JPH053558B2 - - Google Patents
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- JPH053558B2 JPH053558B2 JP59131749A JP13174984A JPH053558B2 JP H053558 B2 JPH053558 B2 JP H053558B2 JP 59131749 A JP59131749 A JP 59131749A JP 13174984 A JP13174984 A JP 13174984A JP H053558 B2 JPH053558 B2 JP H053558B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
この発明は沸騰水型原子炉の制御棒引抜監視装
置に係り、特に原子炉の出力運転時における制御
棒の引抜量をガイドし、制御棒引抜によつても燃
料の健全性が粗害されないようにした制御棒引抜
監視装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 沸騰水型原子炉には、出力運転時に制御棒引抜
によつて生ずる炉出力の上昇を監視するために、
制御棒引抜監視装置が設けられている。この引抜
監視装置は、炉出力を上昇させるためにある引抜
制御棒が選択されると、選択された引抜制御棒の
周りに配置された複数個の固定型炉内中性子検出
器（以下、これをLPRMという。）を選定し、引
抜引抜棒周りの中性子束数を検出する。選定され
たLPRMからの中性子束検出信号は平均化され、
その平均値が引抜前の中性子束信号の平均値より
所定値だけ上廻つたとき、制御棒の引抜を阻止す
る制御棒引抜阻止信号が出力される。これによ
り、制御棒はそれ以上の引抜が阻止され、炉出力
の上昇が所定レベル以下に押えられ、原子炉の安
全性が保たれている。 第５図は従来の制御棒引抜監視装置における炉
内中性子検出器の配置例を示した図である。この
図からも明らかなように引抜制御棒１の周りに
は、16個のLPRMすなわち炉内中性子検出器２，
３が配置される。これらのLPRM２，３は２つ
の系たとえばＡ系、Ｂ系に分れており、各系には
８個のLPRMがそれぞれ割当てられる。そして、
Ａ系およびＢ系のLPRM２，３は第６図Ａおよ
びＢにそれぞれ示されるように、異なつた中性子
束の信号強度一制御棒引抜位置特性を有する。 Ａ系およびＢ系全てのLPRM２，３が正常に
作動している場合の中性子束信号強度一制御棒引
抜位置特性曲線は、第６図ＡおよびＢの実線ｌ，
ｍで表わされ、両系の応答特性は早い。この実線
ｌ，ｍで示された特性曲線と、予め設定されてい
る制御棒引抜阻止レベル直線ｎとの交差点Pa，
Pbから垂線を下すと制御棒引抜阻止位置a1，b1が
得られる。このことから、制御棒引抜監視装置は
Ａ系、Ｂ系のLPRM２，３のうち、上述した交
差点Pa，Pbに早く達した方の系から、制御棒引
抜阻止信号が出力される。 ところで、制御棒の引抜きにともない、
LPRMで検出される炉出力にはバラツキが生じ
ている。このバラツキは、制御棒引抜阻止という
点から見ると好ましくないものも含まれている。
例えば、あるLPRMの故障等により、各LPRM
からの中性子検出値がその平均値より極端に大き
な出力とか、逆に小さな出力になると、制御棒を
誤つて引抜き操作する原因になる。 そこで、制御棒引抜阻止の観点から好ましくな
いLPRMをバイパスしてそのLPRM検出機能を
停止させ、好ましいLPRMからの出力信号のみ
に基いて制御棒引抜阻止信号を出力するようにし
ている。このため、ある特殊な場合には、Ａ系、
Ｂ系の一方のLPRMを全面的にバイパスするこ
とがある。下記の表に記載したＡ系バイパス、Ｂ
系バイパスはこの全面バイパス状態を意味してい
る。
置に係り、特に原子炉の出力運転時における制御
棒の引抜量をガイドし、制御棒引抜によつても燃
料の健全性が粗害されないようにした制御棒引抜
監視装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 沸騰水型原子炉には、出力運転時に制御棒引抜
によつて生ずる炉出力の上昇を監視するために、
制御棒引抜監視装置が設けられている。この引抜
監視装置は、炉出力を上昇させるためにある引抜
制御棒が選択されると、選択された引抜制御棒の
周りに配置された複数個の固定型炉内中性子検出
器（以下、これをLPRMという。）を選定し、引
抜引抜棒周りの中性子束数を検出する。選定され
たLPRMからの中性子束検出信号は平均化され、
