JP2553152B2 - 原子炉制御棒の自動制御方法 - Google Patents
原子炉制御棒の自動制御方法Info
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- JP2553152B2 JP2553152B2 JP63162022A JP16202288A JP2553152B2 JP 2553152 B2 JP2553152 B2 JP 2553152B2 JP 63162022 A JP63162022 A JP 63162022A JP 16202288 A JP16202288 A JP 16202288A JP 2553152 B2 JP2553152 B2 JP 2553152B2
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- reactor
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- rate
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉制御棒の自動制御方法に関する。
（従来の技術） 従来より、沸騰水型（BWR）原子力発電プラントの起
動では、まず制御棒全挿入状態から、制御棒を引き抜
き、原子炉を臨界状態にした後、一定のペリオドで中性
子束を上昇させる。
動では、まず制御棒全挿入状態から、制御棒を引き抜
き、原子炉を臨界状態にした後、一定のペリオドで中性
子束を上昇させる。
この後炉水温度が上昇してくるのでこの温度上昇率を
予め設定した値になるように制御棒位置を調整する。こ
こで、臨界状態とは一定の核分裂反応が持続する炉心状
態であり、実際には制御棒の操作を中断した後の中性子
束が２倍になる時間（ダブリングタイム）を評価して臨
界を判定している。炉水温度の上昇率は55℃／時が上限
値となっている。この上限値を守って出力を上昇させて
所定の圧力に達すると、制御棒操作を中断し圧力をホー
ルドして、原子炉の蒸気を利用するSJAEなどの運転を実
行する。
予め設定した値になるように制御棒位置を調整する。こ
こで、臨界状態とは一定の核分裂反応が持続する炉心状
態であり、実際には制御棒の操作を中断した後の中性子
束が２倍になる時間（ダブリングタイム）を評価して臨
界を判定している。炉水温度の上昇率は55℃／時が上限
値となっている。この上限値を守って出力を上昇させて
所定の圧力に達すると、制御棒操作を中断し圧力をホー
ルドして、原子炉の蒸気を利用するSJAEなどの運転を実
行する。
これらの運転が完了すると再び、炉水温度上昇率に制
限をおいて出力上昇させ、目標圧力に到達すると、ター
ビンバイパス弁が開いて、さらに制御棒を引き抜いてバ
イパス弁開度が所定の値になるまで出力上昇する。この
目標圧力に達するまでに、何回か圧力をホールドして機
器の起動等を実施する必要がある。
限をおいて出力上昇させ、目標圧力に到達すると、ター
ビンバイパス弁が開いて、さらに制御棒を引き抜いてバ
イパス弁開度が所定の値になるまで出力上昇する。この
目標圧力に達するまでに、何回か圧力をホールドして機
器の起動等を実施する必要がある。
圧力のホールドした状態から次の圧力に移るためには
昇温率ゼロの状態から目標とする昇温率まで上昇させる
過程が必要となる。即ち、圧力をホールドする機会が多
ければ昇温率を上昇させるための操作の機会が増加す
る。昇温率を目標値まで上昇させる操作と、目標値に達
した昇温率をキープするための操作とに分けると、前者
の方が難しい。この理由は昇温率が目標値に達した後は
出力レベルを保つように制御棒を抜けば良いが、この昇
温率が目標値に達するまでは目標とする昇温率レベルが
不明であるので、昇温率の変化を見ながら手探りで運転
する必要があるためである。
昇温率ゼロの状態から目標とする昇温率まで上昇させる
過程が必要となる。即ち、圧力をホールドする機会が多
ければ昇温率を上昇させるための操作の機会が増加す
る。昇温率を目標値まで上昇させる操作と、目標値に達
した昇温率をキープするための操作とに分けると、前者
の方が難しい。この理由は昇温率が目標値に達した後は
出力レベルを保つように制御棒を抜けば良いが、この昇
温率が目標値に達するまでは目標とする昇温率レベルが
不明であるので、昇温率の変化を見ながら手探りで運転
する必要があるためである。
現在のBWR原子力発電プラントでは、これらの制御棒
操作はすべて手動で実行されている。この操作はオペレ
ータのワークロードとして最も高いものであることか
ら、この制御棒操作の自動化が検討されている。特に炉
水温度上昇率を制限値内に保って出力上昇させる昇温制
御については、例えば炉水温度の変化率を目標値と比較
し、この偏差の積分量から出力の目標値を求め、この目
標値が実現するように制御棒を自動制御する方法等が開
示されている（特開昭52−67487号公報）。
操作はすべて手動で実行されている。この操作はオペレ
ータのワークロードとして最も高いものであることか
ら、この制御棒操作の自動化が検討されている。特に炉
水温度上昇率を制限値内に保って出力上昇させる昇温制
