JPS59208491A - 加圧水型原子炉の冷却水の可溶性硼素含量の自動調整方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、加圧水型原子炉の冷却水の可溶性硼素金星の
自動調整方法に関する。

（背景技術） 加圧水型原子炉ば、炉心の冷却および炉心から水蒸気発
生器への熱の輸送の役［１をする加圧水を含む容器内に
垂直にかつ並行して配置された集合体からなる炉心を有
する。水蒸気発生器で生じた水蒸気は、それ自体が電流
発生用ターボ交流発電機を駆動させる役目をするタービ
ンを駆動させることができる。

電気ネットワークのニーズによりかつ原子炉発電所を他
の原子力発電所に連結させる方法により、所要電力に対
応する出力をこの原子炉からいつでも得られるように原
子炉の制御を保証しなければならない。

原子炉の制御は、通常、炉心内で、中性子を吸収する制
御棒を垂直に変位させることによって保証される。加圧
木型原子炉の最も多い制御様式においては、炉心の真の
平均温度と原子炉がタービンへ供給しなければならない
出力の線形関数であるｌｒｌ虹温度との間の偏差を調整
パラメーターとして用いることにより、高度吸収棒から
なる制御群の移動を自動的に制御する。しかし、加圧水
型原子炉のすべての制御様式において、原子炉の有効（
＝Ｊ加的制御手段がなければならない。この付加的手段
は原子炉冷却水の硼素注入（ｈａｒａｔｉｏｎ）および
希釈用システム、すなわち硼酸の形で導入するかあるい
は反対に純水を導入して希釈することができる原子炉冷
却水の可溶性硼素含量を変化させることができる手段の
システムからなる。可溶性硼素含量の増加は、実際に、
冷却流体による中性子の吸収の増加を可能にし、従って
原子炉出力を減少させる。希釈は、明らかに反対の効果
がある。

原子炉冷却水の硼素注入および希釈用システムは、制御
棒群の作用を補償することができ、特に、原子炉反応度
の変化による長期効果を矯正することができる。原子炉
反応度の変化に伴うこれらの長期効果には、特に、炉心
内の核反応によるキセノンの生成および消）成が含まれ
る。キセノンの出ｆｌ’Ｊおよび転換ば、それ自体が反
応度および炉心内の軸７ｊ−向出力出力に大きな影響を
与える。

炉心内の軸方向出力分布、すなわち垂直方向の出力分布
は、実際に、種々の理由で均一でもな（また一定でもな
い。その主な理由は、原子炉制御のために用いられる制
御棒が、一般に、炉心の高さの一部分にわたってしか挿
入されないことおよび、二の挿入が時間と共に変化する
ことおよび冷却水の密度と炉心内の・トセノンの深度と
が炉心の高さに沿って−・定でないことである。

原子炉制御の過程で求められる目的の１つば、炉心の出
力分布が炉心の−１一部と下部との間で過度に不均衡に
ならないようにすることである。

炉心の軸方向出力分布を制御するため、通常、炉心の１
ｉｌｉ々の高さにおける中性子束を測定するための有効
手段および“軸方向出力不均衡へＩ”と呼ばれ、 △１−■〕□−ｐＨ （ごごで、ｐＨは炉心の上半分の出力であり、Ｐ。

は炉心の下半分の出力であり、△Ｉは公称出力の百分率
として示される軸方向出力不均衡である）で定義される
炉心内の出力不均衡を示すパラメーターンが炉心全体に
わたって平衡になっている原子炉出力１００％において
測定された△Ｉの値に対応する基準軸方向出力不均衡△
Ｉｒｅｆに対する実測の軸方向不均衡値の偏差の測定を
行う。

特に、基準温度に対する炉心温度の偏差の関数としての
制御群の移動からなる制御棒による出力の調整に加えて
、原子炉出力レベルの関数として制御棒の位置調整の指
令に従うことができるように冷却水の硼素含量の手動制
御が実施される。これらの位置調整指令は、基準不均衡
に対する出力不均衡の偏差を零値の周りの小振幅のゾー
ン内に維持するように与えられる。

硼素注入手段および希釈手段は、作業員によって手動で
制御される。この部分的な手動制御様式は、発電所が、
一定の出力レベルで、あるいは出力レベルの非常に緩徐
な変化で用いられる場合には、比較的満足であると考え
ることができる。

負荷後、発電所の操業中、出力の変化がより多くかつよ
り速やかであるときには、硼素注入および希釈の作用が
よりしばしば必要になる。その場合、硼素注入および希
釈の作用の有効な自動制御手段があれば極めて有用であ
る。

米国特許第３．５７（１，５６２号では、−次冷却水の
一部分を連続的に測定装置中へ送り、この−次冷却水中
の瞬間硼素濃度を測定できるようにする。硼素濃度は、
原子炉からの所要出力、許容硼素濃度限界、炉心内の制
御棒の位置の関数として、レギュレーターによって自動
的に調整される。

しかし、かかる自動調整システムは、冷却流体中の硼素
深度を連続的に測定しなければならずかつ所要濃度値と
原子炉の種々の制御パラメーターの値との間の相関関係
を確立しなければならないので複雑である。

仏間特許第２，３９２，４７２号には、炉心の平均温度
とタービンが必要とする原子炉からの出０ 力を示す基準温度との間の比較に基づく自動的硼素注入
および希釈システムが記載されている。

