JPS6037919B2 - 原子力発電所の自動運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子力発電所の自動運転制御装置の改良に関
し、特に電子計算機による原子力発電所の自動運転制御
装置に関する。

電気ェネルギ源として現在は化石燃料主として石油を燃
料とする火力発電所が主力であるが、化石燃料の埋蔵量
には限りがあり、更に化石燃料の使用量が増加すれば大
気汚染の問題が生ずるため、火力発電所に代る電気ェネ
ルギ源として原子力発電所が注目され、実用段階に入っ
ている。

然しながら原子力発電所の運転操作は、極めて複雑多岐
にわたるものであり、運転員が操作或は監視の対象とし
なければならない操作機器或は計器類等は１００の固‘
こも及ぶと云われ、且これら操作機器の操作は相互に複
雑に関連し合っている。又、原子力発電所の運転操作を
困難ならしめる要因として、運転に際しては、原子炉機
器例えば原子炉圧力容器や炉心に於ける燃料棒の出力等
の特性を考慮に入れなければならず、これが運転上の制
限となり、運転員の操作に対する大きな制限となる。更
に発電所運転上、監視すべき発電所機器の諸量の中には
、運転員がランプ，計器，記録計で単純に目で確認する
ことのできない諸童も少なくない。これらには例えば燃
料穣の出力分布状態であるとか、燃料棒の局所ピーキン
グ（出力等の局所的なピークの発生状態）であるとか、
発電所機器の諸量をもとにした膨大な計算結果として得
られるプラントデータ等がある。従って原子力発電所の
運転員は、発電所機器の諸量を計器、記録計等に表示、
記録されたデータ或は計算の結果得られたデータ等を細
心の注意を払って監視し運転してはいるが、前述の如く
監視しなければならないデータ或は操作機器はあまりに
も多く且相互に複雑な関連性を有するために、これらを
十分に監視し適切に処理して安全に発電所を運転して行
くには、運転員には極めて高度にして熱連した運転技術
が要求され且運転に際しては非常な心労を伴なう。

最近では、前述の如く化石燃料の枯渇、大気汚染等の問
題から原子力発電所が次々に建設されているが、前述の
理由から発電所の運転員の質と童の確保が非常に困難な
問題となっているのが現状である。

上記理由からこの発明に於ては、原子力発鰭所機器の諸
量を電子計算機に導入すると共に、原子力発電所運転に
必要な種々のデータを電子計算機の記憶装置に言己億さ
せ、これらの導入データ及び記憶データを使用して電子
計算機により所望の計算を実時間で行ない、その結果を
用いて原子力発電所の自動運転操作を行なうと共に運転
員への必要な警報出力を与えるようにした電子計算機に
よる原子力発電所の自動運転装置を得ることを目的する
。

上記目的を達成するためにこの発明に於ては、複雑多岐
にわたる原子力発電所の運転に於て、電子計算機を用い
て、発電所運転上必要とされる制限値、発電所機器の諸
量の変化率（原子炉内の燃料榛の出力分布形状の変化等
も含む）等を監視し、又運転員の操作に伴なう発電所の
状態の変化を予測し、更にこれらを総合的に判断して発
電所機器への制御信号を出力し、或は運転員への警報を
発する等して原子力発電所を電子計算機によりオンライ
ン制御し、安全確実にまた経済的に運転しようとするも
のである。

以下図面を参照してこの発明を説明する。

第１図はこの発明が適用される原子力発電所機器の概要
、制御用計算機の概要及び両者間の各種信号の入出力関
係の概要を示す図である。図に於てＢＷＲは原子炉、Ｔ
Ｂはタービン、Ｇは発電機、ＣＰは制御用電子計算機で
ある。原子炉ＢＷＲは、圧力容器ＰＢと、その内部下部
に設置された炉心ＲＣとによりその主要部が構成される
。