御については、例えば炉水温度の変化率を目標値と比較
し、この偏差の積分量から出力の目標値を求め、この目
標値が実現するように制御棒を自動制御する方法等が開
示されている（特開昭52−67487号公報）。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来の制御棒自動制御
方法では、炉水温度上昇率を一定に保つ運転には適して
いるが、炉水温度が変化していない状態から目標の炉水
温度上昇率を実現する出力レベルまで上昇させる過程で
は中性子束や炉水温度上昇率が指数関数的に増加するた
めオーバーシュートを起こしやすく適用することが困難
であるという問題があった。
方法では、炉水温度上昇率を一定に保つ運転には適して
いるが、炉水温度が変化していない状態から目標の炉水
温度上昇率を実現する出力レベルまで上昇させる過程で
は中性子束や炉水温度上昇率が指数関数的に増加するた
めオーバーシュートを起こしやすく適用することが困難
であるという問題があった。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたも
ので、BWR原子力発電所の起動運転時の昇温過程におい
て、昇温率の小さい状態から目標の昇温率までの出力上
昇過程でも適用でき、また目標の昇温率を保持するため
の制御にも有効な制御棒の自動制御が可能な原子炉制御
棒の自動制御方法を提供することを目的とする。
ので、BWR原子力発電所の起動運転時の昇温過程におい
て、昇温率の小さい状態から目標の昇温率までの出力上
昇過程でも適用でき、また目標の昇温率を保持するため
の制御にも有効な制御棒の自動制御が可能な原子炉制御
棒の自動制御方法を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の原子炉制御棒の自動制御方法は、沸騰水型原
子炉が臨界に達した後、原子炉内の温度と圧力がそれぞ
れ所定値に達するまでの制御棒操作を自動制御する方法
において、炉水温度上昇率の目標値と計測値との差を積
分し、この積分値と計測した中性子束の対数値との差を
比例演算することにより目標とする制御棒位置を求め、
この目標制御棒位置と実際の制御棒位置との差に基づい
て制御棒操作信号を発生することを特徴とするものであ
る。
子炉が臨界に達した後、原子炉内の温度と圧力がそれぞ
れ所定値に達するまでの制御棒操作を自動制御する方法
において、炉水温度上昇率の目標値と計測値との差を積
分し、この積分値と計測した中性子束の対数値との差を
比例演算することにより目標とする制御棒位置を求め、
この目標制御棒位置と実際の制御棒位置との差に基づい
て制御棒操作信号を発生することを特徴とするものであ
る。
（作 用） 本発明は、上述した方法により、反応度投入により指
数関数的に増加する中性子束および炉水温度上昇率のオ
ーバーシュートを抑制して目標とする炉水温度上昇率に
速く到達し、かつ到達後に炉水温度上昇率の変動の少な
い運転が可能となる。
数関数的に増加する中性子束および炉水温度上昇率のオ
ーバーシュートを抑制して目標とする炉水温度上昇率に
速く到達し、かつ到達後に炉水温度上昇率の変動の少な
い運転が可能となる。
（実施例） 以下、本発明方法の一実施例について図を参照して説
明する。
明する。
第１図は、本発明の原子炉制御棒の自動制御方法を実
施する制御系の一実施例を示すものである。この実施例
を説明する前に、まず第２図を参照して本発明の自動制
御方法の基本的な考えを説明する。
施する制御系の一実施例を示すものである。この実施例
を説明する前に、まず第２図を参照して本発明の自動制
御方法の基本的な考えを説明する。
第２図において、目標とする炉水温度上昇率ｔと計
測した炉水温度上昇率とを比較し、その偏差を比例演
算することにより中性子束増加の目標ペリオドτｔの逆
数が求められる。ついで、この目標ペリオドτｔの逆数
と計測したペリオドτの逆数とを比較し、両者の差に応
じて制御棒を挿入したり引き抜いたりする制御棒操作量
ΔCRが求められる。
測した炉水温度上昇率とを比較し、その偏差を比例演
算することにより中性子束増加の目標ペリオドτｔの逆
数が求められる。ついで、この目標ペリオドτｔの逆数
と計測したペリオドτの逆数とを比較し、両者の差に応
じて制御棒を挿入したり引き抜いたりする制御棒操作量
ΔCRが求められる。
すなわち、制御棒操作量ΔCRは、以下の（１）、
（２）式に従って算出される。
（２）式に従って算出される。
ΔCR＝k2（τt -1−τ-1） ……（１） τt -1＝k1（ｔ−） ……（２） なお、制御棒による反応度の投入はディスクリートに
しか変化しないので、不感帯を設けて制御棒の出し入れ
が頻繁に起こることを防止している。
しか変化しないので、不感帯を設けて制御棒の出し入れ
が頻繁に起こることを防止している。
このような制御系は、炉水温度上昇率の目標値ｔと
計測値とのずれが大きい場合には、目標ペリオドτｔ
を小さく設定して、急速に出力を上昇させるが、炉水温
度上昇率が目標値ｔに近づいた場合には、目標ペリ
オドτｔを大きく設定して、ゆっくりと出力を上昇させ
