JPH07111473B2 - 制御棒操作システム - Google Patents
制御棒操作システムInfo
- Publication number
- JPH07111473B2 JPH07111473B2 JP62122854A JP12285487A JPH07111473B2 JP H07111473 B2 JPH07111473 B2 JP H07111473B2 JP 62122854 A JP62122854 A JP 62122854A JP 12285487 A JP12285487 A JP 12285487A JP H07111473 B2 JPH07111473 B2 JP H07111473B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control rod
- amount
- reactor
- time
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、制御棒を操作して未臨界の原子炉を臨界にす
る制御棒操作システムに係り、特に、原子炉出力を安定
に上昇させながら臨界までの起動時間を最小にするのに
好適な制御棒操作システムに関する。
る制御棒操作システムに係り、特に、原子炉出力を安定
に上昇させながら臨界までの起動時間を最小にするのに
好適な制御棒操作システムに関する。
沸騰水型原子炉の起動時においては、炉心内に挿入され
ている約200本の制御棒を順次、徐々に引抜いていき、
原子炉を未臨界状態から臨界状態、さらには超臨界状態
にさせる。従来、このような制御棒操作は、運転員によ
り行われている。運転員は、炉心に急激な反応度を与え
ないようにするため、中性子束ｎや炉周期Ｔなどを監視
しながら制御棒を操作する。ここで、Ｔとｎの関係は次
式で表わされる。ここでは1/Tを中性子束変化率と呼ぶ
ことにする。
ている約200本の制御棒を順次、徐々に引抜いていき、
原子炉を未臨界状態から臨界状態、さらには超臨界状態
にさせる。従来、このような制御棒操作は、運転員によ
り行われている。運転員は、炉心に急激な反応度を与え
ないようにするため、中性子束ｎや炉周期Ｔなどを監視
しながら制御棒を操作する。ここで、Ｔとｎの関係は次
式で表わされる。ここでは1/Tを中性子束変化率と呼ぶ
ことにする。
上記のように、制御棒の操作は、運転員の的確な判断に
基づいて行われているが、最近では、運転の省力化や起
動時間の短縮などを目的として、上記のような制御棒操
作を自動化すること、あるいは適切なガイドを出力する
ことが要望されている。
基づいて行われているが、最近では、運転の省力化や起
動時間の短縮などを目的として、上記のような制御棒操
作を自動化すること、あるいは適切なガイドを出力する
ことが要望されている。
本発明と最も近い公知例は、特開昭50−146796号の「原
子炉の自動臨界操作装置」である。この公知例は、制御
棒を自動的に操作して未臨界の原子炉を臨界にする装置
に関するものであり、制御棒の操作タイミングと引抜き
量を炉周期Ｔに基づいて決定している。すなわち、炉周
期Ｔが原子炉の臨界を判定するための所定値（例えば20
0秒）以上であるとき制御棒引抜きの操作タイミング指
令を出力し、そのときの引抜き量を炉周期Ｔの大きさに
応じて求めるようにしている。実施例では、引抜き量を
Ｔに比例した値としている。
子炉の自動臨界操作装置」である。この公知例は、制御
棒を自動的に操作して未臨界の原子炉を臨界にする装置
に関するものであり、制御棒の操作タイミングと引抜き
量を炉周期Ｔに基づいて決定している。すなわち、炉周
期Ｔが原子炉の臨界を判定するための所定値（例えば20
0秒）以上であるとき制御棒引抜きの操作タイミング指
令を出力し、そのときの引抜き量を炉周期Ｔの大きさに
応じて求めるようにしている。実施例では、引抜き量を
Ｔに比例した値としている。
なお、原子炉を未臨界から臨界にする操作に関連する他
の公知例としては、特開昭54−53792号の「原子炉臨界
近接法」や、特開昭60−179689号の「制御棒自動操作装
置」などがある。これらの第２及び第３の公知例では、
制御棒の引抜き速度を調整することが記載されている。
これに対して、本発明では、制御棒の引抜き速度は特に
変更せず一定（例えば30mm/s）で、制御棒の操作タイミ
ングと引抜き量を調整するシステムを対象としている。
したがって、本発明は、上記第２及び第３の公知例と
は、本質的に異るものである。
の公知例としては、特開昭54−53792号の「原子炉臨界
近接法」や、特開昭60−179689号の「制御棒自動操作装
置」などがある。これらの第２及び第３の公知例では、
制御棒の引抜き速度を調整することが記載されている。
これに対して、本発明では、制御棒の引抜き速度は特に
変更せず一定（例えば30mm/s）で、制御棒の操作タイミ
ングと引抜き量を調整するシステムを対象としている。
したがって、本発明は、上記第２及び第３の公知例と
は、本質的に異るものである。
上記第１の公知例では、制御棒の引抜き量を炉周期とい
う１つのパラメータに基づいて決定しているため、次の
ような問題がある。
う１つのパラメータに基づいて決定しているため、次の
ような問題がある。
すなわち、後で説明する第４図と第10図からもわかるよ
うに、炉周期Ｔ（中性子束変化率の逆数）は制御棒引抜
き後に複雑に変化すると共に、例えばその最小値は、制
御棒引抜き量の他、原子炉が臨界に近づいている度合い
によって大幅に変ることを実験により確認できた。しか
るに、上記公知例では、このような原子炉の状態変化な
どが配慮されていないため、制御棒の引抜き量を的確に
