JPS589097A - 沸騰水型原子炉の給水制御装置 - 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、沸騰水型原子炉の給水制御装置忙関する◎ 第１図に沸騰水ｍ原子力発電所の全体の構成ならびに給
水制御系の概要構成を示す。蒸気循環系について説＠す
ると、原子炉格納容器１内に原子炉の圧力容器２が収納
されていて、炉心１８は原子炉の圧力容器内に収納され
ておシ、炉心１８で発生した蒸気は圧力容器２内におい
て炉心上部に位置する気水分離器４、蒸気乾燥器３を通
り、次いで圧力容器２ｖ出て主蒸気管２］、加減弁１１
を介して主タービン１３に到る０次に、主タービン１３
に導びがれた蒸気は復水＠　１５　、復水ポンプｎ１復
水脱塩器１６、’給水加熱＠１７を経たのち給水ポンプ
１９４１Ｃより原子炉に戻る０給水ポンプ１９はその駆
動用タービン９により駆動される。

主タービン１３から戻ってきた給水と気水分離器４から
落下してくる水は、再循環ポンプ１０により炉心下部へ
送られて再び炉心の冷却に供される。

なお、バイパス弁１２は事故、起動時等に開となって主
タービン１３ヲバイパスし、直接復水器１５へ蒸気を送
る。

給水制御系は、原子炉の炉水位を検出する炉水位検出器
５、炉入口給水流量を検出てる給水流量計６、炉出口蒸
気流量を検出する主蒸気流量計７およびこれらの検出器
または流量計による検出値に基づいて原子炉に対する給
水を制御する給水制御装置８とから構成される。本発明
はこの給水制御装置８に関するものである。

次に、第２図に従来の給水制御装置８の構成をブシツク
図で示す。給水制御装置８は、第２図に示すよう忙、給
水流量と主蒸気流量との間の平衡を制御するミスマツチ
制御部Ａと、炉水位を一定に維持する水位制御部Ｂと、
給水ポンプ流量を制御する流量制御部Ｃとに大別される
。

ミスマツチ制御部Ａは、主蒸気流量計７により検出され
た主蒸気流量信号Ｓ、および給水流量計６に工す検出さ
れた給水流量信号８をを入力信号とし、加算演算器Σ１
により両信号ｓ、　ｅ　Ｓ＊の差を求め、その差Ｖ第１
給水流量要求償号ａとして出力する０この第１給水流量
要求信号Ｓ−ま加算演算回路Σ、に送られる。

水位制御部Ｂは、主蒸気流量信号８１と水位設定器Ｂ、
かもの予め設定された値の水位設定信号８１１１を入力
信号とする。この水位設定信号Ｓ４は気水分離効率が最
適となるように補正信号５４ＶＣよって修正される。す
なわち、最適気水分離効率は主蒸気流量（したがって、
信号Ｓｔ）の関数であり、その関数は関数発生器Ｂ、に
設定されている０この関数発生器ＢＩＫは主蒸気流量信
号Ｓ、が入力され、その入力値に応じて所定の補正信号
Ｓ、が出される０そして補正信号８４と水位設定信号８
ｔｓとが加算演算回路Ｊ、にて加え合わされ、その結果
、補正水位設定信号８．が得られる０次いで一補正水位
設定信号Ｓ、は加算演算回路Σ４に入力され、炉水位検
出器５からの炉水位信号Ｓ、が差し引かれる。その結果
得られた水位偏差信号８．は流量制限器Ｂ１、比例積分
制御器（以下ＰＩ制御器というｏ）Ｂ４Ｖ介して第２給
水流貴要求償号Ｓ、となって出力される。この第２給水
流量要求償号Ｓ、は加算演算回路Ｊ、に入力される。

