JP2019152445A - Abnormality reducing facility for nuclear reactor and method for determining fixing of control rod - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉の異常時に緩和措置を行う原子炉の異常緩和設備及び制御棒の固着判定方法に関するものである。 The present invention relates to an abnormality mitigation facility for a reactor that performs mitigation measures in the event of an abnormality in a nuclear reactor and a method for determining sticking of a control rod.
従来、原子炉に異常が発生してから原子炉トリップするまでの異常事象発生時に、その異常を判定し、異常の判定後、ランバック及び制御棒挿入等の緩和措置を行う原子炉の過渡緩和システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when an abnormal event occurs from when an abnormality occurs in the reactor until the reactor trips, the abnormality is judged, and after the abnormality is judged, mitigation measures such as runback and control rod insertion are performed. A system is known (see, for example, Patent Document 1).
ところで、改定された新たな規制基準において、再稼働する原子力プラントについては、ATWS緩和設備の設置が義務づけられることとなった。ATWSとは、「Anticipated Transient Without Scram」の略語であり、プラント運転時の異常な過渡変化時における原子炉トリップの失敗事象を意味し、ATWS緩和設備とはATWS事象発生時に炉心の著しい損傷を防止し、一次冷却系圧力バウンダリの健全性を維持するために設置される設備である。ここで、ATWSの発生要因の一つに、制御棒の機械的固着による制御棒の物理的な挿入の失敗がある。制御棒の機械的固着を直接的に検知する場合、制御棒の位置を検出する制御棒位置指示装置により検知することが可能であるが、一方で、ATWS緩和設備の一部として使用する場合、制御棒位置指示装置の耐震性を確保する必要が生じる。つまり、制御棒の機械的固着を直接的に検知する構造とする場合、その構造を実現するために新たな設備を追加したり、設備の耐震性を確保したり、または設備の設置スペースを確保したりする等の大幅な改修が必要となり、現実的でない。 By the way, in the revised new regulatory standards, it is now mandatory to install ATWS mitigation facilities for nuclear plants that are to be restarted. ATWS is an abbreviation for “Anticipated Transient Without Scram”, meaning a reactor trip failure event during abnormal transient changes during plant operation, and ATWS mitigation equipment prevents significant damage to the core when an ATWS event occurs The facility is installed to maintain the soundness of the primary cooling system pressure boundary. Here, one of the causes of ATWS is failure of physical insertion of the control rod due to mechanical sticking of the control rod. When directly detecting the mechanical sticking of the control rod, it can be detected by a control rod position indicating device that detects the position of the control rod, but when used as a part of the ATWS mitigation equipment, It is necessary to ensure the earthquake resistance of the control rod position indicating device. In other words, when a structure that directly detects the mechanical sticking of the control rod is adopted, new equipment is added to realize the structure, earthquake resistance of the equipment is secured, or installation space is secured. It is not realistic because it requires major renovation.
そこで、本発明は、改修コストの増大を抑制しつつ、制御棒の固着を判定することができる原子炉の異常緩和設備及び制御棒の固着判定方法を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an abnormality mitigation facility for a nuclear reactor and a method for determining sticking of a control rod that can determine whether or not the control rod is stuck while suppressing an increase in repair cost.
本発明の原子炉の異常緩和設備は、一次冷却系に含まれる原子炉の異常に対する緩和措置を行う原子炉の異常緩和設備において、前記一次冷却系の出力に関するパラメータである出力パラメータと、原子炉トリップを行う遮断器の開閉状態を表す信号である遮断器信号とを取得し、取得した前記遮断器信号が前記遮断器の開状態を示し、且つ、取得した前記出力パラメータから前記一次冷却系の出力が維持されている場合、前記原子炉内の制御棒が固着していると判定する制御部を備えることを特徴とする。 An abnormality mitigation facility for a nuclear reactor according to the present invention is an abnormality mitigation facility for a reactor that performs mitigation measures for an abnormality in a reactor included in a primary cooling system, an output parameter that is a parameter related to the output of the primary cooling system, and a nuclear reactor A circuit breaker signal, which is a signal indicating an open / closed state of a circuit breaker that performs a trip, the acquired circuit breaker signal indicates an open state of the circuit breaker, and from the acquired output parameter of the primary cooling system When the output is maintained, a control unit for determining that the control rod in the nuclear reactor is fixed is provided.
