JP2020187061A - 原子力発電プラントの制御装置、原子力発電プラントおよび原子力発電プラントの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉の熱出力が定格熱出力を超えてしまうことを良好に抑制しながら、原子力発電プラントを自動的に定格熱出力一定運転へと移行させる。【解決手段】原子力発電プラントの制御装置は、原子炉の熱出力を定格熱出力とする定格熱出力一定運転に移行するとき、熱出力が定格熱出力よりも低い所定上限出力に到達するまで、第１レートで熱出力を増加させるように制御対象を制御し、熱出力が所定上限出力に到達すると、第１レートよりも緩やかに熱出力を増加させるように制御対象を制御する。この構成により、定格熱出力よりも低い所定上限出力までは第１レートで熱出力を速やかに増加させることができる。また、熱出力が所定上限出力に到達すると、第１レートよりも緩やかに熱出力を増加させるため、定格熱出力近傍で、制御遅れによる熱出力のオーバーシュートの発生を抑制することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、原子力発電プラントの制御装置、原子力発電プラントおよび原子力発電プラントの制御方法に関する。

従来、原子力発電プラントに関する技術が知られている。例えば、特許文献１には、原子炉圧力容器で発生した蒸気を、主蒸気配管を通してタービンに流入させ、タービンに連結された発電機を回転駆動させる原子力発電プラントが開示されている。

特開２００９−２３５９４９号公報

近年、原子力発電プラントでは、原子炉の熱出力を定められた定格熱出力とする定格熱出力一定運転を実施するニーズが高まっている。定格熱出力一定運転は、原子炉の熱出力を一定に保つため、海水温度が低く発電効率の良い冬季に、定格電気出力一定運転に比べて発電量を増加させることができる。このような定格熱出力一定運転では、熱出力が定格熱出力を超えることを防ぐ必要がある。そのため、従来は、制御遅れに起因した熱出力のオーバーシュートを抑制するように、オペレータの手動操作で長時間をかけて徐々に熱出力を増加させており、作業負担の増大につながっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、原子炉の熱出力が定格熱出力を超えてしまうことを良好に抑制しながら、原子力発電プラントを自動的に定格熱出力一定運転へと移行させ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、本発明の原子力発電プラントの制御装置は、原子炉の熱出力を定格熱出力とする定格熱出力一定運転に移行するとき、前記熱出力が前記定格熱出力よりも低い所定上限出力に到達するまで、第１レートで前記熱出力を増加させるように制御対象を制御し、前記熱出力が前記所定上限出力に到達すると、前記第１レートよりも緩やかに前記熱出力を増加させるように前記制御対象を制御する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の原子力発電プラントは、原子炉を含む一次冷却系と、前記一次冷却系との熱交換により得られた熱により回転するタービンを含む二次冷却系と、制御対象を制御して前記原子炉の熱出力を調整する上記原子力発電プラントの制御装置とを備える。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の原子力発電プラントの制御方法は、原子炉の熱出力を定格熱出力とする定格熱出力一定運転に移行するとき、前記熱出力が前記定格熱出力よりも低い所定上限出力に到達するまで、第１レートで前記熱出力を増加させるように制御対象を制御し、前記熱出力が前記所定上限出力に到達すると、前記第１レートよりも緩やかに前記熱出力を増加させるように前記制御対象を制御する。

本発明にかかる原子力発電プラントの制御装置、原子力発電プラントおよび原子力発電プラントの制御方法は、原子炉の熱出力が定格熱出力を超えてしまうことを良好に抑制しながら、原子力発電プラントを自動的に定格熱出力一定運転へと移行させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態にかかる原子力発電プラントの概略構成図である。 図２は、定格熱出力一定運転へと移行する際の原子炉の熱出力の時間変化を示す説明図である。 図３は、実施形態にかかる原子力発電プラントの制御方法の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかる原子力発電プラントの制御装置、原子力発電プラントおよび原子力発電プラントの制御方法の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。

図１は、実施形態にかかる原子力発電プラントの概略構成図である。原子力発電プラント１は、原子炉２を含む一次冷却系（原子炉冷却系）１００と、一次冷却系１００と熱交換する二次冷却系（タービン系）２００とを備える。一次冷却系１００は、一次冷却材が流通し、二次冷却系２００は、二次冷却材が流通する。本実施形態において、原子炉２は、加圧水型原子炉（PWR：Pressurized Water Reactor）が用いられる。なお、原子炉２は、沸騰水型原子炉（BWR：Boiling Water Reactor）であってもよい。

