JP2003050290A - 原子炉制御棒制御装置 - Google Patents

原子炉制御棒制御装置

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JP2003050290A
JP2003050290A JP2001239515A JP2001239515A JP2003050290A JP 2003050290 A JP2003050290 A JP 2003050290A JP 2001239515 A JP2001239515 A JP 2001239515A JP 2001239515 A JP2001239515 A JP 2001239515A JP 2003050290 A JP2003050290 A JP 2003050290A
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JP
Japan
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control rod
current
control
circuit
rod drive
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JP2001239515A
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Toshiaki Matsumura
俊明 松村
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子炉制御棒制御装置に設けられる原子炉ト
リップ遮断器に流れる電流が交流になるように構成する
ことで、一般的な変流器が適用できる原子炉制御棒制御
装置を提供する。 【解決手段】 制御棒を駆動制御するための制御棒駆動
コイル100に直列にスイッチング素子102を接続し
た制御棒駆動回路12aと、この制御棒駆動回路に直流
電流を供給するための整流回路6aおよび制御棒制御の
ための電流指令値をもとに上記制御棒駆動コイルヘの供
給電流を上記スイッチング素子のスイッチング周波数を
変化させることによって電流指令値に制御する制御回路
6bを設けた電流制御部6と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、原子炉の熱出力
の制御及び原子炉の停止に使用する制御棒を原子炉内に
対して挿入または引抜する制御棒駆動機構の制御を行う
原子炉制御棒制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9に従来のこの種の原子炉制御棒制御
装置の概念図を示す。図9において1は制御棒制御装置
に電力供給する電動発電機、11は電動発電機1を回転
させるモータ、2は電動発電機1の出力電圧制御及び電
気事故時の保護をする電動発電機制御盤、3は原子炉を
停止させるための原子炉トリップ遮断器、4は原子炉ト
リップ遮断器3に流れる電流を監視する原子炉トリップ
遮断器電流監視盤、5は原子炉トリップ遮断器3の出力
電力を制御棒駆動コイル100を含む制御棒駆動回路1
2に供給するバスダクト、6は制御棒駆動コイル100
ヘの電流を制御する電流制御盤、7は電流制御盤6に対
して電流指令値を与えるロジック盤、8は制御棒駆動コ
イル100に一定の電流を供給するバックアップ用電源
盤、10はパワーキャビネットである。
【0003】次に動作について説明すると、電動発電機
1の出力電圧は電動発電機制御盤2によって一定に制御
され、原子炉トリップ遮断器3及びインピーダンスの小
さいバスダクト5を通して電流制御盤6に給電される。
電流制御盤6は制御棒駆動回路12のサイリスタ3相半
波整流回路の位相角を変化させることによってロジック
盤7の電流指令値に合うように制御棒駆動コイル100
の電流を制御する。外部電源が瞬時停電しても電動発電
機1が慣性力により発電するため制御棒駆動コイル10
0ヘの電力供給が断たれることはない。強制的に原子炉
を停止させる時は原子炉トリップ遮断器3を開放するこ
とによって制御棒駆動コイル100ヘの電力供給を断
つ。原子炉トリップ遮断器3には出力運転中に遮断器開
放試験ができるようにバイパス遮断器(例えばBYA,
BYBで示すもの)が設置されており、バイパス遮断器
を閉じた時、確実に接点が閉じたことを確認できるよう
にするために原子炉トリップ遮断器電流監視盤4が設置
されているまた、制御棒駆動コイル100ヘの電力供給
をバックアップ用電源盤8に切り換えることにより、電
流制御盤6の故障時、制御棒を落下させることなく修理
ができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の原子炉制御棒制
御装置は以下のように構成されているので、電動発電機
の騒音により保守時の作業環境が悪い、電動発電機の保
守に多くの手間と時間を要するという問題点があった。
また、バスダクト、バックアップ用電源盤等、物量が多
いため広い設置スペースを必要としていた。さらに、3
相半波整流方式としているため、電源の電流がパルス状
となり、電流立上がり時に発生するオーバシュートに耐
えることのできる原子炉トリップ遮断器用変流器が制御
棒本数57本を越える容量に対して現状存在していな
い。また、電源回路には直流偏磁が生ずるといった問題
点があった。
【0005】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、原子炉制御棒制御装置にお
いて、電源に無停電電源を適用し、保守作業性を改善す
ることを目的とする。また、電源に流れる電力を交流、
直流のいずれかの状態になるようにして、電源に対する
特殊要求をなくすことにより、電力ケーブルの使用、一
般的な変流器の使用を可能とすることを目的とする。さ
らに、直流化した電力を制御する方式とすることによっ
て専用のバックアップ用電源盤を不要にすることを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、制御棒を駆動制御するための制御棒駆動コイル
に直列にスイッチング素子を接続した制御棒駆動回路
と、この制御棒駆動回路に直流電流を供給するための整
流回路、および制御棒制御のための電流指令値をもとに
上記制御棒駆動コイルヘの供給電流を上記スイッチング
素子のスイッチング周波数を変化させることによって電
流指令値に制御する制御回路を設けた電流制御部と、を
備えたことを特徴とする原子炉制御棒制御装置にある。
【0007】また、制御棒制御装置への電力供給のため
の電源として、外部からの交流電流を直流電流に変換す
る整流器、それを交流に変換するインバータおよび上記
整流器からの電流を蓄電する蓄電池から構成された可動
部を持たない無停電電源装置を備えたことを特徴とす
る。
【0008】また、電力供給ラインに電力ケーブルを使
用したことを特徴とする。
【0009】また、上記制御棒駆動回路が制御棒駆動コ
イルに直列に接続されたスイッチング素子を複数有し、
複数の制御棒駆動コイルヘの電力供給系統を設けたこと
を特徴とする。
【0010】この発明に係る原子炉制御棒制御装置にお
いては、交流電力を3相全波整流回路により直流に変換
し、その直流電力をスイッチング制御することによって
制御棒駆動コイルの電流を制御するものである。
【0011】また、外部電源に瞬時停電が生じた場合に
おいても制御棒駆動コイルヘの電源供給が断たれること
のないように無停電電源装置より電流制御盤に電力を供
給するものである。
【0012】また、制御棒駆動回路への入力電力を直流
とすることにより、電力ケーブルにて電力供給するもの
である。
【0013】また、制御棒駆動回路内に直流ラインから
バックアップ用電力供給ラインを設置して故障時にこの
バックアップ用電力供給ラインから制御棒駆動コイルに
電力を供給するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下この発明を各実施の形態に従
って説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による原
子炉制御棒制御装置の概念図であり、図2はその回路図
である。両図において従来のものと同一もしくは相当部
分は同一符号で示しまた両図において対応部分は同一ま
たは関連した符号で示す。両図において、1は制御棒制
御装置に電力供給する電動発電機、11は電動発電機1
を回転させるモータ、2は電動発電機1の出力電圧制御
及び電気事故時の保護をする電動発電機制御盤、3は原
子炉を停止させるための遮断器3a、バイパス遮断器3
b等を設けた原子炉トリップ遮断器、4は変流器4aに
より遮断器3a,3bに流れる電流を監視する原子炉ト
リップ遮断器電流監視盤、5は原子炉トリップ遮断器3
の出力電力を制御棒駆動コイル100を含む制御棒駆動
回路12aに供給するバスダクト、6は3相全波整流回
路6aおよび制御回路6b等により制御棒駆動コイル1
00ヘの電流を制御する電流制御部である電流制御盤、
7は電流制御盤6に対して電流指令値を与えるロジック
盤、8は制御棒駆動コイル100に一定の電流を供給す
るバックアップ用電源盤、10はパワーキャビネットで
ある。
【0015】図2において、制御棒駆動回路12aの抵
抗101は制御棒駆動コイル100に流れる電流を検出
する。絶縁ゲート型トランジスタ等からなる高速スイッ
チング素子102(一般にはスイッチング素子)は制御棒
駆動コイル100に流れる電流を制御する。制御回路6
bは高速スイッチング素子102のスイッチング周波数
を制御する。電動発電機1からの電力は制御棒駆動コイ
ル100に供給され、3相全波整流回路6aは電動発電
機1の交流出力電流を直流に変換する。原子炉トリップ
遮断器3の遮断器3aは原子炉の異常時、制御棒駆動コ
イル100への電力供給を断つことによって原子炉を停
止させる。バスダクト5は遮断器3aの出力を3相全波
整流回路6aに供給する。原子炉トリップ遮断器3のバ
イパス遮断器3bはプラント出力運転中に遮断器3aを
開放する試験ができるようにするための遮断器である。
変流器4aはバイパス遮断器3bの開閉を監視できるよ
うにする。
【0016】遮断器3aおよびバイパス遮断器3bの通
電電流は3相全波整流回路6aにより正負両方の方向に
流れるため、交流の電流が流れる。従ってこれらを検出
する原子炉トリップ遮断器電流監視盤4の変流器4aに
は一般交流仕様の変流器を使用することができる。
【0017】実施の形態2.図3はこの発明の実施の形
態2による原子炉制御棒制御装置の概念図であり、図4
はその回路図である。両図において上記実施の形態のも
のと同一もしくは相当部分は同一符号で示しまた両図に
おいて対応部分は同一または関連した符号で示す。この
実施の形態では、実施の形態1の電動発電機1、モータ
11および電動発電機制御盤2からなる機能を無停電電
源装置である無停電電源盤15で行うものである。
【0018】無停電電源盤15において、3相全波整流
器151は外部からの交流電流を直流電流に変換し、そ
れをインバータ155によって交流に変換する。また、
蓄電池205を内蔵しており、外部電源に瞬時停電が発
生した時は蓄電池205より電力供給を行う。3相全波
整流器151、蓄電池153およびインバータ155に
は動的機器がなく(可動部を含まない)、定期検査時の保
守作業が容易となる。
【0019】実施の形態3.図5はこの発明の実施の形
態3による原子炉制御棒制御装置の概念図であり、図6
はその回路図である。両図において上記実施の形態のも
のと同一もしくは相当部分は同一符号で示しまた両図に
おいて対応部分は同一または関連した符号で示す。この
実施の形態では、実施の形態2のバスダクト5の機能を
電力ケーブル16により行うものである。
【0020】図6に示す回路では遮断器3aおよびバイ
パス遮断器3bの出力電流が交流になるため、電路のイ
ンピーダンスを抑制する必要がない。そのため、一般的
な電力ケーブル16を使用することができ、プラント建
設時の据付作業が容易になる。
【0021】実施の形態4.図7はこの発明の実施の形
態4による原子炉制御棒制御装置の概念図であり、図8
はその回路図である。両図において上記実施の形態のも
のと同一もしくは相当部分は同一符号で示しまた両図に
おいて対応部分は同一または関連した符号で示す。この
実施の形態は、上記実施の形態3の制御棒駆動回路12
aを、電力供給するスイッチング素子を高速スイッチン
グ素子102、102aで2重化した制御棒駆動回路1
2bとしたものである。
【0022】図8に示す回路では、高速スイッチング素
子102または制御回路6bの高速スイッチング素子1
02に対応する部分が故障した時、高速スイッチング素
子102aに切り替えることにより、制御棒駆動コイル
100への電力供給が断たれることがないため、システ
ム信頼性が向上する。またこれによりバックアップ用電
源盤8も省略できる。なお高速スイッチング素子は2つ
に限定されず3つ以上設けてもよい。
【0023】
【発明の効果】以下のように、この発明によれば、制御
棒を駆動制御するための制御棒駆動コイルに直列にスイ
ッチング素子を接続した制御棒駆動回路と、この制御棒
駆動回路に直流電流を供給するための整流回路、および
制御棒制御のための電流指令値をもとに上記制御棒駆動
コイルヘの供給電流を上記スイッチング素子のスイッチ
ング周波数を変化させることによって電流指令値に制御
する制御回路を設けた電流制御部と、を備えたことを特
徴とする原子炉制御棒制御装置としたので、原子炉制御
棒制御装置に設けられる原子炉トリップ遮断器に流れる
電流が交流になるので、一般的な変流器が適用できるよ
うになり装置が安価にできる。
【0024】また、制御棒制御装置への電力供給のため
の電源として、外部からの交流電流を直流電流に変換す
る整流器、それを交流に変換するインバータおよび上記
整流器からの電流を蓄電する蓄電池から構成された可動
部を持たない無停電電源装置を備えたので、定期検査時
の保守作業が容易になり、また、メンテナンススペース
も少なくてすむため、省スペース化が可能である。
【0025】また、電力供給ラインに電力ケーブルを使
用したので、電源へのインピーダンス制限をなくしバス
ダクトを使用する必要がないので、建設時の据付作業が
容易になり装置を安価にできる。
【0026】また、上記制御棒駆動回路が制御棒駆動コ
イルに直列に接続されたスイッチング素子を複数有し、
複数の制御棒駆動コイルヘの電力供給系統を設けたの
で、故障時のバックアップができるため、バックアップ
用補助電源盤が不要となり、システムが安価になるとと
もに省スペース化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による原子炉制御棒
制御装置の概念図である。
【図2】 図1の原子炉制御棒制御装置の回路図であ
る。
【図3】 この発明の実施の形態2による原子炉制御棒
制御装置の概念図である。
【図4】 図3の原子炉制御棒制御装置の回路図であ
る。
【図5】 この発明の実施の形態3による原子炉制御棒
制御装置の概念図である。
【図6】 図5の原子炉制御棒制御装置の回路図であ
る。
【図7】 この発明の実施の形態4による原子炉制御棒
制御装置の概念図である。
【図8】 図7の原子炉制御棒制御装置の回路図であ
る。
【図9】 従来のこの種の原子炉制御棒制御装置の概念
図である。
【符号の説明】
1 電動発電機、2 電動発電機制御盤、3 原子炉ト
リップ遮断器、3a遮断器、3b バイパス遮断器、4
原子炉トリップ遮断器電流監視盤、4a変流器、5
バスダクト、6 電流制御盤、6a 3相全波整流回
路、6b 制御回路、7 ロジック盤、8 バックアッ
プ用電源盤、10 パワーキャビネット、11 モー
タ、12a,12b 制御棒駆動回路、15 無停電電
源盤、16 電力ケーブル、100 制御棒駆動コイ
ル、101 抵抗、102,102a 高速スイッチン
グ素子、151 3相全波整流器、153 蓄電池、1
55インバータ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御棒を駆動制御するための制御棒駆動
    コイルに直列にスイッチング素子を接続した制御棒駆動
    回路と、 この制御棒駆動回路に直流電流を供給するための整流回
    路、および制御棒制御のための電流指令値をもとに上記
    制御棒駆動コイルヘの供給電流を上記スイッチング素子
    のスイッチング周波数を変化させることによって電流指
    令値に制御する制御回路を設けた電流制御部と、 を備えたことを特徴とする原子炉制御棒制御装置。
  2. 【請求項2】 制御棒制御装置への電力供給のための電
    源として、外部からの交流電流を直流電流に変換する整
    流器、それを交流に変換するインバータおよび上記整流
    器からの電流を蓄電する蓄電池から構成された可動部を
    持たない無停電電源装置を備えたことを特徴とする請求
    項1に記載の原子炉制御棒制御装置。
  3. 【請求項3】 電力供給ラインに電力ケーブルを使用し
    たことを特徴とする請求項1または2に記載の原子炉制
    御棒制御装置。
  4. 【請求項4】 上記制御棒駆動回路が制御棒駆動コイル
    に直列に接続されたスイッチング素子を複数有し、複数
    の制御棒駆動コイルヘの電力供給系統を設けたことを特
    徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の原子炉制
    御棒制御装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100529520B1 (ko) * 2002-11-21 2005-11-21 한국전기연구원 원자로의 제어봉 구동장치의 시험장치
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