JPH03215791A - 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係り、特に自然循環高出
力状態近傍での運転を回避するようにした原子炉出力制
御装置に関する。

（従来の技術） 沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）においては、再循環ポンプの
電源喪失等により再循環ポンプ全数トリップが発生する
と、流量が減少し、流量制御曲線に沿って状態が変化し
、自然循環高出力状態に至る。

また、ポンプ速度ランバック等の制御信号による流量減
少としては、例えば次のような例が考えられる。すなわ
ち、電力系統事故等による発電機負荷遮断やタービン発
電機系の異常等によるタビントリップのような異常事象
が生じた場合には、タービンの保護のためタービン主蒸
気止め弁が急速に閉鎖する。このタービン主蒸気止め弁
の閉鎖と共にタービンバイパス弁が開くが、作動しない
場合には原子炉はスクラムする。また、このタビンバイ
パス弁の開閉によらず、タービン主蒸気止め弁の閉鎖と
共に、再循環ポンプをトリップさせ、炉心流量を自然循
環流量にまで減少させることにより、原子炉出力を抑制
するように設計されている。

ここで、タービンバイパス弁が作動した場合や、タービ
ンバイパス弁不作動によるスクラムができなかった場合
には、流量制御曲線に沿って炉心流量と原子炉出力が変
化し、最終的には自然循環状態で比較的高出力の運転状
態が実現される。この後者はスクラム不能異常過渡事象
（ＡＴＷＳ）と呼ばれ、特別な検討が行なわれている。

ところで、この自然循環高出力状態では一般的に原子炉
炉心部の安定性の安定度が低く、場合によっては原子炉
出力の振動現象が生ずるおそれがあるため、自然循環高
出力状態で長時間運転することは望ましくない。

（発明が解決しようとする課題） 原子炉炉心部の安定性は一般的に炉心流量が少ない程、
また原子炉出力が高い程安定度が低く、流量制御曲線上
では流量が低い程安定度が低い。

このため、同一流量制御曲線上では自然循環状態が最も
安定度が低くなる。したがって、原子炉炉心部の安定性
の安定度が低く、原子炉出力の振動現象が生ずるおそれ
がある自然循環高出力状態での運転を回避する必要があ
る。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、自然循
環高出力状態近傍での運転を回避することにより、原子
炉炉心の安定性の安定度低下による原子炉出力の振動発
生の可能性を排除することができる原子炉出力制御装置
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は再循環ポンプの
総ポンプ速度を計算して総ポンプ速度信号を出力する総
ポンプ速度演算装置と、総ポンプ速度要求信号を出力す
る再循環流量制御系と、上記総ポンプ速度信号および総
ポンプ速度要求信号を入力してその偏差を演算する偏差
演算装置と、この偏差演算装置からの偏差信号を入力し
て予め定めた設定値と比較する比較装置と、その比較に
より偏差の方が大きい場合に予め定めた複数本の制御棒
を挿入することにより自然循環状態での出力を８０％出
力流量制御曲線上の出力よりも低く維持させる選択制御
棒挿入装置と、上記の比較により偏差の方が小さい場合
に炉心流量の下限値を最低ポンプ速度に相当する流量に
制限する再循環ポンプ速度制限器とを具備したものであ
る。

（作用） 沸騰水型原子炉の再循環ポンプの総ポンプ速度を計算す
る総ポンプ速度演算装置からの総ポンプ速度信号および
再循環流量制御系からの総ポンプ速度要求信号を入力し
た偏差演算装置は、それらの偏差を演算して偏差信号を
出力する。この偏差信号は比較装置に入力され、予め定
めた設定値より偏差の方が大きい場合には、再循環ポン
プがトリップしたと判断し、選択制御棒挿入装置へ動作
信号を出力する。動作信号を入力した選択制御棒挿入装
置は予め定めた複数本の制御棒を炉心へ挿入し、自然循
環状態での出力を８０％出力流量制御曲線上の出力より
も低く維持する。

