JPH01109297A - 原子炉自動起動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用骨！） 本発明は、原子炉起動運転時の定格圧力達成後のタービ
ン併入に至るまでの原子炉出力上昇時における制御棒操
作を自動的に行う原子炉自動起動装置に関する。

（従来の技術） 一般に、沸騰水形原子炉（ＢＷＲ）の制御棒操作は、従
来手動で行われている。

横軸を晴間、縦軸を各プラントパラメータとした第３図
のグラフは、ＢＷＲ起動時の起動曲線の一例を示してい
る。以下この起動曲線を参照してＢＷＲ起動手順および
起動時の制御棒操作について説明する。

まず、ユニット起動前準備が整い原子炉の脱気運転が終
了すると、原子炉モードスイッチを起動とし制御棒の引
抜きを・開始する。このとき、炉心は炉水温度８０度程
度で、冷温未臨界状態である。

また、原子炉は、主蒸気加減弁が閉じておりタービンと
隔絶されている。

制御棒引抜きによって反応度を投入し、原子炉を臨界状
態とした後、さらに制御棒を引抜き中性子束を増加させ
昇温過程に入る。炉水温度１００度を経て昇圧を開始し
、炉圧１０にＧ′ＣｈＪ［子炉圧力制御を開始する。昇
温昇圧を継続して、タービンリセット、給水ポンプ起動
等を行い、６５にＧの定格圧力が達成される。このとき
、圧力容器の熱応力関連による制限条件の昇温率を越え
ないよう効率的に昇温する必要がある。また、このとき
の圧力制御における圧力の設定点は、昇圧に伴い順次上
げられていき、定格圧力で一定値にホールドされる。

定格圧力を達成した後、さらに１ｌｌｔＩｊ棒を引抜い
て熱出力を上昇させる。このとき、原子炉圧力設定値を
定格値にホールドしているため、熱出力の上昇に伴いタ
ービンバイパス弁が、開いていき発生した蒸気を復水器
に戻すことになる。

制御棒引抜きにより熱出力を上昇し、中性子束が定格値
の５％を越えたならば、すなわち出力領域での中性子束
検出器Ａ　Ｐ　ＲＭ　（Ａｖｅｒａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ＊
ａｎｇｅ　Ｍａｎ目０「）の読み値の下限が５％を越え
たならば、ＭｔｌＪｎ操作を中断し、原子炉モードスイ
ッチを起動から運転に切替える。このとき、これまで用
いられてきた中間系の中性子束検出器ＩＲＭ　（Ｉｎｔ
ｅｒｉｉｄｉａｔｅ　ｆｔａｎｇｅ　Ｍｏｎ１ｔｏｒ）
を引抜き、ＡＰＲＭで中性子束を監視するようになる。

原子炉モードスイッチを運転に切替えた債、タービン併
入に必要な蒸気を得るまで、すなわち、バイパス弁開度
１０％、ＡＰＲＭ読み値において１０％まで、出力を上
昇させ、タービンを併入、発電機を並列して、電気出力
を上昇させる。

ここで、タービンバイパス弁開度は、主蒸気流量の１０
Ｈのタービンからのバイパス能力を持っ１ｏｏｘバイパ
スプラントでは、ＡＰＲＭＩ！み値１０％出力がタービ
ンバイパス弁開度１０％に相当し、２５駕のバイパス能
力を持つ２５％バイパスプラントでは、ＡＰＲＭ読み値
１Ｂは、タービンバイパス弁開度４０Ｋに相当する。し
たがって、２５′Ａバイパスプラントでは、タービンバ
イパス弁開度４０％になるまで出力上昇をする必要があ
る。ここでは、１００％バイパスプラントを対象として
いるが、２５駕バイパスプラントでもタービンバイパス
弁を開く時の制御棒操作は全く同様である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記説明のＢＷＲ起動操作のうち、タービン併入前のバ
イパス弁開の領域においての制御棒操作は、数１０分間
継続的に行う必要があるため、運転員にとって負担のか
かる運転項目であり、誤操作発生の可能性もある。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、原子炉起動時の定格圧力達成からタービン併入に至る
領域での制御棒操作を自動的仁行うことができ、運転員
の負担の軽減および安全性の向上を図ることのできる原
子炉口゛動起動装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の原子炉自動起動装置は、炉心内に配置された中
性子束検出器によって測定される中性子束の測定信号を
入力され、この中性子束と予め設定された中性子束設定
値とを比較して制御棒操作量を判定する制御棒操作量判
定装置を備え、この制御棒操作量判定装置によって判定
された前記制御棒操作量に応じて制御棒駆動制御装置を
介して制御棒を操作し、原子炉炉心の中性子束を上昇さ
せるよう構成されたことを特徴とする。