その平均値が引抜前の中性子束信号の平均値より
所定値だけ上廻つたとき、制御棒の引抜を阻止す
る制御棒引抜阻止信号が出力される。これによ
り、制御棒はそれ以上の引抜が阻止され、炉出力
の上昇が所定レベル以下に押えられ、原子炉の安
全性が保たれている。 第５図は従来の制御棒引抜監視装置における炉
内中性子検出器の配置例を示した図である。この
図からも明らかなように引抜制御棒１の周りに
は、16個のLPRMすなわち炉内中性子検出器２，
３が配置される。これらのLPRM２，３は２つ
の系たとえばＡ系、Ｂ系に分れており、各系には
８個のLPRMがそれぞれ割当てられる。そして、
Ａ系およびＢ系のLPRM２，３は第６図Ａおよ
びＢにそれぞれ示されるように、異なつた中性子
束の信号強度一制御棒引抜位置特性を有する。 Ａ系およびＢ系全てのLPRM２，３が正常に
作動している場合の中性子束信号強度一制御棒引
抜位置特性曲線は、第６図ＡおよびＢの実線ｌ，
ｍで表わされ、両系の応答特性は早い。この実線
ｌ，ｍで示された特性曲線と、予め設定されてい
る制御棒引抜阻止レベル直線ｎとの交差点Pa，
Pbから垂線を下すと制御棒引抜阻止位置a1，b1が
得られる。このことから、制御棒引抜監視装置は
Ａ系、Ｂ系のLPRM２，３のうち、上述した交
差点Pa，Pbに早く達した方の系から、制御棒引
抜阻止信号が出力される。 ところで、制御棒の引抜きにともない、
LPRMで検出される炉出力にはバラツキが生じ
ている。このバラツキは、制御棒引抜阻止という
点から見ると好ましくないものも含まれている。
例えば、あるLPRMの故障等により、各LPRM
からの中性子検出値がその平均値より極端に大き
な出力とか、逆に小さな出力になると、制御棒を
誤つて引抜き操作する原因になる。 そこで、制御棒引抜阻止の観点から好ましくな
いLPRMをバイパスしてそのLPRM検出機能を
停止させ、好ましいLPRMからの出力信号のみ
に基いて制御棒引抜阻止信号を出力するようにし
ている。このため、ある特殊な場合には、Ａ系、
Ｂ系の一方のLPRMを全面的にバイパスするこ
とがある。下記の表に記載したＡ系バイパス、Ｂ
系バイパスはこの全面バイパス状態を意味してい
る。
この発明は上述した事情を考慮してなされたも
ので、制御棒引抜きに伴う核燃料の熱的余裕の変
化を、現状の炉心状態に基いて予め予測計算して
制御棒引抜阻止位置を設定することにより、原子
炉の運転効率を向上させつつ、制御棒操作の監視
能力を向上させた制御棒引抜監視装置を提供する
ことを目的とする。 〔発明の概要〕 上述した目的を達成するために、この発明に係
る制御棒引抜監視装置は、選択された引抜制御棒
の引抜距離をパラメータとして、制御棒引抜量に
対する核燃料の熱的余裕の指標変化や上記引抜制
御棒を囲む炉内中性子検出器の中性子束信号の変
化量をそれぞれ予測計算する予測計算装置と、こ
れらの予測計算値を予め設定された核燃料の熱的
余裕指標の限界値とそれぞれ比較演算する比較回
路とを有し、前記予測計算装置は、上記熱的余裕
指標の限界値内での前記引抜制御棒の引抜可能距
離を推定し、上記引抜可能距離を前記引抜制御棒
の引抜限界値として、また前記中性子束信号の変
化量の大きな複数個の炉内中性子検出器につい
て、制御棒引抜限界値での中性子束信号を中性子
束信号の限界値としてそれぞれ設定し、前記比較
回路は、選択された引抜制御棒の引抜操作時に、
引抜制御棒の位置信号および上記引抜制御棒回り
の中性子束信号とを、制御棒引抜限界値および中
性子束信号限界値とそれぞれ比較し、制御棒位置
信号および中性子束信号の一方が上記限界値を超
えたとき、制御棒引抜信号を制御棒制御装置に出
力させるようにしたものである。 〔発明の実施例〕 以下、この発明に係る制御棒引抜監視装置の一
実施例について添附図面を参照して説明する。 第１図において、符号１０は沸騰水型原子炉の
図示しない原子炉圧力容器内に収容される炉心を
示し、この炉心には多数の燃料集合体（図示せ
ず）とともに炉出力を調節制御する制御棒１１お
よび固定型炉内中性子検出器（LPRM）１２が
格納されている。制御棒１１は原子炉圧力容器の
下方に設けられた制御棒駆動機構１３により制御
され、炉心１０内へ挿入、引抜きが行なわれる。
制御棒駆動機構１３は制御棒制御装置１４からの
駆動制御信号S1により作動制御され、制御棒１１
の引抜位置は、制御棒位置検出装置１５により位
置的に検出される。この検出装置検出装置１５か
らの制御棒位置検出信号S2は、制御棒制御装置１
４および制御棒引抜監視装置１６に出力される。 一方、炉心１０に配設されたLPRM１２は制
