JP2549134B2 - 制御棒操作監視方法及びその装置 - Google Patents

制御棒操作監視方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉の制御棒操作監視方法及びその装
置、特に制御棒操作自動化に際して不必要な制御棒引抜
き阻止の発生を抑止させてなる制御棒操作監視方法及び
その装置に関する。
〔従来の技術〕
原子炉においては、燃料の健全性維持の観点から、炉
心状態に応じて制御棒の引抜きを阻止する制御棒操作監
視装置を設ける。例えば、沸騰水型原子炉(BWR)に関
しては、米国特許第3565760号「ニユークリア・リアク
ター・パワー・モニター・システム(原子炉出力監視シ
ステム)」がある。この従来例によれば、計測した中性
子束と制限値とを比較し、制御棒引抜きの可否を判定さ
せた。更に、この従来例では、制御棒の引抜き開始前に
燃料の熱的余裕を評価する指標である最小限界出力比
(MCPR)が、ある基準値(運転限界値)以上であること
を前提として、制御棒引抜き中にMCPRが安全限界値以下
にならないように中性子束の制限値を設定した。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では、制御棒引抜き前に、運転限界値と
比較するために、現点でのMCPRが必要となる。しかし、
このMCPRを計算するには、現行のプロセスコンピユータ
を使用した炉心性能計算では、数分間を要する。従つ
て、このままでは、この計算所要時間より短い間隔で制
御棒を引抜けなくなる。そこで、制御棒の引抜きにつれ
てMCPRが予め想定した最も厳しい状態で変化するとし
て、中性子束の制限値を設定させた。この制限値を設定
させたことにより、炉心性能計算によりMCPRを計算し直
さなくとも、連続して制御棒を引抜くことが可能とな
る。
しかし、上記従来技術では、MCPRの変化を保守的に想
定しているため、本来ならばさらに制御棒を引抜く状況
にあつても、この状況に対応せずに、制御棒の引抜きが
阻止されるとの問題があつた。
この問題を解決するためには、制御棒の引抜きにつれ
て、最も厳しい状態を想定するのではなくその時の炉心
の状態に応じて、より精度よくMCPRの変化を推定してや
ればよい。この推定結果に基づいて中性子束の制限値を
設定すれば、従来よりも大幅に制御棒が引抜けることが
期待できる。しかし、この場合には、新たに中性子束の
制限値が把握しにくくなるとの問題が生ずる。この理由
は、炉心の状態に応じて制限値が変化するためである。
本発明の目的は、制御棒の引抜き阻止が発生するまで
にどの程度の余裕があるかを判定可能にして不必要な引
抜き阻止を防止してなる制御棒操作監視方法及びその装
置を提供するものである。
〔課題を達成するための手段〕
上記目的は、炉心性能計算を実行し計算結果に基づい
て制御棒操作を行う制御棒操作監視方法において、炉心
性能計算実行時点における全制御棒の位置,中性子検出
器指示値及び熱的余裕監視指標と、制御棒操作時点にお
ける全制御棒の位置及び中性子検出器指示値とから中性
子束制限値を求め、表示装置の画面に制御棒操作による
中性子束検出器指示値と制御棒引抜き位置の変化の経過
曲線を表示すると共に前記中性子束制限値を表示するこ
とで、達成される。
〔作用〕
中性子束の制限値と現在の中性子束とが同時に表示さ
れ、これを監視することにより引抜き阻止までの距離感
を定性的に把握できる。更に、余裕度を同時に表示で
き、引抜き阻止までの距離感をより一層明確に把握でき
るようになる。
〔実施例〕
第1図は本発明の制御棒操作監視装置の実施例図を示
す。この操作監視装置は、操作監視部1,制御棒駆動装置
6,計数装置7,運転制御盤8,炉心性能計算装置9より成
り、原子炉2を制御しその制御状態を監視する。
原子炉2の中には、複数の制御棒4,原子炉出力監視用
の中性子検出器3を設けてある。制御棒4の挿入及び引
抜き駆動は制御棒駆動装置6が行う。以下では、制御棒
の引抜きの例で説明する。
運転制御盤8は、引抜き制御棒の選択信号aを発生
し、制御棒駆動装置6はこの信号aを受けてその選択し
た制御棒の引抜きを行う。
制御棒駆動装置6は、引抜かれた制御棒及び引抜かれ
ない制御棒を含めての全制御棒の位置bを操作監視部1
に送る。この位置bは制御棒パターンと呼ばれる。但
し、制御棒パターンbは、引抜かれた制御棒のみを示す
信号とし、静止中の制御棒パターンは実際上、送らなく
てもよい。前回や前々回等ですでに送つているからであ
る。
計数装置7は、中性子束検出器5の検出信号をパルス
として受けとり、これを計数する。
炉心性能計算装置9は、制御棒パターンb及び中性子
検出器指示値信号cを入力とし、他の図示しない各種入
力信号と共に炉心性能計算を行う。
操作監視部1は、メモリ11,12,演算処理部13,表示器1
4より成り、演算処理部13は第1の演算器15,第2の演算
器16より成る。
メモリ11は、炉心性能計算装置9で炉心性能計算実行
