JPS63285495A - 原子炉制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気タービンの主蒸気管にタービンバイパス
管を接続してなる原子力発電所の原子炉制御装置に係り
、とりわけ電動機負荷しゃ断時に所定の目標出力まで適
切に原子炉出力を制御することができる原子炉制御装置
に関する。

（従来の技術） 原子力発電所においては種々の電力系統事故が発生する
ことがあり、このうち最も大きな事故が電動機の全負荷
しゃ断である。電動機の全負荷しゃ断は原子炉設備の機
器異常に基づくものではないという点で、他の緊急停止
とは性格が異なる。

一般に原子力発電所の原子炉出力容器から蒸気タービン
への主蒸気管には、この主蒸気管の蒸気を直接復水へ導
くタービンバイパス管が接続されている。このタービン
バイパス管容量の小さな原子力発電所では、電力系統事
故時に原子炉設備側に緊急停止する必要がないにもかが
わらず原子炉をスクラムさせることになる。

主蒸気管からの蒸気を１００％直接復水器に導くための
タービンバイパス管を有する原子力発電所（以下１００
％バイパスプラントと称する）は、電力系統の事故によ
り発電機負荷しゃ断が生じた場合、原子炉を停止するこ
となく対処するものである。すなわち電動機負荷しゃ断
時、タービンバイパス管に取付けられたタービンバイパ
ス弁を開とし蒸気を復水器にバイパスするとともに、原
子炉出力を減少させ原子炉設備側の単独運転を行いなが
ら電力系統の復旧にそなえている。

一般に１００％バイパスプラントにおいては、発電機負
荷しゃ断時にタービンバイパス弁を急開させるとともに
、蒸気タービン直前の主蒸気管に取付けられたタービン
蒸気加減弁を急閉する。同時に、原子炉再循環ポンプの
停止を行ない、かつ予め選択された制御棒を原子炉出力
容器に挿入させることにより、低出力状態での所内単独
運転に移行させている。

原子炉再循環ポンプ停止は、タービン蒸気加減弁急閉と
タービンバイパス弁開との間の時間的不一致に起因する
原子炉圧力容器の圧力上昇およびその結果生じる中性子
束上昇を抑制するために行うものである。また、所内単
独運転移行時に給水加熱器へのタービン抽気蒸気が失わ
れ、給水温度が低ドして原子炉出力が上昇する場合があ
るが、選択制御棒挿入はこの原子炉出力上昇で中性子束
高によるスクラムが生じないように出力をさらに抑制す
るものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、発電機負荷しゃ断時においては選択制御
棒を挿入して原子炉出力を抑制している。

しかしながら、選択制御棒の挿入作業は、各制御棒パタ
ーン、原子炉出力等に応じて所定の目標出力となるよう
、作業員が制御棒の本数および位置を計算しつつ操作し
て行なわれている。このため、挿入作業に手間がかかる
とともに、熟練した作業員をもってしても必ず目標出力
に抑制できるとは限らないのが実情である。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり
、電動機負荷しゃ断時に所定の目標出力まで正確かつ確
実に原子炉出力を制御することができる原子炉制御装置
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、蒸気タービンへの主蒸気管にこの主蒸気管の
蒸気を直接復水器へ導くタービンバイパス管を接続して
なる原子力発電所の原子炉制御装置であって、蒸気ター
ビンの出力と発電機の負荷とのアンバランスを検出する
出力負荷不平衡検出装置と、原子炉の諸状態から目標出
力点を得るのに必要な抑制反応度に見合う制御棒の本数
と位置を演算する制御棒選択装置と、この制御棒選択装
置からの演算信号と前記出力負荷不平衡検出装置からの
アンバランス信号とによって制御棒駆動機構に駆動指令
を与える制御棒挿入装置とを設けたことを特徴としてい
る。

（作　用） 発電機負荷しゃ断が生ずると、制御棒選択装置によって
目標出力点を得るのに必要な抑制反応度に見合う制御棒
の本数と位置とを演算し、この演算信号と出力負荷不平
衡検出装置からのアンバランス信号とによって制御棒挿
入装置から制御棒駆動機構に駆動指令を与えて制御棒を
挿入し、このようにして適正な目標出力を得ることがで
きる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。

第１図および第２図は本発明による原子炉制御装置の一
実施例を示す図である。第１図において、内部に炉心２
が配置された原子炉圧力容器１の下方には制御棒駆動機
構３が配設されており、制御棒駆動制御装置４からの信
号により制御棒５の炉心２への挿入が制御される。

また、原子炉圧力容器１には原子炉再循環ポンプ７が再
循環配管６により接続されており、原子炉圧力容器１内
の冷却材は原子炉再循環ポンプ７を介して、図示しない
複数のジェットポンプにより炉心２を通過し、再循環配
管６内を循環する。

これらの冷却材の炉心流量および制御棒５の挿入二によ
り原子炉出力が制御される。

原子炉圧力容器１の上部には、原子炉圧力容器１内の蒸
気を蒸気タービン１０に導入する主蒸気管９が接続され
ている。そして、この蒸気タービン１０内で仕事をした
蒸気は、復水器１１内に導かれて凝縮される。また、蒸
気タービン１０には発電機１２が接続され、蒸気タービ
ン１０内における仕事が発電機１２内において電気エネ
ルギに変換される。

主蒸気管９には、主蒸気止め弁１３およびタービン蒸気
加減弁１４が原子炉圧力容器１側から順次取付けられて
いる。主蒸気止め弁１３の」−流側の主蒸気管９には、
この主蒸気管９内の蒸気を１００％直接復水器１１に導
くだけの容態を有するタービンバイパス管１５が接続さ
れており、このタービンバイパス管１５には、タービン
バイパス弁１６が取付けられている。

なお、このタービンバイパス弁１６およびタービン蒸気
加減弁１４の開閉制御は、タービンバイパス制御装置１
７によりなされるようになっている。

発電機１２には出力負荷不平衡検出装置１８が接続され
、蒸気タービン１０および発電機１２の出力と負荷のバ
ランスは、この出力負荷不平衡検出装置１８により監視
される。発電機負荷しゃ断が生じると出力負荷のアンバ
ランスを検知し、タービン制御装置１７に出力負荷不平
衡信号２６を出力するようになっている。このタービン
制御装置１７は、出力負荷不平衡信号２６によりタービ
ン蒸気加減弁１４に急閉信号２７を、タービンバイパス
弁１６に急開信号２８を出力する。

このように出力り荷のアンバランスが生じた場合、原子
炉圧力容器１内の蒸気をタービンバイパス管１５を介し
て復水器１１にバイパスさせるようになっている。

また、タービン制御装置１７には再循環ポンプ７を停止
させる再循環ポンプトリップ装置１９が接続され、出力
負荷のアンバランスが生じた場合、再循環ポンプトリッ
プ装置１９は再循環ポンプ７を停止させ、原子炉出力を
減少させる。

一方、原子炉圧力容器１側に、原子炉の諸状態から必要
な抑制反応度に見合う制御棒の本数と位置を演算する制
御棒選択装置２１と、この制御棒選択装置２１からの演
算信号２９とタービン制御装置１７からの負荷しゃ断信
号３０で、制御棒駆動機構３に選択された制御棒５の挿
入信号３１を出力する制御棒挿入装置２２が設けられて
おり、制御棒選択装置２１と制御棒挿入装置２２により
制御棒調整装置２０が構成されている。

この制御棒選択装置２１には、制御棒駆動制御装置４か
ら現在の制御棒パターン信号３２、主蒸気管９の流量を
検出する原子炉主蒸気流量検出装置２４からの主蒸気流
量信号３３、原子炉圧力容器１内の炉心流量を検出する
炉心流量検出装置２３からの炉心流量信号３４、および
原子炉の燃料の積算燃焼度を管理しているプロセス計算
機８からの燃焼度データ信号３５が人力される。

また、制御棒選択装置２１は発電機負荷しゃ断が生じ再
循環ポンプ１７が停止した場合、主蒸気流量信号３３、
炉心流量信号３４により選択制御棒挿入によって目標出
力までさらにどの程度の反応度を下げれば到達できるか
を判定し、次に制御棒パターン信号３２、燃焼度データ
信号３５により必要な抑制反応度に見合う位置と本数を
演算する。

制御棒挿入装置２２には前記制御棒選択装置２１で演算
された制御棒の位置および本数の演算信号２９が入力し
、発電機負荷しゃ断が生じた際には、制御棒駆動機構３
に選択された制御棒５の挿入信号３１が出力される。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。

原子炉圧力容器１からの蒸気は主蒸気管９より蒸気ター
ビン１０に導入され、この蒸気タービン１０を回転させ
て復水器１１内に導かれて凝縮される。この蒸気タービ
ン１０の回転は発電機１２によって電気エネルギに変換
される。

次に、発電機１２側で負荷しゃ断が生じた場合の作用に
ついて第２図で説明する。

第２図は原子炉出力と炉心流量の関係を示すグラフであ
り、図中曲線Ａは１００％出力流二曲線であり、１００
９６出力の制御棒引抜きパターンで原子炉再循環ポンプ
７の速度を変化させるどこの曲線Ａ上を移動する。曲線
Ｂは部分出力流全曲線であり、原子炉再循環ポンプ７の
速度を変化させるとこの曲線Ｂ上を移動する。

また曲線Ｃは自然循環曲線であり、原子炉内循環ポンプ
７の停止状態において制御棒５を引抜くと、この曲線Ｃ
上を移動する。

これらの曲線上のａは定格出力点、１′）ば中間出力、
中間炉心流ａ点、ｆは発電機負荷【、や１ｔｌｉ後の目
標出力点である。

例えば、運転点ａで発電機負荷ＥやＩｔｌｔか生じると
、出力負荷不東衡検出装置１８によりτ゛ンバランス信
号２６が検出され、このことによりタービン制御装置１
７によりタービン蒸気加減弁１４が急閉され、またター
ビンバイパス弁１６が急開される。同時にタービン制御
装置〕７に、２１１．１］、７１１循環ポンプトリツプ
装置１９が動作し１−原子炉再循環ポンプ７が停止し、
出力は点ａから１．００％パターン自然循環点ｅに移行
する。

続いて、制御棒選択装置２１および制御棒挿入装置２２
からなる制御棒調整装置２ｏにより、目標出力点ｆまで
下げるのに必要な反応度に対応する制御棒挿入信号３１
が制御棒駆動機構３に出力される。この場合、制御棒の
挿入は自然循環点ｅから目標出力点ｆまで出力降下させ
る分だけ行うことになる。

また、例えば運転点すで発電機負荷しゃ断が生じると、
出力は点すから１００％パターン自然循環点ｄに移？−
ｉし、制御棒調整装置２ｏにより目標出力点ｆまで下げ
るのに必要な反応度に対応する制御棒挿入信号３１が制
御棒駆動機構３に出方される。この場合、制御棒の挿入
は自然循環点ｄがら目標出力点ｆまで出力降「させる分
たけ行うことになる。

：（・）よう１５本実施例によれば、どの運転点におい
ても、どのような燃焼ｊ！’１：状態においでも、発電
機負荷しゃ断後、再循環ポンプの！・リップにより、ま
た［］標真出力へ移行するための挿入制御棒の本数およ
び位置を制御棒選択装置２１での演算と１この演算結果
にもとづく制御棒挿入装置２２からの演算信号２９によ
る制御棒挿入により、適正な［１標出力ｆへ移行するこ
とができる。

なお、上記実施例においては、発電機負荷しゃ断後、原
子炉再循環ポンプを停止させ、その後制御棒を挿入した
例を示したが、原子炉再循環ポンプの停止と制御棒の挿
入を同時に行ってもよい。

原子炉出力を原子炉主蒸気流量検出装置２４で検出した
例を示したが、中性子検出２置、原子炉給水流量検出装
置により行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によりば、発電機負荷しゃ
断が生じた場合、必要な反応度抑制度に見合った制御棒
を挿入できるため目的出力点まで正確に移行することが
できる。

また、選択制御棒の本数、位置は、制御棒選択装置およ
び制御棒挿入装置によって細かく管理できるため運転員
による制御棒の選１１く、変更の１間が無くなり、また
燃焼度の状態にょる浦ｉＥも容易となる。このため、負
荷しゃ断後も原子炉を継続して運転することができ、原
子炉の稼働率の低下を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子炉制御装置の一実施例を示す
概略系統図、第２図は本発明の作用を示す図である。 １・・・原子炉圧力８芥、２・・・炉心、３・・・制御
棒駆動機構、５・・・制御棒、（１・・主蒸気管、１０
・・・蒸気タービン、１１・・・復水器、１２・・発電
機、１７・・・タービン制御装置、１８・・・出力負荷
不〜Ｔｉ衡検出装置、２　（’３・・・制御棒１ｖ整装
置、２１・・・制御棒選択装置、２２・・・制御棒挿入
装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気タービンへの主蒸気管にこの主蒸気管の蒸気を直接
   復水器へ導くタービンバイパス管を接続してなる原子力
   発電所の原子炉制御装置において、蒸気タービンの出力
   と発電機の負荷とのアンバランスを検出する出力負荷不
   平衡検出装置と、原子炉の諸状態から目標出力点を得る
   のに必要な抑制反応度に見合う制御棒の本数と位置を演
   算する制御棒選択装置と、この制御棒選択装置からの演
   算信号と前記出力負荷不平衡検出装置からのアンバラン
   ス信号とによって制御棒駆動機構に駆動指令を与える制
   御棒挿入装置とを設けたことを特徴とする原子炉制御装
   置。