JP3346883B2 - 原子力プラント保護装置とその操作判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電プラントに
おいて異常が発生した場合に、当該プラントに設けた各
種保護機構を作動させて、プラントを停止させることな
く所定の安全な状態に移行させる原子力プラント保護装
置とその操作判定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所等の原子力プラントでは、
当該プラントの安定稼働と運転員の安全、およびプラン
ト構成機器を保護すること等を目的として、プラントに
異常が発生した場合にプラントを安全な状態に維持する
ための各種の保護機構が備えられている。

【０００３】これら原子力プラントに設けられた安全確
保のための保護機構には、異常の拡大を防止するために
異常発生機器を運転から隔離した後に、予め設置した異
常発生機器と同等あるいは異常回避に必要最低限の容量
等の機能を保有する機器であるバックアップ機器を起動
させることにより、原子力プラントをそれまでとほぼ同
じ運転状態に復帰維持させる機構と、原子炉出力を低下
させる等の運転状態を変更して原子力プラントを安全に
維持する状態に移行させるための操作を自動的に行う機
構がある。

【０００４】したがって、バックアップを備えた機器に
異常があった場合には、先ずバックアップを起動させる
が、この異常の原因や異常発生時のプラントの状態等に
よっては、当該バックアップが予定通り自動起動できな
い場合が考えられる。

【０００５】しかしながら、この場合にも原子力プラン
トを安全な状態に移行させるための保護機構は働くが、
万一、このプラントを安全な状態に移行するための保護
機構が適切に作動しない場合には、原子力プラントを停
止させるための緊急停止機構が設置されていて、この緊
急停止機構が働いてプラントを安全に停止させるように
なっている。

【０００６】上記のように、原子力プラントには一般に
バックアップ機器を含めた保護機構と緊急停止機構が設
けられているが、緊急停止機構が作動してプラントが停
止した場合には、プラントの稼働率が低下して経済的な
損失が特に大きくなるだけでなく、その後にプラントの
再起動を実施するための作業は運転員にとって大きな負
担となる。そのためにはプラント保護装置により、でき
るだけ原子力プラントの運転を停止させずに安全に維持
できることが要望される。

【０００７】このようなことから、プラント保護装置に
よって操作される保護機構のうちでバックアップ機器を
除き、特に原子力プラントを安全な状態に移行させるた
めの保護機構は、異常発生前のプラント状態や、異常時
に予想される種々のプラントの挙動等を考慮して、緊急
停止機構の作動をできる限り回避するように、その動作
条件が設定されている。すなわち、異常の拡大が最も速
いケースを想定して、この場合においても緊急停止機構
の作動に至らないように、保護機構の動作条件を設定し
ていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来は、原子力プラン
トにおいて異常が発生した時に出力を低下させる等し
て、プラントをより安全な状態に移行させるための保護
機構は、緊急停止機構の作動による原子力プラント停止
を極力避けるために、保護機構の動作条件を異常の拡大
が最も速いケースを想定して設定することが多かった。
このために、異常の拡大が比較的遅い場合でも保護機構
が必要以上に早く作動して、例えばバックアップ機器の
起動より先に保護機構が働き、これにより出力変動等の
プラント状態を一時的に変更してしまうという支障があ
った。

【０００９】また、異常の拡大が比較的遅い場合には、
運転員が異常の原因を取り除いて正常な運転状態に復帰
させたり、あるいは運転員がバックアップ機器を起動さ
せたりすることが可能な場合が多く、このような場合に
は原子力プラントをより安全な状態に移行させるための
保護機構の操作は不要となる。

【００１０】しかしながら、プラントをより安全な状態
に移行させるための保護機能は、一般にプラントの運転
出力を低下させる操作を実行するものが殆どであること
から、この保護機能の作動によりプラント稼働率が低下
することになり、また、このような不要な操作を実行し
た場合には、その後に運転員が再び、もとの状態に復帰
させる操作を行う必要があり、運転員の負担が増加する
問題があった。

【００１１】本発明の目的とするところは、異常発生時
に原子力プラントをより安全な状態に移行させるための
保護機構を不必要に動作させることなく、かつ作動時期
を的確に判定する原子力プラントの保護装置とその操作
判定方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る原子力プラント保護装置は、
原子力プラントの異常発生に際して安全確保のために設
けられた保護機構を操作させるプラント保護装置におい
て、原子力プラントからの各種信号を入力して異常の判
定を行う異常判定部と、異常判定部で異常と判定された
ときに、保護機構の動作の場合および不動作の場合のプ
ラント状態の進展を予測する予測部を設ける。

