JPH04372895A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉において
炉心安定性がよくない運転点に近づいた場合に、制御棒
の引抜動作と再循環流量の減少動作を禁止し、炉心安定
性のよくない運転点に至ることを未然に防止し、原子炉
安定性の良好な運転点での運転を継続させるための原子
炉出力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、沸騰水型原子炉の出力は制御棒
と原子炉再循環ポンプ速度とを調整することにより制御
することが可能であり、その特性を図４に示す。図４は
出力−流量特性図と呼ばれ、横軸に炉心流量を、縦軸に
原子炉出力をとって示している。

【０００３】ここで、原子炉再循環ポンプ速度を一定と
し、制御棒を抜いていくと、図４に示す曲線１に従って
出力が変化するが、制御棒を一定とし、原子炉再循環ポ
ンプ速度を増加させると、図４に示す斜線２に従って出
力が変化する。従って、沸騰水型原子炉の運転状態は炉
心流量と原子炉出力との二つのパラメータにつき、図４
上にプロットすることで示すことができる。

【０００４】ところで、沸騰水型原子炉は図４に示す出
力−流量特性図（以下、Ｐ−Ｆマップと称す）上のどの
点でも良好な運転が可能というわけではなく、各種の制
限があり、その一つに炉心安定性が挙げられる。炉心安
定性とは炉出力の指標である中性子束の振動的な動きの
収束性を示すもので、何等かの外乱によって中性子束が
変化しても１以下の減衰係数によって収束すれば原子炉
として問題はなく、特にこの減衰係数が小さければ小さ
いほど炉心安定性がよいといわれている。一方、減衰係
数が１を超えると、原理的には中性子束のピーク値は振
動性を示しながら大きくなっていく。

【０００５】この炉心安定性は、定性的には高炉出力／
低炉心流量の領域で悪くなる傾向にあり、図４のＰ−Ｆ
マップ上では符号３で示すハッチング領域で炉心安定性
がよくない。従って、仮に図４に符号４で示す運転点で
原子炉を運転していた場合に、炉心流量を減少させると
、図４に符号４ａで示すように領域３に進入するおそれ
がある。また、符号４ｂで示す運転点で原子炉を運転し
ていた場合に、制御棒を引抜くと、同様に図４に符号４
ａで示すように領域３に進入するおそれがある。

【０００６】万一、このような場合、そのまま放置する
と、中性子束信号は振動性を示しながらピーク値が上昇
し、沸騰水型原子炉に設備されている中性子束高原子炉
自動停止機能の設定値に達し、原子炉が自動停止する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の原子炉出力制御
方法では必要以上に炉心流量を減少させたり、制御棒を
引抜いたりした場合、炉心安定性のよくない運転点に至
る可能性がある。従って、このような運転点に至らない
ようにするための監視を運転員に委ねることとなり、運
転員に対し重い負担となっていると共に、万一、誤って
そのような運転領域に至った場合には原子炉が自動停止
して稼動率が低下するという課題がある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、沸騰水型原子炉において、炉心安定性がよく
ない運転点に近づいた場合に、自動的に制御棒の引抜動
作と再循環流量の減少動作を禁止し、炉心安定性のよく
ない運転点に至ることを未然に、且つ運転員の負担を増
大させることなく防止することができると共に、原子炉
の稼動率を向上させることができる原子炉出力制御装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、原子炉出力と
炉心流量とに基づき制御棒の引抜動作と再循環流量の減
少動作を禁止する領域を設定する運転制限領域設定手段
と、前記原子炉出力と炉心流量との信号から現在の運転
点が前記運転制限領域設定手段により設定された運転制
限領域に入ったことを判定し前記制御棒の引抜動作と再
循環流量の減少動作を禁止する信号を出力する運転制限
領域進入判定手段とを具備し、前記運転制限領域設定手
段は前記炉心流量信号に基づき炉心流量に対する原子炉
出力制限値を演算する関数発生器からなり、前記運転制
限領域進入判定手段は前記関数発生器の出力である原子
炉出力制限値より実際の原子炉出力信号の方が高いこと
を判定する比較器からなることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に係る原子炉出力制御装置においては、
炉心安定性がよくない運転点に近づいた場合に、原子炉
出力と炉心流量とに基づき制御棒の引抜動作と再循環流
量の減少動作を禁止する領域を設定する運転制限領域設
定手段と、原子炉出力信号と炉心流量信号から現在の運
転点が前記運転制限領域設定手段により設定された運転
制限領域に入ったことを判定する運転制限領域進入判定
手段が自動的に炉心安定性がよくない運転点に近づいて
いることを判定する。これにより、制御棒の引抜動作と
再循環流量の減少動作を禁止する信号を発し、炉心安定
性のよくない運転点に至ることが回避される。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明する
。図１は本発明に係る原子炉出力制御装置の一実施例を
示す構成図で、この原子炉出力制御装置は運転制限領域
設定手段を構成する関数発生器１２と、運転制限領域進
入判定手段を構成する比較器１４とを備えている。