することが困難であり、その結果、炉周期が異常に短か
くなったり、臨界までの起動時間が長くなるという問題
がある。
うに、炉周期Ｔ（中性子束変化率の逆数）は制御棒引抜
き後に複雑に変化すると共に、例えばその最小値は、制
御棒引抜き量の他、原子炉が臨界に近づいている度合い
によって大幅に変ることを実験により確認できた。しか
るに、上記公知例では、このような原子炉の状態変化な
どが配慮されていないため、制御棒の引抜き量を的確に
することが困難であり、その結果、炉周期が異常に短か
くなったり、臨界までの起動時間が長くなるという問題
がある。
本発明の目的は、炉周期を安定に維持しながら臨界まで
の起動時間を最小にするのに好適な、制御棒操作システ
ムを提供することである。
の起動時間を最小にするのに好適な、制御棒操作システ
ムを提供することである。
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の１に記載の
発明の制御棒操作システムは、原子炉の制御棒を操作し
て未臨界の原子炉を臨界にする制御棒操作システムにお
いて、所定の制御棒を一度に引抜く制御棒の引抜き量
を、少なくとも、現時点から臨界までに引抜く必要があ
ると推定された制御棒引抜きの総量と、前回操作したと
きの制御棒の引抜き量と、そのときの炉周期が所定値以
上を持続する時間あるいあは中性子束変化率が所定値以
下を持続する時間と、に基づいて算出する第１の手段お
よび該第１の手段で算出した制御棒の引抜き量を表示装
置に表示する第２の手段を設けたことを特徴とする。
発明の制御棒操作システムは、原子炉の制御棒を操作し
て未臨界の原子炉を臨界にする制御棒操作システムにお
いて、所定の制御棒を一度に引抜く制御棒の引抜き量
を、少なくとも、現時点から臨界までに引抜く必要があ
ると推定された制御棒引抜きの総量と、前回操作したと
きの制御棒の引抜き量と、そのときの炉周期が所定値以
上を持続する時間あるいあは中性子束変化率が所定値以
下を持続する時間と、に基づいて算出する第１の手段お
よび該第１の手段で算出した制御棒の引抜き量を表示装
置に表示する第２の手段を設けたことを特徴とする。
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の２に記載の
発明の制御棒操作システムは、原子炉の制御棒を操作し
て未臨界の原子炉を臨界にする制御棒操作システムにお
いて、所定の制御棒を一度に引抜く制御棒の引抜き量
を、少なくとも、現時点から臨界までに引抜く必要があ
ると推定された制御棒引抜きの総量と、前回操作したと
きの制御棒の引抜き量と、そのときの炉周期が所定値以
上を持続する時間あるいは中性子束変化率が第１の所定
値以下を持続する時間と、に基づいて算出する第１の手
段、該第１の手段で算出した制御棒の引抜き量を表示装
置に表示する第２の手段および制御棒を引抜いている時
点で中性子束変化率が第２の所定値を越えた時には、制
御棒の引抜き操作を停止させる機能を行う第３の手段を
設けたことを特徴とする。
発明の制御棒操作システムは、原子炉の制御棒を操作し
て未臨界の原子炉を臨界にする制御棒操作システムにお
いて、所定の制御棒を一度に引抜く制御棒の引抜き量
を、少なくとも、現時点から臨界までに引抜く必要があ
ると推定された制御棒引抜きの総量と、前回操作したと
きの制御棒の引抜き量と、そのときの炉周期が所定値以
上を持続する時間あるいは中性子束変化率が第１の所定
値以下を持続する時間と、に基づいて算出する第１の手
段、該第１の手段で算出した制御棒の引抜き量を表示装
置に表示する第２の手段および制御棒を引抜いている時
点で中性子束変化率が第２の所定値を越えた時には、制
御棒の引抜き操作を停止させる機能を行う第３の手段を
設けたことを特徴とする。
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の３に記載の
発明の制御棒操作システムは、特許請求の範囲第１項お
よび第２項記載の発明において前記制御棒を第１の手段
で算出した引抜き量だけ自動的に引抜く第４の手段を設
けたことを特徴とする。
発明の制御棒操作システムは、特許請求の範囲第１項お
よび第２項記載の発明において前記制御棒を第１の手段
で算出した引抜き量だけ自動的に引抜く第４の手段を設
けたことを特徴とする。
原子炉の状態が制御棒引抜きに適した状態になったと
き、公知の逆増倍係数法などに従って、中性子束ｎと制
御棒の現時点までの引抜き総量Ｌ（過去に引抜いた制御
棒引抜き量lpの総和）とに基づいて、現時点から臨界ま
での制御棒引抜き総量Lrが推定される。逆増倍係数法の
原理は、参考文献（伏見康治；原子炉、共立出版、1972
年）や前述の第２の公知例である特開昭54−53792号に
記載されている。このLrと、前回操作したときの制御棒
の引抜き量lpとそのときの炉周期の動的挙動パターン
（例えば後述する低レベル持続時間△t1と高レベル持続
時間△t2）に基づいて、制御棒を連続的に引抜く引抜き
量ｌが算出され、表示装置に表示される。自動的に制御
棒を操作する場合は、制御棒の引抜き手順に従った特定
のグループの制御棒がｌだけ引抜かれる。このときの炉
周期の動的挙動パターン（△t1,△t2）が計測されると
共に、再び原子炉の状態が安定になり制御棒操作に適し
た状態になると、再び上記のような制御棒引抜き操作が
行われる。このような動作が、原子炉が臨界に達するま
で（厳密には、持続炉周期が100秒〜400秒の間になるよ
うな超臨界状態になるまで）繰返される。
き、公知の逆増倍係数法などに従って、中性子束ｎと制