また、本発明の制御棒の固着判定方法は、一次冷却系に含まれる原子炉内の燃料に抜き差しされる制御棒の固着を判定する制御部において実行される制御棒の固着判定方法であって、前記制御棒の挙動を検出する検出器とは異なる、前記原子炉を含む原子力設備に設けられる検出器から取得したプラントパラメータに基づいて、前記制御棒の固着を判定することを特徴とする。この場合、前記プラントパラメータとして、前記一次冷却系の出力に関するパラメータである出力パラメータと、原子炉トリップを行う遮断器の開閉状態を表す信号である遮断器信号と、を取得する取得工程と、前記取得工程において取得した前記出力パラメータから前記一次冷却系の出力が維持され、且つ、取得した前記遮断器信号が前記遮断器の開状態を示す場合、前記原子炉内の制御棒が固着していると判定する固着判定工程と、を実行する。 Further, the control rod sticking judgment method of the present invention is a control rod sticking judgment method executed in a control unit for judging the sticking of the control rod inserted into and removed from the fuel in the nuclear reactor included in the primary cooling system. The sticking of the control rod is determined based on a plant parameter obtained from a detector provided in a nuclear facility including the nuclear reactor, which is different from a detector that detects the behavior of the control rod. In this case, as the plant parameter, an acquisition step of acquiring an output parameter that is a parameter related to the output of the primary cooling system and a circuit breaker signal that is a signal indicating a switching state of a circuit breaker that performs a reactor trip, When the output of the primary cooling system is maintained from the output parameter acquired in the acquisition step, and the acquired circuit breaker signal indicates the open state of the circuit breaker, the control rod in the reactor is fixed. And a sticking determination step of determining
これらの構成によれば、通常、遮断器が開状態となると、原子炉内の燃料に制御棒が挿入されて、一次冷却系の出力が低下する。しかしながら、遮断器が開状態となっても、一次冷却系の出力が維持されている(出力が低下しない)場合、燃料に制御棒が挿入されていないと判定でき、原子炉内の制御棒が固着していると判定することができる。このとき、制御棒の固着を判定するにあたり、出力パラメータを、既存の検出器で取得することで、機器の追加等を行う必要がないことから、改修コストの増大を抑制することができる。 According to these configurations, normally, when the circuit breaker is opened, the control rod is inserted into the fuel in the nuclear reactor, and the output of the primary cooling system is reduced. However, even if the circuit breaker is open, if the primary cooling system output is maintained (output does not decrease), it can be determined that the control rod is not inserted into the fuel, and the control rod in the reactor is It can be determined that it is fixed. At this time, when determining the sticking of the control rod, it is not necessary to add a device or the like by acquiring the output parameter with an existing detector, so that an increase in the repair cost can be suppressed.
また、前記一次冷却系は、二次冷却系との間で熱交換を行う蒸気発生器を備え、前記制御部は、前記蒸気発生器内における冷却材の水位に関するパラメータである水位パラメータを取得し、取得した前記水位パラメータから前記冷却材の水位が前記予め設定された設定水位よりも少ないと判定し、且つ、前記原子炉内の制御棒が固着していると判定した場合、前記緩和措置を指示する緩和信号を出力することが、好ましい。 The primary cooling system includes a steam generator that exchanges heat with the secondary cooling system, and the control unit acquires a water level parameter that is a parameter related to a coolant level in the steam generator. When it is determined from the acquired water level parameter that the coolant level is lower than the preset set water level and it is determined that the control rod in the reactor is fixed, the mitigation measures are It is preferable to output an instructing relaxation signal.
この構成によれば、蒸気発生器内の冷却材が設定水位よりも少なく、制御棒が固着している場合に、異常緩和設備による緩和措置を実行することができる。換言すれば、蒸気発生器内の冷却材が設定水位以上であれば、制御棒が固着していても、原子炉を適切に冷却できるとして、不要な緩和措置の実行を抑制することができる。 According to this configuration, when the coolant in the steam generator is less than the set water level and the control rod is fixed, the mitigation measure by the abnormality mitigation facility can be executed. In other words, if the coolant in the steam generator is equal to or higher than the set water level, even if the control rod is fixed, it is possible to appropriately cool the nuclear reactor and to suppress unnecessary mitigation measures.
また、前記制御部は、前記遮断器開信号が出力されてから取得するまでの時間を遅延させる遅延回路を有することが、好ましい。 Moreover, it is preferable that the said control part has a delay circuit which delays the time after the said circuit breaker open signal is output until it acquires.
この構成によれば、遅延回路により遮断器開信号の取得を遅延させることができるため、遮断器開信号が出力されたときからの出力パラメータの推移を、遅延させた時間の分だけ待つことができる。つまり、遮断器開信号が出力されると、燃料に制御棒が挿入され、この後、一次冷却系の出力が低下することから、一次冷却系の出力が低下するまでの時間を待って、制御棒が固着しているか否かを判定することができる。 According to this configuration, since the acquisition of the circuit breaker open signal can be delayed by the delay circuit, the transition of the output parameter from when the circuit breaker open signal is output can be waited for the delayed time. it can. In other words, when the breaker open signal is output, the control rod is inserted into the fuel, and after that, the output of the primary cooling system decreases, so the control waits for the time until the output of the primary cooling system decreases. It can be determined whether or not the bar is stuck.
また、前記出力パラメータは、前記原子炉へ流入する冷却材の流入温度と前記原子炉から流出する前記冷却材の流出温度との温度差分、及び前記原子炉において発生する中性子を計測する中性子計測装置の計測値のうち、少なくとも一方であることが、好ましい。 Further, the output parameter includes a temperature difference between an inflow temperature of the coolant flowing into the reactor and an outflow temperature of the coolant flowing out from the reactor, and a neutron measurement device that measures neutrons generated in the reactor It is preferable that it is at least one of the measured values.
この構成によれば、出力パラメータとして、制御棒の固着以外の要因を受け難いパラメータを用いることができるため、制御棒の固着を適切に判定することができる。 According to this configuration, since it is possible to use a parameter that is less susceptible to factors other than the sticking of the control rod as the output parameter, it is possible to appropriately determine the sticking of the control rod.
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined, and when there are a plurality of embodiments, the embodiments can be combined.
[本実施形態]
図1は、実施形態1に係る原子力施設の概略構成図である。原子力施設(原子力設備)1は、原子炉2を有する。原子炉2は、例えば、加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)が用いられる。この加圧水型の原子炉2を用いた原子力施設1は、原子炉2を含む原子炉冷却系(一次冷却系)100と、原子炉冷却系100と熱交換するタービン系(二次冷却系)200とで構成される。原子炉冷却系100は、一次冷却材が流通し、タービン系200は、二次冷却材が流通する。
[This embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a nuclear facility according to the first embodiment. A nuclear facility (nuclear facility) 1 has a
原子炉冷却系100は、コールドレグ3aおよびホットレグ3bを介して原子炉2に接続された蒸気発生器4を有する。ホットレグ3bには、加圧器5が設けられ、コールドレグ3aは、一次冷却材ポンプ6が設けられている。そして、原子炉2、コールドレグ3a、ホットレグ3b、蒸気発生器4、加圧器5および一次冷却材ポンプ6は、原子炉格納容器7に収容されている。
The
原子炉2は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は一次冷却材で満たされる。一次冷却材は、中性子減速材として用いられるホウ素が溶解した軽水である。また、原子炉2は、原子炉容器10の内部に、多数の燃料集合体8が収容され、この各燃料集合体8に対し、燃料集合体8の核分裂を制御する多数の制御棒9が抜差し可能に設けられている。この制御棒9は、燃料集合体8に対し、制御棒駆動装置20により抜差し方向に駆動される。制御棒駆動装置20により制御棒9が燃料集合体8へ差し込まれると、燃料集合体8における核反応は低下して停止する。一方で、制御棒駆動装置20により制御棒9が引き抜かれると、燃料集合体8における核反応は増大して臨界状態となる。また、この制御棒駆動装置20は、電力の供給が遮断され、電力喪失状態となると、制御棒9を燃料集合体8に差し込むように構成されている。
The
原子力施設1の原子炉冷却系100における一連の動作について説明する。原子炉2内において、制御棒9により核分裂反応を制御しながら燃料集合体8を核分裂させると、核分裂により熱エネルギーが発生する。この熱エネルギーにより、原子炉2内の一次冷却材が加熱されると、加熱された一次冷却材は、一次冷却材ポンプ6によりホットレグ3bを介して蒸気発生器4に送られる。ホットレグ3bを通過する高温の一次冷却材は、加圧器5により加圧されることで沸騰が抑制され、高温高圧となった状態で、蒸気発生器4に流入する。蒸気発生器4に流入した高温高圧の一次冷却材は、二次冷却材と熱交換を行うことにより冷却され、冷却された一次冷却材は、一次冷却材ポンプ6によりコールドレグ3aを介して原子炉2に送られる。そして、冷却された一次冷却材が原子炉2に流入することで、原子炉2が冷却される。このように、一次冷却材は、原子炉2と蒸気発生器4とを循環している。
A series of operations in the
タービン系200は、蒸気管11を介して蒸気発生器4に接続されたタービン12、タービン12に接続された復水器13、および復水器13と蒸気発生器4とを接続する給水管14に介設された給水ポンプ15、を有している。そして、タービン12は、発電機16が接続されている。
The
原子力施設1のタービン系200における一連の動作について説明する。蒸気管11を介して蒸気発生器4から蒸気がタービン12に流入すると、タービン12は回転を行う。タービン12が回転すると、タービン12に接続された発電機16は、発電を行う。この後、タービン12から流出した蒸気は復水器13に流入する。復水器13は、その内部に冷却管17が配設されており、冷却管17の一方には冷却水(例えば、海水)を供給するための取水管18が接続され、冷却管17の他方には冷却水を排水するための排水管19が接続されている。この復水器13は、タービン12から流入した蒸気を冷却管17により冷却することで、蒸気を液体に戻す。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ15により給水管14を介して蒸気発生器4に送られる。蒸気発生器4に送られた二次冷却材は、蒸気発生器4において一次冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。
A series of operations in the
また、原子力施設1は、原子炉冷却系100及びタービン系200を制御する制御系300を備えている。制御系300は、図示しない中央制御設備の他、安全保護系設備30、ATWS緩和設備(異常緩和設備)31を含んで構成されている。
In addition, the nuclear facility 1 includes a
図2に示すように、安全保護系設備30は、原子力施設1に異常が発生した場合、原子力施設1が安全に停止するように、原子力施設1に設けられた各機器を制御している。
As shown in FIG. 2, the
図2は、本実施形態に係る原子炉停止装置周りの構成図である。原子力施設1の制御系300は、原子炉2に異常が発生した場合を想定して、原子炉2の核反応を非常停止させる原子炉停止装置35を有している。原子炉停止装置35は、上記の安全保護系設備30と、原子炉トリップ遮断器37と、上記の制御棒駆動装置20と、制御棒9とを備えている。
FIG. 2 is a configuration diagram around the reactor shutdown device according to the present embodiment. The
安全保護系設備30は、CPU等の演算装置やHDD等の記憶装置を搭載した、いわゆるデジタル設備であり、演算装置により記憶装置に記憶された各種プログラムを実行することで、原子力施設1の安全保護系を制御可能な設備となっている。なお、安全保護系とは、原子炉2の核反応を停止させる、原子力施設1を冷却する、原子力施設1からの放射性物質の漏洩を防ぐという機能を有する機能系統である。そして、安全保護系設備30は、確実に作動可能で、且つ、厳しい環境下においても作動可能なように、動作保証が高いものとなっている。
The
安全保護系設備30には、原子力施設1内に配設された各種検出センサが接続されており、各種検出センサから出力された検出信号に基づいて、原子力施設1に異常が発生したか否かを判断している。そして、安全保護系設備30は、原子力施設1に異常が発生したと判断した場合、原子炉2を停止させるための原子炉トリップ信号を原子炉トリップ遮断器37へ向けて出力する。
Various detection sensors arranged in the nuclear facility 1 are connected to the
原子炉トリップ遮断器37は、安全保護系設備30から出力された原子炉トリップ信号に基づいて、制御棒駆動装置20へ供給される電力を遮断するものである。
The nuclear reactor trip circuit breaker 37 cuts off the electric power supplied to the control
原子炉停止装置35は、安全保護系設備30から原子炉トリップ遮断器37へ向けて、原子炉トリップ信号を出力する。すると、原子炉トリップ遮断器37は、入力された原子炉トリップ信号に基づいて電力供給を遮断する開状態となり、制御棒駆動装置20へ供給される電力を遮断する。制御棒駆動装置20へ供給される電力が遮断されると、制御棒9の支持状態が解除されることで、制御棒9は、自重によって燃料集合体8に落下する。そして、燃料集合体8に制御棒9が挿し込まれることで、燃料の核反応が低下し、原子炉2が停止する。
The
ATWS緩和設備31は、原子力施設1の異常時において行われる原子炉トリップの失敗事象に対して緩和措置を行う設備である。ATWS緩和設備31は、失敗事象を検知する制御回路50を有しており、緩和措置を実行するにあたり、制御回路50により失敗事象を検知し、検知した失敗事象に対応する緩和措置を実行する。具体的に、失敗事象としては、原子炉トリップ遮断器の開失敗、安全保護系設備の機能喪失、制御棒の機械的固着による物理的挿入失敗がある。
The
また、ATWS緩和設備31は、各種プラントデータ及びパラメータが入力され、このプラントデータに基づいて、制御回路(制御部)50により失敗事象の検知が行われる。ATWS緩和設備31に入力されるプラントデータとしては、原子炉2の流入側における一次冷却材の検出温度Tcold、原子炉2の流出側における一次冷却材の検出温度Thot、図示しない原子炉2内部に設けられる中性子計測装置の計測値(NIS)、原子炉トリップ遮断器37の開状態の検出信号である遮断器開信号(遮断器信号)、蒸気発生器4内の検出水位、補助給水機器の作動信号等がある。
The
また、ATWS緩和設備31を含む制御系300は、これらのプラントデータに基づいて、各種データを生成する。生成されるプラントデータとしては、例えば、検出温度Tcold及び検出温度Thotの算術平均である平均検出温度Tave、検出温度Tcold及び検出温度Thotの差分である温度差分ΔTがある。ここで、中性子計測装置の計測値(NIS)及び温度差分ΔTは、原子炉冷却系100の出力に関する原子炉2(原子炉冷却系100)の出力パラメータとして取り扱われる。
