JP2004150928A - 原子炉出力制御装置および原子炉出力制御方法 - Google Patents
原子炉出力制御装置および原子炉出力制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】原子炉出力に対する外乱となるプラントパラメータを監視し、外乱の影響を抑制して原子炉出力の変動を抑制し、原子炉の安定な出力運転を可能とする。
【解決手段】原子炉１の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差を表す負荷要求偏差信号Ｄを出力する自動原子炉出力調整手段６と、給水の流量または温度を表す給水信号Ｊを入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号Ｋを出力する原子炉出力変動予測部１６と、負荷要求偏差信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正負荷要求偏差信号Ｌを出力する原子炉出力変動補償部１７と、補正負荷要求偏差信号に基づいて再循環の流量を制御する再循環流量制御手段１１と、を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】原子炉１の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差を表す負荷要求偏差信号Ｄを出力する自動原子炉出力調整手段６と、給水の流量または温度を表す給水信号Ｊを入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号Ｋを出力する原子炉出力変動予測部１６と、負荷要求偏差信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正負荷要求偏差信号Ｌを出力する原子炉出力変動補償部１７と、補正負荷要求偏差信号に基づいて再循環の流量を制御する再循環流量制御手段１１と、を有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子力発電プラントの安定な原子炉出力制御を可能にする制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子力発電プラントでは、原子炉の炉心内の核燃料が反応して原子炉内の水が沸騰し、蒸気が発生して主蒸気がタービンへ流れる。タービンは主蒸気によって回転し、タービンに接続された発電機を回転させる。タービンで仕事をした主蒸気は復水器にて海水と熱交換を行ない、水に凝縮して、給水ポンプにより再び原子炉内へ戻される。
【０００３】
従来の典型的な沸騰水型原子炉には複数台の再循環ポンプと複数本の制御棒が配置されている。原子炉内の蒸気圧力である原子炉ドーム圧力は、タービン制御装置である電気油圧式制御装置（ＥＨＣ）ヘ入力される。ＥＨＣでは、原子炉ドーム圧力に基づき、実原子炉出力に相当する圧力制御器出力を作成し自動原子炉出力調整装置（ＡＰＲ）に出力する。ＡＰＲでは、圧力制御器出力がＡＰＲ内で設定されている目標原子炉出力となるように負荷要求偏差信号および制御棒操作信号（引抜、停止、挿入）を作成し、それぞれ再循環流量制御装置および制御棒駆動制御装置へ入力する。
【０００４】
再循環流量制御装置においては、入力された負荷要求偏差信号に基づいて作成した、再循環ポンプ駆動要求信号を再循環ポンプ駆動装置へ出力する。再循環ポンプ駆動装置では、入力された再循環ポンプ駆動要求信号に基づいて作成した、可変周波数電源を再循環ポンプへ供給し、再循環ポンプの速度制御を行なう。再循環ポンプの速度の変化により、炉心における中性子減速材の密度が変化し原子炉出力も変化する。
【０００５】
制御棒駆動制御装置においては、入力された制御棒操作信号に基づいて作成した、制御棒駆動要求信号を制御棒駆動装置へ出力し、制御棒の位置制御を行なう。制御棒の位置により、炉心における中性子吸収材の密度が変化し原子炉出力も変化する。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−６０３９８号公報
【特許文献２】
特開昭６３−９５３９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の技術では、原子炉出力の制御を行なうための再循環ポンプおよび制御棒への駆動要求信号の作成は、原子炉の出力に起因する原子炉ドーム圧力に端を発している。
【０００８】
一方、再循環ポンプ速度以外にも、中性子減速材の密度を変化させ原子炉出力を変動させる外乱として原子炉給水流量および原子炉給水温度がある。例えば、原子炉内の温度より低い原子炉給水の流量が増加すると、炉心付近の中性子減速材の密度が増大し、燃料の反応が促進されて原子炉出力が上昇する。これらの外乱により原子炉出力が変動する。原子炉ドーム圧力が変化した結果により、再循環ポンプ速度および制御棒位置を制御し原子炉出力を調整する制御手段では、望ましくない原子炉出力の変動を十分に抑制することはできない。
【０００９】
なお、特許文献１には、給水温度の変化に対応して再循環ポンプの速度を変化させ、原子炉出力を制御する技術が開示されている。また、特許文献２には、給水温度の変化に対応して制御棒位置を変化させ、原子炉出力を制御する技術が開示されている。しかし、これらの特許文献では、通常の原子炉ドーム圧力に基づく出力制御との関連が示されておらず、また、給水流量の変動による原子炉出力変動への対応については示されていない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、原子炉出力に対する外乱となるプラントパラメータを監視し、外乱の影響を抑制して原子炉出力の変動を抑制し、原子炉の安定な出力運転を可能とすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項１に記載の発明は、炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御装置において、前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差を表す負荷要求偏差信号を出力する自動原子炉出力調整手段と、前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力する原子炉出力変動予測部と、前記負荷要求偏差信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正負荷要求偏差信号を出力する原子炉出力変動補償部と、前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記再循環の流量を制御する再循環流量制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御装置において、前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差に基づいて前記制御棒駆動装置を制御するための制御棒操作信号を出力する自動原子炉出力調整手段と、前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力する原子炉出力変動予測部と、前記制御棒操作信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正制御棒操作信号を出力する原子炉出力変動補償部と、前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記制御棒駆動装置を制御する制御棒駆動制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御方法において、前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差を表す負荷要求偏差信号を出力し、前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力し、前記負荷要求偏差信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正負荷要求偏差信号を出力し、前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記再循環の流量を制御すること、を特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御方法において、前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差に基づいて前記制御棒駆動装置を制御するための制御棒操作信号を出力し、前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力し、前記制御棒操作信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正制御棒操作信号を出力し、前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記制御棒駆動装置を制御すること、を特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施の形態について図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には同一の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
本発明に係る原子力発電プラントの第１の実施の形態の構成を、図１を用いて説明する。
図１において、原子炉１内に炉心１０が配置され、ここで発生した主蒸気Ａがタービン４に送られ、これによって、発電機７が駆動される。タービン４を経た主蒸気は復水器８で凝縮し、復水となる。復水は給水ポンプ９で昇圧され、給水として再び原子炉１へ戻される。
【００１７】
炉心１０には複数の制御棒３が配置されており、制御棒３は、制御棒駆動装置１４によって、炉心１０内に挿入され、また、引き抜かれる。また、原子炉１内の冷却水を再循環するために、複数台の再循環ポンプ２が配置されている。なお、図１では再循環ポンプ２を原子炉内蔵型としているが、原子炉１の外に再循環ライン（図示せず）を設け、そこに再循環ポンプを配置してもよい。
【００１８】
この原子力発電プラントで、原子炉１内の蒸気の圧力である原子炉ドーム圧力Ｂは、ターピン制御装置である電気油圧式制御装置５（ＥＨＣ）ヘ入力される。
ＥＨＣ５では、原子炉ドーム圧力Ｂに基づき、実原子炉出力に相当する圧力制御器出力Ｃを作成し、自動原子炉出力調整装置６（ＡＰＲ）に出力する。ＡＰＲ６では、圧力制御器出力ＣがＡＰＲ６内で設定されている目標原子炉出力となるように、目標原子炉出力と実原子炉出力との偏差である負荷要求偏差信号Ｄを作成する。
【００１９】
また、原子炉給水流量は、給水流量検出器１５によって検出され、原子炉給水流量信号Ｊが流量／原子炉出力変動予測部１６へ送られる。流量／原子炉出力変動予測部１６には、操作パネル３１から入力された原子炉給水流量基準信号Ｎも入力される。流量／原子炉出力変動予測部１６はこれらの信号Ｊ、Ｎに基づいて、流量／出力変動予測信号Ｋを生成してこれを流量／流量出力補償部１７へ出力する。
【００２０】
流量／流量出力補償部１７は、負荷要求偏差信号Ｄと流量／出力変動予測信号Ｋを用いて、負荷要求偏差信号Ｄに補正を施した流量／補正負荷要求信号Ｌを生成し、これを再循環流量制御装置１１へ出力する。再循環流量制御装置１１は、流量／補正負荷要求偏差信号Ｌに従って再循環ポンプ駆動要求信号Ｆを生成して、これを再循環ポンプ駆動装置１３へ出力する。再循環ポンプ駆動装置１３は、可変周波数電源Ｇを再循環ポンプ２に供給して再循環ポンプ２の速度制御を行なう。
【００２１】
再循環ポンプ２の速度の調整により、炉心１０における中性子減速材の密度が変化し原子炉出力も変化する。原子炉給水流量の変動により再循環ポンプを先行制御することで、安定な原子炉出力制御が可能となる。
【００２２】
図２は、図１の流量／原子炉出力変動予測部１６の具体的構成例を示す図である。流量／原子炉出力変動予測部１６は、原子炉給水流量Ｊのトレンドデータを基にカーブフィッティングを行なって自動的に流量基準値を算出する流量基準値算出部２３を有する。また、流量基準値算出部２３の出力と操作パネル３１から入力される原子炉給水流量基準信号Ｎとは、流量基準信号切替器３５により選択給水流量基準信号Ｕとして切替可能である。選択給水流量基準信号Ｕと原子炉給水流量信号Ｊの偏差を流量／出力変動予測信号Ｋとして出力する。
【００２３】
図３は、図１の流量／流量出力補償部１７の具体的構成例を示す図である。流量／出力変動予測信号Ｋは、原子炉給水流量の微小変動に対する感度を低減するための不感帯２４と、補正の度含いを調整する流量／出力変動予測信号補正関数２５とを通る。さらに、流量／流量補正バイパススイッチ３７を通過した後、負荷要求偏差信号Ｄに加算して補正を行ない、流量／補正負荷要求偏差信号Ｌを出力する。バイパススイッチ３７により補償機能を無効にすることもできる。
【００２４】
図２において、例えば、原子炉給水流量信号Ｊが選択給水流量基準信号Ｕを上回り原子炉出力が上昇する傾向にあるとき、流量／原子炉出力変動予測部１６における流量／出力変動予測信号Ｋは負値となる。このとき、図３に示す流量／流量出力補償部１７においては、流量／出力変動予測信号Ｋが不感帯２４、流量／出力変動予測信号補正関数２５、流量／流量補正バイパススイッチ３７を通過した後、負荷要求偏差信号Ｄに負のバイアスをかけた流量／補正負荷要求偏差信号Ｌを作成するため、再循環ポンプ２の速度が下がり、原子炉出力は下降する。
【００２５】
