JPH0220958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は原子炉制御棒を電動機によつて駆動制
御するようにした制御棒駆動制御装置に係り、特
に制御棒の位置決め手段の改良に関する。

発明の技術的背景 従来のこの種の制御棒駆動制御装置は、一般に
第１図に示す如く構成されている。すなわち端子
１に駆動距離指令を与えると、駆動時間設定器２
は上記指令を標準時間との関係から電動機駆動時
間を算出しタイマー３をセツトする。タイマー３
は上記セツトされた時間だけ電動機駆動回路４に
動作指令信号を与える。

電動機駆動回路４は上記動作指令信号を与えれ
ている期間、挿入または引抜操作指令に基いて電
動機５を正回転または逆回転させる。上記電動機
５の回転力は、動力変換器６を介して制御棒７に
伝達される。かくして制御棒７の挿入または引抜
きが行なわれる。

背景技術の問題点 上記構成の従来の制御棒駆動制御装置には次の
ような問題がある。すなわち一般に制御棒７を挿
入する場合に必要な電動機出力トルクと、制御棒
７を引抜く場合に必要な電動機出力トルクとは、
制御棒７の荷電成分の影響により異なる。したが
つて駆動時間設定器２によつて設定された一定時
間だけ電動機５を回転させるようにした上記構成
の装置では、上記トルクの違いにより制御棒挿入
時と制御棒引抜時とで、駆動速度に差を生じる。
このため一般には、制御棒７の最終駆動距離は引
抜時の方が大きくなる。

第２図はそのもようを示す図である。第２図か
ら明らかなように、一定時間Ｔだけ電動機５に通
電して回転させると、挿入時においては曲線Ａで
示す如く最終駆動距離がＬ１となり、引抜時にお
いては曲線Ｂで示す如く最終駆動距離がＬ２とな
る。このため駆動距離にL2−L1＝Ｅなる誤差を
生じる。上記誤差Ｅは駆動時間Ｔの絶対値が大き
いほど大きくなる。また電動機５をステツプ動作
させる駆動方式を採用した場合には、上記誤差が
累積加算させることになる。かくして従来の装置
では原子炉の出出力制御を正確に行ない難い問題
があつた。

なお、上記誤差を除去すべく、電動機５の回転
角（位置）を検出し、その検出信号を電動機駆動
制御部にフイードバツクして電動機５の回転量を
制御するようにした装置が考えられる。しかし上
記の如くにすると、フイードバツク制御系の構成
が著しく複雑化し高価格なものになるばかりでな
く、何らかの原因により上記フイードバツク信号
がなくなると、制御棒７の逸走という事態も招く
ことになり、安全管理上問題がある。したがつて
上記のようなフイードバツク制御による誤差除去
手段は採用できなかつた。

発明の目的 本発明の目的は、タイマーを使用した簡易な構
成の装置であり乍ら、制御棒の挿入および引抜き
位置が常に所要位置となり、原子炉の出力制御を
正確に行なえると共に、たとえばフイードバツク
系が故障したような場合でも制御棒の逸走といつ
た事態を招くおそれがなく極めて安全性が高い
上、低コストで製作可能な制御棒駆動制御装置を
提供することにある。

発明の概要 本発明は上記目的を達成すべく次の如く構成し
たことを特徴としている。すなわち駆動時間設定
器により標準速度設定器から送出される標準速度
信号と駆動距離指令信号により与えられる駆動距
離から電動機の駆動時間を算出して駆動時間設定
信号を得、この信号を可変タイマーに与えて同タ
イマーの動作期間を設定する。そして上記タイマ
ーの動作期間中、電動機駆動回路を作動させ、制
御棒の挿入または引抜き指令に応じた電動機駆動
用電力を送出させる。そしてこの電力を電動機供
給することにより電動機を正回転または逆回転さ
せ、その回転力を操作機構を介して原子炉制御棒
に伝達する。かくして上記制御棒の挿入または引
抜きを行なわせる。一方、速度検出器によつて前
記制御棒の挿入速度または引抜き速度を検出し、
その検出速度を駆動時間補正器に与える。駆動時
間補正器では上記検出速度を予め定められた標準
速度と比較し、その偏差に応じた電動機駆動時間
の補正量を算出して前記タイマーに駆動時間補正
信号を与え、上記タイマーの動作時間を補正す
る。かくすることにより、電動機駆動回路の動作
時間を決定するタイマーの動作期間は、駆動時間
設定器から出力される駆動時間設定信号と、制御
棒駆動速度に応じた駆動時間補正信号とによつて
制御されることになり、制御棒の挿入位置および
引抜き位置が電動機の速度変化等の影響を受けな
いものとなる。