フラマトーム社（ＦＲＡＭＡＴＯＭＥ　Ｃｏｍｐａｎｙ
）の仏間特許第２，３９５，５７２号に記載されている
ような原子炉制御様式の場合には、上記のような硼素含
量の自動制御方法は適用できない。

仏画特許第２，３９５，５７２号記載の制御方式では、
減少された抗反応度（ｒｅｄｕｃｅｄ　ａｎｔｉ−ｒｅ
ａｃｔｉｖｉ　ｔｙ　）を有する制御棒群を、タービン
からの所要出力の関数としてのみ炉心内で移動させる。

出力調整群とは異なる高度吸収制御棒群を、炉心の平均
温度と基準温度との間の偏差の関数として移動させる。

この温度調整群の移動は、原子炉の作動様式と炉心の変
化の状態とによって規定される制御限界の間で、出力調
整群とは完全に独立した方法で行われる。これらの制御
境界（ｃｏｎｔｒｏｌｂｏｕｎｄａｒｙ）間に調整群を
維持するため、該調整群が移動して制御境界の１つに達
するときに手動または自動のいずれかで一次流体中の硼
素濃度を変化させる。

１ 従って、調整群がこれらの制御限界に達するがあるいは
限男を越えて移動しない限り冷却水中の可溶性硼素濃度
の自動調整は行われない。

さらに、他の制御様式よりも出力調整群によって妨害さ
れることが少ない軸方向出力分布は自動制御されない。

（発明の概要） 従って、本発明の目的番：１、原子炉の制御が、垂直に
かつ並行して配置された集合体からなる原子炉の炉心内
で中性子を吸収するす制御棒の垂直移動によりかつ硼素
注入手段および加圧水の希釈手段による加圧水中の可溶
性硼素含量の調整によって保証され、かつ制御棒が、炉
心の平均温度と、原子炉が供給しなければならない出力
および炉心内の軸方向出力不均衡゛を測定するための原
子炉に付随する手段の関数である基準温度との間の偏差
および炉心中への制御棒の最小挿入とこの炉心内のキセ
ノン濃度の平衡とに対応する基準不均衡に対するこの軸
方向不均衡の偏差の関数として自動的に移動する高度吸
収棒からなる少くとも１つの２ 調整群からなる、加圧水型原子炉の冷却水中の可溶性硼
素含量の自動調整方法であって、該調整群を助けかつ原
子炉から要求される出力プログラムがどんなものであっ
ても炉心内で十分に均一な出力分布を維持することがで
きるように簡単な原理に従って正確に作用することがで
きる調整方法を提供することである。

この目的のため、 一硼素注入手段および希釈手段のそれぞれの作動領域を
、２つの制御パラメーター、すなわわち炉心内の調整群
の位置の特性であるパラメーターと基準不均衡に対する
軸方向出力不均衡の偏差との２つのパラメーターの値の
対（ｐａｉｒ）に対応して、かつ原子炉の作動条件およ
び安全基準を考慮に入れて、先天的に決定し、 −かつ、原子炉の作動中、連続方式で、−基準不均衡に
対する軸方向出力不均衡の偏差の瞬間値と炉心内の調整
群の位置の特性であるパラメーターの瞬間値との測定を
行って制御パラメーターの値の対（ｐａｉｒ）を作成し
、 ３ −硼素注入手段および希釈手段が最初に休止している場
合には、この制御パラメーターの値の対がそれぞれ硼素
注入手段または希釈手段の作動領域に対応するならば硼
素注入手段または希釈手段の作動を開始させ、値の対が
作動領域に対応しないならばこれらの手段を引続き休止
させておき、−かつ硼素注入手段または希釈手段が最初
に作動している場合には、制御パラメーターの値の対が
硼素注入手段または希釈手段の作動領域に対応している
限り、これらの手段の作動を維持させる。

（詳細な説明） 以下、本発明を正しく理解して頂くために、仏画特許第
２，３９５，５７２号記載のような制御手段を含む加圧
水型原子炉の場合における本発明の方法の実施態様の限
定的でない実施例によって説明する。

第１図は、原子炉の炉心内の軸方向出力不均衡と基準軸
方向不均衡との間の偏差と高度吸収制御棒からなる調整
群の位置との関数として硼素注入および希釈に対応する
領域の形を示す図である。

４ 原子炉の制御様式は仏間特許第２，３９５，５７２号記
載の様式である。減少された抗反応度（ｒｅｒｌｕｃｅ
ｄ　ａｎｔｉ−ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ）を有する制御棒
の群の最初の１絹を使用し、この組を、タービンが要求
する原子炉からの出力の関数として、かつもっばらこの
出力の関数として移動させる。

前記の群とは異なりかつ高度吸収棒からなる調整群Ｒを
も炉心内を移動させて炉心の温度を調整する。この調整
群Ｒは、炉心の真の平均温度とタービンが要求する出力
の線形関数である基準温度との間の偏差の関数として移
動する。炉心の真の平均温度は、−次回路内の高温枝管
（ｈｏｔ　ｂｒａｎｃｈ）内および同回路の低温枝管（
ｃｏｌｄ　ｂｒａｎｃｈ）内の水の温度の測定から求ま
る。調整群Ｒは、真の温度と基準温度との間の差△Ｔの
絶対値が該調整群の変位のデッドバンド（ｄｅａｄ　ｂ
ａｎｄ）の半幅に対応するある値を越えたときにのみ一
方または他方の方向へ実際に移動する。