（一次冷却系）
一次冷却系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。

原子炉２は、上述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。

原子力発電プラント１の一次冷却系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。

（二次冷却系）
二次冷却系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と、タービン１２に接続された復水器１３と、復水器１３および蒸気発生器４を接続する給水管１４に介設された給水ポンプ１５と、蒸気管１１に設けられた蒸気加減弁２０とを有している。タービン１２は、発電機１６が接続されている。蒸気加減弁２０は、蒸気発生器４からタービン１２へと送られる蒸気の流量を調整する弁であり、後述する制御装置５０により開度が制御される。

原子力発電プラント１の二次冷却系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。

（制御系）
また、原子力発電プラント１は、一次冷却系１００及び二次冷却系２００を制御する制御系３００を備えている。制御系３００は、各種プラントデータ及びパラメータが入力され、プラントデータに基づいて一次冷却系１００及び二次冷却系２００を制御する制御装置５０を備えている。制御装置５０は、ＣＰＵ等の演算装置、演算装置で実行される各種プログラム、各種プログラムの実行に際して必要となるデータを記憶するＨＤＤ等の記憶装置を搭載した制御装置である。

制御装置５０に入力されるプラントデータとしては、例えば、原子炉２に流入する一次冷却材の温度、原子炉２から流出する一次冷却材の温度、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、一次冷却材流量、蒸気発生器４への給水流量、蒸気発生器４からの蒸気流量等がある。制御装置５０は、これらのプラントデータに基づいて、原子炉２の熱出力を含む各種データを生成する。また、制御装置５０は、制御対象を制御することで原子炉２の熱出力を調整する。より詳細には、制御装置５０は、制御対象としての蒸気加減弁２０の開度を増減させることにより、蒸気発生器４からタービン１２へと送られる蒸気の蒸気流量を増減させ、タービン１２の出力および原子炉２の熱出力を増減させる。

（定格熱出力一定運転への移行処理）
また、制御装置５０は、オペレータの指示に基づいて、原子力発電プラント１の定格熱出力一定運転を実行する。定格熱出力一定運転は、原子炉２から発生する熱量である熱出力を定められた最大値である定格熱出力の近傍で一定に維持する運転である。定格熱出力一定運転は、原子炉の熱出力を一定に保つため、海水温度が低く発電効率の良い冬季に、定格電気出力一定運転に比べて発電量を増加させることができる。制御装置５０は、原子炉２の熱出力を定格熱出力よりも小さい部分出力として原子力発電プラント１を運転している状態で、オペレータから定格熱出力一定運転への移行指示を受けると、次の移行処理を実行する。

図２は、定格熱出力一定運転へと移行する際の原子炉の熱出力の時間変化を示す説明図である。制御装置５０は、オペレータから定格熱出力一定運転への移行指示を受けると、原子炉２の熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達するまで、第１レートＲ１で熱出力が増加するように、蒸気加減弁２０の開度を増加させていく。第１レートＲ１は、原子炉２の熱出力を増加させる際の一般的なレートであり、予め設定される値である。第１レートＲ１は、定格熱出力Ｈｒを１００％としたとき、例えば３００％／ｈである。また、所定上限出力Ｈ１は、図２に示すように、定格熱出力Ｈｒよりも低い値として、予め設定される値である。所定上限出力Ｈ１は、少なくとも、第１レートＲ１で制御上の単位時間にわたって熱出力を増加させたとしても、熱出力が定格熱出力Ｈｒを超えない値に設定される。例えば、所定上限出力Ｈ１は、９７％以下に設定される。それにより、後述する熱出力の整定時に、熱出力が所定上限出力Ｈ１よりオーバーシュートしたとしても、熱出力が定格熱出力Ｈｒを超えることをより確実に抑制することができる。

制御装置５０は、原子炉２の熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達すると（図２の時刻ｔ１）、熱出力を整定させる。より詳細には、制御装置５０は、原子炉２の熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達すると、第１待機時間Ｘ１にわたって、蒸気加減弁２０の開度の増加を一旦停止して現在の開度で維持する。第１待機時間Ｘ１は、第１レートＲ１で熱出力を増加させている状態から蒸気加減弁２０の開度の増加を停止させたときに、熱出力が整定するまでの時間として予め定められる。第１待機時間Ｘ１は、例えば１分から１０分である。なお、図２では、熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達した後、一定値とされているが、蒸気加減弁２０の開度の増加の停止が熱出力の変化に反映されるまでには制御遅れが発生する。そのため、熱出力は、整定されるまでの間に所定上限出力Ｈ１に対して増減を繰り返す。以下の説明において、熱出力の整定時には、同様に増減を繰り返す。