した際の計算結果の1つである最小限界出力比(MCPR)
d、及びその時の制御棒パターンbと中性子束検出器指
示値cを格納する。
メモリ12は、制御棒選択信号aが発生した時の制御棒
パターンb及び中性子検出器指示値cを格納する。
演算器15は、メモリ11,12の内容e,fをもとに制御棒の
引抜きを阻止すべき中性子束の制限値Lmを計算する。こ
の計算手順は以下の方法による。
炉心性能計算では正確に求めたMCPRから、炉心状態変
化後のMCPRを推定する。この推定は、(1)式を使う。
MCPR0=αMCPRP …(1) 但し、MCPR0…炉心状態変化後のMCPR MCPRP…炉心性能計算で計算したMCPR α…炉心状態の変化に対応した補正フアクタ 更に、補正フアクタαは、(2)式で計算する。
但し、L0…炉心状態変化後の中性子束指示値 LP…炉心性能計算実行時の中性子束指示値 A…炉心性能計算実行時と炉心状態変化後の制御棒パ
ターンの相異に応じた補正係数 (2)式を(1)式に代入すると、(3)式を得る。
ここで、MCPR0が制御棒引抜き阻止の制限値MCPRmに一
致する場合の中性子束指示値をLmとすると、 となり、この(4)式を変形してLmを求めると、(5)
式となる。
かくして求めたLmが中性子束制限値となる。
但し、(5)式で補正係数Aは制御棒パターンの関数
である。第2図に、補正係数Aと制御棒引抜き量との関
数関係を示す。制御棒引抜き量が「0」とは全く引抜き
を行わないことを意味し、この時の補正係数AはA=1
である。制御棒引抜きが大きくなるに従つて、補正係数
Aは減少する。
それ故に、(5)式より、制御棒引抜きが大きくなる
に従つて、制限値Lm自体も減少する。
かかる演算器15での詳細処理を第3図に示す。ステツ
プ151で、メモリ11の格納信号e(MCPRP,LP,CRP)を読
出す。ステツプ152で、メモリ12ら格納信号f(L0,C
R0)を読出す。
ここで、本実施例では、CRP及びCR0は選択した制御棒
1本の引抜き位置を示し、LP及びL0は選択した制御棒を
取り囲む中性子検出器測定値の平均値をとることとす
る。
ステツプ153で、CR0をCRに設定する。これは、以下の
手順で異なる制御棒引抜き位置で中性子束の制限値を繰
返し計算するためである。ステツプ154で、第2図を利
用して、制御棒引抜き量(CR−CR0)に応じて補正係数
Aを求める。ステツプ155で、(5)を利用してCR対応
の制限値Lmを求める。
尚、制御棒の引抜きに際しては、予め引抜き上限値h
を定めてある。ステツプ156で、この引抜き上限値hに
までCRが達したか否かを判定し、達していなければ、ス
テツプ157で1ノード分引抜きを進める。ここで、1ノ
ードとは制御棒が移動する最小間隔のことであり、例え
ば0.5フイート(ft)に相当する。
引抜き上限値hに達していれば、それ以上は引抜きを
進めない。
演算器16は、演算器15で求めた制限値Lmを含めての種
々の信号g、及び信号b,cを取入み表示信号としての映
像信号に変換し、表示器14に表示する。
第4図には、その表示例を示す。表示画面上の横軸に
中性子束をとり、縦軸に制御棒引抜き位置をとり、制限
値Lm及び引抜き上限値h、及び中性子束L及び制御棒パ
ターンCRの経過曲線Hを表示させた。
第5図には、演算器16での表示処理ステツプの詳細例
を示す。先ず、ステツプ161で引抜き上限値hを表示
し、ステツプ162で制限値Lmを表示し、且つステツプ163
で現在のCR,Lを取込み、ステツプ164で表示させる。そ
してステツプ165で制御棒引抜き終了を判定する。
第6図では、他の表示例を示す。この表示は、単に制
限値と現在値とを表示だけでなく、必要に応じて運転ガ
イダンスのメツセージを出力する。このメツセージ例で
は、「炉心性能計算の実行必要」とした。
第6図の表示の処理例を第7図に示す。第7図のステ
ツプ161〜165は、第5図のステツプ161〜165と同じであ
る。本実施例では、ステツプ164とステツプ165との間に
ステツプ166〜168を設けた。ステツプ166で、軌跡Hの
延長線と制限値Lmとの交点を求める。この交点の中性子
束LCはそのまま進めた場合の制御中性子束値である。ス
テツプ167で、現在中性子束Lと制限中性子束LCとの差
分(LC−L)をとり、その差分が許容値内か否かを判定
する。許容値内であれば、ステツプ168で運転ガイダン
スを表示する。許容値外であれば、ステツプ165へ移
る。
ここで、運転ガイダンスとして、警報を発してやれ
ば、制御棒の引抜きが阻止される前に、当該制御棒の引
抜きが中断できる。その結果、他の引抜き可能な制御棒
を選択して引抜きを継続する等、不必要な引抜き阻止の
発生を未然に防止できる。また、運転ガイダンスとし
て、「炉心性能計算の実行必要」というメツセージを提
供してやれば、新たに炉心性能計算が実行できる。その
結果、Aが1に戻る。そして新に第8図に示すように、
制限値のラインが右側に移動し、LCはLC1となり、現在