御棒の現時点までの引抜き総量Ｌ（過去に引抜いた制御
棒引抜き量lpの総和）とに基づいて、現時点から臨界ま
での制御棒引抜き総量Lrが推定される。逆増倍係数法の
原理は、参考文献（伏見康治；原子炉、共立出版、1972
年）や前述の第２の公知例である特開昭54−53792号に
記載されている。このLrと、前回操作したときの制御棒
の引抜き量lpとそのときの炉周期の動的挙動パターン
（例えば後述する低レベル持続時間△t1と高レベル持続
時間△t2）に基づいて、制御棒を連続的に引抜く引抜き
量ｌが算出され、表示装置に表示される。自動的に制御
棒を操作する場合は、制御棒の引抜き手順に従った特定
のグループの制御棒がｌだけ引抜かれる。このときの炉
周期の動的挙動パターン（△t1,△t2）が計測されると
共に、再び原子炉の状態が安定になり制御棒操作に適し
た状態になると、再び上記のような制御棒引抜き操作が
行われる。このような動作が、原子炉が臨界に達するま
で（厳密には、持続炉周期が100秒〜400秒の間になるよ
うな超臨界状態になるまで）繰返される。
したがって、本発明では、制御棒の引抜き量ｌが原子炉
状態変化に応じて的確に変更されていくので、炉周期を
適切な範囲に維持しながら、臨界までの起動時間を最小
にすることができる。
状態変化に応じて的確に変更されていくので、炉周期を
適切な範囲に維持しながら、臨界までの起動時間を最小
にすることができる。
以下、本発明の一実施例を、制御棒を自動的に操作する
場合について、図を用いて説明する。
場合について、図を用いて説明する。
第１図において、１は原子炉、２は炉心、３は制御棒、
４は制御棒駆動装置、５は制御棒操作監視制御装置、６
は中性子計装装置、７は運転員がプラント状態を監視し
ながら操作指令を出力するための中央監視制御盤、11は
本実施例で中心的な役割をもつ制御棒自動操作装置、11
1は制御棒自動操作装置11の中で制御棒の操作タイミン
グを決定する制御棒操作タイミング決定部、112は同じ
く制御棒自動操作装置11の中で制御棒の引抜き量を算出
する制御棒操作量決定部である。
４は制御棒駆動装置、５は制御棒操作監視制御装置、６
は中性子計装装置、７は運転員がプラント状態を監視し
ながら操作指令を出力するための中央監視制御盤、11は
本実施例で中心的な役割をもつ制御棒自動操作装置、11
1は制御棒自動操作装置11の中で制御棒の操作タイミン
グを決定する制御棒操作タイミング決定部、112は同じ
く制御棒自動操作装置11の中で制御棒の引抜き量を算出
する制御棒操作量決定部である。
次に上記各装置の機能を概要を述べる。原子炉１の炉心
２には約200本の制御棒３が挿入されている。原子炉起
動前は、これらの制御棒３は炉心２内に全て挿入されて
おり、原子炉１は未臨界の状態になっている。このとき
原子炉出力を示す中性子束のレベルは、定格100％に対
して５×10-9％程度であり、制御棒３を炉心２から徐々
に引抜くと中性子束が上昇する。すなわち、制御棒３の
炉心２での引抜き位置を上下に変更することにより、原
子炉１の出力が調整される。
２には約200本の制御棒３が挿入されている。原子炉起
動前は、これらの制御棒３は炉心２内に全て挿入されて
おり、原子炉１は未臨界の状態になっている。このとき
原子炉出力を示す中性子束のレベルは、定格100％に対
して５×10-9％程度であり、制御棒３を炉心２から徐々
に引抜くと中性子束が上昇する。すなわち、制御棒３の
炉心２での引抜き位置を上下に変更することにより、原
子炉１の出力が調整される。
中央監視制御盤７には、制御棒操作指令（操作タイミン
グと引抜き量の指令）ｆ、制御棒３の炉心２内の引抜き
位置ｅ、中性子束ｎや炉周期Ｔなどの計測値ｇを運転員
が監視し易いように表示する表示装置や、各装置の動作
を制御するためのスイッチ、押ボタン等が設けられてい
る。原子炉の起動を開始するときには、「制御棒を自動
的に操作して原子炉を臨界にせよ」という内容の指令ａ
を制御棒自動操作装置11に出力する。
グと引抜き量の指令）ｆ、制御棒３の炉心２内の引抜き
位置ｅ、中性子束ｎや炉周期Ｔなどの計測値ｇを運転員
が監視し易いように表示する表示装置や、各装置の動作
を制御するためのスイッチ、押ボタン等が設けられてい
る。原子炉の起動を開始するときには、「制御棒を自動
的に操作して原子炉を臨界にせよ」という内容の指令ａ
を制御棒自動操作装置11に出力する。
制御棒自動操作装置11は、従来人間が判断していた制御
棒３の操作タイミングと引抜き量ｌを自動的に決定し、
操作指令b,fを出力する。
棒３の操作タイミングと引抜き量ｌを自動的に決定し、
操作指令b,fを出力する。
制御棒操作監視制御装置５は、制御棒引抜き操作手順を
内蔵しており、上記操作指令ｂが入力されると、制御棒
３のうち上記操作手順に従った特定のグループの制御棒
を炉心３から引抜き量ｌだけ引抜くよう、制御棒引抜き
位置ｅを入力されながら制御棒駆動指令ｄを制御棒駆動
装置４に出力する。
内蔵しており、上記操作指令ｂが入力されると、制御棒
３のうち上記操作手順に従った特定のグループの制御棒
を炉心３から引抜き量ｌだけ引抜くよう、制御棒引抜き
位置ｅを入力されながら制御棒駆動指令ｄを制御棒駆動
装置４に出力する。
制御棒駆動装置４は、上記駆動指令ｄに基づいて、指定
された制御棒３を一定の速度（例えば、30mm/s）で炉心
２から引抜くように動作する。
された制御棒３を一定の速度（例えば、30mm/s）で炉心
２から引抜くように動作する。
中性子計装装置６は、炉心２の中性子束ｎ、炉周期Ｔな
どを計測する。
どを計測する。
次に本実施例の動作を説明する。制御棒３が全挿入の状
態で、中央監視制御盤７から原子炉起動の指令ａが出力
