JPH03295500A - 蒸気発生プラントの給水制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蒸気発生プラン１〜の給水制御装置に係り、
特に沸騰水型原子カブランＩ−に適用するのに好適な給
水制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の沸騰水型原子カプラントの給水制御装置は、特開
昭６３−１１８９７号公報の第１図、第２図及び第３図
に示されている。

原子炉スクラムを検出した場合、原子炉水位を監視し、
原子炉水位が、ある所定の値を下回り、回復傾向にある
場合、順次、２台のタービン駆動給水ポンプをトリップ
させている。前記タービン駆動給水ポンプのトリップは
、原子炉水位が予め設定した設定値を越え、かつ電動機
駆動給水ボンプの運転状態が所定の条件にある場合であ
り、これまで運転員が手動操作していたものを自動で行
うものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の問題点を以下に示す。

原子炉スクラムが発生すると、原子炉の出力を制御する
制御棒が全数同時に急速挿入されるため、炉内のボイド
が急激に減少し原子炉水位は急速にかつ大幅に低下する
。原子炉水位を検出する水位検出器には一般に狭域（ナ
ローレンジ）のものと広域（ワイドレンジ）のものがあ
り、給水制御系には検出精度の高い狭域の検出器からの
信号を使用している。原子炉スクラムが発生した場合の
炉水位の低下幅は、通常、狭域検出器の検出範囲（Ｏ〜
１５００ｎｏ）を下回りさらに低下する場合が多い。従
って原子炉水位の正確な挙動をつかむことは難しく、場
合によってはタービン駆動給水ポンプのトリップ条件が
成立しない問題がある。

またスクラム原因の違いにより原子炉水位の低下幅は大
きく異なる為、−律に設定値を決めることは困難である
。

本発明の目的は、原子炉水位信号の替わりに、上水位制
御器出力信号、給水流量信号、もしくはタービン駆動給
水ポンプのタービン回転数を監視することにより、適切
なタイミングでポンプをトリップさせることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、主制御器出力信号、給水ポンプ駆動用タ
ービン回転数または、給水流量を検出する手段を設け、
その検出手段から出力された主制御器出力信号、回転数
及び給水流量がある所定の値を下回った場合に給水ポン
プをトリップさせる制御手段を設けることによって解決
される６〔作用〕 例えば、原子炉スクラムが発生し主制御器出力信号が所
定の値以下となったことを検出しＴＤ−ＲＦＰをトリッ
プさせると、このトリップによってＭＤ−ＲＦＰが自動
起動するので、蒸気発生器内の水位を適切なレベルに制
御でき、全給水喪失を防止できる。

〔実施例〕

沸騰水型原子カプラントに適用した本発明の好適な一実
施例である蒸気発生プラントの給水制御装置を第】−図
及び第２図に基づいて以下に説明する。沸騰水型原子カ
プラントの原子炉圧力容器は蒸気発生器である。

沸騰水型原子カプラントの通常運転時において、原子炉
圧力容器（蒸気発生器）１内の炉心２で加熱された冷却
水（給水）は、蒸気となる。この蒸気は、原子炉圧力容
器１から吐出され、主蒸気管４を通ってタービン（図示
せず）に送られる。タービンから排気された蒸気は、復
水器（図示せず）にて凝縮されて水になる。復水器から
吐出された凝縮水、すなわち原子炉の冷却水となる給水
は、給水配管３にて復水脱塩器（図示せず）、復水ポン
プ（図示せず）、及び低圧給水加熱器（図示せず）に供
給される。さらに、給水は、給水配管の分岐管３Ａ及び
３Ｂに設けられた２台のＴＤ−ＲＦＰ４Ａ及び４Ｂで加
圧され、高圧給水加熱器で加熱さｔ、原子炉圧力容器ｌ
内に供給される。

図示されていないが、低圧および高圧給水加熱器には、
主蒸気配管４の油気蒸気が給水の加熱源として供給され
る。この抽気蒸気は、各々給水加熱器内で凝縮され、ド
レンとして復水器に導かれる。

