JPS62113092A - 選択制御棒插入方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は予め選択された選択制御棒の挿入方法に係り、
特に、沸騰水型原子力発電プラン［−にＪ３いて発電機
の負荷遮断時に原子炉を安全に炉内１１独部分出力運転
に移行させるだめの選択制御棒挿入方法の取口に閉覆る
。

〔発明の技術的背頽） 一般に、沸騰水型原子力光電プラン１〜は、送電系の故
障等により発電機の負荷遮断が生じたような場合には、
主蒸気弁を閉じてタービンへの蒸気の供給を制限してタ
ービンの過回転を防１１７すると共に、タービンバイパ
ス弁を開成して余剰の蒸気を復水器へ逃し、スクラム信
号を出力して原子炉をスクラムさせていた。

しかし、送電系の故障は化較的短時間で復旧する場合が
多いにも拘らず、原子炉を−ｆｌスクラムさせた場合に
は、その後の運転ｍ間に複９Ａ　／７手順を必要とし長
時間を要覆るので、原子力発電プラントの稼Ｉｌｌ率が
低下するという問題がある。

そこで、従来よりこのＪ：うな問題を解浦するために、
ブを電機の相荷遮断が生じた場合には、原子炉をスクラ
ムさせずに、低出力の部分出力運転に移行さｌ！でおき
、負荷遮断が復旧した後の原子かの運転再開を容易かつ
迅速に行なえるにうにし、１１ハγ力発電プラン１〜の
稼働率の向上を図っていた。

上記１車子炉の部分出力運転への移行は、原子炉再循環
ポンプの運転速度を下げて冷却材の炉心流量を低減Ｊる
どｔｔに、制御棒のうら、予め選択された一部の制御棒
、すなわち、選択制御棒を炉心に挿入りることにより行
なわれている。

このＪ：うな原子力発電プラントの一般的な構成を第６
図に示す。

１帛了か圧力容器１内には核燃料を装荷した炉心２が収
容されており、この炉心２で発生した蒸気１ま１−蒸気
加減弁４を介装した主蒸気管３を介して蒸気タービン５
に送給され、これを駆動する。この蒸気タービン５によ
って発電機６が駆動され−Ｃ発電ｌノ、発電された電力
は主変圧器７、主遮断器８を介１ノで送電系９に送られ
る。

一方、蒸気タービン５で仕事をした蒸気は復水器１０に
導かれて凝縮しで復水となる。この復水は復水ポンプ（
図示けず）等によって給水として給水加熱器１１に送ら
れて加熱された後、給水ポンプ１２によって原子炉圧力
容器１に再び戻される。給水加熱器１１は蒸気タービン
５からの油気を熱源とするものであって、給水と熱交換
して凝縮したヒータドレン水は復水器１０に戻される。

また、主蒸気管３の途中からはタービンバイパス弁１３
を有するタービンバイパス管、１４が分岐し、その先端
が復水器１０に接続されており、タービンバイパス弁１
３を開放することにより４三蒸気が蒸気タービン５をバ
イパスして復水器１０に逃される。

原子炉圧力容器１には再循環ポンプ１５が設けられ、原
子炉圧力容器１内の冷却材を炉心２を通って再循環させ
ると共に、原子炉圧力容器１の下部には制御棒駆動機構
１６が設【ノられ、その制御棒駆動機構１６により図示
しない制御棒の炉心２への挿脱が行なわれ、炉心２の反
応亀が制御される。

上記蒸気ターどン５の回転数や主蒸気の圧力等はタービ
ン・圧力制御回路１７によって制御される。

タービン・圧力制御回路１７は制御部１８とアンバラン
スリレー１９とを備えており、アンパランスリ１ノー１
９には発電１６からの出力信号が与えられ、送電系９の
故障等の負荷遮断が検出されるにうにしである。

この０荷遮断をアンバランスリレー１９が検出り°るど
、これから負荷遮断信号が制御部１８に伝送される。制
御部１８に負荷遮断信号が入力すると、？ｌなわち負荷
遮断が生じた場合には、主蒸気加減弁４およびタービン
バイパス弁１３に操作信号が送られ、主蒸気加減弁４を
急速に開弁じて蒸気タービン５の過回転を防止すると共
に、タービンバイパス弁１３を急速に開弁し、余剰の蒸
気を復水器１０に逃す。

また、１１制御部１８からは給水ポンプ制御回路２０に
制御信号が送られ、後述する原子炉の部分出力運転に対
応して複数台の給水ポンプ１２のうち一部を停止する等
によって給水流量を制ｍ−ａる。

