JPH0136079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、予め設定された出力カーブにもと
づいて原子炉の出力を制御する原子炉出力制御装
置に関する。

沸騰水形原子炉のような直接サイクルプラント
では、反応度のボイド係数が負で大きいため、再
循環流量制御方式により出力制御を行なうことが
できる。すなわち、負荷増加が要求される場合、
再循環流量を増せば炉内ボイドが減少し、反応度
が正となつて炉出力が上昇する。そしてボイドが
増加し反応度が０となることによつて平衡するも
のである。

従来、このような再循環流量制御方式による原
子炉出力制御系は第１図に例示したようなもので
ある。すなわち、ａは出力制御装置、ｂは負荷設
定器、ｃは再循環流量制御系を示すものであり、
上記出力制御装置ａは出力パターン発生器ｄと制
御器ｅを備えている。そしてたとえば原子炉を起
動する際には、予め設定された出力目標値Ａと出
力変化率Ｂにもとづき、出力パターン発生器ｄに
よつて時間関数的に各時刻ごとの出力要求信号Ｃ
を出力する。そして制御器ｅはこの出力要求信号
Ｃとの負荷設定器ｂからフイードバツクされる信
号D′の偏差Ｅが０となるように負荷設定器ｂの
位置を制御し、この負荷設定器ｂによる出力信号
により再循環流量制御系ｃが再循環ポンプｆを制
御して再循環流量が調節されるものである。この
とき原子炉からフイードバツクされる実際の出力
信号Ｆと負荷設定器信号Ｄの偏差信号Ｇが０とな
るように再循環ポンプｆの流量が調節されるた
め、最終的に負荷設定器ｂから出される要求に一
致した原子炉出力が得られることになる。

ところで原子炉の出力を上昇させる場合には、
炉心は低温状態から高温状態に移行するため、こ
の出力過渡期には燃料の急激な温度上昇を避ける
ために、きわめて小さな出力上昇率で炉心出力を
上昇させてゆき、燃料の金属材を充分に高温にな
じませてから出力目標値に達するように運転する
場合がある。このように予め設定された出力カー
ブに沿つて除々に出力を上げる運転はいわゆる
PCIOMR運転と呼ばれ、上記した原子炉出力制
御系によつて制御されるものである。しかしなが
らたとえば出力制御装置ａが故障したり、原子炉
からフイードバツクされる出力信号Ｆを検出する
出力検出器等が故障すると、所定の出力曲線に沿
つた出力運転が正しく行なわれなくなつて燃料の
健全性が損なわれることが考えられる。またこの
ような異常時には運転操作員のの判断により手動
操作で対処することになるが、操作員への負担が
大きく、このような監視機能を自動化することが
望まれていた。

この発明は上記事情にもとづきなされたもので
その目的とするところは、上記PCIOMR運転時
における制御異常を監視でき、異常時には自動的
に事故信号が出力され、装置の運転を停止させる
ことによつて燃料の建全性を確保できる原子炉出
力制御装置を得ることにある。

以下この発明を第２図および第３図に示す一実
施例の原子炉出力制御系を参照して説明する。図
中１は沸騰水形原子炉、２は原子炉再循環ポンプ
であり、この再循環ポンプ２は以下述べる原子炉
出力制御系３によつて流量調節がなされる。すな
わち、４は出力制御装置、５は負荷設定器、６は
再循環流量制御系である。この再循環流量制御系
６は、原子炉１からフイードバツクされる実際の
出力信号Ｆと負荷設定器５から出力される信号Ｄ
の偏差信号Ｇが０となるように再循環ポンプ２の
流量を調節することにより、負荷設定器５から出
される要求に一致した原子炉出力が得られるよう
になつている。

一方、出力制御装置４は出力パターン発生器７
と制御器８および監視装置９を備えて構成されて
いる。上記出力パターン発生器７は、予め設定さ
れている出力目標値Ａおよび出力変化率Ｂにもと
づき、時間関数的に各時刻ごとの出力要求信号Ｃ
を出力する。そして制御器８はこの出力要求信号
Ｃと負荷設定器５からフイードバツクされる信号
D′の偏差Ｅが０となるように負荷設定器５の位
置を制御するものである。

また監視装置９は偏差演算器１０と、第１の判
断器１１および第２の判断器１２を備えて構成さ
れている。上記演算器１０は、出力パターン発生
器７から出力される出力要求信号Ｃと、実際のプ
ラント出力たとえば発電機１３からの出力信号Ｈ
との偏差を算出して第１の判断器１１に偏差信号
Ｉを出力する。この第１の判断器１１は、この偏
差信号Ｉが、次に述べる許容値Ｊを超えたか否か
を判別し、偏差信号Ｉが許容値Ｊを超えたときに
は、事故信号Ｋを出力するようになつている。

そして上記許容値Ｊは第２の判断器１２によつ
て設定される。すなわちこの判断器１２は前記し
た出力目標値Ａと出力要求信号Ｃ、および発電機
出力信号Ｈを入力し、第３図に示したように出力
要求信号Ｃまたは発電機出力信号Ｈの少なくとも
いずれか一方が出力目標値Ａに達する前の出力過
渡期には出力要求信号Ｃに対して±２％を許容範
囲とする許容値Ｊを第１の判断器１１に与え、ま
た出力要求信号Ｃまたは発電機出力信号Ｈの少な
くとも一方が出力目標値Ａに達したのちの定常運
転時には＋0.5％に許容値Ｊを切換えて第１の判
断器１１に出力するようになつている。すなわ
ち、出力が上昇しつつある出力過渡期は炉心出力
が低いためにこのように許容範囲を比較的広く設
定でき、したがつて出力が不安定でばらつきを生
じ易い出力過渡期にあつても、このような出力の
ばらつきを吸収できるものである。一方、高出力
で運転される定常運転時、特に出力目標値がプラ
ントの定格出力に設定された場合には、出力目標
値以上の出力は定格出力以上を意味するから、燃
料の健全性を確保する必要上、上記のように狭い
許容範囲で運転することが重要である。