されると、制御棒自動操作装置11は、制御棒３を、あら
かじめ定めておいた初期の引抜き量、例えば24m（26本
の制御棒を同時に0.92mだけ引抜く場合な相当）引抜け
という指令b,fを出力する。制御棒操作監視制御装置５
は、指令ｂに基づいて、制御棒引抜き操作手順に従った
グループ１の制御棒（本数26本）を延べ24m（各制御棒
は0.92m）だけ引抜くよう動作する。制御棒の引抜き操
作が終ると、制御棒操作終了の信号ｃが制御棒自動操作
装置11に戻ってくる。制御棒自動操作装置11は、上記信
号ｃと中性子束ｎや炉周期Ｔの計測値ｇに基づいて、操
作手順に従った次の制御棒を引抜くタイミングと引抜き
量ｌを自動的に判断する。制御棒を操作すべきであると
判断されたときは、再び、制御棒操作指令ｂが制御棒操
作監視制御装置５に出力され、制御棒引抜き操作が自動
的に行われる。このとき、操作指令ｆが同時に中央監視
制御盤７にも表示される。上記のような制御棒の自動操
作が、臨界に達するまで繰返される。
態で、中央監視制御盤７から原子炉起動の指令ａが出力
されると、制御棒自動操作装置11は、制御棒３を、あら
かじめ定めておいた初期の引抜き量、例えば24m（26本
の制御棒を同時に0.92mだけ引抜く場合な相当）引抜け
という指令b,fを出力する。制御棒操作監視制御装置５
は、指令ｂに基づいて、制御棒引抜き操作手順に従った
グループ１の制御棒（本数26本）を延べ24m（各制御棒
は0.92m）だけ引抜くよう動作する。制御棒の引抜き操
作が終ると、制御棒操作終了の信号ｃが制御棒自動操作
装置11に戻ってくる。制御棒自動操作装置11は、上記信
号ｃと中性子束ｎや炉周期Ｔの計測値ｇに基づいて、操
作手順に従った次の制御棒を引抜くタイミングと引抜き
量ｌを自動的に判断する。制御棒を操作すべきであると
判断されたときは、再び、制御棒操作指令ｂが制御棒操
作監視制御装置５に出力され、制御棒引抜き操作が自動
的に行われる。このとき、操作指令ｆが同時に中央監視
制御盤７にも表示される。上記のような制御棒の自動操
作が、臨界に達するまで繰返される。
次に本実施例で重要な役割を担っている制御棒自動操作
装置11の動作を詳細に説明する。
装置11の動作を詳細に説明する。
第２図に制御棒自動操作装置11の構成を示す。前処理部
113では、制御棒操作のタイミングや引抜き操作量ｌの
判断に用いるパラメータの前処理が行われる。前処理部
113のでは制御棒操作が終了した後の経過時間が計算
され、操作タイミングを決定する際の１つのパラメータ
として用いられる。では炉周期Ｔの逆数である中性子
束変化率が計算され、ではこの中性子束変化率が低レ
ベル（1/200秒）以上を持続する時間△t1と高レベル（1
/100秒）以上を持続する時間△t2とが計算される。で
は原子炉が臨界に達したか否かの判定が行われる。ここ
では、制御棒引抜き終了後に中性子束変化率が低レベル
（1/200秒）以上を２分間以上持続したとき、原子炉が
臨界に達したものと判定するようになっている。では
逆増倍係数法に基づいて、臨界までの制御棒引抜き総量
Lrが推定される。
113では、制御棒操作のタイミングや引抜き操作量ｌの
判断に用いるパラメータの前処理が行われる。前処理部
113のでは制御棒操作が終了した後の経過時間が計算
され、操作タイミングを決定する際の１つのパラメータ
として用いられる。では炉周期Ｔの逆数である中性子
束変化率が計算され、ではこの中性子束変化率が低レ
ベル（1/200秒）以上を持続する時間△t1と高レベル（1
/100秒）以上を持続する時間△t2とが計算される。で
は原子炉が臨界に達したか否かの判定が行われる。ここ
では、制御棒引抜き終了後に中性子束変化率が低レベル
（1/200秒）以上を２分間以上持続したとき、原子炉が
臨界に達したものと判定するようになっている。では
逆増倍係数法に基づいて、臨界までの制御棒引抜き総量
Lrが推定される。
制御棒操作タイミング決定部111では、第３図に示した
ような論理に基づいて、制御棒引抜き開始や制御棒引抜
き中断の判定が行われる。第４図に、このような論理に
基づいて制御棒の操作タイミングを決定したときの特性
を示す。第４図において、制御棒の引抜きを開始する
と、中性子束変化率が一時的に上昇し、引抜きが終了す
ると該変化率は徐々に低下し、原子炉が未臨界の場合は
短時間（第４図の場合は10秒）に低レベル以下になる。
制御棒操作終了後15秒が経過し原子炉の状態が安定にな
ったとき、第３図に示した論理に基づいて、再び制御棒
の引抜きが行われている。
ような論理に基づいて、制御棒引抜き開始や制御棒引抜
き中断の判定が行われる。第４図に、このような論理に
基づいて制御棒の操作タイミングを決定したときの特性
を示す。第４図において、制御棒の引抜きを開始する
と、中性子束変化率が一時的に上昇し、引抜きが終了す
ると該変化率は徐々に低下し、原子炉が未臨界の場合は
短時間（第４図の場合は10秒）に低レベル以下になる。
制御棒操作終了後15秒が経過し原子炉の状態が安定にな
ったとき、第３図に示した論理に基づいて、再び制御棒
の引抜きが行われている。
本実施例のポイントの１つは、このような間欠的な制御
棒操作における引抜き量ｌの決定方法にある。
棒操作における引抜き量ｌの決定方法にある。
制御棒の引抜き量ｌを事前に決めておく従来の方法につ
いて、第９図、第10図を用いて次に説明する。
いて、第９図、第10図を用いて次に説明する。
第９図に、運転計画作成時に設定した制御棒引抜き操作
手順と引抜き量ｌを示す。第９図において引抜き位置が
１だけ変化することは、その制御棒が18.3mmだけ移動す