Further, the
図3は、本実施形態に係る異常緩和設備の制御装置に設けられる制御回路の図である。図3では、1つの原子炉2に対して、蒸気発生器4が4つ設置されている4系統(4ループ)の構成となっている。図3では、4系統の構成について説明するが、3系統の構成であってもよく、特に限定されない。図3に示すように、制御回路50は、安全保護系設備30の機能喪失を検知する第一制御回路51と、原子炉トリップ遮断器37の開失敗を検知する第二制御回路52と、制御棒9の機械的固着による物理的挿入失敗を検知する第三制御回路53と、を含んで構成されている。この制御回路50には、遮断器開信号、補助給水機器の作動信号、計測値(NIS)及び温度差分ΔT等の原子炉2の出力パラメータ、ATWS緩和設備31を使用する使用モードであることの入力値等が入力される。
FIG. 3 is a diagram of a control circuit provided in the control device of the abnormality alleviating facility according to this embodiment. In FIG. 3, there are four systems (four loops) in which four
第一制御回路51は、第一多数決回路61と、第一タイマー62と、第一NOT回路63と、第二NOT回路64と、第一AND回路65と、OR回路67及びAND回路68からなる第一出力維持回路66と、を含んで構成されている。
The
第一多数決回路61は、蒸気発生器4の検出水位が所定の水位よりも低いときに出力される水位低(狭域)信号が入力される。なお、原子炉2を冷却する原子炉冷却系100は、冗長性を持たせた4系統(4ループ)の構成であるため、この4系統の原子炉冷却系100に設けられる4つの蒸気発生器4の水位低(狭域)信号が第一多数決回路61に入力可能となっている。そして、第一多数決回路61は、4入力のうち、少なくとも3つの水位低(狭域)信号が入力された場合、原子力施設1に異常が発生しているとして、異常発生信号を出力する。なお、原子炉冷却系100が、例えば、3系統である場合、第一多数決回路61は、3入力のうち、少なくとも2つの水位低(狭域)信号が入力された場合、原子力施設1に異常が発生しているとして、異常発生信号を出力する。
The
第一タイマー62は、第一多数決回路61から出力された異常発生信号が入力される。第一タイマー62は、第一多数決回路61に直列に接続され、第一多数決回路61を経て入力される異常発生信号の出力を、予め設定された設定時間分だけ遅延させる。つまり、第一タイマー62は、設定時間を超えて、異常発生信号が継続して入力された場合、異常発生信号を出力する一方で、異常発生信号の入力が設定時間以内となる場合、異常発生信号の出力をブロックする。
The
第一NOT回路63は、タービン12の動力により作動する補助給水機器としての給水ポンプの起動に関する作動信号が入力される。第一NOT回路63は、作動信号が入力された場合、安全保護系設備30が作動しているとして、第一NOT回路63からの異常発生信号の出力をブロックする。一方で、第一NOT回路63は、作動信号が入力されない場合、安全保護系設備30が作動していないとして、異常発生信号を出力する。
The
第二NOT回路64は、外部電源または非常用電源により作動する補助給水機器としての給水ポンプの起動に関する作動信号が入力される。第二NOT回路64は、作動信号が入力された場合、安全保護系設備30が作動しているとして、第二NOT回路64からの異常発生信号の出力をブロックする。一方で、第二NOT回路64は、作動信号が入力されない場合、安全保護系設備30が作動していないとして、異常発生信号を出力する。
The
第一AND回路65は、第一タイマー62から出力される異常発生信号、第一NOT回路63から出力される異常発生信号、及び第二NOT回路64から出力される異常発生信号が入力される。第一AND回路65は、全ての異常発生信号の入力がある場合、異常発生信号を出力する一方で、いずれかの異常発生信号の入力がない場合、異常発生信号を出力しない。つまり、第一AND回路65は、安全保護系設備30が機能していないにもかかわらず、蒸気発生器4の水位に異常があることを検知すると、異常発生信号を出力する。
The first AND
第一出力維持回路66は、OR回路67及びAND回路68を含み、第一AND回路65から出力される異常発生信号が入力されると共に、ATWS緩和設備31の使用モードの入力値が入力される。OR回路67は、第一AND回路65から出力される異常発生信号が入力され、また、AND回路68から出力される緩和措置作動信号が入力される。OR回路67は、異常発生信号及び緩和措置作動信号の少なくとも一方の信号が入力された場合、緩和措置作動信号を出力する。一方で、OR回路67は、異常発生信号及び緩和措置作動信号が入力されない場合、緩和措置作動信号を出力しない。AND回路68は、OR回路67から出力される緩和措置作動信号が入力されると共に、ATWS緩和設備31の使用モードの入力値が入力される。AND回路68は、緩和措置作動信号及び入力値が入力される場合、緩和措置作動信号を出力する一方で、緩和措置作動信号及び入力値の少なくとも一方の信号が入力されない場合、緩和措置作動信号を出力しない。このため、第一出力維持回路66は、ATWS緩和設備31の使用モードの入力値が入力される限り、入力された緩和措置作動信号を出力し続ける。
The first
第一制御回路51から緩和措置作動信号が出力されると、ATWS緩和設備31は、補助給水機器としての給水ポンプを作動させる。このように、第一制御回路51において、安全保護系設備30の機能喪失を検知すると、ATWS緩和設備31は、緩和措置作動信号に基づいて、ATWSに対する緩和措置を実行する。
When the mitigation measure operation signal is output from the
第二制御回路52は、第三NOT回路71と、第二タイマー72と、第二AND回路73と、第二出力維持回路74と、を含んで構成されている。
The
第三NOT回路71は、安全保護系設備30から遮断器開信号が入力される。第三NOT回路71は、遮断器開信号が入力される場合、原子炉トリップ遮断器37が作動したとして、第三NOT回路71からの異常発生信号を出力しない一方で、遮断器開信号が入力されない場合、原子炉トリップ遮断器37が作動していないとして、第三NOT回路71からの異常発生信号を出力する。
The
第二タイマー72は、第一制御回路51の第一多数決回路61から出力された異常発生信号を利用しており、この異常発生信号が入力される。第二タイマー72は、第一多数決回路61に直列に接続され、第一多数決回路61を経て入力される異常発生信号の出力を、予め設定された設定時間分だけ遅延させる。つまり、第二タイマー72は、設定時間を超えて、異常発生信号が継続して入力された場合、異常発生信号を出力する一方で、異常発生信号の入力が設定時間以内となる場合、異常発生信号の出力をブロックする。
The
第二AND回路73は、第三NOT回路71から出力される異常発生信号、及び第二タイマー72から出力される異常発生信号が入力される。第二AND回路73は、全ての異常発生信号の入力がある場合、異常発生信号を出力する一方で、いずれかの異常発生信号の入力がない場合、異常発生信号を出力しない。つまり、第二AND回路73は、原子炉トリップ遮断器37の開状態でないにもかかわらず、蒸気発生器4の水位に異常があることを検知すると、異常発生信号を出力する。
The second AND circuit 73 receives the abnormality occurrence signal output from the
第二出力維持回路74は、第一出力維持回路66と同様の構成となっており、OR回路67及びAND回路68を含み、第二AND回路73から出力される異常発生信号が入力されると共に、ATWS緩和設備31の使用モードの入力値が入力される。なお、第二出力維持回路74は、第一出力維持回路66と同様の構成であるため、説明を省略する。そして、第二出力維持回路74は、ATWS緩和設備31の使用モードの入力値が入力される限り、入力された緩和措置作動信号を出力し続ける。
The second
第三制御回路53は、第二多数決回路81と、第三タイマー(遅延回路)82と、第三AND回路83と、第三多数決回路84と、第四AND回路85と、第三出力維持回路86と、を含んで構成されている。なお、第二多数決回路81及び第三多数決回路84は、第一多数決回路61と同様に、原子炉冷却系100が4系統である場合の構成となっているが、原子炉冷却系100が3系統である場合には、3系統に応じた構成であってもよい。
The
第二多数決回路81は、原子炉2の出力パラメータとしての計測値(NIS)または温度差分ΔTが異常であるときに、すなわち、原子炉2の出力が低下しないときに出力される出力異常信号が入力される。なお、原子炉出力パラメータとして計測値(NIS)が用いられる場合、原子炉2内に設けられる中性子計測装置から出力される複数の計測値(NIS)に基づく複数の出力異常信号が、第二多数決回路81に入力可能となっている。また、原子炉2の出力パラメータとして温度差分Δが用いられる場合、冗長性を持たせた4系統の原子炉冷却系100から得られる温度差分ΔTに基づく複数の出力異常信号が、第二多数決回路81に入力可能となっている。そして、第二多数決回路81は、4入力のうち、少なくとも3つの出力異常信号が入力された場合、原子力施設1に異常が発生しているとして、異常発生信号を出力する。
The
第三タイマー82は、安全保護系設備30から遮断器開信号が入力される。第三タイマー82は、入力される遮断器開信号の出力を、予め設定された設定時間分だけ遅延させる。つまり、第三タイマー82は、設定時間を超えて、遮断器開信号が継続して入力された場合、遮断器開信号を出力する一方で、遮断器開信号の入力が設定時間以内となる場合、遮断器開信号出力をしない。
The
第三AND回路83は、第二多数決回路81から出力される異常発生信号、及び第三タイマー82から出力される遮断器開信号が入力される。第三AND回路83は、異常発生信号及び遮断器開信号が入力される場合、原子炉トリップ遮断器37が開状態であっても、原子炉2の出力が異常である(低下しない)ことから、制御棒9の固着が発生しているとして、異常発生信号を出力する。一方で、第三AND回路83は、異常発生信号及び遮断器開信号の少なくとも一方の信号が入力されない場合、異常発生信号を出力しない。
The third AND
第三多数決回路84は、蒸気発生器4の検出水位が所定の水位よりも低いときに出力される水位低(広域)信号が入力される。なお、水位低(広域)信号も水位低(狭域)信号と同様に、4系統の4つの蒸気発生器4に対応して、第三多数決回路84にそれぞれ入力可能となっている。そして、第三多数決回路84は、4入力のうち、少なくとも3つの水位低(広域)信号が入力された場合、原子力施設1に異常が発生しているとして、異常発生信号を出力する。
The third majority circuit 84 receives a water level low (wide area) signal that is output when the detected water level of the