【００１２】関数発生器１２は炉心流量計測装置１１か
ら入力される炉心流量信号１１ａに対して原子炉出力制
限値１２ａを演算し、比較器１４に入力されるようにな
っている。 比較器１４は関数発生器１２から入力される原子炉出力
制限値１２ａと炉心熱出力信号１３とを比較するように
なっている。この比較器１４は原子炉出力制限値１２ａ
よりも炉心熱出力信号１３の方が高い場合に、図２に示
す運転点が領域２０内にあると判定し、禁止出力信号１
４ａを再循環流量制御装置１５並びに制御棒制御装置１
６へ出力するようになっている。

【００１３】再循環流量制御装置１５並びに制御棒制御
装置１６は比較器１４からの禁止出力信号１４ａを受け
ると、それぞれ再循環流量を減少させる信号や、制御棒
を引抜く信号を発しないようになっている。

【００１４】図２は図４に示したＰ−Ｆマップと同様の
もので、関数発生器１２並びに比較器１４における判定
方法の説明図である。図３は図１における原子炉出力制
御装置を沸騰水型原子炉に適用した場合を示すもので、
図中、符号２１は原子炉容器であり、この原子炉容器２
１には原子炉再循環ポンプ２２ａ，２２ｂがそれぞれ設
定され、これら各原子炉再循環ポンプ２２ａ，２２ｂは
２台の原子炉再循環ポンプモータ２３ａ，２３ｂでそれ
ぞれ駆動されるようになっている。

【００１５】これら各再循環ポンプモータ２３ａ，２３
ｂは可変周波数電源装置２４ａ，２４ｂからの三相交流
により駆動されるようになっている。これら各可変周波
数電源装置２４ａ，２４ｂは再循環流量制御装置１５か
らの再循環流量制御信号１５ａ，１５ｂにより周波数を
変化させた三相交流を各再循環ポンプモータ２３ａ，２
３ｂに供給するようになっている。すなわち、再循環流
量制御装置１５からの再循環流量制御信号１５ａ，１５
ｂが減少となると、可変周波数電源装置２４ａ，２４ｂ
からの三相交流の周波数が低くなり、再循環ポンプモー
タ２３ａ，２３ｂの回転数が低くなり、原子炉再循環ポ
ンプ２２ａ，２２ｂの駆動流量が減少し、炉心流量が減
少するようになっている。

【００１６】また、制御棒１９は制御棒駆動機構１８に
よって、ピストンの原理で炉心に対して挿入／引抜動作
をするようになっている。制御棒駆動機構１８へは水圧
制御ユニット１７から制御棒駆動水配管１７ａを経て駆
動用の水が供給される。すなわち、制御棒制御装置１６
から挿入または引抜の制御棒駆動信号１６ａが水圧制御
ユニット１７に来ると、水圧制御ユニット１７にて挿入
または引抜の駆動方向に応じて、制御棒駆動水配管１７
ａを介して制御棒駆動機構１８へ水圧を送り、制御棒１
９を駆動するようになっている。

【００１７】一方、原子炉容器２１内には、図３に示す
ようにジェットポンプ２６が設置されており、その流量
信号２６ａは炉心流量計測装置１１に入力されるように
なっている。また、原子炉容器２１内には中性子検出器
２７が設置されており、その検出信号は炉心熱出力測定
装置２８に入力されるようになっている。そして、この
炉心熱出力測定装置２８での測定結果は炉心熱出力信号
１３として比較器１４に入力されるようになっている。

【００１８】次に、本実施例の作用について説明する。 原子炉が今図４に示すＰ−Ｆマップ上の運転点４で運転
されているとする。ここで、再循環流量を減少させると
、運転点は符号４ａの位置に向けて移動し、炉心安定性
が悪くなるが、符号４ｃの位置に来たところでそのとき
の炉心流量信号１１ａに対して関数発生器１２にて演算
された原子炉出力制限値１２ａと炉心熱出力信号１３と
を比較器１４にて比較し、運転点が図２に示す領域２０
内にあると判定し、禁止出力信号１４ａが出力される。