ることを意味している。制御棒の引抜き手順は、グルー
プ１の26本の制御棒を引抜き位置０から200まで引抜い
た後、グループ２の制御棒を０から195まで引抜くよう
になっている。引抜き量ｌも、この場合は、24,12,4.8,
0.48mなどと事前に設定されている。このような事前に
引抜き量ｌを設定する方法に従ったときの特性を第10図
に示す。時間０は、全挿入状態の制御棒３の引抜きを開
始した時点であり、この例では起動開始後11分で原子炉
が臨界に到達している。しかしながら、引抜き量ｌを一
定にしておくと中性子束変化率の最大値は原子炉臨界に
近づいていくに従い大きくなり、臨界達成直前で引抜き
量ｌが比較的多いと、制御棒引抜き後の持続炉周期が70
秒と異常に短かくなる（中性子束が急激に上昇する）と
いう問題が発生することがわかる。一方、これとは逆
に、制御棒引抜き量ｌを十分少なく設定した場合は、中
性子束変化率が低く持続炉周期は100秒以上と適正にな
るが、臨界達成までの起動時間が例えば50分と長くなる
という問題が発生することを実験的に確認している。
手順と引抜き量ｌを示す。第９図において引抜き位置が
１だけ変化することは、その制御棒が18.3mmだけ移動す
ることを意味している。制御棒の引抜き手順は、グルー
プ１の26本の制御棒を引抜き位置０から200まで引抜い
た後、グループ２の制御棒を０から195まで引抜くよう
になっている。引抜き量ｌも、この場合は、24,12,4.8,
0.48mなどと事前に設定されている。このような事前に
引抜き量ｌを設定する方法に従ったときの特性を第10図
に示す。時間０は、全挿入状態の制御棒３の引抜きを開
始した時点であり、この例では起動開始後11分で原子炉
が臨界に到達している。しかしながら、引抜き量ｌを一
定にしておくと中性子束変化率の最大値は原子炉臨界に
近づいていくに従い大きくなり、臨界達成直前で引抜き
量ｌが比較的多いと、制御棒引抜き後の持続炉周期が70
秒と異常に短かくなる（中性子束が急激に上昇する）と
いう問題が発生することがわかる。一方、これとは逆
に、制御棒引抜き量ｌを十分少なく設定した場合は、中
性子束変化率が低く持続炉周期は100秒以上と適正にな
るが、臨界達成までの起動時間が例えば50分と長くなる
という問題が発生することを実験的に確認している。
以上のような炉周期と起動時間に関する問題を解決した
本実施例の制御棒引抜き量ｌの決定方法を次に述べる。
本実施例の制御棒引抜き量ｌの決定方法を次に述べる。
第５図は、制御棒引抜き量ｌの決定に用いるパラメータ
を説明する図である。現時点から臨界までの制御棒引抜
き総量（引抜き残量）Lrは、逆増倍係数法に基づいて推
定された臨界時の制御棒引抜き総量の推定値Lcと現時点
までの制御棒引抜き総量Ｌ（過去の引抜き量lpの総和）
との差である。Lcは、中性子束ｎの初期値noとの比であ
る逆増倍率no/nが近似的に０となる所の引抜き総量であ
る。中性子束変化率の低レベル持続時間△t1は、制御棒
をlpだけ引抜いた後に同変化率が低レベル以上を持続し
た時間であり、高レベル持続時間△t2は、同じく高レベ
ル以上を持続した時間である。
を説明する図である。現時点から臨界までの制御棒引抜
き総量（引抜き残量）Lrは、逆増倍係数法に基づいて推
定された臨界時の制御棒引抜き総量の推定値Lcと現時点
までの制御棒引抜き総量Ｌ（過去の引抜き量lpの総和）
との差である。Lcは、中性子束ｎの初期値noとの比であ
る逆増倍率no/nが近似的に０となる所の引抜き総量であ
る。中性子束変化率の低レベル持続時間△t1は、制御棒
をlpだけ引抜いた後に同変化率が低レベル以上を持続し
た時間であり、高レベル持続時間△t2は、同じく高レベ
ル以上を持続した時間である。
このように、多くのパラメータに基づいて、引抜き量ｌ
を決定する方法として、本実施例では、ファジィ制御を
用いる。この方法を第６図を用いて説明する。
を決定する方法として、本実施例では、ファジィ制御を
用いる。この方法を第６図を用いて説明する。
ファジィ制御は、運転ノウハウを表現した幾つかの制御
ルールとプラント状態とを比較して、操作量をオンライ
ン計算により求める方法である。１つの制御ルールは、
「もしLrが中程度（Ｍ）で、△t1が中程度（Ｍ）で、△
t2が大き（Ｂ）ければ、引抜き量ｌをLrに対して非常に
小さく（Ｚ）するか、または前回の引抜き量lpより小さ
く（Ｓ）する（両者の少ない方の値とする）」というよ
うな規則である。このルールでは大きいとか小さいとい
う定性的な表現を用いるが、プラント状態がその集合に
属する度合いをメンバーシップ関数μを用いて定量化す
る。第７図（ａ），（ｂ）に、20個の制御ルールとメン
バーシップ関数μを示す。第６図の制御ルールは第７図
の＃９のルールに対応する。これらの制御ルールを用い
てプラント状態に対応した引抜き量ｌを計算する手順は
次のようになる。
ルールとプラント状態とを比較して、操作量をオンライ
ン計算により求める方法である。１つの制御ルールは、
「もしLrが中程度（Ｍ）で、△t1が中程度（Ｍ）で、△
t2が大き（Ｂ）ければ、引抜き量ｌをLrに対して非常に
小さく（Ｚ）するか、または前回の引抜き量lpより小さ
く（Ｓ）する（両者の少ない方の値とする）」というよ
うな規則である。このルールでは大きいとか小さいとい
う定性的な表現を用いるが、プラント状態がその集合に
属する度合いをメンバーシップ関数μを用いて定量化す
る。第７図（ａ），（ｂ）に、20個の制御ルールとメン
バーシップ関数μを示す。第６図の制御ルールは第７図
の＃９のルールに対応する。これらの制御ルールを用い
てプラント状態に対応した引抜き量ｌを計算する手順は