【００１３】さらに、前記異常判定部での異常判定結果
および予測部の予測結果から一定周期で前記原子力プラ
ントの保護機構の作動の場合および不作動の場合のプラ
ント状態およびプラント停止の予測をすると共にプラン
ト停止が予測されたときに前記プラントの保護機構にプ
ラント停止回避の保護操作指令を発する対応操作判定部
と、この対応操作判定部からの保護操作指令により前記
プラントの各保護機構に操作指令を発する対応操作指令
部とからなることを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明に係る原子力プラント
保護装置の操作判定方法は、原子力プラントの異常発生
に際して安全確保のために設けられた保護機構を操作さ
せるプラント保護装置が、前記保護機構による保護操作
実行の判定を一定の周期で実施すると共に各周期におい
て保護操作を行わない場合のプラント状態を予測する。

【００１５】次にこの予測結果より、前記保護機構のプ
ラント停止の設定値に至るか否かを判定して、前記プラ
ント停止の設定値に至ると判定された場合には、次回の
周期で保護機構による保護操作実行の指令を行った場合
のプラント状態を予測して、この予測結果より次回の周
期で保護操作実行の指令を行った場合に前記プラント停
止の設定値に至るか否かを判定し、その結果が前記プラ
ント停止の設定値に至ると判定された場合には、当該周
期で直ちに保護機構による保護操作実行の指令を行うこ
とを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明に係る原子力プラント
保護装置の操作判定方法は、原子力プラントの異常発生
に際して安全確保のために設けられた保護機構を操作さ
せるプラント保護装置が、前記保護機構による保護操作
実行の判定を一定の周期で実施すると共に各周期におい
て保護操作を行わない場合のプラント状態を予測する。

【００１７】この予測結果がプラント停止の設定値に至
ると判定された場合には、当該周期で保護操作実行の指
令を行った場合のプラント状態を予測し、この予測結果
より当該周期で保護操作実行の指令を行った場合の前記
プラント停止の設定値に対するマージンを求めて、この
プラント停止の設定値に対するマージンが予め設定され
た必要マージンよりも小さい場合には当該周期で直ちに
前記保護機構による保護操作実行の指令を行うことを特
徴とする。

【００１８】請求項４記載の発明に係る原子力プラント
保護装置の操作判定方法は、上記請求項２または請求項
３記載において実施する保護機構の保護操作実行が、再
循環ポンプのランバックによる炉心流量低減であること
を特徴とする。

【００１９】請求項５記載の発明に係る原子力プラント
保護装置の操作判定方法は、原子力プラントの異常発生
に際して安全確保のために設けられた保護機構を操作さ
せるプラント保護装置が、前記保護機構による保護操作
を一切行わない場合のプラント状態の予測結果がプラン
ト停止の設定値に至ると判定された場合には、先ず複数
の保護機構における第１の保護操作を選択して当該周期
で保護操作実行の指令を行った場合のプラント状態を予
測する。

【００２０】この予測結果からプラント停止の設定値に
至ると判定された場合には、次に第２の保護操作を選択
して以下前記プラント停止の設定値に至らないと判定さ
れるか選択できる保護操作がなくなるまで保護操作の選
択を行う。

【００２１】これにより前記プラント停止の設定値に至
らない保護操作が選択された場合には、前記保護操作実
行の指令を次回の周期で行った場合のプラント状態を次
に予測し、この予測結果より前記プラント停止の設定値
に至るか否かを判定して、前記プラント停止の設定値に
至ると判定された場合には、当該周期で直ちに前記保護
機構に保護操作実行の指令を行うことを特徴とする。

【００２２】請求項６記載の発明に係る原子力プラント
保護装置の操作判定方法は、上記請求項５記載において
実施する保護機構の第１の保護操作が再循環ポンプのラ
ンバックによる炉心流量低減で、第２の保護操作が選択
制御棒の挿入であることを特徴とする。

【００２３】

【作用】請求項１記載の発明は、原子力プラントの異常
発生に際してプラント保護装置の異常判定部と予測部
は、プラントからの各種信号を入力して異常の判定を行
うと共に、異常判定部で異常と判定されたときに、保護
機構の動作の場合および不動作の場合のプラント状態の
進展を予測する。この結果は対応操作判定部に入力され
て一定周期で原子力プラントに設けられた保護機構の作
動と不作動によるプラント状態およびプラント停止の予
測をすると共に、これによりプラント停止が予測された
ときには保護機構によるプラント停止回避の保護操作指
令を発する。

