JPS5997095A - 沸騰水形原子力発電プラントの出力制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、沸騰水形原子デカ発電プラントの出力制御装
置に関する。

〔従来技術〕

沸騰水形原子炉（ＢＷＲ）で所定の発電機出力を得るに
は、主蒸気流量をフィードバック信号とし、再循環流量
要求信号を出す構成としていた。

この場合、原子炉出力変化と主蒸気流量変化との間には
、かな夛の時間遅れがあること、圧力外乱発生時には、
原子炉出力と主蒸気流量との関係が１対１の関係でなく
なること、の問題を持つ。従って、充分な出力制御がで
きない欠点を持つ。

一方、即応性のよい再循環流量制御弁又はサイリスタ周
波数制御装置を用いて再循環流量制御のみを実施する場
合には、中性子束フィードバック信号を用いて速い流量
変化から生ずる中性子束のオーバーシュートを抑えた従
来例があるが、発電機出力制御と組合せた例はなかつ穴
。

更に、中性子束フィードバック信号を利用した再循環流
量制御装置においても、中性子束フィードバック信号は
、一般に外乱を抑える方向に作動する。しかし、応答性
がよいため、他の出力制御手段である制御棒の操作時、
又はサイリスタ周波数制御装置における瞬停発生時等で
は、不必要な制御を行うことになシ、かえって出力変動
を大きくシ、スクラムに至らせてしまうといった欠点が
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、中性子束信号をフィードバック信号と
して即応性の高い、且つ安定な出力制御を可能にした原
子炉出力制御装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

従来の発電機出力制御では、主蒸気流量信号をフィード
バック信号として再循環流量制御を行っている。本発明
では、主蒸気流量信号の代ｐに、中性子束信号をフィー
ドバック信号として使用した。但し、中性子束信号によ
るフィードバック方式では、中性子束の性格上からみて
応答がよすぎるため、出力変動が大きくなる恐れがある
。そこで本発明では、再循環流量制御系が応答すべきで
ない事象が発生した際には、この事象発生信号を受け、
中性子束要求信号と中性子束フィードバック信号との偏
差信号の通過域を事象に合せて変えた。これによシ、再
循環流量制御系の不要な制御を、状態が復帰するか、又
は整定するまで避け、出力変動を最小に抑え、プラント
の安定な運転継続を可能とさせた。

〔発明の実施例〕

第１図は沸騰水形原子炉に適用した本発明の出力制御装
置の実施例図を示す。発電機出方要求設定器ｌは、発電
機としての出方要求を設定する。

この出力要求は、自動で与えられる場合の他に手動で与
えられる場合もある。発電機出力検出器８は、発電機の
出力の現在値を検出する。減算点では、要求出力と現在
出力との偏差をとる。

制御器３は、減算点１人からの偏差信号をとシ込み、該
偏差信号に応じた中性子束要求信号を出力する。この制
御器３は、ＰＬＤ演算要素よ構成る。

中性子束検出器４は、原子炉出力である中性子束の検出
を行う。減算点３Ａでは、制御器３Ａの偏差信号対応の
中性子束信号と検出中性子束信号との偏差をとる。

中性子束偏差通過ゲート１２は、外部分からの制御を受
け、プラントの状態に応じて減算点３Ａの偏差信号に制
御をかけ、適正な信号に変換する。

制御器６ｉｌ−ｔ、この中性子束偏差通過ゲート１２の
出力を取込み、サイリスタ周波数制御装置７対応の入力
信号とする。この制御器６は、Ｐより演算器よ構成る。

サイリスタ周波数制御装置７は、制御器６からの周波数
要求信号に応じて再循環ポンプの制御を行うべく、所定
の制御信号を発生する。再循環ポンプ制御装置８は、該
所定の制御信号を受けて、再循環ポンプの速度制御を行
い、再循環流量を制御する。この際、再循環ポンプの速
度と再循環流量とは、一般に比例関係にあるか、一定の
関数関係となっている。

中性子束偏差通過ゲート５の内部構成を第２図に示す。

第２図には、ゲート５を制御する外部回路をも示す。

第２図で、中性子束偏差通過ゲート５は、減算点３Ａか
らの偏差入力に対して並列に設けた３つのスイッチ５０
，５１，５２、及びスイッチ５０に直列に接続したゲー
ト回路５３、スイッチ５１に直列に接続したゲート回路
５４よ構成る。スイッチ５０，５１．５２は、プラント
の状態に応じていずれかがＯＮになる如く制御を受ける
。制御器６へは、スイッチ５２のＯＮ出力、ゲート回路
５３．５４のＯＮ出力が入力する。