次のようになる。
（１） 各制御ルールに対して、現在のプラント状態
（Lr,△t1,△t2）に適合する度合いμｉ（制御ルール＃
ｉが現在のプラント状態に適合する度合い）とそのルー
ルによる引抜き量liを計算する。μｉはLr,△t1,△t2が
それぞれの集合に属する度合いμi1,μi2,μi3の最小値
であり、制御ルール＃ｉではliは（Ｚ・Lr）と（Ｓ・l
p）の最小値である。
（Lr,△t1,△t2）に適合する度合いμｉ（制御ルール＃
ｉが現在のプラント状態に適合する度合い）とそのルー
ルによる引抜き量liを計算する。μｉはLr,△t1,△t2が
それぞれの集合に属する度合いμi1,μi2,μi3の最小値
であり、制御ルール＃ｉではliは（Ｚ・Lr）と（Ｓ・l
p）の最小値である。
（２） 各制御ルールのliのμｉによる重み付き平均値
を計算し、制御棒の引抜き量ｌとする。ただし、μｉが
所定値μｏ（ここでは0.4）以下のルールは計算から除
外する。
を計算し、制御棒の引抜き量ｌとする。ただし、μｉが
所定値μｏ（ここでは0.4）以下のルールは計算から除
外する。
以上のようにすると、各操作ステップにおける制御棒の
グループとその引抜き量ｌは、例えば、（グループ1,24
m）、（グループ1,24m）、（グループ1,19.2m）、（グ
ループ1,16.8m）、（グループ1,12m）、（グループ2,12
m）、（グループ2,7.7m）、（グループ2,7.2m）、（グ
ループ2,3.8m）、（グループ2,2.4m）…などとなり、引
抜き量ｌは、プラント状態に応じて適切に変更されてい
くことになる。
グループとその引抜き量ｌは、例えば、（グループ1,24
m）、（グループ1,24m）、（グループ1,19.2m）、（グ
ループ1,16.8m）、（グループ1,12m）、（グループ2,12
m）、（グループ2,7.7m）、（グループ2,7.2m）、（グ
ループ2,3.8m）、（グループ2,2.4m）…などとなり、引
抜き量ｌは、プラント状態に応じて適切に変更されてい
くことになる。
第８図（ａ），（ｂ）に本実施例による原子炉臨界近接
の特性を示す。第10図に示した従来の方法による特性と
比較するとわかるように、本実施例では中性子束変化率
は適切な範囲内におさまり、中性子束は炉周期10秒に対
応するスクラム設定値に対して十分余裕をもって安定に
上昇する。それと同時に、臨界達成までの起動時間は21
分と十分短かくなる。臨界達成後の持続炉周期も200秒
と適正な値となっている。
の特性を示す。第10図に示した従来の方法による特性と
比較するとわかるように、本実施例では中性子束変化率
は適切な範囲内におさまり、中性子束は炉周期10秒に対
応するスクラム設定値に対して十分余裕をもって安定に
上昇する。それと同時に、臨界達成までの起動時間は21
分と十分短かくなる。臨界達成後の持続炉周期も200秒
と適正な値となっている。
以上述べた本発明の一実施例によれば、次のような効果
がある。
がある。
（ａ） 制御棒の引抜き量ｌを、原子炉状態に応じて適
切に変更することができるので、中性子束変化率（炉周
期）を安定に維持しながら（中性子束を安定に上昇させ
ながら）、臨界までの起動時間を最小にすることができ
る。
切に変更することができるので、中性子束変化率（炉周
期）を安定に維持しながら（中性子束を安定に上昇させ
ながら）、臨界までの起動時間を最小にすることができ
る。
（ｂ） 制御棒引抜き量ｌの決定にファジィ制御を用い
るため、運転員と同様な判断を、比較的容易に計算機を
用いて実現できる。
るため、運転員と同様な判断を、比較的容易に計算機を
用いて実現できる。
本発明の他の実施例として、中性子束変化率の動的挙動
パターンの特徴として△t1や△t2をとるのではなく、例
えば、中性子束変化率の最大値をとることもできる。ま
た、△t1と△t2の一方だけをとることもできる。この場
合、第５図〜第７図の内容が一部変わるが、効果は上記
実施例とほぼ同じである。
パターンの特徴として△t1や△t2をとるのではなく、例
えば、中性子束変化率の最大値をとることもできる。ま
た、△t1と△t2の一方だけをとることもできる。この場
合、第５図〜第７図の内容が一部変わるが、効果は上記
実施例とほぼ同じである。
本発明の更に他の実施例として、制御棒引抜き量ｌを算
出するときの状態量として、引抜く制御棒が炉心の中央
部か周辺部かを示す制御棒の座標や、その制御棒の引抜
き位置なども含めることも可能である。このとき、引抜
き量ｌの計算プログラムが多少複雑になるが、引抜き量
ｌをより適切な値にすることができるので、起動時間を
さらに短縮できるという効果がある。
出するときの状態量として、引抜く制御棒が炉心の中央
部か周辺部かを示す制御棒の座標や、その制御棒の引抜
き位置なども含めることも可能である。このとき、引抜
き量ｌの計算プログラムが多少複雑になるが、引抜き量
ｌをより適切な値にすることができるので、起動時間を
さらに短縮できるという効果がある。
本発明の他の実施例として、制御棒引抜き量ｌを、事前
に用意したデータテーブルを用いれ計算する方法もあ
る。すなわち、Lr,lp,△t1,△t2の各種の値に対して、
引抜き量ｌを事前に、例えばファジィ制御に基づいて計
算しておいて、オンライン計算ではこれらの計算結果を
まとめたデータテーブルの中から、実際の状態量に対応
するデータを抽出する方法である。この場合、データテ
ーブルの記憶エリアが大きくなるが、オンラインプログ
ラムが単純になるという効果がある。
に用意したデータテーブルを用いれ計算する方法もあ
る。すなわち、Lr,lp,△t1,△t2の各種の値に対して、