ＴＤ−ＲＦＰ４Ａ及び４Ｂは、タービン（図示せず）か
ら抽気管６Ａ及び６Ｂで抽気された蒸気をタービン５Ａ
及び５Ｂにそれぞれ供給することにより駆動される。こ
れらの抽気蒸気は、図示されていないが低圧給水加熱器
に排気される。ＴＤ−ＲＦＰ４Ａ及び４Ｂの回転数制御
は、タービン５Ａ及び５Ｂに供給する抽気蒸気の流量を
油気管６Ａ及び６Ｂに設けられた蒸気加減弁７Ａ及び７
Ｂの開閉により調節して行なわれる。給水配管３の分岐
管３Ｃ及び３Ｄに設けられるＭＤ−ＲＦＰ９Ａ及び９Ｂ
は、原子炉の通常運転時にはＴＤ−ＲＦＰ５Ａ及び５Ｂ
のバックアップ用として待機状態にある。ＭＤ−ＲＦＰ
９Ａは、原子炉の起動時および停止時に駆動される。Ｍ
Ｄ−ＲＦＰ９Ｂは、ＭＤ−ＲＦＰ９Ａのバックアップと
しても用いられる。ＭＩＤ−ＲＦＰ９Ａ及び９Ｂにて供
給される給水の流量制御は、分岐管３Ｃ及び３Ｄに設け
られた給水調整弁（流量調整弁）］、　Ｌ　Ａ及びＩＩ
Ｂにて行なわれる。タービン蒸気加減弁７Ａ及び７Ｂ及
び給水調整弁１１Ａ及び１１Ｂによる給水流量の制御は
、原子炉圧力容器１内の水位を計る水位計】−２，給水
配管３に設けられた給水流量計１３及び主蒸気配管４に
設けられた蒸気流量計１４の各計測値を入力している給
水制御器１５にて行なわれる。給水制御器１５は、上記
計測信号から給水流量制御信号を演算する主水位制御器
、特開昭５７−１９７４９９号公報１６頁、第１図に示
すＭ−ＲＦＰ制御装Ｗ３６．関数発生器４９及びタービ
ン速度コントローラ４８にて構成される。上記公開公報
では、モータ駆動給水ポンプをＭ−ＲＦＰと称している
。給水ポンプトリップ回路１６は、トリップ判定回路１
７．ＴＤ−ＲＦＰ）−リップ判定回路２５を有している
。給水ポンプトリップ回路１６のロジックの詳細を第２
図に示す。ＴＤ−ＲＦＰ）−リップ判定回路２５のロジ
ックの詳細は、第３図に示す。第２図及び第３図の２７
．２８．３Ｆはオアゲート、３０゜３２はアンドゲート
を示している。

本実施例の給水制御装置は、水位計１２．給水流量計１
３．主蒸気流量計１４．給水制御器１５゜給水ポンプト
リップ回路］６２回転計２９Ａ。

２９Ｂを有している。

回転計２９Ａ及び２９Ｂが、タービン５Ａ及び５Ｂの回
転軸に取付けられる。これらの回転計は、タービン５Ａ
及び５Ｂの回転軸に連結されるＴＤ−ＲＦＰ４Ａ及び４
Ｂの回転軸に取付けてもよい。

沸騰水型原子カプラントの起動時に、原子炉圧力容器１
内の炉心２に挿入されていた制御棒３６が引抜かれ、原
子炉圧力容器１内の昇温、昇圧操作が行われる。原子炉
圧力容器１内への給水の供給は、給水配管３にて行われ
る。原子炉出力の上昇に伴って、ＭＤ−ＲＦＰ２台運転
、Ｔ　Ｄ　−ＲＦＰ１台運転及びＴＤ−ＲＦＰ２台運転
へと給水ポンプの運転が移行する。原子炉の通常運転時
においては、ＴＤ−ＲＦＰ４Ａ及び４Ｂが運転されてい
る。