るという考えに基づいている。
計測値とのずれが大きい場合には、目標ペリオドτｔ
を小さく設定して、急速に出力を上昇させるが、炉水温
度上昇率が目標値ｔに近づいた場合には、目標ペリ
オドτｔを大きく設定して、ゆっくりと出力を上昇させ
るという考えに基づいている。
ところで、上述した制御方式では、炉水温度上昇率が
目標のレベルに達した後は温度変化率の目標値と計測値
にある程度の差が瞬間的に生じた場合でも制御棒操作命
令が発生することになるので、温度外乱に対して弱い可
能性がある。
目標のレベルに達した後は温度変化率の目標値と計測値
にある程度の差が瞬間的に生じた場合でも制御棒操作命
令が発生することになるので、温度外乱に対して弱い可
能性がある。
そこで、第１図に示すように、第２図の制御系全体を
積分したシステムとする。この積分した制御系において
は、上述の（１）、（２）式は、それぞれ（３）、
（４）式となる。
積分したシステムとする。この積分した制御系において
は、上述の（１）、（２）式は、それぞれ（３）、
（４）式となる。
CR＝k2（1nφｔ−1nφ） ……（３） 1nφｔ＝k1∫（ｔ−）dt ……（４） ただし、 φ；中性子束の計測値 φt;中性子束の目標値 ；中性子束変化率 ここで、CRは全制御棒操作量（制御棒操作量の積分）
に対応する量である。すなわち、必要とする全制御棒操
作量と現在の全制御棒引き抜き量との差が操作すべき制
御棒となる。不感帯により、この量がある値の範囲内な
ら制御棒操作信号は発生されないが、これがこの範囲を
越えると引き抜きあるいは挿入の操作信号が発生する。
尚、この操作信号のうち引き抜き側の要求はペリオドが
短い場合は無視されて、ペリオドが極端に短くなること
を防いでいる。これらのリミッタは第２図に示したシス
テムでも共通に必要である。
に対応する量である。すなわち、必要とする全制御棒操
作量と現在の全制御棒引き抜き量との差が操作すべき制
御棒となる。不感帯により、この量がある値の範囲内な
ら制御棒操作信号は発生されないが、これがこの範囲を
越えると引き抜きあるいは挿入の操作信号が発生する。
尚、この操作信号のうち引き抜き側の要求はペリオドが
短い場合は無視されて、ペリオドが極端に短くなること
を防いでいる。これらのリミッタは第２図に示したシス
テムでも共通に必要である。
上述した制御棒の制御方法による制御結果を第３図お
よび第４図に示した。
よび第４図に示した。
これは原子炉圧力20kg/cm2から炉水温度上昇率の目標
値を50℃／時として制御した結果である。
値を50℃／時として制御した結果である。
第３図には、制御棒引き抜き量と炉水温度変化率およ
び中性子束レベル（出力レベルと等価）を示し、第４図
には給水流量とCUWダンプ流量と蒸気流量および炉水温
度上昇率を示した。
び中性子束レベル（出力レベルと等価）を示し、第４図
には給水流量とCUWダンプ流量と蒸気流量および炉水温
度上昇率を示した。
第３図より、初め温度上昇率の変動は大きいもののや
がて温度上昇率は43℃／時付近で整定し、やがて緩やか
に減少している。整定してる間も炉心温度上昇率は若干
変動しているが、これらの変動は主として原子炉水位を
一定に保つための給水制御系の動きによるものである。
がて温度上昇率は43℃／時付近で整定し、やがて緩やか
に減少している。整定してる間も炉心温度上昇率は若干
変動しているが、これらの変動は主として原子炉水位を
一定に保つための給水制御系の動きによるものである。
原子炉の起動時の給水制御は炉心に水を供給するため
の給水流量と炉心から水を取り除くためのCUWダンプ流
量とがある。第４図では給水流量が増加して、炉心内に
冷たい水が流入すると炉水温度上昇率が大幅に下がるこ
とがわかる。また、定常状態になっても給水の変動と温
度上昇率の変動は同期して変化していることがわかる。
の給水流量と炉心から水を取り除くためのCUWダンプ流
量とがある。第４図では給水流量が増加して、炉心内に
冷たい水が流入すると炉水温度上昇率が大幅に下がるこ
とがわかる。また、定常状態になっても給水の変動と温
度上昇率の変動は同期して変化していることがわかる。
これらの結果から、本実施例による制御棒は温度外乱
がある状態でも有効に機能することがわかる。また第５
図に示したものは特開昭52−67487号公報に開示されて
いるものに近い制御構成を持つものの結果であるが、定
常状態での特性は第３図と全く同じであり、定常の温度
上昇率に達する時間は本実施例の方が倍以上早いことが
わかる。
がある状態でも有効に機能することがわかる。また第５
図に示したものは特開昭52−67487号公報に開示されて
いるものに近い制御構成を持つものの結果であるが、定
常状態での特性は第３図と全く同じであり、定常の温度
上昇率に達する時間は本実施例の方が倍以上早いことが
わかる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明の原子炉制御棒の自動制御
方法によれば、反応度投入により指数関数的に増加する
中性子束および炉水温度上昇率のオーバーシュートを抑
制しつつ目標とする炉水温度上昇率に早く到達し、かつ