さらに、制御部１８からの制御信号は、タービンバイパ
ス弁１３からの開弁信号と共に出力制御回路２１へ送出
される。出力制御回路２１は、これら両信号の入力によ
って選択制御棒挿入回路２２、緊急停止用制御棒挿入回
路２３および再循環ポンプ制御回路２４にそれぞれ制御
信号をりえ、制御棒駆動機構１６や原子炉再循環ポンプ
１５を１１１制御する。これにより、発電機６の負荷遮
断が生じた場合に原子炉を部分出力の所内単独運転に移
行させる。

〔前頭技術の問題点〕

このように構成された沸騰水ハ１１原子力発電プラント
では、一般に、発電、ｍ　６の負荷遮断発生後の原子炉
出力はある範囲に整定させる必要がある。

この出力範囲の上限は復水器１０の蒸気凝縮能力により
、その下限は所内単独運転を雛持するために必要な発電
能力などによって決定され、その値は例えば原子か熱出
力にして定格の２０〜４０％程度である。

このｌ、−めに、選択制御棒挿入回路２２は所定の出力
抑制効宋を奏りるように、複数の制御棒のうｌ−）、定
められ７＋ニ一部の選択制御棒のみを炉心２に仲人づる
Ｊ、う（Ｊしくある。

しかし／Ｋ　／ｊ＜　Ｒ１従来の選択制街！棒は原子炉
がＭｉｌ＞　ｒｂい出力で運転されでいる１１．１に発
電機６のｔ１油ｆ鴻断がｆｌ　）Ｉ　ｌ、　／、：場合
に、前記整定出力範囲を達成するＪ、うに挿入ト一を設
定１ノでいた。

したがって、隙了炉の起動時や制御棒パターン変’Ｊ！
１１％　’、ｘとでハ；１子炉が低出力で運転（されて
いる場合に、発″ｔｔｉ四〇のｔ１前遮断が発生すると
、選択制υ１１捧の出）Ｊ抑制効！Ａ４がむしろ過剰と
なり、整定後の原子炉出力が低くイＴり過ぎたり、ある
いは最悪の場合は安定４Ｔ所内！１１独運転を維持する
ことができイｆいという恐れがあった。

：ＬＬ：、ｆｌ　イ＋：ｉ　！！断が解消されると、挿
入された選択制御棒を炉心２　／）＼ら引１ムいて原子
炉出力を１胃さ口、定格川内運転を再開りるが、この制
御棒の引抜操信時には燃料の局所的な出力急ト胃を防ぎ
、燃料健全１１を十分確保して行なうことが必要である
。

〔発明の目的） 本発明は１配事情に鑑みてなされたｔ）ので、その目的
は、発電機の負荷遮断が発生した場合は、イの際の原子
炉運転状態がいか２７る状態であっても、常に原子炉を
所定の出力レベルの所内申独運転に安全に移行させる一
方、このｆ１仙遮断復旧後の出力上昇の際には燃料に大
きな出力インバク］・を与えることなく制御棒の引抜が
行なえる選択制御棒挿入方法を１！Ｉることにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明（ま、発電機の口前遮
断発生の際の原子炉運転状態に応じて予め挿入出が調整
された選択制御棒を挿入することに特徴がある。

（発明の実施例） 以Ｔ１本発明の実施例について第１１ｆｉ−第１〕図を
参照して説明する。

本発明は第１図に示Ｊように原子炉運転状態を複数、例
えば３つの運転領１ｉ！Ｔ、ｆｆ、［１１に区分し、−
７＝ これら運転領域に対応させて選択制御棒の挿入６１、り
なわ札、挿入本数を予め決めておき、いか４にる運転領
域の下で負荷遮断が発生しても原子炉が所定の出力範囲
に整定Ｊるようにしである。すなわ）５、運転員が現有
のＩｊＩ子炉通炉運転状態８１することにＪ、す、ハＲ
ｆ炉の運転状態が今、いかなる運転領域に属するかを判
断し、予め挿入が定められた本数の選択制御棒を挿入す
るものである。

このＪ、うに１皇子炉の運転状態に応じＩＣ本数の選択
制御棒を挿入りることの有効ｔ’ｌは［沸騰水型原子炉
の出力制御袋間１　（特開昭５６−８３４９０号公報掲
載）に述べられている。

