JPS63256892A - 再循環流量制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は沸騰水型Ｊｈｔ子炉等の余子−再循環流量（従
来の技術） 一般に沸騰水型原子炉においては、原子炉格納容器に原
子炉圧力容器が収納されており、この原子炉圧力容器内
に多数の核燃料を収容した燃料集合体が装荷されて炉心
部が構成される。しかして原子炉は制御棒と炉心流量と
を制御することにより、原子炉運転が調節される。通常
の原子炉運転は第５図に示す流量制御による流量制御（
強制循環）曲線Ｅ、Ｆと自然循環曲線りと安定性ライン
Ｇとを考慮して得られる安定領域内で行われ、この安定
領域は原子炉の安全を確保するための最低流電を制限す
る最低ポンプスピード等を設定することにより決定され
る。

また、この安定領域では、原子炉の安定性は確保される
。

ところで、沸騰水型原子炉の安定性には、局所的なチャ
ンネル安定性と全体的な炉心安定性とがある。チャンネ
ル安定性は、燃料チャンネルボックス内を流れるチャン
ネル流量の振動により減速材への熱の移動が妨げられ、
局所的に炉出力が振動する燃料チャンネルボックス内の
熱水カ学的安定性を意味し、チャンネル入口流量、チャ
ンネル内圧力損失との間の輸送遅れおよび帰環効果によ
り定まるチャンネルボックス内の気液二相流の安定性で
ある。これに対し、炉心安定性は、炉心平均の中性子束
安定性を意味し、炉心全体の中性子束と炉心内のボイド
址との間の輸送遅れおよび原子炉全体の反応度帰還効果
により定まる炉心全体的安定性である。

炉心安定性及びチャンネル安定性を示す指標として第６
図に示す安定性減幅比Ｘ、／Ｘ、が用いられデ る、安定性減幅比はス！ツブ状外乱に対する応答歇関係
を示すもので、オーバーシュート欧の比で表わされる。

安定性減幅比が１．０より大きければ応答は発散振動と
なり不安定になる。

通常の原子炉運転では、原子炉が不安定にならないよう
再循環流量で出力を調整している。最低ポンプスピード
は出力を流量で制御する場合の下限であり、この点では
安定性は最も厳しいものとなる。従って、この最低ポン
プスピードは、第５図に示すとおり最低ポンプスピード
の最大出力時■（に安定性がある一定の余裕Ｙもつよう
に設計されている。また従来の運転では、原子炉運転の
サイクルを通して出力分布等の炉心状態があまり変化し
ないように設計された燃料を用いて行っているため、安
定性がサイクルを通して大幅に悪化又は改善されること
はない。そこで、最低ポンプスピードの設定値はサイク
ルを通して常に一定に設定されている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来負荷追従運転時等の出力変財時第５図に示される余
裕Ｙが十分でなく、出力変更を制限される場合が時々あ
った。本発明はこの余裕Ｙを拡大することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 中性子計装系からの中性子検出信号より原子炉炉心の軸
方向出力分布を監視する軸方向出力分布監視器と、上記
軸方出力分布信号を予め設定された出力分布と比較し、
その分布にある一定時間以上変化がみられたとき、最低
ポンプスピードの設定変更信号を出力する最低ポンプス
ピード設定変更器とを具備する。

（作　用） サイクルによって軸方向出力分布が変化（サイクル初期
では下部ピークで燃焼度が進むにつれ上部ピークになる
）する燃料炉心設計を採用している。通常運転中は、中
性子計装系から得られる中性子検出（８号より炉心の軸
方向出力分布を監視する。この軸方向出力分布監視器か
らの（８号を予め設定した出力分布と比較することによ
り、その出力分布が設定分布より上部ピーク傾向か否か
が判断される。上部ピーク傾向であると観測されたとき
最低ポンプスピード設定変更器により、最低ポンプスピ
ードの設定値を下げる。この変更により運転領域の拡大
を図ることができる。

また、このような燃料ではサイクル末期で出力分布が上
方ピークとなるためサイクル末期での制御棒反応度が悪
化するが、最低ポンプスピードの設定値を下げることに
より、機器故障等でファースト・ランバックを行う際に
過渡に対する余裕を増大することができる。

（実施例） サイクルに応じて出力分布等の炉心状態が変化する場合
の運転を考える。−例として、サイクル末期での反応度
を向上するため軸方向出力分布が第３図の状態から第４
図に示す状態に変化をする燃料炉心設計を採用した場合
の運転を考える。この燃料炉心設計はサイクル初期から
中期での軸方向出力分布をカドリニウム（Ｇｄ）　（中
性子吸収材）の分布等により５第３図に示す様に下部ピ
ークにし、サイクル末期で軸方向出力分布を第４図に示
す様に上部ピークにするものである。このような燃料炉
心設計を用いた場合には、第２図の２に示すような再循
環流量特性図になる。ところでこのような燃料炉心設計
ではサイクル末期で出力分布が上部ピークになるため制
御棒反応度が悪化する。