【００２４】次に、この保護操作指令により対応操作指
令部はプラントの各種保護機構に操作指令を発し、原子
炉出力を低減させる等して原子力プラントが停止するこ
とを回避する。

【００２５】請求項２記載の発明は、原子力プラントに
異常が発生した場合に、プラント保護装置によりプラン
トに設けた保護機構による保護操作の実行判定を一定の
周期で実行させるために、各周期において先ず保護機構
による保護操作を行わない場合のプラント状態を予測
し、この予測結果より保護機構のプラント停止の設定値
に至るか否かを判定し、その結果がプラント停止の設定
値に至らないと判定された場合には、当該周期における
保護操作の実行判定を終了する。

【００２６】また、プラント停止の設定値に至ると判定
された場合には、次回の周期で保護操作実行の指令を行
った場合のプラント状態を予測し、この予測結果が前記
プラント停止の設定値に至らないと判定された場合に
は、当該周期における保護操作の実行判定を終了する。
若しも、プラント停止の設定値に至ると判定された場合
には、当該周期で直ちに保護操作実行の指令を行なって
原子力プラントが停止することを回避する。

【００２７】請求項３記載の発明は、原子力プラントに
異常が発生した場合に、プラント保護装置によりプラン
トに設けた保護機構による保護操作実行の判定を一定の
周期で実施させるために、各周期において先ず保護操作
を行わない場合のプラント状態を予測し、この予測結果
より保護機構のプラント停止の設定値に至るか否かを判
定し、その結果がプラント停止の設定値に至らないと判
定された場合には、当該周期における保護操作の実行判
定を終了する。

【００２８】若しも、プラント停止の設定値に至ると判
定された場合には、当該周期で保護操作実行の指令を行
った場合のプラント状態を予測し、この予測結果より当
該周期で保護操作実行の指令を行った場合の前記プラン
ト停止の設定値に対するマージンを求める。

【００２９】次に前記マージンを予め設定された必要マ
ージンの設定値と比較し、予測で求めた前記マージンが
必要マージンよりも小さい場合には当該周期で直ちに前
記保護機構による保護操作実行の指令を行なって原子力
プラントが停止することを回避する。

【００３０】請求項４記載の発明では、上記請求項２ま
たは請求項３で保護操作実行するプラントの保護機構が
再循環ポンプで、この再循環ポンプのランバックにより
炉心流量を低減して原子炉出力を低下させる。

【００３１】請求項５記載の発明は、原子力プラントに
異常が発生した場合に、プラント保護装置によりプラン
トに設けた複数の各保護機構による保護操作実行の判定
を一定の周期で実施させるために、保護操作を一切行わ
ない場合のプラント状態の予測をし、その結果からプラ
ント停止の設定値に至ると判定された場合には、先ず第
１の保護操作を選択して当該周期で保護操作実行の指令
を行った場合のプラント状態を予測し、この予測結果よ
り当該周期で第１の保護操作実行の指令を行った場合に
前記プラント停止の設定値に至るか否かを判定する。

【００３２】この結果がプラント停止の設定値に至ると
判定された場合には、次に第２の保護操作を選択して、
前記第１の保護操作の場合と同様に当該周期で第２の保
護操作実行の指令を行った場合のプラント状態を予測
し、この結果より前記プラント停止の設定値に至るか否
かを判定する。

【００３３】以下、前記プラント停止の設定値に至らな
いと判定される保護操作が選択されるまで、あるいは、
全ての選択可能な保護操作によってもプラント停止の設
定値に至るのを回避できないと判定されるまで保護操作
の選択を行う。前記プラント停止の設定値に至らない保
護操作が選択された場合には、前記保護操作実行の指令
を次回の周期で行った場合のプラント状態を予測する。

【００３４】この予測結果から前記プラント停止の設定
値に至らないと判定された場合には、当該周期における
保護操作実行の判定を終了する。一方、プラント停止の
設定値に至ると判定された場合には、当該周期で直ちに
前記保護操作実行の指令を行い、原子力プラントが停止
することを回避する。

【００３５】なお、全ての選択可能な保護操作によって
もプラント停止の設定値に至るのを回避できないと判定
された場合には、予測結果よりプラント停止の設定値に
至るのが最も遅くなると判定された保護操作を選択し、
直ちに前記保護操作を実行するように当該周期における
保護操作実行の指令を行い原子力プラントが停止に至る
時間を最大に延長する。