到達後に炉水温度変化率の変動の小さい運転が可能とな
る。
方法によれば、反応度投入により指数関数的に増加する
中性子束および炉水温度上昇率のオーバーシュートを抑
制しつつ目標とする炉水温度上昇率に早く到達し、かつ
到達後に炉水温度変化率の変動の小さい運転が可能とな
る。
第１図は本発明の実施例による制御系システムを示す
図、第２図は実施例の基本となる制御系システムを示す
図、第３図は実施例による制御結果を示す図で制御棒引
き抜き量と炉水温度変化率および中性子束レベルとの関
係を示し、第４図は実施例による制御結果を示す図で給
水流量とCUWダンプ流量と蒸気流量および炉水温度上昇
率との関係を示し、第５図は従来方法による制御結果を
示す図で制御棒引き抜き量と炉水温度変化率および中性
子束レベルとの関係を示す図である。
図、第２図は実施例の基本となる制御系システムを示す
図、第３図は実施例による制御結果を示す図で制御棒引
き抜き量と炉水温度変化率および中性子束レベルとの関
係を示し、第４図は実施例による制御結果を示す図で給
水流量とCUWダンプ流量と蒸気流量および炉水温度上昇
率との関係を示し、第５図は従来方法による制御結果を
示す図で制御棒引き抜き量と炉水温度変化率および中性
子束レベルとの関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】沸騰水型原子炉が臨界に達した後、原子炉
内の温度と圧力がそれぞれ所定値に達するまでの制御棒
操作を自動制御する方法において、 炉水温度上昇率の目標値と計測値との差を積分し、この
積分値と計測した中性子束の対数値との差を比例演算す
ることにより目標とする制御棒位置を求め、この目標制
御棒位置と実際の制御棒位置との差に基づいて制御棒操
作信号を発生することを特徴とする原子炉制御棒の自動
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162022A JP2553152B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 原子炉制御棒の自動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162022A JP2553152B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 原子炉制御棒の自動制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0210297A JPH0210297A (ja) | 1990-01-16 |
| JP2553152B2 true JP2553152B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=15746577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63162022A Expired - Lifetime JP2553152B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 原子炉制御棒の自動制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2553152B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06197646A (ja) * | 1993-01-07 | 1994-07-19 | Wako Sangyo Kk | 緩衝装置付ターンバックル |
| JP5802406B2 (ja) * | 2011-03-04 | 2015-10-28 | 株式会社東芝 | 原子炉出力制御装置及びプログラム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5135890A (en) * | 1974-09-20 | 1976-03-26 | Hitachi Ltd | Genshiro no jidokidoseigyosochi |
| JPS5267487A (en) * | 1975-12-03 | 1977-06-03 | Hitachi Ltd | Automatic starting apparatus for nuclear reactor |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP63162022A patent/JP2553152B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0210297A (ja) | 1990-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070822 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080822 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |