JPH07111471B2 - ペリオドトリツプ監視装置 - Google Patents

ペリオドトリツプ監視装置

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JPH07111471B2
JPH07111471B2 JP61315405A JP31540586A JPH07111471B2 JP H07111471 B2 JPH07111471 B2 JP H07111471B2 JP 61315405 A JP61315405 A JP 61315405A JP 31540586 A JP31540586 A JP 31540586A JP H07111471 B2 JPH07111471 B2 JP H07111471B2
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JP
Japan
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signal
timer
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scrum
monitoring device
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潤 浜田
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Measurement Of Radiation (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、原子炉圧力容器内の起動系領域ならびに中間
系領域にある中性子束から原子炉出力を測定し、原子炉
の平均出力または局部出力が異常に上昇する等の過渡現
象を示した場合に、制御棒引抜阻止信号又はスクラム信
号を発生するペリオドトリップ監視装置に関する。
(従来の技術) 一般に原子炉内の中性子束レベルは、広い測定レンジ
(たとえば、沸騰水形原子炉では、11桁の測定レンジ)
を持っており、一つの測定手段で測定することは技術的
に困難である。このため、従来から三つの測定手段を組
み合せて使用している。
第一の測定手段は低中性子束レンジ(起動領域)による
もので、この領域では炉出力が計数率に比例するので、
低レンジ6桁をパルス計測法による計数で計数率を求め
て中性子束レベルを測定している。第二の測定手段は中
間の中性子束レンジ(中間領域)によるもので、この領
域では炉出力が出力信号のゆらぎ成分の二乗平均値に比
例することに着目し、キャンベル法を用いて測定する。
つまり、検出器出力信号の交流成分の実効値の二乗によ
って測定する。第三の測定手段は高中性子束レンジ(出
力領域)によるもので、この領域では炉出力が直流電流
に比例することに着目し、検出器からの直流電流を測定
するものである。
近年、パルス計測法による測定と、キャンベル法による
測定とを同一の測定装置として計測する広域測定装置が
開発され、起動領域と中間領域の測定を一括して一計測
領域(起動中間領域)として計測することが可能となっ
た。
また、上述の測定手段を原子炉の安全系として使用する
場合の取り扱い方もそれぞれ異なっている。一般に出力
がe(自然対数の底)倍になるまでの時間Tをペリオド
と定義し出力変化の指標とする。起動中間領域において
は、このペリオドを監視し、この値が一定値を超えた場
合、制御棒引抜阻止信号あるいは原子炉緊急停止(以後
スクラムという)信号が出力される。
一方、出力領域では、その出力指示値が一定値たとえば
定格の120%出力を超えた場合にスクラム信号が出力さ
れる。ここで、起動中間領域では急激な出力上昇を防止
し、また、出力領域では定格出力を超えないように監視
して原子炉の安全性を確保する。
次に、起動中間領域において用いられるペリオドトリッ
プ監視装置を示す。なお、出力領域で用いられる安全装
置は本発明と直接関係ないので詳述しない。
第1図は従来の起動中間領域におけるペリオドトリップ
監視装置のブロック図である。
ペリオドトリップ監視装置は、起動中間領域における原
子炉出力を測定する広域測定装置9と、この広域測定装
置9からの原子炉出力信号によって制御棒引抜阻止信号
を出力する制御棒系監視装置10aと、スクラム信号を出
力するスクラム系監視装置10bとを備えている。
また広域測定装置9は、原子炉内に設置された例えば各
分裂計数管のような中性子束検出器1と、広域増幅器2
と、広域処理回路3と、切換器4とから構成されてい
る。
このうち、広域増幅器2は、中性子系検出器1の出力信
号を周波数帯域分離するとともに高周波数成分が入力さ
れるパルス用増幅器及び中間周波数成分が入力されるキ
ャンベル系増幅器を有するものである。また、広域処理
回路3は、パルス用増幅器の出力を波高弁別し計数率を
計測し起動信号を出力する起動出力処理回路、及びキャ
ンベル用増幅器の出力信号を二乗平均し平滑化し中間信
号として出力する中間出力処理回路と、を有するもので
ある。さらに、切換器4は、起動信号の計数率が予め設
定した設定値以上のときは中間信号を通過させ、逆に起
動信号が前記設定値未満のときは起動系信号を通過させ
るものである。
一方、制御棒系監視装置10aは、広域測定装置9からの
原子炉を出力信号φを制御棒系増幅器5aおよび制御棒
系ローパスフィルタ6aを通して制御棒系信号φとし、
原子炉出力信号φと制御棒系信号φとを比較器7aで
比較し、原子炉出力信号φ制御棒系信号φより大き
い場合に制御棒引抜阻止信号を出力するものである。ま
た、スクラム系監視装置10bは、広域測定装置9からの
原子炉出力信号φをスクラム系増幅器5bおよびスクラ
ム系ローパスフィルタ6bを通してスクラム系信号φ
し、原子炉出力信号φとスクラム系信号φとを比較
器7bで比較し、原子炉信号φがスクラム系信号φ
り大きい場合にスクラム信号を出力するものである。
ここで、原子炉出力信号φ、制御棒系信号φおよび
スクラム系信号φとの関係は以下の式によって表現さ
れる。
ここで i=a,b φ(t):制御棒系またはスクラム系監視装置10iへ
の入力信号 φ(t):増幅器5i及びローパスフィルタ6iを通過し
た信号(第5図中のφ及びφ) Gi:増幅器5iのゲイン λi:ローパスフィルタ6iの時定数の逆数 (1)式は中性子束がペリオドτで上昇すると解析的
に解け で与えられる。
(φ(t)=φ(0)et/τi) さらにt=∞においてφ=φなることを利用すると RCi=(Gi−1)・τ ……(3) となりローパスフィルタ6iの時定数RCiとゲインGiの関
係が与えられる。したがって、この監視装置10iにおい
てRCiとGiを設定するとペリオドτが与えられること
になり、あるペリオド(例えば10秒)で制御棒引抜阻止
信号またはスクラム信号を出したい時にはそれに対応す
るRCiとGiの組み合せを設定すれば良い。
例えばRCi=40秒、Gi=5秒とすると、トリップ設定ペ
リオドτ(3)式よりτ=10秒となり、原子炉の出
力上昇が10秒より短いペリペリオドで上昇した場合トリ
ップ信号を発する。第6図に制御棒引抜阻止設定ペリオ
ド20秒、スクラム設定ペリオド10秒で原子炉の中性子束
がペリオド9秒で上昇した場合の応答例を示す。符号30
は第5図に示した切換器4の原子炉出力信号φを示
し、符号31はスクラム監視装置10bの構成要素であるス
クラム系増幅器5b、スクラム系ローパスフィルタ6bを通
過後のスクラム系信号φを示し、符号32は制御棒系監
視装置10aの構成要素である制御棒系増幅器5a、制御棒
系ローパスフィルタ6aを通過後の制御棒系信号φを示
している。交点33で制御棒引抜阻止信号、交点34でスク
ラム系信号等のトリップ信号が発生している。
しかしながら、上記ペリオドトリップ監視装置において
は、制御棒引抜阻止設定またはスクラム設定ペリオド以
上のペリオドの中性子束上昇(原子炉出力上昇)に関し
てはトリップ信号を発生させることはできない。
第7図に制御棒引抜阻止設定ペリオドτが20秒、ロー
パスフィルタの時定数RCiが40秒、増幅器ゲインGiから
の条件で中性子束がペリオド20秒で上昇した場合の応答
例を示す。符号30は第5図に示した切換器47の原子炉出
力信号φを示し、符号32は制御棒系信号φを示す。
第7図より原子炉出力信号φは制御棒系信号φと交
差することなく、つまり制御棒引抜阻止がかかることな
く時間とともに増加していることがわかる。このよう
に、従来のペリオドトリップ監視装置ではトリップ設定
ペリオド以上のペリオドの中性子束出力上昇に対して
は、ペリオドにより制御棒引抜阻止信号あるいはスクラ
ム信号を発生させることはできないため、長時間にわた
り出力上昇を許しひいては燃料エンタルピを増大させ燃
料の健全性を損っていた。
本発明はこのような点に考慮してなされたものであり、
制御棒引抜阻止設定またはスクラム設定ペリオド以上の
ペリオドの中性子束上昇、すなわち原子炉出力上昇速度
は大きくないが原子炉出力上昇が長時間にわたり持続す
るような場合においても、適切に出力上昇を防止するこ
とができるペリオドトリップ監視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) 本発明は、原子炉内に設置された中性子検出器と広域増
幅器と広域処理回路と切換器とを順次接続してなり、原
子炉出力信号を発する広域測定装置と、前記原子炉出力
信号を制御棒系増幅器および制御棒系ローパスフィルタ