以上述べたように、本実施の形態によれば、原子炉給水流量Ｊの変動を検出し、再循環ポンプ２の先行制御を実施することで原子炉出力の変動を相殺することが可能になる。その結果、原子炉出力の安定な運転が実現できる。
【００２６】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、図４に示すように、第１の実施の形態（図１）の給水流量検出器１５に代えて給水温度検出器１９を配置し、温度／原子炉出力変動予測部２０、温度／流量出力補償部２１を適用した沸騰水型原子力発電プラントである。ＡＰＲ６では、圧力制御器出力ＣがＡＰＲ６内で設定されている目標原子炉出力となるように負荷要求偏差信号Ｄを作成し、温度／流量出力補償部２１へ出力する。
【００２７】
温度／原子炉出力変動予測部２０は、原子炉給水温度検出器１９から出力される原子炉給水温度信号Ｐと、操作パネル３１を介して入力される原子炉給水温度基準信号Ｔとを入力し、温度／出力変動予測信号Ｑを出力する。
【００２８】
温度／流量出力補償部２１は、温度／出力変動予測信号Ｑを用いて、負荷要求偏差信号Ｄに補正を施した温度／補正負荷要求信号Ｒを生成して、これを再循環流量制御装置１１へ出力する。再循環流量制御装置１１は、温度／補正負荷要求偏差信号Ｒを入力し、再循環ポンプ駆動要求信号Ｆを出力する。再循環ポンプ駆動装置１３は、再循環ポンプ駆動要求信号Ｆを入力し、再循環ポンプ２へ可変周波数電源Ｇを供給する。
この実施の形態によれば、原子炉給水温度の変動により再循環ポンプを先行制御することで、安定な原子炉出力制御が可能となる。
【００２９】
図５は、図４の温度／原子炉出力変動予測部２０の具体的構成例を示す図である。温度／原子炉出力変動予測部２０は、原子炉給水温度Ｐのトレンドデータを基にカーブフィッティングを行なって自動的に温度基準値を算出する温度基準値算出部２７を有する。また、温度基準値算出部２７の出力と操作パネル３１から入力される原子炉給水温度基準信号Ｔとは、温度基準信号切替器４１により選択給水温度基準信号Ｖとして切替可能である。選択給水温度基準信号Ｖと原子炉給水温度信号Ｐの偏差を温度／出力変動予測信号Ｑとして出力する。
【００３０】
図６は、図４の温度／流量出力補償部２１の具体的構成例を示す図である。温度／出力変動予測信号Ｑは、原子炉給水温度の微小変動に対する感度を低減するための不感帯２８と、補正の度合いを調整する温度／出力変動予測信号補正関数２９とを通る。さらに、温度／流量補正バイパススイッチ４３を通過した後、負荷要求偏差信号Ｄに減算して補正を行ない、温度／補正負荷要求偏差信号Ｒを出力する。バイパススイッチ４３により補償機能を無効にすることもできる。
【００３１】
図５において、例えば、原子炉給水温度信号Ｐが選択給水温度基準信号Ｖを下回り、原子炉出力が上昇する傾向にあるとき、温度／原子炉出力変動予測部２０における温度／出力変動予測信号Ｑは正値となる。このとき、図６に示す温度／流量出力補償部２１においては、温度／出力変動予測信号Ｑが不感帯２８、温度／出力変動予測信号補正関数２９、温度／流量補正バイパススイッチ４３を通過した後、負荷要求偏差信号Ｄに負のバイアスをかけた温度／補正負荷要求偏差信号Ｒを作成するため、再循環ポンプ２の速度が下がり、原子炉出力は下降する。
【００３２】
以上述べたように、本実施の形態によれば、原子炉給水温度Ｐの変動を検出し、再循環ポンプ２の先行制御を実施することで原子炉出力の変動を相殺することが可能になる。その結果、原子炉出力の安定な運転が実現できる。
【００３３】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、図７に示すように、第１の実施の形態（図１）の再循環ポンプ流量制御装置１１などに代えて制御棒駆動制御装置１２などを配置し、流量／原子炉出力変動予測部１６、流量／位置出力補償部１８を適用した沸騰水型原子力発電プラントである。
【００３４】
ＡＰＲ６では、圧力制御器出力ＣがＡＰＲ６内で設定されている目標原子炉出力となるように制御棒操作信号Ｅを作成し、これを流量／位置出力補償部１８へ出力する。
【００３５】
また、原子炉給水流量は、給水流量検出器１５によって検出され、原子炉給水流量信号Ｊが流量／原子炉出力変動予測部１６へ送られる。流量／原子炉出力変動予測部１６には、操作パネル３１から入力された原子炉給水流量基準信号Ｎも入力される。流量／原子炉出力変動予測部１６は、これらの信号Ｊ、Ｎに基づいて、流量／出力変動予測信号Ｋを生成してこれを流量／流量出力補償部１８へ出力する。
【００３６】
流量／位置出力補償部１８は、制御棒操作信号Ｅと流量／出力変動予測信号Ｋを用いて、制御棒操作信号Ｅに補正を施した流量／補正制御棒操作信号Ｍを生成し、これを制御棒駆動制御装置１２へ出力する。制御棒駆動制御装置１２は、流量／補正制御棒操作信号Ｍに従って制御棒駆動要求信号を出力し、制御棒３の位置制御を行ない、原子炉出力を調整する。
【００３７】
この実施の形態では、原子炉給水流量の変動により制御棒を先行制御することで、安定な原子炉出力制御が可能となる。
流量／原子炉出力変動予測部１６の具体的構成例としては、第１の実施の形態（図２）と同様である。
【００３８】
図８は、図７の流量／位置出力補償部１８の具体的構成例を示す図である。流量／出力変動予測信号Ｋは、原子炉給水流量の微小変動に対する感度を低減するための不感帯と補正の度合いを調整するヒステリシスの特性をもつリレー要素２６により離散化（１：引抜、０：停止、−１：挿入）される。さらに、流量／位置補正バイパススイッチ３９を通過した後、制御棒操作信号Ｅに加算して補正を行ない、流量／補正制御棒操作信号Ｍを出力する。バイパススイッチ３９により補償機能を無効にすることもできる。本加算は［表１］に従って行なう。
【００３９】
【表１】
【００４０】
以上の実施の形態において、例えば図２で、原子炉給水流量信号Ｊが選択給水流量基準信号Ｕを上回り原子炉出力が上昇する傾向にあるとき、流量／原子炉出力変動予測部１６における流量／出力変動予測信号Ｋは負値となる。このとき、図８の流量／位置出力補償部１８においては、流量／出力変動予測信号Ｋがリレー要素２６を通過した後、制御棒操作信号Ｅに負のバイアスをかけた流量／補正制御棒操作信号Ｍを作成するため、制御棒が引抜状態にあれば停止状態に、停止状態または挿入状態にあるときは挿入状態に移行するため原子炉出力は下降する。
【００４１】
以上述べたように、本実施の形態によれば、原子炉給水流量Ｊの変動を検出し、制御棒３の先行制御を実施することで原子炉出力の変動を相殺することが可能になる。その結果、原子炉出力の安定な運転が実現できる。
【００４２】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態は、図９に示すように、第３の実施の形態（図７）の給水流量検出器１５に代えて給水温度検出器１９を配置し、温度／原子炉出力変動予測部２０、温度／位置出力補償部２２を適用した沸騰水型原子力発電プラントである。
【００４３】
ＡＰＲ６では、圧力制御器出力ＣがＡＰＲ６内で設定されている目標原子炉出力となるように制御棒操作信号Ｅを作成し、温度／位置出力補償部２２へ入力する。
温度／原子炉出力変動予測部２０は、原子炉給水温度検出器１９から出力される原子炉給水温度信号Ｐと、操作パネル３１を介して入力される原子炉給水温度基準信号Ｔとを入力し、温度／出力変動予測信号Ｑを出力する。温度／位置出力補償部２２は、温度／出力変動予測信号Ｑを用いて、制御棒操作信号Ｅに補正を施した温度／補正制御棒操作信号Ｓを制御棒駆動制御装置１２へ出力する。制御棒駆動制御装置１２は、温度／補正制御棒操作信号Ｓを入力し制御棒駆動装置１４へ制御棒駆動要求信号Ｈを出力する。
【００４４】
この実施の形態によれば、原子炉給水温度の変動により制御棒を先行制御することで、安定な原子炉出力制御が可能となる。
温度／原子炉出力変動予測部２０の具体的構成例としては、第３の実施の形態（図５）と同様である。
【００４５】
図１０は、図９の温度／位置出力補償部２２の具体的構成例を示す図である。
温度／出力変動予測信号Ｑは、原子炉給水温度の微小変動に対する感度を低減するための不感帯と補正の度合いを調整するヒステリシスの特性をもつリレー要素３０により離散化（１：引抜、０：停止、−１：挿入）される。さらに、温度／位置補正バイパススイッチ４５を通過した後、制御棒操作信号Ｅに減算して補正を行ない、温度／補正制御棒操作信号Ｓを出力する。バイパススイッチ４５により補償機能を無効にすることもできる。本減算は［表２］に従って行なう。
【００４６】
【表２】
【００４７】
以上の実施の形態において、例えば図５で、原子炉給水温度信号Ｐが選択給水温度基準信号Ｖを下回り原子炉出力が上昇する傾向にあるとき、温度／原子炉出力変動予測部２０における温度／出力変動予測信号Ｑは正値となる。このとき、図１０の温度／位置出力補償部２２においては、温度／出力変動予測信号Ｑがリレー要素３０を通過した後、制御棒操作信号Ｅに負のバイアスをかけた温度／補正制御棒操作信号Ｓを作成するため、制御棒が引抜状態にあれば停止状態に、停止状態または挿入状態にあるときは挿入状態に移行するため原子炉出力は下降する。
【００４８】
以上述べたように、本実施の形態によれば、原子炉給水温度Ｐの変動を検出し、制御棒３の先行制御を実施することで原子炉出力の変動を相殺することが可能になる。その結果、原子炉出力の安定な運転が実現できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、原子炉給水流量および原子炉給水温度を監視し、これらの信号に変動が生じた場含再循環ポンプ速度制御および制御棒位置制御を先行的に実施することで原子炉出力の変動を抑制することができるので、安定した原子炉出力一定運転が可能な原子炉出力制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る原子炉出力制御装置の構成図。
【図２】図１の原子炉出力制御装置の予測機能構成図。
【図３】図１の原子炉出力制御装置の補償機能構成図。
【図４】本発明の第２実施の形態に係る原子炉出力制御装置の構成図。
【図５】図４の原子炉出力制御装置の予測機能構成図。
【図６】図４の原子炉出力制御装置の補償機能構成図。
【図７】本発明の第３実施の形態に係る原子炉出力制御装置の構成図。
【図８】図７の原子炉出力制御装置の補償機能構成図。
【図９】本発明の第４実施の形態に係る原子炉出力制御装置の構成図。
【図１０】図９の原子炉出力制御装置の補償機能構成図。
【符号の説明】
１…原子炉、２…再循環ポンプ、３…制御棒、４…ターピン、５…ＥＨＣ、６…ＡＰＲ、７…発電機、８…復水器、９…給水ポンプ、１０…炉心、１１…再循環流量制御装置、１２…制御棒駆動制御装置、１３…再循環ポンプ駆動装置、１４…制御棒駆動装置、１５…原子炉給水流量検出器、１６…流量／原子炉出力変動予測部、１７…流量／流量出力補償部、１８…流量／位置出力補償部、１９…原子炉給水温度検出器、２０…温度／原子炉出力変動予測部、２１…温度／流量出力補償部、２２…温度／位置出力補償部、２３…流量基準算出部、２４…流量／出力変動予測信号用不感帯、２５…流量／出力変動予測信号補正関数、２６…流量／出力変動予測信号用リレー要素２７…温度基準算出部、２８…温度／出力変動予測信号用不感帯、２９…温度／出力変動予測信号補正関数、３０…温度／出力変動予測信号用リレー要素、３１…操作パネル、３５…流量基準信号切換器、３７…流量／流量補正バイパススイッチ、３９…流量／位置補正バイパススイッチ、４１…温度基準信号切換器、４３…温度／流量補正バイパススイッチ、４５…温度／位置補正バイパススイッチ、Ａ…主蒸気、Ｂ…原子炉ドーム圧力、Ｃ…圧力制御器出力、Ｄ…負荷要求偏差、Ｅ…制御棒操作信号、Ｆ…再循環ポンプ駆動要求信号、Ｇ…可変周波数電源、Ｈ…制御棒駆動要求信号、Ｊ…原子炉給水流量信号、Ｋ…流量／出力変動予測信号、Ｌ…流量／補正負荷要求偏差信号、Ｍ…流量／補正制御棒操作信号、Ｎ…原子炉給水流量基準信号、Ｐ…原子炉給水温度信号、Ｑ…温度／出力変動予測信号、Ｒ…温度／補正負荷要求偏差信号、Ｓ…温度／補正制御棒操作信号、Ｔ…原子炉給水温度基準信号、Ｕ…選択給水流量基準信号、Ｖ…選択給水温度基準信号。
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子力発電プラントの安定な原子炉出力制御を可能にする制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子力発電プラントでは、原子炉の炉心内の核燃料が反応して原子炉内の水が沸騰し、蒸気が発生して主蒸気がタービンへ流れる。タービンは主蒸気によって回転し、タービンに接続された発電機を回転させる。タービンで仕事をした主蒸気は復水器にて海水と熱交換を行ない、水に凝縮して、給水ポンプにより再び原子炉内へ戻される。
【０００３】
従来の典型的な沸騰水型原子炉には複数台の再循環ポンプと複数本の制御棒が配置されている。原子炉内の蒸気圧力である原子炉ドーム圧力は、タービン制御装置である電気油圧式制御装置（ＥＨＣ）ヘ入力される。ＥＨＣでは、原子炉ドーム圧力に基づき、実原子炉出力に相当する圧力制御器出力を作成し自動原子炉出力調整装置（ＡＰＲ）に出力する。ＡＰＲでは、圧力制御器出力がＡＰＲ内で設定されている目標原子炉出力となるように負荷要求偏差信号および制御棒操作信号（引抜、停止、挿入）を作成し、それぞれ再循環流量制御装置および制御棒駆動制御装置へ入力する。
【０００４】
再循環流量制御装置においては、入力された負荷要求偏差信号に基づいて作成した、再循環ポンプ駆動要求信号を再循環ポンプ駆動装置へ出力する。再循環ポンプ駆動装置では、入力された再循環ポンプ駆動要求信号に基づいて作成した、可変周波数電源を再循環ポンプへ供給し、再循環ポンプの速度制御を行なう。再循環ポンプの速度の変化により、炉心における中性子減速材の密度が変化し原子炉出力も変化する。
