JPS6029916B2 - 沸騰水型原子炉の給水制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、沸騰水型原子炉の給水制御装置に関する。

第１図に沸騰水型原子力発電所の全体の構成ならびに給
水制御系の概要構成を示す。

蒸気循環系について説明すると、原子炉格納容器１内に
原子炉の圧力容器２が収納されていて、炉心１８は原子
炉の圧力容器内に収納されており、炉心１８で発生した
蒸気は圧力容器２内において炉心上部に位置する気水分
離器４、蒸気乾燥器３を通り、次いで圧力容器２を出て
主蒸気気管２１、加減弁１１を介して主タービン１３に
到る。次に、主タービン１３に導ぴかれた蒸気は復水器
１６、復水ポンプ２２、復水脱塩器１６、給水加熱器１
７を経たのち給水ポンプ１９により原子炉に戻る。給水
ポンプ１９は駆動用タービン９により駆動される。主タ
ービン１３から戻ってきた給水と気水分雛器４から落下
してくる水は、再循環ポンプ１０‘こより炉○下部へ送
られて再び炉○の冷却に供される。

なお、バイパス弁１２は事故、起動時等に関なって主タ
ービン１３をバィパスし、直接復水器１５へ蒸気を送る
。

給水制御系は、原子炉の炉水位を検出する炉水位検出器
５、炉入口給水流量を検出する給水流量金６、炉出口蒸
気流量を検出する主蒸気流量計７およびこれらの検出器
または流量計による検出値に基づいて原子炉に対する給
水を制御する給水制御装置８とから構成される。

本発明はこの給水制御装置８に関するものである。次に
、第２図に従来の給水制御装置８の構成をブロック図で
示す。

給水制御装置８は、第２図に示すように、給水流量と主
蒸気流量との間の平衡を制御するミスマッチ制御部Ａと
、炉水位を一定に維持する水位制御部Ｂと、給水ポンプ
流量を制御する流量制御部Ｃとに大別される。ミスマッ
チ制御部Ａは、主蒸気流量計７により検出された主蒸気
流量信号Ｓ，および給水流量計６に検出された給水流量
信号Ｓ２を入力信号とし、加算演算器Ｚ．により両信号
Ｓ，、Ｓ２の差を求め、その差を第１給水流量要求信号
Ｓ３として出力する。

第１給水流量要求信号Ｓ３は加算演算回路２５に送られ
る。水位制御部Ｂは、主蒸気流量信号Ｓ，と水位設定器
Ｂから予め設定された値の水位設定信号Ｓ，３を入力信
号とする。

この水位設定信号Ｓ，３は気水分離効率が最適となるよ
うに補正信号Ｓ４によって修正される。すなわち、最適
気水分離効率は主蒸気流量（したがって、信号Ｓ，）の
関数であり、その関数は関数発生器＆に設定されている
。この関数発生器Ｂ２には主蒸気流量信号Ｓ，が入力さ
れ、その入力値に応じて所定の桶信号Ｓ４が出される。
そして、補正信号Ｓ４と水位設定信号Ｓ，３とが加算演
算回路２３にて加え合わされ、その結果、補正水位設定
信号Ｓ５が得られる。次いで、補正水位設定信号Ｓ５は
加算演算回路２４に入力され、炉水位検出器５からの炉
水位信号Ｓ６が差し引かれる。その結果得られた水位偏
差信号Ｓ７は流量制限器＆、比例積分制御器（以下、Ｐ
Ｉ制御器という。）Ｒを介して第２給水流量要求信号Ｓ
８となって出力される。この第２給水流量要求信号Ｓ６
は加算演算回路２５に入力される。加算演算回路２５は
第２給水流量要求信号Ｓ８とミスマッチ制御部Ａから第
１給水流量要求信号Ｓ３との和を求め、全給水流量要求
信号Ｓ９を出力する。

この全給水流量要求信号Ｓ９は流量制御部Ｃに入力され
る。流量制御部Ｃでは、全給水流量要求信号Ｓ９から給
水流量計６（第１図）にて検出された給水ポンプ流量Ｓ
，。

が加算演算回路Ｚ６において差し引かれる。その差信号
は流量偏差信号Ｓ，．として流量制限器＆に入力され、
次いでＰＩ制御器氏を介して関数発生器Ｂに入力される
。関数発生器Ｂは給水ポンプ駆動用タービン９の加減弁
２０が有する非線形特性を補償するためのものである。
関数発生器Ｂ７は加減弁２０への開度要求信号Ｓ．２を
出力する。次に、丈記制御系の制御動作について説明す
る。

炉心圧力低下による水位上昇が発生した場合の一例とし
てタービンバイパス弁１２（第１図）の誤開による発生
状態について述べる（第３図参照）。まず、タービンバ
イパス弁１２が誤開すると、主蒸気流量が増加する。

