JP2012026944A - Nuclear reactor water supply control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉給水制御装置に関する。 The present invention relates to a reactor water supply control device.
一般に、原子力プラントは、複数台の給水ポンプを有する給水設備を有している。 In general, a nuclear power plant has a water supply facility having a plurality of water supply pumps.
原子炉給水制御装置は、これら給水ポンプの回転数又は給水ポンプの流量を調整する、流量調節弁の開度を変更する等して、原子炉の水位を予め定められた位置となるよう、原子炉への給水流量を制御している。 The reactor water supply control device adjusts the number of revolutions of the water supply pump or the flow rate of the water supply pump, changes the opening of the flow rate control valve, etc., so that the water level of the nuclear reactor becomes a predetermined position. The feed water flow rate to the furnace is controlled.
原子炉給水制御装置は、予め定められた原子炉水位と実際の原子炉水位との偏差により制御を行う単要素制御方式を基礎とする。また、ある程度の原子炉熱出力以上では、原子炉給水流量と主蒸気流量の偏差を用いて原子炉を出入りする水の量を平衡させることで、原子炉水位の変化を先行的に防ぐ制御を追加した三要素制御方式を用いて、給水流量を制御する。 The reactor water supply control device is based on a single element control system that performs control based on a deviation between a predetermined reactor water level and an actual reactor water level. Also, at a certain level of reactor heat output or higher, control to prevent changes in the reactor water level in advance by balancing the amount of water entering and exiting the reactor using the deviation between the reactor feedwater flow rate and the main steam flow rate. The feed water flow rate is controlled using the added three-element control method.
特許文献1は、原子炉水位,給水流量,主蒸気流量に加えて、原子炉出力の信号から必要給水流量を決定するよう構成された原子炉水位制御装置を開示する。
しかしながら、特許文献1では、急激な出力低下時に給水ポンプ全台が等しく減速する。そのため、給水ポンプの最低給水能力以下に給水流量を減少させる必要が生じた場合、給水制御装置は、ポンプトリップさせる、あるいは、給水を直接復水器へ送り原子炉をバイパスさせるために、各給水ポンプの配管に設けられた給水系統の再循環弁を開放して、原子炉への給水をバイパスさせている。給水ポンプのトリップや再循環弁の開放は、急激な給水流量の変化をもたらすため水位の大きな変動をもたらすことになり、プラントの安定な運転継続の観点からも望ましくない。
However, in
本発明は、上記の問題点を考慮し原子炉のどのような出力段階においても連続的な給水ポンプ制御を可能とする給水制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a feed water control apparatus that enables continuous feed water pump control at any output stage of a nuclear reactor in consideration of the above problems.
本発明は、個別制御部に、原子炉の熱出力相当信号が入力されることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a signal corresponding to a thermal output of a nuclear reactor is input to the individual control unit.
本発明によれば、急激な出力低下時にも給水ポンプトリップまたは再循環弁を開放することなく給水流量を減少させることができるため、水位の不要な変化を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the feed water flow rate without opening the feed water pump trip or the recirculation valve even when the output is suddenly reduced, and thus it is possible to suppress an unnecessary change in the water level.
図1は、給水制御装置を備えた原子力プラントの一実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of a nuclear power plant equipped with a water supply control device.
原子炉100で発生した主蒸気は主蒸気配管101を介しタービン102へ導かれる。ここで主蒸気はタービン102を回転させ、タービン102に接続された発電機103により電気エネルギーへ変換される。タービン102を通過した主蒸気は復水器104にて凝縮され液相に戻され、給水ポンプ105により再び原子炉100へ還流される。給水ポンプ105より原子炉側には原子炉100をバイパスし復水器104へつながる給水再循環系統がある。給水制御装置は、給水ポンプ105の制御下限能力以下での給水流量調節時には系統の再循環弁106を開放し、原子炉100をバイパスする給水ポンプ給水流量の配分を変更して原子炉100への給水流量を調整する。気水分離器107は、原子炉100内の蒸気から水を分離する装置である。そして、気水分離器107の上側に蒸気乾燥器108が設けられている。主蒸気流量計109は主蒸気配管101に設けられており、原子炉100からタービン102へ流れる蒸気流量を計測し、主蒸気流量信号S3を出力する。給水流量計110は給水ポンプ105によって供給される給水量を計測し、原子炉給水流量信号S2を出力する。中性子束検出器111は、原子炉内の中性子を検出し、給水制御装置1に中性子束計測信号S6を出力する。水位計112は、原子炉内の水位を計測し、原子炉水位信号S1を出力する。給水制御装置1は、給水ポンプ105に給水ポンプ制御指令S5を出力する。
Main steam generated in the nuclear reactor 100 is guided to the
図2は、給水制御装置の一実施例を示す。 FIG. 2 shows an embodiment of the water supply control device.
給水制御装置1は、主制御部2及び個別制御部3により構成される。なお、個別制御部3A,3B,・・・は、給水ポンプ105A,105B,・・・にそれぞれ対応して設けられている。図2では、個別制御部3A及び給水ポンプ105Aのみを示す。主制御部2は、原子炉水位信号S1と水位設定値との偏差を比例積分演算し、給水流量要求指令S4を出力する(これを単要素制御と呼ぶ)。
The water
一方、ある程度の出力以上では、原子炉給水流量信号S2と主蒸気流量信号S3の偏差を原子炉水位信号S1に加算し、三要素制御を行う。主制御部2からの給水流量要求指令S4は、給水ポンプごとの個別制御部3へ出力され、機器特性の補正などを経て給水ポンプ制御指令S5となる。
On the other hand, above a certain level of output, the deviation between the reactor water supply flow signal S2 and the main steam flow signal S3 is added to the reactor water level signal S1, and three-element control is performed. The feed water flow rate request command S4 from the
本実施例の主制御部2は、熱出力相当信号として中性子束計測信号S6が入力され、関数発生器4にて熱収支給水流量信号S7を計算している。熱収支給水流量信号S7は、原子炉に対しての必要な給水流量であるが、個々の給水ポンプに対して過大な値となるため、信号に処理を加える必要がある。個別制御部3Aにおいて、入力された熱収支給水流量信号S7からバイアス信号S8を差し引き、上下限制限器5で値を制限し、制御性を調整するために制御器6で例えば比例積分演算や信号増幅を信号値に掛け、個別制御指令S9を出力する。関数発生器7は、個別制御指令S9を機器特性により補正した後、給水ポンプ制御指令S5を出力する。制御器6の機能は、信号選択器8の下流に設けたり関数発生器7に集約しても良い。
The
上下限制限器5の制限範囲を給水ポンプの給水能力範囲内とし、バイアス信号S8を給水ポンプの制御を開始させたい給水流量とすれば、熱収支給水流量信号S7がバイアス信号S8以上になるまで制御指令が制御器6に出力されない。また、熱収支給水流量信号S7が給水ポンプ105Aの容量を超えても、上下限制限器5が上限を制限するため、給水ポンプ105Aに異常をきたすことはない。
If the limit range of the upper /
バイアス信号S8は給水ポンプごとにずらした値とすれば、給水ポンプの起動タイミングに差を与えることができる。また、熱収支給水流量信号S7から一定の値を差し引いているので、出力低下時にも出力上昇時と同様に、制御指令は給水ポンプごとに順次減少していく。 If the bias signal S8 is a value shifted for each feed pump, a difference can be given to the start timing of the feed pump. Further, since a certain value is subtracted from the heat balance water supply flow rate signal S7, the control command is sequentially reduced for each water supply pump at the time of output decrease as in the case of output increase.
信号選択器8は、給水流量要求指令S4による制御モードと個別制御指令S9による制御モードとを切り替える働きをしている。図3(a)は信号選択器の一実施例である。信号選択器8は、任意のタイミングで切り替える以外に、給水流量要求指令S4と熱収支給水流量信号S7の偏差を取り込み、その偏差が設定値以内まで小さくなれば、給水流量要求指令S4による制御モードに切り替える(接点ab間をつなぐ)。
The
図3(b)は信号選択器の別の実施例である。この信号選択器は、通常、低値優先回路のみを用い(接点bc間をつなぐ)、必要に応じて給水流量要求指令S4による制御モードを選択できるよう(接点ab間をつなぐ)、バイパス回路を設けている。 FIG. 3 (b) shows another embodiment of the signal selector. This signal selector normally uses only a low-value priority circuit (connecting between the contacts bc), and can select a control mode according to the feed water flow rate request command S4 (connecting between the contacts ab) if necessary. Provided.
