JPS62112902A - 原子炉給水制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子炉給水制御装置に係り、特に再循環ポン
プ速度（又はそれと同等な再循環ポンプ流量又は炉心流
量）が急激に変化した時の原子炉水位変動を抑制するに
好適な給水制御装置に関する。

【発明の背景〕

第２図に従来のＢＷＲ形原子力発電所の給水及び再循環
流量制御装置を示す。原子炉１で発生しく１） た蒸気は主蒸気管２を通って加減弁３整経て主タービン
４に入り、機械エネルギーを発生して、復水器５で凝縮
され水に戻る。この水は給水ポンプ６Ａ、６Ｂ、６Ｇ、
６Ｄより成る給水ポンプ６によって、給水配管７を経て
再び原子炉１に戻される。

原子炉給水流量制御系が設けられている。ＢＷＲ一形′
原子力発電所における最も重要な制御系の−っである給
水流量制御系の主たる目的は、原子炉水位８をある定め
られた最適値に一定に保つことである。主蒸気流量信号
１０と給水流量信号１１との差信号にミスマツ手ゲイン
１２を乗算し九ミスマツチ流量信号１３と検出器９によ
って検出した原子炉水位との和信号を原子炉水位設定値
（Ｒｅｆ）から引いた差信号１４が得られる。この差信
号１４は給水主制御器１５で比例・積分（ＰＩ）制御演
算が行われ、関数発生器１７で補正された信号が給水ポ
ンプタービン制御器１８に入る。タービン制御器出力は
加減弁２０により、給水タービン１９の回転数制御を行
い、給水ポンプ６の流量が調節される。給水ポンプは通
常２台がタービン駆動（６Ａ、６Ｂ）で各々５５％程度
の容量を有し、常時２台で運転される。更に、モータ駆
動の給水ポンプ（６Ｇ、６Ｄ）が待機系として設備され
ている。モータ駆動ポンプの容量は１台当り２７．５％
の容量をもつ。

他方、原子炉再循環流量制御系は原子炉の再循環流量を
変えて原子炉出力を連続的に制御するために、設けられ
ている。再循環流量制御の一例は、１ ン第２図のように駆動モータ２１．流体継手２２゜交流
発電機２３によるＭ／Ｇセットを構成し、流体継手のす
くい管（図示せず）位置を制御することによって、発電
機速度すなわち周波数を制御する。発電機の負荷は再循
環ポンプ２５のモータ２６であり、モータの周波数が連
続的に制御され炉心流量が変化する。制御系は再循環主
制御器２７からの速度要求器２８と発電機速度信号２４
の偏差信号が速度制御器２９でＰＩ演算され、関数発生
器３０で補正された信号が流体継手２２のすくい管位置
信号となるように構成される。再循環ポンプ２５．Ｍ／
Ｇセット、及び速度制御器２９は１通常２系統より構成
される。

ところで、一般に、自動周波数制御（ＡＦＣ）運転では
、例えば周期１〜５分の間隔で変化幅±５％程度の負荷
要求信号である自動周波数制御信号が負荷要求信号とし
て原子炉再循環流量制御系に入力され、これにより再循
環流量、炉心流量及び主蒸気流量信号が変化し、タービ
ン発電機出力が自動周波制御信号に追従するようになる
。

そして、この時、主蒸気流量信号１３の増減に伴い給水
流量信号１４も追従する形で増減するが、主蒸気流量が
変化してからそれに見合うだれの給水流量に変化させる
迄に、検出機構及び原子炉給水制御系での遅れがあるた
め給水流量の応答は遅れ、原子炉水位ξ３は第３図の曲
線ａに示すように振動する。

すなわち、第３図において横軸には時間が、縦軸には原
子炉水位がとられており、曲線すで示す矩形状の自動周
波数制御信号が入力されると原子炉水位は曲線ａのよう
に変化する。

この原子炉水位変動幅は解析によれば、約±５％の負荷
要求変化幅に対し、約±６Ｇ程度であるが、少なくとも
２〜３■の原子炉水位計９の測定誤差を考慮すると、基
準水位より約１１Ｇ下方に設定される水位Ｌ４での水位
低アラームや、基準水位より約９■」二方に設定される
水位Ｌ７での水位高アラームが発生する恐れがあり、こ
の場合には自動周波数制御信号が入力されるたびにアラ
ーム、が発生するという恐れがある。

一方、自動周波数制御信号が入力されると再循環ホペン
プ２５．３２の回転数が増減し、炉心流量が増減し、タ
ービン発電機出力が増減し、この時主蒸気流量の増減に
伴い給水流量も追従する形で増減するが、給水流量の応
答が遅いため原子炉水位変動幅が大きくなるという問題
がある。

この原子炉水位の変動を抑制する方法として、例えば特
開昭５９−４０２００号公報に示されるように、原子炉
給水制御系において給水主制御器出力信号１６にタービ
ン蒸気流量の微分信号を付加し、この信号により給水加
減弁の開度を制御するものが知られている。この方法は
、原子炉水位の変動をある程度抑制することはできるが
、制御信号がタービン蒸気流量の微分信号であるため、
応答が遅れ必ずしも原子炉水位を十分安定に制御できな
いことがある。

