JP5606216B2 - ミキシング装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子力施設に設けられた加圧器の内部圧力を、予め設定された目標圧力に維持しつつ、加圧器内の冷却材を循環させるミキシング装置に関するものである。

従来、このようなミキシング装置を制御するものとして、ミキシング自動制御監視装置と、ホウ素濃度測定手段と、加圧器ヒータと、を備えた原子炉補給水自動ミキシング制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この原子炉補給水自動ミキシング制御装置は、原子炉への補給水の供給が完了すると、自動で加圧器ヒータを投入する。そして、加圧器ヒータの投入後、原子炉補給水自動ミキシング制御装置は、ホウ素濃度測定手段によりホウ素濃度が均一であると判定すると、ミキシング自動制御監視装置が加圧器ヒータを切ることで、ミキシングが終了する。

特開昭６０−７８３９５号公報

ところで、加圧器ヒータを投入すると、加圧器内の冷却材が加熱されることにより、加圧器の内部圧力は上がる。このため、ミキシング装置では、加圧器の内部圧力を目標圧力に下げるべく、加圧器内に設けられたスプレイ弁からスプレイ水を散布して、冷却材を冷やしている。これにより、スプレイ水の散布量を調整することで、加圧器の内部圧力を目標圧力に維持することができる。つまり、ミキシング装置では、加圧器ヒータが投入された後、加圧器の内部圧力が、スプレイ弁が作動する作動圧力まで上昇することで、スプレイ弁が開弁する。しかしながら、このような従来のミキシング装置では、加圧器ヒータの投入後にスプレイ弁が開弁することとなる。このため、加圧器の内部圧力は、加圧器ヒータの投入後からスプレイ弁が開弁するまでの間、加圧器ヒータの加熱による冷却材の温度上昇により、過渡的に上昇する。よって、従来のミキシング装置では、加圧器ヒータの投入直後において、加圧器の内部圧力を目標圧力に好適に維持することが困難であった。

そこで、本発明は、加圧器内の冷却材の加熱時において、加圧器の内部圧力を目標圧力に安定的に維持することができるミキシング装置を提供することを課題とする。

本発明のミキシング装置は、原子力施設に設けられた加圧器の内部圧力を、予め設定された目標圧力に維持しつつ、加圧器内の冷却材を循環させるミキシング装置において、加圧器内に設けられ、冷却材を加熱して、加圧器の内部圧力を上げる加熱手段と、加圧器内に設けられ、冷却材を冷却して、加圧器の内部圧力を下げる冷却手段と、加圧器内の圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段によって検出された検出入力値に基づいて、目標圧力となるように、冷却手段をフィードバック制御する圧力制御手段と、を備え、圧力制御手段は、加熱手段による冷却材の加熱時に、検出された検出入力値に対し、フィードバック制御を実行して制御出力値として冷却手段へ向けて出力するフィードバック制御手段と、制御出力値に対し、冷却手段の作動側へバイアスを設定するバイアス設定手段と、を有し、冷却手段は、バイアス設定後の制御出力値に基づいて作動することを特徴とする。

この構成によれば、加熱手段による冷却材の加熱時に、冷却手段に入力される制御出力値に対して、冷却手段の作動側にバイアスを設定することができる。このため、加熱手段により冷却材が加熱されると、冷却手段は、従来に比して、早く作動することができる。これにより、冷却材を従来よりも早く冷やすことができるため、加熱手段による加熱後の加圧器の内部圧力の過渡的な上昇は、従来に比して小さくなる。よって、圧力制御手段は、加圧器内の冷却材の加熱時において、加圧器の内部圧力を安定的に制御することができ、加圧器の内部圧力を目標圧力に好適に維持することができる。

この場合、冷却手段は、入力される制御出力値が、予め設定された作動設定値以上となった場合に作動するようになっており、バイアス設定手段は、制御出力値に、予め設定されたバイアス設定値を加算することでバイアスを設定しており、バイアス設定後の制御出力値が、作動設定値以上となるようにバイアス設定値を設定することが、好ましい。

この構成によれば、加熱手段による冷却材の加熱時に、冷却手段を直ぐに作動させることができる。これにより、冷却材を直ぐに冷やすことができるため、加圧器の内部圧力の上昇を抑制することができる。よって、圧力制御手段は、加圧器内の冷却材の加熱時において、加圧器の内部圧力を安定的に制御することができ、加圧器の内部圧力を目標圧力に好適に維持することができる。