御棒引抜監視装置１６に接続され、各系の
LPRM１２からの中性子束検出信号S3が出力さ
れる。 ところで、炉心１０に装架された各制御棒のう
ち、引き抜かれる引抜制御棒１１が選択される
と、制御棒選択信号S4が制御棒制御装置１４に入
力される。この制御棒制御装置１４には、制御棒
位置検出装置１５から制御棒位置検出信号S2も入
力されて制御棒位置が監視される一方、上記制御
棒選択信号S4の入力を受けて、制御棒引抜監視装
置１６に現在の炉心１０内の全ての制御棒位置お
よび選択引抜制御棒位置等の予測計算に必要な予
測計算情報S5が入力される。 また、制御棒引抜監視装置１６には原子炉プラ
ントおよび炉心の各検出器１７から現状のデー
タ、例えば炉出力や炉心流量、炉心温度、再循環
流量、給水流量等のデータ（以下、炉心部データ
信号という。）S6とLPRM１２からの中性子束検
出信号（LPRM信号）S3が入力される。制御棒
引抜監視装置１６は、上記入力情報S3，S5，S6か
ら、選択された引抜制御棒１１の引抜距離をパラ
メータとして核燃料の熱的余裕およびLPRM信
号S3の変化を予測計算し、選択された引抜制御棒
１１の引抜可能距離を求める。この引抜可能距離
情報S7は制御棒制御装置１４を通して距離情報S8
として運転員に示される。 一方、制御棒選択信号S4が入力された後で制御
棒制御装置１４に制御棒操作要求信号S9が入力さ
れると、制御棒制御装置１４は駆動信号S1を制御
棒駆動機構１３に出力し、制御棒駆動機構１３を
作動制御させ、選択された引抜制御棒１１の引抜
き操作が行なわれる。この引抜操作時に、引抜制
御棒１１の引抜位置が制御棒位置検出装置１５で
位置的に検出され、その検出信号S2が制御棒引抜
監視装置１６に入力される。 また、制御棒監視装置１６は上記引抜制御棒位
置検出信号S2とLPRM信号S3とを予め予測計算
により予め設定された核燃料の熱的余裕の制限値
とそれぞれ比較し、いずれか一方が制限値を超え
たとき、制御棒引抜阻止信号S10を制御棒制御装
置１４に出力し、これにより駆動信号S1を停止さ
せ、制御棒駆動機構１３を停止させる。 制御棒引抜監視制御装置１６は第２図に示すよ
うに、予測計算装置１８と比較回路１９とから構
成される。予測計算装置１８は制御棒選択時に、
選択された引抜制御棒１１の引抜可能距離と、
LPRM信号S3の限界値とを予測し、その予測結
果情報S11を比較回路１９に出力する。比較回路
１９には実際の制御棒の引抜操作中の制御棒位置
検出信号S2とLPRM信号S3とが入力され、この
入力信号S2，S3は、予め設定された核燃料の熱的
余裕指標の限界値、すなわち制御棒引抜阻止設定
値と比較し、設定値を超えたとき制御棒引抜阻止
信号S10を出力する。 次に、予測計算装置１８による制御棒引抜阻止
設定値の算出方法について説明する。 予測計算装置１８は選択された引抜制御棒が引
き抜かれた場合の核燃料の熱的余裕および
LPRM信号S3の変化を、炉心部データ信号S6か
ら、中性子拡散方程式をベースとした核熱水力計
算コードにより、炉心１０内の炉出力分布および
熱中性子束分布等を計算することにより求める。
核燃料の熱的余裕は、原子炉燃料の健全性を判定
する上での指標であり、この核燃料熱的余裕指標
には限界出力比（以下、CPRという。）と線出力
密度（以下、LHGRという）とがある。いずれ
にしても選択された引抜制御棒１１の引抜距離を
パラメータとして核燃料の熱的余裕が計算され
る。 第３図ＡおよびＢは制御棒１１の引抜距離に対
する限界出力比の変化量（△CPR）および線出
力密度の変化量（△LHGR）を示している。 選択された引抜制御棒１１の引抜可能距離は、
これらの変化量（△CPRおよび△LHGR）によ
つて核燃料の健全性上予め定められた制限圧を超
えると考えられる点として決定され、制御棒引抜
可能距離は限界出力比（CPR）から決定される
制御棒引抜距離△LC（第３図Ａ参照）と線出力密
度（LCGR）から決定される制御棒引抜距離△LL
（第３図Ｂ参照）のうち小さい方の値（第３図Ｃ
参照）である。 また、制御棒引抜位置における制御棒引抜阻止
設定点LBは第３図Ｄに示すように、現在の制御
棒の挿入位置LOと変位（引抜）可能量△Ｌとか
ら LB＝LO−△Ｌ ただし△Ｌはmin（△LC，△LL） …(1) で表わされ、記憶される。 一方、制御棒引抜距離に対してLPRM信号S3
の上昇変化量が計算され、第３図ＡおよびＢで決
定された制御棒引抜可能距離△LC（△LL）まで引
抜いたときのLPRM信号S3の変化量△Ｒと現在
のLPRM信号値ROとからLPRM信号の制御棒引