【００３６】請求項６記載の発明では、上記請求項５に
おける保護操作実行するプラントの保護機構は第１の保
護操作が再循環ポンプで、このランバックにより炉心流
量を低減して原子炉出力を低下させる。また、第２の保
護操作は選択制御棒の挿入で、炉心の反応度を低下して
原子炉出力を低下させる。

【００３７】

【実施例】本発明の一実施例について沸騰水型原子力発
電プラントを例に、図面を参照して説明する。第１実施
例は図１の系統構成ブロック図に示すように、沸騰水型
原子炉の発電プラントにおいては、原子炉圧力容器１で
発生した蒸気は、主蒸気管２を通りタービン３にエネル
ギーを伝達し、仕事をした後に復水器４で凝縮されて復
水となる。この復水器４における復水は、給復水ポンプ
により給水管５を流れて、給水となって再び原子炉圧力
容器１に戻される。

【００３８】なお、前記給復水ポンプは、復水ポンプ６
に、タービン駆動給水ポンプ７ａ，７ｂの２台とモータ
駆動給水ポンプ８ａ，８ｂの２台が並列接続された４台
が直列に接続されて形成している。

【００３９】この並列に接続された４台のうち、２台の
タービン駆動給水ポンプ７ａ，７ｂのポンプ容量は、そ
れぞれが定格給水流量の50％であり、他の２台のモータ
駆動給水ポンプ８ａ，８ｂのポンプ容量はそれぞれ定格
給水流量の25％となっていて、原子炉の定格出力運転時
には、２台のタービン駆動給水ポンプ７ａ，７ｂが運転
されており、この時にモータ駆動ポンプ８ａ，８ｂの２
台は、前記タービン駆動給水ポンプ７ａ，７ｂが停止し
た際のバックアップ系として待機している。

【００４０】前記原子炉圧力容器１には、このプラント
に設けた安全確保のための保護機構でもある炉心流量を
調節して原子炉出力が制御可能な再循環ポンプ９と、炉
心における中性子を吸収することで原子炉出力を制御す
る制御棒10が設置されていて、前記再循環ポンプ９には
再循環流量制御装置11が、また制御棒10には制御棒駆動
装置12が接続されている。

【００４１】さらに、前記モータ駆動ポンプ８ａ，８ｂ
と再循環流量制御装置11、および制御棒駆動装置12に
は、このプラントの異常発生に際して前記保護機構に対
して保護操作を行わせるプラント保護装置13が接続され
て構成している。

【００４２】このプラント保護装置13は、原子力プラン
トからの各種信号を入力して異常の判定を行う異常判定
部14と、プラント状態の進展を予測する予測部15と、前
記異常判定部14での異常判定結果および予測部15の予測
結果から、プラント異常時における対応操作の予測と判
定をする対応操作判定部16を設けている。

【００４３】さらに、この対応操作判定部16による対応
判定結果から、前記保護機構でもあるモータ駆動ポンプ
８ａ，８ｂと再循環流量制御装置11、および制御棒駆動
装置12に操作指令を出力する対応操作指令部17と、前記
対応操作判定部16における各種情報を表示する表示部18
とで構成されている。

【００４４】次に上記構成による作用について説明す
る。例えば、定格出力運転中に１台のタービン駆動給水
ポンプ７ａがトリップした時は、原子炉圧力容器１への
給水量が50％になって不足するので、原子炉水位は下降
し、やがてはスクラム設定水位に到達して原子炉スクラ
ムに至る。

【００４５】この時の対応としては、バックアップ機器
である待機中のモータ駆動ポンプ８ａ，８ｂを起動させ
て、所定の給水量と共に原子炉出力を確保するが、若し
もこのモータ駆動ポンプ８ａ，８ｂが作動しなかった場
合には、低下した給水量に見合うように原子炉の出力を
下げることを行わせる。

【００４６】プラント保護装置13では、原子力プラント
からの各種プラント信号を異常判定部14および予測部15
に取り込み、異常判定部14においてプラントが異常状態
になったことを検知すると、対応操作判定部16は、この
異常判定情報と予測部15における予測情報とから、この
異常に際して必要な対応操作の予測と判定をする。

【００４７】異常判定部14におけるタービン駆動給水ポ
ンプトリップの異常判定信号と、予測部15における給水
量が50％に低下するという予測情報を入力した対応操作
判定部16は、対応操作指令部17から低下した給水量に見
合うように原子炉の出力を下げることを行わせる。

