JPH1031091A

JPH1031091A - 原子炉出力制御装置

Info

Publication number: JPH1031091A
Application number: JP8185028A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Ishii; 佳彦石井; Setsuo Arita; 節男有田; Yoshiyuki Miyamoto; 義之宮本; Yukihisa Fukazawa; 幸久深沢; Kazuhiko Ishii; 一彦石井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2016-07-15
Also published as: JP3362603B2

Abstract

(57)【要約】【課題】１００％原子炉出力を定格点とする運転方法
を実現する【解決手段】原子炉出力制御装置６０は、発電機出力
４９が発電機出力の設定値８６より大きなときだけ、そ
の偏差信号９２を比例積分回路（７２，７３）に入力
し、原子炉出力設定値８５と原子炉出力４６の偏差信号
９６からこの比例積分回路（７２，７３）の出力信号９
７を差し引いた信号を、原子炉熱出力の偏差信号９８と
して出力し、炉心流量制御信号５１あるいは制御棒操作
信号５２として利用する。これにより、発電機出力上限
値８６に対応する原子炉出力と、原子炉出力上限値８５
とのいずれか小さい方に原子炉出力を制御することがで
き、１００％原子炉出力を定格点とする自動運転を、安
全に実現することができ、プラントの運転効率を向上さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型原子力発電
プラントの出力制御装置に係り、特に、原子力発電の運
転効率を高めるのに好適な原子炉出力制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の起動時の出
力上昇は、起動開始→臨界到達→炉水温度および原子炉
圧力上昇→定格圧力到達→発電機併入→発電機出力上昇
→定格電気出力到達の手順で進められる。このうち、発
電機併入から定格電気出力到達までの過程は発電機出力
制御モ−ドと呼ばれ、タービン蒸気加減弁の開度を調整
して蒸気タービンへの蒸気供給量を制御し、蒸気タービ
ンに結合された発電機の電気出力（以下、発電機出力と
いう。）を制御する。また、この発電機出力モ−ドで
は、タービン蒸気加減弁とタービンバイパス弁の開度を
調整して原子炉から流出する蒸気量を制御し、原子炉圧
力をほぼ一定に保っている。

【０００３】発電機出力制御モ−ドにおいて、原子炉で
発生する熱出力（以下、原子炉出力という。）を制御す
る方法として、制御棒操作による方法と、炉心の冷却材
流量（以下、炉心流量という。）を制御する方法があ
る。制御棒には核分裂反応を起こす熱中性子を吸収しや
すい物質が充填されており、炉心内への制御棒の挿入量
を調整することで、核分裂反応により発生する熱量を制
御することができる。例えば、炉心への制御棒の挿入量
を増加させると、原子炉出力は減少する。また、炉心流
量を減少させると、原子炉出力は減少する。これは、炉
心内で冷却水の一部が蒸発して蒸気に変わるため、炉心
流量を減少させると、炉心内の全冷却材（水＋蒸気）に
対する蒸気の体積割合（以下、ボイド率という。）が増
加するためである。即ち、蒸気は、核分裂反応で発生し
た高速中性子を核分裂反応をおこす熱中性子に変える作
用が水に比べて弱いため、ボイド率が増加すると原子炉
出力は減少する。

【０００４】発電機出力制御モ−ドでは、適切な出力増
加率（単位時間当りの発電機出力増加量）に従い、目標
とする発電機出力の時間テ−ブルを計画する。このテ−
ブルに従って、出力の低い領域では主に制御棒を、出力
の高い領域では主に炉心流量を制御して原子炉出力を増
加させる。制御棒制御時には、制御棒の引抜量と引き抜
きのタイミングを適切に選定し、炉心流量制御時には、
再循環ポンプの回転数を適切に変えて炉心流量を制御
し、原子炉出力を制御する。この制御時には、原子炉圧
力や原子炉水位がほぼ一定になるようにする。