炉心ＲＣ内には、図示はされていないが、その詳細を後
述する燃料棒，原子炉ＢＷＲの熱出力を制御する制御綾
ＣＲ，及び炉心ＲＣ内の中性子東を検出する中性子東検
出器ＮＤが配置される。ＲＬ−Ａは原子炉の出力を制御
する再循環ループＡであり、ＲＬ−Ｂはその入口のみが
示され、ループＡと同一構成の再循環ループＢである。
ＲＰ及びＲＶは再循環ループ中に挿入された再循環ポン
プ及び再循環流量制御弁であり、ＲＶＣは再循環流量制
御装置である。尚ＪＰはジェットポンプ，ＣＲＰは制御
榛位置処理装贋，ＣＲＤは制御榛駆動装置，ＣＲＣは制
御綾制御装直である。次に蒸気系ループについて述べる
に、主蒸気は原子炉圧力容器ＲＢから導出され、先づ高
圧タービンＨＴに導かれ、次に２個の低圧タービンＬＴ
，，ＬＬに導入されてタービン軸に直結された発電機Ｇ
を回転させた後、その流路は一括され復水器に０に導か
れ、こ）で復水となり、再び給水ポンプＦＰにより原子
炉圧力容器ＲＢ内に給水される。全体を一点鎖線で囲ま
れる制御用電子計算機ＣＰは、プロセス入力装置Ｐ１、
プロセス出力菱贋Ｐ○，演算制御装置ＣＰＵ，記憶装置
Ｍ，ＣＲＴ，タイプラィタ等の周辺機器及びオペレータ
コンソールその他の制御機器ＰＥＲから構成される。

発電所機器からの諸デー外よ、プロセス入力装置ＰＩを
介して演算制御装置ＣＰＵに入力され、こ）で演算処理
されて記憶装置Ｍに蓄積され、或は必要に応じてＣＲＴ
、タイプラィタ等の周辺機器ＰＥＲにメッセージ出力し
たり、プロセス出力装贋ＰＯを介して発電所機器へ制御
出力を送出したりする。電子計算機にＰへそのプロセス
入力装置ＰＩを介して読込まれる発電所機器からの諸デ
ータは、発電所構成機器の各部に設置されいる各種検出
器により検出されるが、その主なものは次の通りである
。先づ主蒸気、発電機系については、主蒸気流量１０は
、そのセンサＳにより検出され、主蒸気温度１１はその
センサＴにより、原子炉給水流量１２は給水流量センサ
Ｆにより検出された圧力信号を電気信号に変換し給水流
量１２として夫々論取る。

又給水温度１３は給水温度センサ（熱電対）もしくは（
洩り温抵抗体）Ｔによって検出し、給水圧力１４は給水
圧力センサＰにより検出し圧力信号を電気信号に変換し
給水圧力として謙取る。更に給水ポンプＦＰの電力１５
，復水流量１６，発電機Ｇの出力１７，タービン軸受温
度、夕‐ビン偏心１８等その他必要に応じて謙取られる
。次に原子炉制御系について、原子炉ＢＷＲの熱出力を
制御する制御穣ＣＲの位置は制御棒＆贋処理装置ＣＲＰ
を介して制御榛位置２０として謙取られ、炉内中性子東
検出器ＮＤにより検出されたデータは炉心内中性子東２
１として謙取られる。更に再循環ループ入口水温度２２
はその温度センサＴにより検出され、再循環ポンプＲＰ
の電力２３，再循環ループ流量２４，ジェットポンプＪ
Ｐの流量２５，原子炉ＢＷＲの圧力，水位２６，原子炉
圧力容器ＲＢの温度２７等その他必要に応じて読取られ
る。以上原子力発電所機器の概要及び制御のために電子
計算機に謙込まれる発電所機器に読込まれる発電所機器
の各種デ−夕の概要について述べたが、こ）で炉心ＲＣ
‘こ挿入される燃料榛について第２図を用いて簡単に説
明する。

第２図ａは、炉心ＲＣに挿入される燃料榛（燃料集合体
）ＡＵ，制御榛ＣＲ及び中性子検出器ＮＤの配置を説明
するための斜視図であり、同図ｂは、上記三者の中、特
に燃料集合体ＡＵの詳細を説明するための平面図である
。

ｂ図には、一部を切裁した４個の燃料集合体ＡＵ，４本
の制御樺にＲ及び１本の中性子検出器ＮＤが示されてい
る。右下に示される燃料集合体ＡＵに於て、Ｕが１本の
燃料綾であり、燃料集合体ＡＵはチャンネルＣＨ内に等
間隔に挿入された例えば４９本の燃料綾Ｕから構成され
る。尚燃料集合体ＡＵ中の燃料綾Ｕの中で中性子検出器
ＮＤに最も近い燃料陣にＵをコーナー燃料棒と称する。
以上原子力発電所を構成する各種機器及び制御用計算機
の概要を説明したので以下にこの発明による自動運転制
御装置を説明する。