抜阻止設定点RBは、 RB＝RO＋△Ｒ …(2) で決定され、記憶される。 LPRM信号の制御棒引抜阻止設定点RBは、選
択された引抜制御棒１１のまわりの全ての
LPRMについて計算される。このため、LPRM
１２の個数をＮ個とすると、Ｎ個の引抜阻止設定
点RB（ｎ）ただしｎ＝１〜Ｎが存在する。この数
は選択された引抜制御棒１１が１本の場合には16
個であるが、引抜制御棒１１が例えば４本の場合
には64個にもなり、引抜操作時に全てのLPRM
信号を監視することは比較回路１９の構成が複雑
になる。 ところで、一般に制御棒操作において、操作さ
れる引抜制御棒１１周りの全てのLPRM信号が
大きく変化するわけではなく、LPRM信号の信
号変化量は小さい。この小さな変化量のLPRM
信号は監視する必要がなく、また、制御棒引抜距
離に対するLPRM信号変化量が小さいため、制
御棒引抜阻止信号を発する情報としては好ましく
ない。したがつて、各LPRM信号の変化量△Ｒ
(n)ただしｎ＝１〜Ｎ、がある設定値より大きい
か、あるいはLPRM信号変化量△Ｒ(n)の大きな
ものから設定された個数分だけについて制御棒引
抜阻止設定点RBを決定すればよい。故障等でバ
イパスされたLPRMは当然ながらこの監視対象
から除外される。 制御棒１１の引抜操作に際して、第４図にて決
定された制御棒位置が制御棒引抜阻止設定点LB
およびLPRM信号の引抜阻止設定点RBのいずれ
か一方を超えたとき、引抜制御棒１１の引抜きが
阻止される。 第４図Ａは炉内中性子検出器からのLPRM信
号による制御棒の引抜阻止を示しており、図中曲
線Ｐは予測したLPRM信号の変化を表し、曲線
ｑは実際のLPRM信号の変化を示す。制御棒の
引抜阻止は、実際のLPRM信号が制御棒引抜阻
止設定点RBに達した位置、Ｂ点で行なわれる。 第４図Ｂは制御棒引抜位置における制御棒１１
の引抜阻止を示しており、曲線ｒおよびｓは第４
図Ａに示したものと同様、予測および実際の
LPRM信号の変化を表している。第４図Ｂは実
際のLPRM信号が予測したLPRM信号の上昇量
より小さい場合を示し、この時には実際の
LPRM信号が引抜阻止設定点LBによつて制御棒
１１の引抜きが阻止される。このように、制御棒
の引抜阻止設定点を２つ有することにより、信頼
性が非常に高くなる。 従来の制御棒引抜監視装置では、制御棒の実際
の引抜きによつてLPRMの読みが制御棒引抜前
に比べ所定量上廻つたときに、制御棒の引抜阻止
が行なわれるが、この発明に係る制御棒引抜監視
装置においては、制御棒の引抜可能距離が予め予
測計算により得られるので、燃料の健全性上過剰
な出力上昇をもたらす制御棒引抜操作の妥当性が
事前にチエツクされ、安全性が非常に向上する。
また、制御棒の引抜阻止位置は、従来の制御棒引
抜監視装置では、燃料の健全性が充分に維持され
るように設定されるため、炉心状態や操作される
引抜制御棒の炉心内位置によつては充分に熱的余
裕があるのに制御棒の引抜きが阻止され、運転性
を阻害し、原子炉の経済性が損われる恐れがあつ
たが、この発明に係る制御棒引抜監視装置では、
現在の原子炉の炉心状態を考慮して、各制御棒毎
に個別に制御棒引抜阻止位置が設定されるため、
運転性が向上する。さらに、制御棒引抜阻止は、
LPRM信号による制御棒引抜阻止設定点および
制御棒位置による制御棒引抜阻止設定点の２種類
によつて行なわれるため、信頼性や安全性が向上
する。 複数本の制御棒を同時に操作し、引き抜く場合
でも、予め予測したLPRM信号の変化量の大き
なものだけについてLPRM信号の監視を行なう
ことにより、検出すべきLPRM信号の数の低減
を図ることができ、回路構成が簡素化される。 〔発明の効果〕 以上に述べたように、この発明に係る制御棒引
抜監視装置においては、予測計算装置と比較回路
とにより原子炉制御棒の引抜操作において、選択
された制御棒に対しそれが引き抜かれた時の燃料
の熱的余裕を予測評価し、熱的余裕の限界値内で
の引抜可能距離を推定して引抜限界値として設定
すると共に、制御棒の引抜に伴う炉内中性子検出
器の中性子束信号の変化も予測し、さらに中性子
束信号の変化量の大きな複数の炉内中性子検出器
について、制御棒引抜限界値での中性子束信号を
中性子束信号の限界値として設定し、制御棒引抜
が開始された時、制御棒位置と中性子束信号の両
者を監視し、いずれか一方が先に設定した限界値
を超えた場合に制御棒引抜阻止信号を制御棒制御
装置に出力するようにしたので、原子炉出力運転
時の制御棒の引抜量を個別にガイドし、監視性能
を向上させるとともに、核燃料の健全性が保たれ
