JPS6263890A - 原子炉出力制御装置 - 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、原子炉出力側＃装置に係夛、特に、反応度制
御装置として、制御棒位置を制御する制御棒制御装置と
１水中のほう酸濃度を制御するζ１う酸濃度制御装置と
を備えた重水減速軽水沸騰型原子炉の出力を制御する原
子炉出力別＠装置に関する。

〔発明の背景〕

重水減速軽水沸騰型原子炉の出力制御は、炉心内制御棒
位置の調整と重水中のほう酸濃度の調整とを組合せた反
応度制御によりなされている。制御棒は、原子炉出力を
所定出力に維持し、出力分布を調整するために、適切な
位置に調節される。

また、ほう酸濃度は、出力制御と日負荷調整運転と長時
間の燃廃に伴なう反応度補償とのために。

所定の値に調整される。

原子炉出力制御系の構成を第３図に示す。図において、
１は出力、ｔ４整用制御樟、２は中央制御盤。

３は原子炉％４は中性子束検出器、５は制御棒駆動装置
、６は制御棒制御装置、７はほう酸濃度検重器、８はほ
う酸濃度制御装置、９ばほう酸濃度制御系である。

本制御系において原子炉出力は下記のように制御される
。

原子炉３には、出力調整用制御棒１があセ、この制御棒
の位置は、制御棒制御装置６からの駆動信号に基づき、
制御棒駆動装置５によって調節さｎる。原子炉出力は、
中央制御！２で運転員が設定した出力設定信号によシ、
実際の原子ｆ出力信号との偏差がなくなるまで、前記出
力調整用制御棒ｌを駆動して制御される。なお、実際の
原子炉出力はＳ原子炉３の内に設けた中性子束検出器４
で検出される。その検出１８号が制御棒制御装置６のフ
ィードバック信号となる。

このような制御系において、もし、実際の原子炉出力が
、出力設定信号よシ高い場合には、負の反応度を投入す
るため、出力調整用制御棒を挿入方向に駆動し、実際の
原子炉出力が、出力設定信号と同じになるまで制御を継
続する。

なお、実際には複数の中性子束検出器があり、原子炉の
平均出力ｌｒ：０検出するようになっている。

また、同様に複数の出力調整用制御棒が原子炉内に均等
に設置されており、制御に心安な反応度を確保するとと
もに、それらを同時に動かし、中性子束分布がゆがまな
いようにしている。

前述とは逆に。実際の原子炉出力が出力設定信号よシ低
い場合には。正の反応度を投入するため。

出力調整用制御棒を引抜方向に駆動させる。

一方。ほう酸濃度制御装置８は、ほう酸濃度制御系９を
用いて、重水中のほう酸濃度が一定の濃度となるよう制
御している。重水中のほう酸を除去すると、ほう酸濃度
が小さくなり、正の反応度が印加され、原子炉の出力は
増加する。一方、ほう酸を注入すると、ほう酸濃度が大
きくなシ、負の反応度が印加され、原子炉の出力は減少
する。

大慣な負荷変更を実施する場合、例えば１日負荷調整を
実施する場合などは、この性質を利用し。

第３図に図示していないが、プロセス計算機からの指令
で、ほう酸を除去したシ注入したりしてほう酸濃度を変
え、原子炉の出力を制御している。

通常の出カ一定運転では、前述の制御棒制御装置６によ
シ、出力設定信号に応じて出力調整用制御棒を一定位置
に制御するとともに、ほう酸濃度制御装置８によシ、ほ
う酸濃度を一定に制御している。しかしながら、このよ
うな状態においても。

実際の原子炉では、ゆつくシではめるが１反応度が変化
するので、出力調整用制御棒１が、ゆつくシと抜けたり
１弾人されたシする。この制御棒の動作を補償するため
に、制御棒制御装置６からほう酸濃度制御装置８へ、ほ
う酸除去・注入速度補正信号を出力している。

この信号は次のような機能をもっている。制御棒制御装
置６からほう酸濃度制御装置８を介してほう酸濃度制御
装置９へ出力されるほう酸除去・注入速度補正１ｇ号は
、出力運転時の長時間燃焼に伴う反応度補償やほう酸濃
度変化によシ、原子炉出力に比例する中性子束が減少又
は増加し、出力調整用制御４１が引き抜き又は挿入制限
位置に達したら、制御棒を基準位置に戻すため自動的に
出力される。そのときの制御棒位置、ほう酸濃度。

