JPH0216478B2 - - Google Patents

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JPH0216478B2
JPH0216478B2 JP56026915A JP2691581A JPH0216478B2 JP H0216478 B2 JPH0216478 B2 JP H0216478B2 JP 56026915 A JP56026915 A JP 56026915A JP 2691581 A JP2691581 A JP 2691581A JP H0216478 B2 JPH0216478 B2 JP H0216478B2
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JP
Japan
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control rod
circuit
signal
withdrawal
output
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JP56026915A
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Atsuko Suzuki
Hideto Nakai
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は引抜操作する制御棒の周囲の局部的な
出力を監視してこの出力が所定の設定値を超えた
場合に制御棒の引抜を阻止する制御棒引抜監視方
法に関する。
一般に沸騰水形原子炉では、第1図に示す如く
断面十字形の制御棒1の周囲に4体の燃料集合体
2…を配置して単位格子3を構成し、この単位格
子3を第2図に示す如く格子状に配列して平面形
状が円に近い形状の炉心4が構成されており、第
3図に示すごとくこの炉心4は原子炉圧力容器9
内に収容されている。なお、第2図中1個のます
目は1体の燃料集合体2…を示し、また大きな白
丸は制御棒1…を示す。また、このような炉心4
内には多数の出力領域中性子検出器5a…,5b
…(以下LPRM検出器と称す)が設けられてい
る。なお、このLPRM検出器を第2図および第
3図中小さな白丸または黒丸で示す。そしてこれ
らLPRM検出器5a…5b…は平面的には第2
図に示す如く単位格子3…2個おきすなわち制御
棒1…2本おきに格子状に配置され、また第3図
に示す如く上下方向すなわち制御棒1…の挿入引
抜方向には4段に設けられている。そしてこれら
LPRM検出器5a…,5bからの出力は平均出
力モニタ系(APRM)で処理されて炉心4全体
の平均出力が検出され、また局部出力モニタ系
(LPRM)で局部的な出力が検出される。そして
制御棒1…を引抜操作する場合に、その周囲の局
部的出力を監視し、制御棒1…の不適当な引抜に
よつてこの局部的出力が所定の制御棒引抜阻止設
定値を超えた場合にはその制御棒1の引抜を阻止
して炉の健全性を確保する制御棒引抜監視装置6
が設けられている。この制御棒引抜監視装置6は
たとえば第2図において斜線を附して示した位置
の制御棒1′が引抜操作すべく指定されるとこの
指定された制御棒1′を囲む4個4段合計16個の
一群のLPRM検出器5a…,5b…が選択され、
この一群のLPRM検出器5a…,5b…でこの
制御棒1′の周囲の局部的出力を監視する局部出
力モニタ系が構成される。なお、この指定された
制御棒1′と一群のLPRM検出器5a…,5b…
との配置関係を第4図に示す。そして、この一群
のLPRM検出器はさらに複数たとえば2個の系
に半数ずつ分割される。なお、第2図ないし第4
図中一方の系(以下A系と称す)に属する
LPRM検出器5a…は白丸で、また他方の系
(以下B系と称す)に属するLPRM検出器5b…
は黒丸で示す。そしてこれらLPRM検出器5a
…,5b…の出力はA系、B系毎にその平均値が
求められ、A系あるいはB系のいずれかの平均値
