JP2017190977A - Control rod operation monitoring system - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control rod operation monitoring system that stops an inserting operation and performs an emergency control rod inserting operation for all control rods when performing an inserting operation for a limited number of control rods or more separately from a control rod operation monitoring system.SOLUTION: A control rod operation monitoring system S according to the present invention comprises: a control rod operation monitoring device 3 which has an emergency control rod inserting function 18 for scram function operation time of inserting control rods 2 by emergency stop time hydraulic pressure driving of a nuclear power plant P and a motor-driven inserting function of performing an inserting operation for all control rods 2 through motor driving, and changing insertion start time and inserting the control rods 2 by the motor-driven inserting function; a detection device 15 which detects the inserting operation for each control rod 2; and control rod operation stop devices 13, 14 which stop the control rods 2 from being inserted on detecting an inserting operation for a limited number of control rods 2 or more with a detection signal S10.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、制御棒操作監視システムに関する。   The present invention relates to a control rod operation monitoring system.

従来、改良沸騰水型原子炉では、燃料棒間に電動駆動を用いた制御棒の挿入や引抜により、原子炉出力を変更する機能を有している。この電動駆動を用いた制御棒の引抜操作や挿入操作は、自動出力調整装置等を用いた自動操作または運転員の手動操作にて制御棒操作監視装置にて実施される。   Conventionally, improved boiling water reactors have a function of changing the reactor power by inserting or extracting control rods using electric drive between fuel rods. The operation of pulling out and inserting the control rod using the electric drive is performed by the control rod operation monitoring device by an automatic operation using an automatic output adjusting device or the manual operation of the operator.

電動駆動による制御棒の挿入には通常の運転で用いる通常挿入操作と緊急時に用いる緊急制御棒挿入操作の２種類がある。前者は通常運転時の原子炉出力調整時に使用される。一方、後者はスクラムなどの水圧駆動による制御棒挿入動作のバックアップとして使用される。
沸騰水型原子炉では、冷却材のボイド率に依存して出力が変化する特性を有しており、通常運転において制御棒の挿入割合により燃料棒の軸方向に出力の偏りを持っている。 There are two types of control rod insertion by electric drive: normal insertion operation used in normal operation and emergency control rod insertion operation used in emergency. The former is used for reactor power adjustment during normal operation. On the other hand, the latter is used as a backup for control rod insertion operation by hydraulic drive such as scrum.
The boiling water reactor has a characteristic that the output changes depending on the void ratio of the coolant, and the output is biased in the axial direction of the fuel rod due to the insertion ratio of the control rod in the normal operation.

沸騰水型原子炉において電動駆動のような比較的緩やかな速度で全制御棒の挿入動作を行った場合、制御棒挿入により燃料棒に負の反応度が印加されるため炉心下部のボイド率が減少する。このため、ボイド量変化が炉心上部に伝播し、炉心上部のボイド率が減少し正のボイド反応度により炉心上部の出力密度が上昇する。ここで、過度に出力密度が上昇する場合、放置すれば、原子炉燃料の熱的制限を逸脱しペレット、被覆管が損傷し、燃料破損に至る可能性がある。   In a boiling water reactor, when all control rods are inserted at a relatively slow speed, such as electric drive, negative reactivity is applied to the fuel rods due to insertion of the control rods. Decrease. For this reason, the void amount change propagates to the upper part of the core, the void ratio at the upper part of the core decreases, and the power density at the upper part of the core increases due to the positive void reactivity. Here, if the power density rises excessively, if left untreated, it may deviate from the thermal limit of the reactor fuel, and the pellets and cladding may be damaged, leading to fuel failure.

このメカニズムを図６（ａ）〜（ｃ）に示す。図６（ａ）〜（ｃ）は全制御棒同時挿入事象のメカニズムを示している。図６（ａ）は、燃料棒間に制御棒を入れない状態を示し、図６（ｂ）は、燃料棒間に制御棒の挿入を開始した状態を示し、図６（ｃ）は、燃料棒間に制御棒の挿入中の状態を示す。図６（ａ）〜（ｃ）において、横軸に出力（エネルギ）を示し、縦軸に燃料棒の軸方向の位置を示す。   This mechanism is shown in FIGS. FIGS. 6A to 6C show the mechanism of the simultaneous insertion event of all control rods. 6A shows a state in which no control rod is inserted between the fuel rods, FIG. 6B shows a state in which insertion of the control rod is started between the fuel rods, and FIG. The state during the insertion of the control rod between the rods is shown. 6A to 6C, the horizontal axis indicates the output (energy), and the vertical axis indicates the position of the fuel rod in the axial direction.

図６（ａ）に示す通常運転（初期状態）においては、燃料棒の軸方向中央になだらかなピークをもつ出力分布となっている。
通常運転（図６（ａ））の状態から全制御棒の同時挿入が開始される場合を考える。電動駆動により比較的ゆっくりとした制御棒の挿入が行われると、制御棒の挿入による負の反応度が印加されるため、炉心下部のボイドが減少する。制御棒の挿入が進むに従い、ボイド量の変化が炉心上部に伝播する In the normal operation (initial state) shown in FIG. 6A, the output distribution has a gentle peak at the axial center of the fuel rod.
Consider a case where simultaneous insertion of all control rods is started from the state of normal operation (FIG. 6A). When the control rod is inserted relatively slowly by electric drive, a negative reactivity due to the insertion of the control rod is applied, so that voids in the lower part of the core are reduced. As control rod insertion progresses, changes in void volume propagate to the top of the core

燃料棒の挿入中は、図６（ｃ）に示すように、電動駆動による制御棒の挿入速度に対し炉心上部でボイドが減少する方が速いため、炉心上部では出力が上昇する。以上の影響から、炉心上部の出力密度が上昇する。従って、過度に出力密度が上昇する場合、原子炉燃料の熱的制限を逸脱しペレット、被覆管が損傷し、燃料破損に至るおそれがある。
ところで、通常運転での制御棒挿入動作では、同時に操作できる制御棒の本数が全２０５本の内２６本に制限されているため、全制御棒が同時に挿入する全挿入のような動作は無い。 During insertion of the fuel rods, as shown in FIG. 6 (c), since the voids decrease faster in the upper part of the core than the insertion speed of the control rods by electric drive, the output increases in the upper part of the core. From the above effects, the power density at the top of the core increases. Therefore, if the power density rises excessively, it deviates from the thermal limit of the reactor fuel, and the pellets and the cladding tube may be damaged, resulting in fuel failure.
By the way, in the control rod insertion operation in the normal operation, the number of control rods that can be operated at the same time is limited to 26 of the total 205, so there is no operation like full insertion in which all control rods are inserted simultaneously.

図７は、従来の制御棒操作監視装置の構成を示す図である。
一方緊急時の制御棒挿入動作では、制御棒緊急挿入信号Ｓ４が成立した場合には、全制御棒制御統括部１０８の制御棒挿入論理回路から個別制御棒制御部１０９の個別制御棒挿入論理回路に全制御棒の全挿入の信号が出力される。このため、制御棒緊急挿入信号Ｓ４のように全制御棒に対して挿入信号が出力されるような場合、全制御棒を４つのグループに分割する。そして、それぞれのグループにタイマ１１９を持たせて時間差をもって、グループ毎に制御棒を挿入することで全制御棒が同時に挿入することを回避している。なお、スクラム（緊急停止）により水圧駆動で既に制御棒が挿入されている制御棒については、タイマ１１９を用いる必要がないのでタイマ１１９がバイパスされる仕組みを有している。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional control rod operation monitoring device.
On the other hand, in the control rod insertion operation in an emergency, when the control rod emergency insertion signal S4 is established, the control rod insertion logic circuit of the individual control rod control unit 109 to the individual control rod insertion logic circuit of the all control rod control control unit 108 The signal indicating the total insertion of all control rods is output at the same time. For this reason, when an insertion signal is output with respect to all the control rods like the control rod emergency insertion signal S4, all the control rods are divided into four groups. Each group is provided with a timer 119, and by inserting a control rod for each group with a time difference, the simultaneous insertion of all control rods is avoided. In addition, since it is not necessary to use the timer 119 for the control rod in which the control rod is already inserted by water pressure driving by scram (emergency stop), the timer 119 is bypassed.

グループ毎の各制御棒に個別に、個別制御棒制御部１０９からブレーキ解除指令Ｓ８が個別ブレーキ盤１１０に送られ、制御棒電動駆動装置１１２によりブレーキが解除される。そして、個別制御棒制御部１０９から制御棒緊急挿入指令信号Ｓ６または制御棒挿入指令信号Ｓ７が個別駆動制御盤１１１のインバータ制御部に送られ、制御棒電動駆動装置１１２により制御棒の挿入が行われる。   A brake release command S8 is sent from the individual control rod control unit 109 to the individual brake panel 110 individually for each control rod of each group, and the brake is released by the control rod electric drive device 112. Then, the control rod emergency insertion command signal S6 or the control rod insertion command signal S7 is sent from the individual control rod control unit 109 to the inverter control unit of the individual drive control panel 111, and the control rod electric drive device 112 inserts the control rod. Is called.