引抜き量ｌを事前に、例えばファジィ制御に基づいて計
算しておいて、オンライン計算ではこれらの計算結果を
まとめたデータテーブルの中から、実際の状態量に対応
するデータを抽出する方法である。この場合、データテ
ーブルの記憶エリアが大きくなるが、オンラインプログ
ラムが単純になるという効果がある。
なお、上記実施例では、同時に引抜く制御棒の本数が変
化しないときの引抜き量ｌの算出方法について述べた
が、制御棒の本数が途中で変化する場合にも、本発明を
適用することができる。
化しないときの引抜き量ｌの算出方法について述べた
が、制御棒の本数が途中で変化する場合にも、本発明を
適用することができる。
本発明のさらに他の実施例として、制御棒を自動的に操
作するのではなく、表示装置に表示された引抜き量（ま
たは各制御棒の引抜き量）に基づいて、運転員が手動で
制御棒を操作するシステムもある。この場合でも、連続
的に引抜いても良い制御棒の引抜き量が表示装置に表示
されるので、運転の省力化を達成できると共に、炉周期
を安定に維持しながら臨界までの起動時間を最小にでき
るという効果がある。
作するのではなく、表示装置に表示された引抜き量（ま
たは各制御棒の引抜き量）に基づいて、運転員が手動で
制御棒を操作するシステムもある。この場合でも、連続
的に引抜いても良い制御棒の引抜き量が表示装置に表示
されるので、運転の省力化を達成できると共に、炉周期
を安定に維持しながら臨界までの起動時間を最小にでき
るという効果がある。
なお、本発明の第１の実施例では、制御棒の引抜き量ｌ
を、運転ノウハウを活用したファジィ制御に基づいて決
定したが、数式モデルを用いて決定することも可能であ
る。この場合、臨界までの制御棒引抜き総量や制御棒引
抜き量と炉周期との関係などの実測値を用いて数式モデ
ルをプラント状態に適応するよう修正していくことにな
るので炉周期を望ましく応答にするための制御棒引抜き
量ｌの最大値を高精度で予測計算することが可能とな
る。したがって、炉周期を安定に維持しながら、起動時
間をさらに短縮できるという効果がある。
を、運転ノウハウを活用したファジィ制御に基づいて決
定したが、数式モデルを用いて決定することも可能であ
る。この場合、臨界までの制御棒引抜き総量や制御棒引
抜き量と炉周期との関係などの実測値を用いて数式モデ
ルをプラント状態に適応するよう修正していくことにな
るので炉周期を望ましく応答にするための制御棒引抜き
量ｌの最大値を高精度で予測計算することが可能とな
る。したがって、炉周期を安定に維持しながら、起動時
間をさらに短縮できるという効果がある。
本発明によれば、制御棒の引抜き量を、原子炉状態変化
に応じて的確に変更していくことができるので、炉周期
を安定に維持しながら、原子炉臨界までの起動時間を最
小にすることができるという効果がある。
に応じて的確に変更していくことができるので、炉周期
を安定に維持しながら、原子炉臨界までの起動時間を最
小にすることができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は制御棒自動操作装置の機能構成を示す図、第３図
と第４図は制御棒操作タイミングの決定方法を説明する
ための図、第５図、第６図、第７図（ａ），（ｂ）は制
御棒引抜き量の決定方法を説明するための図、第８図
（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例の特性を説明する
図、第９図、第10図は従来方法とその特性を説明する図
である。 １……原子炉、２……炉心 ３……制御棒、４……制御棒駆動装置 ５……制御棒操作監視制御装置、６……中性子計装装置 ７……中央監視制御盤、11……制御棒自動操作装置 111……制御棒操作タイミング決定部 112……制御棒操作量（引抜き量）決定部 ｇ……中性子束と炉周期の計測値 ｂ……制御棒操作指令（操作タイミングと引抜き量の指
令） ｆ……制御棒操作指令。
２図は制御棒自動操作装置の機能構成を示す図、第３図
と第４図は制御棒操作タイミングの決定方法を説明する
ための図、第５図、第６図、第７図（ａ），（ｂ）は制
御棒引抜き量の決定方法を説明するための図、第８図
（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例の特性を説明する
図、第９図、第10図は従来方法とその特性を説明する図
である。 １……原子炉、２……炉心 ３……制御棒、４……制御棒駆動装置 ５……制御棒操作監視制御装置、６……中性子計装装置 ７……中央監視制御盤、11……制御棒自動操作装置 111……制御棒操作タイミング決定部 112……制御棒操作量（引抜き量）決定部 ｇ……中性子束と炉周期の計測値 ｂ……制御棒操作指令（操作タイミングと引抜き量の指
令） ｆ……制御棒操作指令。
Claims (3)
- 【請求項１】原子炉の制御棒を操作して未臨界の原子炉
を臨界にする制御棒操作システムにおいて、所定の制御
棒を一度に引抜く制御棒の引抜き量を、少なくとも、現
時点から臨界までに引抜く必要があると推定された制御
棒引抜きの総量と、前回操作したときの制御棒の引抜き
量と、そのときの炉周期が所定値以上を持続する時間あ
るいは中性子束変化率が所定値以下を持続する時間と、
に基づいて算出する第１の手段および該第１の手段で算
出した制御棒の引抜き量を表示装置に表示する第２の手
段を設けたことを特徴とする制御棒操作システム。 - 【請求項２】原子炉の制御棒を操作して未臨界の原子炉
を臨界にする制御棒操作システムにおいて、所定の制御
棒を一度に引抜く制御棒の引抜き量を、少なくとも、現