【０００５】従来から、ＢＷＲシステムでは、起動操作
完了後は、発電機出力が常に定格値（１００％）になる
ように原子炉を運転している。発電機出力１００％時の
原子炉出力は、蒸気タービンの復水器を冷却する海水温
度によって異なり、海水温度の高い夏でほぼ１００％、
海水温度の低い冬ではそれより５％程度低い。従って、
特に冬場には、原子炉が熱的にはまだ余裕があるのに出
力を出していない状況が存在する。原子炉の運転期間は
予め決まっているので、１年間を通して熱出力を定格１
００パーセントで運転できれば、最も運転効率が良く経
済的であるそこで従来は、特開昭６１−２１８９９６号
公報記載の様に、原子炉熱出力が設定値となるように原
子炉を運転する技術が提案されている。この従来技術で
は、原子炉熱出力とその設定値との偏差信号を求め、こ
の偏差信号を出力変更要求信号として、再循環ポンプの
速度を調整するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の様
に、原子炉熱出力を定格１００パーセントとして運転す
るためにこの定格点を設定値にすると、蒸気タ−ビンや
発電機の負荷は、発電機出力１００パーセントの定格運
転時に比べて大きくなることがある。蒸気タ−ビンや発
電機等の原子力発電設備は、当然、熱出力１００パーセ
ントの定格での運転に耐えられるようにも設計されてお
り、発電機出力１００パーセントの定格運転時における
蒸気タービン負荷，発電機負荷に比べてこれら負荷が高
くなる熱出力１００パーセント運転に充分対応できる。

【０００７】しかし、信頼性，安全性を重視する原子力
発電において、蒸気タービンや発電機の負荷の最大増加
量を海水温度に依存させて運転することが好ましくない
のはいうまでもなく、蒸気タービンや発電機等の構造材
の強度等から定まる上限値を人為的に設定可能にするの
が信頼性の点で優れている。上述した特開昭６１−２１
８９９６号公報記載の従来技術にこの上限値を設定しよ
うとすると、上限値をそのときの海水温度等を考慮して
熱出力の値に換算し、原子炉熱出力の設定値をこの換算
値に設定しなければならず、制御が複雑になって返って
信頼性を阻害する虞がある。

【０００８】本発明の目的は、高い信頼性，安全性を保
ったまま沸騰水型原子力発電プラントの運転効率を高め
ることができる原子炉出力制御装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的、原子炉の出力
を制御する原子炉出力制御装置において、発電機出力の
設定値と原子炉出力の設定値を入力する入力手段と、前
記発電機出力設定値に対応する原子炉出力と前記原子炉
出力設定値とのいずれか小さい方に原子炉出力を制御す
る制御手段とを設けることで、達成される。

【００１０】上記目的はまた、原子炉出力と原子炉出力
上限設定値との偏差信号に基づき原子炉出力が前記原子
炉出力上限設定値となるように制御する原子炉出力制御
装置において、原子炉出力が前記原子炉出力上限設定値
に達する前に発電機出力が発電機出力上限設定値に達し
たとき原子炉出力を前記発電機出力上限設定値に対応す
る原子炉出力に制限する手段を設けることで、達成され
る。

【００１１】原子炉出力が１００パーセントとなるよう
に原子力発電プラントを運転するように設定しても、発
電機出力がその上限値に達したときは、その発電機出力
上限値を優先して出力制御するため、安全性，信頼性が
阻害されることはない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態に係
る原子炉出力制御装置６０を適用したＢＷＲシステムの
概略構成図である。原子炉１内には炉心２が設けられ、
炉心２内には複数本の制御棒３が分散して設置されてい
る。制御棒駆動部４は、制御棒３を炉心２内へ挿入／引
抜するが、この制御棒駆動部４は、原子炉出力制御装置
６０から指令を受けた制御棒駆動制御装置６２によって
制御される。また、炉心２には複数の中性子束検出器７
が設置され、炉心２の下部支持板には炉心流量を検出す
る炉心流量検出器８が設置されている。

【００１３】原子炉１の底部には、再循環流量制御装置
６１によって制御される内蔵型の再循環ポンプ５が設置
されている。この図では、再循環ポンプ５は２基しか示
されていないが、実際には１０台程度の再循環ポンプ５
が原子炉底部にリング状に配置されている。再循環ポン
プ５は炉心２に冷却材である水を供給し、炉心２内の燃
料棒を冷却する。冷却水の一部は炉心２で蒸気になり、
蒸気タ−ビン１４ヘ送られる。再循環ポンプ５の回転数
を変えて炉心流量を変化させると、原子炉出力を調節で
きる。例えば炉心流量が増加すると、炉心２内のボイド
率が減少し、原子炉出力は増加する。再循環流量制御装
置６１も原子炉出力制御装置６０からの指令に基づいて
炉心流量を制御している。

