JP3604566B2 - 沸騰水型原子力発電所の給水制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子力発電所の原子炉に供給する給水流量を制御するための沸騰水型原子力発電所の給水制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子力発電所では、原子炉へ供給する給水流量を原子炉給水ポンプで調整している。原子炉給水ポンプは、２台のタービン駆動給水ポンプ（Ｔ／ＤＲＦＰ）と２台の電動機駆動給水ポンプ（Ｍ／ＤＲＦＰ）とで構成され、これら原子炉給水ポンプは給水制御装置により、原子炉水位が一定に維持されるように制御される。
【０００３】
プラント出力が５０％以上における運転状態では、原子炉給水ポンプは、蒸気を駆動源とするＴ／ＤＲＦＰ２台で運転される。そして、Ｔ／ＤＲＦＰの駆動蒸気は、原子炉から発生する蒸気を分岐して使用している。
【０００４】
この状態で、いま、原子炉スクラムが発生したとすると、原子炉出力は急激で大幅な出力低下となる。そして、原子炉水位は全制御棒挿入による炉内のボイドの減少により急激に低下することとなる。このため、給水制御装置はこれを補償するよう運転中の２台のＴ／ＤＲＦＰへ給水流量増加指令を出力する。これにより、原子炉への給水流量が増加し原子炉水位は所定の水位に維持される。
【０００５】
この場合、原子炉スクラムなどの出力低下時であっても復水流量は減少することはないので、給水流量の制限を考慮する必要はなく、原子炉水位を安定に制御するまでＴ／ＤＲＦＰによる給水を行っている。
【０００６】
その後、原子炉からの発生蒸気が減少することから、蒸気を駆動源とするＴ／ＤＲＦＰは運転継続できなくなる。このため、運転員の判断により手動操作で、Ｔ／ＤＲＦＰからＭ／ＤＲＦＰへ運転を切り替えている。すなわち、Ｔ／ＤＲＦＰ１台およびＭ／ＤＲＦＰ２台運転となる。このように、従来は復水流量が原子炉出力により変動しないため、給水制限をかける必要がなく、そのため原子炉水位は水位変動を伴いながら、給水ポンプの切替で制御していた。
【０００７】
また、原子炉水位の水位制御モードは、通常状態では原子炉水位、主蒸気流量、給水流量の三要素を用いて三要素制御されているが、原子炉スクラム時などでは運転員の判断により、三要素制御から原子炉水位の単要素による単要素制御に切り替えていた。これは、原子炉スクラム時には主蒸気流量と給水流量との間に大きなアンバランスが生じるからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、抽気蒸気のドレン水を復水系に戻すドレンポンプアップシステムを採用したプラントでは、原子炉スクラムなどの出力低下時に給水に必要な復水流量を確保できない場合がある。
【０００９】
すなわち、給水加熱器に主蒸気流量の一部を流用し、給水加熱器を通った蒸気をタンクで冷やしてドレン水として一時保管し、ドレンポンプにて復水系に戻すドレンポンプアップシステムを採用したプラントでは、従来の復水ポンプとこのドレンポンプとで１００％復水流量を確保している。
【００１０】
つまり、ドレンポンプは原子炉からの発生蒸気のドレンを水源としているため、大幅な原子炉の出力低下事象（例えば原子炉スクラム）が発生した場合は、このドレンが喪失することから、ドレンポンプからの供給流量は期待できなくなり、復水ポンプのみの復水能力で復水流量を供給することとなる。
【００１１】
そのため、ドレンポンプアップシステム採用プラントでは、大幅な出力低下事象が発生した場合の復水流量の減少を考慮して、給水ポンプに対する流量要求を制限する必要がある。
【００１２】
また、Ｔ／ＤＲＦＰを採用しているプラントにおいて、原子炉の出力低下により駆動蒸気が減少するため、原子炉スクラムなどの急激な大幅出力低下事象においては短時間のうちにＴ／ＤＲＦＰからＭ／ＤＲＦＰへ切り替えることを運転員の判断により実施している。特に、原子炉スクラム時などは種々の操作および監視項目があり運転員の負担が大きい状況にある。
【００１３】
また、給水ポンプ切り替えにおいて、Ｔ／ＤＲＦＰ１台目トリップ後には、Ｔ／ＤＲＦＰ１台およびＭ／ＤＲＦＰ２台運転となるが、ポンプ切替をするタイミングとして、既に原子炉水位が安定制御に移行することを確認してからポンプ切替を実施することになる。このため、給水流量は過流量となり、復水流量の量によっては給水ポンプ吸込圧力が低下して、給水ポンプ全台トリップとなる可能性がある。
【００１４】
次に、原子炉スクラム時には、水位制御モードは運転員の判断により三要素制御から単要素制御へ切り替えられるが、緊急停止後は種々の操作および監視項目があり運転員の負担が大きい状況にある。
【００１５】
本発明の目的は、原子炉の出力低下が発生した場合に運転員の負担を軽減し、適正に原子炉に給水流量を供給できる給水制御装置を得ることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力し、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは前記原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する復水流量判定手段と、前記復水流量判定手段で検出された復水流量に基づいて前記原子炉に供給可能な給水流量を算出し前記主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する流量要求制限器とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、復水流量判定手段は原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する。復水流量が減少しているときは、流量要求制限器はその復水流量に基づいて原子炉に供給可能な給水流量を算出し、主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する。
【００１８】
請求項２の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力して、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを判定する原子炉プロセス監視手段と、前記原子炉プロセス監視手段により原子炉プロセス値が安定になりつつあると判定されたときは前記原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプから電動機駆動給水ポンプへの運転切り替えを行う給水ポンプ切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、原子炉プロセス監視手段は原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを判定し、原子炉プロセス監視手段により原子炉プロセス値が安定になりつつあると判定されたときは、給水ポンプ切替手段は原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプから電動機駆動給水ポンプへの運転切り替えを行う。
【００２０】
請求項３の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプの運転状態を監視するタービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段と、前記タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段により前記タービン駆動給水ポンプがトリップしたと判定されたときは前記原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する復水流量判定手段と、前記復水流量判定手段で検出された復水流量に基づいて前記原子炉に供給可能な給水流量を算出し前記主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する主制御器出力制限器とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項２の発明の作用に加え、原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプの運転状態をタービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段で監視し、タービン駆動給水ポンプがトリップしたと判定したときは、復水流量判定手段は原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出し、その復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する。そして、主制御器出力制限器は、復水流量判定手段で検出された復水流量に基づいて原子炉に供給可能な給水流量を算出し、主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する。
【００２２】
請求項４の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力して、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは前記主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっているか否かを判定する原子炉プロセス監視手段と、前記原子炉水位が水位設定値であるか否かを判定する原子炉水位監視手段と、前記主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっており前記原子炉水位が水位設定値であるときは水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えると共に前記主制御器にその出力信号が安定になるように微調整実行指令信号を出力する水位制御モード切替指令手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、原子炉プロセス監視手段では主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっているか否かを判定し、原子炉水位監視手段では原子炉水位が水位設定値であるか否かを判定する。そして、水位制御モード切替指令手段は、主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっており、かつ原子炉水位が水位設定値であるときは、水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えると共に、主制御器にその出力信号が安定になるように微調整実行指令信号を出力する。
【００２４】
請求項５の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項１の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは運転中の２台のタービン駆動給水ポンプのうち１台のタービン駆動給水ポンプをトリップさせる給水ポンプ運転台数制限指令手段を設けたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項１の発明の作用に加え、給水ポンプ運転台数制限指令手段は、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプのうち１台のタービン駆動給水ポンプをトリップさせる。
【００２６】
請求項６の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、出力低下事象判定手段に代えて、原子炉スクラム信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定する原子炉スクラム判定手段を設けたことを特徴とする。
【００２７】
請求項６の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項２の発明において、出力低下事象判定手段に代わり、原子炉スクラム判定手段により、原子炉スクラム信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定する。
【００２８】