特開２００２−３３３４９４号公報JP 2002-333494 A 特開２００１−０９９９７４号公報JP 2001-099974 A

ところで、上述の電動駆動により制御棒が挿入される事象では中性子が吸収され原子炉出力が減少するため、スクラム等の安全機能は働かない。よって、タイマ１１９が全制御棒同時全挿入を回避するための唯一の対策設備となる。   By the way, in the event that the control rod is inserted by the above-described electric drive, neutrons are absorbed and the reactor output decreases, so that a safety function such as a scram does not work. Therefore, the timer 119 is the only countermeasure facility for avoiding all simultaneous insertion of all control rods.

現状の設備構成では、制御棒の挿入機能もタイマ１１９も、また同時に操作できる制御棒の本数の制御機能も同一の制御棒操作監視装置１０３内で実現されている。そのため、制御棒操作監視装置１０３が故障して誤った緊急挿入信号等が原子炉緊急停止装置１０４から発信された場合には同一制御内に設置しているタイマ１１９も故障して働かないことが考えられる。そのため、全制御棒が同時に全挿入される可能性がある。   In the current equipment configuration, the control rod insertion function, the timer 119, and the control function for the number of control rods that can be operated simultaneously are realized in the same control rod operation monitoring device 103. Therefore, when the control rod operation monitoring device 103 breaks down and an erroneous emergency insertion signal or the like is transmitted from the nuclear reactor emergency stop device 104, the timer 119 installed in the same control may not work due to failure. Conceivable. Therefore, all control rods may be inserted all at the same time.

従来、全制御棒制御統括部１０８で生成された制御棒緊急挿入信号Ｓ４を受信した個別制御棒制御部１０９内で個々の制御棒の状態を確認する。そして、個別のタイマ１１９を使用することで制御棒をグループ分けして、グループ毎に時間差を設けて制御棒を挿入する。これにより、例えば２０５本の全制御棒が同時に挿入されることを防御していた。   Conventionally, the state of each control rod is confirmed in the individual control rod control unit 109 that has received the control rod emergency insertion signal S4 generated by the all control rod control supervision unit 108. Then, the control rods are grouped by using individual timers 119, and the control rods are inserted with a time difference for each group. This prevented, for example, all 205 control rods from being inserted simultaneously.

しかしながら、全制御棒制御統括部１０８、個別のタイマ１１９を含む個別制御棒制御部１０９は同一の制御棒操作監視装置１０３の内部で実現されているため、制御棒操作監視装置１０３の故障に対する防御が脆弱であるおそれがある。   However, since all control rod control control unit 108 and individual control rod control unit 109 including individual timer 119 are realized in the same control rod operation monitoring device 103, protection against failure of control rod operation monitoring device 103 is provided. May be vulnerable.

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、制御棒操作監視装置とは別に、制御棒の動作状態を検知して、制限本数以上の制御棒が挿入動作する場合、制御棒の挿入動作を停止させるとともに、緊急制御棒挿入動作を行える制御棒操作監視システムの提供を目的とする。   The present invention was devised in view of the above-mentioned actual situation, and separately from the control rod operation monitoring device, when the operation state of the control rod is detected and the control rod more than the limit number is inserted, the insertion operation of the control rod It is intended to provide a control rod operation monitoring system capable of stopping the operation and performing an emergency control rod insertion operation.

前記課題を解決するため、第１の本発明の制御棒操作監視システムは、原子力発電プラントの緊急停止時に炉心を未臨界にするため水圧駆動により制御棒を挿入するスクラム機能動作時の緊急制御棒挿入機能と、前記制御棒の電動駆動により全制御棒の挿入動作を行う電動挿入機能とを有し、前記各制御棒の挿入開始時間を変更して、前記電動挿入機能により前記制御棒を挿入する制御を行う制御棒操作監視装置と、前記各制御棒の挿入動作を検出する検出装置と、前記制御棒操作監視装置とは別装置であって前記検出装置の検出信号により、前記電動挿入機能による制限本数以上の前記制御棒の挿入動作を検出した際に前記制御棒の挿入動作を停止する制御棒動作停止装置とを備えている。   In order to solve the above-mentioned problem, the control rod operation monitoring system according to the first aspect of the present invention is an emergency control rod during scram function operation in which a control rod is inserted by hydraulic drive in order to make the core subcritical at the time of emergency stop of a nuclear power plant. An insertion function and an electric insertion function for inserting all control rods by electric drive of the control rods, and changing the insertion start time of each control rod and inserting the control rods by the electric insertion function A control rod operation monitoring device that performs control, a detection device that detects an insertion operation of each control rod, and a control rod operation monitoring device that is separate from the detection signal of the detection device. And a control rod operation stopping device that stops the insertion operation of the control rod when detecting the insertion operation of the control rod exceeding the limit number.

第２の本発明の制御棒操作監視システムは、原子力発電プラントの緊急停止時に炉心を未臨界にするため水圧駆動により制御棒を挿入するスクラム機能動作時の緊急制御棒挿入機能と、前記制御棒の電動駆動により全制御棒の挿入動作を行う電動挿入機能とを有し、前記各制御棒の挿入開始時間を変更して、前記電動挿入機能により前記制御棒を挿入する制御を行う制御棒操作監視装置と、前記各制御棒の挿入動作を検出する検出装置と、前記制御棒操作監視装置とは別装置であって前記検出装置の検出信号により、前記電動挿入機能による制限本数以上の前記制御棒の挿入動作を検出した際に原子炉緊急停止装置により前記緊急制御棒挿入機能を行わせる緊急制御棒挿入装置とを備えている。   A control rod operation monitoring system according to a second aspect of the present invention includes an emergency control rod insertion function during a scram function operation in which a control rod is inserted by water pressure drive in order to make the core subcritical at the time of an emergency stop of a nuclear power plant, and the control rod A control rod operation for controlling the insertion of the control rods by the electric insertion function by changing the insertion start time of the control rods. A monitoring device, a detection device for detecting the insertion operation of each control rod, and the control rod operation monitoring device are separate from the control rod operation monitoring device, and the control more than the limit number by the electric insertion function is detected by a detection signal of the detection device And an emergency control rod insertion device that performs the emergency control rod insertion function by a reactor emergency stop device when detecting the rod insertion operation.

本発明によれば、制御棒操作監視装置とは別に、制御棒の動作状態を検知して、制限本数以上の制御棒が挿入動作する場合、制御棒の挿入動作を停止させるとともに、緊急制御棒挿入動作を行える制御棒操作監視システムを提供することができる。   According to the present invention, separately from the control rod operation monitoring device, when the operation state of the control rod is detected and the control rods exceeding the limit number are inserted, the insertion operation of the control rod is stopped and the emergency control rod It is possible to provide a control rod operation monitoring system capable of inserting.

本発明に係る実施形態１の制御棒操作監視システムが設けられる原子力発電プラントを示す図。The figure which shows the nuclear power plant in which the control rod operation monitoring system of Embodiment 1 which concerns on this invention is provided. 制御棒の電動駆動と水圧駆動との構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the structure of the electric drive and water pressure drive of a control rod. 制御棒操作監視システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of a control-rod operation monitoring system. 実施形態２の制御棒操作監視システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of the control-rod operation monitoring system of Embodiment 2. FIG. 実施形態３の制御棒操作監視システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of the control-rod operation monitoring system of Embodiment 3. （ａ）は燃料棒間に制御棒を入れない状態を示す図、（ｂ）は燃料棒間に制御棒の挿入を開始した状態を示す図、（ｃ）は燃料棒間に制御棒の挿入中の状態を示す図。(A) is the figure which shows the state which does not put a control rod between fuel rods, (b) is the figure which shows the state which started insertion of the control rod between fuel rods, (c) is the insertion of a control rod between fuel rods The figure which shows the state inside. 従来の制御棒操作監視装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the conventional control rod operation monitoring apparatus.

