JPH04204294A - 沸騰水型原子力発電プラント - 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） この発明は沸騰水型原子力発電プラントに係り、特に、
制御系を改良した沸騰水型原子力発電プラントに関する
。

（従来の技術） 従来、この種の沸騰水型原子力発電プラントは第３図に
示すように構成され、原子炉１で発生した主蒸気を複数
本の主蒸気管２を通して蒸気タービン３に与えてこれを
駆動し、蒸気タービン３に連結された発電機４を駆動し
て発電する。

また、沸騰水型原子力発電プラントは、制御系として原
子炉圧力（主蒸気圧）を制御する原子炉圧力制御系５と
、蒸気タービン２の出力を制御するタービン出力制御系
６と、原子炉１の炉心１ａに流れる炉水の炉心流量を制
御して発生蒸気量を制御する再循環制御系７とを有する
。

再循環制御系７は再循環ポンプ８の回転速度を変えるこ
とにより、炉心流量を制御している。

つまり、このポンプ速度を高速にすると、炉心流量が増
えて発生蒸気量が増大し、原子炉熱出力が増大する。

一方、ポンプ速度を減少させると、これとは逆のプロセ
スで原子炉熱出力が低減する。

再循環ポンプ８は、これを駆動する再循環ポンプモータ
９を可変周波数交流電源であるＭＧ上セツト０により回
転数制御自在に駆動されるものであり、このＭＧ上セツ
ト０は一定周波数交流電源により駆動される駆動モータ
１１の回転軸を、変速装置である流体継手１２を介して
交流発電機１３の回転軸により連結している。

交流発電機１３の回転速度は流体継手１２の図示しない
掬い管の位置を掬い管駆動装置１４により変えることに
より制御される。

したがって、原子炉１の出力を任意に安定に制御するた
めには、ＭＧ上セツト０の可変周波数交流の周波数、つ
まりＭＧ上セツト０の発電機速度を制御すればよく、こ
のため、ＭＧ上セツト０の発電機速度に関し、フィード
バック制御系か構成されている。

これは、再循環制御系主制御器１５のａカもしくは手動
速度設定器１６の出力を切り換える自動／手動切換器１
７を介してＭＧ上セツト０の速度設定値１７と、ＭＧ上
セツト０の発電機速度１３ａとの偏差を求めて、速度制
御器１８に与える。

この速度制御器１８はこの偏差信号を解消せしめる制御
信号、つまり、ＭＧ上セツト０の発電機速度１３ａをＭ
Ｇ上セツト０の速度設定値１７ａに一致させる制御信号
を掬い管駆動装置１４に与えて、掬い管の位置を変えて
、交流発電機１３の回転速度を制御する。

一方、原子炉圧力制御系５は、原子炉１からの主蒸気圧
力を圧力検ａ器２０により検出し、これを設定圧力２１
と比較して両者の偏差を求める。

この偏差を解消させる、つまり主蒸気圧力検出信号２０
ａを設定圧力２１に一致させる圧力制卸信号Ｐ１を主蒸
気圧力調整器２２にて求める。例えば、この値は原子炉
の熱出力に一致した量（％オーダ）となり、１００％熱
出力運転時には１００％の値となり、主蒸気を「１００
％流せ」との指令信号となる。

そして、タービン出力制御系６は蒸気タービン３の速度
／負荷設定信号２３ａを受けるタービン速度／負荷制御
回路２３から、蒸気タービン３の回転速度および負荷を
制御する速度／負荷制御信号Ｓ１が出力される。

蒸気タービン３は通常、電力系統の周波数に同期してい
る発電機４の速度に一致しており、この場合は圧力制御
信号Ｐ１が低値優先ゲート２４により優先的に通過する
ように原子炉ａカに対して例えば通常１０％程度のバイ
アス量を加算するようになっている。

低値優先ゲート２４を通過した信号を加減弁流量指令信
号Ｃ１として加減弁サーボ２５に与えられ、タービン蒸
気加減弁２６の開度を制御する。

なお、低値優先ゲート２４を通過した信号か圧力制御信
号Ｐ１である場合にはタービン蒸気加減弁２６は圧力制
御信号Ｐ１の要求している蒸気流量全量を流しているが
、速度／負荷制御信号Ｓ１が圧力制御信号Ｐ１を下回っ
た場合には低値の速度／′負荷制御信号Ｓ１に基づいて
蒸気タービン加減弁２６の開度が制御される。