請求項７の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、出力低下事象判定手段および原子炉プロセス監視手段に代えて、主蒸気隔離弁の全閉信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定し前記給水ポンプ切替手段に原子炉給水ポンプの切替指令信号を出力する主蒸気流量喪失判定手段を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項７の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項２の発明において、出力低下事象判定手段および原子炉プロセス監視手段に代わり、主蒸気流量喪失判定手段は、主蒸気隔離弁の全閉信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定し、給水ポンプ切替手段に原子炉給水ポンプの切替指令信号を出力する。
【００３０】
請求項８の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項４の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、原子炉プロセス監視手段および原子炉水位監視手段に代えて、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは主蒸気流量と給水流量との偏差が零となったか否かを判定する原子炉プロセス監視切替判定手段を設け、前記水位制御モード切替指令手段は前記偏差が零になったときは水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えるようにしたことを特徴とする。
【００３１】
請求項８の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項４の発明において、原子炉プロセス監視手段および原子炉水位監視手段に代わり、原子炉プロセス監視切替判定手段は、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、主蒸気流量と給水流量との偏差が零となったか否かを判定する。そして、偏差が零になったときは、水位制御モード切替指令手段は水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替える。
【００３２】
請求項９の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項７の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、運転中のタービン駆動給水ポンプの給水能力を判定しその給水能力が制限値になったときは前記給水ポンプ切替手段に電動機駆動給水ポンプへの運転切替指令信号を出力するタービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段を備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項９の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項７の発明において、タービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段は運転中のタービン駆動給水ポンプの給水能力を判定し、その給水能力が制限値になったときは給水ポンプ切替手段に電動機駆動給水ポンプへの運転切替指令信号を出力する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。
【００３５】
通常運転時においては、原子炉の水位制御モードは、原子炉水位Ｌ、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒの三要素制御であり、原子炉スクラム時などの出力低下事象発生時には原子炉水位Ｌによる単要素制御が採用される。
【００３６】
水位設定器１には水位設定値Ｌ０が設定され、この水位設定値Ｌ０は原子炉水位Ｌと共に加算器２に出力される。一方、加算器２には、加算器３で求められた主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが水位制御モード切替器４を介して入力される。水位制御モード切替器４は三要素制御と単要素制御を切り替えるものである。
【００３７】
主制御器５は、原子炉水位Ｌとその水位設定値Ｌ０との水位偏差ΔＬに、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳを加味した加算器２の出力信号を入力し給水流量要求信号ａを演算する。要求信号切替器６は後述の復水流量判定手段７からの切替指令信号ｂにより、給水流量要求信号ａをそのまま出力するか流量要求制限器８を通して出力するかの切り替えを行う。
【００３８】
次に、出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定する。例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。
【００３９】
出力低下事象判定手段９により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、復水器流量判定手段７は原子炉給水ポンプ入口の復水流量ｄを検出し、その復水流量ｄが通常状態より減少しているか否かを判定する。そして、その復水流量ｄが通常状態より減少しているときは、切替指令信号ｂを要求信号切替器６に出力し、給水流量要求信号ａを流量要求制限器８に入力するように切り替える。また、流量要求制限器８は、復水流量ｄに基づいて原子炉に供給可能な給水流量を算出し、給水流量要求信号ａに対しその供給可能な給水流量になるように制限を加える。
【００４０】
このように原子炉のプロセス値に基づいて急激で大幅な原子炉出力の出力低下事象を検出し、その時に同時に原子炉の出力低下に伴い復水流量が減少していることを検知する。そして、原子炉出力の低下でありかつ復水流量が低下しているときは、復水流量が減少しているのは出力低下に伴うものであると判断できるため、その時の復水流量を検出して、復水流量以上に原子炉へ給水流量を供給しないよう運転中のタービン駆動給水ポンプ（Ｔ／ＤＲＦＰ）への給水流量要求信号ａを制限する。
【００４１】
これにより、急激な大幅な原子炉出力低下事象の発生時に運転中の原子炉給水ポンプの流量を制限することができ、給水流量を復水流量以下に制限することができる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。
【００４３】
通常運転時においては、原子炉の水位制御モードは、原子炉水位Ｌ、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒの三要素制御であり、原子炉スクラム時などの出力低下事象発生時には原子炉水位Ｌによる単要素制御が採用される。
【００４４】
水位設定器１には水位設定値Ｌ０が設定され、この水位設定値Ｌ０は原子炉水位Ｌと共に加算器２に出力される。一方、加算器２には、加算器３で求められた主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが水位制御モード切替器４を介して入力される。水位制御モード切替器４は三要素制御と単要素制御を切り替えるものである。
【００４５】
主制御器５は、原子炉水位Ｌとその水位設定値Ｌ０との水位偏差ΔＬに、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳを加味した加算器２の出力信号を入力し給水流量要求信号ａを演算する。この給水流量要求信号ａは運転中の原子炉給水ポンプに出力される。
【００４６】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定するものであり、例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定の結果、原子炉出力の低下事象が発生していると判断した場合には、原子炉プロセス監視手段１０が起動される。原子炉プロセス監視手段１０は起動がかけられると、その時から原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを監視する。
【００４７】
原子炉プロセス監視手段１０は、原子炉プロセス値として、原子炉水位Ｌ、給水流量Ｒ、主蒸気流量Ｑを監視する。そして、これら原子炉プロセス値がほぼ安定になりつつあると判断したときは、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号ｅを出力する。給水ポンプ切替手段１１は切替開始信号ｅを入力すると、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ（Ｔ／ＤＲＦＰ）１２Ａ、１２Ｂのうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。
【００４８】
その後、タービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより２台の電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂが起動する。給水ポンプ切替手段１１は、２台の電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂが起動することを検出すると、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００４９】
このように、原子炉出力の低下があったときは、駆動蒸気（主蒸気流量Ｑ）の影響を受けるタービン駆動給水ポンプ１２からの給水流量が減少するので、駆動蒸気に影響を受けない電動機駆動給水ポンプ１３を駆動することになる。この場合の電動機駆動給水ポンプ１３の起動タイミングは、原子炉内プロセス値の中から原子炉水位Ｌ、給水流量Ｒ、主蒸気流量Ｑを監視して、各プロセス値が安定になっていることを確認することで判定される。
【００５０】
これにより、原子炉の緊急停止後において、原子炉プロセス値が安定になっていることを確認の上、運転員の操作なしに自動でタービン駆動給水ポンプ１２を電動機駆動給水ポンプ１３に切り替えることが可能となる。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂの運転状態を監視するタービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段１４と、タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段１４によりタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂがトリップしたと判定されたときは原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する復水流量判定手段７と、復水流量判定手段７で検出された復水流量に基づいて原子炉に供給可能な給水流量を算出し主制御器５からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する主制御器出力制限器１５とを追加して設けたものである。
【００５２】
通常運転時においては、原子炉の水位制御モードは、原子炉水位Ｌ、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒの三要素制御であり、原子炉スクラム時などの出力低下事象発生時には原子炉水位Ｌによる単要素制御が採用される。
【００５３】
水位設定器１には水位設定値Ｌ０が設定され、この水位設定値Ｌ０は原子炉水位Ｌと共に加算器２に出力される。一方、加算器２には、加算器３で求められた主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが水位制御モード切替器４を介して入力される。水位制御モード切替器４は三要素制御と単要素制御を切り替えるものである。
【００５４】
主制御器５は、原子炉水位Ｌとその水位設定値Ｌ０との水位偏差ΔＬに、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳを加味した加算器２の出力信号を入力し給水流量要求信号ａを演算する。この給水流量要求信号ａは後述の主制御器出力制限器１４を介して運転中の原子炉給水ポンプに出力される。
【００５５】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定するものであり、例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定の結果、原子炉出力の低下事象が発生していると判断した場合には、原子炉プロセス監視手段１０が起動される。原子炉プロセス監視手段１０は起動がかけられると、その時から原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを監視する。
【００５６】