る範囲内での選択されたた引抜制御棒の引抜可能
位置を予め個別に知ることができ、核燃料の健全
性を損う可能性のある制御棒の引抜きが行なわれ
ようとした場合には、制御棒の引抜が阻止される
ため、原子炉の運転性が向上するとともに、炉心
や核燃料の健全性が確保され、原子炉の経済性や
安全性が向上する等の効果を奏する。
ので、制御棒引抜きに伴う核燃料の熱的余裕の変
化を、現状の炉心状態に基いて予め予測計算して
制御棒引抜阻止位置を設定することにより、原子
炉の運転効率を向上させつつ、制御棒操作の監視
能力を向上させた制御棒引抜監視装置を提供する
ことを目的とする。 〔発明の概要〕 上述した目的を達成するために、この発明に係
る制御棒引抜監視装置は、選択された引抜制御棒
の引抜距離をパラメータとして、制御棒引抜量に
対する核燃料の熱的余裕の指標変化や上記引抜制
御棒を囲む炉内中性子検出器の中性子束信号の変
化量をそれぞれ予測計算する予測計算装置と、こ
れらの予測計算値を予め設定された核燃料の熱的
余裕指標の限界値とそれぞれ比較演算する比較回
路とを有し、前記予測計算装置は、上記熱的余裕
指標の限界値内での前記引抜制御棒の引抜可能距
離を推定し、上記引抜可能距離を前記引抜制御棒
の引抜限界値として、また前記中性子束信号の変
化量の大きな複数個の炉内中性子検出器につい
て、制御棒引抜限界値での中性子束信号を中性子
束信号の限界値としてそれぞれ設定し、前記比較
回路は、選択された引抜制御棒の引抜操作時に、
引抜制御棒の位置信号および上記引抜制御棒回り
の中性子束信号とを、制御棒引抜限界値および中
性子束信号限界値とそれぞれ比較し、制御棒位置
信号および中性子束信号の一方が上記限界値を超
えたとき、制御棒引抜信号を制御棒制御装置に出
力させるようにしたものである。 〔発明の実施例〕 以下、この発明に係る制御棒引抜監視装置の一
実施例について添附図面を参照して説明する。 第１図において、符号１０は沸騰水型原子炉の
図示しない原子炉圧力容器内に収容される炉心を
示し、この炉心には多数の燃料集合体（図示せ
ず）とともに炉出力を調節制御する制御棒１１お
よび固定型炉内中性子検出器（LPRM）１２が
格納されている。制御棒１１は原子炉圧力容器の
下方に設けられた制御棒駆動機構１３により制御
され、炉心１０内へ挿入、引抜きが行なわれる。
制御棒駆動機構１３は制御棒制御装置１４からの
駆動制御信号S1により作動制御され、制御棒１１
の引抜位置は、制御棒位置検出装置１５により位
置的に検出される。この検出装置検出装置１５か
らの制御棒位置検出信号S2は、制御棒制御装置１
４および制御棒引抜監視装置１６に出力される。 一方、炉心１０に配設されたLPRM１２は制
御棒引抜監視装置１６に接続され、各系の
LPRM１２からの中性子束検出信号S3が出力さ
れる。 ところで、炉心１０に装架された各制御棒のう
ち、引き抜かれる引抜制御棒１１が選択される
と、制御棒選択信号S4が制御棒制御装置１４に入
力される。この制御棒制御装置１４には、制御棒
位置検出装置１５から制御棒位置検出信号S2も入
力されて制御棒位置が監視される一方、上記制御
棒選択信号S4の入力を受けて、制御棒引抜監視装
置１６に現在の炉心１０内の全ての制御棒位置お
よび選択引抜制御棒位置等の予測計算に必要な予
測計算情報S5が入力される。 また、制御棒引抜監視装置１６には原子炉プラ
ントおよび炉心の各検出器１７から現状のデー
タ、例えば炉出力や炉心流量、炉心温度、再循環
流量、給水流量等のデータ（以下、炉心部データ
信号という。）S6とLPRM１２からの中性子束検
出信号（LPRM信号）S3が入力される。制御棒
引抜監視装置１６は、上記入力情報S3，S5，S6か
ら、選択された引抜制御棒１１の引抜距離をパラ
メータとして核燃料の熱的余裕およびLPRM信
号S3の変化を予測計算し、選択された引抜制御棒
１１の引抜可能距離を求める。この引抜可能距離
情報S7は制御棒制御装置１４を通して距離情報S8
として運転員に示される。 一方、制御棒選択信号S4が入力された後で制御
棒制御装置１４に制御棒操作要求信号S9が入力さ
れると、制御棒制御装置１４は駆動信号S1を制御
棒駆動機構１３に出力し、制御棒駆動機構１３を
作動制御させ、選択された引抜制御棒１１の引抜
き操作が行なわれる。この引抜操作時に、引抜制
御棒１１の引抜位置が制御棒位置検出装置１５で
位置的に検出され、その検出信号S2が制御棒引抜
監視装置１６に入力される。 また、制御棒監視装置１６は上記引抜制御棒位
置検出信号S2とLPRM信号S3とを予め予測計算
