JPH11142588A - 原子炉自動起動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉の自動起動装置では、良好な制御を実現
するためには、炉心の燃料構成，炉水温度などの炉心状
態によって変化する炉心反応度情報が必要である。 【解決手段】原子炉自動起動装置に３次元炉心シミュレ
ータを利用し、炉水温度と制御棒位置に応じた炉心反応
度を計算する炉心反応度演算装置を設けて、自動起動装
置の動作前あるいは停止時に制御棒反応度を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉の
起動時の臨界，昇温操作を自動化する原子炉自動起動装
置を有する沸騰水型原子炉において、起動時の炉水温度
の変化や制御棒引き抜きシーケンスに対応した炉心反応
度を演算することにより、自動化用データを作成する技
術スタッフの負担を低減するとともに、安定性，起動時
間の点で良好な制御を実現する原子炉の自動起動装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、原子炉起動時の制御棒操作は運転
員が手動で実施していた。このとき運転員は、中性子
束，原子炉ペリオド（原子炉周期），原子炉圧力，冷却
材温度や温度変化率といったプラント状態量と、弁の開
閉状態，正常値を超える振動の有無といった機器の状態
を運転監視制御盤で監視しながら、操作する制御棒の位
置を選択し、適切なタイミングで制御棒操作ボタンを押
すという制御操作をしていた。

【０００３】原子力プラントの大型化にともない、炉心
が大きくなり、炉心の反応度を制御する制御棒本数も増
加してきた。このため、原子炉起動時の制御棒操作量が
増え、運転員の負担も大きくなるという問題があった。

【０００４】そこで最近では、運転員の負担を低減する
ために、原子炉起動時の制御棒操作の自動化装置が発明
されている。この自動化装置は、運転員の代わりに操作
する制御棒の位置を選択し、制御棒操作量と操作時期を
予め決められたアルゴリズムに従って決定し、自動的に
制御棒を操作するものである。

【０００５】このときの課題として、制御棒の引き抜き
量が一定であっても、制御棒の引き抜きシーケンスや制
御棒の座標，制御棒の高さ位置などによって炉心に印加
される反応度が大きく異なることがある。炉心に印加さ
れる単位時間当たりの反応度が大きく変化すると、制御
に要する時間が多くなったり制御が不安定になる恐れが
ある。この対策となる公知技術として、例えば、特開昭
52−67487 号公報「原子炉の自動起動装置」や特開昭63
−61185 号公報「制御棒操作装置」がある。前者では、
制御棒高さ位置に関する制御棒価値のいわゆるＳ字カー
ブ特性を考慮して制御装置のゲインを調整している。こ
のときの課題は、径方向や炉水温度，制御棒引き抜きシ
ーケンスなどの影響が充分には考慮できないことであ
る。

【０００６】また、後者では、制御棒価値を原子炉の運
転状態や制御棒座標や制御棒引き抜き位置を変数とした
テーブルにして参照している。このときの課題は、制御
棒引き抜きシーケンスの影響を十分には取り込めないこ
とである。制御棒引き抜きシーケンスが考慮できない
と、ＡＢＷＲで採用されている複数の制御棒を同時に動
かすギャング引き抜きに対しての適用は難しい。また、
制御棒引き抜きシーケンスをパラメータの一つとして取
り込もうとすると、用意しなければならないテーブルの
数が膨大になり、制御棒価値テーブルを準備する技術ス
タッフの負担が非常に大きくなる。制御棒引き抜きシー
ケンスを固定してテーブルを作成する事も可能である
が、制御棒引き抜きシーケンスの異なる次回以降の燃料
サイクルに対しては、新たに複数の制御棒価値テーブル
を作成する必要がある。

【０００７】制御棒価値、あるいは炉心反応度を正確に
予測することは、原子炉起動時の制御棒操作の自動化装
置の共通の課題になっている。

【０００８】例えば、特開平5−150077 号公報「原子炉
自動起動装置」には、未臨界状態から制御棒を自動的に
ひきぬいて原子炉を臨界にする原子炉自動起動装置が記
載されている。この技術では、計測した中性子束レベル
と固定中性子源強度から炉心の反応度を推定し、推定し
た反応度と目標反応度との偏差を入力とした比例積分回
路の出力信号に基づいて、自動制御における制御棒操作
量を決定する。この自動化方法では制御棒価値に応じた
適切な時間依存の目標反応度を入力する必要があり、適
切な目標反応度を入力しないと制御が不安定になる恐れ
があった。

【０００９】特開平7−123802 号公報「制御棒操作方法
および制御棒操作装置」には、制御棒を高速に引き抜く
高速駆動モードと、投入反応度がほぼ等しくなるように
制御棒を操作するブロック駆動モードと、制御棒最小操
作単位量（ステップまたはノッチ）ずつ操作するステッ
プ駆動モードを利用して原子炉出力を制御する方法、お
よびその手段を使った自動起動装置が記載されている。
この技術は、炉心に装荷した燃料の特性が変わっても対
応できる汎用性を持つが、そのためには１ブロックに相
当する制御棒引き抜き量を予めデータとして与える必要
がある。このデータは炉心に装荷した燃料の特性や制御
棒シーケンス，炉水温度などの条件が変わると変化する
ものであり、制御棒価値の推定値をもとに技術スタッフ
が作成しなければならない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】制御棒価値は炉水温度
や制御棒引き抜きシーケンスへの依存性が大きい。本発
明が解決しようとする課題は、原子炉の炉水温度や、制
御棒引き抜きシーケンスに応じた制御棒反応度を短時間
で計算する手段を提供することにより、自動起動に必要
な制御棒反応度データを作成していた技術スタッフの負
担を低減するとともに、原子炉状態に適応した適切な自
動起動操作を実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、原子炉自動起動装置に３次元炉心シ
ミュレータを利用した炉心反応度演算装置を設けて、自
動起動装置の動作前あるいた停止時に制御棒反応度を計
算する。炉心シミュレータには３次元の核定数を入力す
る必要があるが、制御棒引き抜きシーケンスが変わって
も対応でき、また自動的に精度の高い制御棒価値を計算
できる利点がある。

【００１２】原子炉自動起動装置に３次元の炉心反応度
演算装置を設けることで、計測した炉水温度に対応した
制御棒反応度をただちに計算できるので、炉水温度や制
御棒引き抜きシーケンスの変化に対応した精度の高い制
御棒反応度を計算する事が可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。

【００１４】図１は、本発明を実現する原子炉運転制御
システムの一実施例である。

【００１５】原子炉圧力容器１内の炉心２には、原子炉
の出力を制御する１００体から200体前後の制御棒３が
配置されている。各制御棒３毎に制御棒駆動機構５と制
御棒駆動モータ６，モータ制御装置７が設置され、これ
により制御棒３は、炉心２に挿入したり、逆に炉心２か
ら引き抜いたりすることができる。また、各制御棒３に
は、炉心２への挿入量を検出する制御棒位置検出器８が
設置されている。

【００１６】炉心２には、複数の炉内中性子束検出器９
が設置されている。中性子束モニタ１０は、炉内中性子
束検出器９の信号を変換して、中性子束計測値信号７０
と原子炉周期計測信号を自動起動装置１９と運転監視制
御装置２２に出力する。

【００１７】原子炉圧力容器１の下部の冷却材浄化系配
管１４には温度センサ１５が設置され、炉水温度検出器
１６にて冷却水温度を計測し、自動起動装置１９と運転
監視制御装置２２に出力する。運転監視制御装置２２や
自動起動装置１９では、冷却水温度から炉水温度変化率
３２を演算する。また図示していないが、原子炉圧力容
器１には圧力センサが設けられ、計測した原子炉圧力は
運転監視制御装置２２に出力される。

【００１８】自動起動装置１９は制御棒自動制御装置１
８と制御棒駆動制御装置１７から構成されている。制御
棒自動制御装置１８は、組み込まれている制御棒操作ロ
ジックにしたがって制御棒駆動制御装置１７に制御棒操
作タイミングと操作量の指令を出し、制御棒操作により
原子炉出力を自動制御する装置である。

【００１９】制御棒駆動制御装置１７は、複数の制御棒
３への操作指令と制御棒位置情報を統括する制御装置で
あり、炉心性能計算装置２０を介して入力した制御棒引
き抜きシーケンス情報に基づいて操作する制御棒を選択
し、制御棒自動制御装置１８から受け取った制御棒操作
情報に基づいて、選択した制御棒のモータ制御装置７に
対して制御棒操作量と制御棒動作指令を出力する。

【００２０】運転監視制御装置２２は、運転員が原子炉
の運転制御と監視をするための装置であり、切り替えス
イッチ，キーボード，タッチパネル等の入力装置２３と
大型ディスプレイ，ＣＲＴ，タッチパネル，プリンタ等
で構成された表示装置２４や記憶装置を持ち、マンマシ
ンインターフェースを形成する。運転監視制御装置２２
には、原子炉圧力，炉水温度，制御棒位置など、原子炉
の状態を示す計測量が入力される。原子炉を自動起動す
るときには、運転員は運転監視制御装置２２から制御の
目標とする温度変化率等の情報や自動制御の開始，終了
を入力し、その情報は制御棒操作を制御する自動起動装
置１９に伝達される。

【００２１】本発明の特徴である反応度演算装置２７
は、制御棒引き抜きシーケンス６０や、燃料核定数ライ
ブラリ６１，炉水温度６２等を入力する入力装置３０
と、制御棒反応度等の演算結果を出力する表示装置３１
を有する。炉水温度６２は、炉水温度検出器１６からも
入力できるようになっている。反応度演算装置２７は、
技術スタッフの指令により起動し、原子炉が起動を開始
する前、あるいは自動制御を一時停止している間に、入
力した制御棒引き抜きシーケンス６１および炉水温度６
２に対応した炉心反応度あるいは制御棒価値を３次元計
算に基づいて演算し、自動起動装置１９に出力する。こ
こで、炉心反応度とは臨界点を１.０ としたときの反応
度，制御棒価値とは制御棒をある位置からある位置に操
作したときの反応度差である。演算結果は制御棒自動制
御装置１８に自動的に転送されるとともに、技術スタッ
フが確認できるように表示装置３１に表示され、記憶装
置にも記録される。

【００２２】原子炉起動時には、炉水温度は約６０℃か
ら定格運転温度の２８６℃まで変化する。それにともな
って制御棒価値も変化し、２８６℃での制御棒価値は６
０℃のときの約１.５ 倍になる。従来の自動起動装置で
は、制御棒価値に関する情報は事前にオフラインで計算
して自動起動装置１９に入力していたため、ドライウエ
ル点検後の再起動時等のように、炉水温度が２００℃以
上といった原子炉状態の変化に応じた最適な制御をしに
くかった。ドライウエル点検は、従来約２時間かかって
いる。

【００２３】本発明のように、制御棒価値を計算する反
応度演算装置２７を自動起動装置１９に結合した構成に
することにより、この期間に技術スタッフの指示により
反応度演算装置２７を作動させ、炉水温度に応じた制御
棒価値データを更新することができ、起動状況に対応し
た適切な自動制御を実現することができる。

【００２４】図２は、本発明による反応度演算装置２７
での反応度演算方法の一実施例を示したものである。反
応度演算装置２７の入力装置３０から入力された制御棒
引き抜きシーケンスデータ６０，定格運転温度（２８６
℃）における核定数ライブラリ６６をもとに、３次元拡
散計算部６７で定格運転温度において炉心に気泡がない
状態（ボイド率が０）での制御棒位置と炉心反応度の関
係をあらわすデータ６４を算出し、このデータ６４を記
憶しておく。計算点数と計算する制御棒位置は、精度と
計算時間の観点から技術スタッフが設定し、計算点以外
での炉心反応度は内挿で算出する。図３には、そうして
求めた制御棒位置と炉心反応度の関係を模式図で示す。
制御棒の位置（主に軸方向位置）により、同じ量だけ制
御棒を動かしても投入反応度量の大きい（曲線の勾配が
大きい）ところと小さいところができる。

【００２５】図２にもどり、次に定格運転温度での制御
棒位置−炉心反応度データ６４から入力した炉水温度６
２における制御棒位置と炉心反応度の関係６９を算出す
る。炉水温度６２は計測値、または技術スタッフが入力
した値を利用する。この温度補正６８は、炉心反応度の
温度依存性をあらかじめ関係式やテーブルにしておき、
その関係を利用して算出する。炉水温度６２に対応した
冷温での制御棒位置−炉心反応度データ６９は、自動起
動装置１９に伝達され、自動起動装置１９では新しい制
御棒価値データに基づいた最適な自動制御が実施され
る。この反応度演算方法は炉水温度が変化しても３次元
計算をあらためて実施する必要がなく、高速で制御棒価
値を算出できる利点がある。また、通常運転温度以外の
温度における核定数ライブラリを用意する必要がなく、
起動時の運転管理の効率化，低コスト化が実現できる。

【００２６】炉水温度６２に対応した制御棒位置−炉心
反応度データ６９の使用方法の一実施例を以下に述べ
る。

【００２７】図４は、自動起動装置１９を構成する制御
棒自動制御装置１８に組み込まれた臨界達成ロジックの
一例である。中性子束計測値３８と固定中性子源強度７
１を基に炉心反応度推定装置７４にて推定炉心反応度７
５を演算する。反応度目標値設定装置７２で設定した目
標反応度７３と推定炉心反応度７５との偏差７８は比例
積分演算器７６に入力され、出力信号７９を出力する。
出力信号７９がｆよりおおきい時には連続引き抜き、ｅ
以上ｆ以下のときにはステップ引き抜き（１ステップは
約１.８cm)、ｅ未満のときには引き抜き停止指令を、制
御棒駆動制御装置１７に出力する。

【００２８】制御棒位置−炉心反応度データ６９は、例
えば、反応度目標値設定装置７２で時間依存の目標反応
度７３を設定するために使用する。その設定方法の一実
施例を図５を使って説明する。

【００２９】制御棒位置−炉心反応度データ６９を、未
臨界度が大きいときの平均的な制御棒操作速度の目標値
Ｖ０を設定することにより、まず図５の曲線Ｇのような
時間と炉心反応度の関係に変換する。例えば平均的な制
御棒操作速度Ｖ０を０.５ ステップ／秒とすると、制御
棒２００ステップ引き抜き時の時刻は４００秒となる。
そして、炉心反応度が１−Δｋ２から１−Δｋ１になる
までの制御時間をｔ１、炉心反応度が１−Δｋ１から１
（臨界）になるまでの制御時間をｔ２とする。反応度が
１.０ の点が臨界であるが、臨界付近で未臨界度が大き
いときと同じ速度で制御棒を操作することは安全上問題
があるため、臨界からΔｋ２およびΔｋ１だけ反応度が
小さい点で制御棒操作速度目標値を２段階に分けて小さ
くすることとする。Δｋ１，Δｋ２は、例えば０.００
３と０.０１とする。すなわち、炉心反応度が１−Δｋ
２から１−Δｋ１になるまでの制御棒操作速度をＶ１
（例えば０.１ ステップ／秒）、制御に要する時間をＴ
１とし、炉心反応度が１−Δｋ１から１（臨界）になる
までの制御棒操作速度をＶ２（例えば０.０２ ステップ
／秒）、制御に要する時間をＴ２とする。Δｋ１，Δｋ
２やＶ０，Ｖ１，Ｖ２は技術スタッフが設定するか、組
み込み値とする。Ｔ１，Ｔ２は

【００３０】

【数１】Ｔ１＝ｔ１×Ｖ０／Ｖ１

【００３１】

【数２】Ｔ２＝ｔ２×Ｖ０／Ｖ２ となり、この結果、徐々に臨界に到達するような目標反
応度の時間変化曲線Ｈが作成できる。制御棒位置−炉心
反応度データ６９が炉水温度によって変化した場合に
は、上記のアルゴリズムを利用して適切な目標反応度７
３（曲線Ｈ）を提供することができる。

【００３２】また、炉心反応度から求められる制御棒価
値データは、図４の比例積分演算器７６のゲインの調整
に使用することもできる。図６は、そのような制御ゲイ
ン自動調整装置７０を設けた自動起動装置の一実施例で
ある。特開平5−150077 号公報「原子炉自動起動装置」
では、比例積分演算器７６の比例ゲインと積分ゲインを
中性子束レベルによって変化させている。

【００３３】一方、本発明では、反応度演算装置２７で
求めた制御棒価値を利用し、これから操作する制御棒の
制御棒価値により比例積分演算器７６の比例ゲインと積
分ゲインを調整する制御ゲイン自動調整装置７０を設け
る。

【００３４】制御ゲイン自動調整装置７０では、制御棒
位置−炉心反応度データ６９と制御棒位置信号から、現
在の制御棒位置での制御棒反応度を算出する。その値に
よって、比例積分演算器７６のゲインを自動的に調整す
る。例えば、積分ゲインは、制御棒価値が小さく目標反
応度への追従性が低いところでは小さく、制御棒価値が
大きく目標反応度への追従性が大きいところで大きな値
に調整する事で、安定な制御を実現できる。この技術
は、本発明のように、現在の運転状態における制御棒反
応度を精度良く求められる時に最も有効である。

【００３５】図７には、本発明の他の一実施例を示す。
本実施例では炉心性能計算装置２０が設けられている。
炉心性能計算装置２０は、燃料の熱的健全性の監視に必
要な限界出力比と最大線出力密度を計算するとともに燃
料の燃焼度を管理する装置である。炉心性能計算装置２
０は、３次元炉心シミュレータを内蔵し、３次元炉心シ
ミュレータにより制御棒操作後の炉心状態を予測し、制
御棒操作により熱的な制限値を超える恐れがあるときに
は制御棒引き抜き監視装置２１を介して制御棒駆動制御
装置１７の制御棒操作を禁止する。

【００３６】炉心性能計算装置２０には運転監視制御装
置２２と同等の入力装置２５，表示装置２６や記憶装置
があり、技術スタッフが解析に必要な制御棒引き抜きシ
ーケンスや核定数データなど、３次元解析に必要なデー
タを入力する。制御棒引き抜きシーケンス情報は、制御
棒引き抜き監視装置２１、および反応度演算装置２７へ
送られる。

【００３７】このように、炉心性能計算装置２０には３
次元炉心シミュレータが既に組み込まれているので、反
応度演算装置２７の機能を炉心性能計算装置２０にすべ
て組み込んだり、炉心性能計算装置２０と反応度演算装
置２７の機能を一部共有化することができる。例えば、
定格運転温度での制御棒位置−炉心反応度データ６４を
炉心性能計算装置２０で計算しておき、このデータを反
応度演算装置２７に転送して炉水温度の補正をすること
ができる。この実施例では、既存の炉心性能計算装置を
有効に利用することによる低コスト，設置スペースの削
減等の利点がある。

【００３８】図８には、本発明を実現する原子炉運転制
御システムの他の一実施例をしめす。この実施例は、特
開平7−123802 号公報「制御棒操作方法および制御棒操
作装置」のように、投入反応度がほぼ等しくなるように
制御棒を操作するブロック駆動モードを利用した自動起
動装置に対して適用できる技術である。図１の構成と異
なる点は、反応度演算装置２７で算出した現在の炉水温
度における制御棒位置−炉心反応度データ６９をもと
に、制御棒ブロック操作量演算装置２８で投入反応度を
平準化した制御棒操作量であるブロック操作量を算出し
て、自動起動装置１９を構成する制御棒駆動制御装置１
７に伝達することである。

【００３９】図９には、図８の実施例における反応度演
算装置２７および制御棒ブロック操作量演算装置２８の
構成を示す。反応度演算装置２７には、制御棒引き抜き
シーケンスデータ６０，炉水温度６２，数点の温度に対
する核定数セットからなる核定数ライブラリ６１を入力
する。本実施例における反応度演算装置２７では、炉水
温度６２に対応した核定数を核定数ライブラリ６１の核
定数セットから内挿して算出した後、内蔵した３次元拡
散計算部で制御棒位置と炉心反応度の関係を表すデータ
６４を算出する。この方法は、炉水温度に対応した核定
数を使うことにより図２の手法より制御棒価値を精度よ
く求められる利点がある。

【００４０】ブロック操作量演算装置２８は、制御棒位
置と炉心反応度の関係をあらわしたデータ６４と目標ブ
ロック反応度６３をもとに、ブロック操作量を演算す
る。ブロック操作量の演算方法として、１ブロックあた
りの反応度が目標ブロック反応度を超えないように制御
棒引き抜きシーケンスにしたがってブロック操作量の区
切りを設定していく方法がある。この方法は、ブロック
操作量の設定アルゴリズムが簡便である利点がある。

【００４１】また事前にブロック操作量の原案を設定し
ておき、３次元計算で評価した結果、原案の１ブロック
が目標ブロック反応度６３を超えるときには元のブロッ
ク操作量を細分化し、原案の２ブロックが目標ブロック
反応度６３より小さいときには元のブロック操作量を統
合する方法がある。具体例を図１０を用いて説明する。

【００４２】まずブロック操作量の区切りの原案を設定
しておく。図１０の０００，０５８，０７０といった数
字は、制御棒引き抜き総ステップ数であり、それぞれ０
ステップ（制御棒全挿入状態）、５８ステップ，７０ス
テップ引き抜き位置がブロック操作量の区切りであるこ
とをあらわす。したがって、それぞれのブロック操作量
は５８ステップ、および１２ステップ（＝７０−５８）
である。

【００４３】一方、反応度演算装置２７で算出した制御
棒位置と炉心反応度の関係を表すデータ６４から各ブロ
ック当たりの投入反応度がもとまる。目標ブロック反応
度６３と各ブロック当たりの投入反応度を比較し、原案
の１ブロックが目標ブロック反応度６３を超えるときに
は元のブロック操作量を２分し、原案の２ブロックが目
標ブロック反応度６３より小さいときには２つのブロッ
ク操作量を統合する。

【００４４】例えば図１０の例では、原案の７０ステッ
プから７６ステップまでと７６ステップから８２ステッ
プまでの２ブロックは、反応度演算装置２７で制御棒価
値を計算した結果、２ブロックをあわせた反応度が目標
ブロック反応度６３より小さかったために、統合されて
１ブロックになっている。逆に原案での２５８ステップ
から２７０ステップまでの１ブロックは、反応度演算装
置２７で制御棒価値を計算した結果、目標ブロック反応
度６３を超えたため、２６４ステップで２分割されてい
る。

【００４５】この方法は、制御棒引き抜きシーケンスに
したがって１ブロックあたりの反応度が目標ブロック反
応度を超えないようにブロック操作量の区切りを設定し
ていく方法とくらべて、制御棒価値の均一さでは劣る
が、温度条件が変わってもブロック操作量の区切り位置
が大きく変化しない点で、運転員になじみやすい方法で
ある。

【００４６】ブロック操作量演算装置２８で算出した新
しいブロック操作量データは、自動起動装置１９を構成
する制御棒駆動制御装置１７に伝達される。また、表示
装置３１に新しいブロック操作量データと１ブロック当
たりの制御棒価値のグラフが表示されるとともに、記憶
装置にも記録される。技術スタッフは、この表示によ
り、新しいブロック操作量データが適切であることを確
認できる。

【００４７】従来のブロック操作量データは、冷温（約
８０℃）の核定数ライブラリを作成して３次元計算で炉
心反応度をもとめ、技術スタッフが手作業で作成してい
た。上記のロジックを使用すれば、技術スタッフの経験
をオリジナルのデータに生かしつつ機械的にブロック操
作量データが作成でき、ブロック操作量データの作成を
効率化し、技術スタッフの負担を低減できる利点があ
る。

【００４８】さらに反応度演算方法として、図２に示し
た技術と同様に、定格運転温度(286℃）における核定数
ライブラリ６６をもとに起動時の炉水温度６２における
制御棒位置と炉心反応度の関係６９を算出する方法を採
用すれば、冷温（約８０℃）の核定数ライブラリを作成
する必要がなくなり、ブロック操作量データの作成作業
効率の改善ができる。

【００４９】また、本実施例では、反応度演算装置２７
は自動起動装置１９に隣接して設置しているが、炉水温
度６２のデータが伝送でき、かつデータの送受信にそれ
ほど時間がかからない条件が満たせれば、原子炉プラン
トから離して設置する事も可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、起
動時の臨界，昇温操作を自動化する自動起動装置を有す
る沸騰水型原子炉において、原子炉の炉水温度や制御棒
引き抜きシーケンスに応じた制御棒反応度を精度良く算
出することにより、炉心状態の変化に対応した、安定性
に優れ、起動時間の短い制御が実現できる。さらに、技
術スタッフの負担が低減でき、自動制御による起動時の
運転管理コストの低減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である原子炉運転制御システム
の構成図である。

【図２】図１の反応度演算装置２７での反応度演算方法
を説明するフローチャートである。

【図３】制御棒位置と炉心反応度の関係をあらわす特性
図である。

【図４】自動起動装置１９を構成する制御棒自動制御装
置１８に組み込まれた臨界達成ロジックの一例を示す制
御構成図である。

【図５】反応度目標値設定装置７２における時間依存の
目標反応度７３の設定方法の特性図である。

【図６】本発明を用いた制御ゲイン自動調整装置６９を
設けた自動起動装置の一実施例を示す制御構成図であ
る。

【図７】本発明の他の実施例である原子炉運転制御シス
テムの構成図である。

【図８】本発明の他の実施例である原子炉運転制御シス
テムの構成図である。

【図９】反応度演算装置２７および制御棒ブロック操作
量演算装置２８の構成を示すフローチャートである。

【図１０】ブロック操作量を機械的に設定する方法を具
体例に示した図である。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…炉心、３…制御棒、５…制御
棒駆動機構、６…制御棒駆動用モータ、７…モータ制御
装置、８…制御棒位置検出器、９…炉内中性子束検出
器、１０…中性子束モニタ、１１…内蔵型再循環ポン
プ、１２…再循環ポンプモータ、１４…冷却材浄化系配
管、１５…温度センサ、１６…冷却材温度検出器、１７
…制御棒駆動制御装置、１８…制御棒自動制御装置、１
９…自動起動装置、２０…炉心性能計算装置、２１…制
御棒引き抜き監視装置、２２…運転監視制御装置、２
３，２５，３０…入力装置、２４，２６，３１…表示装
置、２７…反応度演算装置、２８…制御棒ブロック操作
量演算装置、２９…反応度データ入力装置、６０…制御
棒引き抜きシーケンス、６１…燃料核定数ライブラリ、
６２…炉水温度、６３…目標ブロック反応度、６４、６
９…制御棒位置−炉心反応度データ、６５…ブロック操
作量データ、６６…定格運転温度燃料核定数ライブラ
リ、６７…３次元拡散計算部、６８…温度補正、７０…
制御ゲイン自動調整装置、７１…固定中性子源強度、７
２…反応度目標値設定装置、７３…目標反応度、７４…
炉心反応度推定装置、７５…推定炉心反応度、７６…比
例積分演算器、７７…制御棒操作判断部、７８…反応度
偏差、７９…比例積分演算器出力。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伏見 篤 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 宮本 義之 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 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御棒引き抜きシーケンスを入力し、入力
   もしくは計測した原子炉の炉水温度におけるその制御棒
   引き抜きシーケンスに応じた制御棒反応度を３次元計算
   を利用して算出する反応度演算装置を有し、制御棒引き
   抜きシーケンスと制御棒反応度計算値を利用して制御棒
   の挿入，引き抜きを行うことを特徴とした原子炉の自動
   起動装置。
2. 【請求項２】制御棒引き抜きシーケンスを入力し、入力
   もしくは計測した原子炉の炉水温度における、その制御
   棒引き抜きシーケンスに応じた制御棒反応度を３次元計
   算を利用して算出する反応度演算装置を有し、制御棒反
   応度計算値を利用して投入反応度を平準化した制御棒操
   作量であるブロック操作量を演算し、制御棒引き抜きシ
   ーケンスと計算されたブロック操作量を利用して制御棒
   の挿入，引き抜きを行うブロック操作量演算装置を備え
   たことを特徴とした原子炉の自動起動装置。
3. 【請求項３】炉心性能計算装置を利用して、入力もしく
   は計測した原子炉の炉水温度における、制御棒引き抜き
   シーケンスに応じた制御棒反応度を計算する反応度演算
   装置を備えたことを特徴とする請求項１ないし３記載の
   電子炉の自動起動装置。
4. 【請求項４】入力もしくは計測した原子炉の炉水温度に
   おける、制御棒引き抜きシーケンスに応じた制御棒反応
   度を計算する機能を有する炉心性能計算装置を備えたこ
   とを特徴とする電子炉の自動起動装置。
5. 【請求項５】原子炉定格運転時の温度条件の核定数デー
   タに基づいて、入力もしくは計測した炉水温度における
   制御棒引き抜きシーケンスに応じた制御棒反応度を演算
   する機能を有する反応度演算装置を備えたことを特徴と
   する請求項４記載の原子炉の自動起動装置。
6. 【請求項６】制御棒引き抜きシーケンスを入力し、入力
   もしくは計測した原子炉の炉水温度における、その制御
   棒引き抜きシーケンスに応じた制御棒反応度を３次元計
   算を利用して算出する反応度演算装置を有し、制御棒反
   応度計算値を利用して制御目標とする炉心反応度目標値
   を演算することを特徴とした原子炉の自動起動装置。
7. 【請求項７】制御棒操作によって原子炉を起動する自動
   起動装置において、目標値と実測値の偏差をもとに反応
   度投入量を演算する比例積分演算器の制御定数を、制御
   棒引き抜きシーケンスに応じた制御棒反応度計算値と制
   御棒位置をもとにして変化させる制御ゲイン自動調整装
   置を有することを特徴とする原子炉の自動起動装置。