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、原子力発電プラントにおいて、緊急停止時に炉心を未臨界にするため水圧駆動により制御棒を緊急挿入するスクラム機能と、スクラム機能動作時の制御棒挿入機能のバックアップとして制御棒電動駆動挿入機能により全制御棒が挿入動作する機能とを有する。本発明は、制御棒電動駆動挿入機能により全制御棒が挿入動作する機能に対し、誤って全制御棒が全数および制限本数以上同時挿入することを監視し、制御棒の挿入を制限する機能を有する。制御棒の挿入を制限することで、燃料の軸方向出力分布の歪みを抑えられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
The present invention relates to a scram function for emergency insertion of a control rod by water pressure drive to make the core subcritical at the time of emergency stop in a nuclear power plant, and a control rod electric drive insertion function as a backup of the control rod insertion function at the time of scram function operation Thus, all the control rods have a function of inserting. The present invention has a function of monitoring the insertion of all control rods simultaneously and more than the limit number by mistake, and restricting the insertion of control rods, in contrast to the function of inserting all control rods by the control rod electric drive insertion function. Have. By restricting the insertion of the control rod, distortion of the fuel axial output distribution can be suppressed.

本発明では、全制御棒の挿入動作および制限本数以上の制御棒が挿入動作を開始したことを制御棒のブレーキ解除状態または制御棒位置情報が示す変位で検出し、制御棒駆動電源を遮断する機能を有する。
また、本発明では、制御棒操作監視装置の別手段として全制御棒が全挿入動作および制限本数以上の制御棒が挿入動作を開始したことを制御棒のブレーキ解除状態または制御棒位置情報が示す変位で検出し、水圧駆動による緊急制御棒挿入動作を行う機能を有する。 In the present invention, the control rod drive power supply is shut off by detecting the control rod brake release state or the displacement indicated by the control rod position information that all control rods have been inserted and that control rods exceeding the limit number have started insertion operations. It has a function.
Further, in the present invention, as another means of the control rod operation monitoring device, the brake release state or control rod position information of the control rod indicates that all the control rods have started full insertion operation and that the control rods exceeding the limit number have started insertion operation. It has a function of detecting the displacement and performing an emergency control rod insertion operation by water pressure driving.

本発明によれば、全制御棒が全挿入動作する場合および制限本数以上の制御棒が挿入動作する場合、制御棒操作監視装置とは別装置として、制御棒の動作状態を検知して制御棒の駆動電源を遮断する機能をもつことにより、制御棒操作監視装置に拠ることなく、全制御棒全挿入動作および制限本数以上の制御棒の挿入動作を停止させ、燃料の健全性を維持することが可能となる。
また、制御棒操作監視装置とは別装置として制御棒の動作状態を検知して水圧駆動による緊急制御棒挿入動作を行う機能をもつことにより、制御棒操作監視装置に拠ることなく、燃料の健全性を維持することが可能となる。 According to the present invention, when all control rods are fully inserted and when more than the limit number of control rods are inserted, the control rod is detected by detecting the operating state of the control rod as a separate device from the control rod operation monitoring device. With the function of shutting off the drive power of all, without relying on the control rod operation monitoring device, all control rod full insertion operation and control rod insertion operation exceeding the limit number are stopped, and the soundness of the fuel is maintained Is possible.
Also, as a device separate from the control rod operation monitoring device, it has a function to detect the operation state of the control rod and perform an emergency control rod insertion operation by hydraulic drive, so that the soundness of the fuel can be improved without relying on the control rod operation monitoring device. It becomes possible to maintain sex.

＜＜実施形態１＞＞
図１に、本発明に係る実施形態１の制御棒操作監視システムが設けられる原子力発電プラントを示す。
実施形態１の原子力発電プラントＰ（沸騰水型）は、原子炉１、原子炉緊急停止装置４、制御棒操作監視装置３、および制御棒操作監視装置３の運転員操作部７を具備している。
沸騰水型の原子炉１は、ウラニウム等の核分裂の連鎖反応による熱エネルギを用いて高温高圧の蒸気をタービンに供給し発電する仕組みである。 << Embodiment 1 >>
FIG. 1 shows a nuclear power plant provided with a control rod operation monitoring system according to Embodiment 1 of the present invention.
The nuclear power plant P (boiling water type) according to the first embodiment includes a nuclear reactor 1, a nuclear reactor emergency stop device 4, a control rod operation monitoring device 3, and an operator operation unit 7 of the control rod operation monitoring device 3. Yes.
The boiling water reactor 1 is a mechanism for generating electric power by supplying high-temperature and high-pressure steam to a turbine using thermal energy of a fission chain reaction such as uranium.

原子炉緊急停止装置４は、異常状態が検出された場合、原子炉緊急停止信号Ｓ３を、原子炉緊急停止系１８（図３参照）に出力し、同時に制御棒緊急挿入信号Ｓ４を制御棒操作監視装置３に出力する。異常状態とは、原子炉１の出力が制限値を超えて上昇した場合、原子炉１の内部の圧力が制限圧力より上昇した場合、燃料棒２の冷却水の水位が制限水位より低下した場合等である。   When an abnormal condition is detected, the reactor emergency stop device 4 outputs a reactor emergency stop signal S3 to the reactor emergency stop system 18 (see FIG. 3), and simultaneously controls the control rod emergency insertion signal S4 to operate the control rod. Output to the monitoring device 3. An abnormal condition is when the output of the reactor 1 rises above the limit value, when the pressure inside the reactor 1 rises above the limit pressure, or when the coolant level of the fuel rod 2 falls below the limit water level Etc.

運転員操作部７は、運転員が原子力発電プラントＰの出力を操作するために制御棒２を人為操作により制御、管理する操作部である。運転員操作部７は、制御棒２を燃料棒ｎ間に挿入するに際して、制御棒挿入指令信号Ｓ５を制御棒操作監視装置３に出力する。
制御棒操作監視装置３は、原子炉１内の制御棒２の位置を監視し、出力の管理および出力を停止等する装置である。制御棒操作監視装置３は、原子炉１の出力を制御したり、制御棒２を燃料棒ｎ間に挿入したり、緊急挿入したり等する。 The operator operation unit 7 is an operation unit that controls and manages the control rod 2 by human operation so that the operator operates the output of the nuclear power plant P. When inserting the control rod 2 between the fuel rods n, the operator operation unit 7 outputs a control rod insertion command signal S5 to the control rod operation monitoring device 3.
The control rod operation monitoring device 3 is a device that monitors the position of the control rod 2 in the nuclear reactor 1, manages output, stops output, and the like. The control rod operation monitoring device 3 controls the output of the nuclear reactor 1, inserts the control rod 2 between the fuel rods n, or inserts it urgently.

制御棒操作監視装置３は、運転員操作部７からの制御棒挿入指令信号Ｓ５により、原子炉１内の下部に配置された制御棒２を燃料棒ｎ間の上方に電動で移動させる。また、制御棒操作監視装置３は、原子炉緊急停止装置４からの制御棒緊急挿入信号Ｓ４により、原子炉１内に配置された制御棒２を上方の燃料棒ｎ間に電動で移動させる。   The control rod operation monitoring device 3 electrically moves the control rod 2 arranged at the lower part in the nuclear reactor 1 between the fuel rods n in response to a control rod insertion command signal S5 from the operator operation unit 7. In addition, the control rod operation monitoring device 3 electrically moves the control rod 2 disposed in the nuclear reactor 1 between the upper fuel rods n by a control rod emergency insertion signal S4 from the reactor emergency stop device 4.

図２は、制御棒の電動駆動と水圧駆動との構成を示す概念図である。
制御棒２の電動駆動は以下のように行われる。
制御棒２の下方には電動駆動用の駆動モータ２ｍが配置されている。駆動モータ２ｍのモータ軸には制御棒２の下部を支持する支持部材２ｓが設けられている。駆動モータ２ｍを稼動し、支持部材２ｓを前進させることにより、制御棒２を上方に移動させて燃料棒ｎ間に挿入する。一方、駆動モータ２ｍを稼動し、支持部材２ｓを後退させることにより、制御棒２を下方に移動させて燃料棒ｎ間から引き抜く。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of electric drive and hydraulic drive of the control rod.
The electric drive of the control rod 2 is performed as follows.
A drive motor 2m for electric drive is arranged below the control rod 2. A support member 2s that supports the lower portion of the control rod 2 is provided on the motor shaft of the drive motor 2m. By operating the drive motor 2m and moving the support member 2s forward, the control rod 2 is moved upward and inserted between the fuel rods n. On the other hand, by operating the drive motor 2m and retracting the support member 2s, the control rod 2 is moved downward and pulled out from between the fuel rods n.