原子炉プロセス監視手段１０は、原子炉プロセス値として、原子炉水位Ｌ、給水流量Ｒ、主蒸気流量Ｑを監視する。そして、これら原子炉プロセス値がほぼ安定になりつつあると判断したときは、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号ｅを出力する。給水ポンプ切替手段１１は切替開始信号ｅを入力すると、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ（Ｔ／ＤＲＦＰ）１２Ａ、１２Ｂのうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。
【００５７】
その後、タービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより２台の電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂが起動する。給水ポンプ切替手段１１は、２台の電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂが起動することを検出すると、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００５８】
タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段１４は、タービン駆動給水ポンプ１２がトリップしたときに、復水流量判定手段７を起動してその時の復水流量を検出し、給水流量が復水流量以上にならないように主制御器５の出力に対して主制御器出力制限器１５により制限を加える。つまり、主制御器５の出力信号を復水流量相当の信号以下に制限する。
【００５９】
ここで、原子炉給水ポンプをタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂから電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂに切り替える際には、１台目のタービン駆動給水ポンプ１２Ａがトリップした後、一時的に１台のタービン駆動給水ポンプ１２と２台の電動機駆動給水ポンプの運転となり、原子炉の出力低下に伴い減少した復水流量以上の給水流量の要求が原子炉給水ポンプより出る可能性がある。
【００６０】
そこで、１台のタービン駆動給水ポンプ１２と２台の電動機駆動給水ポンプ１３の運転の状態となっているときの復水流量を復水流量判定手段７で検知し、検知した復水流量以上に給水流量要求が出ないよう主制御器出力を制限して、給水流量の増加を防止する。
【００６１】
これにより、原子炉給水ポンプの切り替えにより、起動した電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂから急激な給水流量の増加がなく、不要な給水流量および原子炉水位変動を防止できる。
【００６２】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第４の実施の形態は、原子炉の水位制御モードを三要素制御から単要素制御に安定に切り替えができるようにしたものである。
【００６３】
通常運転時においては、原子炉の水位制御モードは、原子炉水位Ｌ、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒの三要素制御であり、原子炉スクラム時などの出力低下事象発生時には原子炉水位Ｌによる単要素制御が採用される。
【００６４】
水位設定器１には水位設定値Ｌ０が設定され、この水位設定値Ｌ０は原子炉水位Ｌと共に加算器２に出力される。一方、加算器２には、加算器３で求められた主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが水位制御モード切替器４を介して入力される。水位制御モード切替器４は三要素制御と単要素制御を切り替えるものであり、後述の水位制御モード切替指令手段１６からの切替指令信号ｆで切り替えられる。
【００６５】
主制御器５は、原子炉水位Ｌとその水位設定値Ｌ０との水位偏差ΔＬに、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳを加味した加算器２の出力信号を入力し給水流量要求信号ａを演算する。この主制御器５には、水位モード切替器４での三要素制御から単要素制御への切替の際に、水位制御モード切替指令手段１６から主制御器出力が安定になるような微調整実行指令信号ｇが入力される。主制御器５の出力信号である給水流量要求信号ａは運転中の原子炉給水ポンプに出力される。
【００６６】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定するものであり、例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定の結果、原子炉出力の低下事象が発生していると判断した場合には、原子炉プロセス監視手段１０が起動される。原子炉プロセス監視手段１０は起動がかけられると、その時に、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒが小さくなっているか否かを監視し主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒが小さくなっているときは成立信号を原子炉水位監視手段１７を介して水位制御モード切替指令手段１６に出力する。
【００６７】
また、原子炉水位監視手段１７は、原子炉水位Ｌがその水位設定値Ｌ０に対してほぼ一致しているかどうかを監視し、原子炉水位Ｌがその水位設定値Ｌ０に対してほぼ一致しているときは成立信号を水位制御モード切替手段１６に出力する。
【００６８】
原子炉プロセス監視手段１０からの成立信号と原子炉水位監視手段１７からの成立信号が同時に成立したときに、水位制御モード切替指令手段１６は水位モード切替器４に対して、水位制御モードを三要素側御から単要素制御に切り替えるよう切替指令信号ｆを出力する。
【００６９】
また、水位制御モード切替指令手段１６は、水位モード切替器４に切替指令信号ｆを出力するのと同時に、主制御器５に対して、主制御器出力が安定になるように微調整実行指令信号ｇを出力する。この微調整実行指令信号ｇを受けた主制御器５は、水位制御モードを切り替える際に、主制御器出力が瞬間的に変動することないように主制御器出力を積分器の値を瞬間的に調整する。
【００７０】
このように、原子炉出力の大幅な出力低下事象においては、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒも減少するため、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒを監視し、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒが制御上使用することが困難と判断する領域をそれぞれのプロセス値から判定し、かつ原子炉水位Ｌがその水位設定値Ｌ０とほぼ一致していることで原子炉水位が安定に制御されていることを判断する。そして、双方の判定が成立したときに安定な水位制御を行うために三要素制御から単要素制御に水位制御モードを切り替える。
【００７１】
また、水位制御モードを切り替える際に、主制御器５は入力信号が変わるため、主制御器出力が瞬間的に変動することが予想される。そのため、水位制御が不安定になることを防止するため、制御として安定に切り替えるよう主制御器出力を瞬間的に調整し、水位制御モード切替時には主制御器出力に瞬間的な変動が発生しないようにする。
【００７２】
これにより、低出力領域での水位制御モードの切替の際に、三要素制御から単要素制御に安定に移行することが可能となる。
【００７３】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図５は本発明の第５の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、出力低下事象判定手段９により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうち１台のタービン駆動給水ポンプをトリップさせる給水ポンプ運転台数制限指令手段１８を設けたものである。その他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７４】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定する。例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定した結果、出力低下事象である場合には、給水ポンプ運転台数制限指令手段１８において、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうちの１台に対してトリップ指令を出力し、かつ電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂの２台に対して自動起動阻止指令信号を出力し、１台のタービン駆動給水ポンプ１２の運転とする。
【００７５】
このように、原子炉出力の低下およびそれに伴う復水流量の減少を検出して、その時の復水流量以下になるようにする。その際に、タービン駆動給水ポンプ１２の流量要求を制限するのではなく、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２のうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２をトリップさせる。
【００７６】
これにより、急激な大幅出力低下事象発生時に運転中の原子炉給水ポンプの流量を制限することができ、給水流量を復水流量以下に制限することができる。
【００７７】
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。図６は本発明の第６の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第６の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、出力低下事象判定手段９に代えて、原子炉スクラム信号ｈにより原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定する原子炉スクラム判定手段１９を設けたものである。その他の構成は、図２に示した第２の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００７８】
原子炉スクラム判定手段１９は、原子炉スクラム信号ｈを受けて原子炉出力が低下していることを判定する。その判定した結果、その時から原子炉プロセス監視手段１０は原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを監視する。原子炉プロセス監視手段１０は、原子炉プロセス値がほぼ安定になりつつあると判断したときに、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号を出力し、それを受けた給水ポンプ切替手段１１は運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。その後、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより電動機駆動給水ポンプ１３が起動するため、この電動機駆動給水ポンプ１３の起動状態を給水ポンプ切替手段１１は監視し、電動機駆動給水ポンプ１３が起動したことを確認した上で、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００７９】
このように、原子炉出力の急激な大幅出力低下事象を判定する信号として、原子炉プロセス値ではなく、原子炉スクラム信号ｈにより判定し、原子炉スクラム信号ｈが入力されたときに、タービン駆動給水ポンプ１２から電動機駆動給水ポンプ１３に原子炉給水ポンプを切り替える。
【００８０】
これにより、原子炉出力の急激な大幅出力低下事象が発生したときに、運転員の操作なしに原子炉水位の回復を確認の上で、自動で２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂを電動機駆動給水ポンプ１３に切り替えることが可能となる。
【００８１】