ＭＤ−ＲＦＰ及びＴＤ−ＲＦＰにおける給水流量の制御
は、給水制御器１５にて行われる。すなわち、給水制御
器１５は、水位計１２．給水流量計１３及び主蒸気流量
計１４にてそれぞれ検出された原子炉水位、給水流量及
び蒸気流量の三つの信号を入力し、主水位制御器にてこ
れらの三つの信号のＰ、Ｉ演算により作成されるＴ　Ｄ
−ＲＦＰ４Ａ及び４Ｂのタービン回転数要求信号Ｓ１及
びＳｚを出力する。

蒸気加減弁７Ａ及び７Ｂは、それらのタービン回転数要
求信号Ｓ１及びＳｚを入力することによって要求信号Ｓ
１及びＳｚに応じて弁開度が調節される。このため、Ｔ
Ｄ−ＲＦＰ４Ａ及び４Ｂから吐出される給水流量が調節
される。給水制御器１５は、ＭＤ−ＲＦＰ９Ａまたは９
Ｂが駆動されている場合に、入力した原子炉水位、給水
流量及び蒸気流量のＰＩ演算にて得られる給水調整弁１
１Ａ及び１１．　Ｂの弁開度要求信号Ｓ３及びＳ４を出
力する。給水調整弁１１Ａ及びＩＩＢは、入力した弁開
度要求信号Ｓ３及びＳ４に応じて弁開度を調節する。こ
のため、ＭＤ−ＲＦＰ９Ａ及び９Ｂから吐出された給水
流量の調節がなされる。

このように給水流量の制御が給水制御器１５により行わ
れることによって、原子炉水位が一定に制御される。

本実施例は、原子炉がスクラムした場合に検出される原
子炉スクラム信号Ｓ５と、給水制御器１５内で演算され
る主水位制御器出力信号５１（Ｓｚ　）　、給水流量計
１３にて検出された給水流量信号８１！及び回転計５Ａ
、５Ｂで検出されたタービン回転数Ｓｓ　、Ｓｌ□を給
水ポンプトリップ回路１６に取込み、トリップ判定回路
１７を給水ポンプトリップ回路１６に設けることによっ
て、原子炉スクラムが発生した場合、適切なタイミング
で給水ポンプトリップ信号を出力するものである。

トリップ判定回路１７の機能を第２図に基づいて以下に
説明する。

給水制御器１５から入力した主制御器出力信号Ｓ１また
はＳｚは、主制御器出力判定回路１９にて所定の値と比
較され、所定の値たとえば０％を下回り、かつタイマー
２２（限時動作瞬時復帰時限タイマー：略してＴＰＵ）
にて設定した所定の時間継続した場合原子炉スクラムＳ
５とのＡＮＤにて、ＴＤ−ＲＦＰ　トリップ信号、すな
わち蒸気止め弁閉鎖信号Ｓ７　　（またはＳａ）を運転
中の該当するＴＤ−ＲＦＰの蒸気止め弁８Ａ（または８
Ｂ）に出力する。また同時に同様の信号８１６を給水制
御器１５へ出力し、給水制御系の制御モードを、主蒸気
流量、給水流量、水位信号の３信号を用いて演算する三
要素制御から、水位信号だけを取り込んで演算する単要
素制御へ切替える。蒸気止め弁８Ａ（または８Ｂ）は、
蒸気止め弁閉鎖信号Ｓ７　（Ｓａ）を入力することによ
って閉鎖され、タービン５Ａ（または５Ｂ）への蒸気の
供給を停止する。このため、ＴＤ−ＲＦＰ４Ａ　（４Ｂ
）がトリップされ、２台のＭＤ−ＲＦＰ９Ａ、９Ｂが自
動起動する。また原子炉スクラム等の大幅に水位が低下
する事象で、水位設定を所定の値に低下させるインター
ロックがある場合は、前記ＴＤ−ＲＦＰポンプトリップ
信号に、水位が再設定された設定値に整定する時間程度
のタイマー４０を設け、水位設定変更リセット信号Ｓ１
３を給水制御器１５へ出力する。