制御棒２には不図示の係止部が設けられている。係止部が不図示の被係止部に係止することで、制御棒２は所定の位置に配置し続ける。なお、制御棒２の係止部は、制御棒２が下方に移動する際、被係止部との係止が解除され、制御棒２の下方に引っ込む構成である。
図１に示すように、原子炉緊急停止装置４では、原子炉1内に配置された原子炉出力検出器５からの原子炉出力信号Ｓ１や、原子炉水位・圧力検出器６からの原子炉水位・圧力信号Ｓ２等を受け、原子炉１の状態を常に監視している。 The control rod 2 is provided with a locking portion (not shown). The control rod 2 continues to be disposed at a predetermined position by the locking portion being locked to a locked portion (not shown). The locking portion of the control rod 2 is configured such that when the control rod 2 moves downward, the locking portion is released from the locked portion and retracted below the control rod 2.
As shown in FIG. 1, in the reactor emergency stop device 4, the reactor output signal S <b> 1 from the reactor output detector 5 disposed in the reactor 1, and the reactor from the reactor water level / pressure detector 6. Receiving the water level / pressure signal S2, etc., the state of the reactor 1 is constantly monitored.

原子炉出力検出器５は、原子炉１の出力を検出し、原子炉出力信号Ｓ１を原子炉緊急停止装置４に送る。原子炉出力信号Ｓ１が示す原子炉出力が制限値以上に大きくなった場合、原子炉緊急停止信号Ｓ３による緊急挿入信号が水圧駆動系に送られ、原子炉はスクラムする。また同時に制御棒操作監視装置３に送られる制御棒緊急挿入信号Ｓ４により制御棒２を燃料棒ｎ間に上昇させる。   The reactor power detector 5 detects the output of the reactor 1 and sends a reactor output signal S1 to the reactor emergency stop device 4. When the reactor output indicated by the reactor output signal S1 becomes larger than the limit value, an emergency insertion signal based on the reactor emergency stop signal S3 is sent to the hydraulic drive system, and the reactor scrams. At the same time, the control rod 2 is raised between the fuel rods n by the control rod emergency insertion signal S4 sent to the control rod operation monitoring device 3.

原子炉出力信号Ｓ１が示す原子炉出力が異常に上昇した場合や、原子炉水位・圧力信号Ｓ２が示す原子炉１の水位が異常に低下した場合、原子炉１の圧力が上昇した場合には、原子炉緊急停止装置４は原子炉１や燃料の健全性を確保するため原子炉緊急停止信号Ｓ３を原子炉緊急停止系１８（図３参照）に発信する。すると、原子炉緊急停止系１８により制御棒２が水圧駆動で短時間で緊急挿入される。図３は、制御棒操作監視システムの構成を示す図である。   When the reactor power indicated by the reactor output signal S1 is abnormally increased, when the water level of the reactor 1 indicated by the reactor water level / pressure signal S2 is abnormally decreased, or when the pressure of the reactor 1 is increased The reactor emergency stop device 4 transmits a reactor emergency stop signal S3 to the reactor emergency stop system 18 (see FIG. 3) in order to ensure the soundness of the reactor 1 and the fuel. Then, the control rod 2 is urgently inserted in a short time by water pressure driving by the reactor emergency stop system 18. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the control rod operation monitoring system.

この時、図１に示すように、原子炉緊急停止装置４は同時に制御棒緊急挿入信号Ｓ４を制御棒操作監視装置３に発信し、電動駆動によるバックアップの制御棒２の挿入動作を行う。   At this time, as shown in FIG. 1, the nuclear reactor emergency stop device 4 simultaneously transmits a control rod emergency insertion signal S4 to the control rod operation monitoring device 3, and performs an insertion operation of the backup control rod 2 by electric drive.

原子炉緊急停止系１８（図３参照）による制御棒２の水圧駆動は以下のように行われる。
図２に示すように、制御棒２の下方には水槽２ｗと水槽２ｗに配管を介して接続される常閉型のスクラムパイロットバルブ２ｂとが設けられている。スクラムパイロットバルブ２ｂの上流には、水槽２ｗに充填するための充填用の水が用意されている。原子炉緊急停止信号Ｓ３（図１、３参照）を契機として、スクラムパイロットバルブ２ｂが開弁され、充填用の水がＮ２ガスに加圧されて水槽２ｗに満たされる。充填用の水の圧力により、制御棒２が上方に移動し、燃料棒ｎ間に短時間で挿入される。
なお、制御棒２が水圧駆動で挿入される場合、短時間で行われるので、図６（ｃ）に示す出力密度の上昇という現象は生じない。
制御棒２の水圧駆動は、制御棒２を、水圧により上昇（挿入）させる。 The hydraulic pressure driving of the control rod 2 by the nuclear reactor emergency stop system 18 (see FIG. 3) is performed as follows.
As shown in FIG. 2, a water tank 2w and a normally closed scrum pilot valve 2b connected to the water tank 2w via a pipe are provided below the control rod 2. Water for filling to fill the water tank 2w is prepared upstream of the scram pilot valve 2b. In response to the reactor emergency stop signal S3 (see FIGS. 1 and 3), the scram pilot valve 2b is opened, and the water for filling is pressurized to N 2 gas to fill the water tank 2w. Due to the pressure of the filling water, the control rod 2 moves upward and is inserted between the fuel rods n in a short time.
Note that, when the control rod 2 is inserted by hydraulic drive, since it is performed in a short time, the phenomenon of increase in output density shown in FIG.
The water pressure driving of the control rod 2 raises (inserts) the control rod 2 by the water pressure.

＜制御棒操作監視装置３＞
制御棒操作監視装置３の構成を、図３を用いて説明する。
制御棒操作監視装置３は、全制御棒制御統括部８、個別制御棒制御部９、個別ブレーキ盤１０、および個別駆動制御盤１１を有している。
全制御棒制御統括部８は、制御棒挿入論理回路を有しており、例えば２０４本の各燃料棒毎に制御棒２を挿入する指令を個別制御棒制御部９に出力する。 <Control rod operation monitoring device 3>
The configuration of the control rod operation monitoring device 3 will be described with reference to FIG.
The control rod operation monitoring device 3 includes an all control rod control supervision unit 8, an individual control rod control unit 9, an individual brake panel 10, and an individual drive control panel 11.
The all control rod control control unit 8 has a control rod insertion logic circuit, and outputs, for example, a command to insert the control rod 2 for each of the 204 fuel rods to the individual control rod control unit 9.

個別制御棒制御部９は、制御棒２毎の個別のタイマ１９をもつ個別制御棒挿入論理回路を有する。個別制御棒制御部９は、制御棒２毎の制御部である。個別制御棒制御部９は、制御棒２毎の個別ブレーキ盤１０にブレーキ解除指令信号Ｓ８を出力する。
個別ブレーキ盤１０は、対応する制御棒２のブレーキを、制御棒電動駆動装置１２を用いて解除させる。 The individual control rod control unit 9 has an individual control rod insertion logic circuit having an individual timer 19 for each control rod 2. The individual control rod control unit 9 is a control unit for each control rod 2. The individual control rod control unit 9 outputs a brake release command signal S8 to the individual brake panel 10 for each control rod 2.
The individual brake panel 10 releases the brake of the corresponding control rod 2 using the control rod electric drive device 12.

個別駆動制御盤１１はインバータ制御部を有する。
個別制御棒制御部９が制御棒緊急挿入指令信号Ｓ６または制御棒挿入指令信号Ｓ７を個別駆動制御盤１１に出力すると、個別駆動制御盤１１のインバータ制御部は制御棒電動駆動装置１２を用いて、電動駆動による制御棒２の挿入動作を行う。なお、制御棒２のブレーキを解除しないと、制御棒２の挿入動作はできない。つまり、制御棒２の挿入動作は制御棒２のブレーキの解除が前提となる。そのため、制御棒２の電動駆動による挿入操作は、ブレーキの解除、制御棒２の挿入動作の順に行われる。 The individual drive control panel 11 has an inverter control unit.
When the individual control rod control unit 9 outputs the control rod emergency insertion command signal S6 or the control rod insertion command signal S7 to the individual drive control panel 11, the inverter control unit of the individual drive control panel 11 uses the control rod electric drive device 12. Then, the control rod 2 is inserted by electric drive. The control rod 2 cannot be inserted unless the brake of the control rod 2 is released. That is, the control rod 2 is inserted on the premise that the brake of the control rod 2 is released. Therefore, the insertion operation by the electric drive of the control rod 2 is performed in the order of releasing the brake and inserting the control rod 2.

制御棒２が燃料棒ｎ（図１参照）間に挿入されるような場合、図３に示すように、全制御棒制御統括部８では原子炉緊急停止装置４からの制御棒緊急挿入信号Ｓ４や運転員操作部７からの制御棒挿入指令信号Ｓ５が入力される。
すると、全制御棒制御統括部８は、どの制御棒２をどのように挿入するかを、全制御棒制御統括部８内の制御棒挿入論理回路で制御棒２の挿入の対称性等を勘案して判断し、その結果が個別制御棒制御部９に出力される。 When the control rod 2 is inserted between the fuel rods n (see FIG. 1), as shown in FIG. 3, the control rod emergency insertion signal S4 from the nuclear reactor emergency stop device 4 is used in all control rod control supervision sections 8. The control rod insertion command signal S5 from the operator operation unit 7 is input.
Then, all control rod control control unit 8 considers which control rod 2 is to be inserted and how the control rod insertion logic circuit in all control rod control control unit 8 is symmetric. The result is output to the individual control rod control unit 9.