したがって原子炉圧力は（速度／負荷制御信号Ｓ１−圧
力制御信号ＰＬ）の分不足するが、この不足分はバイパ
ス弁流量指令信号Ｃ２としてバイパス弁サーボ２７に与
えられ、タービンバイパス弁２８の開度を制御する。

一方、速度／負荷制御信号Ｓｌ＜圧力制御信号Ｐ１の場
合はタービンバイパス弁２８の開度制御により余剰の主
蒸気流量を復水器２９ヘバイパスさせることにより設定
圧カ一定制御が継続される。

このような原子炉圧力制御系５とタービン出力制御系６
は再循環制御系主制御器３０の自動モード（Ｌ＋ｔｅ＋
−Ｃｏｎｍ＋ｌｌｅ＋　Ａｕｔｏモード、以下Ｍ／Ａモ
ードという）により統合されて原子炉再循環制御系７に
連係される。

つまり、まず、速度／負荷制御信号Ｓ１より通常１０％
のバイアス値を差し引いて原子炉ａカ設定信号Ｓ２とす
る。

次に、この原子炉ａカ設定信号Ｓ２と圧力制御信号Ｐ１
との偏差を求めて、これを負荷要求偏差信号Ｓ３として
再循環制御系主制御器３０に与え、この負荷要求偏差信
号Ｓ３をゼロにするような信号、つまり、偏差を解消さ
せる信号を速度設定値１７ａとして自動／手動切換器１
７を介してＭＧ上セツト０の速度制御器１８に与える。

これにより、速度／負荷制御信号Ｓ１より例えば１０％
分を差し引いた原子炉出力で一定するように自動的に制
御される。

ところで、Ｍ／Ａモード位置に、速度／負荷設定を変更
すると、ＭＧ上セツト０．原子炉１、圧力制御系５がそ
れぞれ応答したとき、タービン蒸気加減弁２６が応答し
、タービン出力が応答するので、かなりの遅れ時定数を
有することになる。

そこで、この応答遅れを改善するために、Ｍ／Ａモード
時に速度／負荷設定を変更したときは、−時的に設定圧
力２１を変更し、原子炉１が応答するよりも速くタービ
ン蒸気加減弁２６の開度をフィードフォワード制御する
圧力設定点変更回路３１を設けている。

圧力設定点変更回路３１は、原子炉出力設定信号Ｓ２を
不完全微分処理するものであり、Ｍ／Ａモードの条件で
、その出力を圧力設定変更信号Ｐ３として、設定圧□力
２１に加える。

したがって、速度／負荷設定を増加させると、原子炉設
定出力信号Ｓ２が圧力設定点変更回路３１で不完全微分
されて一時的に正値の圧力設定変更信号Ｐ３を出力する
。

この圧力設定変更信号Ｐ３が加算器２１ａに加えられ、
−時的に圧力設定点を下げることとなる。

圧力設定点が下がると、この設定圧と圧力検ａ圧との偏
差が増大して、圧力制御信号Ｐ１か一時的に増加し、タ
ービン蒸気加減弁２６の開度が一時的に拡大し、蒸気タ
ービン出力も一時的に増加する。

圧力設定点変更回路３１は不完全微分回路であるので、
この効果はあくまで一時的であるか、その頃には原子炉
１が応答し、出力が増大している。

この効果を第５図に示しており、第４図で示す圧力設定
点変更回路３１がない場合に比して、その応答遅れを改
善している。

そして、速度／負荷設定を下げたときは前記上げたとき
と逆のプロセスで、原子炉１が応答する。

なお、以上の説明は沸騰水型原子力発電プラントの一例
であり、主蒸気圧力の検出に代えて、原子炉出力を検出
するものや、再循環ポンプ８の代りに原子炉内蔵型のイ
ンターナルポンプを用いるもの、さらには可変周波数交
流電源としてＭＧ上セツト０に代えてインバータを用い
るもの等がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の沸騰水型原子力発電プ
ラントでは圧力設定点変更回路除外回路３３を第６図に
示すように、Ｍ／Ａモード時に出力される信号をＮｏｔ
回路回路上り反転させ、Ｍ／Ａモード時以外のモード（
手動モード）のときに、除外信号３３ａを接点３４に与
えて、これを開き、圧力設定点変更回路３１を原子炉圧
力制御系５から除外するように構成しているので、次の
問題がある。

