JP2012078263A

JP2012078263A - 原子力発電プラント制御システムおよび原子力発電プラント制御方法

Info

Publication number: JP2012078263A
Application number: JP2010225274A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujimoto; 弘志藤本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-10-04
Also published as: JP5796945B2; EP2626865A4; WO2012046610A1; EP2626865A1; US9748008B2; US20130182809A1

Abstract

【課題】多重度の異なる系統を接続しつつ、高い信頼性を実現すること。
【解決手段】原子力発電プラント制御システム３は、原子力発電プラントに生じる事象を４つの系統毎に検出する検出部３０ａ〜３０ｄと、２系統の信号線のうち、所定数以上の信号線から、前記の事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に、その事象に対応する処理を起動させるトリップ制御装置２０と、２系統の信号線毎に設けられ、それぞれが、検出部３０ａ〜３０ｄのうちＮ個以上で前記の事象が検出された場合に、その事象が発生している旨を示す信号を、対応する信号線に出力する多数決回路５０ａおよび５０ｂとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電プラント制御システムおよび原子力発電プラント制御方法に関し、特に、多重度の異なる系統を接続しつつ、高い信頼性を実現することができる原子力発電プラント制御システムおよび原子力発電プラント制御方法に関する。

原子力発電プラントを制御する原子力発電プラント制御システムは、高い信頼性を実現するために、それぞれが独立して動作する複数の系統から構成される（例えば、特許文献１参照）。複数の系統から構成される原子力発電プラント制御システムの構成の例について、図５および図６を参照しながら説明する。

図５は、従来の原子力発電プラント制御システムの構成の一例を示す図である。図５に示す原子力発電プラント制御システム１は、原子炉トリップの制御を行う制御システムであり、２重化されたチャンネルと、２重化されたトレインとを有する。ここで、チャンネルとは、原子力発電プラントに生じる事象を検出する系統であり、トレインとは、チャンネルの検出結果に基づいて論理演算を行う系統である。

原子力発電プラント制御システム１において、Ｉチャンネルに属する検出部１０ａは、原子力発電プラントに生じる特定の事象（例えば、特定部分での圧力の上昇等）を検出するためのセンサと、センサの検出値を閾値演算する閾値演算部とを備える。そして、検出部１０ａは、センサの検出値が閾値を超過すると、特定の事象が発生している旨を示す信号をＡトレインに属する入力部２１ａへ出力する。

ＩＩチャンネルに属する検出部１０ｂは、検出部１０ａと同様のセンサと閾値演算部を備え、センサの検出値が閾値を超過すると、特定の事象が発生している旨を示す信号をＢトレインに属する入力部２１ｂへ出力する。

入力部２１ａおよび入力部２１ｂを有するトリップ制御装置２０は、入力部２１ａと入力部２１ｂのうち１つ以上で信号が入力された場合に、原子炉をトリップさせる。このような構成により、原子力発電プラント制御システム１は、一部のチャンネルまたはトレインに障害が生じても機能を維持することができる。

図６は、近年の原子力発電プラント制御システムの構成の一例を示す図である。図６に示す原子力発電プラント制御システム２は、原子炉トリップの制御を行う制御システムであり、Ｉ〜ＩＶの４重化されたチャンネルを有する。Ｉチャンネルは、検出部３０ａと入力部４１ａとを含む。ＩＩチャンネルは、検出部３０ｂと入力部４１ｂとを含む。ＩＩＩチャンネルは、検出部３０ｃと入力部４１ｃとを含む。ＩＶチャンネルは、検出部３０ｄと入力部４１ｄとを含む。

原子力発電プラント制御システム２において、検出部３０ａ〜３０ｄは、それぞれ、原子力発電プラントに生じる特定の事象を検出するためのセンサと、センサの検出値を閾値演算する閾値演算部とを備える。そして、検出部３０ａ〜３０ｄは、センサの検出値が閾値を超過すると、特定の事象が発生している旨を示す信号を同一チャンネルに属する入力部４１へ出力する。

入力部４１ａ〜４１ｄを有するトリップ制御装置４０は、入力部４１ａ〜４１ｄのうち２つ以上で信号が入力された場合に、原子炉をトリップさせる。このような構成により、原子力発電プラント制御システム２は、一部のチャンネルに障害が生じても機能を維持することができる。

