JPH0210297A - 原子炉制御棒の自動制御方法 - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉制御棒の自動制御方法に関する。

（従来の技術） 従来より、沸騰水型（ＢＷＲ）原子力発電プラントの起
動では、まず制御棒全挿入状態から、制御棒を引き抜き
、原子炉を臨界状態にした後、一定のペリオドで中性子
束を上昇させる。

この後炉水温度が上昇してくるのでこの温度上昇率を予
め設定した値になるように制御棒位置を調整する。ここ
で、臨界状態とは一定の核分裂反応が接続する炉心状態
であり、実際には制御棒の操作を中断した後の中性子束
が２倍になる時間（ダブリングタイム）を評価して臨界
を判定している。炉水温度の上昇率は５５℃／時が上限
値となっている。この上限値を守って出力を上昇させて
所定の圧力に達すると、制御棒操作を中断し圧力をホー
ルドして、原子炉の蒸気を利用する５ＪＡＥなどの運転
を実行する。

これらの運転が完了すると再び、炉水温度上昇率に制限
をおいて出力上昇させ、目標圧力に到達すると、タービ
ンバイパス弁が開いて、さらに制御棒を引き抜いてバイ
パス弁開度が所定の値になるまで出力上昇する。この目
標圧力に達するまでに、何回か圧力をホールドして機器
の起動等を実施する必要がある。

圧力をホールドした状態から次の圧力に移るためには昇
温率ゼロの状態から目標とする昇温率まで上昇させる過
程が必要となる。即ち、圧力をホールドする機会が多け
れば昇温率を上昇させるための操作の機会が増加する。

昇温率を目標値まで上昇させる操作と、目標値に達した
昇温率をキープするための操作とに分けると、前者の方
が難しい。この理由は昇温率が目標値に達した後は出力
レベルを保つように制御棒を抜けば良いが、この昇温率
が目標値に達するまでは目標とする昇温率レベルが不明
であるので、昇温率の変化を見ながら手探りで運転する
必要があるためである。

現在のＢＷＲ原子力発電プラントでは、これらの制御棒
操作はすべて手動で実行されている。この操作はオペレ
ータのワークロードとして最も高いものであることから
、この制御棒操作の自動化が検討されている。特に炉水
温度上昇率を制限値内に保って出力上昇させる昇温制御
については、例えば炉水温度の変化率を目標値と比較し
、この偏差の積分量から出力の目標値を求め、この目標
値が実現するように制御棒を自動制御する方法等が開示
されている（特開昭５２−８７４８７号公報）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来の制御棒自動制御方
法では、炉水温度上昇率を一定に保つ運転には適してい
るが、炉水温度が変化していない状態から目標の炉水温
度上昇率を実現する出力レベルまで上昇させる過程では
適用することが困難であるという問題があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
で、ＢＷＲ原子力発電所の起動運転時の昇温過程におい
て、昇温率の小さい状態から目標の昇温率までの出力上
昇過程でも適用でき、また目標の昇温率を保持するため
の制御にも有効な制御棒の自動制御が可能な原子炉制御
棒の自動制御方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の原子炉制御棒の自動側゛御方法は、沸騰水型原
子炉の制御棒を自動制御する方法において、炉水温度上
昇率の目標値と計測値との差を積分し、この積分値と計
δＩ１１シた中性子束の対数値との差に比例させて目標
とする制御棒位置を求め、この目標制御棒位置と実際の
制御棒位置との差に基いて制御棒の移動量を自動制御す
ることを特徴とするものである。

（作　用） 本発明は、上述した方法により、目標とする炉水温度上
昇率に早く到達し、かつ到達後に炉水温度変化率の変動
の小さい運転が可能となる。

（実施例） 以下、本発明方法の一実施例について図を参照して説明
する。

第２図は、実施例方法の基本的な考え方を示す制御構成
図、本実施例の考え方は目標の炉水温度上昇率Ｔｔと計
測した炉水温度上昇率Ｔとを比較し、計測値Ｔが目標値
Ｔｔに較べて非常に小さい場合は中性子束増加の目標ペ
リオドτｔとして小さい値が設定される。この設定され
た目標ペリオドでｔと計測したペリオドτとを比較し、
両者の差に応じて制御棒が挿入されたり、引き抜かれた
りする。

即ち、制御棒操作量ΔＣＲは、 ΔＣＲ−に２（τｔ−１−τ−１）　　　　・・・・・
・（１）ここで、 Ｔｔ　”＝　ｋ＋　　（Ｔｔ−’−千−１）　　　　・
・・・・・（２）尚、制御棒による反応度の投入はディ
スクリートにしか変化しないので不感帯が設けられてお
り、制御棒の出し入れが頻繁に起こることを防止してい
る。

このような制御系によれば、炉水温度上昇率の目標値Ｔ
ｔとのずれが大きい場合は、目標ペリオドτｔを小さく
設定し、急速に出力を上昇させるが、これが目標値に近
づいた場合には目標ペリオドτｔを小さく設定してゆっ
くりと出力上昇させるという考え方である。

ところで、上述した制御方式では、炉水温度上昇率が目
標のレベルに達した後は温度変化率の目標値と計測値に
ある程度の差が瞬間的に生じた場合でも制御棒操作命令
が発生することになるので、温度外乱に対して弱い可能
性がある。

そこで、第１図に示した制御系全体を積分したシステム
とする。ここで上述（１）　、（２）式は、ΔＣＲ−に
２（Ｉｎφｔ−１ｎφ） となる。ここで、ＣＲは主制御棒操作量（制御棒操作量
の積分）に対応する量である。即ち、必要とする全制御
棒操作量と現在の主制御棒引き抜き量との差が操作すべ
き制御棒となる。この量がある値の範囲内なら制御棒操
作信号は発生されないが、これがこの範囲を越えると引
き抜きあるいは挿入の操作信号が発生する。尚、この操
作信号のうち引き抜き側の要求はペリオドが短い場合は
無視されて、ペリオドが極端に短くなることを防いでい
る。これらのリミッタは第２図に示したシステムでも共
通に必要である。

上述した制御棒の制御方法による制御結果を第２図およ
び第３図に示した。

これは原子炉圧力２０ｋｇ／ｃｌから炉水温度上昇率の
目標値を５０℃／時として制御した結果である。

第３図には、制御棒引き抜き量と炉水温度変化率および
中性子束レベル（出力レベルと等価）を示し、第４図に
は給水流量とＣＵＷダンプ流量と蒸気流量および炉水温
度上昇率を示した。

第３図より、初め温度上昇率の変動は大きいもののやが
て温度上昇率は４３℃／時付近で整定し、やがて緩やか
に減少している。整定してる間も炉水温度上昇率は若干
変動しているが、これらの変動は主として原子炉水位を
一定に保つための給水制御系の動きによるものである。

原子炉の起動時の給水制御は炉心に水を供給するための
給水流量と炉心から水を取り除くためのＣＵＷダンプ流
量とがある。第４図では給水流量が増加して、炉心内に
冷たい水が流入すると炉水温度上昇率が大幅に下がるこ
とがゎがる。また、定常状態になっても給水の変動と温
度上昇率の変動は同期して変化していることがゎがる。

これらの結果から、本実施例による制御棒はｌ晶度外乱
がある状態でも有効に機能することがわかる。また第５
図に示したものは特開昭５２−６７４８７号公報に開示
されているものに近い制御構成を持つものの結果である
が、定常状態での特性は第３図と全く同じであり、定常
の温度上昇率に達する時間は本実施例の方が倍量上早い
ことがわかる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の原子炉制御棒の自動制御方
法によれば、目標とする炉水温度上昇率に早く到達し、
かつ到達後に炉水温度変化率の変動の小さい運転が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による制御系システムを示す図
、第２図は実施例の基本となる制御系システムを示す図
、第３図は実施例による制御結果を示す図で制御棒引き
抜き量と炉水温度変化率および中性子束レベルとの関係
を示し、第４図は実施例による制御結果を示す図で給水
流量とＣＵＷダンプ流量と蒸気流量および炉水温度上昇
率との関係を示し、第５図は従来方法による制御結果を
示す図で制御棒引き抜き量と炉水温度変化率および中性
子束レベルとの関係を示す図である。 出願人　　　　　　日本原子力事業株式会社同　　　　
　　　株式会社　東芝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 沸騰水型原子炉の制御棒を自動制御する方法において、 炉水温度上昇率の目標値と計測値との差を積分し、この
   積分値と計測した中性子束の対数値との差に比例させて
   目標とする制御棒位置を求め、この目標制御棒位置と実
   際の制御棒位置との差に基いて制御棒の移動量を自動制
   御することを特徴とする原子炉制御棒の自動制御方法。