JPH08262185A

JPH08262185A - 原子炉出力制御装置

Info

Publication number: JPH08262185A
Application number: JP7067613A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Yamamoto; 文昭山本; Mitsumasa Iwaki; 光正岩城; Akihiko Hoshiide; 明彦星出
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】地震の初期微震動波による原子炉の微振動を検
知して、制御棒あるいは炉心流量を制御して中性子束の
一時的増加を抑制し、小、中規模の地震の場合は、不要
なスクラムを回避して原子炉の停止または出力低下を抑
制する原子炉出力制御装置を提供する。【構成】本発明に係る原子炉出力制御装置は、原子炉内
の制御棒位置を制御する制御棒駆動機構７及び炉心流量
を制御する炉心流量制御装置５を備えた原子炉出力制御
装置において、地震の発生と消滅を検知する地震検知器
31と、この地震検知器31からの地震検知信号Ｓ₁と炉心
３及びプラント情報により制御棒操作信号Ｓ₄と炉心流
量制御信号Ｓ₅を出力する炉制御装置32とからなる原子
炉制御装置30を備えたことを特徴とする。

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に
おける地震時の緊急停止や出力低下を回避することが可
能な原子炉出力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の原子力発電プラントは、沸騰水型
原子炉を例にすると、図９の原子力発電プラント概要構
成図に示すように、原子炉格納容器１は原子炉建屋内に
設置さけており、この原子炉格納容器１には原子炉圧力
容器２がペデスタル上に設置されている。この原子炉圧
力容器２内には炉心３が設置されており、さらに炉心３
を冷却する冷却材を循環させるための再循環系ポンプ４
及び炉心流量制御装置５も設置されている。

【０００３】炉心３は図示しない複数の燃料集合体、及
び炉心３に挿入と引き抜きが可能な制御棒６と、その一
部で構成する出力調整用の選択制御棒６ａ及び制御棒駆
動機構７と、これら各機器からの情報を入力して原子炉
の出力を所定の設定値に制御する、図示しない原子炉出
力制御装置から構成されている。

【０００４】原子炉圧力容器２内の冷却材は炉心３にお
ける核分裂による反応熱により高温となり、水と蒸気の
二相流状態となって炉心３の上方へ流れ、このうちの蒸
気は、図示しない気水分離器を経由し、蒸気乾燥器に流
入して乾燥蒸気となり、原子炉圧力容器２の上部に接続
された主蒸気管８を経由して蒸気タービン９に給送され
る。

【０００５】一方、原子炉圧力容器２内の気水分離器で
蒸気と分離された水は、ジェットポンプ10を経て炉心３
の下方に流下し、再び炉心３の下部に案内されて炉心３
内に還流する。また、主蒸気管８で原子炉格納容器１の
貫通部の前後には主蒸気隔離弁11，12が介挿されてお
り、さらに、主蒸気隔離弁12と蒸気タービン９との間に
は主蒸気止め弁13及び主蒸気加減弁14が順次介挿されて
おり、前記蒸気タービン９に給送された蒸気は、蒸気タ
ービン９を駆動して発電機15を回転させて発電を行う。

【０００６】蒸気タービン９を駆動した蒸気は、蒸気タ
ービン９の下方に設置された復水器16において凝縮され
て復水となり、この復水は復水ポンプ17、給水加熱器1
8、給水ポンプ19を経由して再び原子炉圧力容器２内に
導入され、炉心３の下方に給水される。一方、前記主蒸
気隔離弁12と主蒸気止め弁13との間の主蒸気管８と、復
水器16との間にはタービンバイパス管20が配設されてお
り、このタービンバイパス管20にはタービンバイパス弁
21が介挿されている。

【０００７】また、前記原子炉圧力容器２内の主蒸気管
８で主蒸気隔離弁11の入口側には、主蒸気逃し安全弁22
を接続し、この主蒸気逃し安全弁22には主蒸気逃し配管
23が接続されていて、その下端は、原子炉圧力容器２の
底部に設けたサプレッションプールとしての圧力抑制室
24のプール水25内に浸漬されている。