特開平６−２７２９３号公報

上記の通り、原子力発電プラント制御システムは、複数の系統から構成されるが、多重度はシステムにより異なり、一般に、最近のシステムの方が多重度が高い。このため、機能改善等の目的で既存の原子力発電プラント制御システムの一部を最新の設備に置き換えようとする場合に、多重度が異なるために設備の単純な入れ替えでは対応できないことがある。

例えば、図５に示した検出部１０ａおよび１０ｂを図６に示した検出部３０ａ〜３０ｄに置き換えようとする場合、検出部３０ａ〜３０ｄは４重化されているのに対して、入力部２１ａおよび２１ｂは２重化しかされていないため、これらを単純には接続することができない。また、多重度が異なる系統を不適切に接続すると、冗長性が失われ、原子力発電プラント制御システムにとって重要な信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多重度の異なる系統を接続しつつ、高い信頼性を実現することができる原子力発電プラント制御システムおよび原子力発電プラント制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、原子力発電プラント制御システムであって、原子力発電プラントに生じる事象をＭ個の系統毎に検出する検出手段と、Ｌ本の信号線のうち、所定数以上の信号線から、前記事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に、前記事象に対応する処理を起動させる起動手段と、前記Ｌ本の信号線毎に設けられ、それぞれが、前記検出手段で前記Ｍ個の系統のうちＮ個以上の系統で前記事象が検出された場合に、前記事象が発生している旨を示す信号を、対応する信号線に出力する多数決回路と、を備えることを特徴とする。ただし、Ｌは１以上の整数であり、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上の整数である。

この原子力発電プラント制御システムは、接続先の系統と１対１で対応する多数決回路を設け、各多数決回路が接続元での検出状況に応じて接続先へ信号を出力することとしたので、多重度の異なる系統を接続しつつ、高い信頼性を実現することができる。

また、本発明の望ましい態様としては、前記多数決回路は、前記Ｍ個の系統毎に設けられたリレーまたはブレーカを組み合わせて構成されることが好ましい。

この態様では、信頼性が実証されているデバイスであるリレーまたはブレーカを組み合わせて多数決回路を構成したので、多数決回路の信頼性を担保することができる。

また、本発明の望ましい態様としては、前記リレーまたはブレーカは、前記Ｍ個の系統毎に多重化されていることが好ましい。

この態様では、リレーまたはブレーカを多重化することにより、多数決回路の信頼性を向上できる。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、原子力発電プラントに生じる事象をＭ個の系統毎に検出する検出手段と、Ｌ本の信号線のうち、所定数以上の信号線から、前記事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に、前記事象に対応する処理を起動させる起動手段との間での信号の伝送を制御する原子力発電プラント制御方法であって、前記Ｌ本の信号線毎に設けられた多数決回路が、前記Ｍ個の系統のそれぞれから、前記事象が検出されたか否かを示す信号を受信するステップと、前記多数決回路が、前記Ｍ個の系統のうち、Ｎ個以上の系統から前記事象が検出された旨を示す信号が受信された場合に、前記事象が発生している旨を示す信号を、対応する信号線に出力するステップと、を含むことを特徴とする。ただし、Ｌは１以上の整数であり、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上の整数である。

この原子力発電プラント制御方法は、接続先の系統と１対１で対応する多数決回路を設け、各多数決回路が接続元での検出状況に応じて接続先へ信号を出力することとしたので、多重度の異なる系統を接続しつつ、高い信頼性を実現することができる。

本発明に係る原子力発電プラント制御システムおよび原子力発電プラント制御方法は、多重度の異なる系統を接続しつつ、高い信頼性を実現することができるという効果を奏する。

図１は、本実施例に係る原子力発電プラント制御システムの概略構成を示す図である。図２は、多数決回路の動作を示すフロー図である。図３は、多数決回路の構成の一例を示す図である。図４は、チャンネルとトレインの分離の一例を示す図である。図５は、従来の原子力発電プラント制御システムの構成の一例を示す図である。図６は、近年の原子力発電プラント制御システムの構成の一例を示す図である。

以下に、本発明に係る原子力発電プラント制御システムおよび原子力発電プラント制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

まず、図１を参照しながら、本実施例に係る原子力発電プラント制御システムの構成について説明する。図１は、本実施例に係る原子力発電プラント制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す原子力発電プラント制御システム３は、原子炉トリップの制御を行う制御システムであり、検出部３０ａ〜３０ｄと、トリップ制御装置２０と、多数決回路５０ａおよび５０ｂとを有する。

検出部３０ａ〜３０ｄは、図６に示した検出部３０ａ〜３０ｄと同様に、それぞれ、原子力発電プラントに生じる特定の事象を検出するためのセンサと、センサの検出値を閾値演算する閾値演算部とを備え、センサの検出値が閾値を超過すると、特定の事象が発生している旨を示す信号を出力する。トリップ制御装置２０は、図５に示したトリップ制御装置２０と同様に、入力部２１ａおよび入力部２１ｂを備え、入力部２１ａと入力部２１ｂのうち１つ以上で、特定の事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に、原子炉をトリップさせる。

このように、原子力発電プラント制御システム３は、４重化されたチャンネルと、２重化されたトレインとを有する。

多数決回路５０ａおよび５０ｂは、４重化されたチャンネルと２重化されたトレインを接続する。具体的には、多数決回路５０ａは、検出部３０ａ〜３０ｄのそれぞれと接続され、検出部３０ａ〜３０ｄのうち２以上から特定の事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に、信号線Ｓａを通じて、特定の事象が発生している旨を示す信号を入力部２１ａへ出力する。また、多数決回路５０ｂは、検出部３０ａ〜３０ｄのそれぞれと接続され、検出部３０ａ〜３０ｄのうち２以上から特定の事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に、信号線Ｓｂを通じて、特定の事象が発生している旨を示す信号を入力部２１ｂへ出力する。

４重化されたチャンネルと２重化されたトレインを接続するには、例えば、第１のチャンネルと第２のチャンネルをＯＲ回路を介して第１のトレインと接続し、第３のチャンネルと第４のチャンネルをＯＲ回路を介して第２のトレインと接続することも考えられる。しかしながら、この場合、ＯＲ回路の１つが故障したり、試験のために機能を停止したりすると、そのＯＲ回路に接続されているチャンネルでの検出結果が制御に反映されなくなり、信頼性が大きく低下してしまう。

また、４重化されたチャンネルと２重化されたトレインを接続するには、例えば、全てのチャンネルをＯＲ回路を介して第１のトレインと接続し、全てのチャンネルをＯＲ回路を介して第２のトレインと接続することも考えられる。しかしながら、この場合、１つのチャンネルが誤って信号を出力しただけで、他のチャンネルが正常に動作していても、原子炉トリップ等の処理が誤って実行されてしまう。

図１に示したように、トレインの数と同じだけの多数決回路を設けて多数決回路とトレインを１対１で接続し、各多数決回路に全てのチャンネルの出力を入力するように構成することにより、高い信頼性を保ちながら、多重度の異なるチャンネルとトレインとを接続することができる。

次に、図１に示した多数決回路５０ａおよび５０ｂの動作および構成について図２〜図４を参照しながらより詳細に説明する。なお、多数決回路５０ａおよび５０ｂは、同様の構成を有するため、以下では、多数決回路５０ａを例にして動作および構成を説明することとする。

図２は、多数決回路５０ａの動作を示すフロー図である。多数決回路５０ａは、図２に示す動作を所定の周期毎に実行する。図２に示すように、多数決回路５０ａは、ステップＳ１０として、各チャンネルの検出部３０の出力を確認する。そして、２以上のチャンネルの検出部３０で特定の事象の発生が検出されていた場合（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、多数決回路５０ａは、ステップＳ１２として、特定の事象が発生している旨を示す信号（例えば、「１」）を、信号線Ｓａを介して入力部２１ａへ出力する。

一方、２以上のチャンネルの検出部３０で特定の事象の発生が検出されていない場合（ステップＳ１１，Ｎｏ）、多数決回路５０ａは、ステップＳ１３として、特定の事象が発生していない旨を示す信号（例えば、「０」）を、信号線Ｓａを介して入力部２１ａへ出力する。

図３は、多数決回路５０ａの構成の一例を示す図である。図３に示す例において、多数決回路５０ａは、Ｉチャンネルから受信した信号に基づいて動作するリレー５１および５２と、ＩＩチャンネルから受信した信号に基づいて動作するリレー５３および５５と、ＩＩＩチャンネルから受信した信号に基づいて動作するリレー５４および５６と、ＩＶチャンネルから受信した信号に基づいて動作するリレー５７および５８とを備える。