この発明は従来考えられていない電子計算機による原子
力発電所の自動運転制御装置に関するものであるが、原
子力発電所の制御についてこの発明は次の３点を特徴と
するものである。

‘１） 発電所機器をその運転上必要な制御値以内に常
に維持しつ）運転制御する。

（運転制限値内制御）【２）発電所機器が上記制限値を
逸脱した場合には修正制御動作を行なう。

（疹正制御）‘３｝ 運転員の操作に伴なう発電所機器
の状態の変化を予測してその状態変化が上記【１１，■
項と協調する様に制御を行なう。

（予測制御）次に上記各項目について簡単に説明する。

｛１１ 運転制限値内制御 この発明の自動運転制御装置に於ける制御方式の一つは
、周知のフィードバック制御を利用する。

第３図はこの場合の制御方式を示すブロック図である。
被制御機器Ｄの目標値は、計算機制御に於ては、亀子計
算機ＣＰ（第１図参照）の記憶装置Ｍに記憶された記憶
値、或はまた被制御機器Ｄから計算機に読込まれる各種
データを用いて演算された結果として得られる。このよ
うな目標値に対して、被制御機器Ｄの現在値の制御要素
℃Ｅ２を経た帰還との偏差によって電子計算機ＣＰで演
算処理して最終操作量が算出され、被制御機器Ｄに出力
されるのが通常のフィードバック制御である。然るにこ
の発明に於ては、前記操作量と現在値とを入力とし、前
記の記憶値又は各種データ等を用いて算出される運転制
限値について電子計算機ＣＰで判断処理し、電子計算機
ＣＰからの最終出力値については、上記運転制限値を制
御要素（リミッタ）ＣＬを介して演算に組込み、その結
果として電子計算機ＣＰからの出力値を第１図に示すプ
ロセス出力装置ＰＯを介して、被制御機器Ｄの制御要素
ＣＥ４に加えるようにしている。従って電子計算機によ
り制御される発電所機器は、常に運転制限値内で自動的
に制御されることになる。■ 修正制御 この発明の特徴の一つである修正制御方式は、必ずしも
前項で述べたフィードバック制御である必要はなく、オ
ープンループ制御でもよい。

修正制御に際しては、蟹子計算機ＣＰの記憶袋直Ｍに記
憶された記憶値または発電所機器の各種データ等から計
算される発電所機器運転制限値について発電所の運転状
態が前記の制御値を超えていないかどうかの判断処理を
滋子計算機ＣＰで行なう。その結果運転制限値を超えて
いれば運転制御値内に発電所機器の運転状態に引き戻す
ための演算処理を電子計算機ＣＰで行ない、その結果を
出力信号としてプロセス出力装置ＰＯを介して発鰭所機
器制御装置に出力することにより運転状態を警報状態か
ら正常状態に引き戻すように制御する。｛３１予測制御
更にこの発明による自動運転制御袋魔に於ては、運転上
の制限値を有するものについては、予めその運転制限値
を考慮した予測制御を行なう事を特徴としている。

第４図はこの場合の制御方式を示すブロック図である。
発電所の被制御機器Ｄの運転の目標値は、運転員の指示
により電子計算機にＰ（第１図参照）のプロセス入力装
置ＰＩを介して記憶装置Ｍに蓄えられたり、或は予め演
算制御装置ＣＰＵに於て定められた計算方式等により計
算されて記憶装置Ｍに蓄えられる。