第３図（イ）は、ゲート回路５３の入出力特性図、第３
図（ロ）はゲート回路５４の入出力特性図を示す。

スイッチ５０は、制御棒操作時にＯＮとなる。

スイッチ５１は電源瞬停時にＯＮとなる。スイッチ５２
は、制御棒操作時でも電源瞬停時でもない通常時にＯＮ
となる。

各部回路を除く偏差ゲート５の動作を説明する。

中性子束フィードバック信号は、一般に外乱を抑えるよ
うに作動するのであるが、下記事象では、制御をするの
は好ましくない。

（１）再循環ポンプの電源、又はサイリスタ制御装置の
電源が一時的に停止（瞬停）することがある。この瞬停
によシ、サイリスク電源が失われ、制御信号と再循環ポ
ンプの速度が一致しなくなる。この時には通常ルートで
の制御は好ましくない。

（１１）制御棒を手動操作等によシ駆動させることがあ
る。この時には、再循環流量制御系とは別の出力制御系
が作動している。この制御棒操作時には、通常ルートで
の制御は好ましくない。

この２つの事象を考慮して設けたものが、瞬停時通過ゲ
ート５４、制御棒操作時通過ゲート５３である。通常時
通過スイッチ５２は、何ら対応動作が要求されない通常
ルートの場合であシ、偏差信号５ａの通過に何らの制限
をも設けていない。

瞬停時通過ゲート５４では、第３図（ロ）に示す如く、
負の偏差信号５ａの通過のみ許容し、中性子束検出信号
と中性子束検出信号の偏差がなくなるか、又は瞬停発生
時に記憶された速度要求信号とサイリスタ周波数信号の
偏差信号がなくなるまで、偏差信号の通過を制限する。

制御棒操作時通過ゲート５３では、制御棒出力変動と、
再循環流量制御とが干渉しないように、不感帯（±ＩＩ
　　）を設けている。

スイッチ５０，５１．５２の制御を行う外部回路は、フ
リップフロップ６０．アンドゲート６１１６６、オアゲ
ー）６２，６７、インバータ６５より成る。信号Ａは、
瞬停検出信号であ）、ＢＨ１中性子束偏差信号５ａが犬
となった時に′１″となる偏差大表示信号である。瞬停
信号Ａの立上りによって７リツプフロツプ６０はセット
され、これにより、アンドゲート６１は偏差大信号Ｂの
１１″によシ、オンとなる。アンドゲート６１の出力は
、瞬停指示信号となシ、スイッチ５１を０ＮＴｉｃする
。

アンドゲート６１の出力はオアゲート６２を通過するが
インバータ６３によシ反転せられ、この時にはスイッチ
５２はＯＦＦである。

信号Ｃは、制御棒操作時を示す操作指示信号である。こ
の信号Ｃもオアゲート６２を通過するがインバータ６３
で反転させられるため、スイッチ５２ＵＯＦＰＣ；ｂる
。

一方、アンドゲート６６は、制御棒操作指示信号Ｃとア
ンドゲート６１の反転出力とによってＯＮとなる。この
ＯＮは、制御棒操作時のみの条件である。このアンドゲ
ート６６の出力によってスイッチ５０をＯＮとする。

一方、フリップ７０ツブ６０のリセットは、速度偏差信
号（Ｓｄ　Ｓ）が小であることを示す信号りと、中性子
束偏差信号５ａの偏差小であることを示す信号Ｅとを入
力とするオアゲート６７の出力によってなされる。

第４図と第５図とは、瞬停時における従来例と本実施例
との比較を説明する図であシ、第４図は中性子束偏差通
過ゲート５を設けない事例、第５図は中性子束偏差通過
ゲート５を設けた事例を示す。図で、φは中性子束検出
信号、φｄは中性子束要求信号である。Ｓは、再循環ポ
ンプ速度、Ｓａは再循環ポンプ速度要求信号である。

時刻１ｏは、瞬停発生時刻であシ、時刻１１は瞬停回復
時刻を示す。即ち、第４図で時刻ｔｏでの瞬停により、
再循環ポンプの速度Ｓが降下すると、中性子束検出信号
φも降下する。従って、この状態を維持しようと再循環
ポンプの速度要求信号Ｓａが急増する。時刻１１で電源
が回復すると、再循環ポンプの速度Ｓが急速に増加する
ためスクラムの恐れがおる。