このように、古くから使用され、信頼性が実証されているデバイスであるリレーを組み合わせて多数決回路５０ａを構成することにより、多数決回路５０ａの信頼性を担保することができる。また、リレーを用いることにより、図４に示すように、チャンネルとトレインを接点の部分で物理的に分離することもできる。安全確保のためにチャンネルとトレインを分離することが求められている場合、チャンネルとトレインを物理的に分離することは重要である。なお、リレーと同様に信頼性が実証されているデバイスである遮断器（ブレーカ）を組み合わせて多数決回路５０ａおよび５０ｂを構成することとしてもよい。

上述してきたように、本実施例では、多数決回路５０ａおよび５０ｂを設けることとしたので、多重度が異なるチャンネルとトレインとを接続させつつ、信頼性の高い原子力発電プラント制御システムを実現することができる。

なお、上記の実施例で示した原子力発電プラント制御システムの構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更することができる。例えば、上記の実施例では、原子炉トリップの制御を行う原子力発電プラント制御システムの例を示したが、本発明は、他の制御を行う制御システムについても有効である。

また、上記の実施例で示した原子力発電プラント制御システムの各部の多重度は、求められる信頼性の高さ等に応じて任意に変更してよい。具体的には、原子力発電プラントに生じる事象をＭ個の系統毎に検出する検出手段（検出部３０ａ〜３０ｄに相当）と、Ｌ本の信号線のうち所定数以上の信号線から事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に事象に対応する処理を起動させる起動手段（トリップ制御装置２０に相当）とを接続する場合、Ｌ本の信号線毎に多数決回路を設け、それぞれの多数決回路が、検出手段のＭ個の系統のうちＮ個以上の系統で事象が検出された場合に事象が発生している旨を示す信号を対応する信号線に出力するように構成すればよい。ただし、Ｌは１以上の整数であり、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上の整数である。

以上のように、本発明に係る原子力発電プラント制御システムおよび原子力発電プラント制御方法は、多重度の異なる系統を接続しつつ、高い信頼性を実現する場合に有用であり、特に、原子力発電プラントに適している。

１〜３原子力発電プラント制御システム
１０ａ、１０ｂ検出部
２０トリップ制御装置
２１ａ、２１ｂ入力部
３０ａ〜３０ｄ検出部
４０トリップ制御装置
４１ａ〜４１ｄ入力部
５０ａ、５０ｂ多数決回路
５１〜５８リレー

Claims

原子力発電プラントに生じる事象をＭ個の系統毎に検出する検出手段と、
Ｌ本の信号線のうち、所定数以上の信号線から、前記事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に、前記事象に対応する処理を起動させる起動手段と、
前記Ｌ本の信号線毎に設けられ、それぞれが、前記検出手段で前記Ｍ個の系統のうちＮ個以上の系統で前記事象が検出された場合に、前記事象が発生している旨を示す信号を、対応する信号線に出力する多数決回路と、
を備えることを特徴とする原子力発電プラント制御システム。
ただし、Ｌは１以上の整数であり、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上の整数である。
前記多数決回路は、前記Ｍ個の系統毎に設けられたリレーまたはブレーカを組み合わせて構成されることを特徴とする請求項１に記載の原子力発電プラント制御システム。
前記リレーまたはブレーカは、前記Ｍ個の系統毎に多重化されていることを特徴とする請求項２に記載の原子力発電プラント制御システム。
前記起動手段は、原子炉トリップ制御装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の原子力発電プラント制御システム。
原子力発電プラントに生じる事象をＭ個の系統毎に検出する検出手段と、Ｌ本の信号線のうち、所定数以上の信号線から、前記事象が発生している旨を示す信号が入力された場合に、前記事象に対応する処理を起動させる起動手段との間での信号の伝送を制御する原子力発電プラント制御方法であって、
前記Ｌ本の信号線毎に設けられた多数決回路が、前記Ｍ個の系統のそれぞれから、前記事象が検出されたか否かを示す信号を受信するステップと、
前記多数決回路が、前記Ｍ個の系統のうち、Ｎ個以上の系統から前記事象が検出された旨を示す信号が受信された場合に、前記事象が発生している旨を示す信号を、対応する信号線に出力するステップと、
を含むことを特徴とする原子力発電プラント制御方法。
ただし、Ｌは１以上の整数であり、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上の整数である。