JPS61278790A - 選択制御棒***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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子カプラントにおける発電機の負荷しゃ断
時に、原子炉を部分出力運転に移行させるために作動す
る選択制御棒制御装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕一般に、沸騰水
型原子力発電プラントにおいて、送電系の故障等により
発電機の負荷しゃ断が生じたような場合には、主蒸気弁
を閉してタービンへの蒸気の供給を制限してタービンの
過回転を防止するとともに、タービンバイパス弁を開い
て余剰の蒸気を復水器へ逃し、さらにスクラム信号を出
力して原子炉をスクラムさせることが行なわれていた。

ところが、送電線の故障は比較的短時間で復旧づる場合
が多いにもかかわらず、原子炉を一旦スクラムさせてし
まうと、その後の運転再開に１！！雑な手順を必要とし
、長時間を要するので原子カプラントの稼動率が低下す
る等の問題がある。そこで、このような問題点を解消す
るため、発電様の負荷しゃ断が生じた場合には原子炉を
スクラムさせず、低い出力の部分出力運転に移行させて
おき、負荷しゃ断が復旧したのちの原子炉の運転再開を
容易かつ迅速に行なえるようにし、原子カプラントの稼
動率を向上さぼることが行なわれている。

すなわち、原子炉を部分出力運転に移行させるには、ま
ず原子炉再循環ポンプを最小流量運転状態として炉心流
量を低減すると、炉心内のボイド率が急に上昇し、これ
により原子炉出力が低下し、部分出力運転となる。

ところで、沸騰水型原子カプラントでは原子炉への給水
を加熱する給水加熱器の熱源としてタービンの油気を用
いているため、タービンバイパス弁を開き、かつ原子炉
を部分出力運転とした場合には、給水の加熱が得られな
くなるため、給水温度が低下し、原子炉の炉心入ロエン
タルビが低下してボイド率が低下し、第４図の曲線Ａに
示す如く、原子炉再循環ポンプの最小流量運転への移行
で低下した炉心熱出力が時間の経過とともに上昇してゆ
き、部分出力運転がで−きなくなる。このため、上記原
子炉再循環ポンプを最小流量運転に移行さＵると同時に
、制御棒のうちあらかじめ選択された一部の制御棒すな
わち選択制御棒を炉心に挿入することがなされている。

そして、このような選択制御棒の炉心への挿入により、
第４図に曲線Ｂで示すように、炉心熱出力の上背を低く
抑え、原子炉を低い出力の部分運転状態に維持する。

第５図に代表的な発電機負荷しゃ断時の水位変化を示す
。すなわち、選択制御棒の炉心への挿入により炉内のボ
イドが減少して原子炉水位が低下するが、第５図のＣ曲
線のように、一旦低下した水位は、主蒸気流量の減少特
性に較べて給水流量の応答が遅れるために、一時的に給
水過剰となり水位上昇が生じ、数１０秒後に水位のピー
クが発生ずる。ここで、選択制御棒同時挿入による負荷
しゃ断心後の水位低下が大きいと、その水位低下により
スクラムを生じる可能性があり、また給水制御系はより
大きな給水要求を出すことになり、次に生じる水位のピ
ークをより高いものにし、同じく第５図の０曲線に示す
ように、原子炉水位高がタービントリップレベルに達し
てタービンの止め弁が閉じるおそれもある。

すなわち、従来は発電機の負荷しゃ断が生じた場合には
、自動的に原子炉再循環ポンプを最小流量運転に移行さ
せるとともに、あらかじめ選択されている選択制御棒を
すべて同時に挿入することが行なわれていた。

ところが、このようにすると、選択制御棒による負の反
応度が極めて短時間に投入されることになり、炉心内の
ボイドが急速に減少し、その結果原子炉の水位が大き°
く低下する。そしてまたその反動として水位の上４も太
き（なる。