があらかじめ設定された制御棒引抜阻止設定値を
超えるとこの制御棒引抜監視装置6から制御棒制
御装置7に引抜阻止信号が送られ、この制御棒制
御装置7から制御棒1…の制御棒駆動機構8…に
信が送られ、この制御棒1…の引抜を阻止するよ
うに構成されている。またこの制御棒引抜監視装
置6はLPRM検出器5a…,5b…に異常が生
じた場合には異常の生じたLPRM検出器5a…,
5b…を除外すなわちバイパスして残りの
LPRM検出器5a…,5b…の出力の平均値を
求め、またA系またはB系全体に異常が生じた場
合には異常が生じた系全体を除外すなわちバイパ
スして残りの系で監視をなすように構成され、信
頼性の向上を図つている。しかし炉心4内の中性
子束すなわち出力の分布は均一ではなく、たとえ
ば上記の制御棒1′が途中まで引抜かれた場合、
この制御棒1′の上端より上の部分では局所的に
出力が増大し、また水平方向についても出力分布
が変化する。従つて、制御棒1′の引抜量に対す
る上記各LPRM検出器5a…,5b…の信号出
力の変化はそれぞれ異なる。よつて制御棒1′の
引抜量に対する信号出力の特性はA系とB系では
互に異なり、たとえばA系では第5図aの曲線
a1、B系では第5図bの曲線b1に示す如き特性と
なり、制御棒1′を徐々に引抜いた場合にたとえ
ばB系の信号出力の方が先に制御棒引抜阻止設定
値LBに達する。そして通常はこの応答性のよい
系(この例ではB系)の信号が優先されて監視が
なされる。よつて応答性の悪いA系がバイパスさ
れた場合には、制御棒引抜監視装置6全体の特性
に影響はないが、応答性のよいB系がバイパスさ
れた場合には、応答性の悪いA系の信号にもとづ
いて監視がなされるため、制御棒引抜監視装置6
全体の応答性が低下することにより、燃料の健全
性維持の上で好ましくないものであつた。また、
系全体のバイパスはないが、応答性の極めて良い
LPRM検出器5a…,5b…の一部がバイパス
したような場合には残りのLPRM検出器5a…,
5b…の出力が平均されるためA系あるいはB系
の特性は第5図a,b中の曲線a2,b2の如く応答
性が低下し、制御棒引抜監視装置6全体の応答性
が低下する。すなわち制御棒引抜阻止がかかるの
が遅くなる。また、逆に最も応答性の悪い
LPRM検出器5a…,5b…がバイパスされた
場合にはA系あるいはB系の応答性が良くなり、
制御棒引抜監視装置6全体の応答性は良くなる。
したがつて、系あるいはLPRM検出器5a…,
5b…のバイパスがなされた場合、どの系がバイ
パスしたか、あるいはどのLPRM検出器5a…,
5b…がバイパスされたかによつて制御棒引抜監
視装置6の応答性が変化し、制御棒1′…の引抜
阻止がなされる位置が変化してしまい、作動の安
定性が損なわれる不具合があつた。このため、従
来はたとえば第4図に示す如くA系に属する
LPRM検出器5a…とB系に属するLPRM検出
器5b…とを各段に2個ずつ対角位置に配置し、
かつ隣接する段毎にこれらLPRM検出器5a…,
5b…の配置を90゜ずつずらして配置し、出力分
布の不均一さが両系にできるだけ等しく影響する
ように構成し、A系、B系の応答性の差を少なく
して安定性を向上することがなされているが、
LPRM検出器がバイパスされた場合その系の応
答の不安定性を防ぐことはできなかつた。
本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは、LPRM検出器が
バイパスされた場合の応答性の変化を小さくで
き、応答の安定性を向上することができる制御棒
引抜監視方法を得ることにある。
以下本発明を第6図ないし第10図に示す一実
施例にしたがつて説明する。図6中101…は制
御棒であつて、この制御棒101…の周囲には第
6図に示す如く4本の燃料集合体102…が配置
され、単位格子103…を構成している。そして
この単位格子103が格子状に配列され第7図に
示す如く平面形状が円形に近い炉心104が構成
されており、第8図に示すごとくこの炉心104
は原子炉圧力容器105内に収容されている。な