まず、Ｍ／Ａモードを除外したとき、つまり、自動／手
動切換器１７を手動設定器１６側に切り換えたときに、
圧力設定変更回路除外回路３３からの除外信号３３ａに
より接点３４を開とする。

このとき、もし圧力設定変更信号Ｐ３信号がゼロでなく
、出力大であれば、接点３４を開いたときに、第７図に
示すように圧力設定点をステップ状にゼロに変更するこ
ととなり、圧力制御上不要で急峻な外乱を急激に加える
こととなり、制御系の安定性上好ましくない。

また、第８図で示すようにＭ／Ａモードで運転中、発電
機４の負荷手段が発生した場合には、タービン出力制御
系６では蒸気タービン３の過速を防止するために、速度
／負荷制御信号Ｓ１をゼロにするようにステップ状に下
げるセットパックを行なうので、設定圧力２１を上げる
圧力設定変更信号Ｐ３が出力され、原子炉出力が上昇す
る。

一方、再循環制御系７側では、原子炉スクラムまたは原
子炉出力急速抑制の場合には再循環制御系主制御器３０
の自動モードを除外し、圧力設定変更回路除外回路３３
からの除外信号３３ａにより接点３４を開いて圧力設定
点変更回路３１を加算器２１ａから切り離して除外する
。

しかし、一般にタービン出力制御系６と再循環制御系７
とは遅れ時間に差があり、速度／負荷制御信号Ｓ１をゼ
ロにするタイミングの方が再循環制御系７でＭ／Ａモー
ドを除外するタイミングよりも速い。

このため、圧力設定点変更回路３１が除外される前に原
子炉出力設定値信号Ｓ２の急激な変化分を不完全微分し
て圧力設定変更信号Ｐ３を出力するために、第７図で示
すように圧力設定点変更が急激に行なわれ、圧力制御上
不要で急峻な外乱を急激に加えることとなり、制御系の
安定性上好ましくない。

そこでこの発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的は圧力設定変更回路を圧力制御系から除
外する際に、圧力制御上不要で急峻な外乱が急激に印加
されるのを未然に防止して制御系の安定性を高めること
ができる沸騰水型原子力発電プラントを提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、前記課題を解決するために次のように構成
される。

つまりこの発明は、沸騰水型原子炉の圧力を設定圧一定
に制御する原子炉圧力制御系と、前記原子炉からの主蒸
気を受けて発電機を駆動するタービンの出力を設定値一
定に制御するタービン出力制御系と、前記原子炉の炉心
流量を、ポンプの回転速度を制御することにより制御す
る再循環制御系と、前記ポンプの回転速度の設定値を、
前記原子炉圧力制御系および前記タービン出力制御系か
らの制御信号に基ついて自動的に設定する自動モードと
、手動で設定する手動モードとを可逆的に切換える切換
器と、前記自動モード時に、前記タービンの出力設定値
を変更したときに一時的に原子炉圧力設定点を変更する
圧力設定点変更回路とを有する沸騰水型原子力発電プラ
ントにおいて、前記切換器が自動モード以外に切換わる
ときに、前記圧力設定点変更回路からの出力が零ないし
その近傍でない所要大のとき以外のとき、または、前記
発電機の負荷遮断を検出したときに、前記圧力設定点変
更回路を前記原子炉圧力制御系から除外する制御手段を
設けたことを特徴とする。

（作用） 切換器が自動モード以外に切換わるときに、圧力設定点
変更回路からの圧力設定点変更信号がゼロないしその近
傍でない所要大のとき以外のときは、制御手段により圧
力設定点変更回路が原子炉圧力制御系から除外される。