制御棒２の挿入の対称性とは、原子炉１の内部の複数の燃料棒ｎに対応する複数の制御棒２を上方から見た場合、複数の制御棒２の中心にほぼ点対称であることを意味する。   The symmetry of insertion of the control rod 2 is substantially point symmetric about the center of the plurality of control rods 2 when the plurality of control rods 2 corresponding to the plurality of fuel rods n inside the nuclear reactor 1 are viewed from above. Means that.

個別制御棒制御部９では個別制御棒挿入論理回路で個々の制御棒２を挿入するための個々の制御棒２に対する信号を生成する。
個別制御棒制御部９で生成される信号はブレーキ解除指令信号Ｓ８と制御棒緊急挿入指令信号Ｓ６と制御棒挿入指令信号Ｓ７である。ブレーキ解除指令信号Ｓ８は個別ブレーキ盤１０に出力され、制御棒緊急挿入指令信号Ｓ６および制御棒挿入指令信号Ｓ７は個別駆動制御盤１１に出力される。 The individual control rod control unit 9 generates signals for the individual control rods 2 for inserting the individual control rods 2 by an individual control rod insertion logic circuit.
The signals generated by the individual control rod control unit 9 are a brake release command signal S8, a control rod emergency insertion command signal S6, and a control rod insertion command signal S7. The brake release command signal S8 is output to the individual brake panel 10, and the control rod emergency insertion command signal S6 and the control rod insertion command signal S7 are output to the individual drive control panel 11.

個別ブレーキ盤１０はブレーキ解除指令信号Ｓ８を受信すると制御棒電動駆動装置１２により制御棒２のブレーキ解除を行う。その後、個別駆動制御盤１１ではインバータ制御部により制御棒電動駆動装置１２が駆動され、電動駆動で制御棒２が燃料棒ｎ間に挿入される。   When receiving the brake release command signal S8, the individual brake panel 10 releases the brake of the control rod 2 by the control rod electric drive device 12. Thereafter, in the individual drive control panel 11, the control rod electric drive device 12 is driven by the inverter control unit, and the control rod 2 is inserted between the fuel rods n by electric drive.

制御棒電動駆動装置１２の通常運転での制御棒２の挿入動作では、同時に操作できる制御棒２の本数が全２０５本のうち２６本に制限されている。そのため、２７本以上および全ての制御棒２の挿入動作が行われた場合には、異常状態と判断される一方、２６本以下の制御棒２の挿入動作が行われる場合は正常状態と判断される。
前記したように、従来、制御棒操作監視装置１０３（図７参照）の障害に対する防御が弱いという問題があった。
そこで、本原子力発電プラントＰでは、制御棒操作監視装置３の外部に新たに制御棒挿入動作を制限する機能を有する制御棒操作監視システムＳ（詳細は下記）を設置する。 In the insertion operation of the control rod 2 in the normal operation of the control rod electric drive device 12, the number of control rods 2 that can be operated simultaneously is limited to 26 out of the total 205. Therefore, when 27 or more and all the control rods 2 are inserted, it is determined as an abnormal state, whereas when 26 or less control rods 2 are inserted, it is determined as a normal state. The
As described above, there has conventionally been a problem that the defense against the failure of the control rod operation monitoring device 103 (see FIG. 7) is weak.
Therefore, in this nuclear power plant P, a control rod operation monitoring system S (details below) having a function of newly restricting the control rod insertion operation is installed outside the control rod operation monitoring device 3.

＜制御棒操作監視システムＳ＞
制御棒操作監視システムＳについて図３に基づき説明する。
制御棒操作監視システムＳは、制御棒２が挿入状態に移行する際、制御棒２のブレーキが解除されることから、制御棒２のブレーキ解除状態を検知して、異常状態と判断される場合は、制御棒駆動電源遮断器１４により制御棒電動駆動装置１２の駆動電源を遮断する。 <Control rod operation monitoring system S>
The control rod operation monitoring system S will be described with reference to FIG.
When the control rod 2 is shifted to the inserted state, the control rod operation monitoring system S detects the brake release state of the control rod 2 and determines that the control rod 2 is in an abnormal state. The control rod drive power supply circuit breaker 14 cuts off the drive power supply of the control rod electric drive device 12.

制御棒操作監視システムＳでは、制御棒２の動作状態を判断するため、制御棒２のブレーキの解除状態を電圧電流検出器１５で検知する。上述したように、制御棒２を駆動する場合には、まず制御棒２のブレーキが解除される必要がある。そこで、制御棒操作監視システムＳでは、制御棒２の挿入動作を検出するため、ブレーキ解除のために制御棒電動駆動装置１２に電圧を印加し電流を流す必要があるというメカニズムを利用する。   In the control rod operation monitoring system S, the brake state of the control rod 2 is detected by the voltage / current detector 15 in order to determine the operation state of the control rod 2. As described above, when the control rod 2 is driven, it is first necessary to release the brake of the control rod 2. In view of this, the control rod operation monitoring system S uses a mechanism in which it is necessary to apply a voltage to the control rod electric drive device 12 to flow the current in order to release the brake in order to detect the insertion operation of the control rod 2.

制御棒操作監視システムＳは、前記の制御棒操作監視装置３に加え、電圧電流検出器１５と制御棒駆動電源遮断装置１３と制御棒駆動電源遮断器１４とを有する。
電圧電流検出器１５は、制御棒２のブレーキを解除するために、個別ブレーキ盤１０から制御棒電動駆動装置１２に電圧が印加されたか、または、電流が流れたかを検出する。個別ブレーキ盤１０から制御棒電動駆動装置１２に電圧が印加されまたは電流が流れたかを検出することで、制御棒２の挿入動作が開始されたかを判定できる。 The control rod operation monitoring system S includes a voltage / current detector 15, a control rod drive power supply interruption device 13, and a control rod drive power supply interruption device 14 in addition to the control rod operation monitoring device 3.
The voltage / current detector 15 detects whether a voltage is applied from the individual brake panel 10 to the control rod electric drive device 12 or a current flows in order to release the brake of the control rod 2. By detecting whether a voltage is applied from the individual brake board 10 to the control rod electric drive device 12 or a current flows, it can be determined whether the insertion operation of the control rod 2 has been started.

制御棒駆動電源遮断装置１３は、制御棒駆動電源遮断論理回路を有しており、制御棒２の異常挿入が発生したか否かを、ブレーキ解除状態信号Ｓ１０を基に以下のようにして判断する。
前記したように、通常運転での制御棒挿入動作では、同時に操作できる制御棒２の本数が全２０５本のうち２６本に制限されている。 The control rod drive power cut-off device 13 has a control rod drive power cut-off logic circuit, and determines whether or not an abnormal insertion of the control rod 2 has occurred, based on the brake release state signal S10 as follows. To do.
As described above, in the control rod insertion operation in the normal operation, the number of control rods 2 that can be operated simultaneously is limited to 26 out of the total 205.

そこで、制御棒駆動電源遮断装置１３は、電圧電流検出器１５から入力されるブレーキ解除状態信号Ｓ１０から、２６本を超える制御棒２のブレーキを解除する電圧が印加されまたは電流が流されたかを判断する。同時に操作できる制御棒２の本数が全２０５本のうち２６本であるので、制御棒駆動電源遮断装置１３は、２７本以上および全ての制御棒２のブレーキが解除された場合は異常状態が発生したと見なす。一方、２６本以下の制御棒２のブレーキが解除された場合、正常な状態であると判断する。   Therefore, the control rod drive power cut-off device 13 determines whether more than 26 brake releasing voltages of the control rod 2 are applied or current is applied from the brake release state signal S10 input from the voltage / current detector 15. to decide. Since the number of control rods 2 that can be operated simultaneously is 26 out of 205, the control rod drive power shut-off device 13 is in an abnormal state when 27 or more and all brakes of the control rods 2 are released. Is considered. On the other hand, when the brakes of 26 or less control rods 2 are released, it is determined that the state is normal.

制御棒駆動電源遮断装置１３は、制御棒２の異常挿入（異常状態）が発生したと判断した場合、制御棒駆動電源遮断器１４に電源断指令信号Ｓ１１を出力する。
制御棒駆動電源遮断器１４は、制御棒駆動電源遮断装置１３からの電源断指令信号Ｓ１１により制御棒２の挿入動作を担う制御棒電動駆動装置１２の駆動電源を遮断する。 When it is determined that the abnormal insertion (abnormal state) of the control rod 2 has occurred, the control rod drive power shutoff device 13 outputs a power cut command signal S11 to the control rod drive power breaker 14.
The control rod drive power supply circuit breaker 14 cuts off the drive power of the control rod electric drive device 12 responsible for the insertion operation of the control rod 2 in response to the power cut command signal S11 from the control rod drive power supply cut-off device 13.

制御棒操作監視システムＳでは、電圧電流検出器１５で検知されたブレーキ解除状態信号Ｓ１０が、制御棒操作監視装置３とは別の独立した制御棒駆動電源遮断装置１３に入力される。制御棒駆動電源遮断装置１３では、複数の制御棒２が同時に駆動していることをブレーキ解除状態信号Ｓ１０から検知する。そして、予め定められた本数以上、例えば２７本以上および全ての制御棒２が動作した場合、制御棒駆動電源遮断装置１３は、電源断指令信号Ｓ１１を制御棒駆動電源遮断器１４に出力する。制御棒駆動電源遮断器１４はブレーキが解除される信号が流された制御棒２の制御棒電動駆動装置１２の駆動電源を遮断する。この結果、駆動電源を失った制御棒電動駆動装置１２は停止し、該当する制御棒２の挿入動作が停止される。   In the control rod operation monitoring system S, the brake release state signal S10 detected by the voltage / current detector 15 is input to an independent control rod drive power cut-off device 13 separate from the control rod operation monitoring device 3. The control rod drive power shut-off device 13 detects from the brake release state signal S10 that a plurality of control rods 2 are simultaneously driven. When a predetermined number or more, for example, 27 or more and all the control rods 2 are operated, the control rod drive power shut-off device 13 outputs a power cut command signal S11 to the control rod drive power breaker 14. The control rod drive power supply circuit breaker 14 cuts off the drive power of the control rod electric drive device 12 of the control rod 2 to which a signal for releasing the brake is sent. As a result, the control rod electric drive device 12 that has lost the drive power supply stops, and the insertion operation of the corresponding control rod 2 is stopped.

以上の効果から、全制御棒２および制限本数を超える制御棒２が同時に誤挿入とされる場合にその挿入動作を阻止することが可能となる。そのため、全制御棒２の全挿入時および制限本数を超える制御棒２の挿入時に生じる可能性がある燃料棒ｎの軸方向出力分布の歪（図６参照）を防止することが可能となる。   From the above effects, when all control rods 2 and control rods 2 exceeding the limit number are erroneously inserted at the same time, the insertion operation can be prevented. Therefore, it is possible to prevent distortion (see FIG. 6) in the axial output distribution of the fuel rod n that may occur when all the control rods 2 are fully inserted and when the control rods 2 exceeding the limit number are inserted.

＜＜実施形態２＞＞
図４は、実施形態２の制御棒操作監視システムの構成を示す図である。
実施形態２の制御棒操作監視システム２Ｓでは、制御棒２の動作状態を判断するため、制御棒２の位置信号の変位を制御棒電動駆動装置１２に内蔵された制御棒位置検出器１６で検知する。これは、制御棒２が駆動される場合には、制御棒２を駆動する駆動モータ２ｍの回転により制御棒２の位置が鉛直方向に変化する。そこで、制御棒操作監視システム２Ｓでは、制御棒２の位置の変位を利用して制御棒２の挿入動作を検出する。 << Embodiment 2 >>
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a control rod operation monitoring system according to the second embodiment.
In the control rod operation monitoring system 2S of the second embodiment, the displacement of the position signal of the control rod 2 is detected by the control rod position detector 16 incorporated in the control rod electric drive device 12 in order to determine the operation state of the control rod 2. To do. When the control rod 2 is driven, the position of the control rod 2 changes in the vertical direction by the rotation of the drive motor 2m that drives the control rod 2. Therefore, in the control rod operation monitoring system 2S, the insertion operation of the control rod 2 is detected using the displacement of the position of the control rod 2.

制御棒操作監視システム２Ｓは、前記の制御棒操作監視装置３に加え、制御棒位置検出器１６と制御棒駆動電源遮断装置２３と制御棒駆動電源遮断器２４とを有する。
制御棒位置検出器１６は、制御棒２の位置を検出する。制御棒２の位置は、駆動モータ２ｍの回転位置をロータリーエンコーダにより検出したり、駆動モータ２ｍのモータ軸に設置される支持部材２ｓの位置を位置センサで検出したり等して検出される。制御棒２の位置を検出することで、制御棒２の挿入動作が開始されたか否かを判定できる。 The control rod operation monitoring system 2S includes a control rod position detector 16, a control rod drive power shut-off device 23, and a control rod drive power shut-off device 24 in addition to the control rod operation monitor 3 described above.
The control rod position detector 16 detects the position of the control rod 2. The position of the control rod 2 is detected by detecting the rotational position of the drive motor 2m with a rotary encoder, or detecting the position of the support member 2s installed on the motor shaft of the drive motor 2m with a position sensor. By detecting the position of the control rod 2, it can be determined whether or not the insertion operation of the control rod 2 has been started.

制御棒駆動電源遮断装置２３には、制御棒位置検出器１６から制御棒位置信号Ｓ１２が入力される。制御棒駆動電源遮断装置２３はどの制御棒２が挿入状態に移行しようとしているか判定する。前記したように、制御棒駆動電源遮断装置２３は、２７本以上および全ての制御棒２が挿入状態に移行しようとしている場合は、異常状態と見なす。一方、２６本以下の制御棒２が挿入状態に移行しようとしている場合、正常状態と判断する。
制御棒駆動電源遮断器２４は、制御棒駆動電源遮断装置２３の指令を受けて、挿入状態に移行しようとする制御棒２の制御棒電動駆動装置１２の駆動電源を遮断する。 A control rod position signal S12 is input from the control rod position detector 16 to the control rod drive power cut-off device 23. The control rod drive power cut-off device 23 determines which control rod 2 is about to enter the inserted state. As described above, the control rod drive power cut-off device 23 considers an abnormal state when 27 or more and all the control rods 2 are about to enter the inserted state. On the other hand, when 26 or less control rods 2 are about to enter the insertion state, it is determined that the control rod 2 is in a normal state.
The control rod drive power supply circuit breaker 24 receives the command of the control rod drive power supply cutoff device 23 and cuts off the drive power of the control rod electric drive device 12 of the control rod 2 to be shifted to the insertion state.

上記構成により、制御棒操作監視システム２Ｓでは、制御棒位置検出器１６で検知された制御棒位置信号Ｓ１２が、制御棒操作監視装置３とは別の独立した制御棒駆動電源遮断装置２３に入力される。制御棒駆動電源遮断装置２３では、複数の制御棒２が同時に駆動していることを、制御棒位置信号Ｓ１２により検知する。   With the above configuration, in the control rod operation monitoring system 2S, the control rod position signal S12 detected by the control rod position detector 16 is input to the control rod drive power shut-off device 23 that is independent from the control rod operation monitoring device 3. Is done. The control rod drive power shut-off device 23 detects from the control rod position signal S12 that a plurality of control rods 2 are simultaneously driven.

そして、予め定められた本数以上に制御棒２が動作した場合に電源断指令信号Ｓ１１を制御棒駆動電源遮断器２４に出力する。これにより、制御棒駆動電源遮断器２４は、挿入状態に移行しようとしている制御棒２を駆動する制御棒電動駆動装置１２の駆動電源を遮断する。駆動電源を失った制御棒電動駆動装置１２は停止し、該当する制御棒２の挿入動作は停止する。   Then, when the control rod 2 operates more than a predetermined number, a power cut command signal S11 is output to the control rod drive power breaker 24. Thereby, the control rod drive power supply circuit breaker 24 cuts off the drive power supply of the control rod electric drive device 12 that drives the control rod 2 that is going to shift to the insertion state. The control rod electric drive device 12 that has lost the drive power supply stops, and the insertion operation of the corresponding control rod 2 stops.

以上の効果から、全制御棒２および制限数を超える制御棒２が同時に誤挿入となるような場合にその挿入動作を阻止することが可能となる。
そのため、全制御棒２の全挿入時および制限数を超える制御棒２の挿入時に生じる可能性のある燃料棒の軸方向出力分布の歪（図６（ａ）〜（ｃ）参照）を抑制することが可能となる。 From the above effects, when all control rods 2 and control rods 2 exceeding the limit number are erroneously inserted at the same time, the insertion operation can be prevented.
Therefore, the distortion (refer to FIGS. 6A to 6C) of the axial distribution of fuel rods that may occur when all control rods 2 are fully inserted and when control rods 2 exceeding the limit number are inserted is suppressed. It becomes possible.

＜＜実施形態３＞＞
図５は、実施形態３の制御棒操作監視システムの構成を示す図である。
実施形態３の制御棒操作監視システム３Ｓは、制御棒２の動作状態を判断するため、前記した制御棒２のブレーキ解除状態（実施形態１）または制御棒位置信号の変位（実施形態２）を利用する。
制御棒操作監視システム３Ｓは、前記の制御棒操作監視装置３に加え、電圧電流検出器３５と制御棒位置検出器３６と制御棒駆動電源遮断装置３３とを有する。 << Embodiment 3 >>
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a control rod operation monitoring system according to the third embodiment.
Since the control rod operation monitoring system 3S of the third embodiment determines the operation state of the control rod 2, the brake release state (first embodiment) of the control rod 2 or the displacement of the control rod position signal (second embodiment) is described. Use.
The control rod operation monitoring system 3S includes a voltage / current detector 35, a control rod position detector 36, and a control rod drive power interruption device 33 in addition to the control rod operation monitoring device 3 described above.

電圧電流検出器３５は、どの制御棒２のブレーキが解除されたかを、個別ブレーキ盤１０から制御棒電動駆動装置１２に印加される電圧または流れる電流で検出する。
制御棒位置検出器３６は、制御棒２の位置を検出する。制御棒２の位置は、前記と同様、駆動モータ２ｍの回転位置や、駆動モータ２ｍのモータ軸に設置される支持部材２ｓの位置を検出する等して検出される。 The voltage / current detector 35 detects which control rod 2 is released from the brake by the voltage applied to the control rod electric drive device 12 from the individual brake panel 10 or the flowing current.
The control rod position detector 36 detects the position of the control rod 2. Similarly to the above, the position of the control rod 2 is detected by detecting the rotational position of the drive motor 2m and the position of the support member 2s installed on the motor shaft of the drive motor 2m.

制御棒駆動電源遮断装置３３は、電圧電流検出器３５から出力されるブレーキ解除状態信号Ｓ１０または制御棒位置検出器３６から出力される制御棒位置信号Ｓ１２を受信して、挿入状態に移行する制御棒２を認識する。制御棒駆動電源遮断装置３３は、挿入状態に移行する制御棒２の本数が制限数、例えば２６本を超える場合および全数の場合には異常状態と判定する一方、挿入状態に移行する制御棒２の本数が制限数以下、例えば２６本以下の場合には、正常状態と判定する。   The control rod drive power shutoff device 33 receives the brake release state signal S10 output from the voltage / current detector 35 or the control rod position signal S12 output from the control rod position detector 36, and controls to shift to the insertion state. Recognize stick 2. The control rod drive power shut-off device 33 determines an abnormal state when the number of control rods 2 that shift to the insertion state exceeds a limit number, for example, 26, or the total number, and the control rod 2 that shifts to the insertion state. Is less than the limit number, for example, 26 or less, it is determined as a normal state.

制御棒操作監視システム３Ｓにおいて、電圧電流検出器３５で検知されたブレーキ解除状態信号Ｓ１０および制御棒位置信号Ｓ１２は、制御棒操作監視装置３とは別の独立した制御棒駆動電源遮断装置３３に入力される。   In the control rod operation monitoring system 3S, the brake release state signal S10 and the control rod position signal S12 detected by the voltage / current detector 35 are transmitted to the control rod drive power supply cutoff device 33 independent from the control rod operation monitoring device 3. Entered.

制御棒駆動電源遮断装置３３では、複数の制御棒２が同時に駆動していることを、ブレーキ解除状態信号Ｓ１０および／または制御棒位置信号Ｓ１２を受信して検知する。そして、予め定められた本数以上、例えば２７本以上および全ての制御棒２が動作した場合に制御棒駆動電源遮断装置３３は異常状態であると判定する。そして、制御棒駆動電源遮断装置３３は安全機能である緊急制御棒挿入（スクラム）信号Ｓ１３を原子炉緊急停止装置４に出力し、原子炉緊急停止装置４から原子炉緊急停止信号Ｓ３を原子炉緊急停止系１８に出力し、原子炉緊急停止系１８によりスクラム（緊急停止）させる。   The control rod drive power shut-off device 33 receives the brake release state signal S10 and / or the control rod position signal S12 and detects that the plurality of control rods 2 are simultaneously driven. When the number of control rods is greater than a predetermined number, for example, 27 or more and all the control rods 2 are operated, it is determined that the control rod drive power supply cutoff device 33 is in an abnormal state. Then, the control rod drive power shut-off device 33 outputs an emergency control rod insertion (scram) signal S13, which is a safety function, to the reactor emergency stop device 4, and the reactor emergency stop signal S3 is sent from the reactor emergency stop device 4 to the reactor. The power is output to the emergency stop system 18 and is scrammed (emergency stop) by the reactor emergency stop system 18.

原子炉緊急停止系１８の水圧駆動によるスクラム機能は、電動駆動、ブレーキを稼動する制御棒電動駆動装置１２を含む制御棒操作監視装置３とは分離・独立している。よって、原子炉緊急停止系１８の水圧駆動によるスクラムでは電動駆動のブレーキの有無に依存せず、スクラム動作する。   The scram function by the hydraulic drive of the nuclear reactor emergency stop system 18 is separated and independent of the control rod operation monitoring device 3 including the electric drive and the control rod electric drive device 12 that operates the brake. Therefore, the scram by the hydraulic emergency drive of the nuclear reactor emergency stop system 18 performs the scram operation without depending on the presence or absence of the electrically driven brake.

この結果、制御棒２が緊急挿入される効果から原子炉１は停止し、全制御棒２の全挿入時および制限本数を超える制御棒２の同時挿入時に生じる可能性のある燃料棒２の軸方向出力分布の歪を抑制することが可能となる。
なお、原子炉緊急停止系１８の水圧駆動によるスクラム機能では、全制御棒２を短時間で同時に挿入する。よって、制御棒２のグループ分けはしていない。 As a result, the reactor 1 is stopped due to the effect of the emergency insertion of the control rods 2, and the shafts of the fuel rods 2 that may be generated when all the control rods 2 are fully inserted and when the control rods 2 exceeding the limit number are simultaneously inserted. It becomes possible to suppress distortion of the directional output distribution.
In the scram function of the reactor emergency stop system 18 driven by water pressure, all control rods 2 are simultaneously inserted in a short time. Therefore, the control rods 2 are not grouped.

実施形態１〜３の構成によれば、制御棒２の動作状態をブレーキ解除時に印加される電圧または電流により判断し、予め定められた制御棒２の本数以上に制御棒２が動作した場合を検知して制御棒２の駆動電源を遮断する。これにより、制御棒２の誤挿入動作を停止させることが可能となる。
この結果、全制御棒２の全挿入時および制限本数以上の制御棒２の挿入時に生じる可能性のある燃料棒の軸方向出力分布の歪を防止することが可能となる。 According to the configuration of the first to third embodiments, the operation state of the control rod 2 is determined based on the voltage or current applied when the brake is released, and the control rod 2 operates more than the predetermined number of control rods 2. It detects and cuts off the drive power supply of the control rod 2. As a result, the erroneous insertion operation of the control rod 2 can be stopped.
As a result, it is possible to prevent distortion in the axial output distribution of the fuel rods that may occur when all the control rods 2 are fully inserted and when more than the limit number of control rods 2 are inserted.

或いは、制御棒２の変位を制御棒電動駆動装置１２に内蔵された制御棒位置検出器１６により判断し、予め定められた制御棒２の本数以上に制御棒２が動作した場合を検知して制御棒２の駆動電源を遮断する。これにより、制御棒２の誤挿入動作を停止させることが可能となる。この結果、全制御棒２の全挿入時および制限本数以上の制御棒２の挿入時に生じる可能性のある燃料棒の軸方向出力分布の歪を防止することが可能となる。   Alternatively, the displacement of the control rod 2 is judged by the control rod position detector 16 built in the control rod electric drive device 12, and the case where the control rod 2 is operated more than the predetermined number of control rods 2 is detected. The drive power source for the control rod 2 is shut off. As a result, the erroneous insertion operation of the control rod 2 can be stopped. As a result, it is possible to prevent distortion in the axial output distribution of the fuel rods that may occur when all the control rods 2 are fully inserted and when more than the limit number of control rods 2 are inserted.

さらに、制御棒２のブレーキ解除状態または制御棒位置信号Ｓ１２で検出される制御棒２の変位から予め定められた制御棒２の本数以上に制御棒２が動作した場合を検知して制御棒緊急挿入（スクラム）信号Ｓ４を原子炉緊急停止装置４に入力し、原子炉緊急停止系１８によりスクラムさせることが可能となる。この結果、全制御棒２の全挿入時および制限本数以上の制御棒２の挿入時に生じる可能性のある燃料棒の軸方向出力分布の歪を防止することが可能となる。   Further, the control rod 2 is detected by detecting the case where the control rod 2 moves more than the predetermined number of control rods 2 from the brake release state of the control rod 2 or the displacement of the control rod 2 detected by the control rod position signal S12. The insertion (scram) signal S4 can be input to the reactor emergency stop device 4 and can be scrammed by the reactor emergency stop system 18. As a result, it is possible to prevent distortion in the axial output distribution of the fuel rods that may occur when all the control rods 2 are fully inserted and when more than the limit number of control rods 2 are inserted.

さらに、全制御棒２が全挿入動作する場合および制限本数以上の制御棒２が挿入動作する場合、制御棒操作監視装置３とは別に独立して、制御棒２の動作状態を検知して制御棒２の駆動電源を遮断する機能を実現する。
これにより、制御棒操作監視装置３に障害が発生した場合にも、全制御棒２の挿入動作および制限本数以上の制御棒２の挿入動作を停止させ、燃料の健全性を維持できる。 Further, when all the control rods 2 are fully inserted and when more than the limit number of control rods 2 are inserted, the operation state of the control rod 2 is detected and controlled independently of the control rod operation monitoring device 3. The function of cutting off the driving power of the rod 2 is realized.
Thereby, even when a failure occurs in the control rod operation monitoring device 3, the insertion operation of all the control rods 2 and the insertion operation of the control rods 2 exceeding the limit number can be stopped, and the soundness of the fuel can be maintained.

また、制御棒操作監視装置３の別手段として、全制御棒２が全挿入動作する場合および制限本数以上の制御棒２が挿入動作する場合、制御棒操作監視装置３とは別に独立して、制御棒２の動作状態を検知して原子炉緊急停止系１８より緊急制御棒挿入動作を行える。
これにより、燃料の健全性を維持できるとともに、原子炉１の安全性を確保できる。 As another means of the control rod operation monitoring device 3, when all the control rods 2 are fully inserted and when more than the limit number of control rods 2 are inserted, the control rod operation monitoring device 3 is independent of the control rod operation monitoring device 3. An operation state of the control rod 2 is detected, and an emergency control rod insertion operation can be performed from the reactor emergency stop system 18.
Thereby, while being able to maintain the soundness of a fuel, the safety | security of the nuclear reactor 1 is securable.

なお、前記実施形態１〜３では、同時に操作できる制御棒２の本数が全２０５本のうち２６本の場合を例示して説明したが、２６本以外の本数としてもよい。制御棒２の本数が全２０５本以外の本数でもよいのは勿論である。
なお、前記実施形態１〜３は、特許請求の範囲に記載した本発明の一例を記載したものであり、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内で様々な具体的形態、変形形態が可能である。 In the first to third embodiments, the number of control rods 2 that can be operated at the same time has been described as an example of 26 out of 205, but the number may be other than 26. Of course, the number of control rods 2 may be other than 205 in total.
The first to third embodiments describe examples of the present invention described in the claims, and various specific forms and modifications can be made within the scope of the present invention described in the claims. Is possible.

１ 原子炉
２ 制御棒
３ 制御棒操作監視装置
４ 原子炉緊急停止装置
５ 原子炉出力検出器
６ 原子炉水位・圧力検出器
８ 全制御棒制御統括部（制御棒操作監視装置）
９ 個別制御棒制御部（制御棒操作監視装置）
１０ 個別フ゛レーキ盤（制御棒操作監視装置）
１１ 個別駆動制御盤（制御棒操作監視装置）
１２ 制御棒電動駆動装置（電動挿入機能）
１３、２３ 制御棒駆動電源遮断装置（制御棒動作停止装置）
１４、２４ 制御棒駆動電源遮断器（制御棒動作停止装置）
１５、３５ 電圧電流検出器（検出装置）
１８ 原子炉緊急停止系（緊急制御棒挿入機能）
１６、３６ 制御棒位置検出器（検出装置）
Ｐ 原子力発電プラント
Ｓ、２Ｓ、３Ｓ 制御棒操作監視システム
Ｓ９ 個別タイマ（制御棒操作監視装置）
Ｓ１０ フ゛レーキ解除状態信号（検出信号）
Ｓ１２ 制御棒位置信号（検出信号） 1 Reactor 2 Control rod
3 Control rod operation monitoring device 4 Reactor emergency stop device
5 Reactor output detector 6 Reactor water level / pressure detector 8 Control rod control unit (control rod operation monitoring device)
9 Individual control rod control unit (Control rod operation monitoring device)
10 Individual brake board (control rod operation monitoring device)
11 Individual drive control panel (control rod operation monitoring device)
12 Control rod electric drive (electric insertion function)
13, 23 Control rod drive power cut-off device (control rod operation stop device)
14, 24 Control rod drive power circuit breaker (Control rod operation stop device)
15, 35 Voltage / current detector (detection device)
18 Reactor emergency stop system (emergency control rod insertion function)
16, 36 Control rod position detector (detection device)
P Nuclear power plant S, 2S, 3S Control rod operation monitoring system S9 Individual timer (Control rod operation monitoring device)
S10 Brake release status signal (detection signal)
S12 Control rod position signal (detection signal)

Claims (4)

原子力発電プラントの緊急停止時に炉心を未臨界にするため水圧駆動により制御棒を挿入するスクラム機能動作時の緊急制御棒挿入機能と、前記制御棒の電動駆動により全制御棒の挿入動作を行う電動挿入機能とを有し、
前記各制御棒の挿入開始時間を変更して、前記電動挿入機能により前記制御棒を挿入する制御を行う制御棒操作監視装置と、
前記各制御棒の挿入動作を検出する検出装置と、
前記制御棒操作監視装置とは別装置であって前記検出装置の検出信号により、制限本数以上の前記制御棒の挿入動作を検出した際に前記制御棒の挿入動作を停止する制御棒動作停止装置とを
備えることを特徴とする制御棒操作監視システム。 Emergency control rod insertion function during scram function operation that inserts control rods by hydraulic drive to make the core subcritical at the time of emergency stop of nuclear power plant, and electric operation that inserts all control rods by electric drive of the control rods With an insertion function,
A control rod operation monitoring device for controlling the insertion of the control rod by the electric insertion function by changing the insertion start time of each control rod;
A detection device for detecting an insertion operation of each control rod;
A control rod operation stop device that is separate from the control rod operation monitoring device and that stops the control rod insertion operation when detecting an insertion operation of the control rods exceeding the limit number based on a detection signal of the detection device And a control rod operation monitoring system. 原子力発電プラントの緊急停止時に炉心を未臨界にするため水圧駆動により制御棒を挿入するスクラム機能動作時の緊急制御棒挿入機能と、前記制御棒の電動駆動により全制御棒の挿入動作を行う電動挿入機能とを有し、
前記各制御棒の挿入開始時間を変更して、前記電動挿入機能により前記制御棒を挿入する制御を行う制御棒操作監視装置と、
前記各制御棒の挿入動作を検出する検出装置と、
前記制御棒操作監視装置とは別装置であって前記検出装置の検出信号により、制限本数以上の前記制御棒の挿入動作を検出した際に原子炉緊急停止装置により前記緊急制御棒挿入機能を行わせる緊急制御棒挿入装置とを
備えることを特徴とする制御棒操作監視システム。 Emergency control rod insertion function during scram function operation that inserts control rods by hydraulic drive to make the core subcritical at the time of emergency stop of nuclear power plant, and electric operation that inserts all control rods by electric drive of the control rods With an insertion function,
A control rod operation monitoring device for controlling the insertion of the control rod by the electric insertion function by changing the insertion start time of each control rod;
A detection device for detecting an insertion operation of each control rod;
The emergency control rod insertion function is performed by a reactor emergency stop device when an insertion operation of the control rod exceeding the limit number is detected by a detection signal of the detection device, which is a separate device from the control rod operation monitoring device. A control rod operation monitoring system comprising an emergency control rod insertion device. 請求項１または請求項２に記載の制御棒操作監視システムにおいて、
前記検出装置は、前記制御棒のブレーキを解除する制御棒電動駆動装置に、印加される電圧または電流を検出する
ことを特徴とする制御棒操作監視システム。 In the control rod operation monitoring system according to claim 1 or 2,
The control rod operation monitoring system, wherein the detection device detects a voltage or a current applied to a control rod electric drive device that releases a brake of the control rod. 請求項１または請求項２に記載の制御棒操作監視システムにおいて、
前記検出装置は、前記制御棒の位置を検出する
ことを特徴とする制御棒操作監視システム。 In the control rod operation monitoring system according to claim 1 or 2,
The control rod operation monitoring system, wherein the detection device detects a position of the control rod.
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