発明の実施例 第３図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図である。図において駆動時間設定器１１は原
子炉制御棒の駆動位置に応じた電動機駆動時間を
算出し、駆動時間設定信号を送出するものであ
る。すなわち上記駆動時間設定器１１は端子TA
から操作指令信号Ｓ１が与えられ、端子TBから
駆動距離指令信号Ｓ２が与えられ、標準速度設定
器１２から標準速度信号Ｓ３を与えられると、上
記距離指令信号Ｓ２と標準速度信号Ｓ３とから電
動機１５の駆動時間を算出し、駆動時間設定信号
Ｓ４を可変タイマー１３へ出力する。なお上記駆
動時間設定器１１は操作指令信号Ｓ１を可変タイ
マー１３、後述する駆動時間補正器１９における
積分器２１へ伝達する。

標準速度設定器１２は電動機１５の制御棒挿入
時における回転速度と制御棒引抜時における回転
速度との平均速度を標準速度として設定するもの
であり、その標準速度信号Ｓ３を駆動時間設定器
１１ならびに後述する駆動時間補正器１９の除算
器２２に与える。

可変タイマー１３は、駆動時間設定器１１から
送出される駆動時間設定信号Ｓ４により標準的な
動作期間を設定される。すなわち、可変タイマー
１３は駆動時間設定器１１から駆動時間設定信号
Ｓ４が入力し、且つ同設定器１１を介して操作指
令信号Ｓ１を与えられると、オン状態となる。そ
して上記信号Ｓ４により設定された動作期間を経
過するとオフ状態となる。なおこの可変タイマー
１３の動作期間は後述する駆動時間補正器１９か
ら駆動時間補正信号Ｓ９を与えられると、この補
正信号Ｓ９と前記駆動時間設定信号Ｓ４とを加え
合せた時間信号に応じたものとなる。つまり補正
信号Ｓ９により動作期間が補正されるものとなつ
ている。

電動機駆動回路１４は上記タイマー１３の動作
期間中だけ、制御棒１７の挿入または引抜き指令
すなわち操作指令信号Ｓ１の内容に応じた電動機
駆動用電力を送出する。この駆動回路１４として
はたとえば一対のトランジスタからなる電動機正
回転制御用のスイツチング素子および電動機逆回
転制御用のスイツチング素子を設け、これらのス
イツチング素子のいずれか一方を操作指令信号Ｓ
１により選択し、選択されたスイツチング素子を
タイマー１３の出力信号Ｓ５により所定期間オン
となし、制御棒挿入時には電動機正回転駆動用電
力を送出し、制御棒引抜時には電動機逆回転駆動
用電力を送出する如く構成したものを用いる。

電動機１５は前記駆動回路１４から供給される
電力により所定時間正回転または逆回転する可逆
転モータである。

操作機構１６は電動機１５の回転力を原子炉制
御棒１７に伝達し上記制御棒１７の挿入または引
抜き操作を行なうものであり、具体的には回転運
動を直線運動に変換する動力変換器などで構成さ
れている。

速度検出器１８は、制御棒１７の挿入速度また
は引抜速度を検出するものであつて、具体的には
電動機１５に直結されたスピードメータ等により
構成されている。

駆動時間補正器１９は、上記速度検出器１８で
検出された検出速度を標準速度設定器１２から与
えられる標準速度と比較し、その偏差に応じた電
動機駆動時間の補正量を算出する。そして上記補
正量に相当する補正信号Ｓ９を前記タイマー１３
に与え、上記タイマー１３の動作期間を補正する
ものである。具体的には図示の如く減算器２０、
積分器２１、除算器２２等で構成されている。

上記減算器２０は標準速度設定器１２から与え
られる標準速度信号Ｓ３と、速度検出器１８から
入力する検出速度信号Ｓ６との差S7＝S3−S6を
得、この差信号Ｓ７を積分器２１に与える。

積分器２１は駆動時間設定器１１を介して与え
られる操作指令信号Ｓ１により動作開始し、前記
減算器２０からの差信号Ｓ７について時間積分す
る。

除算器２２は上記積分器２１の積分出力Ｓ８を
標準速度設定器１２から与えられる標準速度信号
Ｓ３により除すことにより、駆動時間補正信号
S9＝S8÷S3を得、これを前記可変タイマー１３
に与える。