（作　用） 上記構成の本発明の原子炉自動起動装置では、炉心内の
中性子束の測定信号を入力された制御棒操作量判定装置
が、中性子束と予め設定された中性子束設定値とを比較
し、例えば中性子束偏差と中性子束偏差の変化率に比例
するよう制御棒操作量を決定する。そして、この制御棒
操作量判定装置によって判定された制御棒操作量に応じ
て制御棒駆動１ｌｉ１ｆｌＩ装置仁より制御棒が操作さ
れ、原子炉炉心の中性子束を上昇させる。

したがって、原子炉起動時の制御棒操作を−０動的に行
うことができ、運転員の負担の軽減および運転信頼性の
向上を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図面を参照して一実施例について
説明する。

第１図は、本発明の一実施例の原子炉自動起動装置の構
成を示すもので、原子炉１内に配置されなＩＲＭおよび
ＡＰＲＭの中性子束検出器２によって測定された中性子
束測定値がＩＢＭ読み値あるいはＡＰＲＭＩｅＡ値とし
てｌ１ｔＩＩＩ欅操作量判定装置３に入力される。

制御棒操作判定装置３は、入力された中性子束レベルと
予め設定された中性子束の設定値とを比絞し、設定値と
の差および差の変化量あるいは差の積分ｌによって制御
棒操作量を判定し、制御棒を何ノツチ引抜くか挿入する
かの１ｌｌｆｌＪ棒操作量と操作すべき制御棒の座標で
ある制御棒操作信号を制御棒駆！ｌｌ制御装置４に出力
する。

制御棒駆動制御装置４は、制御棒操作信号に応じて、選
択された制御棒を自動的に駆動し、中性子束すなわち熱
出力を上昇させる。

これらの操作が完了した後、再び中性子束検出器２の読
み値が制御棒操作判定装置３に入力され、上記手順によ
るＷ１１御欅操作が実行される。また、選択された制御
棒の位置および座標および中性子束検出器２の読み値は
、表示装置５に表示され運転員に提示される。なお、同
図において符号６．７．８．９はそれぞれタービンバイ
パス弁、主蒸気加減弁、タービン、復水器を示している
。

制御棒操作量ΔＵの判定のアルゴリズムは、−例として
次のように構成できる。すなわち、中性子束読み値φと
中性子束設定値φｔとの差ｅを求め、この偏差について
比例積分方式をとることによって実現することができる
。

すなわち、制御棒位置をＵとすれば、 ｕ＝＝Ｇｐ　ｅ＋ＧＩ　／　ｅｄｔ　　　　　　（１）
によって、つまり、中性子束偏差ｅと中性子束偏差の積
分量／ｅｃｌｔの線形詰合により制御棒位置を決めるこ
とができる。ここで、ＧＥＩおよびＧＩは、それぞれ比
例ゲインおよび積分ゲインである。

（１）式を単位時間あたりの制御棒操作量ΔＵによって
表現すると、 Δｕ＝Ｇｐ　　−Δｅ＋ＧＩ　　−ｅ　　　　　　（２
）となり、制御棒操作量ΔＵは、中性子束偏差の変化率
Δｅと、中性子束偏差ｅの線形結合によって決められる
ことになる。中性子束偏差の変化率が大きくなれば、あ
るいは中性子束偏差が大きくなれば制御棒の操作量は大
きくなり、これが小さくなれば制−欅の操作量も少なく
なることを示している。比例ゲインＧｐおよび積分ゲイ
ンＧ１は、数値シミュレーションあるいは実プラントで
の起動試験において決めればよい。

中性子束は、ＩＢＭの領域では、ＩＢＭ読り値を熱出力
に換算したもの、ＡＰＲＭ領域ではＡＰＲＭの読み値を
平均化し熱出力に換算したものを用いている。また、こ
こで制御棒操作量ΔＵは、通常ノツチ数で指令する必要
があり、また、１回に操作できる量には制限があるため
、制御棒引抜き本数の最大値をΔＮ　ｌ１ａＸとし、Δ
Ｕを整数化し、操作ノツチ数ΔＮは、 ΔＮ＝Ｉｌｉｎ　［ｆ　（Δｕ　）　ｔΔ！１ａｘｌ（
３）となる、ここで、ｆは整数化の関数である。また、
ここで目標とする熱出力は、ＡＰＲＭの下限のクリアお
よび熱出力１０％（タービンバイパス弁開度１０％）で
あるが、ＡＰＲＭの下限がクリアされるまではＩＦＬＭ
で中性子束を監視しており、ＩＲＭから求めた中性子束
レベルが、目標値を越えていたとしてもＡＰＲＭの下限
がクリアされない場合が考えられる。したがって、この
ような場合には、制御棒を最少単位ずつ引抜きＩＲＭか
ら求められる中性子束を監視し、上昇させＡＰＲＭが下
限を越えるようにする。

