JPH068881B2 - 沸騰水型原子炉の再循環ポンプランバック装置 - Google Patents

沸騰水型原子炉の再循環ポンプランバック装置

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JPH068881B2
JPH068881B2 JP62162441A JP16244187A JPH068881B2 JP H068881 B2 JPH068881 B2 JP H068881B2 JP 62162441 A JP62162441 A JP 62162441A JP 16244187 A JP16244187 A JP 16244187A JP H068881 B2 JPH068881 B2 JP H068881B2
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recirculation pump
signal
recirculation
reactor
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士郎 大塚
穣 山田
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Toshiba Corp
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は複数基の再循環ポンプを備える沸騰水型原子炉
の再循環ポンプランバック装置に関する。
(従来の技術) 一般に沸騰水型原子炉には、第5図に示すように原子炉
圧力容器1内周に配設されたジェットポンプ2を介して
原子炉冷却材3を強制循環させる原子炉冷却材再循環系
が設けられる。
原子炉冷却材再循環系は、通常独立して並列に設けた2
ループの再循環配管から成り、各ループには電動機4に
よって駆動される再循環ポンプ5が取り付けられ、再循
環ポンプ5の流量を調整することにより原子炉の出力を
制御している。
再循環ポンプ5の流量調整は、第5図に示す通り、予め
速度設定器6に記憶された設定値に従って、速度制御器
7から出力される速度要求信号8を可変周波数電源9に
入力し、電源の周波数を増減変更して電動機4の回転数
を制御することにより実施される。
原子炉が定格出力で運転されている場合は、2台の再循
環ポンプは100%定格速度で回転している。この場合
第6図に示すように、炉出力に対する冷却材3の炉心流
量は十分大きく、ジェットポンプ2のキャビテーション
領域Aからは離れた運転ポンプPにて再循環ポンプ
5が運転されているため、ジェットポンプ2のキャビテ
ーションは発生しない。
しかしながら、1台の再循環ポンプ5bがトリップする
と、残りの1台の再循環ポンプ5aを100%定格速度
で運転しても炉心流量は半減し、第4図に示すように運
転中の再循環ポンプ5aの運転ポイントPが、運転側
ループのジェットポンプのキャビテーション領域A
入る。
そのためジェットポンプにキャビテーションが発生し、
その振動により短時間内にジェットポンプが損傷する場
合がある。
一方、トリップして停止した再循環ポンプ5b側のルー
プを通り、冷却材3が逆流し、再循環ポンプ5bを逆回
転させて損傷を生じる場合もある。
上記のような再循環ポンプのトリップから生じるジェッ
トポンプおよび再循環ポンプの損傷を防止するために、
再循環ポンプのトリップが発生した場合は、運転員が運
転中の再循環ポンプ5aの運転状態を確認した上で、そ
の回転速度を、キャビテーションが発生しない所定の設
定値まで手動で低下させている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、回転速度を降下させる操作手順について
は、操作マニュアル等に詳細に指示されているが、最適
な操作を行なうためにはさらに熟達した技術が必要とさ
れる。
すなわち、回転速度を所定の設定値まで急激に低下させ
た場合は、炉出力および炉内水位等に大きな外乱を与え
プラントトリップに至るおそれがある。プラントトリッ
プに至るとその復旧に多大な時間と労力を要し、特に原
子力発電プラントなど公共性の高い原子力プラントの停
止は社会に与える影響も少なくない。
反対に回転速度を微小な変化量で徐々に低下させた場合
は、トリップした再循環ポンプが長時間にわたり逆回転
して損傷したり、キャビテーションによって運転中のジ
ェットポンプが損傷するおそれがある。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、再循環ポンプがトリップした場合に他の運転中の