【０００８】上記のように構成された原子力発電プラン
トでは、安定した機器の動作を図り、また炉心３及び原
子炉を構成する各機器の損傷を防いで、原子炉の安全を
確保するために、原子炉の異常運転時に炉心３の出力を
制御する制御システムが構築されている。

【０００９】特に原子炉においては、炉心熱出力の急激
な変化を抑制することが原子炉機器の健全性及び原子炉
の安全性の観点から重要であるため、原子炉出力制御装
置において、原子炉出力すなわち炉心３における中性子
束の異常な変化を検知した場合に炉心熱出力を遮断する
安全措置がとられている。なお、たとえば沸騰水型原子
炉の場合は、次の(1) 〜(4) に示すような特性を備えて
いる。

【００１０】(1) 燃料温度が上昇すると出力が低下し、
逆に燃料温度が低下すると熱出力が上昇する（ドップラ
ー効果）。 (2) 炉心３の蒸気容積割合、すなわちボイド率が増加す
ると熱出力が低下し、逆にボイド率が減少すると出力が
上昇する（冷却材密度効果）。

【００１１】(3) 冷却材の温度が上昇すると熱出力が低
下し、逆に冷却材の温度が低下すると熱出力が上昇する
（冷却材温度効果）。 (4) 中性子吸収材を炉心内に入れることにより熱出力が
低下し、逆に中性子吸収材を炉心３内から出すことによ
り熱出力が上昇する。

【００１２】したがって、以上の(1) 〜(4) を組合わせ
ることにより、沸騰水型原子炉の出力（中性子束）を調
整することができる。なお、具体的には原子炉出力制御
装置において、次のような操作により定格出力運転中、
もしくは異常運転時に原子炉の出力が制御される。

【００１３】先ず、冷却材は原子炉圧力容器２の内部あ
るいは外部に設けられた再循環ポンプ４によって、炉心
３内を下部から上部に向かって流れているが、この冷却
材の流量（以下炉心流量と呼ぶ）を調整することによっ
て、炉心３内における核分裂の頻度を制御することがで
きる。したがって、前記再循環ポンプ４の流量を炉心流
量制御装置５により、調整することによって原子炉の出
力を制御することができる。

【００１４】また、制御棒６及び出力調整用の選択制御
棒６ａは炉心３に挿入され、その位置を調整することに
よって炉心３内の中性子量を制御しているので、制御棒
駆動機構７により制御棒６，６ａの炉心３内の位置を調
整することで出力を制御することができる。

【００１５】さらに、主蒸気加減弁14やタービンバイパ
ス弁21を開くことによって原子炉圧力を低下させて、原
子炉出力を下げることができる。すなわち、炉心３で発
生した蒸気泡（以下ボイドと呼ぶ）は、炉心３の上方に
ある図示しない気水分離器で冷却水から分離され、主蒸
気配管８を介して主蒸気加減弁14を通って蒸気タービン
９に流れ込んでいる。

【００１６】ここで、たとえば主蒸気加減弁14を開く
と、原子炉圧力容器２から流出する蒸気流量が増え、炉
心３内の圧力が下がるのでボイドの割合が増える。この
ボイドが増えることにより、核分裂の頻度が抑制されて
原子炉出力が低下する。そのために、燃料からの熱発生
が少なくなり、ボイドの増加が抑制されるので出力は低
く安定する。

【００１７】一方炉心３においては、図示しない出力検
知器である中性子束検出器により急激な中性子束変化が
検出された場合には、緊急に選択制御棒６ａを含む全制
御棒６を炉心３内に挿入して原子炉を停止させる（スク
ラム）。例えば、定格運転時に中性子束が上昇して、ス
クラム設定値のたとえば 120％を越えた場合には、この
スクラム作動により原子炉を停止させている。