この場合、バイアス設定値は、変更可能であることが、好ましい。

この構成によれば、冷却手段に設定された作動設定値が変化しても、この変化に応じてバイアス設定値を適宜変更することができるため、冷却手段を直ぐに作動させることができる。

この場合、加熱手段は、バイアス設定手段によるバイアス設定と同時に、自動で冷却材を加熱することが、好ましい。

この構成によれば、バイアス設定と同時に、加熱手段を自動で作動させることができるため、オペレータによる手動操作の省略化を図ることができる。

この場合、フィードバック制御手段は、ＰＩＤ制御を実行しており、圧力制御手段は、加熱手段による冷却材の加熱時に、ＰＩＤ制御内の微分制御をブロックする微分制御ブロック手段をさらに備えることが、好ましい。

この構成によれば、冷却材の加熱時において、加圧器の内部圧力の上昇に対する微分効果を除去することができる。これにより、冷却材の加熱時における加圧器内の圧力変化の拡大を抑制することができ、安定的な制御を行うことが可能となる。

図１は、本発明に係るミキシング装置を備えた原子力施設を模式的に表した概略構成図である。 図２は、圧力制御部の回路に関する説明図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係るミキシング装置について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明に係るミキシング装置を備えた原子力施設を模式的に表した概略構成図である。本発明に係るミキシング装置４０は、原子炉５を有する原子力施設１の加圧器８に設けられており、原子炉５としては、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）が用いられている。この加圧水型の原子炉５を用いた原子力施設１は、原子炉５を含む原子炉冷却系３と、原子炉冷却系３と熱交換するタービン系４とで構成されており、原子炉冷却系３には、原子炉冷却材が流通し、タービン系４には、二次冷却材が流通している。

原子炉冷却系３は、原子炉５と、コールドレグ６ａおよびホットレグ６ｂを介して原子炉５に接続された蒸気発生器７とを有している。また、ホットレグ６ｂには、加圧器８が介設され、コールドレグ６ａには、原子炉冷却材ポンプ９が介設されている。そして、原子炉５、コールドレグ６ａ、ホットレグ６ｂ、蒸気発生器７、加圧器８および原子炉冷却材ポンプ９は、原子炉格納容器１０に収容されている。

原子炉５は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は原子炉冷却材で満たされている。そして、原子炉５内には、多数の燃料集合体１５が収容されると共に、燃料集合体１５の核分裂を制御する多数の制御棒１６が、各燃料集合体１５に対し、抜差し可能に設けられている。

制御棒１６により核分裂反応を制御しながら燃料集合体１５を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは原子炉冷却材を加熱し、加熱された原子炉冷却材は、ホットレグ６ｂを介して蒸気発生器７へ送られる。一方、コールドレグ６ａを介して各蒸気発生器７から送られてきた原子炉冷却材は、原子炉５内に流入して、原子炉５内を冷却する。

ホットレグ６ｂに介設された加圧器８は、高温となった原子炉冷却材を加圧することにより、原子炉冷却材の沸騰を抑制している。また、蒸気発生器７は、高温高圧となった原子炉冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、且つ、高温高圧となった原子炉冷却材を冷却している。各原子炉冷却材ポンプ９は、原子炉冷却系３において原子炉冷却材を循環させており、原子炉冷却材を各蒸気発生器７からコールドレグ６ａを介して原子炉５へ送り込むと共に、原子炉冷却材を原子炉５からホットレグ６ｂを介して各蒸気発生器７へ送り込んでいる。

ここで、原子力施設１の原子炉冷却系３における一連の動作について説明する。原子炉５内の核分裂反応により発生した熱エネルギーにより、原子炉冷却材が加熱されると、加熱された原子炉冷却材は、各原子炉冷却材ポンプ９によりホットレグ６ｂを介して各蒸気発生器７に送られる。ホットレグ６ｂを通過する高温の原子炉冷却材は、加圧器８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、各蒸気発生器７に流入する。各蒸気発生器７に流入した高温高圧の原子炉冷却材は、二次冷却材と熱交換を行うことにより冷却され、冷却された原子炉冷却材は、各原子炉冷却材ポンプ９によりコールドレグ６ａを介して原子炉５に送られる。そして、冷却された原子炉冷却材が原子炉５に流入することで、原子炉５が冷却される。つまり、原子炉冷却材は、原子炉５と蒸気発生器７との間を循環している。なお、原子炉冷却材は、冷却材および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。