これに対し、第５図によれば、瞬停によシ再循環ポンプ
の速度Ｓが降下し、中性子束φも降下するが、スイッチ
５１のＯＮによシゲート５４が作動する。これによシ、
再循環ポンプの速度要求信号Ｓａは略一定に保たれる。

時刻ｔｌでの電源回復によシ、再循環ポンプの速度が所
定の速度まで回復し、中性子束φが中性子束要求信号φ
ｄと一致した時点で−、スイッチ５１はＯＦＦ、スイッ
チ５２がＯＮとなり、通常時の通過ルートとなる。

（ｊＬによって、中性子束のオーバーシュートカなくな
シ、速やかな通常の制御に復帰する。以上の本実施例に
よれば、再循環ポンプの速度要求信号Ｓｄが一定に保た
れるため、複数台ある再循環ポンプのトリップ台数及び
瞬停時間によらず同じ制御方式が適用でき、また、最短
時間で通常状態への復帰が可能である。

第６図は、ＡＦＣ運転時等に中性子束要求信号φｄが速
い速度で増加している場合の応答で１、この場合には、
再循環ポンプの速度Ｓが、瞬停発生時の速度要求信号Ｓ
ａと一致する方が速くなシ、これによシ通常の制御に復
帰するが、基本的には中性子束要求信号φｄが一定の場
合と同等である。

第７図は、ＡＦＣ運転等によシ、中性子束要求信号φｄ
が減少している場合の応答である。中性子束φが中性子
束要求信号φｄと一致した時点で通常の制御に復帰させ
るのは同じである。但し、再循環ポンプの全数が瞬停し
た場合以外は、通常制御復帰時に健全側再循環ポンプの
速度（Ｓｄと同じ）と瞬停した再循環ポンプの速度Ｓと
の間には偏差が生じるので、通常制御復帰時の偏差信号
（Ｓｄ−８）を時間関数Ｆで、健全側ループの速度要求
信号に加えてゆく。

　ｔ Ｆ＝　−（Ｓ　ａ　−ｓ　）　ｅ　Ｔ・・−・・−・−
（１）但し、Ｔは充分に大きな時の時定数である。

第８図は、制御棒操作時の応答を示した図でちる。スイ
ッチ５０は、制御棒操作期間中にＯＮとなっており、ゲ
ート５３が作動する。この際、市１ｊ御棒操作に伴う中
性子束動揺に相当する不感帯が設けられるため、予定さ
れた制御棒操作に対しては、再循環流量制御系は応答し
なくなるが、誤操作等によシ大きな外乱を加えた場合に
は、自動的にこれを抑制し、プラントを安全な状態に維
持する。尚、第８図で、φａｔは中性子束要求下限値、
φｉは中性子束要求上限値である。

以上の実施例の中で、ゲート回路５４は、負値通過ゲー
トとしたが、これを完全な偏差信号遮断形のゲートにし
ても同様な効果を達成する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉の発電機出力制御において、中
性子束信号をフィードバック信号とし、且つプラントの
状態に応じて制御信号を変更しているために、即応性と
共に安定性の高い制御が可能となった。特に、外乱に対
する耐力の高い原子炉制御が可能となり、プラントの運
転性及び稼動率を大幅に向上できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例図、第２図はその通過ゲートの
詳細図、第３図（イ）、（ロ）はその一部特性図、第４
図は従来例による応答図、第５図は本実施例による応答
図、第６図、第７図、第８図は本実施例による他の応答
図である。 １・・・発電機出力要求設定器、２・・・発電機出力検
出器、４・・・中性子束検出器、５・・・中性子束偏差
通過ゲート、７・・・サイリスタ制御装置、８・・・再
循ポンプ制御装置。 代理人　弁理士　秋本正実 ５Ｉ２］２図 策５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、要求出力値と発電機出力との偏差を求める手段と、
   該手段の偏差出力を中性子束対応に変換し、該偏差出力
   対応の中性子束信号と原子炉の実際の中性子束を検出し
   てなる中性子束検出信号との偏差を求める手段と、該手
   段による束性子束偏差信号を入力とし再循環ポンプの電
   源瞬停時、制御棒操作時においてはその偏差信号に制限
   をかけ、それ以外の時にはそのまま出力させるゲート手
   段と、該ゲート手段の出力によって再循環ポンプの制御
   をはかる手段とよ構成る沸騰水形原子力発電プラントの
   出力制御装置。