JPH0390896A - 原子炉給水制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は沸騰水型原子力発電所において、原子炉の水位
を制御することを目的とした原子炉給水制御装置に関す
る。

（従来の技術） 従来の沸騰水型原子炉発電所の原子炉給水制御装置は例
えば第３図に示すように構成されている。

すなわち、原子炉１の水位は水位検出器２によって検出
され、第１の加減算器３ａによって水位設定との偏差が
取られる。一方、原子炉１への給水流量は給水流量検出
器６によって検出され、また原子炉１からの蒸気流量は
主蒸気流量検出器７に・より検出される。主蒸気流量と
給水流量は加減算器３ｃによって偏差が取られ比例演算
器５によって比例演算が施され主蒸気給水偏差となる。

通常時はスイッチ４が投入されており、主蒸気給水偏差
は加減算器３ｂによって水位偏差に加算され制御偏差と
なる。制御偏差に対して比例演算器８゜積分演算器９．
微分演算器１０によって、比例。

積分、微分演算が施された後、第２の加減算器３ｄによ
って加算されて流量指令信号が生成される。流量指令信
号は給水ポンプ制御器１１に入力されており、給水ポン
プ制御器１１は流量指令信号に応じて給水ポンプ１２の
流量を変化させる。

このような構成のため、何らかの原因で原子炉１の水位
が変化した場合は制御偏差が変化し、比例。

積分、微分演算によって生成される流量指令信号は制御
偏差を小さくする方向に変化し、給水ポンプ制御器１１
によって給水ポンプ１２の流量が変化することにより原
子炉１への給水流量が変化して原子炉１の水位の変化が
抑制される。

また、何等かの原因で原子炉１の熱出力が変化した場合
、熱出力の変化に応じて主蒸気流量が変化する。スイッ
チ４が閉じていれば主蒸気流量の変化に応じて制御偏差
が変化し、原子炉水位が変化した場合と同様に給水流量
が変化する。この給水流量は主蒸気流量と一致する方向
に変化する。

このように主蒸気流量と給水流量の不一致により原子炉
１の水位が変化する前に制御動作が行われるため、原子
炉１の熱出力が変化する場合の水位変化を抑制する能力
が高まっている。

（発明が解決しようとする課題） 何らかの原因で給水流量検出器６または主蒸気流量検出
器７の使用が不可能となった場合スイッチ４を開いて制
御を行うことになる。しかしながら、原子炉１の熱出力
が変化した場合、水位制御の遅れが大きくなる。特に原
子炉１の熱出力が急激に減少する場合は給水流量の絞り
込みが遅れ水位１の上昇量が大きくなる。これにより原
子炉水位高によってプラントを停止させるインターロッ
クが動作する可能性が高くなる。よって、原子炉給水制
御装置の信頼性を低下させる要因となる課題がある。

本発明の目的は、主蒸気給水流量偏差が制御信号として
使用できない場合でも、原子炉１の熱出力に応じて変化
する原子炉圧力を制御信号として使用することにより、
また原子炉ｌの熱出力が急激に変化する場合でも原子炉
水位を安定に制御することが可能な原子炉給水制御装置
を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、原子炉の水位を検出する水位検出器と、この
水位検出器からの水位信号と水位設定の偏差を得る第１
の加減算器と、この第１の加減算器の出力側に接続され
水位偏差に対して制御演算を行う比例演算器、積分演算
器および微分演算器と、これらの演算器の出力を合計し
て流量指令信号を得る第２の加減算器と、前記原子炉の
圧力を検出する圧力検出器と、この圧力検出器の圧力信
号に対して制御演算を施し補償信号を得る比例演算器と
、前記補償信号を流量指令信号に加算する第３の加減算
と、前記原子炉に給水を供給する給水ポンプと、前記流
量指令信号に応じて前記給水ポンプの流量を変化させる
給水ポンプ制御器を有することを特徴とする。

（作　用） 三要素制御モード時は原子炉出力の変化を主蒸気流量の
変化として検出され、給水流量を増減させる制御が行な
われる。単要素モード時では主蒸気流量検出器が使用で
きない可能性が高いため、原子炉出力の変化を検出する
信号として原子炉圧力信号を用いる。圧力信号を比例、
積分、微分演算器の出口に加えることによって炉出力の
変化を給水制御信号に反映させることができる。原子炉
の圧力の変化によって検出し、給水流量を熱出力に応じ
て変化させるため、原子炉の水位の変化を小さく抑える
ことが可能となる。