【００１４】原子炉１で発生した蒸気は、主蒸気配管６
を経て蒸気タ−ビン１４へ導かれ、タ−ビン翼を回転さ
せた後に復水器１５で凝縮され水に戻る。蒸気タ−ビン
１４には発電機１６が結合し、発電機１６から電力が発
生する。主蒸気配管６には、全蒸気流量検出器２１と、
原子炉圧力検出器２０と、タ−ビン蒸気加減弁１１ａが
設けられている。蒸気の一部は、タ−ビンバイパス弁１
２ａを備えたタ−ビンバイパス配管１９を経て、蒸気タ
−ビン１４を通らずに直接復水器１５で凝縮される。原
子炉圧力制御装置４０は、タ−ビン蒸気加減弁調節器１
１ｂでタ−ビン蒸気加減弁１１ａの弁開度を調節して蒸
気流量を調整し、所定の発電機出力を得るとともに、タ
−ビンバイパス弁調節器１２ｂでタ−ビンバイパス弁１
２ａの弁開度を調節して原子炉１の圧力を一定に保つ機
能を有する。復水器１５で凝縮した水は、給水ポンプ１
７と給水加減弁１３を備えた給水配管１８を通って原子
炉１に給水される。

【００１５】原子炉出力が高い領域では、炉心内で局所
的に集合体熱出力が増加したり、集合体流量が減少し
て、有効な除熱が行えなくなる可能性がある。それを防
ぐために、これから行う操作後の炉心３次元の出力分布
や限界出力比を予測する炉心性能計算装置６４が設けら
れている。この炉心性能計算装置６４には、中性子束検
出器７の中性子束検出信号と、炉心流量検出器８の流量
検出信号と、全蒸気流量検出信号４５と、原子炉圧力検
出信号４４と、タ−ビン蒸気加減弁１１ａの弁開度検出
信号４７と、タ−ビンバイパス弁１２ａの弁開度検出信
号４８等が入力される。

【００１６】炉心性能計算装置６４は、これらの検出情
報をもとに、炉心核熱水力計算により、現在の状態での
炉心内の３次元情報（詳細出力分布，集合体流量配分，
限界出力比など）の計算や、制御棒や炉心流量により原
子炉出力を変えたときの限界出力比の予測計算をする。
限界出力比は集合体の除熱の状況を示す指標であり、こ
れが炉心内全ての場所で制限値を下回らないことが必要
である。予測計算でこの条件が満足したとき、炉心性能
計算装置６４は原子炉出力制御装置６０に対し制御確認
信号９０を出力する。

【００１７】原子炉出力制御装置６０には入出力装置６
３が接続されており、運転員から指示や数値デ−タが入
力できると共に、原子炉出力制御装置６０からの情報が
表示される。

【００１８】図３は、図２に示す原子炉圧力制御装置４
０の構成図である。原子炉圧力制御装置４０は、圧力制
御器４２とタ−ビン速度制御器４１からなる。圧力制御
器４２は、原子炉圧力信号４４と原子炉圧力設定値をも
とに、原子炉圧力を設定値に追従させるために必要な全
蒸気流量要求信号４６を算出する。この全蒸気流量要求
信号４６は、原子炉出力制御装置６０でも使用される。
タ−ビン速度制御器４１は、タ−ビン速度信号４３とタ
−ビン速度設定値をもとに、タ−ビン蒸気流量要求信号
５０を算出する。全蒸気流量要求信号４６とタ−ビン蒸
気流量要求信号５０の小さい方の値が、タ−ビン蒸気加
減弁開度要求信号４７になり、全蒸気流量要求４６とこ
のタ−ビン蒸気加減弁開度要求信号４７との差が、バイ
パス蒸気加減弁開度要求信号４８になる。