再循環ポンプの回転速度をキャビテーション領域を回避
する所定の制限値まで自動的にランバックすることによ
り、停止した再循環ポンプおよび運転中のジェットポン
プの損傷を確実に防止し得る沸騰水型原子炉の再循環ポ
ンプランバック装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明に係る沸騰水型原子炉の再循環ポンプランバック
装置は、原子炉圧力容器内周に配設されたジェットポン
プを介して原子炉冷却材を強制循環させる複数基の再循
環ポンプと、各再循環ポンプのトリップ状態を検出する
検出器と、トリップした再循環ポンプに付設した検出器
からの検出信号によって原子炉内における冷却材の炉心
流量分布の不均一を検出するロジック回路と、ロジック
回路の出力信号を所定時間だけ遅延させて出力するタイ
マと、タイマからの出力信号によって動作し運転中の他
の再循環ポンプの回転速度を、予め記憶された制限速度
に減速させる制限速度信号を出力する速度制限器と、制
限速度に至るまでの回転速度の変化率を予め記憶された
制限値に保持し、速度制御器を経て可変周波数電源に速
度要求信号を出力する変化率制限器とから構成されるこ
とを特徴とする。
(作用) 上記構成の沸騰水型原子炉の再循環ポンプランバック装
置において、再循環ポンプのトリップ検出信号は検出器
からロジック回路に伝送され、ここで原子炉内における
冷却材の炉心流量分布の不均一が検出され、検出信号は
タイマ設定時間経過後に速度制限器に入力される。速度
制限器は、他の再循環ポンプの回転速度を予め記憶され
た制限速度に制限する制限速度信号を出力する。制限速
度信号を受けた変化率制限器は、制限速度に至るまでの
回転速度の変化率を予め記憶された制限値に保持し、速
度制限器を経て可変周波数電源に速度要求信号を出力
し、電源の周波数を減少させることにより再循環ポンプ
の回転速度を制限速度まで低減する。
すなわち、一部の再循環ポンプのトリップが検出され、
運転中の他の再循環ポンプの回転速度が可変周波数電源
の周波数を変えることにより、タイマ設定時間経過後、
所定の制限速度へ所定の変化率に従って自動的にランバ
ックされる。
したがって、停止した再循環ポンプの逆転による損傷お
よびジェトポンプのキャビテーションによる損傷が防止
され、機器の健全性が維持されるとともにランバック操
作に要した運転員の労力負荷を低減することができる。
また、プラントにとって許容できる緩慢な変化率で再循
環ポンプの回転速度を自動的に降下することができるた
め、プラントの誤停止が回避される。
(実施例) 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第1図は本発明に係る沸騰水型原子炉の再循環ポ
ンプランバック装置の一実施例を示すブロック図であ
り、第5図に示す従来例と同一要素には同一符号を付し
ている。
本実施例の沸騰水型原子炉の再循環ポンプランバック装
置は、第5図に示す従来の再循環ポンプの流量調整機構
に検出器10、ロジック回路11、タイマ12、速度制
限器13、変化率制限器14を付加して構成される。
検出器10a,10b…は各再循環ポンプの駆動源とな
る可変周波数電源9a,9b…の入力遮断器15a,1
5b…の接点の開閉状態を検出することにより各再循環
ポンプ5a,5b…のトリップを検出するように構成さ
れる。
またロジック回路は、各検出器10a…10zからの各
信号回路をひとつのOR回路に接続して慣用的に構成す
ることができる。しかしながら上記ひとつのOR回路を
使用したロジック回路においては、少なくとも1台の再
循環ポンプのトリップ発生を検知することは可能である
が、どの再循環ポンプのがトリップしたのかを特定する
ことが困難である。
そこで本実施例では、例えば第2図に示すようなロジッ
ク回路11を各再循環ポンプ系列毎に設けている。第2
図は再循環ポンプ5aのトリップを検出するロジック回
路11の構成例を代表して例示している。
すなわち再循環ポンプ5aのトリップ検出用のロジック
回路11は、第2図に示すように、各可変周波数電源毎
に設置した検出器10a…10zからの検出信号に対し
て論理積演算を行なうAND回路11aを有し、さらに
NOT回路11bを介したAND回路11cを接続して
構成され、さらに検出器10aからの分岐信号回路(一
致検出用分岐路)をAND回路11cに接続して構成さ
れる。
一方、再循環ポンプ5b…5zのトリップ検出用のロジ