タービン１３に供給される分の他にバイパス路を通じて
直接復水器１５に送られる分だけ増加するからである。
主蒸気流量が増加すると、ミスマッチ制御部Ａは主蒸気
流量の増加債に見合うだけの給水流量増加の内容をもつ
給水流量要求信号Ｓ３を出力する。この主蒸気流量の増
加は炉心圧力の低下を引き起すこととなり、その結果、
炉内ボィドが減圧効果によって急増する。ので炉水位が
上昇することとなる。一方、水位制御部Ｂは炉水位の上
昇を抑制すべき給水流量を絞り込む旨の内容をもつ給水
流量要求信号Ｓ８を出力する。このような過渡現象発生
時においては、原子炉にとっては炉水位の上昇を抑える
ことを優先すべきである。

それにもかかわらず、流量制御部Ｃに与えられる全給水
流量要求信号Ｓ９はミスマッチ制御部Ａからの信号Ｓ３
による給水増加要求と水位制御部Ｂからの信号Ｓ８によ
る給水絞り込み要求の和であるため、炉水位上昇抑制の
ための給水流量絞り込みが十分に達成されず、その結果
炉水位が高水位トリップ点に到り、プラントの運転の停
止を余儀なくされることとなる。ここに、高水位トリッ
プ点とは炉水位が高くなりすぎることにより気水分離器
４の効率が低下し、主タービン１３に供給される蒸気内
に含まれる湿分が増加してタービン器に悪影響が生じる
ので、その保護のための設定された水位点のことである
。このように、従来の給水制御装置では炉心圧力低下に
よる急激な炉水位の上昇を円滑に制御することが困難で
あった。

そこで本発明は、かかる従来装置の欠点を解消し、炉′
Ｄ圧力低下による急激な炉水位上昇を最小に制御するこ
とができる給水制御装置を提供するおとを目的とする。

本発明の主な特徴はは、流量制御部に給水絞り込み回路
を設け、炉心圧力の低下時に給水ポンプをランバックさ
せることによって給水流量を急速に絞り込むようにした
点にある。以下本発明を図示する実施例に基づいて詳述
する。

第４図に本発明による給水制御装置の制制御動作概念図
、および第５図に本発明による流量制御部の一実施例を
示す。なお、図中、第２図、第３図と同一の部分には同
一の符号を付して説明する。まず、本発明の給水制御装
置における制御概念について述べると、第４図に示すよ
うに、炉心圧力を検出してその炉心圧力が低下した場合
に給水絞り込み回路により給水ポンプ１９をランバツク
させようとするものである。

ここに、ランバツクとは給水ポンプ１９を駆動するター
ビン９の加減弁２０を急閉することにより給水ポンプ１
９の駆動速度を急速に低下させることをいう。したがっ
て、その意味で絞り込み回路を以下給水ポンプランバツ
ク回路馬という。本発明による給水制御装置は流量制御
部Ｃに給水ポンプランバック回路Ｂ９を設けたこと以外
、ミスマッチ制御部Ａおよび水位制御部Ｂについての構
成は第２図と同様であるので省略し、流量制御部Ｃのみ
第５図に示すこととする。

第５図において、給水ランバツク回路Ｂ９はＰＩ制御器
耳と関数発生器Ｂ７との間に設けられている。

給水ランバック回路Ｂ９には、ＰＩ制御器＆からの制御
信号Ｓ，４に加えて予め設定されたランバック圧力設定
値信号Ｓ，９、炉心圧力信号Ｓ，３が入力され、炉心圧
力値に応じて通常制御信号またはランバック要求信号を
選択的に出力する。その出力信号Ｓ，５とする。第６図
に給水ポンプランバック回路＆の詳細な構成を示す。

給水ポンプランバック回路Ｂ９は、比較演算回路Ａ，と
、給水流量の上限値が設定された流量制限器Ａ２とＰＩ
制御器＆からの制御信号Ｓ，４と流量制限器Ａ２からの
ランバツク信号Ｓ，７とを切換える切換回路へとから構
成される比較演算回路Ａ，はランバツク圧力設定値信号
Ｓ，９と炉心圧力信号Ｓ，３を入力力信号として両信号
を比較演算し、炉心圧力信号Ｓはの値がランバック圧力
が設定値信号Ｓ，９の値よりも低い場合に切換回路Ａ４
の切換スイッチＡ３に切換信号Ｓ，８を出力して接点を
Ｃ２かＣ，へ切換える。

この切換えによって出力信号Ｓ，５の内容は通常制御信
号Ｓ，４からランバック信号Ｓ，７に功換わる。流量制
限器んは一種の関数発生器であり、その関数は第７図に
示すように入力される制御信号Ｓ，４（内容的には流量
要求信号であり、その値をＤ，とする。