第１図中には、調整群Ｒの炉心内への最大挿入およびそ
の最大引き出しに対応する群Ｒの位置、ず５ なわち調整群の最低（＋７置および最高位置が示されて
いる。群Ｒの位置に対応するパラメーターを縦軸として
プロットし、第２制御因子、すなわち軸方向出力不均衡
と基半袖方向不均衡との間の偏差を横軸としてプロット
する。

群Ｒの位置の特ｔｌであるパラメーターは、そのＩ置火
挿入の位置から始めて、群をその位置へもたらすために
引き出し方向へ引き出されるべき累進段階の数として選
ばれた。

第１図は、硼素注入手段および希釈手段をまき込まない
で群Ｒの作動ゾーンに対応する中性ゾーンで隔てられた
硼素注入ゾーンおよび希釈ゾーンの決定方法の極く概略
を示したものである。この作動ゾーンは、基準不均衡に
対応する軸方向出力不均衡の偏差の値によって異なる２
つの部分からなる。横軸上の零位（（１近、ずなわち△
■−△Ｉ　ｒｅｆに対応する位置付近で８才、群Ｒの作
動ゾーンは、その下部における挿入限界およびその上部
における引き出し限界によっ−どのみ限定される。その
ゾーンは、垂直綿△Ｉ−△Ｔｒｅｆ＝Ｏの右側に幅Ｙ（
６ （％、横軸に沿ってプロットされた単位である）有し、
垂直線△■−△Ｔｒｅｆ＝Ｏの左側に幅Ｘ（％）を有す
る。

ＸおよびＹは、原子炉の制御条件の関数として決定され
る。これらの値は、特に、基準不均衡に対する軸方向出
力不均衡の偏差の十分厳密な制御を可能にするように選
ばれるが、特に出力調整群（グレ一群（ｇｒａｙ　ｇｒ
ｏｕｐ）と呼ばれる）の往復（ｔ。

ａｎｄ、　ｆｒｏ）運動中および温度調整群あるいは群
Ｒの往復（ｔｏ　ａｎｄ　ｆｒｏ）運動中、硼素注入お
よび希釈のためのシステムに過度に頻繁に頼らないよろ
に選ばれる。

第２図を見ると、上述の特別な実施態様の場合に、Ｘお
よびＹに対してどんな値が選ばれたががわかる。

あらゆる場合、Ｙは５％未満に選ばれる。

軸方向出力不均衡△Ｉが△Ｔｒｅｆ　−Ｘ％より低いと
きには、調整群Ｒは炉心の上部中でのみ、その限界引き
出し位置と下方位置との間で移動することが許され、△
Ｉが△Ｔ　ｒｅｆから離れるときに７ 作業ゾーンが広がるようになっている。

群Ｒの作業ゾーンを限定することによって、炉心中への
高度吸収棒の高振幅挿入による軸方向出力不均衡の増加
を防くことができる。システムの効率は、中性ゾーンの
狭さに比例して増加する。

しかし、ごの中性ゾーンは、中性ゾーンの限界を通り越
すことによる頻繁な間隔での希釈用システＪ、および硼
素注入用システムの引き続き使用を避けるために十分広
くなければならない。

中性ゾーンの幅には、硼素注入用システムおよび希釈用
システムの効率および調整群Ｒの効率の関数である値が
選ばれる。

炉心の上部領域内の群Ｒの効率は、軸方向出力不均衡の
値に強く依存し、基準不均衡に対する軸方向出力不均衡
の偏差が強く負になるときに減少する。これが△■−△
Ｔ　ｒｅｆがよりひどく負になるにつれて中性ゾーンが
比例的により広くなければならない理由である。

第２図に関して説明する特別な実施態様における中性ゾ
ーンの幅として選ばれる値は以下に示さ８ れる。

中性ゾーン１の両側に、希釈ゾーン２および硼素注入ゾ
ーン３が定義され、それらは、右側および左側で、縦軸
に平行な２本の直線で境界され、その横軸は原子炉の出
力レベルに依存する。

基準軸方向不均衡に対するこれらの境界差（ｂｏｕｎｄ
ａｒｙ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）は、原子炉の作動台
形（ｔｒａｐｅｚｏｉｄ）によって、出力レベルの関数
として与えられる。すなわち原子炉の作動限界によって
与えられる。

実際に、希釈ゾーン２の右側境界は決して△■−△Ｉｒ
ｅｆ＝５％からひどく離れることはない。

仏間特許第２．３９５．５７２号記載のような加圧水型
原子炉の作動中、出力調整群、すなわちグレ一群は、も
っばら原子炉からの所要出力レベルに依存する位置を有
する。この出力レベルに、−次回路の高温技管内および
低温技管内の温度の測定よって求まる炉心の真の平均温
度に比較される基準温度が対応している。平均温度と基
準温度との間の差へＴは、この△Ｔが調整群Ｒのデソド
ハ９ ントの幅よυ人きいならば調整群Ｒを移動させる。

希釈手段またＧ才硼素注入手段の自動作用は、群Ｒの引
き出し位置と軸方向出力不均衡の差とに対応する値の対
を、第１図のそれぞれ特性ゾーン、希釈ゾーン、硼素注
入ゾーンに対応する核ゾーン１．２．３に対応する値の
対と比較するごとによってｌ］ニジる。