一方、偏差が設定値よりも小さい場合には、ポンプ速度
ランバック等の制御信号による流量現象であると判断し
、再循環ポンプ速度制限器へ動作信号を出力する。動作
信号を入力した再循環ポンプ速度制限器は再循環ポンプ
のポンプ速度が最低ポンプ速度以下とならないように制
限し、炉心流量の下限値を最低ポンプ速度に相当する流
量に制限する。

したがって、自然循環高出力状態での運転を自動的に回
避することができ、原子炉炉心の安定性の安定度低下に
よる原子炉出力の振動発生の可能性を排除することがで
きる。

（実施例） 本発明に係る原子炉出力制御装置の一実施例について添
付図面を参照して説明する。

第１図において原子炉圧力容器１には炉心２が収容され
、原子炉圧力容器１内は冷却水３で満たされる。冷却水
３はジェットボンプ４により矢印５で示すように炉心２
の下方から炉心２内に導入され、炉心２を通過する間に
加熱されてその一部が蒸発し、原子炉圧力容器１内に設
けられた図示しない気水分離器および蒸気乾燥器を経て
、主蒸気配管から蒸気タービンに導かれ、蒸気タービン
を回転させて発電を行なう。

一方、炉心２内で蒸発しなかった冷却水３は原子炉圧力
容器１外に複数個設けられた再循環ポンブ６により再び
ジェットボンプ４へ強制循環され、ジェットポンプ４に
より再び下部プレナムから炉心２へ導入される。また、
炉心２には制御棒駆動機構７により制御棒８が挿抜可能
に設けられ、これにより原子炉出力が制御される。

ここで、第２図は第１図に示すような沸騰水型原子炉に
おける炉心流量と炉心出力との関係を示す特性図であり
、符号ａは１００％出力パターン流量制御曲線を示し、
符号ｂは自然循環曲線を示している。

また、符号Ｃで示す斜線領域は、沸騰水型原子炉におい
て原子炉炉心の安定性を維持するために回避すべき自然
循環高出力近傍の領域を示すものである。この領域Ｃの
状態に至ることを回避するためには、自然循環高出力状
態に至ることが予想される異常過渡事象時において、８
０％出力バタン流量制御曲線ｄ上の出力よりも原子炉出
力を低く維持させるか、あるいは再循環ボンプ６の総ポ
ンプ速度が最低ポンプ速度曲線ｅ以下とならないように
維持することが必要となる。

そのため、第１図に示すように、原子炉出力制御装置１
０には各再循環ボンプ６からのポンプ速度信号１１を入
力し、再循環ボンプ６の速度の総和を計算する総ポンプ
速度計算装置１２が備えられる。この総ポンプ速度計算
装置１２からは総ポンプ速度信号１３が出力され、この
総ポンプ速度信号］３と再循環流量制御系１４からの総
ポンプ速度要求信号１５とが偏差演算装置１６に入力さ
れ、この偏差演算装１１１６でその偏差ΔＳが演算され
る。

偏差演算装置１６からは偏差信号１７が出力され１その
偏差信号１７は比較装置１８に入力されて、予め定めた
設定値ｋより偏差ΔＳが小さいか否かが判断される。偏
差ΔＳが設定値ｋよりも大きい場合には、再循環ポンプ
６が全数トリップしたと判断し、選択制御棒挿入装置１
９へ動作信号２０を出力する。動作信号２０を入力した
選択制御棒挿入装置１９は、制御棒駆動機構７へ選択制
御棒挿入信号２１を出力し、予め定めた複数本の制御棒
８を炉心２へ挿入することにより自然循環状態での出力
を８０％出力パターン流量制御曲線ｄ上の出力よりも低
く維持する。