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。図７は本発明の第７の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第７の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、出力低下事象判定手段９および原子炉プロセス監視手段１０に代えて、主蒸気隔離弁の全閉信号ｉにより原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定し給水ポンプ切替手段１１に原子炉給水ポンプの切替指令信号を出力する主蒸気流量喪失判定手段２０を設けたものである。その他の構成は、図２に示した第２の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００８２】
主蒸気流量喪失判定手段２０は、主蒸気隔離弁の全閉信号ｉを受けて、主蒸気流量が喪失したことを確認する。主蒸気流量喪失判定手段２０は、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号を出力し、それを受けた給水ポンプ切替手段１１は運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうちの１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。その後、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより電動機駆動給水ポンプ１３が起動するため、この電動機駆動給水ポンプ１３の起動状態を給水ポンプ切替手段１１は監視し、電動機駆動給水ポンプ１３が起動したことを確認した上で、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００８３】
原子炉出力の急激な大幅出力低下事象として、原子炉出力の出力低下よりもタービン駆動給水ポンプ１２の駆動蒸気の減少が早い事象では、原子炉給水ポンプの切替タイミングを変える必要がある。そのため、急激な大幅出力低下事象のうち、タービン駆動給水ポンプ１２の駆動蒸気の減少がさらに早い事象として、主蒸気隔離弁の全閉により出力低下を判定し、主蒸気隔離弁の全閉信号ｉが入力されたときに、タービン駆動給水ポンプから電動機駆動給水ポンプに切り替える。
【００８４】
これにより、タービン駆動給水ポンプの駆動蒸気が短時間で喪失する事象である主蒸気隔離弁の全閉による場合でも、運転員の操作なしに自動で２台のタービン駆動給水ポンプを速やかに電動機駆動給水ポンプ１３に切り替えることが可能となる。
【００８５】
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。図８は本発明の第８の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第８の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形態に対し、原子炉プロセス監視手段１０および原子炉水位監視手段１７に代えて、出力低下事象判定手段９により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが零となったか否かを判定する原子炉プロセス監視切替判定手段２１を設け、水位制御モード切替指令手段１６は主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが零になったときは水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えるようにしたものである。
【００８６】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定するものであり、例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定の結果、原子炉出力の低下事象が発生していると判断した場合には、原子炉プロセス監視切替判定手段２１が起動される。原子炉プロセス監視切替判定手段２１は起動がかけられると、その時に、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒの偏差ΔＳが小さくなっているか否かを監視し、偏差ΔＳが零となったときに、水位制御モード切替指令手段１６は水位モード切替器４に対して、水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えるよう切替指令信号ｆを出力する。
【００８７】
このように、原子炉内のプロセス値として、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとが一致していることを確認したときに、三要素制御から単要素制御に切り替える。これは、三要素制御から単要素制御に切り替える場合、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒが一致していれば、単要素制御に切り替えても主制御器出力が瞬間的に変動することはないためである。つまり、原子炉プロセス値として、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとが一致していること監視することで安定な水位制御モードの切替が可能となる。これにより、低出力領域での水位制御モードの切替の際の三要素制御から単要素制御に安定に移行することが可能となる。
【００８８】
次に、本発明の第９の実施の形態を説明する。図９は本発明の第９の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第９の実施の形態は、図７に示した第７の実施の形態に対し、運転中のタービン駆動給水ポンプ１２の給水能力を判定しその給水能力が制限値になったときは給水ポンプ切替手段１１に電動機駆動給水ポンプ１３への運転切替指令信号を出力するタービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段２２を設けたものである。その他の構成は、図７に示した第７の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００８９】
主蒸気流量喪失判定手段２０は、タービン駆動給水ポンプ１２の駆動蒸気が喪失したことを主蒸気隔離弁の全閉で検出したときには、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号を出力する。それを受けた給水ポンプ切替手段１１は運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。その後、タービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより電動機駆動給水ポンプ１３が起動するため、この電動機駆動給水ポンプ１３の起動状態を給水ポンプ切替手段１１は監視し、電動機駆動給水ポンプ１３が起動したことを確認した上で、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００９０】
この場合、タービン駆動給水ポンプ１２はその駆動蒸気がなくなると、給水することができなくなる。そこで、タービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段２２は、タービン駆動給水ポンプ１２の給水流量を監視し、給水流量が減少しタービン駆動給水ポンプ１２の給水能力の低下を検出したときは、給水ポンプ切替手段１１に対し、タービン駆動給水ポンプ１２から電動機駆動給水ポンプ１３への切替指令信号を出力する。
【００９１】
タービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段２２における監視方法として、タービン駆動給水ポンプ１２の回転数が起動時の最低回転数を下回ったことにより判定する方法、あるいは、タービン駆動給水ポンプ１２の回転数とその回転数指令値との偏差が大きくなったことにより判定する方法などを用いる。
【００９２】
これにより、何らかの理由でタービン駆動給水ポンプ１２の駆動蒸気が喪失し、タービン駆動給水ポンプ１２としての給水能力がなくなる事象が発生しても、電動機駆動給水ポンプに切り替えることでその後も運転継続することが可能となる。
【００９３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、沸騰水型原子力発電所の緊急停止が発生した後、原子炉へ供給する給水流量を制限できるため、復水流量を供給能力範囲内に収めることが可能となる。従って、全給水喪失事象を回避でき、運転する給水ポンプをプラント出力に見合った給水ポンプに自動的に切替えることができる。
【００９４】
また、その切替え時に給水流量の不要な増加を防止でき、その後の水位制御を安定に行うために水位制御モードを自動的に切替えることができる。つまり、緊急停止発生時の適切な水位制御が可能な沸騰水型原子力発電所の給水制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【符号の説明】
１ 水位設定器
２、３ 加算器
４ 水位モード切替器
５ 主制御器
６ 要求信号切替器
７ 復水流量判定手段
８ 流量要求制限器
９ 出力低下事象判定手段
１０ 原子炉プロセス監視手段
１１ 給水ポンプ切替手段
１２ タービン駆動給水ポンプ
１３ 電動機駆動給水ポンプ
１４ タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段
１５ 主制御器出力制限器
１６ 水位制御モード切替指令手段
１７ 原子炉水位監視手段
１８ 給水ポンプ運転台数制限指令手段
１９ 原子炉スクラム判定手段
２０ 主蒸気流量喪失判定手段
２１ 原子炉プロセス監視切替判定手段
２２ タービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子力発電所の原子炉に供給する給水流量を制御するための沸騰水型原子力発電所の給水制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子力発電所では、原子炉へ供給する給水流量を原子炉給水ポンプで調整している。原子炉給水ポンプは、２台のタービン駆動給水ポンプ（Ｔ／ＤＲＦＰ）と２台の電動機駆動給水ポンプ（Ｍ／ＤＲＦＰ）とで構成され、これら原子炉給水ポンプは給水制御装置により、原子炉水位が一定に維持されるように制御される。
【０００３】
プラント出力が５０％以上における運転状態では、原子炉給水ポンプは、蒸気を駆動源とするＴ／ＤＲＦＰ２台で運転される。そして、Ｔ／ＤＲＦＰの駆動蒸気は、原子炉から発生する蒸気を分岐して使用している。
【０００４】
この状態で、いま、原子炉スクラムが発生したとすると、原子炉出力は急激で大幅な出力低下となる。そして、原子炉水位は全制御棒挿入による炉内のボイドの減少により急激に低下することとなる。このため、給水制御装置はこれを補償するよう運転中の２台のＴ／ＤＲＦＰへ給水流量増加指令を出力する。これにより、原子炉への給水流量が増加し原子炉水位は所定の水位に維持される。
【０００５】
この場合、原子炉スクラムなどの出力低下時であっても復水流量は減少することはないので、給水流量の制限を考慮する必要はなく、原子炉水位を安定に制御するまでＴ／ＤＲＦＰによる給水を行っている。
【０００６】
その後、原子炉からの発生蒸気が減少することから、蒸気を駆動源とするＴ／ＤＲＦＰは運転継続できなくなる。このため、運転員の判断により手動操作で、Ｔ／ＤＲＦＰからＭ／ＤＲＦＰへ運転を切り替えている。すなわち、Ｔ／ＤＲＦＰ１台およびＭ／ＤＲＦＰ２台運転となる。このように、従来は復水流量が原子炉出力により変動しないため、給水制限をかける必要がなく、そのため原子炉水位は水位変動を伴いながら、給水ポンプの切替で制御していた。
【０００７】
また、原子炉水位の水位制御モードは、通常状態では原子炉水位、主蒸気流量、給水流量の三要素を用いて三要素制御されているが、原子炉スクラム時などでは運転員の判断により、三要素制御から原子炉水位の単要素による単要素制御に切り替えていた。これは、原子炉スクラム時には主蒸気流量と給水流量との間に大きなアンバランスが生じるからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、抽気蒸気のドレン水を復水系に戻すドレンポンプアップシステムを採用したプラントでは、原子炉スクラムなどの出力低下時に給水に必要な復水流量を確保できない場合がある。
【０００９】
すなわち、給水加熱器に主蒸気流量の一部を流用し、給水加熱器を通った蒸気をタンクで冷やしてドレン水として一時保管し、ドレンポンプにて復水系に戻すドレンポンプアップシステムを採用したプラントでは、従来の復水ポンプとこのドレンポンプとで１００％復水流量を確保している。
【００１０】
つまり、ドレンポンプは原子炉からの発生蒸気のドレンを水源としているため、大幅な原子炉の出力低下事象（例えば原子炉スクラム）が発生した場合は、このドレンが喪失することから、ドレンポンプからの供給流量は期待できなくなり、復水ポンプのみの復水能力で復水流量を供給することとなる。