ック回路においては、第2図において検出器10aから
の分岐信号回路に替えて、対応する各検出器10b…1
0zからの分岐信号回路をAND回路11cに接続する
点以外は第2図に示すロジック回路11と同様である。
各再循環ポンプ5a…5zの正常運転時には対応する検
出器10a…10zからOFF信号が出力される一方、
トリップ時にはON信号が出力される。
ここで再循環ポンプ5aがトリップした場合のロジック
回路の出力状況を第2図に基づいて説明する。すなわち
検出器10aからON信号が出力される一方、他の検出
器10b…10zからはOFF信号が出力される結果、
AND回路11aからはOFF信号が出力され、NOT
回路11bからはON信号が出力される。そしてNOT
回路11bからのON信号と、検出器10aの分岐信号
回路からのON信号とによってAND回路11cからO
N信号が出力され、トリップ信号が出力される。また少
なくとも1基の再循環ポンプがトリップしたことを示す
NOT回路11bからのON信号と検出器10aからの
ON信号との一致がAND回路11cが確認され、トリ
ップしたポンプが再循環ポンプ5aであることが特定さ
れる。このAND回路11cのON信号により、図示し
ない警報器等が作動する。
以下、前記のように対応する分岐信号回路をAND回路
11cに接続した各ロジック回路において、対応する再
循環ポンプのトリップが検出される。そして上記各ロジ
ック回路によって少なくとも1台の再循環ポンプのトリ
ップを検出し、複数基の再循環ポンプの運転状態のアン
バランスが生じて冷却材の炉心流量分布が不均一になっ
たことが検出され、検出信号が出力される。
ロジック回路11の二次側にはタイマ12が接続され、
このタイマ12はロジック回路11の出力信号を所定時
間だけ遅延させて速度制限器13および変化率制限器1
4に出力する。
なお、タイマ12に設定される遅延時間は、再循環ポン
プトリップ時に生じる外乱が整定するまで要する時間を
基準に求められ、通常2分程度に設定される。
速度制限器13および変化率制限器14は、速度設定器
6と速度制限器7との間に直列に接続される。
タイマ12からのタイマ出力信号12aによって動作す
る速度制限器13は、速度設定器6から設定信号に従っ
て運転中の他の再循環ポンプの回転速度を制限し、予め
記憶された制限速度に減速させる制限速度信号16を出
力する。なお正常運転中の他の再循環ポンプは、対応す
る検出器10a〜10zの出力信号がOFFであること
を確認することにより検知される。
ここで制限速度としては、トリップした再循環ポンプの
逆回転が発生しない炉心流量範囲であり、また第4図に
示すようにジェットポンプのキャビテーション領域A
回避するように予め制定された運転ポイントPに対応
する再循環ポンプの回転速度が選定される。この制限速
度は通常、定格運転時の50%程度に設定される。
制限速度信号16を受けた変化率制限器14は、制限速
度に至るまでの回転速度の変化率を予め記憶された制限
値に保持しつつ、所定の変化率で漸減する速度要求信号
8を速度制御器7を経て可変周波数電源9aに出力す
る。
ここで変化率の制限値としては、ランバック操作による
プラントの運転パラメータに大きな外乱を与えず、プラ
ントの誤停止を招くおそれが少ない値として通常毎分1
0%程度に設定される。
変化率制限器14からの速度要求信号8を受けた速度制
御器7は、信号レベルに応じて電源の周波数を低減して
電動機4aの回転速度を所定値まで自動的に降下させ
る。
さらに、本実施例における各種信号レベルの経時変化を
第3図に従って説明する。
時刻t=0において再循環ポンプ5bがトリップする
と、検出器10bの検出信号がONとなりロジック回路
11が動作する。ロジック回路11からの信号によりタ
イマ12が動作し、予め設定された時間Tが経過後にタ
イマ出力信号12aが速度制限器13および変化率制限
器14に入力される。タイマ出力信号12aによって動
作した速度制限器13は、動作前に速度設定器6によっ
て設定されていた100%定格回転速度を制限し、制限
速度迄ステップ状に制限速度信号16の信号レベルを降
下させる。しかし実際の速度要求信号8は、変化率制限
器14に予め記憶された所定の変化率に従って徐々に低
下する。そして、検出器10aの出力がOFFである運
転中の再循環ポンプ5aは所定の制限速度まで徐々にラ
ンバックされる。
したがって、トリップして停止した再循環ポンプの逆転
による損傷およびジェットポンプのキャビテーションに