【００４８】ここで原子炉出力を低下させるには次の２
つの手段により、原子炉での炉心反応度を下げて、原子
炉の出力を下げることができる。その第１の手段は、再
循環流量制御装置11に指令を出して、再循環ポンプ９の
回転速度を下げ、炉心流量を減少させて炉心反応度を下
げるもので、第２の手段としては、制御棒駆動装置12に
指令を出し、炉心に中性子を吸収する制御棒９を挿入し
て炉心反応度を下げることである。

【００４９】次にタービン駆動給水ポンプ７ａ，７ｂが
停止した上に、バックアップ機器のモータ駆動ポンプ８
ａ，８ｂが作動しなかった場合を想定し、この時のプラ
ント保護装置13おける操作判定方法の実施例について説
明する。第２実施例は図２のフロー図に示すように、プ
ラント保護装置13では異常判定部14により異常が判定さ
れた場合に、その制御周期において、対応操作判定部16
において開始点101 から終点102 までの演算を行う。

【００５０】この対応操作判定部16における最初の演算
は、現状状態が継続した場合の予測103 で、再循環ポン
プランバックをしない場合の予測について、予測部15に
より現状状態が継続した場合の状態進展を予測する。こ
の予測方法としては、例えば、プラントシミュレータを
内蔵し、ある一定の未来時間までのプラント状態の予測
を行う方法がある。この予測計算により原子炉の水位最
小値Ｌmin ０を抽出する。

【００５１】次のステップでは、この原子炉の水位最小
値Ｌmin ０とスクラム設定水位値Ｌｓを比較して、Ｌ m
in０＞Ｌｓとなる場合には何の対応操作もしないが、こ
の判定104 の結果がＬmin ０＜Ｌｓとなる場合には再予
測105 を行う。この再予測105 は、再循環ポンプランバ
ックを開始する場合の予測であり、特に、この制御周期
でなく、次の制御周期に再循環ポンプ９がランバックを
開始する時の予測をすることが特徴である。

【００５２】この制御周期から１制御周期後の、次の制
御周期までは対応操作をせず、次の制御周期に対応操作
を行う場合の予測を行ない、この予測105 の結果から水
位最小値Ｌmin １を抽出する。この水位最小値Ｌmin １
と前記スクラム設定水位値Ｌｓとを比較して、この判定
106 がＬmin １＜Ｌｓとなる場合には、原子炉スクラム
に至ると判定して再循環ポンプランバック開始指令107
を出力する。また、Ｌmin １＞Ｌｓの場合には何も操作
を行わずに、再循環ポンプランバックを行うかどうかの
演算を次の制御周期に委ねる。

【００５３】これにより、この制御周期において対応操
作をすべきか、次の周期まで対応操作を遅らせても間に
合うかを判定することができる。ここでＬｓ，Ｌmin
０，Ｌmin １等の水位値は、例えば、原子炉圧力容器１
内の図示しないセパレータの下端などを定めた基準水位
から、どれだけ上方にあるかを示している値である。

【００５４】なお、再循環ポンプランバック開始指令10
7 により、対応操作指令部17は操作指令を再循環流量制
御装置11に出力し、再循環ポンプ９をランバックするの
で、炉心流量が減少することから、ボイドの発生が盛ん
になって原子炉出力は低下する。

【００５５】この操作判定方法では、当該周期において
保護操作を行わない場合には、プラント停止の設定値に
至ると判定された場合に、続いて次回の周期で保護操作
実行の指令を行った場合のプラント状態を予測し、その
結果がプラント停止の設定値に至ると判定された場合に
は、当該周期で直ちに保護操作実行の指令を行うものと
しているが、当該周期で直ちに保護操作実行の指令を行
ってもプラント停止の設定値に至るのを回避できるか否
かは明らかではない。

【００５６】しかしながら、当該周期で直ちに保護操作
実行の指令を行った場合には、プラント停止の設定値に
至らないことを前回の周期において予測により確認して
いる。

【００５７】また、仮に前回周期から異常状態がさらに
拡大して当該周期で直ちに保護操作実行の指令を行って
もプラント停止の設定値に至るのを回避できなくなった
場合であっても、保護操作をできるだけ早く行わせるこ
とにより原子炉水位がプラント停止の設定値に至るのを
遅らせることができるので、その結果から運転員がプラ
ント停止の設定値に至るのを回避するための対応時間を
より長く確保できることになる。

