JPH05256978A - 原子炉保護装置 - Google Patents

原子炉保護装置

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JPH05256978A
JPH05256978A JP4053252A JP5325292A JPH05256978A JP H05256978 A JPH05256978 A JP H05256978A JP 4053252 A JP4053252 A JP 4053252A JP 5325292 A JP5325292 A JP 5325292A JP H05256978 A JPH05256978 A JP H05256978A
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JP
Japan
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reactor
output
power distribution
axial
distortion
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JP4053252A
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English (en)
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Toshiyuki Suzuki
寿之 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】原子炉において、出力分布の歪発生に伴う熱的
裕度の低下及び炉心安定性の低下を抑制する。 【構成】原子炉軸方向に設置した中性子検出器1を炉心
中心から軸方向に2分割し、上部領域,下部領域それぞ
れの出力を平均化回路13及び平均化回路17で平均化
処理する。次に各平均化回路13と17の出力を比較器
14で比較し、双方の偏差が警報設定器15に設定され
た値に達した場合に、制御棒駆動阻止信号,制御棒急速
挿入信号等の出力上昇抑制機能を作動させる信号を発信
する。 【効果】原子炉軸方向出力分布の歪み量に応じて、原子
炉出力抑制機能を動作することができるので、軸方向出
力分布の歪む過渡事象において、燃料の熱的裕度の低下
を抑制し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は原子力発電プラントの原
子炉保護装置に係り、特に、原子炉の軸方向出力分布の
歪みを検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】原子炉出力分布の計測方法及び出力分布
異常時の原子炉保護方法に関する従来技術は、特開平1
−305397 号公報に記載のように、径方向出力分布が異
常となる過渡事象において燃料の熱的裕度の低下を抑制
するものであった。
【0003】図2は、上記公報に示されている中性子検
出器の各原子炉保護区分への割り当ての説明図である。
この図では原子炉の径方向37領域に仮想的に分割さ
れ、局所領域の出力は領域回りの3本又は4本の中性子
束検出器集合体に収納された中性子検出器によって計測
される。なお、中性子検出器を、AからDまでの4系統
に分けているのは、検出信号を多重化しているものであ
る。
【0004】図3に、原子炉の径方向出力分布の異常を
検出し、出力上昇抑制信号を発する回路のブロック図を
示す。炉心内を複数個の局所領域に分割し、各局所領域
に属する中性子束検出器1a〜1dからの信号を平均化
回路2で平均し、局所領域中性子束信号aを発信する。
各局所領域中性子束信号aiは、最大値検出回路4で、
その最大値MAX(ai)が判定される。一方、中性子
束検出器1a〜1dからの信号は、他の局所領域に属す
る中性子束検出器からの信号と共に平均化回路3で平均
し炉心平均中性子束信号bを発信する。比較器5から
は、各中性子束信号の最大値MAX(ai)と炉心平均
中性子束信号との比の関数として、設定値f(MAX
(ai)/b)が発信される。上記設定値f(MAX
(ai)/b)は、炉心中心中性子束信号bと比較器6
とで比較され、炉心平均中性子束信号bが、設定値f
(MAX(ai)/b)を上回った場合、出力上昇抑制
信号を発信する。
【0005】各局所領域中性子束信号aiは、通常運転
時において炉心平均中性子束信号bと同一の信号を発信
するように校正することとし、また、各局所領域中性子
束信号aiと炉心平均中性子束信号bとの比が1.0 よ
りも大きな値である時には、関数発生器60において、
通常運転時よりも小さな設定値f(MAX(ai)/
b)を発信するように設定しておく。これにより、通常
運転を阻害することなく出力分布異常時には出力上昇を
抑制することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、原子炉径方向出力分布を計測し、異常な歪みが生じ
た場合には出力設定値を下げることにより、局所領域で
の燃料の熱的裕度低下や原子炉出力の不安定な事象を抑
制している。しかし、軸方向出力分布に異常な歪みが生
じるような事象については何等対策を講じていない。従
って、軸方向出力分布に異常な歪みが生じたときこれに
対処することができず、上述したのと同じ問題が起きて
しまう。
【0007】本発明の目的は、原子炉軸方向出力分布に
異常な歪みが生じた場合に出力上昇抑制機能を作動さ
せ、原子炉上部又は下部の局所領域での燃料の熱的裕度
の低下や原子炉出力の不安定な事象を抑制する原子炉保
護装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、原子炉軸方
向に設置した中性子束検出器からの各信号の比又は偏差
により原子炉軸方向出力分布の歪みを判定し、許容範囲
を超えた場合に出力制御棒を炉心へ急速に挿入すること
により達成される。なお、軸方向の出力分布の異常を合
理的に判定する方法として、原子炉を上部と下部の2領
域に仮想的に分割し、それぞれの領域に属する中性子束
信号を平均し、それらの比又は偏差で判定する手法が考
えられる。
【0009】上記目的はまた、軸方向出力分布が異常と
判定されたとき出力制御棒の駆動を阻止することにより
達成される。
【0010】上記目的はまた、軸方向出力分布が異常と
判定されたとき原子炉冷却水流量を減少させることによ
っても達成される。
【0011】
【作用】原子炉軸方向の出力分布は、軸方向に分布し設
置された中性子束検出器の出力により計測され、その歪
みの程度は、それぞれの中性子束信号の比又は偏差によ
り判定できる。この中性子束信号の比又は偏差が通常値
又は許容値を逸脱した場合に、出力制御棒の駆動阻止,
出力制御棒の急速挿入,原子炉冷却水流量の減少等の原
子炉出力上昇抑制機能を動作させる為、軸方向の局所領
域での燃料の熱的裕度の低下や原子炉出力の不安定な事
象を抑制することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0013】図1は、本発明の一実施例に係る原子力発
電プラントのブロック図である。原子炉7には、出力制
御棒8が設けられ、この出力制御棒8はモータ9′によ
り炉心に挿入され或いは炉心から引き抜かれる構成とな
っている。このモータ9の駆動は、図示しない原子炉出
力指令回路からの信号を受けた制御棒駆動回路10によ
り制御される。原子炉冷却水は、再循環ポンプ11によ
り原子炉7に流入され、蒸気となり、蒸気ドラム12を
介してタービンへ送られる。
【0014】原子炉は上部と下部の2領域に仮想的に分
割され、上部及び下部の各々の領域の出力は、各々の領
域に属する中性子検出器1からの信号を平均化回路13
又は平均化回路17で平均化した、平均出力として計測
される。平均化回路13,17の出力は、比較器14で
比較され、上部領域と下部領域の出力の比、すなわち、
原子炉軸方向出力分布の歪みの程度が計測される。比較
器14の出力が警報設定器15で設定された値に達した
場合には、制御棒駆動阻止信号又は制御棒急速挿入信号
を制御棒駆動装置10へ、冷却水流量減少信号を再循環
ポンプ回転数制御装置16へ発する。
【0015】今、何等かの故障により、制御棒が急速に
引抜かれたとする。この事象では、原子炉上部領域の出
力が急激に上昇し、通常時の軸方向出力分布と異なっ
て、警報設定器15で設定された許容範囲から逸脱す
る。ここで、設定値は、正常な運転時に出力上昇抑制機
能が動作しない様、また燃料の熱的制限値に至る前には
必ず出力上昇抑制機能が動作する様、炉内出力分布解析
結果やプラント起動試験の結果を基に、通常時出力比と
限界出力比との両方に余裕を持たせ設定するとともに、
出力分布の歪みの程度に応じて以下に示す様に段階的な
原子炉保護動作を行うこととする。
【0016】警報設定器15の第一設定値では、通常運
転員により又は自動的に設定された出力要求信号に応じ
て駆動されている出力制御棒の駆動を阻止する信号を発
する。軸方向出力分布が歪む原因として第一に考えられ
るのが制御棒の駆動であるため、制御棒の駆動阻止によ
りその時点以上の出力分布歪みとはならないと期待でき
る。また、出力分布の歪みの増大が一時的なものであれ
ば、制御棒駆動阻止信号は解除され、通常のプラント運
転に復旧する。この設定値は、中性子束の計測誤差等に
より動作しない範囲で極力通常時の出力比に近い値に設
定することにより、出力分布が異常となる兆候を検出し
てそれを抑制することが出来る。
【0017】警報設定器15の第二設定値では、制御棒
駆動阻止信号が出力され、制御棒駆動阻止動作が作動し
ても、出力分布の歪みが更に大きくなった場合、又は、
制御棒駆動阻止動作が作動しなかった場合に、再循環ポ
ンプ回転数制御装置16に、回転数低下信号を発する。
これにより、ボイド反応度係数が負の場合は炉内のボイ
ド増加により負の反応度が投入され、出力が低下する。
【0018】警報設定器15の第三設定値では、更に出
力分布が歪み上部領域での出力が燃料の熱的制限を超え
る恐れが有るとき、制御棒急速挿入信号を制御棒駆動装
置10に出力する。この信号により、制御棒を保持して
いる電磁石の電源を切ることになり、制御棒が炉内に落
下し原子炉が停止する。
【0019】本実施例では、原子炉出力を低下させる手
段として、ボイド反応度係数が負の場合、再循環ポンプ
回転数低下により原子炉冷却材流量を減少させることと
したが、再循環ポンプをトリップさせることや、原子炉
出力設定値を低い値に設定することや、また、プラント
によってポイズンを炉内に注入し出力を低下できる系統
が有る場合には、その系統を働かせることでもできる。
【0020】次に、軸方向出力分布が炉心平均出力によ
って通常時でも異なる場合の対応例について、図4を用
いて説明する。図4は、実施例の説明に用いた図1の中
の中性子束検出器から警報設定器までの信号処理ブロッ
ク図に、平均化回路18及び関数発生器19を追加した
ものである。平均化回路18は、上部領域の平均中性子
束信号と下部領域の平均中性子束信号を平均化するもの
で、この出力は、炉心平均中性子信号つまり、炉心平均
出力を表わす値となる。関数発生器18は、炉心平均出
力が高い時に警報設定器15で設定される設定値を低い
値(保護動作が働きやすい値)に設定し直し、逆に炉心
平均出力が低い時には警報設定器15で設定される設定
値を高い値(保護動作が働きにくい値)に設定し直すも
ので、この設定値変更関数は、解析又はプラント起動試
験の結果により設定できる。この手法を用いることによ
り、原子炉出力が高く、燃料の熱的裕度が少ない時に軸
方向出力分布が歪んだ場合には、より早期に出力上昇抑
制信号が発せられることになり、逆に原子炉出力が低く
燃料の熱的裕度が多い時に軸方向出力分布が歪んだ場合
には、出力上昇抑制信号が出にくくなる。
【0021】
【発明の効果】本発明の原子炉保護装置を用いる事によ
り、原子炉軸方向出力分布の歪み量に応じて、原子炉出
力抑制機能を動作することができるので、軸方向出力分
布の歪む過渡事象において、燃料の熱的裕度の低下を抑
制し得る。
【0022】また、軸方向出力分布の監視方法として、
炉心を上部及び下部領域に2分割し、それぞれの平均出
力の偏差又は比を計測することとすれば、信号処理装置
の規模を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】公知例の中性子検出器の原子炉保護区分への割
り当ての説明図。
【図3】従来技術の原子炉径方向の出力分布を監視する
ブロック図。
【図4】炉心平均出力によって、保護動作の設定値を変
更する場合のブロック図。
【符号の説明】
1…中性子束検出器、2,3,13,17,18…平均
化回路、14…比較器、15…警報設定器、19…関数
発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G21D 3/04 B 7808−2G

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】径方向及び軸方向に分布した炉内中性子計
    装系を有する原子炉において、制御棒駆動等による軸方
    向の出力分布歪みを炉内中性子検出器の出力の軸方向の
    比又は偏差で判定し、許容値を超えた場合に制御棒の急
    速挿入等の出力上昇抑制機能を作動させることを特徴と
    する原子炉保護装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、軸方向の出力分布歪み
    の判定手段として、前記炉内中性子束検出器の出力を炉
    心中心から軸方向に2分割し、それぞれの出力を径方向
    で平均し、平均出力の比又は偏差が許容値を超えた場合
    に出力上昇抑制機能を作動させる原子炉保護装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記軸方向出力分布の
    歪みが許容値を超えた場合、出力制御棒の駆動阻止信号
    を出力する原子炉保護装置。
  4. 【請求項4】請求項1において、前記軸方向出力分布の
    歪みが許容値を超えた場合、原子炉冷却水流量の減少を
    図る原子炉保護装置。
JP4053252A 1992-03-12 1992-03-12 原子炉保護装置 Pending JPH05256978A (ja)

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