時点から臨界までに引抜く必要があると推定された制御
棒引抜きの総量と、前回操作したときの制御棒の引抜き
量と、そのときの炉周期が所定値以上を持続する時間あ
るいは中性子束変化率が第１の所定値以下を持続する時
間と、に基づいて算出する第１の手段、該第１の手段で
算出した制御棒の引抜き量を表示装置に表示する第２の
手段および制御棒を引抜いている時点で中性子束変化率
が第２の所定値を越えた時には、制御棒の引抜き操作を
停止させる機能を行う第３の手段を設けたことを特徴と
する制御棒操作システム。 - 【請求項３】前記制御棒を第１の手段で算出した引抜き
量だけ自動的に引抜く第４の手段を設けた特許請求の範
囲第１項および第２項記載の制御棒操作システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62122854A JPH07111473B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 制御棒操作システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62122854A JPH07111473B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 制御棒操作システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63286793A JPS63286793A (ja) | 1988-11-24 |
| JPH07111473B2 true JPH07111473B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=14846286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62122854A Expired - Fee Related JPH07111473B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 制御棒操作システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111473B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50146796A (ja) * | 1974-05-20 | 1975-11-25 | ||
| JPS5848890A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-22 | 株式会社東芝 | 制御棒操作補佐装置 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP62122854A patent/JPH07111473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63286793A (ja) | 1988-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008216242A (ja) | 原子炉起動監視システム | |
| EP0414256B1 (en) | Automation system for nuclear power plants | |
| JPH07111473B2 (ja) | 制御棒操作システム | |
| JP7374140B2 (ja) | 制御棒自動制御装置および制御棒自動制御方法 | |
| JP3275163B2 (ja) | 制御棒制御装置及び制御棒操作方法 | |
| JPH10221476A (ja) | 原子炉出力制御装置 | |
| JP2875932B2 (ja) | 原子炉の制御棒制御装置 | |
| JP3304856B2 (ja) | 制御棒制御方法と制御棒自動制御装置 | |
| JP2507516B2 (ja) | 原子炉制御装置 | |
| JPS6262313B2 (ja) | ||
| JPH11142588A (ja) | 原子炉自動起動装置 | |
| JP2553152B2 (ja) | 原子炉制御棒の自動制御方法 | |
| JP2809639B2 (ja) | 原子炉自動起動装置 | |
| JPH06273564A (ja) | 原子炉出力制御装置及び起動領域中性子束モニタ | |
| CN113623683B (zh) | 一种锅炉温度变化的控制方法、装置及介质 | |
| JP4084371B2 (ja) | 原子炉出力制御方法及び装置 | |
| JPH063476A (ja) | 原子炉出力調整装置 | |
| JPS58124987A (ja) | 原子力発電所の制御棒操作ガイド装置 | |
| JP4369772B2 (ja) | 原子炉出力制御方法および装置 | |
| JPH09222489A (ja) | 沸騰水型原子炉の原子炉出力自動調整方法及びその装置 | |
| JPH0652309B2 (ja) | 制御棒自動操作装置 | |
| JPH01158389A (ja) | 制御棒操作システム | |
| JP2695914B2 (ja) | 原子力発電所の運転操作ガイド装置 | |
| JPH0381693A (ja) | 原子炉制御棒の制御方法 | |
| JP3246804B2 (ja) | 原子炉運転方法、原子炉の運転制御装置および制御棒引抜手順作成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |