JPS6337918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉加熱制御装置に係り、特に、原
子炉プラントにおける炉水温度の上昇率を規定内
に抑えるに最適な原子炉加熱制御装置に関する。

従来の沸騰水型原子力プラントでは、運転員の
手動による制御棒操作で、核加熱が行なわれてい
る。この場合、運転員は、あらかじめ定められた
制御棒引抜きシーケンスに従つて、制御棒を操作
し、原子炉水の温度が、運転技術仕様書で定めら
れた温度上昇率（55℃／Hr）を越えないよう、
監視しながら加熱操作を行なつている。

第１図は従来の原子力プラントの一例を示す系
統図である。

原子炉１の内部には、炉心２、制御棒３が装着
され、制御棒３は制御棒駆動機構４により所定の
制御が行なわれる。原子炉１で発生した蒸気は、
タービン止め弁７を介してタービン５に供給さ
れ、仕事の終つた蒸気は復水器６に送られ、再び
給水として用いられる。また、タービンバイパス
蒸気はタービンバイパス弁８を介して復水器６に
バイパスされる。このバイパス操作は、規定の温
度上昇率を越えた場合に、この温度上昇率に対応
する主蒸気管の圧力を圧力検出器９で検出し、こ
れに基づいて圧力制御装置１０を制御し、タービ
ンバイパス弁８を開き、原子炉１で発生した蒸気
を復水器６にバイパスし、温度上昇率を抑える。
このとき、運転員は制御棒３の引抜きを中止する
か、或いは挿入操作をすることにより、炉心２で
の核反応を抑制し、規定の温度上昇率に復帰する
ように操作している。

しかしながら、このような操作では次に示すよ
うな問題点を有している。

(a) プラント起動時の操作負担が大きいため、温
度上昇の制約条件を守りながら運転するには、
熟練した技術が必要である。

(b) 温度変化率を従来計装より、適確に知ること
は難しく、制約条件を厳密に守ることは、運転
効率の面からも思わしくない。

本発明の目的は、制約条件を守つて効果的な加
熱操作が実施できしかも加熱操作時における運転
員の操作負担を軽減できる原子炉加熱制御装置を
提供することにある。

本発明の特徴は、原子炉の炉水の温度を求める
手段と、前記温度を求める手段にて得られた炉水
温度と目標温度との偏差である温度偏差信号を求
める第１偏差演算手段と、前記温度を求める手段
で得られた炉水温度を入力して温度上昇率を求め
る手段と、前記温度上昇率と目標温度上昇率との
偏差である温度上昇率偏差信号を求める第２偏差
演算手段と、前記第１偏差演算手段から出力され
た前記温度偏差信号及び前記第２偏差演算手段か
ら出力された前記温度上昇率偏差信号のうちで低
値の偏差信号を選択して出力する低値優先回路
と、前記低値優先回路から出力され前記偏差信号
の絶対値が不感帯設定値以上で且つ、前記偏差信
号が正であるときに制御棒引抜き指令を出力し、
前記偏差信号が負であるときに制御棒挿入指令を
出力する制御棒操作判定手段と、制御棒選択シー
ケンス制御手段にて選択された制御棒を前記制御
棒操作判定手段から出力された指令に基づいて操
作する制御棒駆動制御手段とを備えたことにあ
る。

第２図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。第２図においては第１図で用いたと同一部材
であるものには同一符号を付している。

原子炉の実温度は再循環ポンプ１１の吸込部に
取付けられている温度検出器１２によつて測定
し、任意の温度に保持するための温度設定器１３
と比較され、温度偏差が演算される。一方、測定
温度は微分器１５で、実際の温度上昇率が求めら
れたのち、温度上昇率設定器１４と比較され偏差
を求める。温度設定器１３、温度上昇率設定器１
４はポテンシヨメータで設定信号を出力する。こ
の偏差は、積分器１６を通し、温度上昇率偏差と
なる。これら二つの温度偏差と温度上昇率偏差の
信号は、低値優先回路１７で、低値が選択され
る。低値優先回路１７は最初は温度上昇率偏差信
号が優先され、目標温度近くまで原子炉が加熱さ
れると、温度偏差が優先されるようにするために
設けられている。

低値優先回路１７で選択された偏差信号は、こ
の偏差量に応じて、制御棒の操作量を判定する。
この判定は制御棒操作判定部１８で行なわれる。
この制御棒操作判定部１８の制御アルゴリズムを
示したのが第３図である。演算された温度偏差
TDEFが次式を満足するときに制御棒操作を判定
する。

｜TDEF｜＞ε ……(1) TDEF＞０：制御棒１ノツチ引抜 ……(2) TDEF＜０：制御棒１ノツチ挿入 ……(3) すなわち、温度偏差の絶対値がε（不感帯）以
上であれば、その正負に対応して、制御棒の引
抜・挿入方向を判定する。この場合の引抜・挿入
量は、すべて１ノツチとし、１ノツチ操作終了
後、再び温度偏差の演算がくり返され、次の制御
棒操作が決定される。