【０００５】
制御棒駆動制御装置においては、入力された制御棒操作信号に基づいて作成した、制御棒駆動要求信号を制御棒駆動装置へ出力し、制御棒の位置制御を行なう。制御棒の位置により、炉心における中性子吸収材の密度が変化し原子炉出力も変化する。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−６０３９８号公報
【特許文献２】
特開昭６３−９５３９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の技術では、原子炉出力の制御を行なうための再循環ポンプおよび制御棒への駆動要求信号の作成は、原子炉の出力に起因する原子炉ドーム圧力に端を発している。
【０００８】
一方、再循環ポンプ速度以外にも、中性子減速材の密度を変化させ原子炉出力を変動させる外乱として原子炉給水流量および原子炉給水温度がある。例えば、原子炉内の温度より低い原子炉給水の流量が増加すると、炉心付近の中性子減速材の密度が増大し、燃料の反応が促進されて原子炉出力が上昇する。これらの外乱により原子炉出力が変動する。原子炉ドーム圧力が変化した結果により、再循環ポンプ速度および制御棒位置を制御し原子炉出力を調整する制御手段では、望ましくない原子炉出力の変動を十分に抑制することはできない。
【０００９】
なお、特許文献１には、給水温度の変化に対応して再循環ポンプの速度を変化させ、原子炉出力を制御する技術が開示されている。また、特許文献２には、給水温度の変化に対応して制御棒位置を変化させ、原子炉出力を制御する技術が開示されている。しかし、これらの特許文献では、通常の原子炉ドーム圧力に基づく出力制御との関連が示されておらず、また、給水流量の変動による原子炉出力変動への対応については示されていない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、原子炉出力に対する外乱となるプラントパラメータを監視し、外乱の影響を抑制して原子炉出力の変動を抑制し、原子炉の安定な出力運転を可能とすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項１に記載の発明は、炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御装置において、前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差を表す負荷要求偏差信号を出力する自動原子炉出力調整手段と、前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力する原子炉出力変動予測部と、前記負荷要求偏差信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正負荷要求偏差信号を出力する原子炉出力変動補償部と、前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記再循環の流量を制御する再循環流量制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御装置において、前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差に基づいて前記制御棒駆動装置を制御するための制御棒操作信号を出力する自動原子炉出力調整手段と、前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力する原子炉出力変動予測部と、前記制御棒操作信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正制御棒操作信号を出力する原子炉出力変動補償部と、前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記制御棒駆動装置を制御する制御棒駆動制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御方法において、前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差を表す負荷要求偏差信号を出力し、前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力し、前記負荷要求偏差信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正負荷要求偏差信号を出力し、前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記再循環の流量を制御すること、を特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御方法において、前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差に基づいて前記制御棒駆動装置を制御するための制御棒操作信号を出力し、前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力し、前記制御棒操作信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正制御棒操作信号を出力し、前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記制御棒駆動装置を制御すること、を特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施の形態について図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には同一の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
本発明に係る原子力発電プラントの第１の実施の形態の構成を、図１を用いて説明する。
図１において、原子炉１内に炉心１０が配置され、ここで発生した主蒸気Ａがタービン４に送られ、これによって、発電機７が駆動される。タービン４を経た主蒸気は復水器８で凝縮し、復水となる。復水は給水ポンプ９で昇圧され、給水として再び原子炉１へ戻される。
【００１７】
炉心１０には複数の制御棒３が配置されており、制御棒３は、制御棒駆動装置１４によって、炉心１０内に挿入され、また、引き抜かれる。また、原子炉１内の冷却水を再循環するために、複数台の再循環ポンプ２が配置されている。なお、図１では再循環ポンプ２を原子炉内蔵型としているが、原子炉１の外に再循環ライン（図示せず）を設け、そこに再循環ポンプを配置してもよい。
【００１８】
この原子力発電プラントで、原子炉１内の蒸気の圧力である原子炉ドーム圧力Ｂは、ターピン制御装置である電気油圧式制御装置５（ＥＨＣ）ヘ入力される。