図4は、本実施例における熱出力と給水流量と個別制御指令S9の関係を示す。横軸は熱出力であり、例えば時間とともに熱出力が単調に上昇する場合、図4の横軸は時間変化と同じである。区間イロにおいて、熱収支給水流量信号S7が増加する。但し、熱収支給水流量信号S7はバイアス信号S8より小さいため、ポンプ単体の給水流量である個別制御指令S9はゼロである。区間ロハにおいて、熱収支給水流量信号S7は引き続き増加する。また、熱収支給水流量S7はバイアス信号S8より大きくなるため、個別制御指令S9により給水ポンプ105Aの給水流量が徐々に増加する。区間ハニでは、区間ロハで起動した給水ポンプ105Aとは異なる給水ポンプ105Bによって給水流量が徐々に増加する。また、給水ポンプ105Aは最大給水流量に到達し、その後は最大給水流量を維持する。
FIG. 4 shows the relationship among the heat output, the feed water flow rate, and the individual control command S9 in this embodiment. The horizontal axis is the heat output. For example, when the heat output increases monotonically with time, the horizontal axis in FIG. 4 is the same as the time change. In the section Iro, the heat balance water supply flow rate signal S7 increases. However, since the heat balance water supply flow rate signal S7 is smaller than the bias signal S8, the individual control command S9 which is the water supply flow rate of the pump alone is zero. In the section Loja, the heat balance water supply flow rate signal S7 continues to increase. Further, since the heat balance water supply flow rate S7 becomes larger than the bias signal S8, the water supply flow rate of the
なお、熱出力を減少させる場合は、各給水ポンプによる給水流量を順番に減少させればよい。 In addition, what is necessary is just to reduce the feed water flow rate by each feed water pump in order, when reducing heat output.
このように、本実施例では、前記個別制御部3Aに、原子炉の熱出力相当信号が入力されている。そのため、図4において、急激に出力が低下した場合でも、給水ポンプ105C,105B,105Aの順に、給水流量を低下させることが可能である。そのため、給水ポンプトリップまたは再循環弁を開放することなく給水流量を減少させることができるため、水位の不要な変化を抑制することが可能となる。 Thus, in the present embodiment, a signal corresponding to the thermal output of the nuclear reactor is input to the individual control unit 3A. Therefore, in FIG. 4, even when the output is suddenly reduced, the feed water flow rate can be lowered in the order of the feed water pumps 105C, 105B, and 105A. Therefore, since the feed water flow rate can be reduced without opening the feed water pump trip or the recirculation valve, it is possible to suppress an unnecessary change in the water level.
図4では、順番に給水ポンプを起動させ、給水流量を変化させる形態となっているが、バイアス量を小さくして複数台が同時に給水流量を変化させても良い。その場合は制御器6で信号増幅の係数を1未満として値を小さくし、個別制御指令S9による制御モードで制御されている給水ポンプへの制御指令の合計が熱収支給水流量S7を超えないようにする必要がある。
In FIG. 4, the water supply pumps are sequentially activated to change the water supply flow rate. However, a plurality of units may change the water supply flow rate at the same time by reducing the bias amount. In that case, the
このように、バイアス信号S8と個別制御部の比例ゲイン6とを適切に変更すれば、本実施例による給水制御装置は給水ポンプの台数又は給水能力に依存せず、どのような給水ポンプ構成でも制御可能となる。
Thus, if the bias signal S8 and the
本実施例では熱出力相当信号として中性子束計測信号を用いたが、発電機出力又は原子炉圧力制御器の全蒸気流量要求信号などを用いたり、またこれらを組み合わせて用いても良い。 In this embodiment, the neutron flux measurement signal is used as the thermal output equivalent signal. However, the generator output or the total steam flow request signal of the reactor pressure controller may be used, or these may be used in combination.
また、本発明における原子炉を蒸気発生器とみなせば、加圧水型原子炉にも本発明による給水制御装置を適用することが可能であり、この場合入力の熱出力相当信号として1次冷却水温度を用いることも考えられる。 Further, if the nuclear reactor in the present invention is regarded as a steam generator, the water supply control apparatus according to the present invention can be applied to a pressurized water reactor, and in this case, the primary cooling water temperature as an input heat output equivalent signal. It is also possible to use.
1 給水制御装置
2 主制御部
3 個別制御部
4,7 関数発生器
5 上下限制限器
6 制御器
8 信号選択器
S1 原子炉水位信号
S2 原子炉給水流量信号
S3 主蒸気流量信号
S4 給水流量要求指令
S5 給水ポンプ制御指令
S6 中性子束計測信号
S7 熱収支給水流量信号
S8 バイアス信号
S9 個別制御指令
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記給水流量要求信号に基づいて各給水ポンプに給水ポンプ制御指令を発する個別制御部を備えた原子炉給水制御装置であって、
前記個別制御部に、原子炉の熱出力相当信号が入力されることを特徴とする原子炉給水制御装置。 A main controller that generates a feedwater flow rate request signal based on the reactor water level signal, the reactor feedwater flow rate signal, and the main steam flow rate signal;
Reactor water supply control device comprising an individual control unit that issues a water supply pump control command to each water supply pump based on the water supply flow rate request signal,
A reactor water supply control apparatus, wherein a signal corresponding to a thermal output of a reactor is input to the individual control unit.
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