お第7図中のます目は1個の燃料集合体102…
を示し、また大きな白丸は制御棒101…を示
す。そして、この炉心104内には出力領域中性
子検出器106a…,106b…(以下LPRM
検出器と称す)が設けられている。そして、これ
らLPRM検出器106a…,106b…は平面
的には第7図に示す如く単位格子103…2個お
きすなわち制御棒101…2本おきに単位格子1
03の隅部に配置され、またこれら平面的な各位
置において第8図に示す如く上下方向すなわち制
御棒101…の挿入引抜方向に4段ずつ設けられ
ている。なお第7図および第8図中これら
LPRM検出器5106a…,106b…は小さ
な白丸または黒丸で示す。また、上記各制御棒1
01…毎に制御棒駆動機構107…が設けられて
おり、各制御棒101…はこれらの制御棒駆動機
構107…によつて挿入、引抜がなされるように
構成されている。そして、これら制御棒駆動機構
107…は制御棒制御装置108によつて制御さ
れるように構成されている。そして上記LPRM
検出器106a…,106b…は炉心104内の
局部的な中性子束すなわち局部的な出力を検出
し、これに対応した信号を出力するように構成さ
れている。これらLPRM検出器106a…,1
06b…からの信号は制御棒引抜監視装置109
に送られるよう構成されている。この制御棒引抜
監視装置109は制御棒101…を引抜操作する
際に、操作する制御棒101…の周囲の局部的な
出力を検出し、制御棒101…の不適切な引抜に
よつて周囲の出力が局部的に制御棒引抜阻止設定
値を超えた場合にその制御棒101…の引抜を阻
止し、燃料の健全性を維持するものであつて以下
その構成を第10図を参照して説明する。図中1
10は選択回路であつて、上記各LPRM検出器
106a…,106b…からの信号S1…がそれぞ
れ入力されるように構成されている。また、この
選択回路110には前記制御棒制御装置108か
ら引抜操作すべき制御棒101…を指定する制御
棒指定信号S2が入力されるように構成されてい
る。そしてこの選択回路110では指定された制
御棒101…を囲む一群のLPRM検出器106
a…,106b…を選択するように構成されてい
る。したがつて、たとえば第7図で斜線を附して
示す制御棒101′が指定された場合にはこの制
御棒101′を囲む4個4段合計16個の一群の
LPRM検出器106a…,106b…が選択さ
れるように構成される。なお、この場合の一群の
LPRM検出器106a…,106b…と制御棒
101′との関係を第9図に斜視図で示す。また
この選択回路110では上記一群のLPRM検出
器106a…,106b…を複数の系たとえば2
個の系に同数すなわち8個ずつ分割する。なお、
第7図ないし第9図中一方の系(以下A系と称
す)に属するLPRM検出器106a…は白丸で、
他方の系(以下B系と称す)に属するLPRM検
出器106b…は黒丸で示す。そしてA系に属す
るLPRM検出器106a…とB系に属する
LPRM検出器106b…は各段にそれぞれ2個
ずつ配置され、かつ同じ系に属するLPRM検出
器106a…,106b…は互に対角位置に配置
され、かつこの配置は隣接する段毎に90゜ずつず
れて配置されている。なお、上記制御棒101′
の如く炉心104の中央部分に配置されている制
御棒101…が指定された場合には上述の如くこ
れを囲む4個4段合計16個のLPRM検出器10
6a…,106b…が選択されるものであるが、
炉心104の周辺部分に配置された制御棒101
…が指定された場合にはこれを囲む3個4段合計
12個あるいは2個4段合計8個の一群のLPRM
検出器106a…,106b…が選択される。そ
して、この選択回路110はA系に属する
LPRM検出器106a…からの信号をA系平均
回路111aに送り、またB系に属するLPRM
検出器106b…からの信号をB系平均回路11
1bに送るように構成されている。そしてこれら
A系平均回路111aおよびB系平均回路111
bはA系およびB系のLPRM検出器106a…,