このことは、第１図のゾーンＩ、２．３に対して制御パ
ラメーター（Ｊ！ＹＲの位置および軸方向出力不均衡の
偏差）によって定義される作動点の位置を見いだすため
に探査を行うということと等価である。

従って、希釈手段および硼素注入手段の制御は、調整群
Ｒの制御とは独立に行われる。

中性ゾーン中に作動点があると、希釈手段または硼素注
入手段のいずれかが前に作動していたならば、そのいず
れかの手段が停止することになる。

このことは、作動点がゾーン２またはゾーン３からゾー
ンＩへ１ｆｆｌ過することに対応する。硼素注入手段ま
たは希釈手段が作動していなかったならば、０ これらの手段は休止状態のままであり、これは作動点が
ゾーン１に滞留することに対応している。

作動点が希釈ゾーン２にあると、希釈手段が最初に停止
していたならば、これらの希釈手段の作動を開始させる
。このことは、作動点のゾーン１からゾーン２への通過
に対応する。

同様に、作動点のゾーン１からゾーン３への通過の場合
には、硼素注入手段が作動する。

作動点の１つのゾーンから別のゾーンへの通過は、２つ
の制御パラメーターの１つを定義する群Ｒの位置が群Ｒ
の真の瞬間位置であるならば、群Ｒがその有効移動境界
の１つに到達したことに対応できる。

このことは、仏間特許第２，３９５．５７２号記載に極
めて近い希釈手段および硼素注入手段の制御様式に対応
しているが、考慮される新規のパラメーター、すなわち
基準軸方向不均衡に対する軸方向出力不均衡の偏差の関
数として群Ｒの作業ゾーンを新たに定義する。

軸方向出力不均衡の測定は、炉心内の種々の高１ さにおける中性子測定を用いて行われ、基中不均衡に対
するこの軸方向不均衡のｆΩ差を旧算する。

第２制ｊ′Ｊ■パラメーター、１なわら炉心内の調整群
１？の位置かもはや群Ｒの引き出しの真の瞬間値には対
応せず、群Ｒの（☆置信号に温度差△Ｔに比例する信号
を加えることによって求まるｔＪａのイ１１′Ｃに対応
する場合には、群がその移動限界に到達することとは無
関係に硼素注入またし１″希釈を開始させろことができ
る。

事実、ｎＹＲの移動は、ある比例因子で、各温度信号△
Ｔに対応するように行うことができるので、温度補正を
生じるために所要なＪ！ＹＲの位置を計算することがで
きる。群Ｒのこの虚の位置を２つの１ｔｉｌｌ　Ｏｆｆ
パラメーターの１つの値として考えることにより、群Ｒ
の移動の１１ｉに、および群Ｒの移動とは無関係に、希
釈または硼素注入の開始（あるいは弄釈の停止Ｆまたは
硼素注入の停止）を行うことができる。

このことは、群Ｒが群Ｒの移動限界の１つに極めて近く
かつ温度誤差信号が群Ｒのデッドハンド２ 内に止まるならば特に真実である。

群Ｒのデッドバンドの幅は、通常、０．８３℃の温度偏
差に対応し、本出願人の会社が用いている調整システム
では、調整群Ｒの４段階の移動に対応すム０．３°の温
度誤差信号と硼素注入ゾーンより１段階上の制御群Ｒの
最初の位置とを仮定すると、真の最初の位置より４．Ｘ
Ｏ，３１０，８３−１，４段階下の虚の位置は硼素注入
ゾーン内にある。従って、群Ｒの移動なしに硼素注入手
段が作動開始し、−次流体の冷却を生じかつ群Ｒの硼素
注入ゾーンへ向かう次の移動およびそれに続く群Ｒの中
性ゾーンへの復帰を防ぐ。

かくして、硼素注入または希釈操作を予期することを可
能にする群Ｒの位置の虚の値の使用の利益を見ることが
できる。

希釈ゾーンの下限に対応する中性ゾーンの上限に関して
は、これは炉心の上部より上の数段階の移動で固定され
る。例えば、炉心の上部より上の中性ゾーンの高さは、
０．８３°の△Ｔに対応する群Ｒの移動の４段階に等し
いとして選ばれる。

３ 従って、このゾーン内での作動点の移動は群Ｒの真の移
動ｌに対応せず、基準温度より低い一次流体の平均温度
の偏差に対応する。従って、これは温度のデッドバンド
の幅に等価である炉心の最大冷却を許容−することにな
る。

この限界を越えると、作用はあたかも群Ｒが希釈ゾーン
内にｆ☆置しているかのようであり、希釈手段が作動開
始し、炉心の反応度の増加および炉心の値を基準温度へ
回復させるための炉心の再熱を生じる。

かくして、調整群Ｒの移動なしに温度補正が行われる。

かくして、本発明の方法は、調整群Ｒの移動を、予め作
用させることおよび避けることを可能にする。

第２図は、ゾーン限界として１式ばれる値に関して、よ
り正確にかつ特別な実施態様のために示される２つの制
御パラメーターの関数として希釈ゾーンおよび硼素注入
ゾーンを示す図である。