中性子束の関係を４４図に示す。このように、制御棒を
ある範囲内で駆動させ原子炉出力を調整できる。

しかし、このほう酸除去・注入速度補正信号は。

過渡的な反応度外乱の印加や制御棒駆動装置の故障によ
シ制＃欅が異常々速度で引抜＠または挿入され、上限ま
たは下限位置に達した場合でも出力される。その結果、
第５図に示すように、出力調整用制御棒が上限又は下限
位置に達して、ほう酸除去又は注入速度補正信号が出力
され、ほう酸が除去又は注入されているにも拘らず、制
御棒が予定通シ挿入されまたは引抜かれなくて基準位置
に戻らない場合でも、ほう酸は除去又は注入され続ける
。これは、中性子束すなわち原子炉出力の異常な上昇又
は下降を引き起こす。

原子炉出力の異常な上昇よシ中性子束が定格の１１０チ
に到達した場合には、制御棒停止装置（ＲＡＭ：Ｒｏｄ
　　５ｔｏｐ　Ｍｏｎ１ｔ’ｏｒ　）が作動して、制御
棒引抜きが停止するとともに、ほう酸除去許可信号がリ
セットされる。更に出力が上昇した場合には、安全停止
制御棒を炉心内に急速挿入して原子炉を停止させるよう
になっている。したがって、安全上問題となることはな
いが、制御系が原子炉出力の異常な上昇又は下降を助長
するように動作することは、好ましくない。

更に、第６図に示す↓うに、出力調整用制御棒が一旦上
限位置るるいは下限位置に達し、ほう酸除去あるいは圧
入速度補正信号が出力されても。

その後、制御装置の故障等によシ制脚棒が基準位置に戻
らないような場合が考えられ、前述の例と同様に好まし
くない状態といえる。

以上、説明したように、は５１ｍ２８度制御装置に対し
て、補正信号を出す際あるいは出している時には、その
状態が正常に期待されている状態か否かを判断し、４正
信号を出力するか否かあるいは出力し続けるか否かを判
別する必要がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、出力調整用制御棒の動作を監視し、補
償動作を行うほう酸除去・注入速度補正信号の出力を、
制御棒位置に対応して正しく要求されている時にのみ出
力する原子炉出力制御装置？提供することである。

〔発明の概要〕

本発明は、出力調整用制御棒の基準位置から。

上限または下限位置に達するまでの時間を計測し。

これらの時間が予め定められた時間より長い時にのみ、
予め定められたほう酸隊去・注入補正信号を出力すると
ともに、このほう酸除去・注入補正信号を発した後は、
予め定められた時間よりも艮〈は、この補正信号を出し
続けない原子炉出力制御装置を提案するものである。

これによシ、過渡的に印加された反応度によって、制御
棒が、上限または下限位置に達しても。

補正信号は出力されないし、又、補正信号が発せられた
後に所定時間を越えても、制＃棒が基準位置に戻らない
場合は、異常であると判定し、その時点で、この制御動
作を中止するので、異常な出力上昇や下降をこの制御動
作で助長することがない。

〔発明の実施例〕

重水減速軽水沸騰型原子カプラントに本発’！適用した
実施例を、第１図と第２図にょシ説明する。

本プラントの反応度制御設備は、出方調整用制御棒位置
を制御する制御伸制御装置と重水中のほう酸濃度を制御
するほう酸濃度制御装置との２つの制御装置によシ構成
され、第３図の従来例をほぼそのまま便用できる。

通常の出カ一定運転では出力調整用制御棒は。

原子炉出力設定に応じ、原子炉核計装系よりの原子炉出
力信号とフィードバック信号として、一定出力となるよ
うに制御されている。この時の制御棒の位置は、基準位
置と呼ばれるほぼ原子炉の中央付近にある。

この状態で１重水中のほう酸が除去あるいは注入された
シ燃料の燃焼が進むと、ゆっくかとした変化ではあるが
、原子炉の出力が変化する。この出力変化を補償し、原
子炉の出力を一定にするため、出力調整用制御棒が、引
抜かれたり、（出力を増加させる）挿入されだシ（出力
を減少させる）する。やがて出力調整用制御棒の位置は
、第】図（Ａ）に示す上限位置あるいは下限位置に達す
る。