を通して制御棒系信号とし、前記原子炉出力信号が前記
制御棒系信号より大きい場合に制御棒引抜阻止信号を出
力する制御棒系監視装置と、前記原子炉出力信号をスク
ラム系増幅器およびスクラム系ローパスフィルタを通し
てスクラム系信号とし、前記原子炉出力信号が前記スク
ラム系信号より大きい場合にスクラム信号を出力するス
クラム監視装置とを備えたペリオドトリップ監視装置で
あって、前記広域測定装置に、前記原子炉出力信号をタ
イマ系増幅器およびタイマ系ローパスフィルタを通し
て、前記制御系信号および前記スクラム系信号より小さ
いタイマ系信号とし、前記原子炉出力信号が前記タイマ
系信号より大きい場合にタイマを作動させるタイマ監視
装置を接続するとともに、前記タイマ監視装置にタイ
マ、および前記タイマの作動時間が所定の時間を経過し
た場合に制御棒引抜阻止信号を出力する比較器を順次接
続したことを特徴としている。
(作 用) 原子炉出力信号がタイマ系信号より大きくなるとタイマ
が作動し、タイマ作動時間が所定の時間を経過した場合
に、比較器より制御棒引抜信号が発せられる。このた
め、制御棒引抜阻止設定ペリオドまたはスクラム設計ペ
リオドよりも大きなペリオドで原子炉出力が上昇した場
合でもこの原子炉出力の急激な上昇を適切に防止でき
る。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
第1図乃至第4図は本発明によるペリオドトリップ監視
装置の一実施例を示す図である。なお、従来装置と同一
部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
ペリオドトリップ監視装置は、原子炉内に設置された中
性子束検出器1と、広域増幅器2と、広域処理回路3
と、切換器4とからなる広域測定装置9を備え、この広
域測定装置9に制御棒系監視装置10aと、スクラム系監
視装置10bとを接続したものである。
さらに、広域測定装置9に、タイマ系増幅器12、タイマ
系ローパスフィルタ13、比較器14、タイマON発生器15、
およびタイマOFF発生器16からなるタイマ系監視装置11
が接続され、また、このタイマ系監視装置11に、タイマ
17および比較器18が順次接続されている。
タイマ系監視装置11は、広域測定装置9からの原子炉出
力信号φをタイマ系増幅器12およびタイマ系ローパス
フィルタ13を通してタイマ系信号φとし、原子炉出力
信号φとタイマ系信号φとを比較器14で比較し、原
子炉出力信号φがタイマ系信号φより大きい場合
に、タイマON発生器15を介してタイマ17を作動させるも
のである。一方、この原子炉出力信号φがタイマ系信
号φ未満の場合には、タイマOFF発生器16を介してタ
イマ17を停止させる。
またタイマ17の作動経過時間TONは比較器18で、予め設
定した設定経路時間Tsetと比較され、作動経過時間TON
が設定経過時間Tsetより大きくなった場合は制御棒引抜
阻止信号が出力される。
次にこのような構成かなる本実施例の作用について説明
する。
本実施例においても、タイマ系増幅器12およびタイマ系
ローパスフィルタ13を経過した後の信号φは、広域測
定装置からの原子炉出力信号φと上述の(1)式、
(2)式および(3)式の関係がなりたつ。
従って、タイマ作動を開始させる設定ペリオドをそれぞ
れ、タイマ系増幅器12のゲインとタイマ系ローパスフィ
ルタ13の時定数を定めることにより設定することができ
る。また、スクラム設定ペリオドおよび制御棒引抜阻止
設定ペリオドも従来装置と同様に設定することができ
る。
例えば、スクラム設定ペリオドを10秒、制御棒引抜阻止
設定ペリオドを20秒、およびタイマ設定ペリオドを25秒
と設定した場合の応答例を第2図乃至第4図に示す。
ここで、第2図は中性子束がペリオド9秒で出力上昇し
た応答例であり、第3図は中性子がペリオド15秒で出力
上昇した場合の応答例であり、第4図は中性子がペリオ
ド21秒で出力上昇した場合の応答例である。
第2図乃至第4図において、符号20は広域測定装置9で
出力される原子炉出力信号φを示し、符号21はスクラ
ム系増幅器5bおよびスクラム系ローパスフィルタ6bを通
過したスクラム系信号φを示し、符号22は制御棒系増
幅器5aおよび制御棒系ローパスフィルタ6aを通過した後
の制御棒系信号φを示し、符号23はタイマ系増幅器12
およびタイマ系ローパスフィルタ13を通過した後のタイ
マ系信号φを示す。
第2図は原子炉出力信号φがペリオド9秒で上昇した
時の応答例であり、交点24でタイマ作動が開始され
(T1)、交点25で制御棒引抜阻止信号が発生し(T2)、
交点26でスクラム信号が発生する(T3)。
このうち、タイマ開始作動時T1からスクラム信号発生時