第四AND回路85は、第三AND回路83から出力される異常発生信号、及び第三多数決回路84から出力される異常発生信号が入力される。第四AND回路85は、全ての異常発生信号の入力がある場合、異常発生信号を出力する一方で、いずれかの異常発生信号の入力がない場合、異常発生信号を出力しない。
The fourth AND
第三出力維持回路86は、第一出力維持回路66及び第二出力維持回路74と同様の構成となっており、OR回路67及びAND回路68を含み、第四AND回路85から出力される異常発生信号が入力されると共に、ATWS緩和設備31の使用モードの入力値が入力される。なお、第三出力維持回路86は、第一出力維持回路66及び第二出力維持回路74と同様の構成であるため、説明を省略する。そして、第三出力維持回路86は、ATWS緩和設備31の使用モードの入力値が入力される限り、入力された緩和措置作動信号を出力し続ける。
The third
また、制御回路50は、第二制御回路52から出力された緩和措置作動信号、及び第三制御回路53から出力された緩和措置作動信号が入力される第一OR回路54を有している。第一OR回路54は、全ての緩和措置作動信号のうち、少なくとも一つの緩和措置作動信号が入力される場合、緩和措置作動信号を出力する。一方で、第一OR回路54は、全ての緩和措置作動信号のうち、全ての緩和措置作動信号が入力されない場合、緩和措置作動信号を出力しない。
The
そして、第一OR回路54から緩和措置作動信号が出力されると、ATWS緩和設備31は、タービントリップ動作を実行したり、蒸気管11に設けられる図示しない蒸気隔離弁の閉動作を実行したりする。このように、第二制御回路52において、原子炉トリップ遮断器37の開失敗を検知すると、ATWS緩和設備31は、緩和措置作動信号に基づいて、ATWSに対する緩和措置を実行する。また、第三制御回路53において、制御棒の機械的固着による物理的挿入失敗を検知すると、ATWS緩和設備31は、緩和措置作動信号に基づいて、ATWSに対する緩和措置を実行する。
When the mitigation measure operation signal is output from the first OR
このように、制御回路50は、制御棒9の機械的固着による物理的挿入失敗を検知するにあたり、原子炉2の出力パラメータと、安全保護系設備30からの遮断器開信号と、を取得する(取得工程)。取得した出力パラメータ及び遮断器開信号等のプラントパラメータは、制御棒9の挙動を直接的に検出するパラメータとは異なるパラメータとなっている。この後、制御回路50は、遮断器開信号を取得し、且つ出力パラメータから原子炉2の出力が低下しない場合、原子炉2内の制御棒9が固着していると判定する(固着判定工程)。そして、制御回路50は、制御棒9の機械的固着による物理的挿入失敗を検知すると、ATWSに対する緩和措置を実行する。
As described above, the
以上のように、本実施形態によれば、原子炉2の出力パラメータと、安全保護系設備30からの遮断器開信号と、に基づいて、制御棒9の機械的固着による物理的挿入失敗を検知することができる。このとき、制御棒9の固着を判定するにあたり、出力パラメータを、既存の検出器で取得することで、機器の追加等を行う必要がないことから、改修コストの増大を抑制することができる。
As described above, according to this embodiment, the physical insertion failure due to the mechanical sticking of the control rod 9 based on the output parameter of the
また、本実施形態によれば、蒸気発生器4内の水位が設定水位よりも少なく、制御棒9が固着している場合に、ATWS緩和設備31による緩和措置を実行することができる。換言すれば、蒸気発生器4内の水位が設定水位以上であれば、制御棒9が固着していても、原子炉2を適切に冷却できるとして、不要な緩和措置の実行を抑制することができる。
Moreover, according to this embodiment, when the water level in the
また、本実施形態によれば、第三タイマー82により遮断器開信号の取得を遅延させることができるため、遮断器開信号が出力されたときからの原子炉2の出力パラメータの推移を、遅延させた時間の分だけ待つことができる。つまり、遮断器開信号が出力されると、燃料集合体8に制御棒9が挿入され、この後、原子炉冷却系100の出力が低下することから、原子炉冷却系100の出力が低下するまでの時間を待って、制御棒9が固着しているか否かを判定することができる。
In addition, according to the present embodiment, since the acquisition of the breaker open signal can be delayed by the
また、本実施形態によれば、出力パラメータとして、計測値(NIS)または温度差分ΔTを用いることで、制御棒9の固着以外の要因を受け難いものとすることができるため、制御棒9の固着を適切に判定することができる。 In addition, according to the present embodiment, by using the measured value (NIS) or the temperature difference ΔT as the output parameter, it is possible to make it difficult to receive factors other than the sticking of the control rod 9. Adherence can be appropriately determined.