【００１９】禁止出力信号１４ａを受けた再循環流量制
御装置１５並びに制御棒制御装置１６はそれぞれ再循環
流量を減少させる信号や制御棒を引抜く信号を発しない
ようになる。再循環流量制御装置１５からの再循環流量
制御信号１５ａ，１５ｂが減少しないため、可変周波数
電源装置２４ａ，２４ｂからの三相交流の周波数が低く
ならず、再循環ポンプモータ２３ａ，２３ｂの回転数も
低下せず、原子炉再循環ポンプ２２ａ，２２ｂの駆動流
量もそれ以上減少せず、結果として炉心流量がそれ以上
低下しないようになる。 すなわち、それ以上炉心安定性を悪化させる運転点には
接近しなくなる。

【００２０】制御棒についても同様にして、図３におい
て、制御棒制御装置１６から制御棒を引抜く制御棒駆動
信号１６ａが発せられないため、水圧制御ユニット１７
は引抜の駆動方向の水圧を制御棒駆動水配管１７ａを介
して制御棒駆動機構１８へ送らず、制御棒１９はもうそ
れ以上引抜けなくなり、すなわち、それ以上炉心安定性
を悪化させる運転点には接近しなくなる。

【００２１】なお、前記実施例は上記実施例に限定され
るものではなく、次の応用例も適用できる。 （１）　炉心熱出力信号１３は中性子計測系から得る場
合だけではなく、給水流量信号等を原子炉出力の信号と
して用いるようにしてもよい。 （２）　ループ式の原子炉再循環系に設置された原子炉
再循環ポンプ（Ｐｒｉｍａｒｙ　ＬｏｏｐＲｅｃｉｒｃ
ｕｌａｔｉｏｎ　Ｐｕｍｐ　）だけではなく、原子炉内
蔵型の原子炉再循環ポンプ（Ｒｅａｃｔｏｒ　Ｉｎｔｅ
ｒｎａｌ　Ｐｕｍｐ　）にも適用できる。 （３）　水圧駆動式の制御棒駆動系だけではなく、電動
機駆動方式の制御棒駆動系にも適用でき、回路はマイコ
ンを使ってプログラム化してもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、炉心安定性がよくない
運転点に近付いた場合でも、自動的に制御棒の引抜動作
と再循環流量の減少動作を禁止し、それ以上炉心安定性
を悪化させる運転点には接近しなくなる。このため、炉
心安定性のよくない運転点に至ることを未然に、且つ運
転員の負担を増大させることなく防止することができる
と共に、原子炉の稼動率の向上及び経済的な炉心運用を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉出力制御装置の一実施例を
示すブロック図。

【図２】図１の関数発生器並びに比較器における判定方
法を示す特性図。

【図３】図１の装置を沸騰水型原子炉に適用した具体例
を示すブロック図。

【図４】従来例と本発明とを比較して説明するための出
力−流量特性図。

【符号の説明】

１１…炉心流量計測装置、１１ａ…炉心流量信号、１２
…関数発生器、１２ａ…原子炉出力制限値、１３…炉心
熱出力信号、１４…比較器、１４ａ…禁止出力信号、１
５…再循環流量制御装置、１５ａ，１５ｂ…再循環流量
制御信号、１６…制御棒制御装置、１６ａ…制御棒駆動
信号、１７…水圧制御ユニット、１７ａ…制御棒駆動水
配管、１８…制御棒駆動機構、１９…制御棒、２０…領
域、２１…原子炉容器、２２ａ，２２ｂ…原子炉再循環
ポンプ、２３ａ，２３ｂ…原子炉再循環ポンプモータ、
２４ａ，２４ｂ…可変周波数電源装置、２６…ジェット
ポンプ、２６ａ…ジェットポンプ流量信号、２７…中性
子検出器、２８…炉心熱出力測定装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原子炉出力と炉心流量とに基づき制御
   棒の引抜動作と再循環流量の減少動作を禁止する領域を
   設定する運転制限領域設定手段と、前記原子炉出力と炉
   心流量との信号から現在の運転点が前記運転制限領域設
   定手段により設定された運転制限領域に入ったことを判
   定し前記制御棒の引抜動作と再循環流量の減少動作を禁
   止する信号を出力する運転制限領域進入判定手段とを具
   備し、前記運転制限領域設定手段は前記炉心流量信号に
   基づき炉心流量に対する原子炉出力制限値を演算する関
   数発生器からなり、前記運転制限領域進入判定手段は前
   記関数発生器の出力である原子炉出力制限値より実際の
   原子炉出力信号の方が高いことを判定する比較器からな
   ることを特徴とする原子炉出力制御装置。