JPS62187294A - 原子炉出力低下装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉において原子炉冷却材の再循
環流ｆｉｔ喪失事故時に事故の発生を検知して原子炉出
力を低下させる原子炉出力低下装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に沸騰水型原子炉は、大ぎな負の出力反応度係数を
持ち制御棒操作等に起因する反応度外乱に対して自己制
御性を有している。すなわち、反応度外乱により原子炉
出力が上昇すると、炉心内のボイドが増加するため、熱
中性子が減速されなくなり原子炉出力の上昇は抑制され
ることになる。

このような特性を右することから、？ｉｌｌ！騰水型原
子炉では、炉心を流れる冷却材の流ａを制御することに
Ｊ：す、原子炉出力を制御している。この運転特性の一
例が第５図に示されており、この図によれば、冷却材の
炉心流量が増寸と、原子炉出力も増入りることは明らか
である。

ところで、冷ＪＪＩ材を炉心に強制的に再循環させるた
めの原子炉冷７．Ｊｌ材再循環系の再循環ポンプの電源
が何らかの理由′Ｃ喪失したり、再循環ポンプの全数が
停止し、原子炉冷却祠流徂が急速に減少するような二Ｉ
Ｓ故が１じた場合には、炉心内にボイドが発生し、前述
したように、ボイドの発生により炉心内の核反応は抑制
されるが、この出力低下により燃料棒被覆管表面の熱流
量が低下するためには、燃料棒内の熱伝達の特性のため
に５〜６秒程度の時間が必要である。このため、原子炉
冷却材の再ｗＵ環流萌が喪失する事故が発生した場合、
事故発生から数秒問は原子炉出力が事故発生１１．ｙｌ
ｆｉら僅かしか低下せず燃料の冷ＩＩ能力が低下する。

しかしながら、再循環ポンプの電源が喪失しても、ポン
プはその慣性に従って停止することになるため、大型の
再循環ポンプを具備している原子炉では、原子炉冷却材
流量は燃料の蛙全性ト問題となるほど急激には低下しな
い。また、原子炉冷却材流量の急減により原子炉内に発
生するボイドは、原子炉内の水位を上昇させ、原子炉水
位高に塁くタービントリップを発生させ、原子炉は安全
に停止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一方、小型の再循環ポンプを多数具備するような原子炉
では、これらの再循環ポンプの慣性が小さいため、再循
環ポンプの電源が喪失すると原子炉冷却材流ｍは急速に
減少し、燃料棒の冷却が小ざくなり、燃料の健全性が告
かされるおそれがある。

第６図は、原子炉内蔵型の再循環ポンプを多数有する原
子炉において、全数の再循環ポンプ電源が喪失した際の
原子炉出力、冷却材の原子炉水位おＪ、び被覆管温度を
シュミレーションした結果である。

第６図によれば、曲線Ａで示す炉心入口流罪が急速に減
少するため、炉心内にボイドが急増し、この結果、曲線
Ｂで示す炉心内の中性子束は急減し、また、曲線りで示
Ｊ原子炉水位は上昇する。

しかしながら、曲線Ｃで示Ｊ燃別捧表面の熱流束の低下
は、前述した炉心流量の減少に比較して緩やかなもので
あるため、炉心内の）ｌｌｉｌｌ！状態は、熱伝達率の
比較的大きな核沸騰状態から熱伝達率の小さい膜沸騰状
態へと遷移し、曲線Ｅで示す燃料棒被覆管表面温度は上
昇し、やがて、原子炉水位がタービントリップ設定値に
達し、原子炉緊急停止系が作動することになり中性子束
Ｊ３よび熱流束の低下は早まり、燃料棒彼′Ｘｌ管表面
温度も下降　。

を始める。この燃料棒被覆管表面温度の上昇は、燃料棒
が破損するほど大きくはないが、燃料の健全性を保持す
るためには、このような燃料棒被覆管温度の上背は望ま
しいとは言えない。また、原子炉水位高によりタービン
トリップが生じないような場合には、燃料棒被覆管表面
温度は上シｔを続＋ｊ、燃料が破損する可能性もある。

本発明はこのＪ：うな点を考慮してなされたｂのであり
、原子炉冷却材再循環系の再循環ポンプが全数停止し、
炉心流通が急速に減少する際に、原子炉の出力をすみや
かに低下し、燃料の健全性をＮ持するようにした原子炉
出力低下装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は原子炉出力を低下さける原子炉出力低下装置で
あって、原子炉熱出力信号が入力され、この原子炉熱出
力信号に阜いて中性子束設定信号を出力する関数発生器
と、この関数発生器からの中性子束設定信号ならびに測
定した中性子束信号を比較して中性子束信号が中性子束
設定信号をある値だけ下回ったときに原子炉出力低下要
求信号あるいは原子炉停止信号を出力する比較器とを有
してなることを特徴としている。