【００１１】
そのため、ドレンポンプアップシステム採用プラントでは、大幅な出力低下事象が発生した場合の復水流量の減少を考慮して、給水ポンプに対する流量要求を制限する必要がある。
【００１２】
また、Ｔ／ＤＲＦＰを採用しているプラントにおいて、原子炉の出力低下により駆動蒸気が減少するため、原子炉スクラムなどの急激な大幅出力低下事象においては短時間のうちにＴ／ＤＲＦＰからＭ／ＤＲＦＰへ切り替えることを運転員の判断により実施している。特に、原子炉スクラム時などは種々の操作および監視項目があり運転員の負担が大きい状況にある。
【００１３】
また、給水ポンプ切り替えにおいて、Ｔ／ＤＲＦＰ１台目トリップ後には、Ｔ／ＤＲＦＰ１台およびＭ／ＤＲＦＰ２台運転となるが、ポンプ切替をするタイミングとして、既に原子炉水位が安定制御に移行することを確認してからポンプ切替を実施することになる。このため、給水流量は過流量となり、復水流量の量によっては給水ポンプ吸込圧力が低下して、給水ポンプ全台トリップとなる可能性がある。
【００１４】
次に、原子炉スクラム時には、水位制御モードは運転員の判断により三要素制御から単要素制御へ切り替えられるが、緊急停止後は種々の操作および監視項目があり運転員の負担が大きい状況にある。
【００１５】
本発明の目的は、原子炉の出力低下が発生した場合に運転員の負担を軽減し、適正に原子炉に給水流量を供給できる給水制御装置を得ることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力し、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは前記原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する復水流量判定手段と、前記復水流量判定手段で検出された復水流量に基づいて前記原子炉に供給可能な給水流量を算出し前記主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する流量要求制限器とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、復水流量判定手段は原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する。復水流量が減少しているときは、流量要求制限器はその復水流量に基づいて原子炉に供給可能な給水流量を算出し、主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する。
【００１８】
請求項２の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力して、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを判定する原子炉プロセス監視手段と、前記原子炉プロセス監視手段により原子炉プロセス値が安定になりつつあると判定されたときは前記原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプから電動機駆動給水ポンプへの運転切り替えを行う給水ポンプ切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、原子炉プロセス監視手段は原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを判定し、原子炉プロセス監視手段により原子炉プロセス値が安定になりつつあると判定されたときは、給水ポンプ切替手段は原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプから電動機駆動給水ポンプへの運転切り替えを行う。
【００２０】
請求項３の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプの運転状態を監視するタービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段と、前記タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段により前記タービン駆動給水ポンプがトリップしたと判定されたときは前記原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する復水流量判定手段と、前記復水流量判定手段で検出された復水流量に基づいて前記原子炉に供給可能な給水流量を算出し前記主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する主制御器出力制限器とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項２の発明の作用に加え、原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプの運転状態をタービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段で監視し、タービン駆動給水ポンプがトリップしたと判定したときは、復水流量判定手段は原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出し、その復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する。そして、主制御器出力制限器は、復水流量判定手段で検出された復水流量に基づいて原子炉に供給可能な給水流量を算出し、主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する。
【００２２】
請求項４の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力して、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは前記主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっているか否かを判定する原子炉プロセス監視手段と、前記原子炉水位が水位設定値であるか否かを判定する原子炉水位監視手段と、前記主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっており前記原子炉水位が水位設定値であるときは水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えると共に前記主制御器にその出力信号が安定になるように微調整実行指令信号を出力する水位制御モード切替指令手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、原子炉プロセス監視手段では主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっているか否かを判定し、原子炉水位監視手段では原子炉水位が水位設定値であるか否かを判定する。そして、水位制御モード切替指令手段は、主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっており、かつ原子炉水位が水位設定値であるときは、水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えると共に、主制御器にその出力信号が安定になるように微調整実行指令信号を出力する。
【００２４】
請求項５の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項１の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは運転中の２台のタービン駆動給水ポンプのうち１台のタービン駆動給水ポンプをトリップさせる給水ポンプ運転台数制限指令手段を設けたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項１の発明の作用に加え、給水ポンプ運転台数制限指令手段は、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプのうち１台のタービン駆動給水ポンプをトリップさせる。
【００２６】
請求項６の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、出力低下事象判定手段に代えて、原子炉スクラム信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定する原子炉スクラム判定手段を設けたことを特徴とする。
【００２７】
請求項６の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項２の発明において、出力低下事象判定手段に代わり、原子炉スクラム判定手段により、原子炉スクラム信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定する。
【００２８】
請求項７の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、出力低下事象判定手段および原子炉プロセス監視手段に代えて、主蒸気隔離弁の全閉信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定し前記給水ポンプ切替手段に原子炉給水ポンプの切替指令信号を出力する主蒸気流量喪失判定手段を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項７の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項２の発明において、出力低下事象判定手段および原子炉プロセス監視手段に代わり、主蒸気流量喪失判定手段は、主蒸気隔離弁の全閉信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定し、給水ポンプ切替手段に原子炉給水ポンプの切替指令信号を出力する。
【００３０】
請求項８の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項４の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、原子炉プロセス監視手段および原子炉水位監視手段に代えて、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは主蒸気流量と給水流量との偏差が零となったか否かを判定する原子炉プロセス監視切替判定手段を設け、前記水位制御モード切替指令手段は前記偏差が零になったときは水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えるようにしたことを特徴とする。
【００３１】
請求項８の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項４の発明において、原子炉プロセス監視手段および原子炉水位監視手段に代わり、原子炉プロセス監視切替判定手段は、出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、主蒸気流量と給水流量との偏差が零となったか否かを判定する。そして、偏差が零になったときは、水位制御モード切替指令手段は水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替える。
【００３２】
請求項９の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置は、請求項７の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、運転中のタービン駆動給水ポンプの給水能力を判定しその給水能力が制限値になったときは前記給水ポンプ切替手段に電動機駆動給水ポンプへの運転切替指令信号を出力するタービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段を備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項９の発明に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置では、請求項７の発明において、タービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段は運転中のタービン駆動給水ポンプの給水能力を判定し、その給水能力が制限値になったときは給水ポンプ切替手段に電動機駆動給水ポンプへの運転切替指令信号を出力する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。
【００３５】
通常運転時においては、原子炉の水位制御モードは、原子炉水位Ｌ、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒの三要素制御であり、原子炉スクラム時などの出力低下事象発生時には原子炉水位Ｌによる単要素制御が採用される。
【００３６】
水位設定器１には水位設定値Ｌ０が設定され、この水位設定値Ｌ０は原子炉水位Ｌと共に加算器２に出力される。一方、加算器２には、加算器３で求められた主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが水位制御モード切替器４を介して入力される。水位制御モード切替器４は三要素制御と単要素制御を切り替えるものである。
【００３７】
主制御器５は、原子炉水位Ｌとその水位設定値Ｌ０との水位偏差ΔＬに、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳを加味した加算器２の出力信号を入力し給水流量要求信号ａを演算する。要求信号切替器６は後述の復水流量判定手段７からの切替指令信号ｂにより、給水流量要求信号ａをそのまま出力するか流量要求制限器８を通して出力するかの切り替えを行う。
【００３８】
次に、出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定する。例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。
【００３９】
出力低下事象判定手段９により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは、復水器流量判定手段７は原子炉給水ポンプ入口の復水流量ｄを検出し、その復水流量ｄが通常状態より減少しているか否かを判定する。そして、その復水流量ｄが通常状態より減少しているときは、切替指令信号ｂを要求信号切替器６に出力し、給水流量要求信号ａを流量要求制限器８に入力するように切り替える。また、流量要求制限器８は、復水流量ｄに基づいて原子炉に供給可能な給水流量を算出し、給水流量要求信号ａに対しその供給可能な給水流量になるように制限を加える。
【００４０】
このように原子炉のプロセス値に基づいて急激で大幅な原子炉出力の出力低下事象を検出し、その時に同時に原子炉の出力低下に伴い復水流量が減少していることを検知する。そして、原子炉出力の低下でありかつ復水流量が低下しているときは、復水流量が減少しているのは出力低下に伴うものであると判断できるため、その時の復水流量を検出して、復水流量以上に原子炉へ給水流量を供給しないよう運転中のタービン駆動給水ポンプ（Ｔ／ＤＲＦＰ）への給水流量要求信号ａを制限する。
【００４１】
これにより、急激な大幅な原子炉出力低下事象の発生時に運転中の原子炉給水ポンプの流量を制限することができ、給水流量を復水流量以下に制限することができる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。
【００４３】
通常運転時においては、原子炉の水位制御モードは、原子炉水位Ｌ、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒの三要素制御であり、原子炉スクラム時などの出力低下事象発生時には原子炉水位Ｌによる単要素制御が採用される。
【００４４】
水位設定器１には水位設定値Ｌ０が設定され、この水位設定値Ｌ０は原子炉水位Ｌと共に加算器２に出力される。一方、加算器２には、加算器３で求められた主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが水位制御モード切替器４を介して入力される。水位制御モード切替器４は三要素制御と単要素制御を切り替えるものである。
【００４５】
主制御器５は、原子炉水位Ｌとその水位設定値Ｌ０との水位偏差ΔＬに、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳを加味した加算器２の出力信号を入力し給水流量要求信号ａを演算する。この給水流量要求信号ａは運転中の原子炉給水ポンプに出力される。
【００４６】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定するものであり、例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定の結果、原子炉出力の低下事象が発生していると判断した場合には、原子炉プロセス監視手段１０が起動される。原子炉プロセス監視手段１０は起動がかけられると、その時から原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを監視する。
【００４７】
原子炉プロセス監視手段１０は、原子炉プロセス値として、原子炉水位Ｌ、給水流量Ｒ、主蒸気流量Ｑを監視する。そして、これら原子炉プロセス値がほぼ安定になりつつあると判断したときは、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号ｅを出力する。給水ポンプ切替手段１１は切替開始信号ｅを入力すると、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ（Ｔ／ＤＲＦＰ）１２Ａ、１２Ｂのうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。
【００４８】
その後、タービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより２台の電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂが起動する。給水ポンプ切替手段１１は、２台の電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂが起動することを検出すると、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００４９】
このように、原子炉出力の低下があったときは、駆動蒸気（主蒸気流量Ｑ）の影響を受けるタービン駆動給水ポンプ１２からの給水流量が減少するので、駆動蒸気に影響を受けない電動機駆動給水ポンプ１３を駆動することになる。この場合の電動機駆動給水ポンプ１３の起動タイミングは、原子炉内プロセス値の中から原子炉水位Ｌ、給水流量Ｒ、主蒸気流量Ｑを監視して、各プロセス値が安定になっていることを確認することで判定される。
【００５０】
これにより、原子炉の緊急停止後において、原子炉プロセス値が安定になっていることを確認の上、運転員の操作なしに自動でタービン駆動給水ポンプ１２を電動機駆動給水ポンプ１３に切り替えることが可能となる。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂの運転状態を監視するタービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段１４と、タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段１４によりタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂがトリップしたと判定されたときは原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する復水流量判定手段７と、復水流量判定手段７で検出された復水流量に基づいて原子炉に供給可能な給水流量を算出し主制御器５からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する主制御器出力制限器１５とを追加して設けたものである。
【００５２】
通常運転時においては、原子炉の水位制御モードは、原子炉水位Ｌ、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒの三要素制御であり、原子炉スクラム時などの出力低下事象発生時には原子炉水位Ｌによる単要素制御が採用される。
【００５３】
水位設定器１には水位設定値Ｌ０が設定され、この水位設定値Ｌ０は原子炉水位Ｌと共に加算器２に出力される。一方、加算器２には、加算器３で求められた主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが水位制御モード切替器４を介して入力される。水位制御モード切替器４は三要素制御と単要素制御を切り替えるものである。
【００５４】
主制御器５は、原子炉水位Ｌとその水位設定値Ｌ０との水位偏差ΔＬに、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳを加味した加算器２の出力信号を入力し給水流量要求信号ａを演算する。この給水流量要求信号ａは後述の主制御器出力制限器１４を介して運転中の原子炉給水ポンプに出力される。
【００５５】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定するものであり、例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定の結果、原子炉出力の低下事象が発生していると判断した場合には、原子炉プロセス監視手段１０が起動される。原子炉プロセス監視手段１０は起動がかけられると、その時から原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを監視する。
【００５６】
原子炉プロセス監視手段１０は、原子炉プロセス値として、原子炉水位Ｌ、給水流量Ｒ、主蒸気流量Ｑを監視する。そして、これら原子炉プロセス値がほぼ安定になりつつあると判断したときは、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号ｅを出力する。給水ポンプ切替手段１１は切替開始信号ｅを入力すると、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ（Ｔ／ＤＲＦＰ）１２Ａ、１２Ｂのうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。
【００５７】
その後、タービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより２台の電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂが起動する。給水ポンプ切替手段１１は、２台の電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂが起動することを検出すると、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００５８】
タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段１４は、タービン駆動給水ポンプ１２がトリップしたときに、復水流量判定手段７を起動してその時の復水流量を検出し、給水流量が復水流量以上にならないように主制御器５の出力に対して主制御器出力制限器１５により制限を加える。つまり、主制御器５の出力信号を復水流量相当の信号以下に制限する。
【００５９】
ここで、原子炉給水ポンプをタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂから電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂに切り替える際には、１台目のタービン駆動給水ポンプ１２Ａがトリップした後、一時的に１台のタービン駆動給水ポンプ１２と２台の電動機駆動給水ポンプの運転となり、原子炉の出力低下に伴い減少した復水流量以上の給水流量の要求が原子炉給水ポンプより出る可能性がある。
【００６０】
そこで、１台のタービン駆動給水ポンプ１２と２台の電動機駆動給水ポンプ１３の運転の状態となっているときの復水流量を復水流量判定手段７で検知し、検知した復水流量以上に給水流量要求が出ないよう主制御器出力を制限して、給水流量の増加を防止する。
【００６１】
これにより、原子炉給水ポンプの切り替えにより、起動した電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂから急激な給水流量の増加がなく、不要な給水流量および原子炉水位変動を防止できる。
【００６２】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第４の実施の形態は、原子炉の水位制御モードを三要素制御から単要素制御に安定に切り替えができるようにしたものである。
【００６３】
通常運転時においては、原子炉の水位制御モードは、原子炉水位Ｌ、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒの三要素制御であり、原子炉スクラム時などの出力低下事象発生時には原子炉水位Ｌによる単要素制御が採用される。
【００６４】
水位設定器１には水位設定値Ｌ０が設定され、この水位設定値Ｌ０は原子炉水位Ｌと共に加算器２に出力される。一方、加算器２には、加算器３で求められた主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが水位制御モード切替器４を介して入力される。水位制御モード切替器４は三要素制御と単要素制御を切り替えるものであり、後述の水位制御モード切替指令手段１６からの切替指令信号ｆで切り替えられる。
【００６５】
主制御器５は、原子炉水位Ｌとその水位設定値Ｌ０との水位偏差ΔＬに、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳを加味した加算器２の出力信号を入力し給水流量要求信号ａを演算する。この主制御器５には、水位モード切替器４での三要素制御から単要素制御への切替の際に、水位制御モード切替指令手段１６から主制御器出力が安定になるような微調整実行指令信号ｇが入力される。主制御器５の出力信号である給水流量要求信号ａは運転中の原子炉給水ポンプに出力される。
【００６６】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定するものであり、例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定の結果、原子炉出力の低下事象が発生していると判断した場合には、原子炉プロセス監視手段１０が起動される。原子炉プロセス監視手段１０は起動がかけられると、その時に、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒが小さくなっているか否かを監視し主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒが小さくなっているときは成立信号を原子炉水位監視手段１７を介して水位制御モード切替指令手段１６に出力する。
【００６７】
また、原子炉水位監視手段１７は、原子炉水位Ｌがその水位設定値Ｌ０に対してほぼ一致しているかどうかを監視し、原子炉水位Ｌがその水位設定値Ｌ０に対してほぼ一致しているときは成立信号を水位制御モード切替手段１６に出力する。
【００６８】
原子炉プロセス監視手段１０からの成立信号と原子炉水位監視手段１７からの成立信号が同時に成立したときに、水位制御モード切替指令手段１６は水位モード切替器４に対して、水位制御モードを三要素側御から単要素制御に切り替えるよう切替指令信号ｆを出力する。
【００６９】
また、水位制御モード切替指令手段１６は、水位モード切替器４に切替指令信号ｆを出力するのと同時に、主制御器５に対して、主制御器出力が安定になるように微調整実行指令信号ｇを出力する。この微調整実行指令信号ｇを受けた主制御器５は、水位制御モードを切り替える際に、主制御器出力が瞬間的に変動することないように主制御器出力を積分器の値を瞬間的に調整する。
【００７０】
このように、原子炉出力の大幅な出力低下事象においては、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒも減少するため、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒを監視し、主蒸気流量Ｑおよび給水流量Ｒが制御上使用することが困難と判断する領域をそれぞれのプロセス値から判定し、かつ原子炉水位Ｌがその水位設定値Ｌ０とほぼ一致していることで原子炉水位が安定に制御されていることを判断する。そして、双方の判定が成立したときに安定な水位制御を行うために三要素制御から単要素制御に水位制御モードを切り替える。
【００７１】
また、水位制御モードを切り替える際に、主制御器５は入力信号が変わるため、主制御器出力が瞬間的に変動することが予想される。そのため、水位制御が不安定になることを防止するため、制御として安定に切り替えるよう主制御器出力を瞬間的に調整し、水位制御モード切替時には主制御器出力に瞬間的な変動が発生しないようにする。
【００７２】
これにより、低出力領域での水位制御モードの切替の際に、三要素制御から単要素制御に安定に移行することが可能となる。
【００７３】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図５は本発明の第５の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、出力低下事象判定手段９により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうち１台のタービン駆動給水ポンプをトリップさせる給水ポンプ運転台数制限指令手段１８を設けたものである。その他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７４】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定する。例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定した結果、出力低下事象である場合には、給水ポンプ運転台数制限指令手段１８において、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうちの１台に対してトリップ指令を出力し、かつ電動機駆動給水ポンプ１３Ａ、１３Ｂの２台に対して自動起動阻止指令信号を出力し、１台のタービン駆動給水ポンプ１２の運転とする。
【００７５】
このように、原子炉出力の低下およびそれに伴う復水流量の減少を検出して、その時の復水流量以下になるようにする。その際に、タービン駆動給水ポンプ１２の流量要求を制限するのではなく、運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２のうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２をトリップさせる。
【００７６】
これにより、急激な大幅出力低下事象発生時に運転中の原子炉給水ポンプの流量を制限することができ、給水流量を復水流量以下に制限することができる。
【００７７】
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。図６は本発明の第６の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第６の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、出力低下事象判定手段９に代えて、原子炉スクラム信号ｈにより原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定する原子炉スクラム判定手段１９を設けたものである。その他の構成は、図２に示した第２の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００７８】
原子炉スクラム判定手段１９は、原子炉スクラム信号ｈを受けて原子炉出力が低下していることを判定する。その判定した結果、その時から原子炉プロセス監視手段１０は原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを監視する。原子炉プロセス監視手段１０は、原子炉プロセス値がほぼ安定になりつつあると判断したときに、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号を出力し、それを受けた給水ポンプ切替手段１１は運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。その後、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより電動機駆動給水ポンプ１３が起動するため、この電動機駆動給水ポンプ１３の起動状態を給水ポンプ切替手段１１は監視し、電動機駆動給水ポンプ１３が起動したことを確認した上で、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００７９】
このように、原子炉出力の急激な大幅出力低下事象を判定する信号として、原子炉プロセス値ではなく、原子炉スクラム信号ｈにより判定し、原子炉スクラム信号ｈが入力されたときに、タービン駆動給水ポンプ１２から電動機駆動給水ポンプ１３に原子炉給水ポンプを切り替える。
【００８０】
これにより、原子炉出力の急激な大幅出力低下事象が発生したときに、運転員の操作なしに原子炉水位の回復を確認の上で、自動で２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂを電動機駆動給水ポンプ１３に切り替えることが可能となる。
【００８１】
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。図７は本発明の第７の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第７の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、出力低下事象判定手段９および原子炉プロセス監視手段１０に代えて、主蒸気隔離弁の全閉信号ｉにより原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定し給水ポンプ切替手段１１に原子炉給水ポンプの切替指令信号を出力する主蒸気流量喪失判定手段２０を設けたものである。その他の構成は、図２に示した第２の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００８２】
主蒸気流量喪失判定手段２０は、主蒸気隔離弁の全閉信号ｉを受けて、主蒸気流量が喪失したことを確認する。主蒸気流量喪失判定手段２０は、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号を出力し、それを受けた給水ポンプ切替手段１１は運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうちの１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。その後、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより電動機駆動給水ポンプ１３が起動するため、この電動機駆動給水ポンプ１３の起動状態を給水ポンプ切替手段１１は監視し、電動機駆動給水ポンプ１３が起動したことを確認した上で、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００８３】
原子炉出力の急激な大幅出力低下事象として、原子炉出力の出力低下よりもタービン駆動給水ポンプ１２の駆動蒸気の減少が早い事象では、原子炉給水ポンプの切替タイミングを変える必要がある。そのため、急激な大幅出力低下事象のうち、タービン駆動給水ポンプ１２の駆動蒸気の減少がさらに早い事象として、主蒸気隔離弁の全閉により出力低下を判定し、主蒸気隔離弁の全閉信号ｉが入力されたときに、タービン駆動給水ポンプから電動機駆動給水ポンプに切り替える。
【００８４】
これにより、タービン駆動給水ポンプの駆動蒸気が短時間で喪失する事象である主蒸気隔離弁の全閉による場合でも、運転員の操作なしに自動で２台のタービン駆動給水ポンプを速やかに電動機駆動給水ポンプ１３に切り替えることが可能となる。
【００８５】
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。図８は本発明の第８の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第８の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形態に対し、原子炉プロセス監視手段１０および原子炉水位監視手段１７に代えて、出力低下事象判定手段９により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが零となったか否かを判定する原子炉プロセス監視切替判定手段２１を設け、水位制御モード切替指令手段１６は主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとの偏差ΔＳが零になったときは水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えるようにしたものである。
【００８６】