により予め設定された核燃料の熱的余裕の制限値
とそれぞれ比較し、いずれか一方が制限値を超え
たとき、制御棒引抜阻止信号S10を制御棒制御装
置１４に出力し、これにより駆動信号S1を停止さ
せ、制御棒駆動機構１３を停止させる。 制御棒引抜監視制御装置１６は第２図に示すよ
うに、予測計算装置１８と比較回路１９とから構
成される。予測計算装置１８は制御棒選択時に、
選択された引抜制御棒１１の引抜可能距離と、
LPRM信号S3の限界値とを予測し、その予測結
果情報S11を比較回路１９に出力する。比較回路
１９には実際の制御棒の引抜操作中の制御棒位置
検出信号S2とLPRM信号S3とが入力され、この
入力信号S2，S3は、予め設定された核燃料の熱的
余裕指標の限界値、すなわち制御棒引抜阻止設定
値と比較し、設定値を超えたとき制御棒引抜阻止
信号S10を出力する。 次に、予測計算装置１８による制御棒引抜阻止
設定値の算出方法について説明する。 予測計算装置１８は選択された引抜制御棒が引
き抜かれた場合の核燃料の熱的余裕および
LPRM信号S3の変化を、炉心部データ信号S6か
ら、中性子拡散方程式をベースとした核熱水力計
算コードにより、炉心１０内の炉出力分布および
熱中性子束分布等を計算することにより求める。
核燃料の熱的余裕は、原子炉燃料の健全性を判定
する上での指標であり、この核燃料熱的余裕指標
には限界出力比（以下、CPRという。）と線出力
密度（以下、LHGRという）とがある。いずれ
にしても選択された引抜制御棒１１の引抜距離を
パラメータとして核燃料の熱的余裕が計算され
る。 第３図ＡおよびＢは制御棒１１の引抜距離に対
する限界出力比の変化量（△CPR）および線出
力密度の変化量（△LHGR）を示している。 選択された引抜制御棒１１の引抜可能距離は、
これらの変化量（△CPRおよび△LHGR）によ
つて核燃料の健全性上予め定められた制限圧を超
えると考えられる点として決定され、制御棒引抜
可能距離は限界出力比（CPR）から決定される
制御棒引抜距離△LC（第３図Ａ参照）と線出力密
度（LCGR）から決定される制御棒引抜距離△LL
（第３図Ｂ参照）のうち小さい方の値（第３図Ｃ
参照）である。 また、制御棒引抜位置における制御棒引抜阻止
設定点LBは第３図Ｄに示すように、現在の制御
棒の挿入位置LOと変位（引抜）可能量△Ｌとか
ら LB＝LO−△Ｌ ただし△Ｌはmin（△LC，△LL） …(1) で表わされ、記憶される。 一方、制御棒引抜距離に対してLPRM信号S3
の上昇変化量が計算され、第３図ＡおよびＢで決
定された制御棒引抜可能距離△LC（△LL）まで引
抜いたときのLPRM信号S3の変化量△Ｒと現在
のLPRM信号値ROとからLPRM信号の制御棒引
抜阻止設定点RBは、 RB＝RO＋△Ｒ …(2) で決定され、記憶される。 LPRM信号の制御棒引抜阻止設定点RBは、選
択された引抜制御棒１１のまわりの全ての
LPRMについて計算される。このため、LPRM
１２の個数をＮ個とすると、Ｎ個の引抜阻止設定
点RB（ｎ）ただしｎ＝１〜Ｎが存在する。この数
は選択された引抜制御棒１１が１本の場合には16
個であるが、引抜制御棒１１が例えば４本の場合
には64個にもなり、引抜操作時に全てのLPRM
信号を監視することは比較回路１９の構成が複雑
になる。 ところで、一般に制御棒操作において、操作さ
れる引抜制御棒１１周りの全てのLPRM信号が
大きく変化するわけではなく、LPRM信号の信
号変化量は小さい。この小さな変化量のLPRM
信号は監視する必要がなく、また、制御棒引抜距
離に対するLPRM信号変化量が小さいため、制
御棒引抜阻止信号を発する情報としては好ましく
ない。したがつて、各LPRM信号の変化量△Ｒ
(n)ただしｎ＝１〜Ｎ、がある設定値より大きい
か、あるいはLPRM信号変化量△Ｒ(n)の大きな
ものから設定された個数分だけについて制御棒引
抜阻止設定点RBを決定すればよい。故障等でバ
イパスされたLPRMは当然ながらこの監視対象
から除外される。 制御棒１１の引抜操作に際して、第４図にて決
定された制御棒位置が制御棒引抜阻止設定点LB
およびLPRM信号の引抜阻止設定点RBのいずれ
か一方を超えたとき、引抜制御棒１１の引抜きが
阻止される。 第４図Ａは炉内中性子検出器からのLPRM信
号による制御棒の引抜阻止を示しており、図中曲
線Ｐは予測したLPRM信号の変化を表し、曲線
ｑは実際のLPRM信号の変化を示す。制御棒の
引抜阻止は、実際のLPRM信号が制御棒引抜阻
止設定点RBに達した位置、Ｂ点で行なわれる。 第４図Ｂは制御棒引抜位置における制御棒１１
