JPS58176592A - 原子炉水位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉水位制御装置に係る。特に、原子炉給水
調整弁を有する給水制御装置と、ブローダウン流量ｊ＆
Ｉｉｉ葺弁を有する炉命化装置とを備えた沸騰水形原子
力発電所の原子炉の水位を、その原子炉の起動・停止時
において制御する原子炉本位制＃装置１に関する。

従来この樟の原子炉においては、その通常運転時には給
水制御装置によシ水位制御が行われている。ところが原
子炉起動・停止時の原子炉本位制＃は、従来より運転員
の手ＩＩｂ嫌作によっている。

すなわち、原子炉水位が上昇する除には、炉浄化＃装置
のブローダウン流量ａ４整弁を開いて炉水を復水器に戻
し、原子炉水位が下降する鍬には、給水制御装置の原子
炉給水調整弁を開いて原子炉へ給水することに１勺、手
動で原子炉水位を制御している。このような原子炉起動
・停止時には運転員は制岬俸をも手動操作しなければな
らず、従って手動によるこの水位制御は上記１ｔＫＩ（
２）棒の手動操作と相俟って、運転員の負担となってい
る。

このため、運転員の負担の軽減や、運転員の誤操作防止
という観点に基づき、原子炉起動や停止時の炉水位１ｔ
ｉｔｌ岬も従来の手動操作から、自動制御し得る構成の
ものとすることが望マれている。

率に乱動中１」岬にするだけであれば、所望水位を保つ
ためのｆｇ−３’ｔをとって、これによシ各弁を制御す
ればよいと考えられるかもしれない。しかし率にこれだ
けでおると、弁開度に制限のない場合はよいとしても、
弁が最低でも一定Ｉ’ｌｌは開いておくように設定した
い場ばには、問題が生じる。

例えば、一定の弁開が維持され九万が良い場合とは、温
度変化のくシ返しくサーマルサイクル）による憬器の熱
疲労を防ぎたい場合などである。

一般にこの櫨の装置は、第６図に略示するように、給水
調整弁ａからの給水すは２１、ドーナツ型のスタージャ
Ｃの穴ｄ　２ｈら矢印ｅの如く噴射されて炉ｆの内部に
入るが、この水は通常ａｏｃｓ度の常温である。ところ
が炉内の水は、炉内圧カフ９ａｔａの時など２８０Ｃに
も及ぶ。よってこの温度差の故に、給水が間欠的にくシ
返されると、温度変化がく）返されて機器疲労が生じ、
ｍ器のひび割れ・破損につながる。これを防ぐためには
、弁を全閉の状態から開けて急冷をも九らすことを避け
、常時最低でも一定楊匿は開いておくようにして、一定
の温度分布を保っておくようにすればよい。

上記の如く、一定の弁開度が最低でも保たれていること
が望ましい場合がめυ、かつこの場合はかかる一定蛾低
開度を任意に設定できる構成が望ましいので１りプ、し
ρ為も制限がない時には全範囲で制御できるものであつ
九万がよい。このような構成は、単純な、所属水位信号
によυ弁開ＷＬ１に自動制御させる構成のみでは、到底
遍成できないものである。

本発明は、上記のような知見に基づいてなされたもので
、その目的とする所は、原子炉耐水調整弁とブローダウ
ン流量調整弁とを自動で連続的に制御し得る構成として
運転員の負担を軽減するとともに、確実置屋な良好な炉
水位制御を行え、かつその場合任意に弁開腋の限度設足
倉行うこともｉＪ油である、有利な原子炉本位制ｆＩ４
装貢を提供することにるる。

上画ピ目的を達成するため、本発明においては、原子炉
給水、、ｉｍｍ弁が全閉（乃至は設定蛾低開度）に達し
てもなお原子炉水位が上昇する場合にブローダウン調整
弁を開いて炉水を排出して水位制御させるようにし、こ
の場合給水ｍ＊弁の關ｋＯ％（ハエは開度の蛾低設定櫃
）においても、なお原子炉水位が上昇している場合、そ
の時に発生するミスマツティｗ号つｔｎ設定瀘水位よ炉
水位が上がったことを示す１５号を一旦、一度演算器を
介するなどしてブローダウ：＃Ｉ４畳弁に入力し、これ
によりブローダ９ンｆＩｔｔ−整弁を開くことによって
炉水調整例えば復水器に戻すことを行って、原子炉水位
ｔ−＊ｔ＋ａするように構成する。

即ち本発明に、水位ｒ＆足値と水位検出器との偏左ｔＦ
限りミッタＶこ入力し、該下限リミッタからの１ご号に
よシ紺水調査弁を＆１ｉｉｌ！Ｉして水位制御を行うと
ともに、該下限リミッタは予め給水ｖＩ４Ｉｉ弁の開度
の下限ｔ−数設定ておき、該ド限の開度を下（ロ）る要
求信号がめった場合該下限リミッタの入出力偏差信号に
基づいて、ブローダウン鯛整弁を調整し、これによって
原子炉水位を１！１１両する構成とする。

上記のように構成したＭ果、給水調整弁の１Ｍ１Ｊ［の
最１ｆｋ限は下限リミッタによシ任意に設定できるので
、Ｎｋ低限を０％とすることもできるし、あるいは成る
種度の流量を確保して熱変化を抑えたい時などには所望
の最低開度を設定しておくことが容易にできる。このよ
うに設定した上で、設定水位と実際（検出値）との偏差
により、給水調整弁や、必要に応じてブローダウン１４
ｆ弁′に制御して、自動的な安定な本位制＄１を達成で
きる。連続的な制御も勿論可能でおる。これにより、運
転員の負担は非常に軽減され、かつ水位制御も安定確実
なものとなるっ 以ド、本発明の一実施例を第１図及び第２図により６明
する。この例は本発明を沸騰水形鳳子力発電グンントに
通用し九ものでおる。

縞１図は本例の系統図で参る０図中５は原子炉給水ｙ４
贅弁でるり、この給水ｇｉＩ！ｌ弁５は給水−−装置の
一部ｔなｇしている。６はブローダウン流ＩＩｔｅ）Ｉ
４！１１升で、このｙＰ６は炉浄化俟蝋の一部をなζし
ている。これらの両弁５．６によシ原子炉３の水位を１
螢する。

＃！２図は本例の水位制御装置をプロツク図にて示し九
ものでめる。水位設定４ｔＬ７と水位検出ｉ１［８との
偏走ＳＩは下限リミッタ１１に入力ちれ、この下限ＩＪ
　ミッタ１１からの信号８ｍは給水−飯升５を１畳して
水位ｆＩｒｌＩ岬を行う役＠を釆九す。ま九この下限リ
ミッタ１１は、これにより予め咳給水調整弁５のＩｉｌ
！ＩＪｉｌｉｔ、の下限を設定しておくもので、このよ
うに設定した下限を下回る要求ｆｉ号があった場合、販
下限リミッタの入出力偏邊偵号に基づいてブローダウン
眞Ｊｌｔａ４ｍ弁６．１力、；、−畳される。

このような弁５．６のａＩ４藍によって、原子炉３の水
位が劃−されるのである。

更に詳しくは、本拠施例のＩｌｌ成は次のようにな水位
検出値８に、第１図に示す水位検出器８１によシ測定す
る。水位の測定の方法は種々あるが、本例では通常用い
られている如く、基準１ｌｆｉ器８２を設けて、１１４
準而器８２と水位検出器８１との閾の圧力Ｐ１と基準と
し、実際の水位と水位検出６８１との閾の圧力Ｐ、と、
この圧力Ｐ、との差圧ΔＰにより、水位を測定すること
によっている。

水位設定置７は条件に応じて適宜定めてお話、この設定
［７と咳検出［８とが比較されることになる。

第１図中、１はバイパス弁で、原子炉３からの水蒸気倉
状況に応じて矢印人の如く復水＃ｉＩ２に導く役割を来
たす。４ｍ、４ｂはボ／グである。

４１はチェックパルプで、流量を矢印方向にのみ流す作
用を呈する。

この水位制御装置は、、原子炉３の起１ＩＩｂ′？停止
時口。

に原子炉３の水位制御を行うものでおるが、今−例とし
て原子炉が該加熱段階にあるとし、この段階においての
本！１１１の作用につき説明する。この時、制御部の引
抜きによる原子炉出力の上昇によって原子炉圧力はゆつ
くシと上昇していく。原子炉圧力が定格櫨に達すると圧
力制御装置の働きによシパイバス弁１が開き、蒸気を復
水器２へ導くとともに原子炉圧力は一定に制御される。

このような運転状態において、原子炉水位に影ＩＩＩを
及ぼす冷却水の流入・流出量は、下記の如くになってい
る。よず、原子炉３へ流入する冷却水としては、給水ポ
ンプ４ａの出口側に設置された給水ＦＡＷｌ弁５によシ
制岬さＧる耐水流量（矢印Ｂで示す）と、制御部駆動水
圧系からの冷却水とがめる。こｎに対し、原子炉３から
流出する冷却水としては、バイパス弁ｌ全通して復水器
２へ流れ込む蒸気流ｊｌ（矢印Ａ）と、ブローダウン流
量調螢弁６を介して、復水器２へ流れ込むダンプ流量（
矢印Ｃ）とがめる。

上記流入流出流蓋のうち制＠１４１駆−水圧系からの冷
却水は絡に一部なものでるるから、特に制御する会費ｌ
ユない。又、蒸気流量は原子炉圧力制御によるバイパス
弁１の一度で定まるものである。

従って、原子炉の水位制御は、ｆａＮＪ最初にも述べた
如く給水ｇ整弁５と、プｑ−ダクン流量ａｉｌ整弁６と
によって、原子炉３への流入・流出量をＲｍして行うこ
とになる。

即ち、原子炉水位が上昇するｊＩ！合は、ブローダウン
流量ｇ豊弁６を開いて炉水を復水器２ヘダンプして水位
を下げ、逆に原子炉水位が下降する揚台は、給水ｉ＆１
１整弁５を開いて原子炉３へ給水して水位を上げる。

次に、第２図の制御ブロック図を用いて、とのＪａ合の
水位１ｔｌｌｉ４１につき説明する。

水位設定１１７は予め定めておき、この設定値７と、前
述の水位検出！ａ８１からの原子炉水位検出１１　（水
位信号）８との偏差８１を、主水位制御器９にて演算し
、その出力信号８．をＭ／λ操作器（手動・自動操作器
）１０’ｉ介して、下限ＩＪ　ミッタ１１に伝達する。

この出力１６号Ｓ、は設定値７と＊＊＊たる検出値８と
の偏差を表すものであるから、該出力１ｄ号８．に基づ
き下限リミッタ１１から出力される信号Ｓ、は、給水Ｄ
４螢弁５の開度要求１ｇ号となる。

例えば水位設定値が１１００ａ１、水位検出値が９０Ｃ
ＩＩＩであったとする。設定値は＋、検出値は−で入る
ようにしであるから、＋１０ａｍが偏差である。この信
号倉、主水位制御器９で、係数を乗じて補正する。弁の
一度をパーセントで指令する構成とした場合、＋１０３
のｉｊＩ差で１００％００％弁開するなら、この係数を
比例ゲインに＝１０とすればよい。よって＋１０ＣＭｉ
の偏差っｉ）水位が設定よシ未だ１ＯｃＨ１低いという
場合、下限りｉツタ１１を介し玉、１００％升開の指令
が、給水調整弁５に与えられる。従って弁５は完全に開
き、該弁５から矢印で水が供給され、水位は上昇する。

もし、＋１０３で１００％升開が指令すぎるなら、Ｋの
値を小さく定めておけばよいのでめ９、これは任意に設
定できる。

次に、水位が設匣より＾い一合について説明する。検出
水位８が１１０ｃｌＩＩでめ１れば、個当は−１０１で
るる。主水位制御器９からの出力ｇＩ号は、比例ゲイン
に−１０を乗じた一１００％となる。なお、前述し友よ
うに下限りオツタ１１によ）、給水−釡升５の最低開度
が設定されるわけであるが、本例ではこの最低設定櫨を
開度０％相当に設定しであるものとする。よって、−１
００％の開度っまシ全閉信号となるので、給水ＰＡ贅整
弁は全閉となる。

このような状況で、弁５が全閉（蛾低開［）に４拘らず
、更に水位が上昇して行く場合につき説明する。下限り
建ツタ１１はこの鳩合開廣０％っまＤ　−１００％が最
低と設定されているので、そｎよりも貴に弁５を閉じる
方向での要求信号があると、下限りイック１１の入出力
偏差信号１２ぼプラスがわに増加する。このイに号を、
偽えば１００％つｉ）弁を全開にすべ１！信号とする。

そうすると、この信号１２は、Ｍ／Ａ操作器１３を介し
て、開度演算器１４に入る。この９１号１２はプローグ
゛。

クン流量−整弁６を開く指令となるものであるが、この
演Ｊｌ器１４で遍正に補正して、指令イぎ号８４とする
ものでおる。つまシ今１００％弁開の信号１２が来てい
るが、これでは大きすぎる場合など、この演算−１４で
補正係数α５を乗じ、５０％弁開の信号に補正する。よ
って、この５０％弁開指令は、圧力補正回ｗ！ｒ１５′
Ｊｋ介して、ブローダウン流量調整計６を、その指令分
だけ開かせる。これにより、原子炉３から水が該弁５ｔ
−通じてブローダウンされ、水位は下がって、適正値を
保ち得るようになる。なお、上記圧力補正回路１５とは
、原子炉圧力信号１６によυ、指令信号８．を補正する
ものでおる。つまｐブローダウンｇＪ１弁６に加わる水
流の圧力により該弁５を流れる流量は変わるため、その
圧力に応じて弁開度を遍正に補正する役１１１１を釆九
すものでめる。原子炉の圧力は１ａｔａから７０鳳ｔａ
まで変化幅があプ、−万復水器２．り；わの圧力はバキ
ューム状態であって約α１ａｔａ＠［なので、ブローダ
ウン圧カー整弁６の前後の圧力差ΔＰ′は、ΔＰ−０，
９〜７０の範囲にあることにな９、当然その差圧により
、呻６中の流速も１４なって米０゜ｔ＆量は差圧の平方
根に比例するからでおる。従って差圧に応した適正量の
弁開ｋによシ適正な排出流量を確保すべきだからである
。

即ちこのように水位が設定より高い場合、つまシ原子炉
水位が上昇する場合は、゛主水位制御器９の出力信号は
減少し、それに伴って給水−整弁５の開度が絞られてい
くが、下限リミッタ１１の下限設定ム（この場合給水調
整弁５の開度０％相当）での設定（この場合、給水調整
弁５の全閉）でも、なおかつ水位が上昇すると、主水位
制御器９の出力信号はマイナスとなる。その結果下限り
建ツタ１１０人出力偏差信号１２はプラス側へ増加する
。

その信号はＭ／Ａ操作器１３を介して開度演算器１４に
入力される。これが開度演算器１４にて適切に調節され
た後、その出力信号は原子炉圧力信号１６に基づき圧力
補正回路１５にて最適に調整され、プローグ９ン流量調
整弁６に人力される。

その結果、ブローダウン流量ｉ、ＩＩＩＨｉ弁６は最適
な開度となり、余分な炉水は、復水器へ戻されその結果
炉水位は蛾導な値に維持されるというわけである。

上記実施例では、下限リミッタ１１による弁５の最位開
廣を０％にしたが、既に述べ九と２９この弁５１に全閉
にしない方がよい場合もあるので、この時は０．５〜１
％＠Ａ度を下限にするよう、任意に設定することができ
る。

また、上記例では下限りｉツタ１１は給水−整弁５の方
にのみ設は九が、同様な作用ｔ−呈させるべくリミッタ
を、ブローダクンａ４１Ｅ弁６の方にも設ける構成とす
ることもできる。この場合は弁６の上限リミッタとして
設ける。これは、ブローダウン調整弁６の流れ系統にお
ける圧力の問題を解決するに当たって、有効である。即
ち具体的には、別途検出した原子炉圧力信号１６によシ
ブローダクン流量調整弁６の開度演算器１４のゲインを
補正する補正回路１５のほかに、この原子炉圧力信号１
６に依存させた上限リミッタを具備させて構成すること
ができる。

上述の９口く本発明の原子炉水位制御装置は、沸騰水形
原子力発電所にゝけ±轡子炉の水位設定値と水位検出値
との１Ｍ差を下限リミッタに入力し、該下限リミッタか
らの信号によシ給水ａｉｉｍ弁を調整して本位制−を行
うとともに、鋏下限りきツタは予め給水１Ｉｌｉｌ１１
弁の開度の下限を設定しておき、該下限の開度を下回る
要求信号があつ九場合該下１１１すｔツタの入出力偏差
信号に基づいて前記プローダクン流量調整弁を調整し、
これによって原子炉水位を制御する構成としたものでめ
るので、原子炉の起動や停止時においても、給水ｇ＊弁
とブローダウン流量ｍ１ｌｌｉ！ｌ弁とを自動でかつ連
続的にも制御し得、従って運転員の負担が軽減で亀、炉
水位制御自体確実安定で良好な制御で行え、しかもこの
場合任意に弁開度の限度設定をなし得るので、きわめて
有効なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
原子炉端シの概略系統構成図、第２図は原子炉水位制御
ブロック図でおる。第３図は一般の原子炉の給水を示す
概略図である。 ３・・・原子炉、５・・・給水−整弁、６・・・ブロー
ダウン流量Ａ整弁、７・・・水位設定値、８・・・水位
検出値（水位信号）、１１・・・下限リミッタ、１２・
・・偏差信号。 基２目 第３　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉給水調整弁を有する給水制御装置とブローダ
   ウンｔｌＬＪｔＩＩ螢弁を有する炉命化装置とが備えら
   れ次沸騰水形原子力発電所の原子炉の水位をその原子炉
   起動・停止時において制御する原子炉水位制御装置にお
   いて、水位設定値と水位検出値との偏差を下限リミッタ
   に入力し、該下限リミッタからのｇＩｇにより給水−整
   弁を調整して本位制＠ｌｆ：行うとともに、該下限リミ
   ッタは予め給水−姫弁の開度の下限を設定しておき、該
   下限のｌｌ！嵐金下金下回求信号があつ九礪合薩下限リ
   ミッタの入出力偏差信号に基づいて！！ｒ紀プａ−ダウ
   ン流量調整弁を、＋４！ＩＬ、これによって原子炉水位
   を制御する構成としたことを特徴とする原子炉水位制御
   装置。 ２　前記ブローダウン流ｔｇｍ弁のｗ１４葦は開度演ｌ
   Ｋ器を介して行い、咳開度演算器のゲインは、別途検出
   した原子炉圧力信号に基づ９て補正するとともに、咳庫
   子炉圧力信号に依存させた上限リミッタを備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の原子炉水位制
   御装置。