【００１９】図１は、原子炉出力制御装置６０の構成図
である。原子炉出力制御装置６０は、負値のみをそのま
ま通過させ正値を零として出力する負値通過フィルタ７
８ａ，７８ｂと、ＰＩ制御器を構成する比例要素７２お
よび積分要素７３と、上下限リミッタ７７と、スイッチ
８１，８２と、制御棒操作信号算出器８４からなる。こ
の原子炉出力制御装置６０には、図２の入出力装置６３
から、制御モ−ド信号８８と、流量制御／制御棒制御の
選択信号９１と、熱出力制御モ−ド原子炉出力設定値
（上限値）８５（以下、原子炉出力設定値という。）
と、熱出力制御モ−ド発電機出力設定値（上限値）８６
（以下、発電機出力設定値という。）が運転員により入
力される。原子炉出力制御装置６０には、このほか、発
電機出力信号４９と、原子炉出力に相当する全蒸気流量
要求信号４６と、炉心性能計算装置６４で計算され出力
上昇後の炉心の局所的な除熱性能が維持できると予測さ
れたときにＯＮになる制御確認信号９０とが入力され
る。

【００２０】次に、この原子炉出力制御装置６０の動作
を説明する。制御モ−ド信号８８として熱出力制御モ−
ドを選択する信号が入力されると、積分要素７３の初期
値がゼロクリアされる。例えば、熱出力１００パーセン
トの運転を行うときの発電機負荷の上限値（例えば、１
０３パーセント）を設定する発電機出力設定値８６から
発電機出力４９が差し引かれた偏差信号９２は、負値通
過フィルタ７８ａを通過後、比例要素７２と積分要素７
３を有するＰＩ制御器に入力される。このＰＩ制御器の
出力は負値通過フィルタ７８ｂを通過し、補償信号９７
になる。

【００２１】一方、原子炉出力設定値８５（いまの例で
は、１００パーセント）から現在の熱出力を表す全蒸気
流量要求信号４６の値が差し引かれ、原子炉出力偏差信
号９６が生成される。この原子炉出力偏差信号９６と、
前記の補償信号９７とが加算され、熱出力制御モ−ド偏
差信号９８になる。即ち、原子炉の熱出力１００パーセ
ントで運転しているときに、発電機出力が上限値１０３
パーセントを越えた場合には、越えた値に対応する偏差
信号（負値となる）がＰＩ制御器（７２，７３）を通っ
て補償信号９７となり、原子炉出力偏差信号９６から差
し引かれる。

【００２２】このようにして生成された熱出力制御モー
ド偏差信号９８は、スイッチ８１，８２のＯＮ／ＯＦＦ
状態により、再循環流量制御系または制御棒制御系に与
えられる。制御確認信号９０がＯＮとなっており且つ流
量制御／制御棒制御の選択信号９１が「流量制御」を選
択していることを示していれば、スイッチ８１がＯＮ、
スイッチ８２がＯＦＦになる。制御棒制御が選択されて
いれば、スイッチ８２がＯＮ、スイッチ８１がＯＦＦに
なる。

【００２３】選択信号９１により流量制御が選択されて
いる時には、偏差信号９８は上下限リミッタ７７を通過
して範囲が制限された後、再循環流量制御系で使用する
出力変更要求偏差信号５１として出力される。制御棒制
御が選択されている時には、偏差信号９８は、制御棒操
作判定器８４に入力される。制御棒操作判定器８４で
は、偏差信号９８は、Ａ＜Ｂ＜０＜Ｃ＜Ｄなる値に対
し、Ｄ≦偏差信号９８のとき制御棒引き抜き信号を、偏
差信号９８≦Ａのとき制御棒挿入信号を、Ｂ≦偏差信号
９８≦Ｃのとき制御棒停止信号を出力する。この判定器
８４はヒステリシス特性を有し、Ａ＜偏差信号９８＜Ｂ
の区間では停止か挿入、Ｃ＜偏差信号９８＜Ｄの区間で
は停止か引き抜き信号を出力する。

【００２４】原子炉出力制御装置６０は、以下のように
機能する。発電機出力４９が発電機出力設定値８６より
小さいときには、負値通過フィルタ７８の機能により、
補償信号９７はゼロになる。このため、熱出力制御モ−
ド偏差信号９８は、原子炉出力偏差９６そのものにな
る。もし、常に発電機出力４９が発電機出力設定値８６
より小さければ、原子炉出力設定値８５と原子炉出力に
相当する全蒸気流量要求信号４６が一致するように原子
炉出力を制御する。原子炉出力設定値８５として１００
％を入力すれば、１００％原子炉出力運転が実現でき
る。

【００２５】ここで仮に、発電機出力４９が発電機出力
設定値８６より大きくなると、補償信号９７は負値にな
る。補償信号９７の絶対値は、積分要素７３の効果で偏
差信号９２が減少しない限り、時間とともに増加する。
その結果、全蒸気流量要求信号４６が低下する方向に制
御が進む。この時、発電機出力４９が熱出力制御モ−ド
発電機出力設定値８６と一致し、原子炉出力は原子炉出
力設定値８５よりは小さくなる。

【００２６】この実施形態では、負値通過フィルタを利
用したが、逆に、発電機出力４９から発電機出力設定値
８６を差し引いた偏差信号を使用する場合には、負値を
ゼロにする正値通過フィルタを使用し、ＰＩ制御を施し
て得られた補償信号を原子炉出力偏差信号９６から減じ
る構成を採用しても、結果は全く同様な熱出力制御モ−
ド偏差信号９８が得られる。また、図１に示す実施形態
では、現在の原子炉出力を表す信号として全蒸気流量要
求信号４６を利用したが、原子炉出力に相当する信号で
あれば、他の信号を利用することも可能である。さら
に、この実施形態では、熱出力制御モ−ドの原子炉出力
設定値８５と、熱出力制御モ−ドの発電機出力設定値８
６とを入出力装置６３から入力しているが、原子炉出力
制御装置６０に設けた記憶装置に予め記憶させておいて
も良い。

【００２７】以上述べたように、本実施形態によれば、
原子炉の全熱出力と発電機の電気出力の上限値を設定す
れば運転員がどちらの上限値がリミティングになるか指
示しなくても、発電機出力上限設定値に対応した原子炉
出力または全熱出力設定値（上限値）のいずれか小さい
方に追従した運転を自動的におこなうことが実現でき
る。従って、１００％原子炉出力を定格点とする自動運
転を、安全に実現することができる。その結果、プラン
トの運転効率を向上させることができる。

【００２８】図４は、本発明の第２の実施形態に係る原
子炉出力制御装置６０の構成図であり、本実施形態の原
子炉出力制御装置６０は、発電機併入から発電機出力定
格値（１００％）に到達するまでを自動的に制御する発
電機出力制御モ−ドの制御器と、本実施形態の特徴に係
る熱出力制御モ−ドの制御器とから構成してある。図１
で詳細に述べた原子炉出力制御装置は、現在の原子炉出
力を大きく変更する出力制御には適していない。これに
対し図４に示した原子炉出力制御装置６０は、出力制御
範囲の広い発電機出力制御モ−ドの制御器も有している
ため、広範囲の出力制御が可能になる。またその結果、
この原子炉出力制御装置６０は、熱出力の定格運転，発
電機出力の定格運転のいずれの運転にも対応できる。す
なわち、入出力装置６３から運転員により入力された制
御モ−ド信号８８により、発電機出力一定運転と原子炉
熱出力一定運転のいずれかを選できる。

【００２９】図４は、発電機出力制御モ−ドがスイッチ
で選択されている状態を示す。発電機出力制御モ−ドが
選択されると、スイッチ７９は下側のライン、スイッチ
８３は左側のラインが接続され、スイッチ８０はＯＮ状
態になる。熱出力制御モ−ドが選択されると、スイッチ
７９は上側のライン、スイッチ８３は右側のラインが接
続され、スイッチ８０はＯＦＦ状態になる。

【００３０】熱出力制御モ−ドの構成は、図１の負値通
過フィルタ７８ｂが上下限リミッタ７６に置き変わって
いるが、どちらも基本的にはスル−パスなので動作は全
く変わらない。従って、以下では発電機出力制御モ−ド
での動作を説明する。

【００３１】発電機出力制御モ−ドにおいて、原子炉出
力制御装置６０へは、入出力装置６３から入力された発
電機出力時間変化率８７と、流量制御／制御棒制御の選
択信号９１と、発電機出力信号４９と、原子炉圧力制御
装置４０の出力である全蒸気流量要求信号４６と、炉心
性能計算装置６４の出力である制御確認信号９０とが入
力される。

【００３２】発電機出力目標設定器７０は、予め入力し
ておいたブレ−クポイントの情報と発電機出力時間変化
率８７とから、目標とする発電機出力の時間テ−ブルを
作成する。目標とする発電機出力と実際の発電機出力４
９との偏差信号９３は、制御の安定性を高める目的で、
入力がゼロ近傍で出力をゼロにする不感帯７１を通過さ
せたのち、比例要素７２と積分要素７３を有するＰＩ制
御器に入力される。

【００３３】一方、制御の応答を速くする目的で、発電
機出力より応答の早い原子炉出力目標値に相当するＰＩ
出力バイアスを以下の方法で計算する。まず、進み補償
回路７４で原子炉出力と発電機出力の時間差分（約十
秒）だけ進んだ時刻の発電機出力目標値を算出する。次
に、ＰＩ出力バイアス設定器７５は、進んだ発電機出力
目標値に対する原子炉出力に相当するＰＩ出力バイアス
を出力する。発電機出力と原子炉出力の関係は正確なも
のを入力する必要はなく、発電機出力（％）＝ＰＩ出力
バイアス（％）としてもよい。ＰＩ出力バイアスとＰＩ
制御器出力を加算した信号は、上下限リミッタ７６を通
過させたのち、原子炉出力に相当する全蒸気流量要求信
号４６を差し引いて、発電機出力制御モ−ド偏差信号９
５とする。以後の発電機出力制御モ−ド偏差信号９５の
取り扱いは、熱出力制御モ−ド偏差信号９８と同じであ
る。

【００３４】本実施形態に係る原子炉出力制御装置６０
は、発電機出力より応答の早い原子炉出力を使って制御
するため、制御が安定化する。また、発電機出力と原子
炉出力の関係が不正確でも、発電機出力目標値と発電機
出力４９が一致すると出力変更要求偏差５１がゼロにな
る特性を有している。また原子炉出力を、広範囲に変更
する機能に優れている。

【００３５】発電機出力一定運転をするときには、発電
機出力制御モ−ドを利用する。熱出力一定運転をすると
きには、まず発電機出力制御モ−ドを利用し、発電機出
力を設定値まで上昇させる。それから、熱出力制御モ−
ドに切り替え、熱出力を設定値まで上昇させる。熱出力
制御モ−ドの制御ロジックは、原子炉出力を増加させる
ばかりでなく、減少させる機能もあり、発電機出力制御
モ−ドで原子炉出力が上限値を超えた場合には、熱出力
制御モ−ドに切り替えたときに、発電機出力を低下させ
ることができる。

【００３６】この実施形態では、１００％原子炉出力と
１００％発電機出力のいずれかを定格点とする運転を選
択できる効果がある。また、発電機出力制御モ−ド制御
器と熱出力制御モ−ド制御器を一部重複して構成してい
るため、部品数削減の効果がある。

【００３７】図５は、本発明の第３の実施形態に係る原
子炉出力制御装置の構成図である。本実施形態は、図４
の実施形態と同様に、原子炉出力の定格運転と発電機出
力の定格運転に対応できるようになっている。その構成
は、図４に示す発電機出力制御モ−ドの制御器を基本と
しているが、発電機出力目標加算器９４が追加されてい
る。発電機出力目標加算器９４は、制御モ−ド信号８８
が発電機出力制御モ−ドのときは、常にゼロを出力する
ようになっているため、原子炉出力制御装置６０の動作
は図４の実施形態と等しい。

【００３８】熱出力制御モ−ドのときには、原子炉出力
設定値８５と原子炉出力に相当する全蒸気流量要求信号
４６との差が原子炉出力偏差信号９６として生成され、
この原子炉出力偏差信号９６と、発電機出力設定値８６
と、リミッタ７６から出力される発電機出力制御モ−ド
偏差信号９５が発電機出力目標加算器９４に入力され、
この加算器９４の出力と発電機出力時間変化率８７とが
発電機出力目標設定器７０に入力される。発電機出力４
９から設定器７０の出力を差し引いて偏差信号９３が生
成される。

【００３９】次に、発電機出力目標加算器９４の機能を
説明する。原子炉出力偏差信号９６が正値すなわち原子
炉出力設定値８５が全蒸気流量要求信号４６より大き
く、かつ発電機出力制御モ−ド偏差信号９５がゼロ近傍
の値のときは、発電機出力は当面の目標に達したが、原
子炉出力は設定値より低いことを表している。そこで、
発電機出力目標加算器９４は、発電機出力を一定量（た
とえば０．５％）だけ増加させるように増分を計算し、
発電機出力目標設定器７０の出力にこの増分を加算する
ように指令する。ただし、加算した結果、発電機出力設
定値８６より大きくなると判定したときには、増加指令
はしない。

【００４０】この実施形態の利点は、図４の実施形態よ
り構成が単純な点にある。発電機出力制御モ−ドの制御
器に発電機出力目標加算器９４を追加するだけで両方の
定格運転に対応できる。

【００４１】上述した本発明の各実施形態によれば、発
電機出力がその上限値より大きなときは、両者の偏差信
号を比例積分回路に入力し、原子炉出力目標値と原子炉
出力の偏差信号から前記比例積分回路の出力信号を差し
引いた信号を、原子炉出力偏差信号として、炉心流量制
御あるいは制御棒制御信号として利用するため、夏と冬
で海水温度が変化して原子炉出力と発電器出力との関係
が不明でも、原子炉の全熱出力と発電機の電気出力を監
視して、双方が設定値（上限値）を超えないようにする
ことができる。

【００４２】また、１００％以下の発電機出力目標値に
到達するまでの原子炉出力を制御する発電機出力制御モ
−ド制御器と、目標発電機出力からさらに出力を増加さ
せ、原子炉出力設定値（上限値）と発電機出力設定値
（上限値）に対応した原子炉出力のいずれか小さい方に
一致するように原子炉出力を制御する熱出力制御モ−ド
制御器を備えるため、原子炉の出力を発電機出力設定値
か原子炉出力設定値のいずれでも設定できる制御装置を
実現できる。

【００４３】更に、１００％原子炉出力を定格点とする
運転方法を実現する自動出力制御装置は、発電機出力制
御モ−ド制御器で、発電機併入時から１００％発電機出
力に到達するまでの原子炉出力を制御し、００％発電機
出力に到達したあとで、熱出力制御モ−ド制御器を使っ
て、原子炉出力上限値と発電機出力上限値に対応する原
子炉出力のいずれか小さい方に一致するように、原子炉
出力を制御することができる。このため、これらの実施
形態によれば、信頼性，安全性を高く保ったまま、原子
炉の稼働効率を向上させることができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、原子炉の全熱出力の上
限値を設定する共に発電機の電気出力の上限値を設定す
ることで、運転員がどちらの上限値がリミティングにな
るか指示しなくても、発電機出力上限値に対応する原子
炉出力と原子炉出力上限値とのいずれか小さい方に原子
炉出力を制御することができ、１００％原子炉出力を定
格点とする自動運転を、安全且つ信頼性よく実現するこ
とができる。その結果、プラントの運転効率を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る原子炉出力制御装
置の構成図である。