この目標値と、被制御機器Ｄの現在値（プロセス入力装
置ＰＩを介して記憶装置Ｍに蓄えられ制御要素２（ＣＥ
２）を経た帰還）との偏差値を演算制御装置ＣＰＩＪに
より演算処理（制御要素１（ＣＥＩ））し、被制御機器
Ｄの操作量が決定される。通常の制御装置に於ては、こ
の装作量にもとづき、演算制御装置ＣＰＵで演算処理（
制御要素３（ＣＥ３））し、被制御機器Ｄへの出力値が
決定されるが、この発明に於ては、この出力値をそのま
）出力せず。この世力値を被制御装置○へ出力し制御を
行った場合の状態変化を記憶装置Ｍに予め記憶してある
予測モデル（ＣＥ５）の計算方式に従って演算制御装置
ＣＰＵで計算処理して予測値を算出する。この予測値と
予め記憶装置Ｍに記憶してある運転制限値との比較演算
を演算制御装置ＣＰＵなどによって行ない、偏差値を得
、この偏差値に対して制御要素６（ＣＥ６）の演算処理
を行なうことにより修正量を得る。この修正量と上記の
制御要素１（ＣＥＩ）から得た操作量との和を計算し、
この結果を新しい操作量として制御要素３（ＣＥ３）を
経て再び出力値を求める。こ）で制御要素３（ＣＥ３）
，制御要素５（予測モデル）（ＣＥ５）及び制御要素６
（ＣＥ３）は収束演算ループを構成し、この演算ループ
による繰返し計算を電子計算機にＰで実行して、その結
果を演算制御装置ＣＰＵからプロセス出力装置ＰＯを介
して出力値として制御要素４（機器制御装置）（ＣＥ４
）へ送出し、被制御機器Ｄを制御する。従って予め運転
制限範囲を考慮し更に目標値に対する最適の制御を予測
することによって、運転制限範囲内で且最適な発電所の
運転制御を行なうことができる。第９図は電子計算機Ｃ
Ｐの機能ブロック図である。

プラントからの諸入力はプロセス入力装置ＰＩを経由し
てプロセス入力手段５５により入力処理されて記憶装置
Ｍのプロセスデータ６０として記憶される。更に監視処
理手段５７はプロセスデータ６０及び記憶装置Ｍの制限
値６１とから入力が制限値をこえてし、ないかどうかの
チェックをし、その結果を、電子計算機にＰの周辺機器
ＰＥＲに警報，メッセージ等として出力する。

また原子力発電所の諸々の運転データ、例えばプロセス
量の変化率とか、原子炉の出力状態等を計算する計算処
理手段５８は、プロセスデータ６０をもとに種々の計算
を実行し、その結果をプロセスデータ６川こ記憶する。

監視処理手段５７は前記計算処理手段５８の計算結果で
あるプロセスデータ６川こついても必要なものについて
制限値６１と比較計算し、警報を発するなどの処理を行
なう。以上に対してこの発明の原子力発電所の自動運転
を行なうに、制御処理手段５４は第４図に示す制御ブロ
ック図に示す制御アルゴリズムを演算処理する様に構成
されており、まず、目標値発生手段５３は、記憶装置Ｍ
の目標値６２とプロセスデータ６０とから目標値Ｒ‘○
を発生させる。この目標値は偏差演算手段５２に入力さ
れ、プロセスデータ６０の一つである帰還値日とから偏
差○を偏差演算手段５２で計算する。Ｄ＝Ｒ｛ｆｌ−日 更に操作量Ａは、Ａ＝Ｄ×ＣＥ，で計算される。

この操作量Ａとこの操作量に対して求められるプロセス
への出力値めは、Ｊ＝ＡｘＣＥ３で計算される。しかる
にこの出力値０がプロセスへ出力された場合の予測変化
を予測演算手段５において求める。予測値をＰとすると
、Ｐ：○・ＣＥ５【ｆ） ここで、プラントの運転制限値６１のうちの制限値Ｌ｛
ｆ｝と、予測値Ｐとを用いて制限値偏差手段５１におい
て、制限値偏差ＬＤは、ＬＤ＝Ｐ−Ｌ｛ｆ’と計算され
る。

この制限値偏差ＬＤは修正量演算手段５０に入力され、
疹正量演算手段５０において、Ａｎ＝Ａｎ‐，一ＬＤ×
ＣＥ６の演算を行なう。ここでＡｎ‐，は修正前操作量
、Ａｎは修正後操作量である。したがって、△＝Ａｎ−
Ａｎ‐．＝ＣＥ６｛Ｌの一ＣＥ．・ＣＥ３・ＣＥ５‘ｆ
）（Ｒ‘ｆ｝一日）｝を演算し、△＝Ａｎ−Ａｎ‐，が
所定の偏差量以下となったら即ち△＝Ａｎ−Ａｎ‐，≦
どのときはじめてプロセス出力部５６によりプロセス出
力装置ＰＯを介して発電所機器へ出力する。