【００１８】このように、原子力発電プラントにおいて
は常に安全に原子炉出力を遮断させる措置がとられる
が、このスクラムによる原子炉停止は、原子力発電プラ
ントの稼働率の面からは余り頻繁に行なわない方が良
い。それには、原子炉機器の安全上に支障がない事象に
限り、原子炉の運転を停止または出力低下をさせないよ
うにして、電力の安定供給を図る必要があり、このよう
な安全上に支障がない事象の例として中規模までの地震
がある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来より原子力発電プ
ラントにおいては、大きな地震の場合には、その地震加
速度大を検知して作動させるスクラムインターロックが
あリ、これにより原子炉は自動的に停止させている。し
かし、それほど大きくない地震の場合には、原子炉建屋
内の機器や配管系統が揺らされており、炉心３内のボイ
ドの減少、または原子炉内状態の変化による中性子束及
び出力の一時的な上昇の発生が考えられる。

【００２０】図10の原子炉特性図に示すように、中規模
の地震発生時には、図10（ａ）に示すように地震による
地震波26は、一般に小さい初期微震動波26ａの後に本震
動波26ｂが伝わり、この本震動波26ｂは短時間で終息す
ると共に、この後に本震動波26ｂ並みの大きさの震動波
26が繰り返して到来することは少ない。

【００２１】したがって、地震の震動波26により振動す
る原子炉は、図10（ｂ）に示すように炉心３内ボイドの
消滅、あるいは原子炉の状態が一時的に変化し、これに
応じて中性子束27は実線で示すように、また燃料表面熱
流束28は点線のように変化する。なお、図中の一点鎖線
はスクラム設定値29（ 120％）を示す。

【００２２】この時に地震によっては、中性子束27の増
加は原子炉のスクラム設定値29である 120％に到る場合
もあるが、この中性子束27は炉心３における出力上昇に
よる原子炉内ボイドの増加で短時間に減少し、このよう
な挙動は、数秒程度で終了するので表面熱流束28の増加
は数％と小さく、燃料棒６の健全性には支障ない。

【００２３】しかしながら、従来の沸騰水型原子炉にお
いては前記のように設定された、地震加速度大によるス
クラムインターロックでは、たとえ小、中規模の地震の
場合でも、中性子束27がスクラム設定値29(120%)を超え
ると直ちにスクラムしてしまう支障があった。

【００２４】このスクラムにより原子炉は自動的に安全
に停止するが、前述したように、この中性子束27がスク
ラム値29を超える現象は、数秒後に復帰する一過性の過
渡現象であって、原子炉機器の故障ではないので安全上
の問題はない。しかしながら、このような事象に応じて
原子炉が不必要、かつ頻繁に停止したり、これを回避す
るために出力低下をすることは、原子力発電プラントと
しては稼働率の低下をもたらし、電力の安定供給を損な
うという問題があった。

【００２５】本発明の目的とするところは、地震の初期
微震動波による原子炉の微振動を検知して、制御棒ある
いは炉心流量を制御して中性子束の一時的増加を抑制
し、原子炉を停止させる必要がないような小、中規模の
地震の場合は、不要なスクラムを回避して原子炉の停止
または出力低下を抑制する原子炉出力制御装置を提供す
ることにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る原子炉出力制御装置は、原子
炉内の制御棒位置を制御する制御棒駆動機構及び炉心流
量を制御する炉心流量制御装置を備えた原子炉出力制御
装置において、地震の発生と消滅を検知する地震検知器
と、この地震検知器からの地震検知信号と炉心及びプラ
ント情報により制御棒操作信号と炉心流量制御信号を出
力する炉制御装置とからなる原子炉制御装置を備えたこ
とを特徴とする。