加算演算回路為は第２給水流量要求信号Ｓ、とミスマツ
チ制御部Ａからの第１給水流量要求償号Ｓ。

との和を求め、全給水流量要求信号Ｓ、を出力する。

この全給水流量要求信号Ｓ、は流量制御部ＣＫ大入力れ
る。

流量制御部Ｃでは、全給水流量要求信号ちから給水流量
計６　（第１図）にて検出された給水ボンンプ流量８１
０が加算演算回路Σ、において差し引かれる。その差信
号は流量偏差信号Ｓ、として流量制限器Ｂ、に入力され
、次いでＰＩ制御器Ｂ、を介して関数発生器Ｂ？に入力
されるＯ関数発生器Ｂ、は給水ポンプ駆動用タービン９
の加減弁加が有する非線形特性を補償するためのもので
あるＯ関数発生器Ｂ。

は加減弁旬への開度要求信号８０を出力する。

次に、上記制御系の制御動作について説明する。

炉心圧力低下による水位上昇が発生した場合の一例とし
て、タービンバイパス弁１２（第１図）の誤聞による発
生状態について述べる（第３図参照）。

まず、タービンバイパス弁１２が誤聞すると、主蒸気流
量が増加する。主タービン１３に供給される分の他にバ
イパス路を通じて直接復水９１５に送られる分だけ増加
するからである。主蒸気流量が増加すると、ミスマツチ
制御部人は主蒸気流量の増加分に見合うだけの給水流量
増加の内容をもつ給水流量要求信号Ｓ、を出力する。こ
の主蒸気流量の増加は炉心圧力の低下を引き起すことと
なり、その結果、炉内ボイドが減圧効果によって急増す
るので炉水位が上昇することとなる。一方、水位制御部
Ｂは炉水位の上昇を制御すべく給水流量を絞り込む旨の
内容なもつ給水流量要求信号Ｓ、を出力する。

このような過渡現象発生時においては、原子炉にとって
は炉水位の上昇を抑えることを優先すべきである。それ
にもかかわらず、流量制御部Ｃに与えられる全給水流要
求信号Ｓ、はミスマツチ制御部ＡＩ−らの信号８．によ
る給水増加要求と水位制御部Ｂからの信号８．による給
水絞り込み要求の和であるため、炉水位上昇抑制のため
の給水流量絞り込みが十分に達成されず、その結果炉水
位が高水位トリップ点に到り、プラントの運転の停止な
余儀なくされることとなる。ここに、高水位トリップ点
とは炉水位が高くなりすぎることにより気水分離器４の
効率が低下し、主タービン１３に供給される蒸気内に含
まれ不湿分が増加してタービン機器に悪影響が生じるの
で、その保護のために設定された水位点のことである。

このように、従来の給水制御装置では炉心圧力低下によ
る急激な炉水位の上昇を円滑に制御することが困難であ
った。

そこで本発明は、かかる従来装置の欠点を解消し、炉心
圧力低下による急激な炉水位上昇を最小に抑制すること
ができる給水制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１？１徴は、原子炉内圧力および原子炉水位変
動を引起す初期事象を監視し、異常発生時においてミス
マツチ制御部を制御系から切離すことにより必要な給水
流量の絞り込みを行いうろ工うにした点にある。

以下、本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。第
４図に本発明による給水制御装置の制御動作概念図、第
５図に本発明による給水制御装置の一実施例を示す。な
お、これらの図の中で第２図、第３Ｉ！！ｌと同一の部
分には同一の符号を付してその説明は省略する。

まず、第４図を参照して、本発明の給水制御装置の制御
動作概念について説明する０この給水制御装置では、原
子炉内圧力（以下、炉心圧力という。）が低下したとき
、または、原子炉水位に影響を与える圧力過渡事象を引
起す事象（以下、初期事象という０第４図においてはバ
イパス弁の誤聞が該尚する。）が発生したとき、ミスマ
ツチ制御部人を切離し回路により制御系から切離し、こ
の状態にて給水流量の絞り込みを行う点に嘱徴がある。