ここでは、基準位置にあった出力調整用制御棒がＴ１時
間で上限位置沈達Ｕ、たと仮定する。これを予め定めた
時間で、と比較する。Ｔｉ＞Ｔ−の場合は、第１図（Ａ
）に示すように、当初予想された反応度の印加による制
御棒駆動であると判断し、予め定められた量のほう酸除
去１６号を出力し、制御棒を再び基準位置に戻す通常の
制御動作を実行する。これに対し、Ｔ、（Ｔ、の場合は
、第１図（Ｂ）に示−すように、印加された反応度が、
制御棒位置により補償すべく予定された反応度よシも単
位時間当り過大な状態で制御棒が駆動されたと判断し、
ほう酸除去信号全出力しないようにする。

次に、上限位置に達した制御棒を基準位置に戻すまでの
制御について説明する。この制御動作を実行するために
、壕ず、ほう酸除去信号全出力する時間Ｔｂを予め定め
ておく。第１図（Ａ）に示すように実際に制御棒が基準
位置に戻るまでの時間″Ｐ２と比較し、Ｔ２＜Ｔｂであ
れば、基準位置に戻るまでほう酸除去信号を出力し、こ
れは正しい制御動作と判定する。一方、第１図（Ｂ）に
示すようにＴ５時間が経過しても、制＃俸位置が基準位
置に戻らない場合には、異常な反応度が印加されている
と、ｆ４Ｉ祈し、この時点で、ほう酸除去信号の出力を
停止する。この時の予め定める時間Ｔｂは１次のように
して求められる。

ＬＸΔρｃ３−＝Δρ６．。ＸＴｂ Ｌ　：基準位置から上限泣ｌまでの距離Δρｃｍ　：出
力調整用制御棒単位長さ当シの反応価値 Δρ１１０　　：単位ほう酸濃度の単位時間当り変化す
る時の反応度価値 これより、Ｔ１．＝ＬＸΔρＣ１／Δρ旧。となる。

制御棒が基Ｊ部位置から下限位置に達した場合も。

前述と同様な動作をするので、説明は省略するが。

第１図（Ｃ）に、その動作を示しておく。

なお１本制濁アルゴリズムのフローチャートを第２図に
示す。このフローチャートで示した制御アルゴリズムは
、第３図制御棒制御装置６の中で実行される。実際の制
御棒制御装置６は、マイクロプロセッサ等で構成される
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、制御棒０位１１１が予め定められた位
置に達し、た時、制御棒を基準位置に灰すための制御動
作が６予め予想さ′！１．た時にのみ許＋ｉＪされ、ほ
う酸濃度を変更するので、異常な中性子束の上昇または
下降を助長することがない。従ってプラントの安全性が
向上するとともに、制糾動作の異常を適確に検知でき。

運転員に適確な対応動作を促すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の制＃動作を示−ノ°図、第
２図は第１図実施例の制御アルゴリズムのフローチャー
ト。第３図は本発明を適用すべき原子炉出力制御系のブ
ロック図、第４図〜第６図は従来技術における制御棒の
制御動作を示す図である。 １・・・出力調整用制御棒、２・・・中央制＃盤、３・
・・原子炉、４・・・中性子束検出器、５・・・制御棒
駆動装置、６・・・制御棒制御装置、７・・・ほう酸濃
度検出器、８・・・ほう酸濃度制御装置、９・・・ほう
酸濃度制御系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原子炉出力を制御するための反応度制御装置として
   、制御棒の位置を制御する制御棒制御装置とほう酸の濃
   度を制御するほう酸濃度制御装置とを備え、制御棒が予
   め定めた上限または下限位置に達したときに、制御棒制
   御装置がほう酸濃度制御装置にほう酸濃度を変更させる
   指令を出し、制御棒を予め定めた基準位置に戻す方式の
   原子炉出力制御装置において、制御棒制御装置が、制御
   棒が前記上限または下限位置と基準位置との間を移動す
   る時間を測定する手段と、基準位置から上限または下限
   位置に達する時間が所定値より長いとき、および上限ま
   たは下限位置から基準位置に戻る時間が所定値より短い
   ときにのみ、ほう酸濃度制御装置に上記濃度変更指令を
   出し続ける手段とを有し、ほう酸濃度変更制御を行なわ
   せることを特徴とする原子炉出力制御装置。