（作　用〕 本発明によれば、中性子束信号が中性子束設定信号］を
比較器で比較して中性子束信号が中性子束設定信号をあ
る値だけ下回ると原子炉出力低下要求信号あるいは原子
炉停止信号を出力するので、燃料棒の被覆管表面温度の
湿度上昇を低く抑えて燃料の健全性を確保できる。また
、原子炉出力を冷却材の冷却能力以下にして原子炉の安
全性をさらに向上り゛ることができる。

〔実施例〕

以Ｆ、本発明を図面に承り実施例により説明する。

第１図は本発明に係る原子炉出力低下装置の第１実施例
を承りものであり、図示しないシ１装系により測定され
た中性子束信号１はフィルタ２に入力されて特定周波数
域のみの中性子束信ｆ３１′とされ、この中性子束信号
１′は、比較３３に入力されるようにむつでいる。一方
、中性子束信号１を適当な１．１間理れ回路を通過させ
ることにＪ：り熱流束を模擬するか、あるいは等価の原
子炉蒸気流聞や原子炉圧力等から導かれる原子炉熱出力
信号４は、関数発生器５に入力され、中性子束設定信号
６を比較器３に出力するＪ：うになっている。前述した
中性子束信号１′Ｊ３よび中性子束設定信号６は比較器
３において比較され、中性子束信号１′が中性子束設定
信号６を下回る場合【よ比較器３から原子炉出力低下要
求信号７が制御棒駆動系あるいは原子炉緊急停止系など
に出力されるようになっている。

関数発生器５から比較器３に出力される中性子束設定信
号６は、第２図に曲線Ｆで示すように原子炉熱出力信号
４の関数となっているが、この関数の設定は、燃料の鮭
全性を考ｍするとともに、原子炉の運転上支障をぎたざ
ないようにされている。

前述した構成によれば、削装系により測定された中性子
束信号１の一部である中性子束信号１′と、原子炉熱出
力信号４が関数発生器５に入力されで形成された中性子
東設定信ｑ６とが比較器３において比較され、中性子束
信号１′が中性子束設定信号６を上回った場合には、こ
の比較器３からは何ら信号が出力されないが、中性子束
信号１′が中性子束設定信号６を下回った場合には、こ
の比較器３から原子炉出力低下要求信号７゛を制御棒駆
動系あるいは原子炉緊急停止系などに出力される。そし
て、制御棒駆動系に原子炉出力低下要求信号７が人力さ
れると、この制御棒駆動系【よ原子炉に制御棒を挿入し
て原子炉出力を低下せしめ、また原子炉緊急停止系に原
子炉出力低下要求信号７が入力されると原子炉は停止さ
れる。

第３図（ａ）および第３図（ｂ）は本実施例にＪ３いて
全数の再循環ポンプ電源が喪失した際の原子炉出力Ｊ３
よび被覆管温度をシュミレーションした結果であり、原
子炉熱出力信号４としては、中性子束信号１を６秒の時
定数を持つ時間遅れ回路（図示Ｕず）に入力して得られ
る擬似熱流束信号を用い、この擬似熱流束信号が定格値
以上の場合に中性子束が５０％以下であれば原子炉緊急
停止系により原子炉を停止するようにしている。

この第３図（ａ）および第３図（ｂ）にＪ：れば、前述
した従来のもののシュミレーション結果を示Ｊ゛第６図
と比較して曲線ＢおよびＣ′Ｃ−示１−炉心内の中性子
束ならびに燃料棒表面の熱流束は急減するので、曲線Ｅ
で示Ｊ−燃斜捧被覆管表面温度の上昇は従来のものより
鈍化し、燃料の健全ｆｉを保持することができる。

このように、本実施例によれば、中性子束信号１′が中
性子東設定信０６を下回ると原子炉出力低下要求信号７
が比較器３から出力されて制御棒駆動系あるいは原子炉
緊急停止系などに入力され、原子炉出力の低下あるいは
原子炉の停止が行なわれるので、燃料の健全性を確保り
ることができる。

