炉水温度降下中に原子炉が臨界になり、温度上
昇に転じた場合の原子炉水位の時間的変化を第４図（Ｂ
）の曲線Ｃで示す、急激な炉水温度の変化により原子炉
水位が変化するのに先行して、炉水体積変化補償部から
水位補正信号が出力され、ダンプ流量ｇ［整弁の開度が
調整されるので、従来と比較し、先行して水位変動の抑
制動作が行なわれている。

この実施例においては、急激な炉水温度の変化が発生し
た場合、原子炉水位の変動範囲を大幅に抑制することが
できる。したがって、原子炉水位高による警報が作動す
ることが防止できるので、運転員の警報に対する対応操
作を軽減できる。特に、炉水温度降下中に臨界するよう
な場合、原子炉水位の制御管理が容易にできる。

イｂ。

また、水分の変動後、所定の水位まで復帰する時間も大
幅に短縮できるので、原子炉の安定性を向上させること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、炉水温度による水位変動を狭い範囲に
抑制できるので、原子炉の安定性、制御性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る原子炉水位制御装置の
一実施例を示し、第１図はその系統図、第２図は要部の
ブロック図、第３図は従来の原子炉水位制御装置の系統
図、第４図（Ａ）は炉水温度変化のグラフ、第４図（Ｂ
）は原子炉水位変化のグラフである。 １・・・原子炉 ３１・・・炉水温度降下中 ３２・・・原子炉水位検出器 ３３・・・ダンプ流量調整弁 ３４・・・原子炉水位制御器 ３５・・・炉水体積変化補償部 ３６・・・主制御部 ３７・・・比較部 ３８・・・積算部 ３９・・・炉水温度信号 ４０・・・原子炉水位信号 ４１・・・原子炉水位設定器 ４２・・・原子炉水位設定信号 ４３・・・原子炉水位制御信号 ５１・・・水位補正信号 ５２・・・水位偏差信号 ５３・・・修正水位偏差信号。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　第子丸　　　健 第１図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉内の冷却材の水位を検出し原子炉水位信号
   を出力する原子炉水位検出器と、前記冷却材の温度を検
   出し炉水温度信号を出力する炉水温度検出器と、前記冷
   却材の水位が設定され原子炉水位設定信号を出力する原
   子炉水位設定器と、前記原子炉水位信号と前記炉水温度
   信号と前記原子炉水位設定信号とを入力し原子炉水位制
   御信号を出力する原子炉水位制御器と、前記原子炉水位
   制御信号を入力し前記原子炉から排出する前記冷却材の
   水量を調整する流量調整器とから成ることを特徴とする
   原子炉水位制御装置。
2. （２）原子炉水位制御器は、炉水温度信号を入力し冷却
   材の温度の変化率と前記温度に対応する膨張係数とから
   水位補正信号を出力する炉水体積変化補償部と、原子炉
   水位信号と原子炉水位設定信号とを比較し水位偏差信号
   を出力する比較部と、前記水位補正信号と前記水位偏差
   信号とを足し合わせ修正水位偏差信号を出力する積算部
   と、前記修正水位偏差信号を比例積分し原子炉水位制御
   信号を出力する主制御部とから成ることを特徴とする請
   求項１記載の原子炉水位制御装置。