（実施例） 本発明に係る原子炉給水制御装置の一実施例を第１図に
よって説明する。

第１図において、原子炉１には水位検出器２および圧力
検出器１３が接続されている。水位検出器の出力は水位
設定信号とともに第１の加減算器３ａに入力される。圧
力検出器１３の出力側は信号保持器１４および加減算器
３ｅに接続されており、信号保持器１４の出力側も同じ
く加減算器３ｅに接続されている。加減算器３ｅの出力
側は比例演算器１５に接続されている。一方、原子炉１
には給水配管１６と主蒸気配管１７が接続されており、
給水配管１６には給水流量検出器６と給水ポンプ１２が
接続されている。主蒸気配管１７には主蒸気流量検出器
７が接続されている。給水流量検出器６の出力側および
主蒸気流量検出器７の出力側は加減算器３ｃに接続され
ている。加減算器３ｃの出力側は比例演算器５に接続さ
れており、比例演算器５の出力側は第１のスイッチ４ａ
を介して第１の加減算器３ａの出力側とともに加減算器
３ｂに接続されている。第１のスイッチ４ａと第２のス
イッチ４ｂは連動しており、第２のスイッチ４ｂは信号
保持器１４に接続されている。加減算器３ｂの出力側は
３つに分岐して比例演算器８．積分演算器９および微分
演算器１ｏに接続されている。比例演算器８．積分演算
器９および微分演算器１０の出力側は第２の加減算器３
ｄに接続されている。第２の加減算器３ｄの出力側は比
例演算器１５の出力側とともに第３の加減算器３ｆに接
続されている。

第３の加減算器３ｆの出力側は給水ポンプ制御器１１に
接続されており、給水ポンプ制御器１１の出力側は給水
ポンプ１２に接続されている。

次に、第１図によって原子炉給水制御装置の作用につい
て説明する。

第１のスイッチ４ａおよび第２のスイッチ４ｂは連動し
ており、第（のスイッチ４ａおよび第２の４ｂが閉じて
いる場合と開いている場合で本装置の動作が異なる。ま
ず第ｔのスイッチ４ａおよび第２のスイッチ４ｂが閉じ
ている場合について説明する。

原子炉ｌの水位は水位検出器２によって検出され第１の
加減算器３ａによって水位設定との偏差が取られる。一
方、原子炉１への給水流量は給水流量検出器６によって
検出され、また原子炉１からの蒸気流量は主蒸気流量検
出器７によって検出される。主蒸気流量と給水流量は加
減算器３ｃによって偏差が取られ、比例演算器５によっ
て比例演算が施され、主蒸気給水偏差となる。第１のス
イッチ４ａが投入されているため、主蒸気給水偏差は加
減算器３ｂによって水位偏差に加算され制御偏差となる
。制御偏差に対して比例演算器８゜積分演算器９．微分
演算器ＩＯによって比例、積分、微分演算が施された後
、第２の加減算器３ｄによって加算されて流量指令信号
が生成される。

一方、原子炉１の圧力は圧力検出器１３によって検出さ
れ、信号保持器１４に入力される。信号保持器１４は第
２のスイッチ４ｂが閉じられていれば、入力信号をその
まま出力する。第２のスイッチ４ｂが開かれた場合には
スイッチ４ｂが開かれた時点での入力信号を保持して出
力する動作を行う。第２のスイッチ４ｂが閉じているた
め信号保持器１４は入力である圧力をそのまま出力して
おり、加減算器３ｅによって計算される圧力と信号保持
器１４の出力との差は０となる。加減算器３ｅの出力は
比例演算器１５によって比例演算が施されて補償信号と
なり、第３の加減算器３ｆによって流量指令信号に加算
される。この場合、補償信号は０であり、補償は行われ
ないことになる。

流量指令信号は給水ポンプ制御器１１に入力されており
、給水ポンプ制御器１１は流量指令信号に応じて給水ポ
ンプ１２の流量を変化させる。

このような構成のため、何らかの原因で原子炉１の水位
が変化した場合は制御偏差が変化する。

比例積分、微分演算によって生成される流量指令信号は
制御偏差を小さくする方向に変化する。給水ポンプ制御
器１１によって給水ポンプ１２の流量が変化することに
より原子炉１への給水流量が変化して原子炉１の水位の
変化が抑制される。