【００５８】第３実施例は、図３のフロー図に示すよう
に、プラント保護装置13の対応操作判定部16では開始点
101 から終点108 までの演算を行う。この第３実施例に
おいて予測103 から判定104 までは上記図２で示した第
２実施例と同様であるが、相違するところは、該当周期
の次の周期で再循環ポンプ９のランバックを開始する場
合の予測105 の代わりに、この制御周期で再循環ポンプ
ランバックをする場合の予測109 を行うステップ以降で
あることから、上記同様部分の詳細説明は省略する。

【００５９】この制御周期で再循環ポンプランバックを
する場合の予測109 では、原子炉水位の最小値Ｌmin ２
を抽出し、原子炉水位の予測について予めマージンＬｍ
を設定する。

【００６０】このマージンの設定として、例えば先ず最
初に、ある標準的な制御周期Ｄｔ０について、オフライ
ン予測結果と実績値を比較して、予測誤差をマージンＬ
ｍ０として設定する。次に、マージンＬｍを制御周期Ｄ
ｔに比例して大きくなるように設定する。このように制
御周期Ｄｔに依存してマージンＬｍを設定すれば、予測
誤差を考慮した適切なマージンの設定が可能となる。

【００６１】次にこのマージンＬｍと前記原子炉水位の
最小値Ｌmin ２におけるスクラム設定水位値Ｌｓとの差
の比較をして、これによる判定110 がＬmin ２−Ｌｓ＜
Ｌｍの場合には、再循環ポンプランバック開始指令107
を発する。また、Ｌmin ２−Ｌｓ＞Ｌｍならば何も操作
は行わずに、再循環ポンプランバックを行うかどうかの
演算を次の制御周期に委ねる。

【００６２】対応操作判定部16より、前記判定110 によ
る再循環ポンプランバック開始指令107 が出力される
と、対応操作指令部17は再循環流量制御装置11に操作指
令を出して、再循環ポンプ９をランバックさせる。これ
により、炉心流量が減少することから、ボイドの発生が
盛んになって原子炉出力は低下する。

【００６３】なお、上記第２実施例および第３の実施例
において実施する予測計算は、保護機構による保護操作
を行わない場合と、保護操作を行う場合の２回のみで保
護操作を実行するか否かを判定できる。そのため、１周
期当りの操作判定に関する時間を大幅に短縮することが
でき、その結果短周期で操作判定を行うことが可能とな
り、操作判定の精度が高い。

【００６４】なお、上記第２実施例が再循環ポンプラン
バックをしない場合の１制御周期先の予測を行った後
に、再循環ポンプランバックを開始する場合の予測を行
うことで２回の予測が必要であるが、本第３実施例では
１回の予測のみで良い。

【００６５】第４実施例は図４のフロー図に示すよう
に、プラント保護装置13の異常判定部14により異常が判
定された場合に、その制御周期において、対応操作判定
部16の開始点101 から終点111 までの演算を行うが、こ
の第４実施例においては原子炉水位を回復させる対応操
作の対象が、再循環ポンプ９のランバックひとつだけで
なく、この他に制御棒10の内の選択制御棒を挿入する
等、複数の対応操作が存在する場合に適用することが特
徴である。

【００６６】この第４実施例でも、予測103 から判定10
4 までは上記図２で示した第２実施例と同様であるが、
判定104 の結果がＬmin ０＞Ｌｓの場合には何も操作を
行わない。しかし、Ｌmin ０＜Ｌｓとなる場合には予測
112 において次ぎの評価ステップで再循環ポンプランバ
ックを開始する場合の予測を行い、この水位最小値Ｌmi
n１とスクラム設定水位値Ｌｓとを比較して、この判定1
06 がＬmin １＞Ｌｓの場合には何も操作を行わない
が、Ｌmin １＜Ｌｓとなる場合には再循環ポンプランバ
ック開始指令107 を発する。

【００６７】さらに、この再循環ポンプランバック指令
107 を出した後で、次の制御周期で再循環ポンプランバ
ックに加えて、予め制御棒の中から一部選定しておいた
選択制御棒挿入を行う場合の予測113 を行ない、原子炉
水位の最小値Ｌmin ３を抽出する。

【００６８】次いで、この水位最小値Ｌmin ３とスクラ
ム設定水位値Ｌｓとを比較して、Ｌmin ３＜Ｌｓならば
選択制御棒挿入指令115 を出力し、Ｌmin ３＞Ｌｓの場
合には何も操作を行わずに、選択制御棒挿入を行うかど
うかの演算を次の制御周期に委ねる。