タービン系４は、蒸気管２１を介して各蒸気発生器７に接続されたタービン２２と、タービン２２に接続された復水器２３と、復水器２３と各蒸気発生器７とを接続する給水管２６に介設された給水ポンプ２４と、を有している。そして、上記のタービン２２には、発電機２５が接続されている。

ここで、原子力施設１のタービン系４における一連の動作について説明する。蒸気管２１を介して各蒸気発生器７から蒸気がタービン２２に流入すると、タービン２２は回転を行う。タービン２２が回転すると、タービン２２に接続された発電機２５は、発電を行う。この後、タービン２２から流出した蒸気は復水器２３に流入する。復水器２３は、その内部に冷却管２７が配設されており、冷却管２７の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管２８が接続され、冷却管２７の他方には冷却水を排水するための排水管２９が接続されている。そして、復水器２３は、タービン２２から流入した蒸気を冷却管２７により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ２４により給水管２６を介して各蒸気発生器７に送られる。各蒸気発生器７に送られた二次冷却材は、各蒸気発生器７において原子炉冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。

上記のように構成された原子力施設１には、図示しない注水設備が設けられており、注水設備は、ホウ素が溶解した原子炉冷却材を、原子炉冷却系３に注水可能に構成されている。このとき、原子炉冷却系３に流通する原子炉冷却材のホウ素濃度と、原子炉冷却系３に注水された原子炉冷却材のホウ素濃度とは異なる。このため、加圧器８には、ホウ素濃度を均一化するためのミキシング装置４０が設けられている。以下、図１を参照して、ミキシング装置４０について説明する。

ミキシング装置４０は、後備ヒータ４１と、スプレイ弁４２と、圧力センサ（圧力検出手段）４３と、圧力制御部（圧力制御手段）４４とを有しており、オペレータがミキシングスイッチ（図２参照）４５を操作することで、ミキシング装置４０が作動する。

後備ヒータ４１は、加熱手段として機能しており、加圧器８の内部に溜まった原子炉冷却材の水面の下方側に設けられている。後備ヒータ４１は、加圧器８内に溜まった原子炉冷却材を加熱することで、加圧器８の内部圧力を上昇させる。スプレイ弁４２は、冷却手段として機能しており、加圧器８の内部に溜まった原子炉冷却材の水面の上方側に設けられている。スプレイ弁４２は、スプレイ水を加圧器８の内部に散布し、加圧器８内に溜まった蒸気を冷却することで、加圧器８の内部圧力を下降させる。また、スプレイ弁４２は、圧力制御部４４から出力される弁開度制御値に対応する開度となるように作動する。このスプレイ弁４２には、スプレイ水を供給する供給流路４８が接続されており、供給流路４８は、その一端がスプレイ弁４２に接続され、その他端がコールドレグ６ａに接続されている。

圧力センサ４３は、加圧器８の内部に設けられており、加圧器８の内部圧力を検出している。そして、圧力センサ４３は、検出した加圧器８の内部圧力を検出圧力値（検出入力値）として、圧力制御部４４へ向けて出力している。圧力制御部４４は、圧力センサ４３から入力された検出圧力値に基づいて、加圧器８の内部圧力が目標圧力となるように、弁開度制御値をスプレイ弁４２に向けて出力することで、スプレイ弁４２の開度を制御している。この圧力制御部４４は、通常モードと、ミキシングモードとで、異なった圧力制御を行っている。なお、圧力制御部４４による圧力制御は、原子力施設１を操作する図示しない操作装置に設けられたミキシングスイッチ４５を操作することにより、モード切換が行われる。

ミキシングスイッチ４５は、原子炉冷却材のミキシング（混合）を開始する作動側（ミキシングモード側）と、原子炉冷却材のミキシングを終了する非作動側（通常モード側）との間で切換可能に構成されている。オペレータがミキシングスイッチ４５を作動側に切り換えると、圧力制御部４４による通常モードの圧力制御から、ミキシングモードの圧力制御へ移行する。一方で、オペレータがミキシングスイッチ４５を非作動側に切り換えると、圧力制御部４４によるミキシングモードの圧力制御から、通常モードの圧力制御へ移行する。なお、詳細は後述するが、ミキシングスイッチ４５を作動側へ切り換えることにより、上記の後備ヒータ４１が自動的に投入され、原子炉冷却材を加熱する。