〔発明の目的〕

・本発明の目的は、自動周波数制御運転時に、原子炉水
位の不用な変動幅を極力小さくするようにした原子炉給
水制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、再循環ポンプ速度（又はそれと同等な再循環
ポンプ流量又は炉心流量）の微分信号を原子炉給水制御
系の給水主制御器出力信号に補正信号として加えてやる
ことにより、主蒸気流量変化に先立って先行的に原子炉
水位制御信号を制御し、ｙＸ子炉水位の変動を最小にさ
せるようにした。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す。第２図の従来例と同一
記号は同一内容を示す。本実施例は、第１図に示す従来
の原子炉給水制御装置に破線で囲んだ原子炉水位設定調
節器１００を付設することにより行われ、再循環ポンプ
速度３３．３４の信号の総和により算出した原子炉水位
設定要求信号３５により原子炉給水制御系の給水主制御
器出力信号１６に補正を加えた点に要部がある。これは
、再循環ポンプ速度検出器により再循環ポンプ速度３３
．３４を検出し、原子炉水位設定調節器１００で、この
再循環ポンプ速度の総和の変化率を計算して出力する。

再循環ポンプ速度の減少率を再循ポンプ流量の減少率に
ほぼ比例し、又炉心内ボイドの過渡時における増加量は
再循環流量の減少率にほぼ比例することがわかっている
ので、原子炉水位設定調節器１００の出力３５は再循環
ポンプ速度変動時に発生する原子炉水位変化量を推定し
た値であり、給水主制御器出力信号１６と突き合せた結
果の出力信号は、原子炉水位に発生する外乱を考慮しそ
れを補償するように修正された実際の原子炉水位設定要
求信号となる。

第４図は本発明のより具体的な実施例であり、原子炉水
位設定調節器１００の構成図を示す。この調節器１００
は微分演算器１１０、信号制限器１２０より成る。微分
演算器１１０はＡ系再循環ポンプ速度信号３３とＢ系再
循環ポンプ速度信号３４の総和を取込んで不完全微分演
算を行って出力し、信号制限器１．２０で定常運転状態
における微少信号をカッ１−するとともに、過大な信号
をカットする上下限信号制限を行って出力する。ここで
、微分演算器１１０の時定数Ｔ及びゲインＫ、信号制限
器１２０の信号カット設定値はシミュレーション解析や
実機試験において適切な値を求めることができる。信号
制限器１２０の出力３５は給水主制御器出力信号１６と
加算器で加え合わされ、修正原子炉水位設定要求信号と
して、関数発生器１７に入力される。

以上述べた実施例により、自動周波数制御運転時の応答
を第５図に示す。再循環流量要求信号の矩形状減少要求
により再循環ポンプ速度、再循環ポンプ流量はやや遅れ
て追従し減少するが、再循環ポンプ速度の変化率より算
出された先行補正水位要求償号３５により、給水流量の
迅速かつ多大な低下を実現し、従って原子炉水位の上昇
は著しく小さくなる。又、再循環流量要求信号の矩形状
増加要求、ランプ状減少要求、ランプ状増加要求の場合
あるいは再循環ポンプトリップなど再循環流量の大幅変
動を伴なう外乱に対しても良好な原子炉水位制御特性が
実現できる。

第６図は原子炉水位設定調節器１００の他の実施例であ
る。この調節器１００は微分演算器１３０、関数発生器
１５０より成る。微分演算器１３０はＡ系再循環ポンプ
速度信号３３とＢ系再循環ポンプ速度信号３４の総和を
取込んで不完全微分演算を行って出力し、関数発生器１
５０で第７図に示す如く信号変換を行って出力する。こ
こで、微分演算器１３０の特定数Ｔ及びゲインに関数発
生器１５０の関数形状はシミュレーション解析や実機試
験において適切な値を求めることができる。関数発生器
１５０の出力３５は給水主制御器出力信号１６と加算器
で加え合わされ、修正原子炉水位設定要求信号として、
関数発生器１７に入力される。

第７図は関数発生器１５０の実施例を示す。

以上の原子炉水位設定調節器１００は一例であり例えば
計算機でプログラムを利用し時定数Ｔ。

ゲインＫを原子炉出力状態により最適に変更する。

あるいは信号制限器、関数発生器の関数形状を連続的に
設定する等も可能である。

又、本実施例では原子炉水位設定調節器１００の入力信
号を再循環ポンプ速度としたが、その他に再循環ポンプ
滴数、原子炉炉心流量をパラメータとして用いることも
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、自動周波制御運転に伴う原子炉水位の
変動を大幅に抑制することが可能になり、転を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は従来例の
系統図、第３図は第２図に示す給水制御装置により制御
した時の原子炉水位の変化を示すグラフ、第４図は第１
図で付設した原子炉水位設定調節器の構成図、第５図は
第１図に示す給水制御装置により制御した時の主要パラ
メータの応答図、第６図は第４図と異なる原子炉水位設
定調節器の構成図、第７図は第６図で付設した関数発生
器の関数形状例を示す線図である。 １・・・原子炉、１５・・・給水主制御器、１００・・
・原子炉水位設定調節器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原子炉圧力容器内水位を目標値に一定制御する水位
   調節器を備えた原子炉給水制御装置において、上記原子
   炉の再循環ポンプ速度を取込みその時間的な変化率を検
   出する手段と、上記水位調節器の先行制御要素として上
   記変化率に応じた水位要求信号を取込む遮断を付加した
   ことを特徴とする原子炉給水制御装置。