【００２７】請求項２記載の発明に係る原子炉出力制御
装置は、前記原子炉制御装置における炉制御装置が出力
する制御棒操作信号が、制御棒を炉心に浅く挿入させる
ことを特徴とする。請求項３記載の発明に係る原子炉出
力制御装置は、前記原子炉制御装置における炉制御装置
が出力する炉心流量制御信号が、炉出力または発電機出
力を一定に保持させることを特徴とする。

【００２８】請求項４記載の発明に係る原子炉出力制御
装置は、前記原子炉制御装置における炉制御装置が、炉
心に深く挿入された制御棒を引き抜く制御棒操作信号
と、炉出力または発電機出力を一定に保持する炉心流量
制御信号を出力することを特徴とする。

【００２９】請求項５記載の発明に係る原子炉出力制御
装置は、前記原子炉制御装置における炉制御装置が、炉
心の最外周近傍の制御棒を挿入する制御棒操作信号と、
炉出力または発電機出力を一定に保持する炉心流量制御
信号を出力することを特徴とする。

【００３０】

【作用】請求項１記載の発明は、原子炉は地震により振
動するが、この原子炉に伝わる本格的地震の前兆現象で
ある初期微震動波による原子炉の微振動を地震検知器が
検知し、地震発生信号を炉制御装置に出力する。この地
震発生信号を受けた炉制御装置は、制御棒駆動機構を介
して制御棒の位置を変更させることにより炉心内の軸方
向出力分布をトップピーク型とする。

【００３１】これにより、後刻本震動による炉心内のボ
イドがつぶれたり、炉心流量に変動が生じたり、また中
性子計測器との相対位置や感度が変化したりして、中性
子束の一時的増加の主たる原因となるボイド量を減少さ
せることがあっても、特に中性子束と出力インポータン
スの大きい炉心下部とサブクール沸騰領域で、予め上部
にボイド分布を移動させると共に沸騰長さを短縮させて
あるため、本震動による中性子束上昇などの影響は少な
い。

【００３２】さらに、炉制御装置は前記制御棒への位置
移動と共に、炉出力を保持あるいは僅かな低下に制御す
るように、炉心流量を調整させるので、炉出力の変動は
少なくスクラムは回避される。

【００３３】請求項２記載の発明は、地震検知器からの
地震発生信号を入力した炉制御装置は、制御棒駆動機構
に対してシャローロッド挿入信号を出力し、制御棒を炉
心に浅く挿入させる。これにより、炉心内の軸方向出力
分布がトップピーク型となり、炉出力は低下するが、後
刻本震動による炉心内のボイドつぶれなどによる中性子
束の一時的増加などの変動が発生しても、その影響は少
なくスクラムは回避される。

【００３４】請求項３記載の発明は、地震検知器からの
地震発生信号を入力した炉制御装置は、炉心流量制御装
置に対して、炉出力または発電機出力を一定に保持させ
るための炉心流量制御信号を出力する。これにより、後
刻本震動による炉心内のボイドつぶれなどによる中性子
束の一時的増加などの変動が発生しても、炉出力がスク
ラム設定値を超えることなくスクラムは回避される。

【００３５】請求項４記載の発明は、地震検知器からの
地震発生信号を受けた炉制御装置は、炉心に深く挿入さ
れた制御棒を引き抜かせることにより炉心内の軸方向出
力分布をトップピーク型にする。これにより、後刻本震
動による炉心内のボイドつぶれ、などによる中性子束の
一時的増加などの変動が発生しても、中性子束がスクラ
ム設定値を超えることない。

【００３６】さらに、炉制御装置は制御棒引抜き信号と
共に、炉心流量制御装置に対して炉出力または発電機出
力を一定に保持させる炉心流量制御信号を出力するの
で、地震による炉出力変動は発生せず、スクラムは回避
される。