また、発電機の負荷遮断か検出されたときには制御手段
により圧力設定点変更回路か原子炉圧力制御系から除外
される。

したがって、これら以外の場合には圧力設定点変更回路
か原子炉圧力制御系から除外されない。

その結果、例えば切換器が自動モード以外、例えば手動
モードに切り換えられても、圧力設定点変更回路からの
出力が所要大であるときには圧力設定点変更回路か原子
炉圧力制御系から除外されない。

したがって、圧力設定点変更回路からの出力がゼロにス
テップ状に急減することに起因する急峻な外乱が印加さ
れるのを未然に防止し、制御系の安定性を高めることが
できる。

また、発電機の負荷遮断が発生したときに、圧力設定点
変更回路を原子炉圧力制御系から除外しないと、圧力設
定点変更回路から原子炉圧力を上昇させる変更信号か出
力されて、原子炉圧力を上昇させてしまう。

そこで、この発明ではの発電機の負荷遮断が発生したと
きには圧力設定変更回路を原子炉圧力制御系から除外さ
せるので、原子炉圧力上昇を未然に防止することができ
、制御系の安定性を高めることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図はこの発明の一実施例の全体構成図であり、図に
おいて、この実施例の沸騰水型原子力発電プラントは制
御手段である圧力設定点変更回路除外回路４１に特徴が
あり、これ以外は第３図で示す従来の沸騰水型原子力発
電プラントと同様に構成されているので、第２図中、第
３図と共通する部分には同一符号を付してその重複した
説明を省略する。

圧力設定点変更回路除外回路４１は接点３４に除外信号
４１ａを与えてこれを開き、圧力設定点変更回路３１を
加算器２１ａから切り離して、原子炉圧力制御系５から
除外するものであり、第１図に示すように、切換器１７
をＭ／Ａモードに切り換えたときに出力されるＭ／Ａモ
ード信号信号上動作中信号すとを第１、策２のＮｏｔ回
路４２゜４３をそれぞれ介してＡＮＤ回路４４にそれぞ
れ与えるようになっている。

前記動作中信号すは圧力設定点変更回路３１が動作中に
出力される出力が所要穴、つまり、ゼロないしその近傍
以外であるときの８力信号を示している。

ＡＮＤ回路４４はそのａカ側をＯＲ回路４５の２つの入
力端の一方に接続し、その他方の入力端には発電機４の
負荷遮断をパワーロードアンバランスリレーが検ａした
ときに出力される動作信号Ｃを与えるようになっている
。

ＯＲ回路４５はそのＯＲ条件を満足させたときに、接点
３４を開く除外信号４１ａをａカするものである。

したがって、この圧力設定点変更回路除外回路４１では
、Ｍ／Ａモード信号信号上び圧力設定点変更回路３１の
動作中信号すが同時に出力されていても、これらの信号
ａ、　　ｂは第１、第２Ｎｏ　を回路４２．４３で反転
されるので、ＡＮＤ回路４２のＡＮＤ条件を充足できな
い。

このために、ＡＮＤ回路４４からは出力が停止されるの
で、ＯＲ回路４５からは除外信号４１ａがａカされず、
圧力設定点変更回路３１は原子炉圧力制御系５から除外
されない。

また、Ｍ／Ａモード以外、つまり切換器１７が手動モー
ドに切り換えられて、Ｍ／Ａモード信号信号上力されな
い場合のみでは、やはりＡＮＤ回路４４のＡＮＤ条件を
満足させないので、除外回路４１ａは出力されない。

したがって、切換器１７が手動モードに切り換えられて
も、圧力設定点変更回路３１の出力が所要穴であるとき
、つまりゼロないしその近傍でないときは圧力設定点変
更回路３１が除外されないので、急峻な外乱が制御系に
加わるのを未然に防止することができる。

但し、このときに、圧力設定点変更回路３１の圧力がゼ
ロないしその近傍のときは、動作中信号すがＮｏｔ回路
に与えられないので、ここで反転してＡＮＤ回路４４か
らＯＲ回路４５に与えられ、ＯＲ条件を満足させて除外
信号４１ａが接点３４に与えられる。

