JPH0130120B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉制御棒駆動機構の監視制御装置
に係り、特に機器の誤動作または手動操作の誤り
によつて制御棒が誤操作されるのを防止するのに
好適な構造の制御棒の誤操作防止装置に関する。

原子炉制御棒は原子炉を安定に制御するための
もので、それの駆動は従来より制御棒価値ミニマ
イザおよび制御棒操作阻止監視装置（以下ロツド
ブロツクモニタと称す）により監視されている。

制御棒価値ミニマイザは、あらかじめ解析に基
いて作成された制御棒操作手順を記憶しておき、
この手順と異なる操作が行なわれた場合には、そ
の操作を阻止する命令を発する装置であり、これ
によつて、炉心内に挿入されている多数の制御棒
が分坦する炉心反応度抑制能力（これを制御棒価
値という）を平均化し、特定の制御棒の引抜きに
より大きな反応度投入となることを防止してい
る。

この装置は、通常、原子炉起動操作の初期、す
なわち、出力レベルが０％から20〜30％定格まで
の範囲にあると動作する。しかし、これより高い
出力レベルでは、制御棒操作に細かい調整を必要
とし、あらかじめ解析的に操作手順を計画するこ
とが困難であり、また、逆に一旦決めて記憶して
ある計画にすべての運転が束縛されると運転の融
通性の面から好ましくない。そこで、高出力レベ
ルでの制御棒操作の監視は、ロツドブロツクモニ
タで行う。これは、炉心内に配置された中性子束
計測装置により炉心出力状態を監視し、この出力
があらかじめ設定された値よりも大きいか、また
は、大きくなつた時点で制御棒の操作を阻止する
装置である。

現在の原子炉安定性解析によれば、これら２つ
の監視装置で監視すれば、機器の誤動作や運転員
の誤操作により制御棒が引抜かれた場合でも、原
子炉の安全性を充分に保持できることが証明され
ている。しかし、上記の装置よりもさらに能率よ
く制御棒操作を監視できる装置であれば、原子炉
の運転許容範囲を広げることが可能となる。

第１図は、定格出力運転時に全挿入されていた
ある制御棒を誤つて連続的に引抜いたときの、引
抜きの各時点、すなわち、それぞれの制御棒挿入
位置に対応する燃料棒最高表面熱流束ａ、原子炉
出力ｂおよび熱水力的余裕度ｃの変化を示した特
性図である。第１図において、１は燃料棒最高表
面熱流束ａ、２は原子炉出力Ｂ、３は熱水力的余
裕度ｃを示す曲線である。従来のロツドブロツク
モニタによる制御棒引抜き阻止は、図に斜線で示
した領域４の約18ノツチ以上の部分で行われる。
原子炉は、この引抜き阻止時点までに生ずる熱流
束ａ、炉出力ｂの上昇や熱水力的余裕度ｃの低下
に対して充分な余裕をもつて設計されるが、引抜
き阻止がより早く行うことができれば、上記のそ
れぞれの指標ａ，ｂ，ｃが同図ほど大きく変化し
ないうちに引抜き阻止を行うことができる。逆に
いえば、通常運転時の指標ａ，ｂ，ｃの初期値を
それぞれ限界値Ａ，Ｂ，Ｃ（Ａ，Ｂ，Ｃはそれぜ
れ曲線１，２，３と領域４の限界線との交点の
値）に近ずけてもよいことになり、原子炉出力の
向上をはかることができる。

従来のロツドブロツクモニタでは、第１図に示
すように引抜き阻止までに比較的時間がかかる背
景に、中性子束計測信号によつて引抜き阻止動作
の要否を判定するための設定値をあまり定格出力
レベルに近ずけられないということがある。中性
子束計測信号には中性子束のゆらぎに起因するノ
イズが含まれているので、これにより不必要に制
御棒操作阻止が行われないよう、通常、この設定
値は定格出力より５〜10％高めに定められる。こ
れが操作阻止が遅くなる原因の１つになつてい
る。

本発明の目的は、選択した制御棒が操作前に所
定位置に位置していることが確認でき、制御棒の
誤動作を短時間に阻止できる制御棒の誤操作防止
装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の特徴は、操作する
制御棒の選択にて作動する制御棒操作阻止手段
と、前記制御棒の位置を検出する手段と、前記制
御棒操作阻止手段の作動後に前記選択された制御
棒の位置とその制御棒の前回操作の停止位置との
一致状態を判定し、これらの位置が異なつている
ときに警報信号を出力する第１監視手段と、前記
選択された制御棒の目標位置を設定する制御棒目
標位置設定手段と、前記目標位置に応じて前記選
択された制御棒を操作する制御棒駆動手段と、前
記目標位置と操作する所定時間前の前記選択され
た制御棒の位置との差である第１絶対値及び前記
目標位置と前記選択された制御棒の操作中の位置
との差である第２絶対値を演算し、前記第２絶対
値が前記第１絶対値を超えたときは前記制御棒操
作阻止手段に制御棒操作阻止信号を出す第２監視
手段とを備えたことにある。

