JPH03125995A - 原子炉の最小限界出力比制御装置 - 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） 本発明は原子力発電プラントにおける原子炉の最小限界
出力比制御に係り、特に全ての運転範囲における原子炉
熱出力依存と炉心流量依存の２つの最小限界出力比の制
御値を用いて、再循環流量制御系または制御棒駆動機構
を制御することにより、最小限界出力比を制御する装置
に関する。

（従来の技術） 原子炉の健全性を監視するパラメータの１つとして最小
限界出力比がある。これは原子炉の炉心において燃料被
覆管に接している冷却材が、膜沸騰を起こす限界を現在
の炉出力で除したものであり、１以上であれば膜沸騰を
起こさないものである。

通常原子炉の運転管理は、考え得る全ての運転時の異常
な過渡変化が発生しても、燃料棒の９９．９％が膜沸騰
を起こさない制限値を守って運転されている。この制限
値を運転制限最小限界出力比と称し、燃料棒の９９．９
％が膜沸騰を起こさない制限値を安全限界最小限界出力
比と呼んでいる。この運転制限最小限界出力比と安全限
界最小限界出力比との関係は第５図の特性図にあるよう
に、運転制限最小限界出力比と安全限界最小限界出力比
は夫々直線１と直線２で示され、いずれも最小限界出力
比が１．０の直線３を上回り、通常運転中の最小限界出
力比の曲線４より下に位置している。

（発明が解決しようとする課題） 従来の原子炉の運転は、１００％定格原子炉熱出力及び
定格炉心流量時の運転制限最小限界出力比によって管理
されていた。しかるにこの管理方法では、定格運転点以
下の運転範囲においては設定出力の変動に伴い、原子炉
の挙動監視や制御の操作が必要以上に制約が与えられて
運転効率向上の妨げになっていた。また最小限界出力比
の監視及び制御は、全て運転員が中央制御室の操作盤の
目視あるいは手動操作により行っており、その運転結果
は運転員個別の技術に依存されるという問題があった。

また最近は電力需要の最大及び最小の差が拡大しつつあ
る状況下において、原子力発電所においても負荷追従運
転の要望が高まっている。しかしこの負荷追従運転を実
施するに際しては、原子炉熱出力及び炉心流量の比較的
高速、かつ周期的な変化に伴う監視頻度の激増等運転員
に対する負担が増大する問題があり、・さらに負荷追従
運転に伴なう広範囲な運転範囲における比較的高速で原
子炉熱出力及び炉心流量を変化させるための最小限界出
力比の監視基準が明確でない不具合があった。

本発明は上記に鑑みてなされたものでその目的とすると
ころは、最小限界出力比と炉心流量依存の最小限界出力
比制限値及び原子炉熱出力依存の最小限界出力比制限値
とを比較し、炉心流量下げ幅により炉心流量あるいは制
御棒位置の制御をして負荷追従運転等に伴なう広範囲な
運転範囲における最小限界出力比の監視及び制御を安全
で自動的に行う原子炉の最小限界出力比制御装置を提供
することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） プラント状態量入力手段と、このプラント状態量信号か
ら最小限界出力比を演算して炉心流量依存の最小限界出
力比制限値と比較して炉心流量を設定すると共に、前記
最小限界出力比の信号と原子炉熱出力依存の最小限界出
力比制限値とを比較してこれから炉心流量に換算した原
子炉熱出力を設定し、この設定炉心流量と現在炉心流量
との偏差を演算して、この偏差が定格値に対して所定値
以下の場合には炉心流量設定信号を炉心流量制御部に、
また偏差が定格値に対して所定値を超えた場合には炉心
流量設定信号を原子炉熱出力に変換して原子炉熱出力制
御部に出力する最小限界出力比演算手段と、前記炉心流
量設定信号を入力して原子炉の再循環流量制御系へ流量
制御信号を発する炉心流量制御手段と、制御棒駆動機構
へ制御信号を発する原子炉熱出力制御手段を具備する。

（作　用） 原子力発電プラントからのプラント状態量をプラント状
態量入力手段を介して最小限界出力比演算手段に入力す
る。最小限界出力比演算手段においては最小限界出力比
演算部で最小限界出力比を演算し、炉心流量比較部にて
炉心流量依存の最小限界出力比制限値と比較して、炉心
流量と原子炉熱出力依存の最小限界出力比制限値とを比
較し、これから炉心流量に換算した原子炉熱出力とを夫
々設定して、この設定炉心流量と現在炉心流量との偏差
を演算して、この偏差が定格値に対して所定値以下の場
合には炉心流量設定信号を炉心流量制御手段へ発し、原
子炉の再循環流量制御系により原子炉の出力制御を行う
。また所定値を超えた場合には炉心流量設定信号を原子
炉熱出力に変換して原子炉熱出力制御部に出力して、原
子炉熱出力制御手段を経由し、制御棒駆動機構により制
御棒の位置を制御して原子炉出力の制御を行う。