106b…の信号出力をそれぞれ平均してその平
均値を算出する。そして例えばA系の平均回路1
11aの出力はA系ゲイン調整回路112aに送
られ、このA系ゲイン調整回路112aには前述
した平均出力モニタ系(APRM)のA系からの
信号すなわち炉心104の平均出力信号Saが入
力されるように構成されている。そしてA系ゲイ
ン調整回路112aでは、上記平均出力信号Sa
と上記A系平均回路111aからの信号出力を比
較し、上記平均出力信号Saのレベルの方が高い
場合には炉の通常運転状態において両信号のレベ
ルが一致するようにすなわち平均出力信号Saが
100%の場合には上記A系平均回路111aから
の信号レベルも100%となるように常時ゲインを
補正し、上記A系平均回路111aからの信号出
力の方が上記平均出力信号Saより大きいときは、
上記A系平均回路111aからの信号出力をその
ままA系ゲイン調整回路112aの出力とするよ
う構成されている。そしてA系ゲイン調整回路1
12aからの信号出力は、後述するA系修正回路
113aに送られて修正されさらにA系スイツチ
ング回路114aに送られるよう構成されてい
る。A系スイツチング回路114aでは、制御棒
選択時には回路が切れており、制御棒引抜を開始
すると制御棒引抜信号S3により回路がつながりA
系修正回路113aの信号出力がA系信号選択回
路115aに送られるよう構成されている。一方
A系ゲイン調整回路112aからの信号出力はA
系記憶保持回路116aにも送られる。A系記憶
保持回路116aではA系ゲイン調整回路112
aの信号出力が記憶されさらにその出力はA系信
号選択回路115aに送られるよう構成されてい
る。A系信号選択回路115aでは、A系スイツ
チング回路114aを経て送られてくるA系修正
回路113aの信号出力とA系記憶保持回路11
6aの信号出力とが比較され、大きい方の信号が
選択されてA系判定回路117aに送られるよう
構成されている。またB系平均回路111bの信
号出力もA系と同様に、B系ゲイン調整回路11
2bでゲイン調整される。B系ゲイン調整回路1
12bの信号出力はA系と同様にB系修正回路1
13bとB系記憶保持回路116bで送られる。
B系修正回路113bで修正された信号出力はB
系スイツチング回路114bに送られ、B系スイ
ツチング回路114bでは、A系と同様に制御棒
選択時には回路が切れており、制御棒引抜を開始
すると制御棒引抜信号S3により回路がつながり、
B系修正回路113bの信号出力がB系信号選択
回路115bに送られるよう構成されている。一
方B系記憶保持回路116bの信号出力もA系と
同様にB系信号選択回路115bに送られ、B系
信号選択回路115bでは、B系スイツチング回
路114bを経て送られてくるB系修正回路11
3bの信号出力とB系記憶保持回路116bの信
号出力とが比較され、大きい方の信号が選択され
てB系判定回路117bに送られるよう構成され
ている。そして、これらA系判定回路117a及
びB系判定回路117bでは、上記A系信号選択
回路115aおよびB系信号選択回路115bか
らの信号とあらかじめ設定されている制御棒引抜
阻止設定値LB(通常105%〜107%程度に設定され
る)とを比較し、A系信号選択回路115aある
いはB系信号選択回路115bからの信号レベル
がこの制御棒引抜阻止設定値LBを超えた場合に
引抜阻止信号S4を前記の制御棒制御装置108に
送り、その制御棒101…の引抜を阻止するよう
に構成されている。
なお、上記A系平均回路111aおよびB系平
均回路111bはバイパスされているLPRM検
出器106a…,106b…がある場合にはその
LPRM検出器106a…,106b…からの信
号を除外し、残りのLPRM検出器106a…,
106b…の信号の平均値を求めるように構成さ
れている。また、118はバイパス個数判定回路
であつて、上記選択回路110から出力される各
LPRM検出器106a…,106b…からの信
号を受け、各系毎にバイパスされているLPRM