以下本発明を第２図ないし第７図に示した実施
例を用いて詳細に説明する。

第２図は本発明の制御棒の誤操作防止装置の論
理の一実施例を示すフローチヤートである。ま
ず、処理５で操作する制御棒の選択ボタンをオン
すると、自動的に処理６で制御棒操作（自動、手
動を含む）を阻止する回路が働く（以下ロードブ
ロツクという）。次に処理７で前回の制御棒操作
が要求どおりに行われたか、さらに、前回の制御
棒操作後に制御棒位置が何らかの外乱にて移動し
ていないかを確認する。すなわち、現在の制御棒
位置NP₀が前回の制御棒操作時に最終位置として
設定された位置SET_Pと等しいか否かを判定する。
これはSET_P−NP₀＝Ｄとしたときに、Ｄ＝０で
あるかどうかを判定すればよい。そしてＤ≠０の
ときは警報（アラーム１）を発し、Ｄ＝０のとき
は処理８で制御棒操作目標位置をSET₀にセツト
する。次に処理９で現在の制御棒位置NP₀と
SET₀との差D₀を演算し、処理10でD₀を記憶す
る。そして処理11でこのD₀を新しいD_Pとして、
処理12でロツドブロツクを解除する。ロツドブロ
ツクが解除されると処理13で制御棒操作が開始さ
れる。次に処理14で監視時刻での操作中の制御棒
位置NP_tを知り、処理15で今回の制御棒操作目標
位置SET₀とNP_tの差D_tを演算する。そして処理
16でD_tの絶対値とD_Pの絶対値とを比較し、実際
の制御棒操作が目標位置に近づきつつあるか否か
を判定し、｜D_t｜≦｜D_p｜の関係が成立しない、
すなわち、目標位置に近づいていない場合は、処
理17で再びロツドブロツクし、警報（アラーム
２）を発する。また｜D_t｜≦｜D_p｜の関係が成
立するときは、処理18で｜D_t｜＝０であるかど
うかを判別し、｜D_t｜＝０でないときは、さらに
制御棒操作を続けさせるために、処理19でこの
D_tを新しいD_pとして処理13に移り、上記のルー
プを繰り返す。

｜D_t｜＝０のときは、処理20で｜D_p｜＝０で
あるかどうかを判別し、｜D_p｜＝０でないとき
は、処理21で、D_tを新しいD_pとし上記のループ
を繰返す。｜D_p｜＝０のときは演算を終了する。
ところで、処理14〜16、18〜21における演算は、
制御棒が１ポジシヨン動く前に短時間内に終了さ
せることができるので、制御棒が連続的に誤動作
される場合でも、次のポジシヨンに移動する前に
操作阻止信号を発して、制御棒誤操作を防止する
ようにすることができる。すなわち、異常方向へ
の操作検出後、最初の停止可能位置で制御棒操作
阻止を行うことができる。

第３図は第２図の論理を用いた本発明の制御棒
の誤操作防止装置の一実施例を示すブロツク図
で、沸騰水型原子炉に適用した場合を示してあ
る。第３図において、原子炉２２の内部に収納さ
れた炉心２３は、制御棒２４によつて制御され
る。制御棒２４は制御棒駆動装置２５によつて駆
動され、操作盤２６からの信号で指定される位置
に停止する。制御棒停止位置は、制御棒位置検出
装置２７によつて検出されて、操作盤２６に付属
する表示器（第４図に示す）に表示される。第２
図に示した論理を行う論理回路は、論理演算器２
８に収納されており、操作盤２６に設けられてい
る制御器２９によつて起動し、論理演算および判
定動作を開始する。そして論理動作の過程で制御
棒操作を阻止する必要があるときは、制御棒操作
阻止信号（ロツドブロツク信号）を発生し、これ
を制御棒操作阻止装置３０に伝え、制御棒２４の
動きをとめる。

第４図は第３図の制御器の一実施例を示す構成
図で、それぞれの制御棒２４に１対１に対応し、
それぞれの制御棒２４の目標位置を設定する制御
棒目標位置設定器３１、制御棒２４の現在位置指
示計３２、どの制御棒２４かを選択する選択ボタ
ン３３、確認ボタン３４、許可ランプ３５、アラ
ーム１用ランプ３６、アラーム２用ランプ３７等
が設けられており、オペレータからの指示を論理
演算器２８に伝えるとともに、論理演算器２８か
らのアラームや許可信号によりそれらをランプ表
示する。

上記した本発明の実施例によれば、下記の効果
がある。

(1) 制御棒引抜きシーケンスにそつて計画通りの
位置に制御棒２４が止まつていることを、選択
した制御棒２４の操作をする前に確認すること
が可能になり、予定外の制御棒引抜きによる燃
料の損傷を防止することができる。

(2) あらかじめ選択した制御棒２４の操作目標位
置を設定し、この設定値と現在の制御棒２４の
位置との比較による監視回路が設けてあるた
め、運転員の二重の誤操作がない限り、制御棒
操作の信頼性を十分確保することができる。