【図２】本発明の実施形態に係る原子炉出力制御装置を
備えた原子炉の一構成例を示す図である。

【図３】図２に示す原子炉圧力制御装置の構成図であ
る。

【図４】本発明の第２実施形態に係る原子炉出力制御装
置の構成図である。

【図５】本発明の第３実施形態に係る原子炉出力制御装
置の構成図である。

【符号の説明】１…原子炉、２…炉心、３…制御棒、４…制御棒駆動
部、５…内臓型再循環ポンプ、６…主蒸気配管、７…中
性子束検出器、８…炉心流量検出器、１１ａ…タ−ビン
蒸気加減弁、１１ｂ…タ−ビン蒸気加減弁調節器、１２
ａ…タ−ビンバイパス弁、１２ｂ…タ−ビンバイパス弁
調節器、１３…給水加減弁、１４…蒸気タ−ビン、１５
…復水器、１６…発電機、１７…給水ポンプ、１８…給
水配管、１９…タ−ビンバイパス配管、２０…原子炉圧
力検出器、２１…全蒸気流量検出器、４０…原子炉圧力
制御装置、４１…タ−ビン速度制御器、４２…圧力制御
器、４３…タ−ビン速度信号、４４…原子炉圧力信号、
４５…全蒸気流量信号、４６…全蒸気流量要求信号、４
７…タ−ビン蒸気加減弁開度要求信号、４８…タ−ビン
バイパス弁開度要求信号、４９…発電機出力、５０…タ
−ビン流量要求信号、５１…出力偏差要求信号、５２…
制御棒操作信号、６０…原子炉出力制御装置、６１…再
循環流量制御装置、６２…制御棒駆動制御装置、６３…
入出力装置、６４…炉心性能計算装置、７０…発電機出
力目標設定器、７１…不感帯、７２…比例要素、７３…
積分要素、７４…進み補償回路、７５…ＰＩ出力バイア
ス設定器、７６、７７…上下限リミッタ、７８ａ、７８
ｂ…負値通過フィルタ、７９〜８３…スイッチ、８４…
制御棒操作判定器、８５…熱出力制御モ−ド原子炉出力
設定値、８６…熱出力制御モ−ド発電機出力設定値、８
７…発電機出力時間変化率、８８…制御モ−ド信号、８
９…発電機出力目標加算器、９０…制御確認信号、９１
…流量制御／制御棒制御選択信号、９２、９３…発電機
出力偏差信号、９４…発電機出力目標加算器、９５…発
電機出力制御モ−ド偏差信号、９６…原子炉出力偏差信
号、９７…補償信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深沢幸久茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者石井一彦茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉の出力を制御する原子炉出力制御
装置において、発電機出力の設定値と原子炉出力の設定
値を入力する入力手段と、前記発電機出力設定値に対応
する原子炉出力と前記原子炉出力設定値とのいずれか小
さい方に原子炉出力を制御する制御手段とを設けたこと
を特徴とする原子炉出力制御装置。
【請求項２】原子炉の出力を制御する原子炉出力制御
装置において、発電機出力が発電機出力設定値より大き
なときだけその偏差信号を取り込んで比例積分処理を行
う比例積分手段と、原子炉出力設定値と原子炉出力との
偏差信号から前記比例積分手段の出力信号を差し引いた
信号を原子炉出力偏差信号として炉心流量制御あるいは
制御棒制御信号を生成する出力制御手段とを備えること
を特徴とする原子炉出力制御装置。
【請求項３】原子炉の出力を制御する原子炉出力制御
装置において、目標とする発電機出力の時間変化を入力
して発電機出力が前記目標に追従するように原子炉出力
を制御する手段と、発電機出力設定値と原子炉出力設定
値を取り込み該発電機出力設定値に対応する原子炉出力
と前記原子炉出力設定値とのいずれか小さい方に原子炉
出力を制御する手段とを有することを特徴とする原子炉
出力制御装置。
【請求項４】原子炉の出力を制御する原子炉出力制御
装置において、目標とする発電機出力の時間変化を入力
して発電機出力が前記目標に追従するように原子炉出力
を制御する第１原子炉制御モ−ドと、発電機出力設定値
に対応する原子炉出力と原子炉出力設定値とのいずれか
小さい方に原子炉出力を制御する第２原子炉制御モ−ド
とを備えることを特徴とする原子炉出力制御装置。
【請求項５】原子炉出力と原子炉出力上限設定値との
偏差信号に基づき原子炉出力が前記原子炉出力上限設定
値となるように制御する原子炉出力制御装置において、
原子炉出力が前記原子炉出力上限設定値に達する前に発
電機出力が発電機出力上限設定値に達したとき原子炉出
力を前記発電機出力上限設定値に対応する原子炉出力に
制限する手段を設けたことを特徴とする原子炉出力制御
装置。