また、制御棒操作判定装置 み値と中性子束設定値との差についての比例積分方式で
はなく、次のような制御規則（ルール）によって判定を
行うように構成することもできる。

すなわち、目標値接近レベルφｉ′を設定して、制御棒
操作の判定を次のようにして行う。

（ルール１） もし、φ≦φｔ′ならば、すなわち中性子束が目標値接
近レベル以下ならば、ΔＮＣノツチの連続引抜きをする
、 （ルール２） φｔ′≦φ〈φｔならば、すなわち中性子束が目標値接
近レベルより大きく目標値より小さいならば最少ノツチ
単位の引抜きをする、 φｔ≦φならば、すなわち中性子束が目標値を越えたな
らば以下のようにする、 目標がｒＡＰＲＭ下限クリア」であって、（ルール３−
１−ａ　） ＡＰＲＭ下限がクリアされたとき、制御棒操作を中断す
る、 （ルール３−１−ｂ　） ＡＰＲＭ″ｙｍがクリアされないとき、最少ノツチ単位
の制御棒引抜きをする、 （ルール３−２） 目標が、「熱出力１０％」のときは、＋！１１１１棒操
作を中断操作。

連続引抜きのノツチ数ΔＮｃは、制御棒引抜きシーケン
スおよび制御棒価値を考慮して決める。

また、ここで熱出力とタービンバイパス弁６の開度とは
、比例するので、目標を熱出力１０％（ＡＰ　ＲＭ　読
み値１０％）のかわりにタービンバイパス弁開度１０％
としてもよい、２５駕バイパスプラントでは、タービン
バイパス弁開度４０％が目標値となる。

第２図のグラフは、横軸を時間、縦軸を制御棒引抜本数
、中性子束変化率、炉水温度、中性子束、タービンバイ
パス弁開度として、本発明の原子炉自動起動装置により
制御棒を自動操作し、モードスイッチ切替えのためのＡ
ＰＲＭ下限クリアレベルの達成およびタービンバイパス
弁開度１０％レベルを達成したケースを示している。

このグラフに示されるように、本発明の原子炉自動起動
装置では、目標状態接近時には、制御棒が自動的にノッ
千単位で引抜かれ、目標状態が達成された後は、自動的
仁制御棒操作が中断され目標熱出力が維持される。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の原子炉自動起動装置では、
原子炉起動時の定格圧力達成後からタービン併入前まで
の制御棒操作を自動的に行うことができ、運転員の負担
軽減および運転信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の原子炉自動起動装置の構成
図、第２図は＄１図に示す原子炉自動起動装置を用いて
原子炉を起動させた時のｆｌｉ御棒引棒引抜本数性子束
変化亭、炉水温度、中性子束、タービンバイパス弁開度
の変化を示すグラフ、第３図は原子炉起動時の各プラン
トパラメータを示すグラフである。 １・・・・・・・・・原子炉 ２・・・・・・・・・中性子束検出器 ３・・・・・・・・・制御棒操作量判定装置４・・・・
・・・・・制御棒駆動制御装置５・・・・・・・・・表
示装置 ６・・・・・・・・・タービンバイパス弁７・・・・・
・・・・加減弁 ８・・・・・・・・・タービン ９・・・・・・・・・復水器 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉心内に配置された中性子束検出器によって測定
   される中性子束の測定信号を入力され、この中性子束と
   予め設定された中性子束設定値とを比較して制御棒操作
   量を判定する制御棒操作量判定装置を備え、この制御棒
   操作量判定装置によって判定された前記制御棒操作量に
   応じて制御棒駆動制御装置を介して制御棒を操作し、原
   子炉炉心の中性子束を上昇させるよう構成されたことを
   特徴とする原子炉自動起動装置。
2. （２）前記制御棒操作量判定装置は、中性子束偏差と中
   性子束偏差の変化率の線形結合により制御棒操作量を決
   定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原
   子炉自動起動装置。
3. （３）前記制御棒操作量判定装置は、中性子束と中性子
   束目標値によって決められる制御規則によって制御棒操
   作量を決定することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の原子炉自動起動装置。