ここで、図２を参照して、圧力制御部４４の構成について、具体的に説明する。図２は、圧力制御部の回路に関する説明図である。圧力制御部４４は、ＰＩＤ制御部（フィードバック制御手段）５１と、信号変換部５２と、バイアス設定部５３と、信号ブロック部（微分制御ブロック手段）５４と、モード切換部５５とを有している。

ＰＩＤ制御部５１は、圧力センサ４３から入力された検出信号に基づいてＰＩＤ制御を行い、ＰＩＤ制御後の検出信号を制御信号として信号変換部５２へ向けて出力している。具体的に、ＰＩＤ制御部５１は、差分回路６１と、比例制御回路６２と、積分制御回路６３と、微分制御回路６４と、加算回路６５とを有している。差分回路６１は、圧力センサ４３から入力された検出圧力値と、予め設定された目標圧力値との差分を算出している。比例制御回路６２は、差分回路６１から出力された差分圧力値を比例動作させている。積分制御回路６３は、比例制御回路６２から出力された差分圧力値を積分動作させている。微分制御回路６４は、比例制御回路６２から出力された差分圧力値を微分動作させている。加算回路６５は、比例制御回路６２から出力された差分圧力値、積分制御回路６３から出力された差分圧力値および微分制御回路６４から出力された差分圧力値を足し合わせている。

従って、ＰＩＤ制御部５１に検出圧力値が入力されると、ＰＩＤ制御部５１は、差分回路６１により目標圧力値との差分である差分圧力値が求められる。この後、差分圧力値は、比例制御回路６２によって比例制御される。比例制御された差分圧力値は、積分制御回路６３および微分制御回路６４にそれぞれ入力される。積分制御回路６３に入力された差分圧力値は積分制御されて加算回路６５に入力され、微分制御回路６４に入力された差分圧力値は微分制御されて加算回路６５に入力される。そして、加算回路６５は、比例制御回路６２から出力された差分圧力値と、積分制御回路６３から出力された差分圧力値と、微分制御回路６４から出力された差分圧力値とを足し合わせ、制御差分圧力値として信号変換部５２へ向けて出力する。

信号変換部５２は、入力された制御差分圧力値に基づいて、スプレイ弁４２の作動信号となる弁開度制御値を、スプレイ４２弁へ向けて出力する。具体的に、信号変換部５２は、制御差分圧力値と弁開度制御値とを対応付けた弁制御グラフＧに基づいて、入力された制御差分圧力値に対応する弁開度制御値を導出している。弁制御グラフＧは、その横軸が制御差分圧力値となっており、その縦軸が弁開度制御値となっている。弁制御グラフＧを見るに、制御差分圧力値が０の場合、弁開度制御値は０となり、スプレイ弁４２は閉弁する。また、制御差分圧力値が、予め設定された作動差分圧力値よりも大きくなった場合、弁開度制御値は０よりも大きくなり、スプレイ弁４２は所定の開度となる。そして、制御差分圧力値がさらに大きくなった場合、弁開度制御値は上限値に達し、スプレイ弁４２は全開となる。

バイアス設定部５３は、ＰＩＤ制御部５１から信号変換部５２へ入力される制御差分圧力値に対し、スプレイ弁４２の作動側にバイアスを設定している。具体的に、バイアス設定部５３は、制御差分圧力値に、バイアス圧力値（バイアス設定値）を加算している。このとき、バイアス圧力値は、バイアス設定後の制御差分圧力値が作動差分圧力値よりも大きくなるような値となっている。このため、制御差分圧力値に対し、バイアス設定部５３によりバイアス圧力値が加算されると、バイアス設定後の制御差分圧力値は、作動差分圧力値よりも大きくなり、スプレイ弁４２は開弁動作する。これにより、圧力制御部４４は、バイアス設定を行うと同時に、スプレイ弁４２による原子炉冷却材の冷却を行う。なお、バイアス圧力値は、その値をオペレータによって適宜変更することができる。