【００３７】請求項５記載の発明は、地震検知器からの
地震発生信号を受けた炉制御装置は、炉心の最外周近傍
の制御棒を挿入することにより炉心内の軸方向出力分布
をトップピーク型にする。これにより、後刻本震動によ
る炉心内のボイドつぶれ、などによる中性子束の一時的
増加などの変動が発生しても、中性子束がスクラム設定
値を超えることない。

【００３８】さらに、炉制御装置は制御棒引抜き信号と
共に、炉心流量制御装置に対して炉出力または発電機出
力を一定に保持させる炉心流量制御信号を出力するの
で、地震による炉出力変動は発生せず、スクラムは回避
される。

【００３９】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符
号を付して、詳細な説明を省略する。第１実施例は図１
のブロック構成図に示すように、原子炉圧力容器２内に
設置した炉心３には、図示しない燃料集合体と共に、制
御棒６とその一部の出力調整用の選択制御棒６ａ及び浅
挿入制御棒６ｂ（以下シャローロッドと呼ぶ）が、制御
棒駆動装置７に連結されて設けられている。さらに、原
子炉圧力容器２には、炉心流量制御用の再循環ポンプ４
と炉心流量制御装置５が接続されている。

【００４０】また原子炉出力制御装置の一部である原子
炉制御装置30は、地震の徴候である初期微震動による原
子炉の微振動などを検知する原子炉に付随した地震検知
器31と、この地震検知器31からの地震信号Ｓ₁、計測や
演算された炉心３のプラント情報信号Ｓ₂及び運転員な
どからの指令入力Ｓ₃を受けて、炉心３及びプラントの
状態に応じてシャローロッド６ｂを操作させる、シャロ
ーロッド挿入信号Ｓ₄を出力する炉制御装置32とを備え
て構成している。

【００４１】なお炉制御装置32においては、シャローロ
ッド６ｂの挿入による炉出力減少は一般に殆どないの
で、通常は炉出力を保持をするための流量制御は行わな
くてよいが、もしも出力変動が大きい場合には、前記炉
心流量制御装置５に流量調整信号Ｓ₅を出力して、炉心
流量（ひいては出力）を制御することにより炉出力の保
持をきめ細かく行うこともできる。

【００４２】次に上記構成による作用について説明す
る。原子力発電プラントにおいて地震時の原子炉は、図
２の振動特性図の振動33に示すように、先ず本格的地震
の前兆である初期微震動波26ａ（図10に示す）による微
振動33ａが起き、その後の本震動波26ｂにより本振動33
ｂが生ずる。しかし、この本振動33ｂは地震の本震動波
26ｂの終息に伴い消滅する。

【００４３】この地震が伝わった際に、原子炉制御装置
30における原子炉に付随した地震検知器31は、前記微振
動33ａを検知して炉制御装置32に地震発生信号Ｓ₁を出
力する。これにより炉制御装置32は、直ちに制御棒駆動
機構７に対してシャローロッド挿入信号Ｓ₄を発し、炉
心３に対してシャローロッド６ｂを浅く挿入する。

【００４４】なお、通常時の炉心３内における冷却材の
挙動は、図３の燃料周辺模式図に示すもので、この時の
炉心３内の軸方向の相対出力分布は、図４の相対出力比
較特性図で点線34で示すようになっている。また、ボイ
ド率分布は図５のボイド率比較特性図において点線37で
示す。

【００４５】しかしながら、ここでシャローロッド６ｂ
が挿入されると、炉心３における相対出力分布は、図４
の実線35のようにトップピーク型に推移し、図３に示す
炉心３の沸騰領域では、特に炉底付近のサブクール沸騰
領域36が軸方向上部に移動すると共に縮まる。さらに、
ボイド率分布は図５における実線38のように変化して、
各領域のボイド率の寄与が、後に起こる本振動33ｂの前
に予め低下される。

【００４６】したがって、予めこのような状態になって
いることから、この後に本振動33ｂが起きても、原子炉
内のそれぞれの領域のボイド率の寄与が、すでに実線38
で示すように小さいので、地震による原子炉の振動の影
響による正の反応度投入は少ない。なお、本振動33ｂは
地震の終息に伴い消滅する。