゛かくして中性ゾーンは、垂直線△Ｉ−△Ｉ　ｒｅｆ４ −０の右に２％およびこの垂直線の左に３％に等しい幅
を有する。

△Ｉｒｅｆ−３％より低い△Ｉの値に対して、中性ゾー
ンは△■−△Ｔｒｅｆ　　　３％のときの群Ｒの移動の
１５段階から△■＝△Ｉｒｅｆ　−２０％のときの２０
段階までの範囲の幅を有する。

この幅は、炉心の上部より４段階上である中性ゾーンの
上限および希釈ゾーンの下限に実際に対応しない炉心の
頂部までの群Ｒの移動を実際に示す。このことは、平均
炉心温度の０．８３℃だけの可能な冷却に対応する。

希釈ゾーンの右側限界は△Ｉ−△Ｉｒｅｆ＋’５％に対
応する。

希釈ゾーンおよび硼素注入ゾーンの左側限界は出力の関
数として変化する。垂直線△■−△Ｉｒｅｆ−０の右の
希釈ゾーンの境界は、炉心の上部における群Ｒの効果を
与えるために該垂直線に対して傾斜している。

第２図から、希釈ゾーン２および硼素注入ゾーン３自体
が、それぞれゾーンＤＩ、Ｄ２、および５ Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に分けられることがわかる。

ゾーンＤＩでは、原子炉の一次回路中への純水の導入乙
こよる希釈が、２２９段階の水平線に対応する中性ゾー
ンの１−限に対する作動点の偏差によっ”（変調される
。従って、作動点がゾーンＤ１の下限にあるかあるいは
上限にあるかによって零値から最大値まで増加する速度
で純水の注入が行われる。

かかる変調は、反応度の変化に伴うキセノンの影響をし
んしゃくして、基準温度から遠くない限界より上に原子
炉の温度を保つために所要なものに希釈の効果を適合さ
せることができる。

ゾーンＤ２の全部において、炉心の温度および軸方向出
力不均衡を適当な値に維持するために最大速度で希釈が
行われる。

硼素注入に関しては、その温度調整作用が、軸方向分布
をその３ｉｔ値にできるだけ近く維持すると同時に、硼
素注入手段および希釈手段の手動制御の・場合の化成物
より小さいかあるいは多くとも等価の流出物の生成を可
能にしなければならない。

６ 硼素注入の限界は、軸方向出力不均衡が関与する△Ｔｒ
ｅｆ　−３％に等しい値に固定された。

さらに、硼素注入ゾーンＢ３内のゾーンＢ］では、実測
した軸方向不均衡へ■と値△Ｉｒｅｆ−３％との間の偏
差およびオーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）の累
積時間との関数として硼素注入の開始が遅らされる。こ
の目的のためには、軸方向出力不均衡の擾乱が通常の平
均擾乱の時間を越えて拡がる場合にのみ硼素注入操作を
開始させるところの比例および積分作用を有するレギュ
レーターが用いられる。もし、実測された△Ｉと△Ｔｒ
ｅｆ　−３％との間の偏差がレギュレーターへ供給され
た闇値より大きい値をもつならば、直ちに硼素注入が開
始される。

この装置は、軸方向出力不均衡のいくらかの擾乱を伴う
キセノンの効果をしんしゃくするが、不時の硼素注入操
作を防ぐことを可能にする。

−次回路中の硼素濃度の微細制御を許さない硼素注入手
段および希釈手段の慣性に関する問題を解決するため、
正確な方法で明確な分量の硼酸を油入゛・１゛る技術４
）開発された。

名分ｈ１の容Ｂｔ　＆：ｌ温度誤差△Ｔの信号の関数で
ある。この関数は、燃料の消耗の関数として繰返し最近
のものにされる。２つの分量の注入の間の間隔は、先行
分量がその効果を完了した後に次の注入を許すような方
法で選ばれる。

硼素注入の速度を増すには、硼酸の中位分量の２回の注
入の間の間隔を小さくする。

従って、より有効でかつより迅速な硼素注入を行うため
には、硼酸の２連続分量注入の間の間隔を小さくする。

硼素注入は、中性ゾーンの下限、すなわち硼素Ｈ大ゾー
ンの、１−限からの群Ｒの位置を示す作動点の偏差の増
力１１に比例して、速やかに行われねばならない。従っ
て、２分量注入間の間隔Ｇ１１、中性ゾーンの下限に対
する群Ｒのイ装置の偏差の単調減少間！、＆（ｄｅｃｒ
ｅａｓｉｎｇ　ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ
）である。

迅速な硼素注入は、迅速な調整群Ｒの引き出しおよび従
って軸方向出力不均衡△■の正の値への急速な移動をも
たらし、その結果、硼素注入ゾーンの右側境界△Ｔｒｅ
ｆ　−３％への接近に比例して次第にこの△■の変化を
制限しなければならなくなる。従って、２連続分量の注
入間の間隔は実測△Ｉと限界値△Ｉｒｅｆ　−３％との
間の偏差の単調減少関数でもある。

それぞれ中性ゾーンの下限に対する群Ｒの距離の関数お
よび△Ｉｒｅｆ　　３％に対する△■の偏差の関数とし
て決定される２つの間隔の大きい方を硼素注入手段の制
御に用いる。