また、何らかの原因で原子炉１の熱出力が変化した場合
、熱出力の変化に応じて主蒸気流量が変化する。そのた
め、主蒸気給水偏差が発生し、制御偏差が変化して、水
位が変化した場合と同様に給水流量が変化し、主蒸気流
量と給水流量の偏差が抑制される。

このように主蒸気流量と給水流量の不一致により水位が
変化する前に制御動作が行われるため原子炉１の熱出力
が変化する場合の水位変化を抑制する能力が高まってい
る。

次に第１のスイッチ４ａおよび第２のスイッチ４ｂが開
いている場合について説明する。信号保持器１４は第２
のスイッチ４ｂが開いた時点での原子炉１の圧力を保持
している。この状態で何らかの原因で原子炉１の熱出力
が変化した場合は第１のスイッチ４ａが開いている。そ
のため主蒸気流量の変化に対する制御動作は行われない
が、熱出力の変化に応じて圧力が変化し、信号保持器１
４の出力と圧力の偏差を計算する加減算器３ｅの出力が
変化する。この変化によって、比例演算器１５の出力で
ある補償信号が変化し、第３の加減算器３ｆによって流
量指令信号に加算され流量指令信号が変化する。そして
１、給水ポンプ制御器１１の作用により給水ポンプ１２
の流量が変化し、したがって給水流量が変化する。

第２図に原子炉１の１次冷却材再循環流量が急激に減少
する場合のシミュレーション結果を示す。

ここでは第１のスイッチ４ａおよび第２のスイッチ４ｂ
が開いている場合を想定している。図中実線Ａは本発明
による応答を示し、破線Ｂは従来技術による応答を示す
。原子炉１は１次冷却材再循環流量が減少すると熱出力
が減少する特性を持らている。熱出力の急激な減少に伴
なって主蒸気流量および圧力も急激に減少する。水位は
１次冷却材再循環流量が減少すると検出上の水位が上昇
する効果により一時的に上昇するが、この効果が治まる
と一旦減少する。この後、主蒸気流量よりも給水流量が
多いことにより再び上昇する。この時の水位の上昇量は
原子炉給水制御装置による給水流量の絞り込みの速さに
依存している。本発明による水位の応答は実線Ａのよう
に上昇量は十分低く抑えられているが、従来技術による
場合は破線Ｂのように上昇量は大きく、水位高トリップ
設定に到達する可能性が高くなっている。

［発明の効果］ 本発明によれば原子炉の熱出力の変化を圧力の変化とし
て検出し、給水流量を先行的に変化させることが可能で
あり、熱出力の急激な変動時にも原子炉の水位変化を低
く抑えることが可能となり、原子炉給水制御装置の信頼
性をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉給水制御装置の一実施例を
示す系統図、第２図は原子炉の１次冷却材再循環流量が
急激に減少した場合のシミュレーション結果を示す特性
図、第３図は従来の原子炉給水制御装置を示す系統図で
ある。 ｌ・・・原子炉 ２・・・水位検出器 ３・・・加減算器 ４・・・スイッチ ５・・・比例演算器 ６・・・給水流量検出器 ７・・・主蒸気流量検出器 ８・・・比例演算器 ９・・・積分演算器 １０・・・微分演算器 １１・・・給水ポンプ制御器 １２・・・給水ポンプ １３・・・圧力検出器 １４・・・信号保持器 １５・・・比例演算器 １６・・・給水配管 １７・・・主蒸気配管 （８７３３）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉の水位を検出する水位検出器と、この水位検出器
   からの水位信号と水位設定の偏差を得る第１の加減算器
   と、この第１の加減算器の出力側に接続され水位偏差に
   対して制御演算を行う比例演算器、積分演算器および微
   分演算器と、これらの演算器の出力を合計して流量指令
   信号を得る第２の加減算器と、前記原子炉の圧力を検出
   する圧力検出器と、この圧力検出器の圧力信号に対して
   制御演算を施し補償信号を得る比例演算器と、前記補償
   信号を流量指令信号に加算する第３の加減算器と、前記
   原子炉に給水を供給する給水ポンプと、前記流量指令信
   号に応じて前記給水ポンプの流量を変化させる給水ポン
   プ制御器とを有することを特徴とする原子炉給水制御装
   置。