（実施例） 本発明の一実施例について図面を参照して説明する。

第１図はブロック構成図で、最小限界出力比制御装置１
１は現在のプラント状態量が入力されるプラント状態量
入力部１２と、このプラント状態量信号から最小限界出
力比を計算する最小限界出力比演算部１３及びこの出力
信号を表示するデイスプレィ装置１４、さらにこの出力
信号を入力して夫々原子炉の再循環流量制御系１７及び
制御棒駆動機構１８へ制御信号を発して原子炉出力の制
御を行う炉心流量制御部１５及び原子炉熱出力制御部１
Ｂより構成されている。なお前記原子炉の再循環流量制
御系１７及び制御棒駆動機構１８は、夫々図示しない再
循環ポンプの速度制御及び制御棒の炉心挿入、引抜操作
を行う。

また前記最小限界出力比演算部１３は第２図のブロック
図で示すように、プラント状態量入力部１２からの信号
を入力する最小限界出力比演算装置２０と、この出力信
号と炉心流量依存の最小限界出力比制限値とを比較する
炉心流量比較部２１、この炉心流量比較部２１の信号か
ら炉心流量を設定する炉心流量設定器２２及びこの設定
炉心流量と現在炉心流量との偏差を演算して定格値に対
して１０％以下の場合に炉心流量設定信号を前記炉心流
量制御部１５に出力する制御部選択器２３と、前記最小
限界出力比演算装置２０の出力と原子炉熱出力依存の最
小限界出力比制限値とを比較する原子炉熱出力比較部２
４、この原子炉熱出力比較部２４からの信号により炉心
流量に換算した原子炉熱出力を設定する炉心流量換算熱
出力設定器２５及び前記制御部選択器２３において設定
炉心流量と現在実炉心流量との偏差が定格値に対して１
０％を超えた場合には、炉心流量設定信号を原子炉熱出
力に変換して前記原子炉熱出力制御部１Ｂに出力する原
子炉熱出力設定器２Ｂより構成されている。

なお前記炉心流量比較部２１及び原子炉熱出力比較部２
４における比較結果の信号は、いずれもデイスプレィ装
置１４に入力されて表示される。

次に上記構成による作用について説明する。原子炉の運
転に際して現在のプラント状態量が最小限界出力比制御
装置１１において、プラント状態量入力部１２を経由し
て最小限界出力比演算部１３に入力される。この最小限
界出力比演算部１３では、最小限界出力比演算装置２０
にて現在の最小限界出力比を計算して、この信号と炉心
流量依存の最小限界出力比制限値とを炉心流量比較部２
１で、また原子炉熱出力依存の最小限界出力比制限値と
を原子炉熱出力比較部２４で夫々比較する。この結果炉
心流量依存の制限値を現在の最小限界出力比が逸脱して
いる場合には、炉心流量設定器２２に現在の最小限界出
力比と制限値が出力される。なおこの出力信号は同時に
デイスプレィ装置１４に入力されて、第３図の画面表示
図にあるように刻々と変化する点５で示す現在の最小限
界出力比を、炉心流量依存の最小限界出力比制限線の曲
線６と共に表示する。なお点７は目標の最小限界出力比
を示す。次いで炉心流量設定器２２では入力した現在の
最小限界出力比と制限値により炉心流量を設定して制御
部選択器２３に出力し、制御部選択器２３では現在の炉
心流量と設定流量の偏差が定格炉心流量に対して１０％
以下ならば、前記炉心流量制御部１５に炉心流量設定信
号を発する。この炉心流量制御部１５では、この信号を
再循環流量設定信号に変換して再循環流量を制御して、
現在の逸脱した最小限界出力比を目標の最小限界出力比
まで原子炉出力を制御する。