の引抜阻止を示しており、曲線ｒおよびｓは第４
図Ａに示したものと同様、予測および実際の
LPRM信号の変化を表している。第４図Ｂは実
際のLPRM信号が予測したLPRM信号の上昇量
より小さい場合を示し、この時には実際の
LPRM信号が引抜阻止設定点LBによつて制御棒
１１の引抜きが阻止される。このように、制御棒
の引抜阻止設定点を２つ有することにより、信頼
性が非常に高くなる。 従来の制御棒引抜監視装置では、制御棒の実際
の引抜きによつてLPRMの読みが制御棒引抜前
に比べ所定量上廻つたときに、制御棒の引抜阻止
が行なわれるが、この発明に係る制御棒引抜監視
装置においては、制御棒の引抜可能距離が予め予
測計算により得られるので、燃料の健全性上過剰
な出力上昇をもたらす制御棒引抜操作の妥当性が
事前にチエツクされ、安全性が非常に向上する。
また、制御棒の引抜阻止位置は、従来の制御棒引
抜監視装置では、燃料の健全性が充分に維持され
るように設定されるため、炉心状態や操作される
引抜制御棒の炉心内位置によつては充分に熱的余
裕があるのに制御棒の引抜きが阻止され、運転性
を阻害し、原子炉の経済性が損われる恐れがあつ
たが、この発明に係る制御棒引抜監視装置では、
現在の原子炉の炉心状態を考慮して、各制御棒毎
に個別に制御棒引抜阻止位置が設定されるため、
運転性が向上する。さらに、制御棒引抜阻止は、
LPRM信号による制御棒引抜阻止設定点および
制御棒位置による制御棒引抜阻止設定点の２種類
によつて行なわれるため、信頼性や安全性が向上
する。 複数本の制御棒を同時に操作し、引き抜く場合
でも、予め予測したLPRM信号の変化量の大き
なものだけについてLPRM信号の監視を行なう
ことにより、検出すべきLPRM信号の数の低減
を図ることができ、回路構成が簡素化される。 〔発明の効果〕 以上に述べたように、この発明に係る制御棒引
抜監視装置においては、予測計算装置と比較回路
とにより原子炉制御棒の引抜操作において、選択
された制御棒に対しそれが引き抜かれた時の燃料
の熱的余裕を予測評価し、熱的余裕の限界値内で
の引抜可能距離を推定して引抜限界値として設定
すると共に、制御棒の引抜に伴う炉内中性子検出
器の中性子束信号の変化も予測し、さらに中性子
束信号の変化量の大きな複数の炉内中性子検出器
について、制御棒引抜限界値での中性子束信号を
中性子束信号の限界値として設定し、制御棒引抜
が開始された時、制御棒位置と中性子束信号の両
者を監視し、いずれか一方が先に設定した限界値
を超えた場合に制御棒引抜阻止信号を制御棒制御
装置に出力するようにしたので、原子炉出力運転
時の制御棒の引抜量を個別にガイドし、監視性能
を向上させるとともに、核燃料の健全性が保たれ
る範囲内での選択されたた引抜制御棒の引抜可能
位置を予め個別に知ることができ、核燃料の健全
性を損う可能性のある制御棒の引抜きが行なわれ
ようとした場合には、制御棒の引抜が阻止される
ため、原子炉の運転性が向上するとともに、炉心
や核燃料の健全性が確保され、原子炉の経済性や
安全性が向上する等の効果を奏する。
第１図はこの発明に係る制御棒引抜監視装置を
備えた沸騰水型原子炉の制御棒駆動系を示す図、
第２図はこの発明に係る制御棒引抜監視装置の一
実施例を示す詳細図、第３図Ａ，Ｂ，ＣおよびＤ
はこの発明に係る制御棒引抜監視装置での制御棒
引抜阻止設定点を決定する方法を示す図、第４図
ＡおよびＢはこの発明の制御棒引抜監視装置での
制御棒の引抜阻止動作を示す図、第５図は従来の
制御棒引抜監視装置により選択される引抜制御棒
と固定型炉内中性子検出器の配置関係を示す図、
第６図ＡおよびＢは従来の制御棒引抜監視装置に
おける信号強度と制御棒引抜位置との関係を示す
特性図である。 １０…炉心、１１…引抜制御棒、１２…炉内中
性子検出器、１３…制御棒駆動機構、１４…制御
棒制御装置、１５…制御棒位置検出装置、１６…
制御棒引抜監視装置、１８…予測計算装置、１９
…比較回路。
備えた沸騰水型原子炉の制御棒駆動系を示す図、
第２図はこの発明に係る制御棒引抜監視装置の一
実施例を示す詳細図、第３図Ａ，Ｂ，ＣおよびＤ
はこの発明に係る制御棒引抜監視装置での制御棒
引抜阻止設定点を決定する方法を示す図、第４図
ＡおよびＢはこの発明の制御棒引抜監視装置での
制御棒の引抜阻止動作を示す図、第５図は従来の
制御棒引抜監視装置により選択される引抜制御棒
と固定型炉内中性子検出器の配置関係を示す図、
第６図ＡおよびＢは従来の制御棒引抜監視装置に
おける信号強度と制御棒引抜位置との関係を示す
特性図である。 １０…炉心、１１…引抜制御棒、１２…炉内中