）に対し、給水ポンプランバツク時の流量上限値Ｄ３が
設定されている。したがって、流量制限器Ａ２は流量要
求信号○，が流量上限値Ｄ３以上のときはその出力信号
をＤ３の値に一定にしてこれをランバック信号Ｓ，７と
して出力する。流量要求信号Ｄ，が上限値Ｄ３以下の場
合にはＤ，に比例した値を出力する。いま、定常運転時
における制御信号Ｓ，４の内容が点○４であった場合、
ランバックが必要なときにはたとえ動作点が○４であっ
ても強制的にＤ３の値で出力する。したがって流量制御
Ｃから出力される加減弁２川こ対する関度要求信号Ｓ，
２はこの上限値ぴの値に対応する値となる。以上のよう
に、炉心圧力信号Ｓ，３がランバック圧力設定値信号Ｓ
，９より低下した場合（Ｓ，３＜Ｓ，９）、比較演算回
路Ａ，から切換信号Ｓ．８が出力され、その切換信号Ｓ
，８によって切換スイッチＡ３が接点Ｃ２からＣ，に切
換られる。

切換えられると、流量制限器Ａ２で設定された上限値Ｄ
３のランバック信号Ｓ，７が制御信号として出力（Ｓ，
５）され、この上限値Ｄ３に基づいて加減弁２０が急速
に閉じられることとなる。その結果、給水ポンプ！９の
回転速度が急速に低下し、したがって給水量も急減する
ことになる。次に、給水流量の応答、原子炉水位の制御
応答に関して本発明の給水制御装置と従来の装置との比
較を第８図ａ，ｂに示す。

図において、実線で示すＮが本発明の場合、破線で示す
○が従釆の場合である。これからもわかるように、従来
では前述した理由によって給水流の絞り込みが遅れるの
に対し、本発明によれば急速に絞り込むことができるの
で給水流量の減少速度がきわめて遠いａ図。それに伴っ
て原子炉水位ｂ図は大きく増加することなく、従来のよ
うにプラントトリップ値Ｔ，を越えるようなことなく、
最小限に抑制することが可能となる。以上の通り、本発
明によれば、何らかの原因により原子炉圧力が低下した
場合、原子炉水位の増加を最小限に抑制することができ
るので、不要なプラントトリップを回避することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水型原子炉発電所の全体の構成ならびに給
水制御系の構成を示す概略図、第２図は従来の給水制御
装置の構成を示すブロック図、第３図は従来の給水制御
装置の動作説明図、第４図は本発明による給水制御装置
の動作説明図、第５図は本発明における流量制御部の構
成を示すブロック図、第６図は給水ポンプランバック回
路の構成を示すブロック図、第７図は流量制限器の動作
特性を示す説明図、第８図はａ，ｂは給水流量および原
子炉水位の制御応答を従来と本発明とで比較して示した
説明図である。 Ａ・・・ミスマッチ制御部、Ｂ・・・水位制御部、Ｃ・
・・給水流量制御部、Ａ．・・・比較演算回路、Ａ２・
・・流量制限器、Ａ３…切換スイッチ、＆…給水ポンラ
ンバック回路（給水絞り込み回路）、Ｓ．・・・蒸気流
量信号、Ｓ２・・・給水流量信号、Ｓ３・・・第１給水
流量要求信号、Ｓ８・・・第２給水流量信号、Ｓ９・・
・全給水流量信号、Ｓ，ｏ…・・・給水ポンプ流量信号
、Ｓ，．・・・流量偏差信号、Ｓ，２…関度要信号、Ｓ
，３…炉心圧力信号、Ｓ，５・・・出力信号、Ｓ．７・
・・ランバック信号、Ｓ，８・・・切換信号、Ｓ，９・
・・ランバック圧力設定値信号。 多ュ図第２図 第３図 多４図 第６図 第６図 努ク図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 給水流量信号と原子炉出口蒸気流量信号を入力信号
   として給水流量と原子炉出口蒸気流量を平衡状態に制御
   する第１給水流量要求信号を出力するミスマツチ制御部
   、原子炉出口蒸気流量信号と予め設定された原子炉水位
   設定値信号を入力信号として原子炉水位を一定に保持す
   るための第２給水流量要求信号を出力する水位制御と、
   前記第１、第２給水流量要求信号の和信号と給水ポンプ
   流量信号との偏差を求め、その偏差信号に基づいて給水
   ポンプの流量制御信号を出力する給水流量制御部とを備
   えた沸騰水型原子炉の給水制御装置であつて、前記給水
   流量制御部は、予め設定された原子炉圧力設定値信号と
   実際の炉心圧力信号とを比較して実際の炉心圧力が設定
   値以下に低下したとき通常の流量制御信号に代つて前記
   給水ポンプの給水流量を急速に低下させる制御信号を切
   換えて出力する給水絞込みを有することを特徴とする沸
   騰水型原子炉の給水制御装置。 ２ 給水絞込み回炉は、予め設定された原子炉圧力設定
   値信号と実際の炉心圧力信号とを比較して実際の炉心圧
   力が設定以下の場合には切換作動信号を出力する比較演
   算回炉、前記切換作業信号によつて給水ポンプの流量制
   御信号を流量制限信号に切換えるスイツチと、第１、第
   ２給水流量要求信号の和信号に基づいて流量制限信号を
   出力する流量制限器とを備えたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の沸騰水型原子炉の給水流量制御装
   置。