また制御部選択器２３に入力された現在の炉心流量と設
定流量の偏差が定格炉心流量に対して１０％を超えた場
合には、炉心流量設定信号を原子炉熱出力設定器２Ｂに
出力する。これにより原子炉熱出力設定器２Ｂでは、入
力された炉心流量設定信号を原子炉熱出力設定信号に変
換し、前記原子炉熱出力制御部１６へ出力する。この結
果原子炉熱出力制側部１Ｂにおいては、入力した原子炉
熱出力設定信号から炉心におけるどの制御棒を何ノツチ
挿入するか演算し、制御棒駆動機構１８に指令を発して
現在逸脱した最小限界出力比を目標の最小限界出力比ま
で出力制御を行う。

なお原子炉熱出力比較部２４において比較した結果が現
在の最小限界出力比が制限値を逸脱しているとされた場
合には、炉心流量換算熱出力設定器２５に現在の最小限
界出力比と制限値を出力する。

この時この出力信号は、同時にデイスプレィ装置１４に
入力されて、第４図の画面表示図にあるように、刻々と
変化する点８で示す現在の最小限界出力比を、原子炉熱
出力依存の最小限界出力比制限線の曲線９と共に表示す
る。なお点ＩＯは目標の最小限界出力比を示す。炉心流
量換算熱出力設定器２５においては、入力した現在の最
小限界出力比と制限値により原子炉出力を設定して、こ
れを炉心流量相当に演算すると共に、炉心流量設定信号
を制御部選択器２３に出力する。なお引続き制御部選択
器２３による制御作用は前記したものと同様に行われ、
また若しもこの制御部選択器２３に炉心流量設定器２２
及び炉心流量換算熱出力設定器２５の両方から同時に２
つの信号が入力された場合には、いずれかの内の高値が
選択される。これにより原子炉の全運転範囲における最
小限界出力比の監視及び制御が自動的に実施できる。

［発明の効果］ 以上本発明によれば、従来１００％定格原子炉熱出力及
び定格炉心流量時の運転制限最小限界出力比によって運
転員により管理されていた原子炉運転時の最小限界出力
比を、負荷追従運転に対応した全ての運転範囲において
運転員の個別の能力に頼らず安全で自動的に監視及び制
御することができるので、運転員の負担軽減と原子力発
電プラント運転の安全性及び信頼性を向上する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロック構成図、第２図は最小限界出
力比演算部の一実施例を示すブロック構成図、第３図は
炉心流量に対する最小限界出力比の画面表示図、第４図
は原子炉熱出力に対する最小限界出力比の画面表示図、
第５図は最小限界出力比の特性図である。 １１・・・最小限界出力比制御装置、 １２・・・プラント状態量入力部、 １３・・・最小限界出力比演算部、 １４・・・デイスプレィ装置、 １５・・・炉心流量制御部、 １Ｂ・・・原子炉熱出力制御部、 ２０・・・最小限界出力比演算装置、 ２１・・・炉心流量比較部、 ２２・・・炉心流量設定器、 ２３・・・制御部選択器、 ２４・・・原子炉熱出力比較部、 ２５・・・炉心流量換算熱出力設定器、２Ｂ・・・原子
炉熱出力設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子力発電プラントでプラント状態量から最小限界出力
   比を演算してこの出力信号により原子炉の再循環流量制
   御系及び制御棒駆動機構へ制御信号を発して原子炉の負
   荷追従運転制御を行うものにおいて、プラント状態量入
   力手段と、このプラント状態量信号から最小限界出力比
   を演算する最小限界出力比演算部及びこの出力信号と炉
   心流量依存の最小限界出力比制限値とを比較する炉心流
   量比較部と、この出力信号から炉心流量を設定する炉心
   流量設定部及びこの設定炉心流量と現在炉心流量との偏
   差を演算して定格値に対して所定値以下の場合に炉心流
   量設定信号を前記炉心流量制御部に出力する制御部選択
   部と、前記最小限界出力比演算部出力信号と原子炉熱出
   力依存の最小限界出力比制限値とを比較する原子炉熱出
   力比較部及びこれからの出力信号により炉心流量に換算
   した原子炉熱出力を設定する炉心流量換算熱出力設定部
   と、さらに前記制御部選択部において設定炉心流量と現
   在実炉心流量との偏差が定格値に対して所定値を超えた
   場合に炉心流量設定信号を前記原子炉熱出力制御部に発
   する原子炉熱出力設定部よりなる最小限界出力比演算手
   段と、この出力信号を入力して原子炉の再循環流量制御
   系及び制御棒駆動機構の夫々へ制御信号を発して原子炉
   出力の制御を行う炉心流量制御手段と、原子炉熱出力制
   御手段よりなることを特徴とする原子炉の最小限界出力
   比制御装置。