ＥＨＣ５では、原子炉ドーム圧力Ｂに基づき、実原子炉出力に相当する圧力制御器出力Ｃを作成し、自動原子炉出力調整装置６（ＡＰＲ）に出力する。ＡＰＲ６では、圧力制御器出力ＣがＡＰＲ６内で設定されている目標原子炉出力となるように、目標原子炉出力と実原子炉出力との偏差である負荷要求偏差信号Ｄを作成する。
【００１９】
また、原子炉給水流量は、給水流量検出器１５によって検出され、原子炉給水流量信号Ｊが流量／原子炉出力変動予測部１６へ送られる。流量／原子炉出力変動予測部１６には、操作パネル３１から入力された原子炉給水流量基準信号Ｎも入力される。流量／原子炉出力変動予測部１６はこれらの信号Ｊ、Ｎに基づいて、流量／出力変動予測信号Ｋを生成してこれを流量／流量出力補償部１７へ出力する。
【００２０】
流量／流量出力補償部１７は、負荷要求偏差信号Ｄと流量／出力変動予測信号Ｋを用いて、負荷要求偏差信号Ｄに補正を施した流量／補正負荷要求信号Ｌを生成し、これを再循環流量制御装置１１へ出力する。再循環流量制御装置１１は、流量／補正負荷要求偏差信号Ｌに従って再循環ポンプ駆動要求信号Ｆを生成して、これを再循環ポンプ駆動装置１３へ出力する。再循環ポンプ駆動装置１３は、可変周波数電源Ｇを再循環ポンプ２に供給して再循環ポンプ２の速度制御を行なう。
【００２１】
再循環ポンプ２の速度の調整により、炉心１０における中性子減速材の密度が変化し原子炉出力も変化する。原子炉給水流量の変動により再循環ポンプを先行制御することで、安定な原子炉出力制御が可能となる。
【００２２】
図２は、図１の流量／原子炉出力変動予測部１６の具体的構成例を示す図である。流量／原子炉出力変動予測部１６は、原子炉給水流量Ｊのトレンドデータを基にカーブフィッティングを行なって自動的に流量基準値を算出する流量基準値算出部２３を有する。また、流量基準値算出部２３の出力と操作パネル３１から入力される原子炉給水流量基準信号Ｎとは、流量基準信号切替器３５により選択給水流量基準信号Ｕとして切替可能である。選択給水流量基準信号Ｕと原子炉給水流量信号Ｊの偏差を流量／出力変動予測信号Ｋとして出力する。
【００２３】
図３は、図１の流量／流量出力補償部１７の具体的構成例を示す図である。流量／出力変動予測信号Ｋは、原子炉給水流量の微小変動に対する感度を低減するための不感帯２４と、補正の度含いを調整する流量／出力変動予測信号補正関数２５とを通る。さらに、流量／流量補正バイパススイッチ３７を通過した後、負荷要求偏差信号Ｄに加算して補正を行ない、流量／補正負荷要求偏差信号Ｌを出力する。バイパススイッチ３７により補償機能を無効にすることもできる。
【００２４】
図２において、例えば、原子炉給水流量信号Ｊが選択給水流量基準信号Ｕを上回り原子炉出力が上昇する傾向にあるとき、流量／原子炉出力変動予測部１６における流量／出力変動予測信号Ｋは負値となる。このとき、図３に示す流量／流量出力補償部１７においては、流量／出力変動予測信号Ｋが不感帯２４、流量／出力変動予測信号補正関数２５、流量／流量補正バイパススイッチ３７を通過した後、負荷要求偏差信号Ｄに負のバイアスをかけた流量／補正負荷要求偏差信号Ｌを作成するため、再循環ポンプ２の速度が下がり、原子炉出力は下降する。
【００２５】
以上述べたように、本実施の形態によれば、原子炉給水流量Ｊの変動を検出し、再循環ポンプ２の先行制御を実施することで原子炉出力の変動を相殺することが可能になる。その結果、原子炉出力の安定な運転が実現できる。
【００２６】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、図４に示すように、第１の実施の形態（図１）の給水流量検出器１５に代えて給水温度検出器１９を配置し、温度／原子炉出力変動予測部２０、温度／流量出力補償部２１を適用した沸騰水型原子力発電プラントである。ＡＰＲ６では、圧力制御器出力ＣがＡＰＲ６内で設定されている目標原子炉出力となるように負荷要求偏差信号Ｄを作成し、温度／流量出力補償部２１へ出力する。
【００２７】
温度／原子炉出力変動予測部２０は、原子炉給水温度検出器１９から出力される原子炉給水温度信号Ｐと、操作パネル３１を介して入力される原子炉給水温度基準信号Ｔとを入力し、温度／出力変動予測信号Ｑを出力する。
【００２８】
温度／流量出力補償部２１は、温度／出力変動予測信号Ｑを用いて、負荷要求偏差信号Ｄに補正を施した温度／補正負荷要求信号Ｒを生成して、これを再循環流量制御装置１１へ出力する。再循環流量制御装置１１は、温度／補正負荷要求偏差信号Ｒを入力し、再循環ポンプ駆動要求信号Ｆを出力する。再循環ポンプ駆動装置１３は、再循環ポンプ駆動要求信号Ｆを入力し、再循環ポンプ２へ可変周波数電源Ｇを供給する。
この実施の形態によれば、原子炉給水温度の変動により再循環ポンプを先行制御することで、安定な原子炉出力制御が可能となる。
【００２９】
図５は、図４の温度／原子炉出力変動予測部２０の具体的構成例を示す図である。温度／原子炉出力変動予測部２０は、原子炉給水温度Ｐのトレンドデータを基にカーブフィッティングを行なって自動的に温度基準値を算出する温度基準値算出部２７を有する。また、温度基準値算出部２７の出力と操作パネル３１から入力される原子炉給水温度基準信号Ｔとは、温度基準信号切替器４１により選択給水温度基準信号Ｖとして切替可能である。選択給水温度基準信号Ｖと原子炉給水温度信号Ｐの偏差を温度／出力変動予測信号Ｑとして出力する。
【００３０】
図６は、図４の温度／流量出力補償部２１の具体的構成例を示す図である。温度／出力変動予測信号Ｑは、原子炉給水温度の微小変動に対する感度を低減するための不感帯２８と、補正の度合いを調整する温度／出力変動予測信号補正関数２９とを通る。さらに、温度／流量補正バイパススイッチ４３を通過した後、負荷要求偏差信号Ｄに減算して補正を行ない、温度／補正負荷要求偏差信号Ｒを出力する。バイパススイッチ４３により補償機能を無効にすることもできる。
【００３１】
図５において、例えば、原子炉給水温度信号Ｐが選択給水温度基準信号Ｖを下回り、原子炉出力が上昇する傾向にあるとき、温度／原子炉出力変動予測部２０における温度／出力変動予測信号Ｑは正値となる。このとき、図６に示す温度／流量出力補償部２１においては、温度／出力変動予測信号Ｑが不感帯２８、温度／出力変動予測信号補正関数２９、温度／流量補正バイパススイッチ４３を通過した後、負荷要求偏差信号Ｄに負のバイアスをかけた温度／補正負荷要求偏差信号Ｒを作成するため、再循環ポンプ２の速度が下がり、原子炉出力は下降する。
【００３２】
以上述べたように、本実施の形態によれば、原子炉給水温度Ｐの変動を検出し、再循環ポンプ２の先行制御を実施することで原子炉出力の変動を相殺することが可能になる。その結果、原子炉出力の安定な運転が実現できる。
【００３３】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、図７に示すように、第１の実施の形態（図１）の再循環ポンプ流量制御装置１１などに代えて制御棒駆動制御装置１２などを配置し、流量／原子炉出力変動予測部１６、流量／位置出力補償部１８を適用した沸騰水型原子力発電プラントである。
【００３４】
ＡＰＲ６では、圧力制御器出力ＣがＡＰＲ６内で設定されている目標原子炉出力となるように制御棒操作信号Ｅを作成し、これを流量／位置出力補償部１８へ出力する。
【００３５】
また、原子炉給水流量は、給水流量検出器１５によって検出され、原子炉給水流量信号Ｊが流量／原子炉出力変動予測部１６へ送られる。流量／原子炉出力変動予測部１６には、操作パネル３１から入力された原子炉給水流量基準信号Ｎも入力される。流量／原子炉出力変動予測部１６は、これらの信号Ｊ、Ｎに基づいて、流量／出力変動予測信号Ｋを生成してこれを流量／流量出力補償部１８へ出力する。
【００３６】
流量／位置出力補償部１８は、制御棒操作信号Ｅと流量／出力変動予測信号Ｋを用いて、制御棒操作信号Ｅに補正を施した流量／補正制御棒操作信号Ｍを生成し、これを制御棒駆動制御装置１２へ出力する。制御棒駆動制御装置１２は、流量／補正制御棒操作信号Ｍに従って制御棒駆動要求信号を出力し、制御棒３の位置制御を行ない、原子炉出力を調整する。
【００３７】
この実施の形態では、原子炉給水流量の変動により制御棒を先行制御することで、安定な原子炉出力制御が可能となる。
流量／原子炉出力変動予測部１６の具体的構成例としては、第１の実施の形態（図２）と同様である。
【００３８】
図８は、図７の流量／位置出力補償部１８の具体的構成例を示す図である。流量／出力変動予測信号Ｋは、原子炉給水流量の微小変動に対する感度を低減するための不感帯と補正の度合いを調整するヒステリシスの特性をもつリレー要素２６により離散化（１：引抜、０：停止、−１：挿入）される。さらに、流量／位置補正バイパススイッチ３９を通過した後、制御棒操作信号Ｅに加算して補正を行ない、流量／補正制御棒操作信号Ｍを出力する。バイパススイッチ３９により補償機能を無効にすることもできる。本加算は［表１］に従って行なう。
【００３９】
【表１】
以上の実施の形態において、例えば図２で、原子炉給水流量信号Ｊが選択給水流量基準信号Ｕを上回り原子炉出力が上昇する傾向にあるとき、流量／原子炉出力変動予測部１６における流量／出力変動予測信号Ｋは負値となる。このとき、図８の流量／位置出力補償部１８においては、流量／出力変動予測信号Ｋがリレー要素２６を通過した後、制御棒操作信号Ｅに負のバイアスをかけた流量／補正制御棒操作信号Ｍを作成するため、制御棒が引抜状態にあれば停止状態に、停止状態または挿入状態にあるときは挿入状態に移行するため原子炉出力は下降する。
【００４１】
以上述べたように、本実施の形態によれば、原子炉給水流量Ｊの変動を検出し、制御棒３の先行制御を実施することで原子炉出力の変動を相殺することが可能になる。その結果、原子炉出力の安定な運転が実現できる。
【００４２】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態は、図９に示すように、第３の実施の形態（図７）の給水流量検出器１５に代えて給水温度検出器１９を配置し、温度／原子炉出力変動予測部２０、温度／位置出力補償部２２を適用した沸騰水型原子力発電プラントである。
【００４３】
ＡＰＲ６では、圧力制御器出力ＣがＡＰＲ６内で設定されている目標原子炉出力となるように制御棒操作信号Ｅを作成し、温度／位置出力補償部２２へ入力する。
温度／原子炉出力変動予測部２０は、原子炉給水温度検出器１９から出力される原子炉給水温度信号Ｐと、操作パネル３１を介して入力される原子炉給水温度基準信号Ｔとを入力し、温度／出力変動予測信号Ｑを出力する。温度／位置出力補償部２２は、温度／出力変動予測信号Ｑを用いて、制御棒操作信号Ｅに補正を施した温度／補正制御棒操作信号Ｓを制御棒駆動制御装置１２へ出力する。制御棒駆動制御装置１２は、温度／補正制御棒操作信号Ｓを入力し制御棒駆動装置１４へ制御棒駆動要求信号Ｈを出力する。
【００４４】
この実施の形態によれば、原子炉給水温度の変動により制御棒を先行制御することで、安定な原子炉出力制御が可能となる。
温度／原子炉出力変動予測部２０の具体的構成例としては、第３の実施の形態（図５）と同様である。
【００４５】
図１０は、図９の温度／位置出力補償部２２の具体的構成例を示す図である。
温度／出力変動予測信号Ｑは、原子炉給水温度の微小変動に対する感度を低減するための不感帯と補正の度合いを調整するヒステリシスの特性をもつリレー要素３０により離散化（１：引抜、０：停止、−１：挿入）される。さらに、温度／位置補正バイパススイッチ４５を通過した後、制御棒操作信号Ｅに減算して補正を行ない、温度／補正制御棒操作信号Ｓを出力する。バイパススイッチ４５により補償機能を無効にすることもできる。本減算は［表２］に従って行なう。
【００４６】
【表２】
以上の実施の形態において、例えば図５で、原子炉給水温度信号Ｐが選択給水温度基準信号Ｖを下回り原子炉出力が上昇する傾向にあるとき、温度／原子炉出力変動予測部２０における温度／出力変動予測信号Ｑは正値となる。このとき、図１０の温度／位置出力補償部２２においては、温度／出力変動予測信号Ｑがリレー要素３０を通過した後、制御棒操作信号Ｅに負のバイアスをかけた温度／補正制御棒操作信号Ｓを作成するため、制御棒が引抜状態にあれば停止状態に、停止状態または挿入状態にあるときは挿入状態に移行するため原子炉出力は下降する。
【００４８】
以上述べたように、本実施の形態によれば、原子炉給水温度Ｐの変動を検出し、制御棒３の先行制御を実施することで原子炉出力の変動を相殺することが可能になる。その結果、原子炉出力の安定な運転が実現できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、原子炉給水流量および原子炉給水温度を監視し、これらの信号に変動が生じた場含再循環ポンプ速度制御および制御棒位置制御を先行的に実施することで原子炉出力の変動を抑制することができるので、安定した原子炉出力一定運転が可能な原子炉出力制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る原子炉出力制御装置の構成図。
【図２】図１の原子炉出力制御装置の予測機能構成図。
【図３】図１の原子炉出力制御装置の補償機能構成図。
【図４】本発明の第２実施の形態に係る原子炉出力制御装置の構成図。
【図５】図４の原子炉出力制御装置の予測機能構成図。
【図６】図４の原子炉出力制御装置の補償機能構成図。
【図７】本発明の第３実施の形態に係る原子炉出力制御装置の構成図。
【図８】図７の原子炉出力制御装置の補償機能構成図。
【図９】本発明の第４実施の形態に係る原子炉出力制御装置の構成図。
【図１０】図９の原子炉出力制御装置の補償機能構成図。
【符号の説明】
１…原子炉、２…再循環ポンプ、３…制御棒、４…ターピン、５…ＥＨＣ、６…ＡＰＲ、７…発電機、８…復水器、９…給水ポンプ、１０…炉心、１１…再循環流量制御装置、１２…制御棒駆動制御装置、１３…再循環ポンプ駆動装置、１４…制御棒駆動装置、１５…原子炉給水流量検出器、１６…流量／原子炉出力変動予測部、１７…流量／流量出力補償部、１８…流量／位置出力補償部、１９…原子炉給水温度検出器、２０…温度／原子炉出力変動予測部、２１…温度／流量出力補償部、２２…温度／位置出力補償部、２３…流量基準算出部、２４…流量／出力変動予測信号用不感帯、２５…流量／出力変動予測信号補正関数、２６…流量／出力変動予測信号用リレー要素２７…温度基準算出部、２８…温度／出力変動予測信号用不感帯、２９…温度／出力変動予測信号補正関数、３０…温度／出力変動予測信号用リレー要素、３１…操作パネル、３５…流量基準信号切換器、３７…流量／流量補正バイパススイッチ、３９…流量／位置補正バイパススイッチ、４１…温度基準信号切換器、４３…温度／流量補正バイパススイッチ、４５…温度／位置補正バイパススイッチ、Ａ…主蒸気、Ｂ…原子炉ドーム圧力、Ｃ…圧力制御器出力、Ｄ…負荷要求偏差、Ｅ…制御棒操作信号、Ｆ…再循環ポンプ駆動要求信号、Ｇ…可変周波数電源、Ｈ…制御棒駆動要求信号、Ｊ…原子炉給水流量信号、Ｋ…流量／出力変動予測信号、Ｌ…流量／補正負荷要求偏差信号、Ｍ…流量／補正制御棒操作信号、Ｎ…原子炉給水流量基準信号、Ｐ…原子炉給水温度信号、Ｑ…温度／出力変動予測信号、Ｒ…温度／補正負荷要求偏差信号、Ｓ…温度／補正制御棒操作信号、Ｔ…原子炉給水温度基準信号、Ｕ…選択給水流量基準信号、Ｖ…選択給水温度基準信号。
Claims (4)
- 炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御装置において、
前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差を表す負荷要求偏差信号を出力する自動原子炉出力調整手段と、
前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力する原子炉出力変動予測部と、
前記負荷要求偏差信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正負荷要求偏差信号を出力する原子炉出力変動補償部と、
前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記再循環の流量を制御する再循環流量制御手段と、
を有することを特徴とする原子炉出力制御装置。 - 炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御装置において、
前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差に基づいて前記制御棒駆動装置を制御するための制御棒操作信号を出力する自動原子炉出力調整手段と、
前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力する原子炉出力変動予測部と、
前記制御棒操作信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正制御棒操作信号を出力する原子炉出力変動補償部と、
前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記制御棒駆動装置を制御する制御棒駆動制御手段と、
を有することを特徴とする原子炉出力制御装置。 - 炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御方法において、
前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差を表す負荷要求偏差信号を出力し、
前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力し、
前記負荷要求偏差信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正負荷要求偏差信号を出力し、
前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記再循環の流量を制御すること、
を特徴とする原子炉出力制御方法。 - 炉心とその炉心に挿入されて炉心内の中性子を吸収する制御棒とその制御棒を炉心内に挿入引き抜きする制御棒駆動装置とを有する原子炉と、この原子炉で発生する蒸気の供給を受けて動力を発生するタービンと、このタービンを経て凝縮した復水を給水として原子炉に戻すための給水ポンプと、前記原子炉内の冷却水を再循環させる再循環ポンプと、を有する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉出力制御方法において、
前記原子炉の圧力を表す信号に基づいて原子炉出力を評価し、その原子炉の圧力に基づく原子炉出力と原子炉出力設定値との偏差に基づいて前記制御棒駆動装置を制御するための制御棒操作信号を出力し、
前記給水の流量または温度を表す給水信号を入力してこの給水信号の変動による原子炉出力変動予測信号を出力し、
前記制御棒操作信号と原子炉出力変動予測信号を入力して原子炉出力変動予測信号に基づいた補正制御棒操作信号を出力し、
前記補正負荷要求偏差信号に基づいて前記制御棒駆動装置を制御すること、
を特徴とする原子炉出力制御方法。
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| JP2002316016A JP2004150928A (ja) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | 原子炉出力制御装置および原子炉出力制御方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007064976A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Westinghouse Electric Sweden Ab | 核軽水炉においてドライアウト特性を推測する方法 |
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| JP6362804B1 (ja) * | 2018-02-28 | 2018-07-25 | 三菱重工業株式会社 | 原子力設備の制御装置及び原子力設備の制御方法 |
| KR20200011277A (ko) * | 2018-07-24 | 2020-02-03 | 울산과학기술원 | 원자로 크러드 분석 장치 및 방법 |
-
2002
- 2002-10-30 JP JP2002316016A patent/JP2004150928A/ja not_active Withdrawn
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