第５図において、従来の制御装置（第２図）と異なる部
分は、ミスマツチ制御部Ａと加算演算回路Σ、との間に
切離し回路Ｂ、が設けられているところである。この切
離し回路Ｂ、は炉心圧力の変動、したがって原子炉水位
の変動を引起すと考えられる初期事象の発生信号Ｓ、。

、その信号内容が原子炉水位変動を生じさせるものか否
かを判定するだめの判定条件信号Ｓ２１、切離しを行う
べき圧力値に対応する切離し圧力設定値信号８１４およ
び炉心圧力信号Ｓ、、Ｖ入力信号とし、圧力変動に先行
する初期事象および炉心圧力の低下に応じてミスマツチ
制御部Ａを切離すものである。以下にその詳細を述べる
。

第６図に切離回路Ｂ、の→構成例を示す。炉心圧力信号
ｓｒｓおよび切離し圧力設定値信号Ｓ、４は比較器Ａ、
に入力される。比較善人、は両信号Ｓ１．とＳ、４を比
較し、その結果炉心圧力信号１８の値が切離し圧力設定
値Ｓ□の値を下回っている場合（ｓｒｓ＜ＳＩ４＞、ス
イッチ回路Ａ、に切離し指令信号Ｓ、。を出力する。こ
の切離し指令信号４゜によりスイッチ回路Ａ、はスイッ
チ人、柵離し側Ｃ１に切換え名。

その結果、ミスマツチ制御部Ａは切離され、したがって
第１給水流量信号Ｓ、はし中断されるので加算演算回路
Σ、に送られるい。

また、炉心圧力信号ｓ１．の値が切離し圧力設定値信号
Ｓ、４の値な下回っていない場合（Ｓ＋　Ｓ≧５１４）
は切離し指令信号８．。を出力せず、したがってスイッ
チ人、はそのままＣ律の接続を維持する０この状態は正
常の状態であり、第１給水流量信号Ｂ、はスイッチ回路
人４をそのｔま通過して加算演算回路Σ、に入力される
０ 一方、初期事象発生信号８１．および判定信号Ｓ、。

は初期事象判定回路Ａ、に入力される。ここに、初期事
象発生信号８１．とけ、例えば第４図に示す例によれば
、バイパス弁１２（第１図）の誤聞による信号である０
壜た、判定信号Ｓｉｌ＋とは、例えば炉心圧力、原子炉
出力等のバイパス弁１２の開がプラントにとって正゛し
いかどうかを判定するに必要な情報である。以上の初−
事象発生信号Ｓ８．および判定信号８．ｙＫ基づき、初
期事象判定回路人、では現在水位上昇な引起すような事
象が発生しているか否かｔ判定する０判定の結果、初期
事象が発生していると判断した場合には切離し指令信号
Ｓ１．がスイッチ回路ム４に送られ、スイッチ、Ａ、は
切離し側Ｃ１に切換えられる。この切換えによってミス
マツチ制御部人は切離され、第１給水流量要求信号Ｓ。

はしゃ断される。初期事象が発生していないと判断され
た場合は切離し指令信号８１１は出されず、したがって
スイッチＡ、はＣ，＠にその接続状態を維持する。

このようにして、スイッチＡ、が切離し側Ｃ，に切換え
られた場合、スイッチＡ、はアースＡ、に接続されたこ
とに−ｆｉす、その結果加算演算回路Σ、に入力される
信号Ｓ４の内容は給水流ｉ要求ゼ四を指示することとな
る。その結果、流量制御部ＣＫ与えられる給水流量要求
信号Ｓ、の内容は第２給水流量信号Ｓ、のみとなり給水
ポンプ１９の回転速度がＳ、にエリ制御され、給水量が
急減することとなる。

