JPS6262313B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子力発電所の制御棒の制御装置に
係り、制御棒の自動操作を可能とした、原子炉出
力制御装置に関する。

従来、原子力発電所の制御棒を用いた出力制御
装置においては、出力を変動させる場合、運転員
による手動操作により行われていた。例えば
BWR型原子力発電所においては、第１図に示す
ように、運転員により選択された操作すべき制御
棒の情報Ｘと、その制御棒の引抜き／挿入情報Ｙ
とを制御棒駆動指示信号（Ｘ，Ｙ）として、制
御棒駆動制御装置３に入力し、制御棒駆動制御装
置３では、入力された信号（Ｘ，Ｙ）に従が
い、制御棒２の引抜き／挿入を所定のタイミング
で行うべく、制御棒駆動機構４に制御信号ｇ
（Ｚ）を出力して制御棒駆動信号ｈ（Ｕ）として
いた。

一般にBWR型原子力発電所の制御棒駆動機構
４は、水圧式の水圧駆動機構であるので、以下、
制御棒駆動機構４は、水圧機構のもので説明す
る。制御棒駆動機構４では、制御棒駆動制御信号
ｇ（Ｚ）に従がい、制御棒駆動機構４内の４つの
方向制御電磁弁を、制御棒２の引抜き／挿入に対
応して開閉し、制御棒２を動かしていた。一方、
制御棒２の位置は、制御棒２に内蔵されている位
置検出器によつて検出され、変換されて表示さ
れ、運転員は、操作スイツチを押しながら、表示
を見て適当な位置で制御棒を止めていた。以上の
操作を運転員は繰り返して、出力を変化させてい
た。

しかし、このようなものであると制御棒操作を
行なう間（例えば、原子炉を、Coldの状態から
定格出力に上昇させる場合は制御棒操作時間は７
〜９時間にも及ぶ。）、運転員は操作制御棒２の確
認と、操作中の位置の確認に大きな注意力を必要
とし、運転員の大きな負担となつている。

本発明は、原子炉出力レベルに対応して原子炉
出力に最も影響を与える可能性のあるプロセス量
に着目し、そのプロセス量のある値ごとに複数の
ブレークポイントを予め定めておき、そのブレー
クポイント間の制御棒の引抜きによる出力上昇
を、実際のプロセス量とそのブレークポイントに
おける値とを比較しながらブレークポイントごと
に自動的に制御棒を操作することにより行い、運
転員の労力を軽減すると共に、燃料棒に熱ストレ
スがかからないようにし、プラント運転の性能を
向上させた原子炉出力制御装置を提供することを
目的とする。

以下、本発明を図面に示す一実施例に基づいて
説明する。第２図は本発明の一実施例のブロツク
構成図である。制御棒シーケンス制御装置５を設
けた点を特徴としている。

制御棒シーケンス制御装置５は、操作シーケン
ス情報ｋ（Ｖ）、および原子炉出力レベルに対応
して原子炉出力に最も影響を与えるプロセス量、
たとえば原子炉圧力ａ，原子炉水温度ｂ，中性子
束ｃを入力し、制御棒駆動指示信号（Ｘ，Ｙ）
を出力するものである。

いま、原子炉出力レベルに最も影響を与えるプ
ロセス量は、原子炉圧力ａであるとする。また原
子炉圧力ａのｉ番目のブレークポイントの値を35
Kg／cm²ｇとし、ｉ＋１番目のブレークポイントの
値を40Kg／cm²ｇであるとする。

運転員がブレークポイントｉから次のブレーク
ポイントｉ＋１まで原子炉出力を上昇する場合、
運転員は、ブレークポイントｉ＋１の設定値40
Kg／cm²ｇをまず制御棒シーケンス制御装置５に設
定する。そして、ブレークポイントｉからブレー
クポイントｉ＋１までの出力上昇に要する所定時
間△Ｔを設定し、GOの要求を出す。これらの情
報は、制御棒シーケンス制御装置５にはｋ（Ｖ）
として与えられる。

ここでv₁：ブレークポイントｉ＋１の値40Kg／
cm²（Ｖ） v₂：所要時間 △Ｔ v₃：Ｇ要求 制御棒シーケンス制御装置５は操作シーケンス
情報ｋ（Ｖ）を受けると、ｋ（Ｖ）の内容判断を
行ない、制御棒駆動指示信号（Ｘ，Ｙ）を算出
して出力する。すなわち、操作すべき制御棒を特
定するための情報Ｘと、その制御棒を引抜か挿入
するのかを特定するための情報Ｙとを算出する。

これら情報Ｘ，Ｙの算出は以下のようにしてな
される。先ず、現在のブレークポイントｉから目
標のブレークポイントｉ＋１までの制御棒操作ス
テツプ数ｎ（ｉ→ｉ＋１）を求める。なお、本説
明では予め引抜のシーケンスは決められており、
原子炉出力レベルに最も影響を与えるプロセス量
ごとに制御棒操作ステツプ数は予め定められてい
るものとする。したがつて、ブレークポイントｉ
及びｉ＋１までのステツプ数を予め設定されてい
るデータ群の中からサーチすることとなる。たと
えばブレークポイントｉまでのステツプ数を60ス
テツプ、ブレークポイントｉ＋１までのステツプ
数を70とすると、ブレークポイントｉとｉ＋１の
間のステツプ数は10ステツプとなる。また１ステ
ツプ所要時間は△Ｔ／10（以下この値を△ｔと呼
ぶ）となる。

次に、１ステツプ所要時間△ｔで制御棒を操作
できるかどうかの判定を行う。すなわち、単位ス
テツプ当りの所要時間△ｔは予め決められている
最小時間△tminと比較される。

△ｔ△tmin ……(2) であれば、制御棒操作は異常なく操作可能である
と判断する。一方、 △ｔ＜△tmin ……(3) であれば、制御棒操作不可と判断し、△Ｔの再設
定を運転員に要求する。

制御棒の操作が可能であるとすると、ブレーク
ポイントｉとｉ＋１の間の10ステツプの各々S₁〜
S₁₀に対応させて予め設定されているデータ群Ｂ
の内から、S₁〜S₁₀に対応する***作制御棒情報
B₁〜B₁₀を選択する。たとえばB₁は、下記で示さ
れる。

ここで、b₁₁：***作制御棒座標 b₁₂：目標位置 すなわち、ステツプS₁については、操作すべき
制御棒は座標b₁₁で示される制御棒であることが
特定され、また、その制御棒の操作目標位置は目
標位置b₁₂で特定される。

したがつて、まず操作すべき制御棒の情報Ｘ
は、 Ｘ＝b₁₁ ……(5) と決定される。

ここで、***作制御棒情報B₁〜B₁₀は予め定め
られた情報であるが、これは原子炉の炉心におけ
る燃料棒に熱ストレスがかからないように、また
燃料を効率的に燃焼させるために、予め定められ
る情報である。

次に、操作すべき制御棒b₁₁の現在位置P₁（第
２図の制御棒位置信号ｄの内、制御棒b₁₁の現在
位置P₁とする）とその目標位置とを比較し、引抜
きか、挿入かを判断し、制御の操作情報Ｙを決め
る。Ｙは ここで、y₁：引抜b₁₂＞P₁のとき１ y₂：挿入b₁₂＜P₁のとき１ y₃：停止b₁₂＝P₁のとき１ ***作制御棒情報Ｘと、制御棒操作情報Ｙが決
まると、それらの情報は、制御棒駆動制御装置３
に（Ｘ，Ｙ）として出力される。いまb₁₂＞P₁
であるとすると、引抜操作であるのでＹは、 となる。

制御棒駆動制御装置３は、この情報（Ｘ，
Ｙ）を受けると、入力情報Ｙを判断し、制御棒駆
動機構の４個の方向電磁弁の引抜き操作に対応す
る開閉指令を出す。又入力情報Ｘから操作すべき
制御棒に対応する４方向制御電磁弁を選択し、電
磁弁の開閉信号をｇ（Ｚ）として制御棒駆動機構
４に出力する。Ｚは ここで、Z₁：バルブ１のON／OFF Z₂：バルブ２のON／OFF Z₃：バルブ３のON／OFF Z₄：バルブ４のON／OFF 制御棒駆動機構４の選択された４方向電磁弁は
情報ｇ（Ｚ）に従い開閉し、駆動水圧信号ｈ
（Ｕ）を供給して制御棒２を引抜く。制御棒の位
置は、制御棒に内蔵されている検出器で検出さ
れ、制御棒位置信号ｄとして制御棒シーケンス制
御装置５に入力される。制御棒シーケンス制御装
置５では目標置b₁₂と、入力された現在置P₁を比
較し、b₁₂＝P₁となれば、操作停止に対応する
（Ｘ，Ｙ）を決定し、制御棒駆動制御装置３に出
力して引抜操作を停止させ、ステツプS₁が終了す
る。