制御装置５０は、蒸気加減弁２０の開度の増加を停止させて第１待機時間Ｘ１が経過すると（図２の時刻ｔ２）、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報の有無および当該情報をリセットする要求がなされているか否かに応じて、以降の処理手順を切り替える。定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報とは、蒸気加減弁２０（制御対象）の開度（制御パラメータ）の値である。また、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報をリセットする要求は、当該情報を利用して原子力発電プラント１を制御することが好ましくない場合に、オペレータによって事前に指示される要求である。定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報を利用して原子力発電プラント１を制御することが好ましくない場合とは、例えば季節の違い（海水温度の違い）、設備更新等によって、定格熱出力一定運転を前回行ったときとは、制御パラメータが原子炉２の熱出力に与える影響が異なる場合が挙げられる。

（第１移行処理）
制御装置５０は、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報を有していない場合、または、オペレータから当該情報をリセットする要求がなされている場合、第１移行処理を実行する。第１移行処理では、第２レートＲ２で熱出力を所定値Ｙ％だけ増加させた後、第２待機時間Ｘ２にわたって熱出力を整定させることを繰り返し実行する。言い換えると、第１移行処理では、図２に示すように、所定上限出力Ｈ１から定格熱出力Ｈｒまでの間が複数の区間ΔＨに区分され、区間ΔＨごとに、熱出力を所定値Ｙ％だけ増加させた後、第２待機時間Ｘ２にわたって熱出力を整定させる処理が実行される。

所定値Ｙ％は、少なくとも、後述する定格復帰終了領域Ｈａ以下の値として予め定められる。所定値Ｙ％は、例えば０．２％である。また、第２レートＲ２は、第１レートＲ１よりも低い値として予め定められる。第２レートＲ２は、例えば０．５％／ｈである。また、第２待機時間Ｘ２は、第２レートＲ２で熱出力を増加させている状態から蒸気加減弁２０の開度の増加を停止させたときに、熱出力が整定するまでの時間として予め定められる。第２待機時間Ｘ２は、熱出力をより確実に整定するために、第１待機時間Ｘ１よりも長い時間とされ、例えば１５分から２０分である。

制御装置５０は、整定後の熱出力が定格復帰終了領域Ｈａに到達すると（図２の時刻ｔ３）、原子力発電プラント１が定格熱出力一定運転に復帰したと判断し、第１移行処理の実行を停止して熱出力を一定に維持させる。すなわち、制御装置５０は、蒸気加減弁２０を現時点の開度で維持する。定格復帰終了領域Ｈａは、定格熱出力Ｈｒよりも所定範囲だけ低い領域である。定格復帰終了領域Ｈａ（所定範囲）は、制御パラメータとしての蒸気加減弁２０の開度を一定とした場合に、熱出力に生じるゆらぎ（例えば０．１％）よりも大きな範囲として予め設定される。それにより、定格復帰終了領域Ｈａに到達した熱出力が、定格熱出力Ｈｒを超えることを、より確実に抑制することができる。定格復帰終了領域Ｈａは、熱出力に生じるゆらぎに対して十分なマージンをとるために、例えば０．４％〜１％の範囲に設定される。

（第２移行処理）
制御装置５０は、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報を有しており、かつ、オペレータから当該情報をリセットする要求がなされていない場合、第２移行処理を実行する。より詳細には、制御装置５０は、蒸気加減弁２０の開度の増加を停止させて第１待機時間Ｘ１が経過すると（図２の時刻ｔ２）、蒸気加減弁２０（制御対象）の開度（制御パラメータ）が定格熱出力一定運転を前回行ったときの値となるまで、第３レートＲ３で熱出力を増加させる（図２に二点鎖線参照）。第３レートＲ３は、第１レートＲ１よりも低い値として予め設定される。第３レートＲ３は、例えば２４％／ｈである。なお、図２では、第３レートＲ３を第２レートＲ２よりも大きな値に設定しているが、第３レートＲ３は、第２レートＲ２以下の値であってもよい。これにより、定格熱出力一定運転を前回行ったときの蒸気加減弁２０の開度に復帰させるため、原子炉２の熱出力が定格熱出力となる。