さらに、パワーロードアンバランスリレーが動作したと
きは、動作信号ＣがＯＲ回路４５に与えられ、そのＯＲ
条件を満足させるので、ＯＲ回路４５から除外信号４１
ａが圧力される。

したがって、この場合は動作信号Ｃのみで除外信号４１
ａが接点３４に与えられ、これを開いて、圧力設定点変
更回路３１を原子炉圧力制御系５から除外する。

このために、発電機４の負荷遮断による負荷設定セット
パックにより、圧力設定点変更回路３１から圧力設定上
げ信号が出力され、原子炉圧力が急激に上昇するのを未
然に防止することができ、制御系の安定性を高めること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、切換器が自動モード以
外に切り換わるときに、圧力設定点変更回路からのａカ
がゼロないしその近傍でない所要人のとき以外のときに
、この圧力設定点を原子炉圧力制御系から除外するので
、従来例のように、圧力設定点変更回路からの圧力が所
要穴であっても、切換が自動モード以外に切り換わった
ときに圧力設定点変更回路を除外することにより急峻な
外乱が制御系に加わるのを未然に防止し、制御系の安定
性を高めることができる。

また、発電機の負荷遮断を検出したときに圧力設定点変
更回路を原子炉圧力制御系から除外する制御手段を設け
たので、発電機の負荷遮断により原子炉圧力を上昇させ
る外乱が急激に加わるのを未然に防止して、制御系の安
定性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図で示す圧力設定点変更回路除外回路の論
理回路図、第２図はこの発明に係る沸騰水型原子力発電
プラントの一実施例の制御系の構成図、第３図は従来例
の制御系の全体構成図、第４図は圧力設定点変更回路の
ない場合の制御信号の変動を示すグラフ、第５図は圧力
設定点変更回路のある場合の制御信号の変動を示すグラ
フ、第６図は従来の圧力設定点変更回路除外回路のイン
ターロックを示す図、第７図および第８図は圧力設定点
変更信号の急激な変動をそれぞれ示すグラフである。 １・・・原子炉、１ａ・・・炉心、３・・・蒸気タービ
ン、４・・発電機、５・・・原子炉圧力制御系、６・・
・タービン８力制御系、７・・・再循環制御系、８・・
・再循環ポンプ、１７・・・切換器、２１・・・設定圧
力、２１ａ・・・加算器、３１・・・圧力設定点変更回
路、３４・・・接点、４１・・・圧力設定点変更回路除
外回路、４１ａ・・・除外回路、４２．４３・・・第１
、第２Ｎｏ　を回路、４４・・・ＡＮＤ回路、４５・・
・ＯＲ回路、ａ・・・Ｍ／Ａモード信号、ｂ・・・圧力
設定点変更回路動作中信号、Ｃ・・・パワーロードアン
バランスリレー動作信号。 ８願人代理人　　　波　多　野　　　久第１図 第６図 （ｆｆｎｖジβ３５１緊９町）Ｊ％のｕｌ・ｓｉｉ会デ
）（干刀−足と餞回周−り蒔片） 為 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　沸騰水型原子炉の圧力を設定圧一定に制御する原子炉
   圧力制御系と、前記原子炉からの主蒸気を受けて発電機
   を駆動するタービンの出力を設定値一定に制御するター
   ビン出力制御系と、前記原子炉の炉心流量を、ポンプの
   回転速度を制御することにより制御する再循環制御系と
   、前記ポンプの回転速度の設定値を、前記原子炉圧力制
   御系および前記タービン出力制御系からの制御信号に基
   づいて自動的に設定する自動モードと、手動で設定する
   手動モードとを可逆的に切換える切換器と、前記自動モ
   ード時に、前記タービンの出力設定値を変更したときに
   一時的に原子炉圧力設定点を変更する圧力設定点変更回
   路とを有する沸騰水型原子力発電プラントにおいて、前
   記切換器が自動モード以外に切換わるときに、前記圧力
   設定点変更回路からの出力が零ないしその近傍でない所
   要大のとき以外のとき、または、前記発電機の負荷遮断
   を検出したときに、前記圧力設定点変更回路を前記原子
   炉圧力制御系から除外する制御手段を設けたことを特徴
   とする沸騰水型原子力発電プラント。