T3までの時間T3−T1は、比較器18における設定経過時間
Tsetよりも短くなっている。従って、第2図に示す場合
は比較器18から制御引抜阻止信号は発生しない。
一方、第3図に原子炉出力信号φがペリオド15秒で上
昇した時の応答例である。交点24でタイマ作動が開始さ
れ(T1)、交点25で制御棒引抜阻止信号が発生する
(T2)。また時間T2−T1比較器18における設定経過時間
Tsetよりも短くなっており、比較器18から制御棒引抜阻
止信号は発生しない。
第4図は原子炉出力信号φがペリオド21秒で上昇した
時の応答例である。
この場合、原子炉出力信号φは、スクラム系ローパス
フィルタ6bを通過した後のスクラム系信号φb21および
制御棒系ローパスフィルタ6aを通過した後の制御棒系信
号φa22とは交わらないが、交点24でタイマ計ローパス
フィルタ13を通過した後のタイマ系信号φと交わりタ
イマ作動が開始される(T1)。この場合、原子炉出力信
号φがタイマ系信号φ未満とならない限り、連続的
にタイマ17が作動する。このため、タイマ作動開始時間
T1から設定経過時間Tset後の時間T4で比較器18から制御
棒引抜阻止信号が発生する。制御棒引抜阻止信号が発生
する原子炉出力信号φの値を符号27で示す。
このように、本実施例によれば、制御棒引抜阻止設定ペ
リオドよりも大きなペリオドで原子炉出力信号が上昇し
た場合でも、タイマ作動開始時間T1から設定経過時間T
set後の時間T4で制御棒引抜阻止信号が発生するので、
原子炉出力の急激な上昇を適切に防止することができ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、制御棒引抜阻止設定ペリオドまたはス
クラム設定ペリオドよりも大きなペリオドで原子炉出力
が上昇した場合でもこの原子炉出力の急激な上昇を適切
に防止できる。また、微分回路を使用せず、増幅器、ロ
ーパスフィルタ、タイマ等の単純な装置を用いているた
め、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明によるペリオドトリップ監視
装置の一実施例を示す図であり、第1図はそのブロック
図、第2図乃至第4図は原子炉出力信号φ、制御棒系
信号φ、スクラム系信号φおよびタイマ系信号φ
の応答例を示す図、第5図は従来のペリオドトリップ監
視装置を示すブロック図、第6図は従来装置の原子炉出
力信号φ、制御棒系信号φ、スクラム系信号φ
応答例を示す図、第7図は従来装置の制御棒引抜阻止設
定ペリオド以上のペリオドで原子炉出力が上昇した場合
の応答例を示す図である。 1……中性子束検出器、2……広域増幅器、3……広域
処理回路、4……切換器、5……増幅器、6……ローパ
スフィルタ、7……比較器、9……広域測定装置、10a
……制御棒系監視装置、10b……スクラム系監視装置、1
1……タイマ系監視装置、12……タイマ系増幅器、13…
…タイマ系ローパスフィルタ、14……比較器、15……タ
イマON発生器、16……タイマOFF発生器、17……タイ
マ、18……比較器、20……原子炉出力信号、21……スク
ラム系信号、22……制御棒系信号、23……タイマ系信
号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原子炉内に設置された中性子検出器と広域
    増幅器と広域処理回路と切換器とを順次接続してなり、
    原子炉出力信号を発する広域測定装置と、 前記原子炉出力信号を制御棒系増幅器および制御棒系ロ
    ーパスフィルタを通して制御棒系信号とし、前記原子炉
    出力信号が前記制御棒系信号より大きい場合に制御棒引
    抜阻止信号を出力する制御棒系監視装置と、 前記原子炉出力信号をスクラム系増幅器およびスクラム
    系ローパスフィルタを通してスクラム系信号とし、前記
    原子炉出力信号が前記スクラム系信号より大きい場合に
    スクラム信号を出力するスクラム監視装置と、 を備えたペリオドトリップ監視装置において、 前記広域測定装置に、前記原子炉出力信号をタイマ系増
    幅器およびタイマ系ローパスフィルタを通して、前記制
    御系信号および前記スクラム系信号より小さいタイマ系
    信号とし、前記原子炉出力信号が前記タイマ系信号より
    大きい場合にタイマを作動させるタイマ監視装置を接続
    するとともに、前記タイマ監視装置にタイマ、および前
    記タイマの作動時間が所定の時間を経過した場合に制御
    棒引抜阻止信号を出力する比較器を、順次接続したこと
    を特徴とするペリオドトリップ監視装置。
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