次に上記の如く構成された本装置の作用効果の
説明を、動作説明を通して行なう。

先ず駆動時間設定器１１に端子TBから駆動距
離指令信号Ｓ２が与えられ、標準速度設定器１２
から標準速度信号Ｓ３が与えられた状態におい
て、端子TAから操作指令信号Ｓ１が与えられる
と、駆動時間設定器１１は第４図に破線で示す如
く信号Ｓ２にて与えられた所定の駆動距離を標準
速度Ｖ２で駆動するのに必要な時間Ｔ２を算出す
る。そしてこの算出時間Ｔ２に相当する、駆動時
間設定信号Ｓ４を可変タイマー１３に与える。

なお第４図は電動機駆動速度の時間的変化を示
した図で、図中二つの実線は一定の駆動距離を駆
動する場合において制御棒挿入時には駆動速度Ｖ
１で時間Ｔ３を要し、制御棒引抜時には駆動速度
Ｖ３で時間Ｔ１を要することを示している。なお
Ｖ１＜Ｖ３，Ｔ１＜Ｔ３である。

ところで可変タイマー１３には前記駆動時間設
定信号Ｓ４のほかに駆動時間補正器１９からの補
正信号Ｓ９も入力するが、初期状態においては上
記補正信号Ｓ９は零である。このため可変タイマ
ー１３は当初は設定信号Ｓ４のみに応じた標準的
な動作期間を設定される。

この状態において操作指令信号Ｓ１として挿入
指令信号がタイマー１３および電動機駆動回路１
４に与えられると、可変タイマー１３がオン状態
となり出力信号Ｓ５を駆動回路１４に与えると同
時に、駆動回路１４が挿入側に切換わる。このた
め電動機１５に正回転駆動用電力が供給され、電
動機１５は正回転をはじめる。したがつて操作機
構１６を介して制御棒１７は挿入操作される。こ
のとき電動機１５が必要とする出力トルクは制御
棒１７の荷重成分の影響により引抜時より大き
い。したがつてこのときの駆動速度Ｖ１は第４図
に示す如く標準速度Ｖ２より小さいが、この速度
Ｖは速度検出器１８によつて検出され駆動時間補
正器１９における減算器２０に検出速度信号Ｓ６
として入力する。このため上記減算器２０により
標準速度信号Ｓ３と検出速度信号Ｓ６との差が算
出される。つまり標準速度Ｖ２に対する検出速度
Ｖ１の偏差が検出される。この偏差に相当する差
信号Ｓ７は、操作指令信号Ｓ１の入力と同時に動
作開始する積分器２１によつて時間積分される。
上記積分器２１の積分出力信号Ｓ８は、除算器２
２において標準速度信号Ｓ３で除される。つまり
駆動速度が標準速度設Ｖ２から挿入時速度Ｖ１に
減じることによつて生じる駆動距離の不足分を、
標準速度Ｖ２で駆動するのに要する時間が算出さ
れる。そしてこの算出結果である駆動時間補正信
号Ｓ９が可変タイマー１３に与えられると、可変
タイマー１３は上記補正信号Ｓ９に応じた時間だ
け動作期間を延長される。

なお実際の電動機駆動速度つまり検出速度はＶ
１であるため、理論上は積分出力信号Ｓ８を検出
速度信号Ｓ６で除すことにより、前記駆動距離の
不足分を検出速度Ｖ１で駆動するのに必要な時間
を算出することの方が、より正確な補正を行なえ
るといえる。しかし、検出速度Ｖ１は一般には不
安定で、微細に変動することが予測されるので前
述した如く標準速度で除す方が演算上の安定性に
すぐれているといえる。なお標準速度Ｖ２で除し
た場合と検出速度Ｖ１で除した場合とを比較して
みると、現実には殆んど差がなく、第５図の曲線
Ｍで示すように駆動距離は指令信号Ｓ２に対応し
た駆動距離Ｌにほぼ等しいものとなる。

制御棒引抜駆動の場合も上述した挿入駆動の場
合と同様に作動する。ただしこの場合は第４図に
示す如く検出速度Ｖ３が標準速度Ｖ２より大きい
ので、その偏差に応じてタイマー１３の動作期間
はＴ２からＴ１へ減少する。その結果、第５図の
曲線Ｎで示すように駆動距離はほぼ指令距離Ｌに
等しいものとなる。