検出器106a…,106b…の個数あるいはバ
イパスされている系を検出するように構成されて
いる。そしてこのバイパス個数判定回路118か
らの信号は上記A系修正回路113aおよびB系
修正回路113bに送られるように構成されてい
る。そしてこれらA系修正回路113aおよびB
系修正回路113bではバイパス個数判定回路1
18からの信号にもとづいてA系ゲイン調整回路
112aおよびB系ゲイン調整回路112bから
の信号に対して以下の如き修正をおこなうように
構成されている。すなわち、まずA系、B系を問
わず選択されている一群のLPRM検出器106
a…,106b…の中にバイパスされているもの
がない場合、つまり正常な状態では信号の修正は
行わない。次に一群のLPRM検出器106a…,
106b…中に自系で1個以上バイパスされてい
るものがあるかまたは他系がバイパスされている
場合にはA系ゲイン調整回路112aおよびB系
ゲイン調整回路112bからの信号にある定数C
を乗ずるよう構成されている。
以上の如く構成された本発明の一実施例は、引
抜操作すべき制御棒101…たとえば制御棒10
1′が指定されると、選択回路110によつてこ
の制御棒101′を囲む4個4段合計16個の一群
のLPRM検出器106a…,106b…が選択
され、さらにこれら一群のLPRM検出器106
a…,106b…はA系およびB系に分割され
る。そしてこれらLPRM検出器106a…,1
06b…からの信号はA系、B系毎にそれぞれA
系平均回路111aおよびB系平均回路111b
で平均され、これらの平均値がA系ゲイン調整回
路112aおよびB系ゲイン調整回路112bに
てそれぞれ平均出力信号Sa,Sbと比較され、平
均出力信号Sa,Sbより小さいときは、平均出力
信号Sa,Sbと合致するようにゲインの調整がな
される。そして、制御棒選択時にはA系ゲイン調
整回路112aおよびB系ゲイン調整回路112
bの信号出力はそれぞれA系記憶保持回路116
aおよびB系記憶保持回路116bを経て、A系
信号選択回路115aおよびB系信号選択回路1
15bに送られ、さらにそれぞれA系判定回路1
17aおよびB系判定回路117bに送られて選
択された制御棒101′の周囲の局部的出力が監
視される。また制御棒引抜を開始すると、A系ゲ
イン調整回路112aおよびB系ゲイン調整回路
112bの信号出力は、それぞれA系修正回路1
13aおよびB系修正回路113bで修正され、
A系スイツチング回路114aおよびB系スイツ
チング回路114bを経て、A系信号選択回路1
15aおよびB系信号選択回路115bに送ら
れ、さらにそれぞれA系判定回路117aおよび
B系判定回路117bに送られて引抜操作する制
御棒101′の周囲の局部的出力が監視される。
そして制御棒101′の不適当な引抜によつてそ
の周囲の局部的出力が過度に上昇するとA系判定
回路117aおよびB系判定回路117bの入力
信号が上昇しこれら入力信号が制御棒引抜阻止設
定値LBを超えると引抜阻止信号が出力され、制
御棒101′の引抜を阻止し、燃料の健全性を確
保する。そして、これらA系判定回路117aお
よびB系判定回路117bに送られる信号は、制
御棒101′の引抜に判うA系ゲイン調整回路1
12aおよびB系ゲイン調整回路112bの信号
出力の増加量に応じて前述の如き修正が行われる
ので、応答の良い方の系のバイパスが生じた場合
の制御棒引抜監視装置109全体の応答性の劣化
が少なくなる。また前述の修正が行われた場合、
A系判定回路およびB系判定回路で制御棒引抜阻
止設定値LBと比較されるべき信号が制御棒選択
時にすでに高い値になつているので、信号のノイ
ズによつて制御棒引抜阻止がかかつてしまう可能
性があるが、制御棒選択時にはA系スイツチング
回路及びB系スイツチング回路によつて前述の修
正をバイパスするよう構成されているので、少く
とも1ノツチ分の制御棒引抜は可能である。以下
その理由を説明する。第11図中曲線aは
LPRM検出器又は他の系がバイパスされている
時の制御棒の引抜量とゲイン調整回路の出力信号