引抜き中の制御棒がさらに引抜けることになる。
尚、表示形式は実線,点線,カラー等任意である。更
に、制限値の求め方も先の方法にとらわれない。
さらに、選択中のある制御棒について運転点と制限値
のラインとの差が小さくなつたときに、他の制御棒の点
から、この差が大きいものを自動的に選び出し、その制
御棒を操作するよう運転ガイダンスを提供することも可
能である。このためには、中性子束制限値計算手段12に
おいて、すべての制御棒について式(5)により制限値
を計算し、計測した中性子束Lと比較する処理を付加す
ることにより実現できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、現在の運転点と制限値のラインとの
差により、制御棒引抜き阻止までの余裕が事前に把握で
きるばかりか、必要に応じて適切な運転ガイダンスが得
られるので、不必要な制御棒引抜き阻止が阻止でき、稼
動率が向上の効果がある。特に、制御棒の操作を自動化
した場合に、その効果は大きい。また、一時に複数の制
御棒を引抜く場合にも、同様な効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御棒操作監視装置の実施例図、第2
図は補正係数Aの算出説明図、第3図は演算器15の処理
フローチヤート、第4図は中性子束と制限値との表示例
図、第5図は演算器16の処理フローチヤート、第6図は
中性子束と制限値との他の表示例図、第7図は第6図の
表示例を得るための演算器16の処理フローチヤート、第
8図は他の表示例図である。 1……操作監視部、2……原子炉、6……制御棒駆動装
置、9……炉心性能計算装置、11,12……メモリ、14…
…表示器。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炉心性能計算を実行し計算結果に基づいて
    制御棒操作を行う制御棒操作監視方法において、炉心性
    能計算実行時点における全制御棒の位置,中性子検出器
    指示値及び熱的余裕監視指標と、制御棒操作時点におけ
    る全制御棒の位置及び中性子検出器指示値とから中性子
    束制限値を求め、表示装置の画面に制御棒操作による中
    性子束検出器指示値と制御棒引抜き位置の変化の経過曲
    線を表示すると共に前記中性子束制限値を表示すること
    を特徴とする制御棒操作監視方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記変化の経過による
    現時点での中性子束検出器指示値と前記中性子束制限値
    との差がある値より大きいときは炉心性能計算の実行を
    促すガイダンスを画面に表示することを特徴とする制御
    棒操作監視方法。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2において、炉心性
    能計算を実行したときは、新たに中性子束制限値を求
    め、前記経過曲線の表示を更新することを特徴とする制
    御棒操作監視方法。
  4. 【請求項4】炉心性能計算を実行し計算結果に基づいて
    制御棒操作を行う制御棒操作監視装置において、炉心性
    能計算実行時点における全制御棒の位置,中性子検出器
    指示値及び熱的余裕監視指標と制御棒操作時点における
    全制御棒の位置及び中性子検出器指示値とから中性子束
    制限値を求める演算手段と、表示装置と、該表示装置の
    画面に制御棒操作による中性子束検出器指示値と制御棒
    引抜き位置の変化の経過曲線を表示すると共に前記中性
    子束制限値を表示する手段とを備えることを特徴とする
    制御棒操作監視装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記変化の経過による
    現時点での中性子束検出器指示値と前記中性子束制限値
    との差がある値より大きいときは炉心性能計算の実行を
    促すガイダンスを画面に表示する手段を備えることを特
    徴とする制御棒操作監視装置。
  6. 【請求項6】請求項4または請求項5において、炉心性
    能計算を実行したときに新たに中性子束制限値を求め前
    記経過曲線の表示を更新する手段を備えることを特徴と
    する制御棒操作監視装置。
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US5790616A (en) * 1996-08-09 1998-08-04 General Electric Company Method and system for determining nuclear reactor core control blade positioning

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