この発明による自動運転制御装置に於ては、上記の如く
３種類の計算機制御が行なわれるが、発電所機器から電
子計算機に謙込まれる各種データとしては‘ａ｝ 周期
的に実時間で、電子計算機ＣＰのプロセス入力装置ＰＩ
を介して入力され、演算制御装置ＣＰＵにより演算処理
されて記憶袋贋Ｍに記憶されるデータ‘ｂ｝ 発電所機
器の状態変化時に、電子計算機にＰに上記｛ａｌ項と同
様にして入力、演算され記憶装置Ｍに記憶されるデータ
等がある。

これらの各種データを使用して行なう各種の発電所制御
の中主なものを以下に説明する。‘１｝ 原子炉圧力容
器、炉水温度の監視制御電子計算機にＰによって計測さ
れ←蓄えられた原子炉圧力容器ＲＢの温度２７（実際は
圧力容器の各方位方向及び高さ方向について複数点で計
測する。

）及び再循環ループ入口水温度２２について、運転制限
値（℃）以下であるかを監視制御する。更に上記入力２
７，２２について記憶装置Ｍに蓄えられたデータを演算
制御装置ＣＰＵによって予め定められた計算方法に従っ
て変化率、温度差等を計算して、これが運転制限値（℃
／Ｅ），（℃）を越えているか否かを監視制御する。以
上が監視制御の概要であるが以下に詳細に説明する。原
子力発電所に於ける発電所の起動時の特性曲線の一例を
示すと第５図のようになる。

第５図は機軸に時間をとり、縦軸に時間に対応する発鰭
所各種機器の諸量の変化を示す。第５図及び第１図を用
いて起動初期に於ける監視制御について説明する。原子
炉ＲＢの起動は、制御榛ＣＲの引抜開始（Ｄｏ点）によ
り開始され、順次制御榛ＣＲを引抜き、その密度Ｄが減
少するに従って原子炉水温度Ｔは徐々に上昇し始める。

（Ｔｏ点）。このようにして原子炉ＲＢは起動するが、
この起動手順に於て、例えば第５図に於て原子炉水温度
Ｔが何らかの理由でＴ，点に於てＴ，一Ｔ２で示される
如き勾配で上昇し、この時の変化率が運転制限値を逸脱
していれば、運転状態を運転制限範囲内に戻さなければ
ならない。そこで電子計算機ＣＰのプロセス入力装置Ｐ
Ｉから周期的に電子計算機ＣＰに読込まれる原子炉水温
度Ｔを、予め記憶装置Ｍに記憶された計算方式、定数な
どを使用して演算制御袋贋ＣＰＵ，記憶装置Ｍ，その他
計算機に関連する装置によって演算することにより、Ｔ
，点以降に於ける炉水温度Ｔの変化率が運転制限値を超
えている事を検出する。この検出結果は、原子炉制御系
である制御綾制御装置℃ＲＣに、プロセス出力装置ＰＯ
から出力され、更に制御榛駆動装置ＣＲＤに加えられて
制御榛の引抜駆動操作は停止される。従って原子炉ＢＷ
Ｒの熱出力は増加することなく一定値に保たれることに
なるから、炉水温度Ｔの上昇率も低下し運転制限値内に
戻される。尚第５図の特性曲線図には示されていないが
、上記の如く炉水温度Ｔの上昇率が運転制限値を超えた
ような場合には、下記のような制御も行われる。

即ちプロセス出力装置ＰＯから更に検出結果は再循環ル
ープＲＬの制御系である再循環流量制御装鷹（ＲＶＣに
出力され、再循環流量制御弁ＲＶを制御するために予め
鰭子計算機にＰの記憶菱贋Ｍに記憶されている駆動制御
パターンに従って再循環流量制御弁駆動モータに駆動パ
ルを出力し、上記駆動モータを制御して再循環流量制御
弁ＲＶの弁開度を絞り込み流量２４を減らすように制御
する。或は再循環流量の制御を弁関度制御によらない場
合には、再循環ポンプＲＰの速度を制御するために、再
循環ポンプＲＰの図示しない駆動モータの電源として使
用されている電動機発電機セットの発電機の出力周波数
を電動機と発電機とを結合している流体継手を制御して
低下させ、ポンプ速度を低下させて流量２４を減らす制
御を行なう。このようにして再循環ループ流量２４を減
少させると、原子炉副ＷＲの熱出力も減少方向に制御さ
れる。上記の如く、制御榛ＣＲの引抜操作を停止して原
子炉ＢＷＲの熱出力増加を阻止し、或は再循環ループ流
量２４を減少させて原子炉ＢＷＲの熱出力を減少させれ
ば、原子炉ＢＷＲの運転状態は警報状態から正常状態に
戻すことができる。