よる損傷が防止され、原子炉内機器の健全性が維持され
るとともに、従来ランバック操作に要した運転員の労力
負荷を低減することができる。
また、運転中のプラントパラメータに大きな変動を与え
ずに緩慢な変化率で再循環ポンプの回転速度を自動的に
降下させることができるため、プラントの誤停止が防止
される。
〔発明の効果〕
以上説明の通り、本発明に係る沸騰水型原子炉の再循環
ポンプランバック装置によれば、一部の再循環ポンプの
トリップが検出された場合、運転中の他の再循環ポンプ
の回転速度が、タイマ設定時間経過後に動作する速度制
限器および変化率制限器の働きにより、所定の制限速度
へ所定の変化率に従って自動的にランバックされる。
したがって停止した再循環ポンプが逆回転して損傷した
り、キャビテーションによってジェットポンプが損傷す
ることが防止され、原子炉内機器の健全性が維持される
とともに、従来ランバック操作に要した運転員の労力負
荷を大幅に低減することができる。
また運転中のプラントパラメータに大きな変動を与え
ず、プラントによって許容できる変化率に従ってランバ
ック操作が自動的になされるため、プラントの誤停止が
回避されるなど、原子力プラントの安全運転に多くの効
果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る沸騰水型原子炉の再循環ポンプラ
ンバック装置の一実施例を示すブロック図、第2図は第
1図におけるロジック回路およびタイマの代表的な構成
例を示し、再循環ポンプ5aのトリップを検出するロジ
ック回路を示すブロック図、第3図は各種信号の経時変
化を示すグラフ、第4図は1台の再循環ポンプを運転し
た場合の炉心流量と炉出力との関係およびジェットポン
プのキャビテーション領域を示すグラフ、第5図は従来
の再循環ポンプの流量調整機構を示す系統図、第6図は
2台の再循環ポンプを運転した場合の炉心流量と炉出力
との関係におよびジェットポンプのキャビテーション領
域を示すグラフである。 1…原子炉圧力容器、2…ジェットポンプ、3…冷却
材、4…電動機、5,5a,5b…再循環ポンプ、6…
速度設定器、7…速度制御器、8…速度要求信号、9,
9a,9b…可変周波数電源、10,10a,10b,
…,10z…検出器、11…ロジック回路、11a、1
1c…AND回路、11b…NOT回路、12…タイ
マ、12a…タイマ出力信号、13…速度制限器、14
…変化率制限器、15,15a,15b…入力遮断器、
16…制限速度信号、A,A…キャビテーション領
域、P,P,P…運転ポイント。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原子炉圧力容器内周に配設されたジェット
    ポンプを介して原子炉冷却材を強制循環させる複数基の
    再循環ポンプと、各再循環ポンプのトリップ状態を検出
    する検出器と、トリップした再循環ポンプに付設した検
    出器からの検出信号によって原子炉内における冷却材の
    炉心流量分布の不均一を検出するロジック回路と、ロジ
    ック回路の出力信号を所定時間だけ遅延させて出力する
    タイマと、タイマからの出力信号によって動作し運転中
    の他の再循環ポンプの回転速度を、予め記憶された制限
    速度に減速させる制限速度信号を出力する速度制限器
    と、制限速度に至るまでの回転速度の変化率を予め記憶
    された制限値に保持し、速度制御器を経て可変周波数電
    源に速度要求信号を出力する変化率制限器とから構成さ
    れることを特徴とする沸騰水型原子炉の再循環ポンプラ
    ンバック装置。
  2. 【請求項2】速度要求信号は、ロジック回路動作時にタ
    イマ、速度制御器および変化率制限器を経由して出力さ
    れるように接続された特許請求の範囲第1項記載の沸騰
    水型原子炉の再循環ポンプランバック装置。
  3. 【請求項3】検出器は、可変周波数電源の入力遮断器の
    接点状態を検出することにより再循環ポンプのトリップ
    状態を検出するように構成した特許請求の範囲第1項記
    載の沸騰水型原子炉の再循環ポンプランバック装置。
JP62162441A 1987-07-01 1987-07-01 沸騰水型原子炉の再循環ポンプランバック装置 Expired - Lifetime JPH068881B2 (ja)

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