操作すべき制御棒は、制御棒選択シーケンス制
御部１９で決められる。これは、従来の制御棒価
値ミニマイザ（RWM）で使用する制御棒選択シ
ーケンスを用いる。RWMは、原子炉出力が低い
時（25％以下）に、制御棒の引抜・挿入を阻止す
る機能をもち、正しい制御棒選択シーケンスに従
つて制御棒の引抜・挿入が行なわれることを監視
する。すなわち、ここで操作すべき制御棒が選択
され、この制御棒が前述の操作判定に基づき、１
ノツチづつ引抜くか、挿入するかが決められる。

選択された制御棒、および操作方向（引抜・挿
入）は表示装置２０に表示され、運転員に知らし
める。また、制御棒駆動制御装置２１で、選択さ
れた制御棒を自動的に駆動させ、原子炉の加熱操
作が行なわれる。

第４図は本発明の制御動作説明図である。第４
図において、点線特性は目標温度上昇曲線を示
し、実線特性は炉水温度を示す。

予め与えられた目標温度および上昇率に対し、
制御開始段階では、目標温度上昇率の偏差が優先
され、制御棒引抜指令が連続的に出力される。そ
の結果、温度上昇率が目標値に達するので引抜指
令は出力されなくなる。その後、再び実際の温度
上昇率が目標値よりも小さくなるので、その時点
で再び制御棒引抜指令が出力される。このような
制御動作をくり返しながら、加熱が続けられる。
目標温度近傍では温度偏差が優先され、目標温度
で一定に炉水温度を維持するよう制御される。何
らかの原因で、万一、目標温度上昇率を越えるよ
うな温度上昇率となつた場合、その時点で制御棒
挿入指令が出力され、温度上昇率を下げ、目標温
度上昇率を守るよう修正動作が行なわれる。

以上のように本発明の実施例によれば、原子炉
の加熱操作を、温度上昇率という制約条件を守り
ながら効果的に行うことができる。すなわち、低
値優先回路１７を設けているので最初は温度上昇
率偏差信号に基づく制御棒操作にて温度上昇率の
設定値を守りながら温度上昇を行うことができ、
微分的要素を加味した温度上昇の先行的制御が可
能になる。このため、制約条件を守つた効果的な
加熱操作が可能になる。

また、制御棒操作判定部１８が低値優先回路１
７の出力に基づいて前述のように定めた制御棒操
作量により、制御棒駆動装置２１が制御棒選択シ
ーケンス制御部１９にて選択された制御棒を自動
的に操作する。このように制御棒操作を自動的に
行うことができるので、加熱操作時における運転
員の操作負担を著しく軽減できる。更には このように、制御棒操作を自動的に行なうこと
により、運転員の操作負担を軽減するとともに、
自動運転の操作内容をあわせて表示しているの
で、運転員の監視が容易となる。

本発明の実施例として、温度設定器で目標温度
を定める方式を述べたが、実際の加熱過程では圧
力を一定に保持する場合が多い。このようなケー
スに対しては、温度設定器の代りに圧力設定器を
用い、設定した圧力より飽和温度を演算し、同様
な制御を実行することができる。

本発明によれば、低値優先回路を設けているの
で、温度偏差信号に先行させて温度上昇率偏差信
号による加熱操作を行うことができ、制約条件を
守つた効果的な加熱操作が可能になる。また、制
御棒駆動制御手段が、制御棒選択シーケンス制御
手段にて選択された制御棒を制御棒操作判定手段
にて求められた制御棒操作指令、すなわち低値優
先回路の出力に基づいて求められた制御棒操作指
令により自動的に操作するので、加熱操作時にお
ける運転員の操作負担を著しく軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子力プラントの系統図、第２図は本
発明の実施例のブロツク図、第３図は本発明に係
る制御棒操作判定部の制御アルゴリズム、第４図
は本発明の制御動作説明図である。 １……原子炉、２……炉心、３……制御棒、４
……制御棒駆動機構、１１……再循環ポンプ、１
２……温度検出器、１３……温度設定器、１４…
…温度上昇率設定器、１５……微分器、１６……
積分器、１７……低値優先回路、１８……制御棒
操作判定部、１９……制御棒選択シーケンス制御
部、２０……表示装置、２１……制御棒駆動制御
装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉の炉水の温度を求める手段と、前記温
   度を求める手段にて得られた炉水温度と目標温度
   との偏差である温度偏差信号を求める第１偏差演
   算手段と、前記温度を求める手段で得られた炉水
   温度を入力して温度上昇率を求める手段と、前記
   温度上昇率と目標温度上昇率との偏差である温度
   上昇率偏差信号を求める第２偏差演算手段と、前
   記第１偏差演算手段から出力された前記温度偏差
   信号及び前記第２偏差演算手段から出力された前
   記温度上昇率偏差信号のうちで低値の偏差信号を
   選択して出力する低値優先回路と、前記低値優先
   回路から出力された前記偏差信号の絶対値が不感
   帯設定値以上で且つ、前記偏差信号が正であると
   きに制御棒引抜き指令を出力し、前記偏差信号が
   負であるときに制御棒挿入指令を出力する制御棒
   操作判定手段と、制御棒選択シーケンス制御手段
   にて選択された制御棒を前記制御棒操作判定手段
   から出力された指令に基づいて操作する制御棒駆
   動制御手段とを備えた原子炉加熱制御装置。