以上のように構成された原子炉出力制御系３
は、出力目標値Ａと出力変化率Ｂが出力パターン
発生器７に入力されて、ある時刻ごとの出力要求
信号Ｃが出力される。そして、前述したごとくこ
の出力要求信号Ｃと負荷設定器５からのフイード
バツク信号D′にもとづき、制御器８によつて負
荷設定器５の位置が制御されるとともに、負荷設
定器信号Ｄと原子炉からのフイードバツク出力信
号Ｆにもとづき、再循環流量制御系６によつて再
循環ポンプ２の流量が調節される。すなわち、こ
の再循環ポンプ２は、予め設定された出力目標値
Ａおよび出力変化率Ｂにもとづいて、時々刻々に
変化する所定の出力パターンに沿つて動作制御さ
れるものである。

そして、出力目標値に達するまで出力過渡期に
は、前記したように±２％の許容範囲で、出力要
求信号Ｃと発電機出力信号Ｈの比較が第１の判断
器１１においてなされる。そしてこの許容範囲を
超えた異常時には、事故信号Ｋを出力し、出力制
御装置４はこの事故信号Ｋが出力された場合には
直ちに運転を停止する。

一方、出力目標値Ａに達したのちの高出力運転
時には、＋0.5％の狭い許容範囲が判断基準値とし
て第１の判断器１１に入力され、出力要求信号Ｃ
と発電機出力信号Ｈの比較が行なわれる。そして
この許容範囲を超えた異常時には、上記出力過渡
期と同様に事故信号Ｋが出力され、出力制御装置
４の運転は停止される。

したがつて、たとえば出力制御装置４が故障し
たり原子炉からのフイードバツク信号が異常を生
じたりした場合の出力異常による燃料の破損を防
止でき、燃料の健全性を確保する上で効果的であ
る。しかも燃料の健全性に大きな影響を与える高
出力の定常運転時には、狭い許容範囲で出力チエ
ツクを行なうため、高出力時の燃料破損を防止す
る上できわめて有効である。

なお、この実施例では出力目標値と実際のプラ
ント出力との偏差許容範囲を±２％と0.5％に設
定したが、要するにこれらの許容範囲は原子炉運
転中に燃料の健全性が確保し得るに足る安全率を
見込んだ値をもとに設定されるものであるから、
実施例の数値に制約されることなくプラントごと
に種々変形して最適の値で実施できる。また上記
一実施例では、実際のプラント出力として発電機
出力を使用しているが、たとえばタービン入口圧
力や主蒸気流量、給水流量、原子炉熱出力など、
プラントの出力に関係するプロセス信号を用いる
ことも勿論可能である。

この発明は以上説明したように、予め設定され
た出力目標値および出力変化率にもとづいて各時
刻ごとの出力要求信号を出力する出力パターン発
生器に監視装置を設けたものであり、この監視装
置は上記出力要求信号と実際のプラント出力との
偏差を比較してこの偏差が所定の許容値を超えた
ときに事故信号を出力できるようにしたものであ
る。したがつてPCIOMR運転時における燃料の
健全性が十分に確保されるとともに、制御異常を
自動的に監視でき、運転操作員の負担を大幅に軽
減できる。しかも上記監視装置は、出力要求信号
または実際のプラント出力のうち少なくとも一方
が出力目標値に達したのちは、この出力目標値達
成前の出力過渡期よりも狭い許容値で制御異常を
判断するから、高出力運転における燃料破損を防
止する上できわめて有効であり、出力制御の精度
が向上するなど、原子炉の安全性向上および制御
の自動化を図る上で大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉出力制御系を示す概略
図、第２図はこの発明の一実施例を示す原子炉出
力制御系の概略図、第３図は許容範囲の変化を示
すタイムチヤートである。 ４……出力制御装置、７……出力パターン発生
器、９……監視装置、１０……偏差演算器、１１
……第１の判断器、１２……第２の判断器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め設定された出力目標値および出力変化率
   にもとづき、ある時刻ごとの出力要求信号を負荷
   設定器を介して再循環流量制御系に出力する出力
   パターン発生器と、この出力パターン発生器から
   出力される出力要求信号と実際のプラント出力と
   の偏差を所定の許容値に比較してこの偏差が上記
   許容値を超えたときに事故信号を出力する監視装
   置とを備え、この監視装置は上記出力要求信号ま
   たは実際のプラント出力の少なくともいずれか一
   方が上記出力目標値に達したのちの定常運転時に
   はそれより以前の出力過度期よりも狭い範囲の許
   容値で上記偏差を比較判断するものであることを
   特徴とする原子炉出力制御装置。 ２ 上記監視装置は、上記出力要求信号と実際の
   プラント出力との偏差を算出する偏差演算器と、
   この偏差演算器から出力される偏差信号を上記許
   容値と比較判断する第１の判断器と、上記出力要
   求信号または実際のプラント出力が上記出力目標
   値に達したときに上記許容値を入れ替える第２の
   判断器とを備えて構成されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の原子炉出力制御装置。 ３ 上記第１の判断器は、上記出力目標値達成前
   の出力過度期には出力要求信号に対して±２％、
   また出力目標値達成後の定常運転時には＋0.5％
   を許容値として比較判断することを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の原子炉出力制御装置。