尚上記は警報状態に入った場合の制御について述べたが
、電子計算機ＣＰによる監視制御により常に原子炉団Ｗ
Ｒを正常状態に保持して運転制御することができる。【
２｝ 原子炉出力分布の監視制御 原子力発電所に於ける原子炉の出力分布監視のために、
原子炉内出力分布計算は従来から行なわれているが、こ
の発明に於ては、従来の計算方式をそのま）用いてもよ
いが従来方式の一部を用いて出力分布監視及び制御を行
なう点に特徴を有するものである。

従釆は、電子計算機ＣＰを使用し、プロセス入力装置Ｐ
Ｉを介して入力され、記憶装置Ｍに記憶された各種のプ
ロセスデータをもとにして、演算制御装置ＣＰＵにより
、予め定められた計算方式に従って原子炉ＢＷＲの出力
分布を計算している。

以下にその概要を述べる。原子炉ＢＷＲ内中性子東は炉
内中性子東検出器ＮＤの位置で検出される。この中性子
東データから制御榛ＣＲ（以下第２図参照）のパターン
、燃料集合体ＡＵの形状則ち燃料チャンネルＣＨのオリ
フイス形状、燃料の濃縮度、燃料穣Ｕの配置形状等を因
子として４本のコーナー燃料棒にＵの平均出力を算出し
、この値から４本の燃料集合体セグメントの平均出力を
計算する。又この４本の燃料集合体セグント間の出力分
布係数を上記の因子をもとに計算し、この係数から４本
の燃料集合体セグメントの出力を計算する。更に上記計
算過程を炉心ＲＣ全体について繰返し行ない、全燃料セ
グメントの合計出力が炉○熱出力に合致する様に収束計
算を行って、原子炉ＢＷＲの出力分布を決定する。以上
が従釆から行なわれている原子炉の出力分布の計算であ
るが、この発明に於ては、原子炉の熱出力変動が緩慢な
場合には、出力分布の形状には大きな変化がないこと、
更に従来の原子炉出力分布の監視には、変化率（燃料棒
の熱出力上昇率）が考慮されていなかったことに着目し
て次の様な監視制御を行なうものである。

原子炉炉心熱出力布の変化が小さい場合には、上記した
熱出力分布計算による出力分布計算は、それに代わる出
力分布の概算モデル（従来の出力分布計算から収束計算
部分を削除したもの）によって、十分精度よく、且短時
間で行ない得ることが判明した。

そこでこの発明においては、上記の出力分布概算モデル
を、（又は正確なモデルの使用が時間的に許される場合
にはそれを）、予め電子計算機にＰの記憶装置Ｍに記憶
し、発電所の運転状態に伴ない、実時間で計算機のプロ
セス入力装置Ｐｆを介して発電所機器の各種データを計
算機に読込み記憶し、これらのデータを使用して、上記
記憶菱直Ｍに記憶されている出力分布概算モデルについ
て演算制御装置ＣＰＵ等の菱鷹によって計算し、その結
果得られ、記憶装置Ｍに記憶された出力分布形状等の諸
デー外こよって、更に予め記憶されている計算方式、定
数データ等を用いて燃料集合体ＡＵ内の各燃料榛Ｕの熱
出力値、局所ピーキング等のデータを電子計算機ＣＰに
よって得、その結果を記憶装置Ｍに蓄える。

更に上記の演算処理を、予め定められた計算周期、又は
発電所の運転状態のデータから計算機によって計算して
得られる適切な計算周期で電子計算機によって行ない、
その結果のデ−夕を記憶する。

斯くして電子計算機の記憶装置Ｍに記憶された上記デー
タ等や、予め記憶されている計算方式等を用いて電子計
算機で演算処理し、燃料榛Ｕの熱出力上昇率を得、これ
を記憶装置に蓄える。第６図は、原子炉を起動する際の
原子炉内に装着されている燃料集合体の燃料棒の熱出力
特性の一例を示す図であり、第７図はその燃料棒の運転
制限範囲を示す図である。これらの図を用いて原子炉の
起動について詳細に説明する。原子炉の起動と共に原子
炉出力は除々に上昇し始め、それとともに炉内の熱料集
合体の出力即ち各燃料榛の出力も上昇する。