(3) 誤操作等によつて制御棒２４が引抜かれるノ
ツチ数（制御棒が停止し得る位置をノツチ位置
といい、ノツチ位置およびその中間にポジシヨ
ン検出器が設けられている）は、高々１ノツチ
とすることができ、いいかえれば、停止可能な
最初の停止位置で制御棒操作阻止を行うことが
できるので、燃料に対するインパクトをほとん
どなくすることが可能になる。

第５図は本発明の装置の論理の他の実施例を示
すフローチヤートで、第５図においては、開始か
らアラーム２を発生するまでは第２図に示した論
理と同一であるが、アラーム２が発せられるの
は、操作員が意図する操作とは逆の操作（誤操
作）が行われる場合があるので、下記の論理が追
加してある。すなわち、アラーム２が発生した場
合は、処理38で制御棒停止位置NP₁を知り、処理
39で設定値SET₀とNP₁との耳D₁を演算し、処理
40でD₁を記憶する。そして処理41でこのD₁を新
しいD_pとして、処理42でロツドブロツクを解除
する。次に処理43で戻り動作開始信号を発生し、
処理13′で制御棒操作が開始される。以後の処理
14′〜21′は第２図の処理14〜21と同様である。た
だし、処理17′で再びロツドブロツクしたときは
警報（アラーム３）を発し、処理20′で｜D_p｜＝
０のときはアラーム２を解除して演算を終了す
る。このようにして、戻り動作を行わせ、操作員
の意図する正常な方向へ制御棒を操作させるよう
にする。

第６図は第５図の論理を用いた本発明の他の実
施例を示すブロツク図で、第３図と同様沸騰水型
原子炉に適用した場合を示してある。第６図にお
いて、第３図と同一部分は同じ符号で示し、説明
を省略する。第３図と異なるところは、論理演算
器２８′には第５図に示した論理を行う論理回路
が収納されており、論理演算器２８′より戻り動
作開始信号が発せられると、戻り動作指令器４４
が動いて、制御棒駆動装置２５を戻り動作させる
ようにしてある点にある。

第７図は第６図の制御器の一実施例を示す構成
図で、第７図において、第４図と異なるところ
は、アラーム３用ランプ４５が追加してある点に
あり、その他は第４図と同様である。

第５図〜第７図に示した実施例によれば、操作
員が意図する方向とは逆の誤つた操作が行われた
場合、この誤操作を防止、修正し、正常な操作に
復帰させることができるという新たな効果があ
り、その他の効果は第２図〜第４図に示した実施
例の場合と同様である。

本発明によれば、第１監視手段により選択した
制御棒が操作前に所定位置に位置していることが
確認できるので、選択された制御棒の適切な目標
位置を設定できる。このため、目標位置の誤設定
に伴う予定外の制御棒操作による不都合（例え
ば、制御棒引抜き量の多大な設定による燃料の破
損）の発生を防止できる。又、本発明によれば、
第２監視手段を有しているので、制御棒の誤動作
を短時間に阻止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御棒挿入位置と燃料棒最高表面熱流
束、原子炉出力および熱水力的余裕度との関係線
図、第２図は本発明の制御棒の誤操作防止装置の
論理の一実施例を示すフローチヤート、第３図は
第２図の論理を用いた本発明の誤操作防止装置の
一実施例を示すブロツク図、第４図は第３図の制
御器の一実施例を示す構成図、第５図は本発明装
置の論理の他の実施例を示すフローチヤート、第
６図は第５図の論理を用いた本発明の他の実施例
を示すブロツク図、第７図は第６図の制御器の一
実施例を示す構成図である。 ２２……原子炉、２３……炉心、２４……制御
棒、２５……制御棒駆動装置、２６……操作盤、
２７……制御棒位置検出装置、２８……論理演算
器、２９……制御器、３０……制御棒操作阻止装
置、３１……制御棒目標位置設定器、３２……制
御棒現在位置指示計、３３……選択ボタン、３４
……確認ボタン、３６，３７，４５……アラーム
ランプ、４４……戻り動作指令器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 操作する制御棒の選択にて作動する制御棒操
   作阻止手段と、前記制御棒の位置を検出する手段
   と、前記制御棒操作阻止手段の作動後に前記選択
   された制御棒の位置とその制御棒の前回操作の停
   止位置との一致状態を判定し、これらの位置が異
   なつているときに警報信号を出力する第１監視手
   段と、前記選択された制御棒の目標位置を設定す
   る制御棒目標位置設定手段と、前記目標位置に応
   じて前記選択された制御棒を操作する制御棒駆動
   手段と、前記目標位置と操作する所定時間前の前
   記選択された制御棒の位置との差である第１絶対
   値及び前記目標位置と前記選択された制御棒の操
   作中の位置との差である第２絶対値を演算し、前
   記第２絶対値が前記第１絶対値を超えたときは前
   記制御棒操作阻止手段に制御棒操作阻止信号を出
   す第２監視手段とを備えたことを特徴とする制御
   棒の誤操作防止装置。