そのため機器故障等により、例えば圧力上昇トランジェ
ントが生じた場合には、炉心内のボイドがつぶれる、そ
のため反応度が上昇し燃料に対する熱的余裕が厳しくな
るためファーストランバック（再循環ポンプを最低ポン
プスピードに下げることにより出力を下げる）を行う。

この場合には、過渡変化対する余裕を広げるため、出来
るだけ低流量にすることを可能とする方がよい。ここで
第２図よりサイクル初期〜中期（線２で示される）に比
ベサイクル末期（線３で示される）では最低ポンプスピ
ード最大出力時（点４，５で示される）での安定性に対
する余裕が増加していることが判る。そこで、負荷追従
という点からも運転領域は広い方が良いため、安定性余
裕の増加するサイクル末期において、その余裕分を最低
ポンプスピード設定値を下げることにより運転領域を広
げることが可能となる。

第１図に本発明に係る原子釧喘循環流量制御装置を示す
。沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器１０内には多数の燃
料集合体が装荷された炉心部ＩＩが形成される。炉心部
１１は冷却材（減速材）により浸漬される一方この炉心
部１１に原子炉の炉出力を計装する中性計装系１２を構
成する炉内中性子検出器１３が複数個配設される。炉内
中性子検出器１３等からなる中性子計装系１２は局所出
力領域モニタ系（ＬＰＲＭ）１４＾と平均出力領域モニ
タ系１４Ｂとを有し、これらのモニタ系に中性子束信号
が入力される。

これらのモニタ系１４Ａ、　ＩｎからのＬＰＲＭ信号お
よびＡ　Ｐ　ＲＭ信号は軸方向出力分布監視器１５に人
力され、ここで炉心の軸方向出力分布状態が監視される
。

軸方向出力分布監視器１５からの信号ａは最低ボ予め設
定された出力分布とが比較され、ある一定時間（３０秒
から数分）以上設定出力分布より上部ピークを保つとき
最低ポンプスピード設定変更信号すが出力される。この
設定変更信号すが速度制御器１７に入力されると速度制
御器１７内の速度要求値の下限の設定値が変更される。

よって原子炉通常運転中に出力制御を行うため最低ポン
プスピードに落す信号が出された場合、この変更された
設定値までポンプスピードは落される。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の≠牟中再循環流量制御装置
は、原子炉の出力分布等炉心状態がサイクルに応じて変
化するような場合に軸方向出力分布 布監視器において監視された出力分布を最完ポンプスピ
ード設定変更器で予め設定されていた軸方向出力分布と
比較し設定分布よりある一定時間上方ピークを保つとき
、最低ポンプスピード設定変更信号を出力するようにす
る。よって原子炉の通常運転時に、負荷の追従がなされ
たときその運転領域を拡大することができる。また、軸
方向出力分布が上部ピークになる場合、その炉心状態で
は制御棒反応度が悪化するため、最低ポンプスピードを
下げることにより、過渡に対する余裕を拡大することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の再循環流破制御装置を示す図、第２図
は本発明の効果を示す流量制御曲線、第３図はサイクル
初期から中期の軸方向出力分布図、第４図はサイクル末
期の軸方向出力分布図、第５１０・・・原子炉圧力容器
　　　１１・・・炉心部１２・・・中性子計装系　　　
　１３・・・炉内中性子検出器１４Ａ・・・局所出力領
域モニタ系 １４Ｂ・・・平均出力領域モニタ系 １５・・・軸方向出方分布監視器 １６・・・最低ポンプスピード設定変更器１７・・・速
度制御器　　　　１８・・・再循環ポンプ代理人　弁理
士　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健 第１図 第２図 上立佑 １１６　　　　７Ｕダ士エカ 〔ブイ７ノシネ刀英月〜申其月ｊ 第３図 下＠　　　王Ｕり寸工刀　　゛ 〔ティア１１／末１月Ｊ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉の炉心状態を検出する中性子計装系と、この中性
   子計装系からの中性子検出信号より炉心の軸方向出力分
   布を監視する軸方向出力分布監視器と、この軸方向出力
   分布監視器からの軸方向出力分布信号が入力され予め設
   定された軸方向出力分布と比較し、その分布にある一定
   時間以上変化がみられたとき最低ポンプスピード設定変
   更信号を出力する最低ポンプスピード設定変更器を有す
   ることを特徴とする再循環流量制御装置。