このように本装置においては、実際の駆動速度
に応じて電動機１５の駆動時間が制御されるの
で、制御棒挿入時と制御棒引抜時における駆動ト
ルクの違いにより駆動速度が異なつていても、制
御棒１７の駆動距離すなわち挿入位置は指令信号
Ｓ２に従つたものとなる。つまり精度よい制御棒
の位置決めを行なえる。また制御棒１７の挿入位
置の変化に伴う摺動摩擦の変化等により駆動速度
が複雑に変化する場合であつても、上記速度変化
に追縦して駆動時間が正確に補正されるので、常
に所定の駆動距離が確保される。さらに制御棒操
作機構１６等の経年変化により駆動速度が変化す
る場合においても駆動距離を自動的に補正できる
ので所要の位置決め精度を維持できる。そして特
に本装置では可変タイマー１３の動作期間自体を
補正するものであるため、たとえ速度検出器１８
に異常が生じたような場合においても、駆動速度
設定器１１から設定された標準速度時間に応じた
タイマー出力Ｓ５が送出されるので、少なくとも
制御棒１７の逸走といつた事態は回避し得る。ま
た本装置においてはタイマー１３を介して駆動時
間の制御を行なう方式のものであり、複雑なフイ
ードバツク制御回路を要さない。このため製作費
が低廉ですむ利点がある。

なお本発明は上述した一実施例に限定されるも
のではない。たとえば前記実施例では速度検出器
１８を電動機１５に結合した場合を示したが、操
作機構１６あるいは制御棒１７に結合させてもよ
い。要は制御棒１７の駆動速度を正確に検出でき
ればよい。このほか本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施できるのは勿論である。

発明の効果 本発明によれば、速度検出器により検出された
制御棒の挿入速度または引抜速度を予め定められ
た標準速度と比較し、その偏差に応じた電動機駆
動時間の補正量を算出し、これを駆動時間設定器
により標準的な動作期間を設定されている可変タ
イマーに与え、上記タイマーの動作期間の補正を
行なうようにしたので、電動機の駆動時間が制御
棒の実際の駆動速度に応じたものとなる。その結
果、制御棒の挿入位置および引抜位置が電動機の
速度変化等の影響を受けないものとなる。かくし
て、タイマーを使用した簡易な構成の装置であり
乍ら、制御棒の挿入位置および引抜位置が常に所
要位置となり、原子炉の出力制御を正確に行なえ
る上、たとえ速度検出器の故障といつたフイード
バツク系の故障が生じても制御棒の逸走といつた
事態を招くおそれがなく極めて安全性が高い上、
構成が簡単で低コストで製作可能な制御棒駆動制
御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒駆動制御装置の一例を示
すブロツク図、第２図は上記従来装置における駆
動時間と駆動距離との関係を示す特性図、第３図
〜第５図は本発明の制御棒駆動制御装置の一実施
例を示す図で、第３図は構成を示すブロツク図、
第４図は駆動時間と速度との関係を示す特性図、
第５図は駆動距離との関係を示す特性図である。 １１…駆動時間設定器、１２…標準速度設定
器、１３…可変タイマー、１４…電動機駆動回
路、１５…電動機、１６…操作機構、１７…制御
棒、１８…速度検出器、１９…駆動時間補正器、
２０…減算器、２１…積分器、２２…除算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 制御棒を駆動する電動機の制御棒挿入時にお
   ける回転速度と制御棒引抜時における回転速度の
   平均速度を標準速度として設定する標準速度設定
   器と、この標準速度設定器から送出される標準速
   度信号と駆動距離指令信号により与えられる駆動
   距離から電動機の駆動時間を算出して設定する駆
   動時間設定器と、この駆動時間設定器から送出さ
   れる駆動時間設定信号により動作期間を設定され
   る可変タイマーと、この可変タイマーの動作期間
   中だけ制御棒挿入指令または制御棒引抜指令に応
   じた電動機駆動用電力を送出する電動機駆動回路
   と、この電動機駆動回路から供給される電力によ
   り所定時間正回転または逆回転駆動される電動機
   と、この電動機の回転力を原子炉制御棒に伝達し
   上記制御棒の挿入または引抜操作を行なう操作機
   構と、前記制御棒の挿入速度または引抜速度を検
   出する速度検出器と、この速度検出器で検出され
   た速度を前記標準速度設定器で設定された標準速
   度と比較しその偏差に応じた電動機駆動時間の補
   正量を算出して前記タイマーに駆動時間補正信号
   を与え前記タイマーの動作時間を補正する駆動時
   間補正器とを具備したことを特徴とする制御棒駆
   動制御装置。 ２ 駆動時間補正器は、標準速度に対する検出速
   度の偏差を得る減算器と、この減算器で得られた
   偏差を時間積分する積分器と、この積分器の積分
   出力を標準速度で除算して補正量を算出する除算
   器とで構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の制御棒駆動制御装置。