ステツプS₁が終了すると、ブレークポイントｉ
＋１の値すなわち40Kg／cm²ｇと、現在の原子炉圧
力ａとを比較し、ブレークポイント位置に達した
か否かを判定する。そして、達しておれば制御棒
操作を停止し、ブレークポイントに達成した旨運
転員に通知し、待期状態とする。一方、ブレーク
ポイント非達成の場合にはステツプを１つ進め、
ステツプS₂の操作を実施する。この様にして順次
S₁〜S₁₀まで実施し、ブレークポイント達成した
ら待期状態とし、運転員からの次のブレークポイ
ントへ進行の指示を待つ。

以上の説明においては目標ブレークポイントま
でのステツプ数は予め決めていたが、現在のブレ
ークポイントから、次のブレークポイントまでの
出力予測を行ない、ブレークポイント設定時、ス
テツプ数と各ステツプの***作制御棒と、目標値
とを決定してもよい。又ブレークポイントは、以
上の説明では原子炉圧力としたが、必ずしもその
必要はなく、運転状態で中性子モニタレベル、発
電機出力、原子炉水温度、等を用いるようにして
もよい。すなわち、各運転状態に対応して中性子
モニタレベルから原子炉圧力へ切替え等、運転状
態で異なるようにしてもよい。この場合は運転状
態を判定し、それに対応してブレークポイントの
プロセス量を決定するようにする。又、ブレーク
ポイントの所要時間は、運転員からの設定とした
が、ブレークポイントに対応させ、予め設定され
ていても良いし、ブレークポイント間の最短時間
を算出して、算出時間のインターバルで制御棒の
操作を行なつてもよい。

又、以上の説明では、各ステツプ間の最小時間
を△tminとしたが、この値は制御棒操作におい
て一定でもかまわないし、各ブレークポイント
間、或は各ステツプ間で可変であつてもかまわな
い。又、以上の説明では、制御棒駆動機構を水圧
駆動機構としたが、必ずしもその必要はなく、モ
ータ駆動によるもの等他の駆動手段を採つてもか
まわない。又、本説明ではBWR型原子力発電所
を例にとつて記述したが、PWR，FBR型原子力
発電所でもかまわない。

以上のようにして本発明によれば、運転員の負
荷を軽減し、プラント運転の性能を向上させた、
効果的な原子炉出力制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒を用いた出力制御装置の
ブロツク図、第２図は本発明の出力制御装置のブ
ロツク図である。 １……原子炉、２……制御棒、３……制御棒駆
動制御装置、４……制御棒駆動機構、５……制御
棒ケーシング制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子力発電所の操作すべき制御棒を特定する
   制御棒情報とその操作すべき制御棒の引抜挿入を
   特定する操作情報とを入力し、制御棒駆動制御信
   号を出力するための制御棒駆動制御装置と、前記
   制御棒駆動制御信号を入力し制御棒を駆動するた
   めの制御棒駆動機構とを備えた原子炉出力制御装
   置において、 原子炉出力に影響を与えるプロセス量のある値
   ごとに複数のブレークポイントを予め定めてお
   き、 前記ブレークポイントにおける値が設定される
   と、前記プロセス量の値をその設定されたブレー
   クポイントの値とするまでの制御棒の操作ステツ
   プ数を求め、 その各々の操作ステツプごとに予め定められた
   操作すべき制御棒とその制御棒の目標位置とを求
   め、 前記プロセス量の値がブレークポイントの値に
   なるまで順次各々の操作ステツプでの操作すべき
   制御棒の制御棒情報と、その操作情報とを前記制
   御棒駆動制御装置に出力する制御棒シーケンス制
   御装置を備えたことを特徴とする原子炉出力制御
   装置。