【００６９】以上の第４実施例の操作判定方法による作
用としては、先ず対応操作判定部16からの再循環ポンプ
ランバック指令107 により、対応操作指令部17を介して
再循環流量制御装置11は再循環ポンプ９をランバックす
る。一般に再循環ポンプ９をランバックすることで、炉
心流量は定格流量の約50％まで減少させることができ、
その時の原子炉出力は定格出力の約50％まで低下させる
ことができる。

【００７０】例えば、１台のタービン駆動ポンプ７ａが
故障したことにより、給復水系統の給水能力が50％にな
った時には、再循環ポンプ９をランバックさせること
で、原子炉出力を低下させて原子炉水位の下降を抑制す
ることができる。しかし、給水能力が50％以下になった
時には、再循環ポンプ９のランバックのみでは原子炉出
力が高すぎて、原子炉から流出する蒸気量が給水能力を
越えているので、原子炉水位の下降を抑制することがで
きない。

【００７１】この際に第４実施例においては、次の制御
周期で選択制御棒挿入を行う場合の予測113 を行ない、
判定114 がＬmin ３＜Ｌｓならば選択制御棒挿入指令11
5 を出力する。この選択制御棒挿入指令115 は、対応操
作指令部17を介して制御棒駆動装置12に制御棒挿入指令
を与え、制御棒10を炉心に挿入することにより、前記の
炉心流量の減少による原子炉出力低減に加えて、さらに
炉心反応度を抑制させて原子炉出力を大幅に低下させる
ことができるので、原子炉水位の低下を抑制できる。

【００７２】なお、ここで挿入する制御棒10は、この時
に挿入可能な状態にある制御棒10の一部であり、それら
を選択制御棒と呼んでいる。この選択制御棒は、予め原
子炉出力を約20％にまで減少させることができるように
選ばれている。また、この約20％という原子炉出力は、
復水ポンプ６の故障等により、定格給水流量が25％のモ
ータ駆動ポンプ８ａ，８ｂの内１台しか運転できない状
態になった時を想定した給水能力に対応させて設定され
ている。

【００７３】さらに、この第４実施例においては、選択
制御棒を２つの挿入パターンに分けた場合、すなわち、
モータ駆動ポンプが１台しか運転できない状態になった
時を想定して、この時の給水能力に対応した原子炉出力
まで下降させる第１の挿入パターンと、給水ポンプの全
数が運転が不能で、復水ポンプ６のみでの運転状態の時
の給水能力に対応する原子炉出力を数％にまで低下させ
る第２の挿入パターンに分けた場合も、この第２の制御
棒パターンに対応する場合の予測手段を追加することで
実施できる。

【００７４】

【発明の効果】以上本発明によれば、原子力プラントに
異常が発生した場合に、運転状態を変更してプラントを
安全に維持できる状態に移行させる保護機構の操作をで
きるだけ遅らせることが可能となり、その分バックアッ
プ機器を起動させて、それまでとほぼ同じ運転状態に復
帰させる保護機構を優先的に実行させることが可能とな
る。

【００７５】また、バックアップ機器を起動させる保護
機能が予定通り作動できない場合でも、運転状態を変更
する保護操作が実行されるまでの時間を可能な限り長く
確保できることから、運転員が手動でバックアップ機器
を起動させることが可能となり、その結果、プラントの
出力低下や、運転停止によりプラント稼働率を低下させ
る保護機構の実行を大幅に低減できるので、プラント稼
働率が向上すると共に、運転員の負担を軽減する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の原子力プラント保護
装置の系統構成ブロック図。