1 原子力施設
2 原子炉
3a コールドレグ
3b ホットレグ
4 蒸気発生器
5 加圧器
6 一次冷却材ポンプ
7 原子炉格納容器
8 燃料集合体
9 制御棒
10 原子炉容器
11 蒸気管
12 タービン
13 復水器
14 給水管
15 給水ポンプ
16 発電機
20 制御棒駆動装置
30 安全保護系設備
31 ATWS緩和設備
35 原子炉停止装置
37 原子炉トリップ遮断器
50 制御回路
51 第一制御回路
52 第二制御回路
53 第三制御回路
54 第一OR回路
61 第一多数決回路
62 第一タイマー
63 第一NOT回路
64 第二NOT回路
65 第一AND回路
66 第一出力維持回路
67 OR回路
68 AND回路
71 第三NOT回路
72 第二タイマー
73 第二AND回路
74 第二出力維持回路
81 第二多数決回路
82 第三タイマー
83 第三AND回路
84 第三多数決回路
85 第四AND回路
86 第三出力維持回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記一次冷却系の出力に関するパラメータである出力パラメータと、原子炉トリップを行う遮断器の開閉状態を表す信号である遮断器信号とを取得し、取得した前記遮断器信号が前記遮断器の開状態を示し、且つ、取得した前記出力パラメータから前記一次冷却系の出力が維持されている場合、前記原子炉内の制御棒が固着していると判定する制御部を備えることを特徴とする原子炉の異常緩和設備。 In the nuclear reactor anomaly mitigation facility that performs mitigation measures for reactor anomalies included in the primary cooling system,
An output parameter that is a parameter related to the output of the primary cooling system and a circuit breaker signal that is a signal indicating a switching state of a circuit breaker that performs a reactor trip are acquired, and the acquired circuit breaker signal is an open state of the circuit breaker And a control unit that determines that the control rod in the reactor is fixed when the output of the primary cooling system is maintained from the acquired output parameter. Anomaly mitigation equipment.
前記制御部は、前記蒸気発生器内における冷却材の水位に関するパラメータである水位パラメータを取得し、取得した前記水位パラメータから前記冷却材の水位が予め設定された設定水位よりも少ないと判定し、且つ、前記原子炉内の制御棒が固着していると判定した場合、前記緩和措置を指示する緩和信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の原子炉の異常緩和設備。 The primary cooling system includes a steam generator that exchanges heat with the secondary cooling system,
The control unit obtains a water level parameter that is a parameter related to a coolant level in the steam generator, and determines that the coolant level is less than a preset set water level from the acquired water level parameter. The abnormality mitigation facility for a reactor according to claim 1, wherein when it is determined that the control rod in the reactor is fixed, a mitigation signal instructing the mitigation measure is output.
前記制御棒の挙動を検出する検出器とは異なる、前記原子炉を含む原子力設備に設けられる検出器から取得したプラントパラメータに基づいて、前記制御棒の固着を判定することを特徴とする制御棒の固着判定方法。 A control rod sticking judgment method executed in a control unit for judging sticking of a control rod inserted into and removed from fuel in a nuclear reactor included in a primary cooling system,
A control rod that determines sticking of the control rod based on a plant parameter obtained from a detector provided in a nuclear facility including the nuclear reactor, which is different from a detector that detects the behavior of the control rod. Sticking judgment method.
前記取得工程において取得した前記出力パラメータから前記一次冷却系の出力が維持され、且つ、取得した前記遮断器信号が前記遮断器の開状態を示す場合、前記原子炉内の制御棒が固着していると判定する固着判定工程と、を実行することを特徴とする請求項5に記載の制御棒の固着判定方法。 An acquisition step of acquiring, as the plant parameter, an output parameter that is a parameter related to the output of the primary cooling system, and a circuit breaker signal that is a signal representing a switching state of a circuit breaker that performs a reactor trip,
When the output of the primary cooling system is maintained from the output parameter acquired in the acquisition step, and the acquired circuit breaker signal indicates the open state of the circuit breaker, the control rod in the reactor is fixed. 6. The method for determining sticking of a control rod according to claim 5, wherein a sticking judging step for judging that the control rod is present.
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