との関係の一例を示している。また曲線bは曲線
aの示す信号値に前述の修正を加えたものであ
る。この例では修正に用いる定数Cを1.035とし、
LBは制御棒引抜阻止設定値であり、105とし
てある。通常信号のノイズは1〜2%程度あり、
制御棒選択時にも前述の修正を行うとノイズで制
御棒引抜が阻止されてしまう可能性がある。本発
明は、制御棒選択時にはLPRM検出器又は他の
系がバイパスしていても信号の修正を行わず、制
御棒引抜を開始してから信号の修正を行うので実
際に判定回路において制御棒引抜阻止設定値LB
と比較されるべき信号は第11図の実線のように
なり制御棒選択時における、信号のノイズよる制
御棒引抜阻止は回避され制御棒引抜が開始される
と、信号が修正される。従つて従来は制御棒引抜
阻止信号が出される位置がBaであつたが、本発
明の修正を用いると従来より早いBbの位置で制
御棒引抜阻止信号が出される。
上述のごとく、本発明の信号の修正を用いると
応答のよいLPRM検出器もしくは系がバイパス
されたような場合に生じる制御棒引抜阻止の遅れ
が補償され、かつ制御棒選択時には信号の修正を
行わないので、制御棒は少くとも1ノツチは引抜
くことができ、運転操作性の点でも不都合がな
く、制御棒引抜監視装置全体としての作動の信頼
性および安定性を大幅に向上することができる等
その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は従来例を示し、第1図は
単位格子の平面図、第2図は炉心の平面図、第3
図は概略構成図、第4図は制御棒とLPRM検出
器の配置を示す模式的な斜視図である。第5図は
従来例の特性を示す線図である。第6図ないし第
10図は本発明の一実施例を示し、第6図は単位
格子の平面図、第7図は炉心の平面図、第8図は
概略構成図、第9図は制御棒とLPRM検出器の
配置を示す模式的な斜視図、第10図は制御棒引
抜監視装置のブロツク図、第11図は従来例およ
び本発明の一実施例の特性を示す線図である。 101,101′……制御棒、102……燃料
集合体、104……炉心、106a,106b…
…LPRM検出器、108……制御棒制御装置、
109……制御棒引抜監視装置、110……選択
回路、111a,111b……平均回路、113
a,113b……修正回路、114a,114b
……スイツチング回路、115a,115b……
信号選択回路、116a,116b……記憶保持
回路、117a,117b……判定回路、118
……バイパス個数判定回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 引抜操作すべく指定された制御棒を囲む一群
    の出力領域中性子検出器を選択するとともに、こ
    の選択された一群の出力領域中性子検出器を複数
    の系に分割し、異常のある上記出力領域中性子検
    出器および上記系をバイパスし、各系ごとに上記
    出力領域中性子検出器の出力の平均値を求め、こ
    れら各系の平均値のいずれかが制御棒引抜阻止設
    定値を超えた場合に制御棒の引抜を阻止する制御
    棒引抜監視方法において、 バイパスされている上記出力領域中性子検出器
    が存在する場合あるいはバイパスされている上記
    系が存在する場合は、上記制御棒が引抜動作を開
    始したことを示す信号を受けた後に上記出力領域
    中性子検出器の平均値を増幅し、 バイパスされている上記出力領域中性子検出器
    あるいはバイパスされている上記系が存在するか
    否かにかかわらず、上記信号を受ける以前は上記
    増幅を行わないことを特徴とする制御棒引抜監視
    方法。
JP56026915A 1981-02-27 1981-02-27 Control rod withdrawal monitoring method Granted JPS57142595A (en)

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