Ｊ：だ、炉心の最外周に配置された最外周制御棒を選択
制御棒にｊハ択Ｊ−ることにより、負荷遮断後の所内東
独運転時の炉心出力分布を歪ませることなく安定した運
転ができ、ざらに角荷遮断同役後は燃料健全↑Ｉｌを充
分確保して出力上昇できることが従来から提案されてい
る。

そこで、本発明は選択制御棒として炉心周辺部の制御棒
を選定し、原子炉運転領域に応じた選択制御棒の挿入端
の調整を周辺部制御棒の挿入本数を適宜調整して行なう
ものである。

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示してＪ＞す、第
１図は縦軸に原子か熱出力をとり、横軸に冷却材の炉心
流量をとって１１；１了炉の運転範囲を示している。

第１図中曲線Ｊ１．１２は炉心に挿入されに制御 御棒を一定位置に保持したまま、炉心流１０を増減させ
た場合に、原子炉熱出力の変化を表わした流量制御曲線
である。

曲線Ｉ１１は１００％定格炉心流吊で１００％定格原了
炉熱出力どなるように制御棒の調整を行なった１００％
流量制御曲線であり、曲線Ｉ２は１００％定格炉心流吊
で７０％定格原子炉熱出力どなるように制御棒の調整を
行なった７０％流量制御曲線である。曲線ｎは原子炉再
循環ポンプを停止して炉心温間を最低流量とした場合に
、炉心の制御棒挿入度を変化させた時の原子炉熱出力の
変化を表わしている。

一般に、制御棒が炉心から引抜かれて制御棒挿大麻が小
さくイＴるど、原子炉熱出力は曲線ｎに沿って増加する
。第１図中、符号Ａ、Ｂ、Ｃおよび−［はＩＱ子炉の運
転状態をそれぞれ表わす運転点であり、原子炉（，１通
常、炉心流量が１００％定格で、原子か出力が１００％
定格となる運転点Ａおよびその周辺で運転されている。

この運転点Ａから炉心流量を順次低下さゼて行くど、原
子炉熱出力Ｃよ曲線１１に沿って順次減少する。このと
き、制御棒を炉心に挿入すると原子炉出力はざらに低下
し、例えば曲線オ、の下方の運転点Ｂのような状態とな
る。運転点Ｃは、運転点１〕からざらに制御棒を挿入し
て原子炉熱出力を低下させた運転状態を示す。

運転点１３おＪ：びＣで示される運転状態は、原子炉の
起動時ヤ）、制御棒パターン変更時に経験されるもので
あり、炉心への制御棒挿入間は運転点Ａ。

Ｂ、Ｃへ行くに従って順次大きくなって行き、原子炉熱
出力は低下して行く。

運転点Ｔは発′Ｆｉ機の負荷遮断時に選択制御棒の挿入
おＪ、び炉心流量の低減によって達成すべき部分出力運
転状態の一例を示している。すなわち、負荷遮断時には
、原子炉を運転点Ｔに安全に移行させ、所内単独運転を
でるように東請される。

ここで、今運転点Ａにある原子炉を運転点丁−の状態に
移行させる場合は、まず炉心流量を最低流量まで減少さ
せて、原子炉運転を運転点りに移行させる。

次に、炉心流量を最低のままとして制御棒を適′切な量
だけ挿入すると、原子炉熱出力は曲線ｎに沿って低下し
運転点Ｔを達成する。発電機の負荷遮断時では、このよ
うな炉心流量の減少と制御棒の挿入（選択制御棒挿入）
とが瞬時に行なわれる。

運転点Ｂから運転点Ｔに移行する場合もこれと同様の手
順により行なわれる。但しこの時、炉心流量を減少させ
ると原子炉出力は破線ｍに沿って運転点Ｅまで低下する
ので、運転点１−を達成するための制御棒挿入間は、運
転点Ａから同王に移行させる場合と比して少なくする必
要がある。

さらに運転点Ｃからは、炉心流ｔｉを最低流量とするだ
けで運転点Ｔ近傍の運転状態を達成するこどができる。

直線（）はＩｆｌｔ了炉熱出炉熱出力％定格ラインを示
しており、原子炉が直線Ｐよりも下方の運転状態にある
時は、選択制御棒の挿入、炉心流ｍｌの減少などの制御
を行なわなくても、負荷遮断時には、このままの状態で
所内Ｄ１独運転を実現することかできる。このため、一
般には原子炉熱出力が４５％定格」メ下程度の出力領域
では、選択シリ御棒の挿入と炉心流量減少は行なわれな
いようにしである。