また、発電機負荷しゃ断時には、低出力運転への移行の
ために炉心流量を減少させるが、その方法として必要に
応して再循環ポンプの停止または減速が行なわれる。し
かして、この再循環ポンプの停止の場合には、炉心流ｍ
が速かに減少することによりボイドが増加し原子炉水位
を上昇させる効果があり、上記の選択制御棒同時挿入に
よる原子炉水位低下も成程度緩和されるけれども、再循
環ポンプ減速のように比較的緩やかに炉心流量が減少す
る場合には、原子炉水位が上昇する効果も緩やかに生じ
るため、選択１１ｉ１Ｊ　ＩＩＩ棒同時挿入による原子
炉水位の低下は一層大きくなり、いずれの場合も水位変
動に起因するスクラム回避上は無視できない。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み、発電機の負荷しゃ断時に
原子炉を部分出力で継続して運転するようにしたプラン
トにおいて、選択制御棒挿入による負の反応度投入を一
時に行なうことなく、一定時間内に所定の反応度が投入
されるように選択制御棒挿入を制御し、原子炉水位の変
動を十分抑制することができるようにした選択制御棒制
御装置を得ることを目的とする。

（発明の概要） 本発明は、発１１機負荷しゃ断時にタービンバイパス弁
を開弁して蒸気を復水器に逃し、原子炉の制御棒のうち
選択された選択制御棒を挿入するとともに炉心流量を低
減して原子炉を部分出力で継続して運転するようにした
プラントにおける選択制御棒挿入制御装置において、上
記選択制御棒を負荷しゃ断時における原子炉状態に対応
した所定順序でかつ制御棒挿入の移動単位毎に挿入する
ようにしたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、第１図乃至第３図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。

第１図において、符号１は原子炉圧力容器であって、こ
の原子炉圧力容器１内には炉心２が収容されており、こ
の炉心２で発生した蒸気が主蒸気管３および主蒸気加減
弁４を介して蒸気タービン５に送給される。そしてこの
蒸気タービン５によって発電機６が駆動されて発電せし
められ、発電された電力は主変圧Ｎ７、主しゃ断器８を
介して送電系９に送られる。

一方、上記蒸気タービン５を駆動した蒸気は復水器１０
に導かれて凝縮して復水せしめられ、この復水は復水ポ
ンプ（図示せず）等によって給水として給水加熱器１１
に送られて加熱された後、給水ポンプ１２によって原子
炉圧力容器１に送られる。上記給水加熱器１１は上記蒸
気タービン５からの抽気を熱線とするものであって、給
水と熱交換し【凝縮したヒータドレン水は復水器１０に
戻される。

また、前記主蒸気管３の途中からはタービンバイパス弁
１３を有するタービンバイパス管１４が分岐導出され、
その先端が復水器１０に接続されており、上記タービン
バイパス弁１３を開放することにより主蒸気がタービン
５をバイパスして復水器１０に逃される。

他方、原子炉圧力容器１には再循環ポンプ１５が設けら
れ、原子炉圧力容器１内の冷却材を炉心２を通って再循
環させるようにするとともに、上記原子炉圧力容器１の
下部には制御棒駆動機構１６が設けられ、そのｌ１１１
Ｉｌ棒駆動機構１６により図示しない制御棒の炉心２へ
の挿脱が行なわれ、炉心２の反応度が制御される。

また、符号１７はタービン・圧力制御回路であって、こ
のタービン・圧力制御回路１７によってタービン５の回
転数や主蒸気の圧力等が制御される。

このタービン・圧力制御回路１７は制御部１８とアンバ
ランスリレー１９とを備えており、このアンバランスリ
レー１９に発１１１６の出力信号が送られ、送電系９の
故障等の負荷しゃ断が検出されるようにしである。そし
て、このアンバランスリレー１９から出力される負荷し
ゃ断信号が制御部１８に送られる。そこで、この制御部
１８に負荷じゃ断信号が入力すると、ずなわら負荷しゃ
断が生じた場合には、主蒸気加減弁４およびタービンバ
イパス弁１３に信号が送られ、主蒸気加減弁４を急速に
閉弁してタービン５の過回転を防止するとともに、ター
ビンバイパス弁１３を急速に開弁じ、余剰の蒸気が復水
器１０に逃される。

また、上記制御部１８からは給水ポンプ制御回路２０に
信号が送られ、後述する原子炉の部分出力運転に対応し
て複数台ある給水ポンプ１２のうち一部を伴出する等に
よって給水流量が制御される。さらにこの制御部１８か
らの信号は出力制御回路２１にも送られる。この出力制
御回路２１には前記タービンバイパス弁１３からの弁開
信号も入力されるようにしてあり、この出力制御回路２
１からは、上記両信号の入力によって、選択制御棒挿入
ｆｌｉｌｌｔ１１回路２２を経て選択制御棒挿入回路２
３に信号を出力するとともに、緊急停止用＆ＩＩＩ棒挿
入回路２４、および再循環ポンプ１ｌｉｌｌｔ［１回路
２５にそれぞれ信号が出力され、制御棒駆動機構１６や
原子炉再循環ポンプ１５を制御して、負荷しゃ断が生じ
た場合に原子炉を部分出力運転に移行せるようにしであ
る。また、原子炉圧力容器１内の水位は炉水位計２６に
よって測定され、この炉水位計２６からの信号は緊急停
止用制御棒挿入回路２４に送られるようにしである。

しかして、負荷しゃ断が生じると、第２図に示すように
、主蒸気加減弁４の急閉、タービンバイパス弁１３の急
開、および炉心流量減少操作が行なわれると同時に、選
択制御棒挿入信号が出力制御回路２１から出力され、そ
の信号によって選択制御棒挿入制御回路２２から一定の
挿入特性が与えられた選択制御棒挿入信号が発生され、
これにより選択制御棒挿入回路２３が作動し、選択され
たｔ、ＩＩ　ａｌｌ棒の挿入が行なわれる。

すなわち、負荷しゃ断時の原子炉状態に応して、あらか
じめ所定”の負の投入反応度が得られるように選択制御
棒の挿入順序等のパターンが設定されており、上記出力
制御回路２１から選択制御棒挿入信号が出力されると、
選択制御棒挿入制御回路２２および選択制御棒挿入回路
２３を介して所定の制御棒駆動機構１６が作動され、そ
の選択制御棒挿入信号により制御棒挿入の移動単位（ノ
ツチ）毎に制御棒の炉心への挿入が行なわれる。なお、
この場合、選択制御棒の挿入順序等のパターンの設定は
、投入反応度の炉内での対称性を保持し、出力分布に大
きな歪みが生じないように決定される。

このようにして、選択制御棒の挿入が従来のように一時
に全挿入されるようなことがなく、時間的に伸張される
ため、単位時間当りの、投入反応度を小さくすることが
可能となり、負荷しゃ断直後に生じる大きな水位変動を
抑えることができる。

りなわら、第３図（ａ）および（ｂ）は、負荷しゃ断直
後における出力変化および水位変化を示す図であり、本
発明においてはそれぞれ実１１Ｆで示すようになり、特
に水位変化は点線で示す従来方式における変化曲線Ｅに
比し、著しく小さい値に制御される。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、発電機の負荷しゃ
断時にタービンバイパス弁を全開して余剰の蒸気を復水
器に逃すとともに、原子炉を部分出力運転に移行させる
プラントにおいて、負荷しゃ断時の原子炉水位の変動を
抑制し、水位低および水位高によるタービントリップに
至る余裕を確保“し、スクラムを回避し、安定した部分
出力運転を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の選択１１１１ＩＩｌｌ棒挿入制御装置
を有する原子カプラントの概略構成図、第２図は選択制
御棒挿入制御装置のブロック図、第３図（ａ）、（ｂ）
は負荷しゃ断直後の原子炉出力と原子炉水位の変化の本
発明と従来方式との比較を示す図、第４図は沸騰水型原
子炉の原子炉再循環ポンプを停止或は最小流量運転とし
た場合の炉心部出力の変化を示す線図、第５図は発電機
負荷しゃ断時の水位変化を示す線図である。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・炉心、１０・・・復
水器、１３・・・タービンバイパス弁、１５・・・原子
炉再循環ポンプ、１６・・・制御棒駆動機構、１７・・
・タービン・圧力制御回路、２１・・・出力制御回路、
２２・・・選択制御棒制御回路、２３・・・選択制御棒
挿入回路。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 第２目 ０少） （ｂ） （ｅ） 第３目 時ＦＪ′１　段） 第４目 繭　　Ｍ　　（ｅ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発電機負荷しゃ断時に、タービンバイパス弁を開弁
   して蒸気を復水器に逃すとともに、原子炉の制御棒のう
   ち選択された選択制御棒を挿入して原子炉を部分出力で
   継続して運転するプラントにおける選択制御棒挿入制御
   装置において、選択制御棒を負荷しゃ断時における原子
   炉状態に対応した所定順序でかつ制御棒挿入の移動単位
   毎に炉心内に挿入するようにしたことを特徴とする選択
   制御棒挿入制御装置。 ２、選択制御棒の挿入順序は、投入反応度の炉内での対
   称性を保持し出力分布に大きく歪みが生じないように選
   定されることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載
   の選択制御棒挿入制御装置。