性子検出器、１３…制御棒駆動機構、１４…制御
棒制御装置、１５…制御棒位置検出装置、１６…
制御棒引抜監視装置、１８…予測計算装置、１９
…比較回路。
Claims (1)
- １ 選択された引抜制御棒の引抜距離をパラメー
タとして、制御棒引抜量に対する核燃料の熱的余
裕の指標変化や上記引抜制御棒を囲む炉内中性子
検出器の中性子束信号の変化量をそれぞれ予測計
算する予測計算装置と、これらの予測計算値を予
め設定された核燃料の熱的余裕指標の限界値とそ
れぞれ比較演算する比較回路とを有し、前記予測
計算装置は、上記熱的余裕指標の限界値内での前
記引抜制御棒の引抜可能距離を推定し、上記引抜
可能距離を前記引抜制御棒の引抜限界値として、
また前記中性子束信号の変化量の大きな複数個の
炉内中性子検出器について、制御棒引抜限界値で
の中性子束信号を中性子信号の限界値としてそれ
ぞれ設定し、前記比較回路は、選択された引抜制
御棒の引抜操作時に、引抜制御棒の位置信号およ
び上記引抜制御棒回りの中性子束信号とを、制御
棒引抜限界値および中性子束信号限界値とそれぞ
れ比較し、制御棒位置信号および中性子束信号の
一方が上記限界値を超えたとき、制御棒引抜信号
を制御棒制御装置に出力させるようにしたことを
特徴とする制御棒引抜監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59131749A JPS61105494A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 制御棒引抜監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59131749A JPS61105494A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 制御棒引抜監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61105494A JPS61105494A (ja) | 1986-05-23 |
| JPH053558B2 true JPH053558B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=15065289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59131749A Granted JPS61105494A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 制御棒引抜監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61105494A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0685886U (ja) * | 1993-05-24 | 1994-12-13 | 有限会社ベスト青梅 | 蝶 番 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7023165B2 (ja) * | 2018-04-16 | 2022-02-21 | 三菱重工業株式会社 | 原子炉の熱出力評価方法、原子炉の熱出力評価装置及び原子炉の熱出力評価プログラム、原子力設備の運転管理方法、原子力設備の運転管理装置、原子力設備の運転管理プログラム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56158991A (en) * | 1980-05-14 | 1981-12-08 | Hitachi Ltd | Control rod withdrawal monitoring device |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59131749A patent/JPS61105494A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0685886U (ja) * | 1993-05-24 | 1994-12-13 | 有限会社ベスト青梅 | 蝶 番 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61105494A (ja) | 1986-05-23 |
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