一方、比較装置１８において偏差ΔＳが設定値ｋよりも
小さい場合には、ポンプ速度ランバック等の制御信号に
よる流量の減少であると判断し、再循環ポンプ速度制限
器２２へ動作信号２３を出力する。動作信号２３を入力
した再循環ポンプ速度制限器２２は各再循環ポンプ６へ
速度制限信号２４を出力し、炉心流量の下限値が最低ポ
ンプ速度に相当する流量となるように各再循環ボンプ６
の速度を制限する。

このように上記実施例によれば、再循環ポンプ６の実際
の総ポンプ速度と再循環流量制御系１４により要求され
る総ポンプ速度との偏差ΔＳを求め、その偏差ΔＳが予
め定めた設定値ｋより大きい場合に再循環ポンプ６全数
トリップと判断して、選択制御棒挿入により原子炉出力
を８０％出力パターン流量制御曲線ｄ以下に維持する。

また、偏差ΔＳが設定値ｋより小さい場合には炉心流量
が最低ポンプ速度に相当する流量以下とならないように
再循環ポンプ６の速度を制限する。

したがって、自然循環高出力状態に至ることが予想され
る異常過渡事象時において、自然循環出力高出力状態近
傍での運転状態となることを自動的に回避し、原子炉炉
心の安定性の安定度低下による原子炉出力の振動発生の
可能性を排除することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、再循環ポンプの総ポンプ速度を計算して総ポ
ンプ速度信号を出力する総ポンプ速度演算装置と、総ポ
ンプ速度要求信号を出力する再循環流量制御系と、上記
総ポンプ速度信号および総ポンプ速度要求信号を入力し
てその偏差を演算する偏差演算装置と、この偏差演算装
置からの偏差信号を入力して予め定めた設定値と比較す
る比較装置と、その比較により偏差の方が大きい場合に
予め定めた複数本の制御棒を挿入することにより自然循
環状態での出力を８０％出力流量制御曲線上の出力より
も低く維持させる選択制御棒挿入装置と、上記の比較に
より偏差の方が小さい場合に炉心流量の下限値を最低ポ
ンプ速度に相当する流量に制限する再循環ポンプ速度制
限器とを具備したから、自然循環高出力近傍の状態での
運転を自動的に回避することができ、原子炉炉心の安定
性の安定度低下による原子炉出力の振動発生の可能性を
排除することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉出力制御装置の−実施例を
示すブロック構成図、第２図は沸騰水型原子炉における
炉心流量と炉心出力との関係を示す特性図である。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・炉心、６・・・再循
環ポンプ、７・・・制御棒駆動機構、８・・・制御棒、
１０・・・原子炉出力制御装置、１１・・・ポンプ速度
信号、１２・・・総ポンプ速度計算装置、１３・・・総
ポンプ速度信号、１４・・・再循環流量制御系、１５・
・・総ポンプ速度要求信号、１６・・・偏差演算装置、
１７・・・偏差信号、１８・・・比較装置、１９・・・
選択制御棒挿入装置、２０・・・動作信号、２１・・・
選択制御棒挿入信号、２２・・・再循環ポンプ速度制限
器、２３・・・動作信号、２４・・・速度制限信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 再循環ポンプの総ポンプ速度を計算して総ポンプ速度信
   号を出力する総ポンプ速度演算装置と、総ポンプ速度要
   求信号を出力する再循環流量制御系と、上記総ポンプ速
   度信号および総ポンプ速度要求信号を入力してその偏差
   を演算する偏差演算装置と、この偏差演算装置からの偏
   差信号を入力して予め定めた設定値と比較する比較装置
   と、その比較により偏差の方が大きい場合に予め定めた
   複数本の制御棒を挿入することにより自然循環状態での
   出力を８０％出力流量制御曲線上の出力よりも低く維持
   させる選択制御棒挿入装置と、上記の比較により偏差の
   方が小さい場合に炉心流量の下限値を最低ポンプ速度に
   相当する流量に制限する再循環ポンプ速度制限器とを具
   備したことを特徴とする原子炉出力制御装置。