また、原子炉出力を冷’ｆＪＩ材流吊のもつ冷却能力以
下に低下させることが可能となり、原子炉の安全性が向
上する。

なお、関数発生器５において設定される関数を適当なも
のとすることによりさらに早く原子炉を停止することが
できる。また、制御棒による原子炉出力制御が行なわれ
ない場合は、第５図により説明したように、原子炉冷却
材再循環系統ずなわら冷却材の炉心流ｍにより原子炉出
力を制御することができるので、原子炉冷却材再循環系
統の主制御器出力信号や再循環ポンプの回転数あるいは
ポンプ回転数要求信号といった制御信号を原子炉熱出力
信号４として使用ザることも可能である。

第４図は本発明の第２実施例を示すものであり、本実施
例は、中性子束設定信号６に対し中性子束信号１′が単
に下回っただりではなく、ある一定値だ１ノ下回ったと
きに初めて原子炉出力を低下さＵればよい場合に適用で
きる実ＩＭｐｌＩ′Ｃ−ある。

本実施例においては、図示しなし＼計装系にＪ：り測定
された中性子束信号１はフィルタ２に人力されて特定周
波数域のみの中性子束信号１′とされ、この中性子束信
号１′は偏差回路８に人力されるようになっ−Ｃいる。

一方、対応する種々の信￥−うのいずれかにより形成さ
れた原子炉熱出力信号４ｂ偏差回路８に入力されるよう
になっている。この偏差回路８は中性子束信号１′１１
３よび原子炉熱出力信号４の偏差をとり、その偏差値信
号９を比較器３に出力するようになっている。そして、
この比較器３は、設定値１０を入力し、偏差値信号９が
設定値１０を上回ったときに原子炉出力低下要求１３号
７を出力づるようになっている。この原子炉出力低下要
求信号７は前述した第１実施例と同様、制御棒操作系あ
るいは原子炉緊急停止系などに入力され、原子炉出力を
低下りるかあるいは原子炉を停止するようになっている
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、万一原子炉冷ｕ
＋材再循環ポンプの全数の電源喪失事故が発生したとし
ても、燃料棒の被覆管表面温度の温度上昇を低く抑えて
燃料の健全性を確保できる。

また、原子炉出力を冷却材の冷却能力以下にして原子炉
の安全性をさらに向上することができる。

【図面の簡単な説明】

Ｓ１図は本発明に係る原子炉出力低下装置の実施例を示
すブロック図、第２図は原子炉熱出力信号と中性子束設
定信号の関係を丞づグラフ、第３図（ａ）および第３図
（ｂ）は第１図の実施例におけるシュミレーション結果
を示づグラフ、第４図は本発明の他の実施例を示すブロ
ック図、第５図は冷７．ＩＩＰＡの炉心流量とＢａｔ子
炉出炉出力関係を示ずグラフ、第６図は従来の装置にお
けるシュミレージョン結果を示すグラフである。 １．１′・・・中性子束信号、２・・・フィルタ、３・
・・比較器、４・・・原子炉熱出力信号、５・・・関数
発生器、〔５・・・中性子束設定信号、７・・・原子炉
出力低下要求信号、８・・・偏差回路、９・・・偏差値
信号、１０・・・設定値。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第２図 時間　（衿） （ｂ） 第３閏 第４　図 冷開り々の炉喝・ｊ毘量 躬５図 第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉熱出力信号が入力され、この原子炉熱出力信
   号に基いて中性子束設定信号を出力する関数発生器と、
   この関数発生器からの中性子束設定信号ならびに測定し
   た中性子束信号を比較して中性子束信号が中性子束設定
   信号をある値だけ下回つたときに原子炉出力低下要求信
   号あるいは原子炉停止信号を出力する比較器とを有して
   なる原子炉出力低下装置。 ２、前記中性子束信号はフィルタを介して前記比較器に
   入力される特許請求の範囲第１項記載の原子炉出力低下
   装置。 ３、前記比較器には偏差回路からの信号が入力される特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の原子炉出力低下
   装置。 ４、前記原子炉熱出力信号は、前記中性子束信号を時間
   遅れ回路に通過させて形成されている特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれか一項に記載の原子炉出力低
   下装置。 ５、前記原子炉熱出力信号は、原子炉蒸気流量により形
   成されている特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れか一項に記載の原子炉出力低下装置。 ６、前記原子炉熱出力信号は、原子炉圧力により形成さ
   れている特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
   一項に記載の原子炉出力低下装置。 ７、前記原子炉熱出力信号は、原子炉冷却材再循環系の
   主制御器出力信号により形成されている特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれか一項に記載の原子炉出力
   低下装置。 ８、前記原子炉熱出力信号は、原子炉冷却材再循環ポン
   プの回転数あるいは回転数要求信号により形成されてい
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一項に
   記載の原子炉出力低下装置。