次に、実施形態にかかる原子力発電プラント１の制御方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、実施形態にかかる原子力発電プラントの制御方法の一例を示すフローチャートである。図３に示す処理手順は、原子炉２の熱出力を定格熱出力よりも小さい部分出力として原子力発電プラント１を運転している状態で、オペレータから定格熱出力一定運転への移行指示が入力されたときに、制御装置５０により実行される。

制御装置５０は、ステップＳ１として、原子炉２の熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達するまで、第１レートＲ１で熱出力が増加するように、蒸気加減弁２０の開度を増加させる。制御装置５０は、原子炉２の熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達すると（図２の時刻ｔ１）、ステップＳ２として、第１待機時間Ｘ１にわたって熱出力の整定を実行する。より詳細には、制御装置５０は、蒸気加減弁２０の開度の増加を停止し、第１待機時間Ｘ１にわたって蒸気加減弁２０の開度を現時点の値に維持する。

次に、制御装置５０は、ステップＳ３として、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報がないか否かを判定する。上述したように、本実施形態では、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報は、定格熱出力一定運転を前回行ったときの制御対象の制御パラメータの値であり、本実施形態では、蒸気加減弁２０の開度の値である。

制御装置５０は、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報を有していないと判定したとき（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ４として、第２レートＲ２で熱出力が所定値Ｙ％だけ増加するように、蒸気加減弁２０の開度を増加させる。次に、制御装置５０は、ステップＳ５として、第２待機時間Ｘ２にわたって熱出力の整定を実行する。より詳細には、制御装置５０は、第２待機時間Ｘ２の間、蒸気加減弁２０の開度の増加を停止し、開度を現時点の値に維持する。

制御装置５０は、ステップＳ６として、熱出力が定格復帰終了領域Ｈａに到達したか否かを判定する。制御装置５０は、熱出力が定格復帰終了領域Ｈａに到達していないと判定した場合（ステップＳ６でＮｏ）、ステップＳ４以降の処理を再び実行する。一方、制御装置５０は、熱出力が定格復帰終了領域Ｈａに到達した（図２の時刻ｔ３）と判定した場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、本ルーチンを終了させる。それにより、蒸気加減弁２０の開度は、現時点の値に維持され、定格熱出力一定運転への移行が完了する。以上のように、ステップＳ４からステップＳ６では、熱出力が定格熱出力Ｈｒから所定範囲だけ低い定格復帰終了領域Ｈａに到達するまで、第１レートＲ１よりも低い第２レートＲ２で熱出力を増加させた後、第２待機時間Ｘ２にわたって熱出力を整定させることを繰り返す第１移行処理が実行される。

また、制御装置５０は、ステップＳ３において、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報を有していると判定した場合（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ７として、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報をリセットする要求の有無を判定する。上述したように、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報をリセットする要求は、オペレータによって事前に入力されている。

制御装置５０は、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報をリセットする要求がある場合（ステップＳ７でＮｏ）、ステップＳ４以降の処理を実行する。すなわち、ステップＳ４からステップＳ６として、熱出力が定格熱出力Ｈｒから所定範囲だけ低い定格復帰終了領域Ｈａに到達するまで、第１レートＲ１よりも低い第２レートＲ２で熱出力を増加させた後、第２待機時間Ｘ２にわたって熱出力を整定させることを繰り返す第１移行処理が実行される。

制御装置５０は、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報をリセットする要求がない場合（ステップＳ７でＹｅｓ）、ステップＳ８として、蒸気加減弁２０（制御対象）の開度（制御パラメータ）が定格熱出力一定運転を前回行ったときの値となるまで、第３レートＲ３で熱出力を増加するように、蒸気加減弁２０の開度を増加させる。これにより、定格熱出力一定運転を前回行ったときの蒸気加減弁２０の開度に復帰させるため、原子炉２の熱出力が定格熱出力となり、定格熱出力一定運転への移行が完了する。その後、制御装置５０は、本ルーチンを終了させる。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、実施形態にかかる原子力発電プラント１の制御装置５０および制御方法は、原子炉２の熱出力を定格熱出力Ｈｒとする定格熱出力一定運転に移行するとき、熱出力が定格熱出力Ｈｒよりも低い所定上限出力Ｈ１に到達するまで、第１レートＲ１で熱出力を増加させるように蒸気加減弁２０（制御対象）を制御し（ステップＳ１からステップＳ２）、熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達すると、第１レートＲ１よりも緩やかに熱出力を増加させるように蒸気加減弁２０（制御対象）を制御する（ステップＳ３からステップＳ８）。