信号ブロック部５４は、ＰＩＤ制御部５１の微分制御回路６４から出力された差分圧力値の信号をブロックしている。信号ブロック部５４は、後述するモード切換部５５の第３ＮＯＴ回路７５が接続されており、第３ＮＯＴ回路７５から解除信号が入力されたら、微分制御回路６４から出力された差分圧力値の信号をブロックしない。一方で、信号ブロック部５４は、第３ＮＯＴ回路７５から解除信号が入力されなければ、微分制御回路６４から出力された差分圧力値の信号をブロックする。

モード切換部５５は、ミキシングスイッチ４５が切換操作されることにより、通常モードとミキシングモードとの間でモード切換される。ミキシングスイッチ４５は、通常モードの信号を出力する通常信号出力部４５ａと、ミキシングモードの信号を出力するミキシング信号出力部４５ｂとを有している。そして、ミキシングスイッチ４５は、非作動側に切り換えられている場合、通常信号出力部４５ａから通常モードの信号を出力する一方で、ミキシング信号出力部４５ｂからミキシングモードの信号を出力しない。一方で、ミキシングスイッチ４５は、作動側に切り換えられている場合、通常信号出力部４５ａから通常モードの信号を出力しない一方で、ミキシング信号出力部４５ｂからミキシングモードの信号を出力する。

モード切換部５５は、通常信号出力部４５ａに接続された第１ＮＯＴ回路７１と、ミキシング信号出力部４５ｂに接続されたＯＲ回路７２と、負荷急減信号が入力される第２ＮＯＴ回路７４と、第１ＮＯＴ回路７１、第２ＮＯＴ回路７４およびＯＲ回路７２に接続されたＡＮＤ回路７３と、を有している。

ＯＲ回路７２は、その入力側に、ミキシング信号出力部４５ｂと、上記のＡＮＤ回路７３の出力側とが接続されている。このため、ＯＲ回路７２は、ミキシング信号出力部４５ｂから信号が入力されると、ＡＮＤ回路７３へ向けて信号を出力する。また、ＯＲ回路７２は、ラッチ回路の一部を構成しており、ＡＮＤ回路７３から出力された信号が入力されることで、ＡＮＤ回路７３へ向けて信号を出力する。

第１ＮＯＴ回路７１は、その入力側に、通常信号出力部４５ａが接続されている。このため、第１ＮＯＴ回路７１は、通常信号出力部４５ａから信号が入力されると、ＡＮＤ回路７３ヘ向けて信号を出力せず、一方で、通常信号出力部４５ａから信号が入力されないと、ＡＮＤ回路７３ヘ向けて信号を出力する。

第２ＮＯＴ回路７４は、負荷急減信号が入力され、負荷急減信号は、タービン２２に加わる負荷が急減したときに出力される信号である。第２ＮＯＴ回路７４は、負荷急減信号が出力された場合、ミキシングモードをブロックする。

ＡＮＤ回路７３は、その入力側に、ＯＲ回路７２、第１ＮＯＴ回路７１および第２ＮＯＴ回路７４が接続されている。このため、ＡＮＤ回路７３は、ＯＲ回路７２、第１ＮＯＴ回路７１および第２ＮＯＴ回路７４から信号が入力されると信号を出力する。一方で、ＡＮＤ回路７３は、ＯＲ回路７２、第１ＮＯＴ回路７１および第２ＮＯＴ回路７４のうち、いずれか１つの回路から信号が出力されなければ、信号を出力しない。

また、モード切換部５５は、ＡＮＤ回路７３の出力側に、バイアス設定部５３と、第３ＮＯＴ回路７５と、後備ヒータ４１とが接続されている。このため、バイアス設定部５３は、ＡＮＤ回路７３から信号が入力されると、バイアスを設定する一方で、ＡＮＤ回路７３から信号が入力されないと、バイアスを設定しない。また、後備ヒータ４１は、ＡＮＤ回路７３から信号が入力されると、自動的に作動開始する一方で、ＡＮＤ回路７３から信号が入力されないと、自動的に作動開始しない。さらに、第３ＮＯＴ回路７５は、ＡＮＤ回路７３から信号が入力されると、信号ブロック部５４へ向けて解除信号を出力しない一方で、ＡＮＤ回路７３から信号が入力されないと、信号ブロック部５４へ向けて解除信号を出力する。

続いて、ミキシングスイッチ４５が切換操作されることにより、圧力制御部４４による通常モードの圧力制御から、圧力制御部４４によるミキシングモードの圧力制御へ切り換えられる一連の動作について説明する。ミキシングスイッチ４５が非作動側へ切り換えられた場合、ミキシングスイッチ４５の通常信号出力部４５ａは信号を出力し、ミキシング信号出力部４５ｂは信号を出力しない。このため、ＡＮＤ回路７３には、第１ＮＯＴ回路７１から信号が入力されず、ＯＲ回路７２から信号が入力されない。これにより、ＡＮＤ回路７３は信号を出力しないため、バイアス設定部５３は、制御差分圧力値に対しバイアスを設定せず、後備ヒータ４１は、作動開始せず、第３ＮＯＴ回路７５は、解除信号を出力する。

よって、圧力制御部４４は、通常モードの場合、圧力センサ４３から検出圧力値が入力されると、差分回路６１により差分圧力値が求められ、この後、差分圧力値は、比例制御回路６２、積分制御回路６３および微分制御回路６４によって、比例効果、積分効果および微分効果が与えられる。そして、ＰＩＤ制御後の差分圧力値は、制御差分圧力値として加算回路６５から信号変換部５２へ向けて出力される。信号変換部５２は、入力された制御差分圧力値と弁制御グラフＧとから弁開度制御値を導出し、スプレイ弁４２へ向けて弁開度制御値を出力する。そして、スプレイ弁４２は、入力された弁開度制御値に応じた開度とする。これにより、圧力制御部４４は、圧力センサ４３の検出結果に基づいて、スプレイ弁４２をフィードバック制御している。

一方、ミキシングスイッチ４５が非作動側から作動側へ切り換えられ、且つ、第２ＮＯＴ回路７４へ負荷急減信号が入力されない場合、ミキシングスイッチ４５の通常信号出力部４５ａは信号を出力せず、ミキシング信号出力部４５ｂは信号を出力し、第２ＮＯＴ回路７４は信号を出力する。このため、ＡＮＤ回路７３には、第１ＮＯＴ回路７１から信号が入力され、ＯＲ回路７２から信号が入力され、第２ＮＯＴ回路７４から信号が入力される。これにより、ＡＮＤ回路７３は信号を出力するため、バイアス設定部５３は、制御差分圧力値に対しバイアスを設定し、後備ヒータ４１は、作動開始し、第３ＮＯＴ回路７５は、解除信号を出力しない。

よって、圧力制御部４４は、ミキシングモードの場合、圧力センサ４３から検出圧力値が入力されると、差分回路６１により差分圧力値が求められる。この後、差分圧力値には、比例制御回路６２および積分制御回路６３による比例効果および積分効果が与えられる。一方で、微分制御回路６４は、信号ブロック部５４によりブロックされるため、差分圧力値には、微分制御回路６４による微分効果が与えられない。そして、ＰＩ制御後の差分圧力値は、制御差分圧力値として加算回路６５から出力される。加算回路６５から出力された制御差分圧力値は、バイアス設定部５３により、バイアス圧力値が加算され、信号変換部５２へ向けて出力される。信号変換部５２は、入力された制御差分圧力値と弁制御グラフＧとから弁開度制御値を導出し、スプレイ弁４２へ向けて弁開度制御値を出力する。このとき、バイアス設定後の制御差分圧力値は、作動差分圧力値よりも大きくなっているため、スプレイ弁４２は、ミキシングスイッチ４５のミキシングモードへの切換操作とほぼ同時に作動する。これにより、圧力制御部４４は、ミキシングスイッチ４５によりミキシングモードへ切り換えられると、後備ヒータ４１およびスプレイ弁４２がほぼ同時に作動し、圧力センサ４３の検出結果に基づいて、スプレイ弁４２がフィードバック制御される。

なお、ミキシングスイッチ４５が非作動側から作動側へ切り換えられ、第２ＮＯＴ回路７４へ負荷急減信号が入力された場合、第２ＮＯＴ回路７４は、ＡＮＤ回路７３へ信号を出力しない。このため、ＡＮＤ回路７３には、第２ＮＯＴ回路７４から信号が入力されない。これにより、ＡＮＤ回路７３は信号を出力しないため、ミキシングスイッチ４５が作動側へ切り換えられても、圧力制御部４４は、通常モードの圧力制御を行う。

以上の構成によれば、後備ヒータ４１による原子炉冷却材の加熱時に、制御差分圧力値に対してバイアスを設定することができるため、圧力制御部４４は、ミキシングモードにおいて、スプレイ弁４２を迅速に作動させることができる。これにより、圧力制御部４４は、原子炉冷却材を早く冷やすことができるため、後備ヒータ４１の加熱後の加圧器８の内部圧力の過渡的な上昇を抑制することができる。よって、圧力制御部４４は、加圧器８内の冷却材の加熱時において、加圧器８の内部圧力を安定的に制御することができ、加圧器８の内部圧力を目標圧力に好適に維持することができる。

また、バイアス設定値は適宜変更することができるため、使用するスプレイ弁４２に応じて設定された作動差分圧力値が変化しても、スプレイ弁４２を直ぐに作動させることができる。

また、バイアス設定と同時に、後備ヒータ４１を自動で作動させることができるため、オペレータによる手動操作の省略化を図ることができる。

また、原子炉冷却材の加熱時において、加圧器８の内部圧力の上昇に対する微分効果を除去することができる。これにより、原子炉冷却材の加熱時における加圧器８内の圧力変化の拡大を抑制することができ、安定的な制御を行うことが可能となる。

以上のように、本発明に係るミキシング装置は、加圧水型原子炉を有する原子力施設において有用であり、特に、原子炉冷却系に流通する原子炉冷却材のホウ素濃度を均一化する場合に適している。

１ 原子力施設
３ 原子炉冷却系
４ タービン系
５ 原子炉
６ａ コールドレグ
６ｂ ホットレグ
７ 蒸気発生器
８ 加圧器
９ 原子炉冷却材ポンプ
１５ 燃料集合体
１６ 制御棒
２１ 蒸気管
２２ タービン
２３ 復水器
２４ 給水ポンプ
２５ 発電機
２６ 給水管
２７ 冷却管
２８ 取水管
２９ 排水管
４０ ミキシング装置
４１ 後備ヒータ
４２ スプレイ弁
４３ 圧力センサ
４４ 圧力制御部
４５ ミキシングスイッチ
４８ 供給流路
５１ ＰＩＤ制御部
５２ 信号変換部
５３ バイアス設定部
５４ 信号ブロック部
５５ モード切換部

Claims (5)

1. 原子力施設に設けられた加圧器の内部圧力を、予め設定された目標圧力に維持しつつ、前記加圧器内の冷却材を循環させるミキシング装置において、
   前記加圧器内に設けられ、前記冷却材を加熱して、前記加圧器の内部圧力を上げる加熱手段と、
   前記加圧器内に設けられ、前記冷却材を冷却して、前記加圧器の内部圧力を下げる冷却手段と、
   前記加圧器内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段によって検出された検出入力値に基づいて、前記目標圧力となるように、前記冷却手段をフィードバック制御する圧力制御手段と、を備え、
   前記圧力制御手段は、
   前記加熱手段による前記冷却材の加熱時に、検出された前記検出入力値に対し、フィードバック制御を実行して制御出力値として前記冷却手段へ向けて出力するフィードバック制御手段と、
   前記制御出力値に対し、前記冷却手段の作動側へバイアスを設定するバイアス設定手段と、を有し、
   前記冷却手段は、バイアス設定後の前記制御出力値に基づいて作動することを特徴とするミキシング装置。
2. 前記冷却手段は、入力される前記制御出力値が、予め設定された作動設定値以上となった場合に作動するようになっており、
   前記バイアス設定手段は、前記制御出力値に、予め設定されたバイアス設定値を加算することでバイアスを設定しており、バイアス設定後の前記制御出力値が、前記作動設定値以上となるように前記バイアス設定値を設定することを特徴とする請求項１に記載のミキシング装置。
3. 前記バイアス設定値は、変更可能であることを特徴とする請求項２に記載のミキシング装置。
4. 前記加熱手段は、前記バイアス設定手段によるバイアス設定と同時に、自動で冷却材を加熱することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のミキシング装置。
5. 前記フィードバック制御手段は、ＰＩＤ制御を実行しており、
   前記圧力制御手段は、
   前記加熱手段による前記冷却材の加熱時に、前記ＰＩＤ制御内の微分制御をブロックする微分制御ブロック手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のミキシング装置。

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