【００４７】これにより、小、中規模の地震時における
炉心３における中性子束分布の増加は、容易に抑制され
ることから、図６の中性子束特性図の実線で示すよう
に、中性子束39の増加は、従来の点線27で示すように一
点鎖線のスクラム設定値29を超えるような大きさにはな
らず、したがって、小、中規模の地震に起因する不要な
スクラムによる原子炉停止は容易に回避できる。

【００４８】さらに、炉制御装置32は炉心流量制御装置
５に対して、流量調整信号Ｓ₅を出力し、炉心流量を制
御して出力保持をきめ細かく行うことができるので、原
子炉は出力を保持するか、もしくは僅かに低下させるだ
けで運転が継続されるので、安定した電力供給が可能で
ある。

【００４９】勿論、地震が大規模のものであって、前記
の初期微振動33ａの後の本振動33ｂが極めて大きく、こ
れによる中性子束39が、もしもスクラム設定値29を超え
た場合には、別途スクラム作動により原子炉は安全に停
止される。なお、以上は地震の発生時における作用につ
いて説明したが、後述の第２実施例及び第３実施例を含
めて、地震の終息時については、前記発生時と逆の作用
を行わせることによって、地震前の状態に容易に復旧さ
せることができることは言うまでもない。

【００５０】第２実施例は、図７のブロック構成図に示
すように、原子炉圧力容器２内の炉心３には、図示しな
い燃料集合体と共に、制御棒６とその一部で出力調整用
の選択制御棒６ａが制御棒駆動装置７に連結して設けら
れている。さらに原子炉圧力容器２には、炉心流量制御
用の再循環ポンプ４と炉心流量制御装置５が接続されて
いる。

【００５１】また、原子炉出力制御装置の一部である原
子炉制御装置40は、地震検知器31と炉制御装置41で構成
され、この炉制御装置は41は地震検知器31が初期地震徴
候を検知して発する地震発生信号Ｓ₁と、計測や演算さ
れた炉心３のプラント情報信号Ｓ₂及び運転員などから
の指令入力Ｓ₃を受ける。

【００５２】これにより原子炉制御装置40は、炉心３及
びプラントの状態に応じて制御棒駆動機構７に対して、
炉心３に挿入されている選択制御棒６ａを引抜く操作信
号Ｓ₆を出力すると共に、炉心流量制御装置５に対して
炉心流量の調整操作を行い、炉出力の保持あるいは僅か
な低下を行う流量調整信号Ｓ₅を出力するように構成さ
れている。

【００５３】次に上記構成による作用について説明す
る。原子力発電プラントの原子炉に地震の前兆である初
期微振動33ａが起こると、地震検知器31がこれを検知し
て炉制御装置41に地震発生信号Ｓ₁を出力する。炉制御
装置41は、地震検知器31からの信号Ｓ₁と、計測や演算
された炉心プラント情報信号Ｓ₂及び指令入力Ｓ₃を受
けて、炉心プラント状態に応じて引抜き操作信号Ｓ₆を
出力し、炉心３内に挿入されている制御棒６で適切なも
のを選択し、この選択制御棒６ａを制御棒駆動機構７に
より引抜き操作を行う。

【００５４】これと共に炉制御装置41は、炉心流量制御
装置５に炉心流量（ひいては出力）の流量調整信号Ｓ₅
を出力して炉心流量の減少操作を行わせる。この結果と
しては、選択制御棒６ａの引抜きにより炉出力は増加方
向となるが、これを相殺するように炉心流量が減少して
炉出力は減少方向となるので、原子炉を所望の出力に保
持する運転を行うことができる。

【００５５】この際の炉心３内の状態は、前記図４の実
線35に示すように軸方向出力分布がトップピーク型にな
り、図５の実線38に示すように炉心３の沸騰領域、特に
図３に示す炉底付近のサブクール沸騰領域36が軸方向上
部に移動すると共に縮まり、それらの領域のボイド率の
寄与が、後に生じる本振動33ｂの前に低下する。これに
より、小、中規模の地震により本振動33ｂが起きても、
これらの領域のボイド率の寄与がすでに小さくなってい
るので、地震の影響による正の反応度投入は少ない。

【００５６】したがって、図６の実線で示すように中性
子束39の増加は、従来の点線27で示すように一点鎖線の
スクラム設定値29を超えるような大きさにはならず、不
要なスクラムによる原子炉停止は容易に回避できること
から、電力の安定供給が容易に行える。

【００５７】第３実施例は、図８のブロック構成図に示
すように、原子炉圧力容器２内の炉心３には、図示しな
い燃料集合体と共に、制御棒６とその一部で出力調整用
の選択制御棒６ａが制御棒駆動装置７に連結して設けら
れている。さらに原子炉圧力容器２には、炉心流量制御
用の再循環ポンプ４と炉心流量制御装置５が接続されて
いる。

【００５８】また原子炉出力制御装置の一部である原子
炉制御装置42は、地震検知器31と炉制御装置43で構成さ
れ、この炉制御装置は43は地震検知器31が初期地震徴候
を検知して発する地震発生信号Ｓ₁と、計測や演算され
た炉心３のプラント情報信号Ｓ₂及び運転員などからの
指令入力Ｓ₃を受ける。

【００５９】これにより原子炉制御装置42は、炉心３及
びプラントの状態に応じて制御棒駆動機構７に対して、
炉心３に挿入されている制御棒６の内で、炉心３の最外
周近傍に配置されている最外周近傍制御棒６ｃの引抜き
操作信号Ｓ₇を出力すると共に、炉心流量制御装置５に
対して炉心流量の調整操作を行い、炉出力の保持あるい
は僅かな低下を行う流量調整信号Ｓ₅を出力するように
構成されている。

【００６０】次に上記構成による作用について説明す
る。原子力発電プラントの原子炉に地震の前兆である初
期微振動33ａが起こると、地震検知器31がこれを検知し
て炉制御装置43に地震発生信号Ｓ₁を発する。

【００６１】炉制御装置43は、地震検知器31からの地震
発生信号Ｓ₁と、計測や演算された炉心プラント情報信
号Ｓ₂及び指令入力Ｓ₃を受けて、炉心プラント状態に
応じて最外周近傍制御棒挿入操作信号Ｓ₇を出力し、炉
心３の最外周もしくは３層目以内のような制御棒６の内
で最外周近傍制御棒６ｃで適切なものを選択して、制御
棒駆動機構７を通じて挿入操作を行わせる。

【００６２】また炉制御装置43は、炉心流量制御装置５
に対して炉心流量の調整操作を行い、炉出力の保持ある
いは僅かな低下を行う流量調整信号Ｓ₅を出力する。こ
れにより、炉出力は最外周近傍の制御棒６ｃの挿入によ
り減少方向となるが、これを相殺するように炉心流量の
増加により出力は増加方向となるので、所望の出力に保
持する運転を行うことができる。

【００６３】なお、最外周近傍の制御棒６ｃの挿入は、
炉心特性に局所的な大幅変化を起こすことなく、容易に
操作ができて出力の微調整がし易い。しかも炉内の軸方
向出力分布を平均的にトップピーク型にすることができ
る。これによる炉心３内の状態は、上記第１実施例及び
第２実施例と同様の作用と効果が得られて、小、中規模
の地震に際して不要なスクラム停止の回避と、電力の安
定供給をすることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上本発明によれば、原子力発電プラン
トにおいて、実質的に原子炉をスクラム停止する必要の
ない小、中規模までの地震時には、中性子束増加による
頻繁な原子炉の停止または大幅出力の低下を安全に回避
し、安定した炉出力保持運転ができるので、原子力発電
プラント運転の信頼性との電力供給の安定化向上に大き
な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の原子炉制御装置のブ
ロック構成図。

【図２】地震時の原子炉振動特性図。

【図３】炉心内の燃料周辺模式図。

【図４】本発明に係る一実施例の炉心内軸方向相対出力
分布図。

【図５】本発明に係る一実施例の炉心内軸方向ボイド率
分布図。

【図６】地震時の中性子束特性図。

【図７】本発明に係る第２実施例の原子炉制御装置のブ
ロック構成図。

【図８】本発明に係る第３実施例の原子炉制御装置のブ
ロック構成図。

【図９】原子力発電プラントの概要構成図。

【図１０】地震時の原子炉特性図で、（ａ）は地震波
形、（ｂ）は中性子束及び燃料表面熱流束を示す。

【符号の説明】

１…原子炉格納容器、２…原子炉圧力容器、３…炉心、
４…再循環ポンプ、５…炉心流量制御装置、６…制御
棒、６ａ…選択制御棒、６ｂ…シャローロッド、６ｃ…
最外周近傍の制御棒、７…制御棒駆動機構、８…主蒸気
管、９…蒸気タービン、10…ジェットポンプ、11，12…
主蒸気隔離弁、13…主蒸気止め弁、14…主蒸気加減弁、
15…発電機、16…復水器、17…復水ポンプ、18…給水加
熱器、19…給水ポンプ、20タービンバイパス管、21…タ
ービンバイパス弁、22…主蒸気逃し安全弁、23…主蒸気
逃し配管、24…圧力抑制室、25…プール水、26…地震
波、26ａ…初期微震動波、26ｂ…本震動波、27…中性子
束、28…燃料表面熱流束、29…スクラム設定値、30，4
0，42…原子炉制御装置、31…地震検知器、32，41，43
…炉制御装置、33…原子炉振動、33ａ…初期微振動、33
ｂ…本振動、34…通常時の出力分布曲線、35…本発明に
よる出力分布曲線、36…サブクール沸騰、37…通常時の
ボイド率曲線、38…本発明によるボイド率曲線、39…本
発明による中性子束、Ｓ₁…地震発生信号、Ｓ₂…プラ
ント情報信号、Ｓ₃…指令入力、Ｓ₄…シャローロッド
挿入信号、Ｓ₅…流量調整信号、Ｓ₆，Ｓ₇…引抜き操
作信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者星出明彦神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉内の制御棒位置を制御する制御棒
駆動機構及び炉心流量を制御する炉心流量制御装置を備
えた原子炉出力制御装置において、地震の発生と消滅を
検知する地震検知器と、この地震検知器からの地震検知
信号と炉心及びプラント情報により制御棒操作信号と炉
心流量制御信号を出力する炉制御装置とからなる原子炉
制御装置を備えたことを特徴とする原子炉出力制御装
置。
【請求項２】前記原子炉制御装置における炉制御装置
が出力する制御棒操作信号が、制御棒を炉心に浅く挿入
させることを特徴とする請求項１記載の原子炉出力制御
装置。
【請求項３】前記原子炉制御装置における炉制御装置
が出力する炉心流量制御信号が、炉出力または発電機出
力を一定に保持させることを特徴とする請求項２記載の
原子炉出力制御装置。
【請求項４】前記原子炉制御装置における炉制御装置
が、炉心に深く挿入された制御棒を引き抜く制御棒操作
信号と、炉出力または発電機出力を一定に保持する炉心
流量制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載
の原子炉出力制御装置。
【請求項５】前記原子炉制御装置における炉制御装置
が、炉心の最外周近傍の制御棒を挿入する制御棒操作信
号と、炉出力または発電機出力を一定に保持する炉心流
量制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の
原子炉出力制御装置。