この構成により、定格熱出力Ｈｒよりも低い所定上限出力Ｈ１までは第１レートＲ１で熱出力を速やかに増加させることができる。また、熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達すると、第１レートＲ１よりも緩やかに熱出力を増加させるため、定格熱出力Ｈｒ近傍で、制御遅れによる熱出力のオーバーシュートの発生を抑制することができる。したがって、熱出力が定格熱出力Ｈｒを超えてしまうことを良好に抑制しながら、原子力発電プラント１を自動的に定格熱出力一定運転へと移行させることが可能となる。

また、本実施形態では、熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達すると、熱出力が定格熱出力Ｈｒから所定範囲だけ低い定格復帰終了領域Ｈａに到達するまで、第１レートＲ１よりも低い第２レートＲ２で熱出力を所定値Ｙだけ増加させた後、第２待機時間Ｘ２にわたって熱出力を整定させることを繰り返す第１移行処理を実行する（ステップＳ４からステップＳ６）。

この構成により、熱出力が定格復帰終了領域Ｈａに到達するまで、通常時の第１レートよりも低い第２レートでの熱出力の増加と整定を段階的に繰り返すため、各段階（図２の区間ΔＨ）における熱出力のオーバーシュートをさらに良好に抑制することができる。したがって、熱出力が定格熱出力を超えてしまうことを、より良好に抑制することが可能となる。

また、所定値Ｙは、定格復帰終了領域Ｈａの所定範囲以下の値である。この構成により、第１移行処理の実行中に、熱出力を所定値Ｙだけ増加させた際に、熱出力が定格熱出力を超えることを抑制することができる。

また、本実施形態では、定格熱出力一定運転を前回行ったときの蒸気加減弁２０（制御対象）の開度（制御パラメータ）の情報を有する場合（ステップＳ３でＮｏ）、熱出力が所定上限出力Ｈ１に到達すると、蒸気加減弁２０（制御対象）の開度（制御パラメータ）が定格熱出力一定運転を前回行ったときの値となるまで、第１レートＲ１よりも低い第３レートＲ３で熱出力を増加させる第２移行処理を実行する（ステップＳ８）。

この構成により、定格熱出力一定運転を前回行ったときの開度（制御パラメータ）となるように、かつ、第１レートＲ１よりも低い第３レートＲ３で熱出力を増加させるため、熱出力のオーバーシュートを良好に抑制しながら、熱出力を定格熱出力Ｈｒまで増加させることができる。

また、上記情報をリセットする要求がある場合（ステップＳ７でＮｏ）、第２移行処理を実行せず、熱出力が定格熱出力Ｈｒから所定範囲だけ低い定格復帰終了領域Ｈａに到達するまで、第１レートＲ１よりも低い第２レートＲ２で熱出力を増加させた後、第２待機時間Ｘにわたって熱出力を整定させる第１移行処理を実行する（ステップＳ４からステップＳ６）。

この構成により、定格熱出力一定運転を前回行ったときの情報を利用することが好ましくない場合には、上記第２移行処理を実行せず、第１移行処理による定格熱出力一定運転への移行を実行することができる。その結果、第２移行処理によって熱出力を適切に増加させられないことを防ぎ、定格熱出力一定運転への移行をより適切に実行することができる。

また、制御対象は、原子炉２を含む一次冷却系１００から、一次冷却系１００との熱交換により得られた熱により回転するタービン１２を含む二次冷却系２００へと送られる蒸気の流量を調整する蒸気加減弁２０である。

二次冷却系２００に含まれる蒸気加減弁２０が制御対象であり、原子炉２の熱出力に対する制御遅れが発生しやすい場合でも、本実施形態によれば、制御遅れによる熱出力のオーバーシュートの発生を抑制することができる。したがって、熱出力が定格熱出力Ｈｒを超えてしまうことを良好に抑制しながら、原子力発電プラント１を自動的に定格熱出力一定運転へと移行させることが可能となる。