本実施例１．：Ｌこのような原子炉運転範囲を３つの運
転領域Ｔ、　Ｉｆ、　ＩＩＩに区分し、現状の原子炉運
転状態が１〜■のどの運転領域にあるかにＪ：って選択
制御棒の挿入出を適切に設定する。

ここで、運転領域■は曲線オ、およびそれより上方の領
域に、運転領域■は曲線ｊ！２と、曲線ｊ！１．ｉ！２
および直線Ｐとで囲まれた領域に運転領域■は直線［）
ど、曲線ｊ！２おにび直線Ｐとで囲まれた領域に、それ
ぞれ区分される。

一方、第２図および第３図に示すように選択制御棒△１
．［１１，Ｃ１，ｌ）１は通常の原子炉安全運転中に炉
心に挿入される制御棒（丸印）Ｊ：りも外周の炉心外周
部に配置され、Ａ１〜ｒ）１の４グループに区分される
。すなわち、Ａ１グループが８本、Ｂ　グループが１２
本、Ｃ１グループが８本、Ｄ１グループが４本の４つの
グループに区分され、各グループに属する制御棒は炉心
内で対称な位置にあり、これらが挿入されたどきに炉心
の対称性が保たれる。このことは炉心内の中ｆ１子束分
布を監視する上で重要である。

これら選択制御棒Ａ　〜Ｄ１の挿入出は、発電機の負荷
遮断発生時に、その際に運転されていた原子炉の運転点
を第１図で示す運転点Ｔに移行させるために必要な挿入
量に設定され、これは各グループの制御棒Ａ１〜Ｄ１を
適宜組合せることによって適切に設定できる。例えば、
原子炉の運転状態が運転領域１にある場合には、Ａ１グ
ループの８本と８１グループの１２本の合８１２０本の
制御棒を負荷遮断時に挿入すべき選択制御棒として予め
設定する。また、Ｃ１およびＵ′）１グループの制御棒
Ｃ１，Ｄｌも必要に応じて上記の２０本に加え−Ｃ適宜
加Ａるノ）のとりる。

運転領ｌ！〜１１（３一つい（は、選択制御棒の出力抑
制効！Ｊ１が過１ｆｉｌｌ　Ｊ−イ「らぬＪ、うに１３
１グループの１２木のｉｐを（−１夕ｆ遮断＋１．’＋
　＋、；Ｚ挿入−づべき選択制御棒と（ノで設定４る。

運φム領域■については、負荷遮断時に１１１ｊ了炉出
力を必要１ス上に低下さｌ−ないｔこめ、選択制御棒は
仲人しく２いしのとする、。

したがつ−Ｃ１本実施例によれば、発電機の負荷遮断￥
７Ｉ　４’　Ｉｆ″ＩＩＪｌ；Ｌ、イの際の原子か運転
が属する運転領域にて予め設定された本数の選択制御棒
を挿入１ｊることができる。ＩＪ−ｆ、にわり、発電様
相ＲＩ遮断の介ｔ１時に１．１、その際のＤｏｔ子炉の
運転状態に応じて予め挿入量が調整された選択制御棒を
挿入づることがて゛きるので、原子炉を所定の出力範囲
に整定ｒＪろく−とができる。

第４図おＪ、び第５図に本発明の他の実施例を示Ｊａ 本実施例は第４図に示Ｊように原子炉運転範囲を４−）
の運転領域１ａ、ｒｒａ、　■ａ、ｌＶａに（区分して
いる。−（ｊなわら、第４図に示ｉ’　Ｊニー′）に冷
ＪＪＩ材炉心流吊が１Ｃ）０％のときに原子炉熱出力が
８０％定格になるように制御棒の挿入量を調整ｌノだ場
合の８０％流吊制御曲線ノ、と、冷却材炉心流ｈ１が１
００％のときに原子か熱出力が６０％定格になるように
制御棒の挿入量を調整した用台の６０％流吊制御曲線で
４とを、７０％流ｔｊ制谷１１曲線ノ、（第１図参照）
に代えて新たに設置Ｊ、これら流量制御曲線β　、Ｉ！
３．Ｉ！４おＪ、びｌｌ′１線［）（゛囲まれだ領域を
運転領域Ｔａ−ＩＶａに（区分し−でいる１゜本実施例
はこのにうに運転領域Ｊａ−へ一１ｖａを細分すると共
に、第５図に示′？ｌ−Ｊ：うに選択制御棒をさらに細
かく区分している。４イ１わｌ）、第２図て゛示す選択
制御棒グループ△１をＡ２とＡ３との２つのグループに
さらに分潤している。