第６図に於て点Ａから点Ｂの間は、制御棒の引抜き及び
再循環流量の増加制御によって例えば図示の如きＡ−Ｂ
ラインに沿って熱出力は上昇する。この間、篤子計算機
はそのプロセス入力装置を介して原子炉の諸デー夕を読
込み、記憶する。このようにして記憶されたデータを使
用して、電子計算機は前記の出力分布計算方式によって
、燃料棒熱出力とその上昇率とを計算する。これらの計
算結果について、電子計算機は、予めその記憶装置に記
憶されている線出力（燃料榛）１本の単位長当りの熱出
力）や線出力上昇率の運転制限値を越えいるか否かの判
断処理を行なう。原子炉の起動の進行に従って熱出力特
性は点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｂ→Ｄ→Ｅの径路を経て１００％出
力点である点Ｅに達するが、熱出力が点Ｂを越えた範囲
艮０ち出力レベルが破線ＦＦを越える範囲は第７図に於
ける燃料榛熱出力がＡｏを越える範囲である。

第７図は燃料棒の熱出力に対する運転制限範囲を示す図
で、燃料榛熱出力Ａｏ以下のＳＩの範囲は「熱出力無制
限範囲」であり、ＡｏとＡ，間のＳ２の範囲は「熱出力
上昇率制限範囲」であり、この範囲に於ける燃料棒熱出
力上昇率について例えば運転制限値はＱである。又熱出
力Ａ，以上のＳ３の範囲は「熱出力警報範囲」であり、
燃料棒熱出力がＡ，を越えると警報が発せられ、この状
態での長時間の運転は許されない。このように燃料榛の
熱出力には、その出力の大きさに応じて原子炉運転上の
制限があるから、原子炉の出力制限時に於ける点Ｂ→Ｃ
→Ｂ→Ｄ→Ｅの制御パターンは、電子計算機の記憶装置
に記憶してある各種データ、定数、計算方式等を用い電
子計算機で演算処理して決定される。或は又運転員によ
る出力制御指示をプロセス入力装置を介して計算機に読
込むなどの方法により決定される。このようにして制御
パターンが決定されると、その結果は計算機のプロセス
出力装置を介して発電所機器に出力され、出力に応ずる
制御が行なわれる。即ち第２図に於て計算機にＰの出力
は、そのプロセス出力装置ＰＯを介して再循環流量制御
系の再循環流量制御装置ＲＶＣに加えられ、再循環流量
制御弁ＲＶの駆動モータを駆動制御して流量制御弁ＲＶ
の関度を制御する。又再循環流量ポンプＲＰの図示しな
いモーター発電機の流体継手の結合度を流体継手結合度
制御用駆動モータを駆動制御して、再循環流量ポンプＲ
Ｐの速度を制御する等して再循環流量を制御する。更に
又原子炉副Ｂの手動制御系の制御榛制御装置ＣＲＣへ制
御捧操作、駆動、阻止等の信号をプロセス出力装置ＰＯ
を介して加へ制御穣駆動装置ＣＲＤを制御する。このよ
うに種々の制御を行って前述の第６図の制御パターンＢ
→Ｃ→Ｂ→Ｄ→Ｅに従った出力特性が得られるように計
算機ＣＰにより制御する。然しながら、前述のように、
出力レベルが第６図に於ける破線ＦＦを越える範囲（第
７図のＡｏを越える範囲）では、燃料榛熱出力上昇率に
ついて運転制限値ばが存在するから、制御パターンＢ→
Ｃ→Ｂ→Ｄ→Ｅに従う出力制御の過程に於て常に上記の
Ｑを監視制御する必要がある。そこでプロセス入力装置
ＰＩを介して議取り或は予め記憶した発電所機器の諸デ
ータをもとに前記の如く電子計算機にＰにより燃料棒の
熱出力、熱出力上昇率等を計算する。この結果について
、予め計算機の記憶装置Ｍに記憶してある演算処理方式
等に従つて、演算制御装置ＣＰＵ，記憶装贋Ｍその他計
算機ＣＰに関連する装置によって上記計算結果が上記の
運転制限値Ｑを越えているか杏か、制御パターンに従っ
ているか否か等の判断処理を行なう。そしてその結果制
御パターンから外れていれば、計算機プロセス出力装置
ＰＯを介して再循環流量制御装置ＲＶＣ或は制御榛制御
装置ＣＲＣへ制御信号を出力し、夫々の制御装置を駆動
制御して、発電所の運転状態を正常の制御パターンに引
き戻したり、又予め発電所の運転状態が常に運転制限範
囲内で運転されるように監視制御する。又第６図の制パ
ターンＢ→Ｃ→Ｂ→Ｄ→８に従って制御する場合、例え
ばＢ→Ｃへの制御は、再循環流量を増加することによっ
て行われるが、この場合、前述の予測制御に基づく制御
を、電子計算機により演算し制御してＢ→Ｃに進める過
程に於て、第６図に示す如くＢ→Ｂ→Ｂ２→＆の様に所
定の出力制御パターンを大きく外れたり、又第７図に示
す如くＡ２→Ａ３の様に運転制限値を逸脱したりするこ
とのないように電子計算機によって運転制限値を考慮し
つ）予測制御を行なう。