また、実施形態にかかる原子力発電プラント１は、原子炉２を含む一次冷却系１００と、一次冷却系１００との熱交換により得られた熱により回転するタービン１２を含む二次冷却系２００と、制御対象を制御して原子炉２の熱出力を調整する制御装置５０とを備える。この構成により、熱出力が定格熱出力Ｈｒを超えてしまうことを良好に抑制しながら、原子力発電プラント１を自動的に定格熱出力一定運転へと移行させることが可能となる。

なお、実施形態において、ステップＳ７の処理を省略し、前回の定格熱出力一定運転時の情報がある場合（ステップＳ３でＮｏ）には、常にステップＳ８の処理を実行してもよい。また、ステップＳ３、ステップＳ７およびステップＳ８の処理を省略し、ステップＳ２の後、常にステップＳ４からステップＳ６の処理を実行してもよい。

本実施形態では、熱出力の整定（ステップＳ２、ステップＳ５）を第１待機時間Ｘ１、第２待機時間Ｘ２にわたって行うものとした。ただし、熱出力の整定は、制御装置５０による熱出力の算出値を監視し、所定のゆらぎ範囲に整定されたことを確認することで行うものとしてもよい。

また、制御対象は、原子炉２の熱出力の制御に反映可能なものであれば、蒸気加減弁２０以外の原子力発電プラント１に含まれる構成要素であってもよい。

１ 原子力発電プラント
２ 原子炉
１１ 蒸気管
１２ タービン
２０ 蒸気加減弁
５０ 制御装置
１００ 一次冷却系（原子炉冷却系）
２００ 二次冷却系（タービン系）
３００ 制御系
Ｈ１ 所定上限出力
Ｈａ 定格復帰終了領域
Ｈｒ 定格熱出力
Ｒ１ 第１レート
Ｒ２ 第２レート
Ｒ３ 第３レート
Ｘ１ 第１待機時間
Ｘ２ 第２待機時間
Ｙ 所定値

Claims (8)

1. 原子炉の熱出力を定格熱出力とする定格熱出力一定運転に移行するとき、前記熱出力が前記定格熱出力よりも低い所定上限出力に到達するまで、第１レートで前記熱出力を増加させるように制御対象を制御し、前記熱出力が前記所定上限出力に到達すると、前記第１レートよりも緩やかに前記熱出力を増加させるように前記制御対象を制御する原子力発電プラントの制御装置。
2. 前記熱出力が前記所定上限出力に到達すると、前記熱出力が前記定格熱出力から所定範囲だけ低い定格復帰終了領域に到達するまで、前記第１レートよりも低い第２レートで前記熱出力を所定値だけ増加させた後、前記熱出力を整定させることを繰り返す第１移行処理を実行する請求項１に記載の原子力発電プラントの制御装置。
3. 前記所定値は、前記定格復帰終了領域の前記所定範囲以下の値である請求項２に記載の原子力発電プラントの制御装置。
4. 定格熱出力一定運転を前回行ったときの前記制御対象の制御パラメータの情報を有する場合、前記熱出力が前記所定上限出力に到達すると、前記制御パラメータが定格熱出力一定運転を前回行ったときの値となるまで、前記第１レートよりも低い第３レートで前記熱出力を増加させる第２移行処理を実行する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの制御装置。
5. 前記情報をリセットする要求がある場合、前記第２移行処理を実行せず、前記熱出力が前記定格熱出力から所定範囲だけ低い定格復帰終了領域に到達するまで、前記第１レートよりも低い第２レートで前記熱出力を所定値だけ増加させた後、前記熱出力を整定させることを繰り返す第１移行処理を実行する請求項４に記載の原子力発電プラントの制御装置。
6. 前記制御対象は、前記原子炉を含む一次冷却系から、前記一次冷却系との熱交換により得られた熱により回転するタービンを含む二次冷却系へと送られる蒸気の流量を調整する蒸気加減弁である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの制御装置。
7. 原子炉を含む一次冷却系と、
   前記一次冷却系との熱交換により得られた熱により回転するタービンを含む二次冷却系と、
   制御対象を制御して前記原子炉の熱出力を調整する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの制御装置と
   を備える原子力発電プラント。
8. 原子炉の熱出力を定格熱出力とする定格熱出力一定運転に移行するとき、前記熱出力が前記定格熱出力よりも低い所定上限出力に到達するまで、第１レートで前記熱出力を増加させるように制御対象を制御し、前記熱出力が前記所定上限出力に到達すると、前記第１レートよりも緩やかに前記熱出力を増加させるように前記制御対象を制御する原子力発電プラントの制御方法。

Images