同様に給水流量計１３より入力した給水流量信号Ｓｒｓ
は、給水流量判定回路２０にて所定の値と比較され、所
定の値を下回り、タイマー２３（ＴＰＵ）にて設定した
所定の時間継続した場合、ＴＤ−ＲＦＰ　トリップ信号
を出力する。同時に給水制御系三／単切替信号及び所定
の時間経過後。

水位設定変更リセット信号５ｌ１１を出力する。回転計
２９Ａ、２９Ｂから入力したタービン回転数８９＋　Ｓ
ｘｏも同様の処理にてＴＤ−ＲＦＰトリップ信号を出力
する。

以」二に示した本実施例の作用を、沸騰水型原子カプラ
ントの定格出力運転時で、原子炉を誤って手動スクラム
させた場合を例にとり第４図を用いて説明する。

原子炉スクラム信号が出力されると、炉心２に一部挿入
さ九ている制御棒３６と、全引抜されている制御棒３６
が一時に急速全挿入される。また原子炉２の冷却水を循
環させている再循環ポンプ３５はポンプ速度を制御して
いる再循環流量制御器３４からのランバック信号により
、最低ポンプ速度まで高速にランバックし、原子炉の出
力を低下させる。制御棒の挿入により炉心内のボイドが
急減する為原子炉水位は急速に低下し、水位レベルＨ１
に達する。給水制御器１５では、原子炉水位が大幅に低
下した場合、給水流量を増加させ水位の低下を防ぐ様に
制御するが、−旦回復した水位はその後上昇し通常水位
を越えた後、大きくオーバーシュートしタービントリッ
プ設定値（図示せず）に達してしまう。これは水位低下
によって主水位制御器にて演算される積分要素が、水位
が通常水位を越えた後も残っており、さらに給水を炉内
２へ供給する様に働くためである。上記を防止するため
給水制御器１５では、水位レベルＨ１に達した時点で水
位設定値をＨｌへ変更する。それにより実際の水位と水
位設定値との偏差が急激に小さくなるため、主水位制御
器の出力も急減し、給水流量を絞ることによって過給水
による水位のオーバーシュートを抑えている。しかし水
位がＨｉへ達するまでの積分量が残っていることと、主
蒸気流量を給水流量にミスマツチがあることから、水位
は徐々に上昇する。水位の上昇により、主水位制御器は
さらに給水を絞る様、出力を低下させ制御器出力Ｏ％と
なるが、給水流量はＯとはならない為、水位はさらに上
昇を続ける。これはＴＤ−ＲＦＰの制御範囲が、主水位
制御器Ｏ％〜１００％に対し、タービン回転数２０００
回転〜５０００回転に対応しており、主水位制御器出力
が０％となっても２０００回転にて運転しており、ＴＤ
−ＲＦＰのポンプ揚程と炉心圧力の関係から炉内へ給水
されてしまうためである。しかし本実施例では、主制御
器出力が０％となり、所定の時間継続した時点で、自動
的にＴＤ−ＲＦＰをトリップさせているため水位の上昇
は抑えられ安定に整定している。その後水位がＨｌに整
定したところで（図示せず）自動的に水位設定値を通常
水位に復帰させることにより、自動起動したＭＤＲＦＰ
で給水を制御し通常水位に回復する。

本実施例の特徴は、特に給水ポンプの揚程の高いインラ
イン方式を採用している原子力発電プラントに有効で、
実際に水位を制御している主水位制御器出力を検出しＴ
Ｄ−ＲＦＰをトリップさせることにより、炉水位レベル
を所定の値に安定に制御することが可能となる。