出力低下事象判定手段９は、原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを原子炉プロセス値ｃに基づいて判定するものであり、例えば、原子炉内の中性子束の減少、原子炉から発生する主蒸気流量Ｑの減少、炉心流量の減少などから原子炉出力が低下していることを判定する。その判定の結果、原子炉出力の低下事象が発生していると判断した場合には、原子炉プロセス監視切替判定手段２１が起動される。原子炉プロセス監視切替判定手段２１は起動がかけられると、その時に、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒの偏差ΔＳが小さくなっているか否かを監視し、偏差ΔＳが零となったときに、水位制御モード切替指令手段１６は水位モード切替器４に対して、水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えるよう切替指令信号ｆを出力する。
【００８７】
このように、原子炉内のプロセス値として、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとが一致していることを確認したときに、三要素制御から単要素制御に切り替える。これは、三要素制御から単要素制御に切り替える場合、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒが一致していれば、単要素制御に切り替えても主制御器出力が瞬間的に変動することはないためである。つまり、原子炉プロセス値として、主蒸気流量Ｑと給水流量Ｒとが一致していること監視することで安定な水位制御モードの切替が可能となる。これにより、低出力領域での水位制御モードの切替の際の三要素制御から単要素制御に安定に移行することが可能となる。
【００８８】
次に、本発明の第９の実施の形態を説明する。図９は本発明の第９の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図である。この第９の実施の形態は、図７に示した第７の実施の形態に対し、運転中のタービン駆動給水ポンプ１２の給水能力を判定しその給水能力が制限値になったときは給水ポンプ切替手段１１に電動機駆動給水ポンプ１３への運転切替指令信号を出力するタービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段２２を設けたものである。その他の構成は、図７に示した第７の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００８９】
主蒸気流量喪失判定手段２０は、タービン駆動給水ポンプ１２の駆動蒸気が喪失したことを主蒸気隔離弁の全閉で検出したときには、給水ポンプ切替手段１１に切替開始信号を出力する。それを受けた給水ポンプ切替手段１１は運転中の２台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａ、１２Ｂのうち、１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ａに対してトリップ信号を出力する。その後、タービン駆動給水ポンプ１２Ａのトリップにより電動機駆動給水ポンプ１３が起動するため、この電動機駆動給水ポンプ１３の起動状態を給水ポンプ切替手段１１は監視し、電動機駆動給水ポンプ１３が起動したことを確認した上で、残りのもう１台のタービン駆動給水ポンプ１２Ｂに対してトリップ信号を出力する。
【００９０】
この場合、タービン駆動給水ポンプ１２はその駆動蒸気がなくなると、給水することができなくなる。そこで、タービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段２２は、タービン駆動給水ポンプ１２の給水流量を監視し、給水流量が減少しタービン駆動給水ポンプ１２の給水能力の低下を検出したときは、給水ポンプ切替手段１１に対し、タービン駆動給水ポンプ１２から電動機駆動給水ポンプ１３への切替指令信号を出力する。
【００９１】
タービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段２２における監視方法として、タービン駆動給水ポンプ１２の回転数が起動時の最低回転数を下回ったことにより判定する方法、あるいは、タービン駆動給水ポンプ１２の回転数とその回転数指令値との偏差が大きくなったことにより判定する方法などを用いる。
【００９２】
これにより、何らかの理由でタービン駆動給水ポンプ１２の駆動蒸気が喪失し、タービン駆動給水ポンプ１２としての給水能力がなくなる事象が発生しても、電動機駆動給水ポンプに切り替えることでその後も運転継続することが可能となる。
【００９３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、沸騰水型原子力発電所の緊急停止が発生した後、原子炉へ供給する給水流量を制限できるため、復水流量を供給能力範囲内に収めることが可能となる。従って、全給水喪失事象を回避でき、運転する給水ポンプをプラント出力に見合った給水ポンプに自動的に切替えることができる。
【００９４】
また、その切替え時に給水流量の不要な増加を防止でき、その後の水位制御を安定に行うために水位制御モードを自動的に切替えることができる。つまり、緊急停止発生時の適切な水位制御が可能な沸騰水型原子力発電所の給水制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係わる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置のブロック構成図。
【符号の説明】
１ 水位設定器
２、３ 加算器
４ 水位モード切替器
５ 主制御器
６ 要求信号切替器
７ 復水流量判定手段
８ 流量要求制限器
９ 出力低下事象判定手段
１０ 原子炉プロセス監視手段
１１ 給水ポンプ切替手段
１２ タービン駆動給水ポンプ
１３ 電動機駆動給水ポンプ
１４ タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段
１５ 主制御器出力制限器
１６ 水位制御モード切替指令手段
１７ 原子炉水位監視手段
１８ 給水ポンプ運転台数制限指令手段
１９ 原子炉スクラム判定手段
２０ 主蒸気流量喪失判定手段
２１ 原子炉プロセス監視切替判定手段
２２ タービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段
Claims (9)
- 通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力し、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは前記原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する復水流量判定手段と、前記復水流量判定手段で検出された復水流量に基づいて前記原子炉に供給可能な給水流量を算出し前記主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する流量要求制限器とを備えたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
- 通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力して、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは原子炉プロセス値が安定になりつつあるか否かを判定する原子炉プロセス監視手段と、前記原子炉プロセス監視手段により原子炉プロセス値が安定になりつつあると判定されたときは前記原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプから電動機駆動給水ポンプへの運転切り替えを行う給水ポンプ切替手段とを備えたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
- 請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉給水ポンプのうちタービン駆動給水ポンプの運転状態を監視するタービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段と、前記タービン駆動給水ポンプ運転状態監視手段により前記タービン駆動給水ポンプがトリップしたと判定されたときは前記原子炉給水ポンプ入口の復水流量を検出しその復水流量が通常状態より減少しているか否かを判定する復水流量判定手段と、前記復水流量判定手段で検出された復水流量に基づいて前記原子炉に供給可能な給水流量を算出し前記主制御器からの流量要求信号をその供給可能な給水流量に制限する主制御器出力制限器とを備えたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
- 通常運転時には原子炉水位が水位設定値に維持されるように主蒸気流量と給水流量との偏差を加味した三要素制御で、原子炉出力低下事象発生時には原子炉水位による単要素制御で、主制御器から原子炉給水ポンプに給水流量の流量要求信号を出力して、原子炉水位を制御するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記原子炉出力が低下する事象が発生しているか否かを判定する出力低下事象判定手段と、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは前記主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっているか否かを判定する原子炉プロセス監視手段と、前記原子炉水位が水位設定値であるか否かを判定する原子炉水位監視手段と、前記主蒸気流量および給水流量が通常状態より小さくなっており前記原子炉水位が水位設定値であるときは水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えると共に前記主制御器にその出力信号が安定になるように微調整実行指令信号を出力する水位制御モード切替指令手段とを備えたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
- 請求項１の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは運転中の２台のタービン駆動給水ポンプのうち１台のタービン駆動給水ポンプをトリップさせる給水ポンプ運転台数制限指令手段を設けたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
- 請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、出力低下事象判定手段に代えて、原子炉スクラム信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定する原子炉スクラム判定手段を設けたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
- 請求項２の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、出力低下事象判定手段および原子炉プロセス監視手段に代えて、主蒸気隔離弁の全閉信号により原子炉出力の低下する事象が発生していることを判定し前記給水ポンプ切替手段に原子炉給水ポンプの切替指令信号を出力する主蒸気流量喪失判定手段を設けたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
- 請求項４の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、原子炉プロセス監視手段および原子炉水位監視手段に代えて、前記出力低下事象判定手段により原子炉出力が低下する事象が発生したと判定されたときは主蒸気流量と給水流量との偏差が零となったか否かを判定する原子炉プロセス監視切替判定手段を設け、前記水位制御モード切替指令手段は前記偏差が零になったときは水位制御モードを三要素制御から単要素制御に切り替えるようにしたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
- 請求項７の沸騰水型原子力発電所の給水制御装置において、運転中のタービン駆動給水ポンプの給水能力を判定しその給水能力が制限値になったときは前記給水ポンプ切替手段に電動機駆動給水ポンプへの運転切替指令信号を出力するタービン駆動給水ポンプ給水能力判定手段を備えたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
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1998
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