従って、ゾーンＢ１では、比例積分レギュレーター（ｐ
ｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ　ｒ
ｅｇｕｌａｔｏｒ）により、偏差△Ｉ−（△Ｉｒｅｆ−
３％）の関数として、硼素注入を遅らせる。−次流体中
へ注入される硼酸の分量注入間の間隔は、 一偏差△Ｉ−（△Ｔｒｅｆ−３％）、 −中性ゾーンの下限に対する群Ｒの位置の偏差の２つの
パラメーターのいずれかの関数である。

ゾーンＢ２では、硼素注入は直ちに行われるが、２連続
分量の注入間の間隔は、常に、上記の２つのパラメータ
ーのいずれかの関数である。

９ ６ ゾーンＢ３では、硼素注入は直ちに行われ、分量注入間
の間隔は中性ゾーンの下限に対する１ｙＲの位置信号の
偏差のみの関数である。

ゾーンＢ１およびＢ３では、それぞれ軸方向出力不均衡
の値および中性ゾーンの下限に対する群Ｒの位置の関数
としての硼素注入流の増加の方向を矢印で示しである。

希釈は、変調された純水流によって、あるいは一定流速
で注入される純水の連続分量注入によって行うことがで
きる。

第３ａ図〜第３ｅ図は、毎分５％で公称出力の１００％
から５０％まで出力の急速な減少が生し、次いで公称出
力の５０％の出力で１時間安定化し、最後に毎分５％の
急速な負荷の回復が起こり公称出力の１００％で安定化
した原子炉の作動の場合における種々のパラメーターの
経時変化を示す。

第３ａ図は、時間の関数としての吸収群の引き出し段階
め数を示ず図−ヒでの制御棒群の移動を示す。

減少された抗反応度（ｒｅｄｕｃｅｄ　ａｎｔｉ−ｒｅ
ａｃＨｖｉｔｙ）０ を有し、“グレ一群゛または０群”と呼ばれる３つの出
力調整群と高度吸収棒からなり、“群Ｒ”と呼ばれる調
整群とを使用する。第３ａ図は、炉心の上部における群
Ｒの作業帯をも示している。

第３ｂ図は、基準軸方向不均衡に対するおよび幅が基準
△Ｉの周りの＋または一５％である帯に対する軸方向出
力不均衡の変化を示す。

第３ｃ図は、原子炉の出力レベルの関数である基準温度
の変化と比較した炉心の平均温度の変化を示す。

第３ｄ図は硼素濃度の変化を示し、第３ｅ図は時間の関
数としてのキセノン濃度を示す。

中性ゾーンまたは群Ｒの作業ゾーンは次の方法で決定さ
れた：すなわち基準軸方向不均衡の周りのその幅が両側
に５％であり、またΔＩ−ΔＩ　ｒｅｆ−５％の振幅が
１０段階である。

原子炉出力を公称出力の１００％から５０％まで減少さ
せるためには、所要出力の値によって決定される位置か
らの距乱に応じてグレ一群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を引続いて
原子炉の炉心中へ挿入する。

１ 減少された抗反応度（ｒｅｄｕｃｅｄ　ａｎｔｉ−ｒｅ
ａｃｔｉｖｉｔｙ）を有するグレ一群の効率が比較的低
いと、中性ゾーンを越えて群Ｒの挿入運動が起こる。軸
方向出力不均衡△Ｉが強く減少し、△Ｉｒｅｆ　−５％
より低い値をとる。群Ｒの作業帯の幅は、その場合、１
０段階である。

基準温度の低下によって要求される群Ｒの挿入運ΦＩ＋
は、作動点を中性ゾーンの下限よりはるかにＦの硼素注
入ゾーン中へ移！ＰＪＩさせる。

しかし、第３ｄ図に見られるように、硼素注入手段の抑
制が介在しているので硼素注入は行われない。

事実、新出力レベルの獲得あるいは負荷ｔＪト除あるい
は毎分２％または３％より大きい上部またＧオ下降出力
勾配のよ）な・急速な一次的作動の場合には、基準温度
が新レベルで安定化される時点まで、Ｒ１１ｌ整群Ｒし
よグレ一群と同し７方向に挿入または引き出し運動を行
う。それから、調整群は逆運動によってその作業帯へ戻
る。座標が群Ｒの位置および軸方向出力不均衡に対応す
る作動点は硼素注入ゾ２ 一ン中または希釈ゾーン中のいずれかへ移動させられる
。次に実際の硼素注入または実際の希釈が行われるとす
ると、大部分の場合、この作用は、反応度の変化に伴う
キセノン濃度の変化から生じる反応度の効果を悪化させ
る方向に動く。

従って、急速な過渡的時期中、グレー出力制御群の移動
中に硼素注入または希釈の作用を抑制する必要がある。

過渡的作動時期は、グレ一群の目標位置と実測位置との
間の偏差が一定の闇値を越えていれば急速であると考え
られる。この闇値を越える場合には、信号が硼素注入ま
たは希釈の抑制を命令する。

一般に、グレ一群が目標位置、例えば第３ａ図に示した
挿入位置に達したとき、群Ｒは未だその作業帯中に戻っ
ていない。第３ａ図〜第３ｅ図に示した作動の場合には
、この作動点の位置が、次に、硼素注入を要求する。群
Ｒがその作業帯中へ戻るためにその引き出しを続けてお
りかつグレー棒が静止しておりかつ出力がその新レベル
にあるので、この作用は望ましくない。