【図２】本発明に係る第２実施例の操作判定方法のフロ
ー図。

【図３】本発明に係る第３実施例の操作判定方法のフロ
ー図。

【図４】本発明に係る第４実施例の操作判定方法のフロ
ー図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…主蒸気管、３…タービン、４
…復水器、５…給水管、６…復水ポンプ、７ａ，７ｂ…
タービン駆動ポンプ、８ａ，８ｂ…モータ駆動ポンプ、
９…再循環ポンプ、10…制御棒、11…再循環流量制御装
置、12…制御棒駆動装置、13…プラント保護装置、14…
異常判定部、15…予測部、16…対応操作判定部、17…対
応操作指令部、18…表示部、101 〜115 …ステップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 寛 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平５−249287（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21D 3/04 G21C 17/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力プラントの異常発生に際して安全
   確保のために設けられた保護機構を操作させるプラント
   保護装置において、原子力プラントからの各種信号を入
   力して異常の判定を行う異常判定部と、前記異常判定部
   で異常と判定されたときに、前記保護機構の動作の場合
   および不動作の場合のプラント状態の進展を予測する予
   測部と、前記異常判定部での異常判定結果および予測部
   の予測結果から一定周期で前記原子力プラントの保護機
   構の作動の場合および不作動の場合のプラント状態およ
   びプラント停止の予測をすると共にプラント停止が予測
   されたときに前記プラントの保護機構にプラント停止回
   避の保護操作指令を発する対応操作判定部と、この対応
   操作判定部からの保護操作指令により前記プラントの保
   護機構に操作指令を発する対応操作指令部とを有するこ
   とを特徴とする原子力プラント保護装置。
2. 【請求項２】 原子力プラントの異常発生に際して安全
   確保のために設けられた保護機構を操作させるプラント
   保護装置が、前記保護機構による保護操作実行の判定を
   一定の周期で実施すると共に各周期において保護操作を
   行わない場合のプラント状態を予測し、この予測結果よ
   り前記保護機構のプラント停止の設定値に至るか否かを
   判定して、前記プラント停止の設定値に至ると判定され
   た場合には、次回の周期で保護機構による保護操作実行
   の指令を行った場合のプラント状態を予測して、この予
   測結果より次回の周期で保護操作実行の指令を行った場
   合に前記プラント停止の設定値に至るか否かを判定し、
   その結果が前記プラント停止の設定値に至ると判定され
   た場合には、当該周期で直ちに保護機構による保護操作
   実行の指令を行うことを特徴とする原子力プラント保護
   装置の操作判定方法。
3. 【請求項３】 原子力プラントの異常発生に際して安全
   確保のために設けられた保護機構を操作させるプラント
   保護装置が、前記保護機構による保護操作実行の判定を
   一定の周期で実施すると共に各周期において保護操作を
   行わない場合のプラント状態を予測し、この結果がプラ
   ント停止の設定値に至ると判定された場合には、当該周
   期で保護操作実行の指令を行った場合のプラント状態を
   予測し、この予測結果より当該周期で保護操作実行の指
   令を行った場合の前記プラント停止の設定値に対するマ
   ージンを求めて、このプラント停止の設定値に対するマ
   ージンが予め設定された必要マージンよりも小さい場合
   には当該周期で直ちに前記保護機構による保護操作実行
   の指令を行うことを特徴とする原子力プラント保護装置
   の操作判定方法。
4. 【請求項４】 原子力プラントに異常が発生した場合に
   原子力プラント保護装置により実施する保護機構の保護
   操作実行が、再循環ポンプのランバックによる炉心流量
   低減であることを特徴とする請求項２または請求項３記
   載の原子力プラント保護装置の操作判定方法。
5. 【請求項５】 原子力プラントの異常発生に際して安全
   確保のために設けられた保護機構を操作させるプラント
   保護装置が、前記保護機構による保護操作を一切行わな
   い場合のプラント状態の予測結果がプラント停止の設定
   値に至ると判定された場合には、先ず複数の保護機構に
   おける第１の保護操作を選択して当該周期で保護操作実
   行の指令を行った場合のプラント状態を予測し、この予
   測結果からプラント停止の設定値に至ると判定された場
   合には、次に第２の保護操作を選択して以下前記プラン
   ト停止の設定値に至らないと判定されるか選択できる保
   護操作がなくなるまで保護操作の選択を行い、前記プラ
   ント停止の設定値に至らない保護操作が選択された場合
   には、前記保護操作実行の指令を次回の周期で行った場
   合のプラント状態を予測し、この予測結果より前記プラ
   ント停止の設定値に至るか否かを判定して、前記プラン
   ト停止の設定値に至ると判定された場合には、当該周期
   で直ちに前記保護機構に保護操作実行の指令を行うこと
   を特徴とする原子力プラント保護装置の操作判定方法。
6. 【請求項６】 原子力プラントに異常が発生した場合に
   プラント保護装置により実施する第１の保護操作が再循
   環ポンプのランバックによる炉心流量低減で、第２の保
   護操作が選択制御棒の挿入による炉心反応度の低減であ
   ることを特徴とする請求項５記載のプラント保護装置の
   操作判定方法。