次に、給水流量の応答、原子炉水位の制御応答に関して
本発明の給水制御装置と従来の装置との比較を第７図（
ａ）　、　（ｂ）に示す。図において、実線で示すＮが
本発明の場合、破線で示す０が従来の場合である。これ
からもわかるように、従来では前述した理由によつ上船
水流の絞り込みが遅れるのに対し、本発明によれば急速
に絞り込むことができるので給水流量の減少速度がきわ
めて速い（（ａ）図）。それに伴って原子炉水位（（ｂ
）図）は大きく増加することなく、従来のようにプラン
トトリップ［［Ｔ−を越えるようなことなく、最小限に
抑制することが可能となる。

以上の通り、本発明によれば、何らかの原因にぶり原子
炉圧力が低下した場合、原子炉水位の増加を最小限に抑
制することができるので、不要なプラントトリップを回
避することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水型原子力発電所の全体の構成ならびに給
水制御系の構成を示す概要図、第２図は従来の給水制御
装置の構成を示すブロック図、第３図は、従来の給水制
御装置の動作説明図、第４図は本発明による給水制御装
置の動作説明図、第５図は本発明による給水制御装置の
一実施例を示すブロック図、第６図は本発明における切
離し回路を示すブロック図、第７図（ａ）（ｂ）は給水
流量および原子炉水位の制御応答について従来と本発明
とで比較して示した説明図であるＯ Ａ・・・ミスマツチ制御部、Ｂ・・・水位制御部、Ｃ・
・・給水流量制御部、Ｂ、・・・切離し回路、Ａ、・・
・比較演算器、Ａ、・・・初期事象判定回路、Ａ４・・
・スイッチ回路、Ｓｌ・・・蒸気流量信号、Ｓ、・・・
給水流量信号、Ｓ、・・・第１給水流量要求信号、Ｓ、
・・・＠２２給水流量信、Ｓ、・・・全給水流量信号、
Ｓｌ。・・・給水ポンプ流量信号、８１１・・・流量偏
差信号、Ｓ１１・・・開度要求信号、Ｓ□・・・水位設
定信号、Ｓ、４・・・切離し圧力設定値信−５ｒｓ”’
出力信号、Ｓｌ、・・・初期事象発生信号、Ｓ、？・・
・判定信号、Ｓｌ、・・・炉心圧力信号ｓ　５ｌｓｌ　
ｓ、。・・・、切離し指令信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、給水流量信号と原子炉出口蒸気流量信号を入力信号
   として給水流量と原子炉出口蒸気流量な平衡状態に制御
   する第１給水流量要求信号を出力するミスマツチ制御部
   と、 原子炉出口蒸気流量信号と予め設定された原子炉水位設
   定値信号を入力信号として原子炉水位を一定に保持する
   ための第２給水流量要求信号を出力する水位制御部と、 前記第１、第２給水流量要求信号の和信号と給水ポンプ
   流量信号との偏差を求め、その偏差信号に基づいて給水
   ポンプの流電制御信号を出力する給水流量制御部とを備
   えた沸騰水産原子炉の給水制御装置であ、って、 原子炉内圧力信号および原子炉水位の変動に先イする初
   期事象の検出信号を予知信号とじて入力し、この予知信
   号に応じて前記ミスマツチ制御部を切離すことにより第
   １給水流量要求信号を出力する切離し回路を有すること
   を特徴とする沸騰水屋原子炉の給水制御装置。 ２、切離し回路は、 原子炉内圧力信号と予め設定された切離し圧力設定値信
   号とを比較し、原子炉内圧力信号が切離し圧力設定値を
   下回っているとき前記ミスマツチ制御部の切離し指冷信
   号を出力する比較演算器と、 初期事象検出信号を入力とし、その検出信号内容により
   原子炉水位の上昇な引き起−ｆ？７１期事象が発生して
   いるか否かを判定し、発生しているとき前記ミスマツチ
   制御部の切離し指令信号を出力する初期事象判定回路と 前記切離し指令信号を受けたとき第１給水流量要求信号
   をしゃ断するスイッチ回路とを備えたことをｑ！Ｉ徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の沸騰水屋原子炉の給水
   制御装置。