３ 従って、調整群Ｒが中性ゾーンへ向かって移動するとき
送られる信号によって活動化される硼素注入システムの
第２の抑制が導入される。この抑制も、調整群Ｒが未だ
中性ゾーンへ戻らなかったとしてもこの群の停止後３０
秒間維持される。

実際に、群Ｒが急速に移動するならば硼素注入（または
希釈）作用は抑制される。これは急速な過渡的作動時期
の場合である。一方、調整ｒｒｆＲの移動の２段階の間
の時間間隔が３０秒より長いならば、硼素注入（または
希釈）作用は許容される。

事実、この場合には、群Ｒの新平衡が到達され、硼素注
入（または希釈）作用が、調整群Ｒを中性ゾーン中へ運
ぶために開始されると考えられる。

従って、第３図に示すように急速な過渡的な場合には、
これらの抑制しＪ硼素注入手段または希釈手段の不時の
作用を防くことができることがわかる。

第３ｄ図では、グレ一群の移動中および調整群Ｒのその
作業帯へ向かっての復帰中に一次流体中の硼素濃庫が一
定のますであることがわかる。

４ 調整群Ｒは、それが中性ゾーンの上限に達する時まで、
引き出し方向に移動し続ける。

次に、グレ一群は静止しておりかつ群Ｒはその作業相中
へ復帰したので、希釈手段および硼素注入手段のそれ以
上の抑制はない。作動点が中性ゾーンの」−眼を越えて
移動すると、すなわち希釈ゾーン中へ入ると、純水の注
入による希釈手段の実際の開始を要求する。

次に、基準軸方向不均衡に対する軸方向出力不均衡の偏
差が正となり、作動位置が図のゾーンＤ２にあり、最大
流速で希釈が行われる。この希釈によって、炉心の平均
温度を基準温度に近く維持しかつ軸方向出力不均衡を△
Ｉｒｅｆ＋５％に等しいその許容上限に近く維持するこ
とができる。

出力レベルの末端におけるグレ一群の引き出しは、基準
温度の上界および軸方向出力不均衡の減少をもたらし、
軸方向出力不均衡を基準軸方向不均衡の値へ戻す。次に
、作動点は図のゾーンＤ１中に入り、中性ゾーンの上限
に対する作動点の偏差の関数として希釈流速の変調を生
じる。次に、５ 作動点は中１ノＩヅーンの限界に近いので、注入流速が
減少される。

この減少された流速での希釈は、作動点がゾーン１′）
２中に戻る時まで続く。最終安定化の前に最高流速での
注入をも５１度用い、群Ｒは中性ゾーンの中央部付近で
安定する。

第３ｅ図は、キセノン濃度が全過渡期間にわたって比較
的安定のままであることを示す。

従って、本発明の方法の主な利益は、調整群Ｒの位置お
よび移動ならびに軸方向出力不均衡の値を考慮して、希
釈および硼素注入の全操作を完全に自動的に行うことが
できることである。温度の制御は、硼素注入手段および
希釈手段の助けにより、群Ｒの移動によって自動的に行
われる。キセノンの発汁もまた、急速な過渡期間中でも
完全に制御される。

最後に、本発明の自動制御は、ン晶度調整群の運動とは
無関係に、硼素注入手段および希釈手段の予期された作
用を可能にする。

本発明は、以上に述べた実施態様に限定される６ ものではなく、反対に、あらゆる別の形式を含むもので
ある。

かくして、本発明の方法は、減少された抗反応度（ｒｅ
ｄｕｃｅｄ　ａｎｔｉ−ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ）と高度
吸収調整群とを有するグレ一群を用いるモードＧと呼ば
れる制御様式の場合に適用されるだけでなく、例えばモ
ードＡと呼ばれる強力吸収群のみを用いる制御様式の場
合にも適用される。

中性ゾーン、希釈ゾーン、硼素注入ゾーンの限界の定義
は、原子炉の作動条件および許容安全基準に依存する。

従って、実施例中で示した数値は、決して限定的なもの
ではない。硼素注入領域および希釈領域の境界は、原子
炉の作動限界を定義する原子炉の作動台形（ｏｐｅｒａ
ｔｉｎｇ　ｔｒａｐｅｚｏｉｄ）から容易に演鐸するこ
とができる。

希釈手段および硼素注入手段は、調整群の温度位置信号
に、炉心の平均温度と基準温度との間の偏差に比例する
信号を加えることにより、予期された方法で作用するよ
うに制御することができる。

しかし、ある場合には、群Ｒの実際の位置に対応７ する信号が依然として使用される。これは、特に、原子
炉が遠隔制御下あるいは周波数制御で作動するときに常
にそうである。

硼素注入手段および希釈手段の自動制御は、硼素注入手
段または希釈手段の作動範囲を定義する所定の値と信号
とを比較することができるところの当業者が知っている
任意の手段で行うことができる。中性ゾーン、硼素注入
ゾーン、希釈ゾーンに対する作動点の位置の表示をつく
ることは可能である。

最後に、本発明は、加圧木型原子炉が吸収材の棒からな
る温度調整群と加圧水中の可溶性硼素含量の変化とを原
子炉制御のために用いるあらゆる場合に適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２つの垂直軸上に制御パラメーターが示され
る、硼素注入領域および希釈領域を示す簡略図であり、 第２図は、硼酸注入領域および希釈領域を２つの制御パ
ラメーターの関数として示す、第１図よ８ り正確な図であり、 第３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｃ図は、原子炉の作動中
、所要出力の変化による種々のパラメーターの経時変化
を示す図である。 ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　原子炉の制御が垂直にかつ並行して配列された集
   合体からなる原子炉の炉心内で中性子を吸収する制御棒
   の垂直移動によりかつ硼素注入（ｂｏｒａｔｉｏｎ）手
   段と加圧水の希釈手段とによる加圧水中の可ン容性硼素
   の含量の調整によって保証され、かつ制御棒が炉心の平
   均温度と原子炉が供給しなりればならない出力および炉
   心内の軸方向出力不均衡を測定するための原子炉に付随
   する手段の関数である基準温度との間の偏差および制御
   棒の炉心中への最小挿入とキセノン濃度の平衡とに対応
   する基準不均衡に対するこの軸方向不均衡の偏差の関数
   として自動的に移動する高度吸収棒からなる少くとも１
   つの調整群からなる、加圧木型原子炉の冷却水中の可溶
   性硼素の含量の自動調整方法であって、 −硼素注入の手段および希釈手段のそれぞれの作動領域
   が、２−）の制御パラメーター、ずなわら炉心内の調整
   １１゛（の位置の特性であるパラメーターと基１転不均
   衡に対する軸方向出力不均衡の（ｊｉ差とのイ１？（の
   対に対応して、かつ原子炉の作動条イ′１および安全基
   準を考慮に入れて先天的に決定され、 −かつ連続方式において、原子炉の作動中、−基準不均
   衡に対する軸方向出力不均衡の偏差の瞬間値と炉心内に
   おける調整群の位置の特性であるパラメーターの瞬間値
   とを測定し、制御パラメーター値の対を作成し、 一硼素注入手段および希釈手段が最初に休止している場
   合に６才、制御パラメーター値の対がそれぞれ硼素注入
   手段または希釈手段の作動領域に対応するならば硼素注
   入手段または希釈手段の作動を開始させ、パラメーター
   値の対が作動領域に対応しないならばこれらの手段を引
   続き休止させ”ζおき、 −かつ硼素注入手段または希釈手段が最初に作動してい
   る場合には、制御パラメーター値の対が硼素注入手段ま
   たは希釈手段の作ｆｆ１Ｊ１９Ｕ域に対応している限り
   、これらの手段の作動を維持さゼる ることを特徴とする方法。 ２、炉心内における調整群の位置の特性であるパラメー
   ターが炉心の平均温度と基準温度との間の偏差の関数と
   して所要な調整群の移動を考慮に入れた調整群の虚の位
   置に対応し、それによって硼素注入手段および希釈手段
   が予期された様式で作用することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の自動調整方法。 ３、希釈ゾーン（２）が、２部分、すなわち調整群の引
   き出し方向への移動が考えられるならば、希釈領域の下
   限に対する制御パラメーターを示す作動点の偏差の関数
   として変調作用を有するように希釈手段を制御するゾー
   ン（ＤＩ）と作動点がその巾にあるときに最高流速で希
   釈が行われる第２ゾーン（Ｄ２）との２部分からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項および第２項のい
   ずれかに記載の自動調整方法。 ４、　硼素？１人領域が、３部分、ずなわら軸方向出力
   小町ｉ灼の値の関数として硼素注入の時間を遅ら−１え
   ることができか一つ硼素注入流速が軸方向出力不１勺ｉ
   ＞ｉお、ｌ−び硼素注入ゾーンの」−限に対する、１Ｉ
   ｌｌ整１ｉＹのイＩ装置に依存するゾーン（Ｂ１）と直
   ちｔ＝　ｒｖｌｌ素７１゛人１″Ｆ、れかつ硼素注入１
   １１度が軸方向出カイ゛均１ψ目ン３１、び硼素注入ゾ
   ーンの１−限に対する調整群の信置に依存するゾーン（
   Ｂ２）と硼素注入が直ちに行われかつ硼素注入流速が硼
   素注入ゾーンのＬ限に対する調整群の位置のみに依存す
   るゾーン（Ｂ３）との３部分に分けられることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項第３項のいずれか１
   項記載の自動調整方法。 ５、　硼素注入手段が、分量で硼酸含有水を注入する装
   置からなり、かつ各分量が炉心の平均温度と基準温度と
   の間の温度偏差の関数である容品を有し、かつ２つの相
   続く分■注入の間の時間間隔が硼素注入流速を変えるよ
   うに変調されることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   記載の自動訃１整方法。 ６、減少された抗反応度（ｒｅｄｕｃｅｄ　ａｎｔｉ−
   ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ）を有する出力制御群の集合体と
   温度調整用の高度吸収群とによって原子炉の作Ｍが行わ
   れる場合において、出力調整群の実際の瞬間位置とこれ
   らの出力調整群の所要位置との間の偏差が一定の閾値を
   越えた場合に、希釈手段および硼素注入手段の抑制が生
   じることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、
   第３項、第４項、第５項のいずれか１項記載の自動調整
   方法。 ７、　出力の急速な変化中に温度調整用高度吸収群がそ
   の作業帯外へ駆動されるときに希釈手段および硼素注入
   手段の抑制が生じかつ一方、原子炉の出力がその急速な
   変化後の新しい値で安定化されるとき、この調整群がそ
   の作動帯へ向かって戻りつつあることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項記載の自動調整方法。