次にＴＤ−ＲＦＰ　）−リップの判定信号に給水流量信
号Ｓ１３を用いた実施例について説明する。原子炉のス
クラム原因を手動スクラムとすると事象は第４図とほぼ
同じになる。Ｔｒ）−ＲＦＰトリップのタイミングは、
給水流量信号Ｓ１３が例えば１０００ｔ／ｈを下回り、
所定の時間継続した場合に出力される。給水流量信号８
１３を用いる利点は、例えば給復水系がインライン方式
ではなく、復水器からの復水を脱塩後、−度復水器の別
の部屋（２次ホットウェル）へ戻し、そこから給水加熱
器へ給水するサイトストリーム方式を採用しているプラ
ントに有効である。すなわち給水ポンプの揚程がインラ
イン方式に比べ低い為、主制御器の出力に応じ給水が絞
られることになる。従って給水流量信号８１３を監視す
ることによって、確実に過給水を防止でき、炉水位の上
昇を抑えることが可能である。

同様にＴＤ−ＲＦＰＩ−リップ信号に、ＴＤＲＦＰター
ビン回転数８９もしくはＳＩＯを用いた場合も、プラン
トの応答は第４図とほぼ同様となる。

また、ＭＳＩＶ（主蒸気隔離弁）全弁閉による原子炉ス
クラムの様に、炉圧が上昇し炉水位の低下が大きく狭域
水位検出器の計測範囲を下回る様な事象においても、本
発明の様に、主制御器出力信号、ＴＤ−ＲＦＰタービン
回転数、もしくは給水流量により監視することにより、
適切なタイミングでＴＤ−ＲＦＰをトリップさせること
が可能である。

本実施例ではＭ　Ｄ　−Ｒ，Ｆ　Ｐが２金持機状態にあ
る例を用いたが、ＭＤ−ＲＦＰＩ台のプラントでも同様
の方式があてはまる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は第１図の
給水ポンプトリップ回路の詳細なインク−ロックを示す
詳細図、第３図は第２図のＴＤ−ＲＦＰトリップ判定回
路のインターロックを示す説明図、第４図は第１図で原
子炉スクラムが発生した場合のプラント挙動図である。 １・・原子炉圧力容器、２・・・給水配管、４Ａ、４Ｂ
・・・タービン駆動給水ポンプ、５Ａ、５Ｂ・・・ター
ビン、６Ａ、６Ｂ・・・抽気管、７Ａ、７Ｂ・・・蒸気
加減弁、８Ａ、８Ｂ・・・蒸気止め弁、９Ａ、９Ｂ・・
・モータ駆動給水ポンプ、］、ＩＡ、ＩＩＢ・・・給水
調節弁、】２・・・水位計、１３・・・給水流量計、１
４・・・主蒸気流量計、１５・・・給水制御器、１６・
・・給水ポンプトリップ回路、１７・・・トリップ判定
回路、１９・・・主制御器出力判定回路、２０・・・給
水流量判定回路、２１・・・タービン回転数判定回路、
２２，２３゜２４．４０・・・タイマー、２５・・・Ｔ
／Ｄ−ＲＦＰ　トリップ判定回路、３４・・・再循環流
量制御器、３５第３　図 ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気発生器の主蒸気流量信号、給水流量信号及び水
   位信号から、前記蒸気発生器の給水流量制御信号を演算
   する主水位制御器と、前記蒸気発生器へ前記主水位制御
   器出力信号により給水を供給するタービン駆動給水ポン
   プと、このタービン駆動給水ポンプのバックアップ用で
   かつこれにより小容量の電動機駆動給水ポンプを有する
   蒸気発生器の給水制御装置において、蒸気発生器がスク
   ラムした場合、前記主水位制御器出力信号または給水流
   量信号、もしくは前記タービン駆動給水ポンプのタービ
   ン回転数のいずれかが所定の制限値を越えた時に、前記
   タービン駆動給水ポンプをトリップさせる制御手段を設
   けたことを特徴とする蒸気発生プラントの給水制御装置
   。 ２、前記制御手段において、タービン駆動給水ポンプを
   トリップさせるとともに、前記給水制御装置の制御信号
   演算を三要素（主蒸気流量信号、給水流量信号及び水位
   信号）から単要素（水位信号）に切替える請求項１の蒸
   気発生プラントの給水制御装置。