そして、運転領域Ｔａに対しでは第１の実施例と同じく
Ａ１、ずなわち、Ａ２おＪ、び△３Ｊ３よびＢ　グルー
プど、ＣＪ−３Ｊ、び［）１グループの一部の選択制御
棒を設定４る。

運転領域■８について（、口３１および△２ゲ、ループ
の合計１６本の制御棒を設定りる。

また、運転領域ｍａについては［３１グループの１２木
のみとし、運転領域ＩＶ　ａについては挿入すべさ選択
制御棒はｒ’ｃ　Ｌ／とする。

このＪ、うに本実施例では運転領域１８〜ＩＶ　８のイ
目）ｌｉを細分りるど共に、それに対応して選択ｎ１制
御棒Δ　、Δ３．Ｂ１．Ｃ１，Ｄ１のグループ分ｔＪら
さらに細かくしたので、これを挿入した時の出力抑制畢
を微調整することができる。この場合、ｉ■１断］１．
１の整定出力の範囲を化較的狭くでき、より安定イ１所
内甲独運転が達成される。

なお、本発明では、運転領域および選択制御棒の分１１
１４を５つ以上とすることもできる。

負前鴻断解消後の選択制御棒引抜時には、炉心周辺部の
燃ｒ１は出力レベルが低いため、制御棒を操作しても周
囲の燃料に大きな出力変化を与えることがなく、燃料健
全性を十分確保することができる。

（発明の効宋） Ｊス−１説明したＪ：うに本発明は、発電機の負荷遮断
時には、複数の制御棒のうち予め選択されに選一　　１
６　− 択制御棒を挿入する選択ａ＋ｑ　ＩＩ＋棒挿入１１法に
おいＣ１原了炉の運転範囲を原子炉熱出力お。ｌ：　ｒ
ｙ冷冷７Ｊ月炉心流吊に基づいて複数の運転領域に１ヌ
分ηるとＪｔに、これら運転領域ｉｄｋ挿入寸べきｌｂ
１！　３ｆｔ択制御棒を予め設定し、発電機の０荷″ｉ
ｊｌ断時には、イの際の原子炉運転が属する運転領域の
選択制御棒を挿入する。

したがって、本発明によれば、原子炉の運転状態に応じ
て適切な挿入量に設定された選択制御棒を常に挿入する
ことができる。これにＪ、す、発電機の負荷遮断がいか
なる運転状態のＦて・発生しても、原子炉を所定の出力
レベルの所内単独運φｌ＋　Ｌこ、常に安全に移行させ
ることができる。まノ、：、その後の出力上昇時の選択
制ｍ）棒引１Ｍ操作は燃料健全性を１分確保して行ｒｋ
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る選択制御棒挿入方法の一実施例に
おける各運転領域を示づための出カー流聞特性図、第２
図および第３図は第１図で示づ実絶倒に４５いて設定さ
れる選択制御棒の配置例をそれぞれ示す炉心の模式図、
第４図は本発明の他の実施例にお【Ｊる各運転領域を示
すための出カー流吊特竹図、第５図は第４図で示す実施
例において設定される選択制御棒の配置例を示す炉心の
模式図、第６図は一般的な原子力発電プラントの全体構
成を示す系統図である。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・炉心、６・・・発電
機、１５・・・原子炉再循環ポンプ、１６・・・制御棒
駆動機構、１７・・・タービン・圧力制御回路、２１・
・・出力制御回路、２２・・・選択制御棒挿入回路。 代理人弁即十　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　三　　俣　　弘　　文＋　ｋＶ　＃
　：ＪＪ’　ノ（：、′流！！ヒ　（７，）某　ｆ　図 午２　図 冷却科ガＩし・シ丸量（Ｘ） 某４　回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発電機の負荷遮断時には、複数の制御棒のうち予め
   選択された選択制御棒を挿入する選択制御棒挿入方法に
   おいて、原子炉の運転範囲を原子炉熱出力および冷却材
   炉心流量に基づいて複数の運転領域に区分すると共に、
   これら運転領域毎に挿入すべき上記選択制御棒を予め設
   定し、発電機の負荷遮断時には、その際の原子炉運転が
   属する運転領域の選択制御棒を挿入することを特徴とす
   る選択制御棒挿入方法。 ２、選択制御棒は、炉心周辺部に配置されており、しか
   も挿入量が設定されている特許請求の範囲第１項に記載
   の選択制御棒挿入方法。