尚第８図は上記詳細に説明した燃料棒熱出力監視制御方
式のフローチャトを示す。以上この発明の原子力発電所
の自動運転制御装置による具体的制御動作を、原子炉圧
力容器，炉水温度監視制御及び原子炉出力分布の監視制
御について説明したが、運転制限値を考慮した予測制御
手法と疹正動作による運転制御、更に予め運転制限値を
越えないように制御する運転制御方式等の適用は上記の
場合に限定されるものではなく単に運転制限値を有する
原子力発電所の各種機器やプロセスの運転制御、例えば
原子力タービンの軸受メタル温度，水質に関する脱塩装
置などに適用し得ること勿論である。

以上この発明について詳細に説明したが、この発明に依
れば、極めて複雑にして多岐にわたる運転制御を要する
原子力発電所を、母子計算機により安全確実にして経済
的に運転し得る原子力発電所の自動運転制御装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面第１図はこの発明が適用される原子力発電所機
器の概要、制御用計算機の概要及び両者間の各種信号の
入出力関係の概要を示す図、第２図は原子炉炉心に装荷
される燃料棒及び制御穣の概略を示す図、第３図はこの
発明に適用するフィードバック制御方式を示すブロック
図、第４図はこの発明に適用する予測制御を示すブロッ
ク図、第５図は原子力発電所の起動特性を示す曲線図、
第６図は原子炉の熱出力特性曲線図、第７図は燃料樺熱
出力に対する運転制限範囲を説明するための図、第８図
はこの発明に適用する燃料榛熱出力監視制御方式のフロ
ーチャート、第９図は電子計算機の機能を示すブロック
図である。 ＢＷＲ・・・原子炉、ＲＢ・・・原子炉圧力容器、ＲＣ
・・・炉心、ＡＵ・・・燃料集合体、ＣＲ・・・制御棒
、ＣＲＣ・・・制御榛制御装置、ＲＬ・・・再循環ルー
プ、ＲＰ…再循環ポンプ、ＲＶＣ・・・再循環流量制御
装置、ＴＢ・・・タービン、Ｃ○・・・復水器、ＦＰ・
・・給水ポンプ、Ｇ・・・発電機、ＣＰ・・・電子計算
機、ＰＩ…プロセス入力装置、Ｐ○・・・プロセス出力
装置、ＣＰＵ・・・演算制御装置、Ｍ・・・記憶装置。 第１図第３図 第２図 第５図 第７図 第４図 第６図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子力発電所を構成する機器に関するデータを電子
   計算機に読み込み、これらのデータに基づいて前記機器
   の駆動指令を算出し、ここで算出した駆動指令を前記機
   器に与えて原子力発電所を自動運転するものにおいて、
   原子炉の安全運転上必要とされる予め定められた運転制
   御値を前記算出した駆動指令に加味される運転制御値内
   制御手段と、ここで得られた駆動指令に基づいて前記機
   器が駆動されたとした場合の結果を予測計算しその予測
   計算値が前記運転制御値を逸脱するものであるときは前
   記駆動指令に修正を加える予測制御手段と、ここで得ら
   れた駆動指令に基づいて前記機器を駆動した結果が前記
   運転制御値を逸脱するものであるときは前記運転制御値
   内にもどすように制御する修正制御手段とを有したこと
   を特徴とする原子力発電所の自動運転制御装置。