JPH0221558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力網に電力を供給する発電機を駆動
する蒸気タービンに対して加圧水型原子炉によつ
て供給される出力の調節方法に関する。加圧水型
原子力発電所においては、加圧水によつて構成さ
れている１次流体と蒸気発生器中で蒸気に変換さ
れる水によつて構成されている２次流体との間の
熱交換によつて蒸気が作り出され、この蒸気が発
電機を駆動するタービンの駆動流体として使用さ
れる。

電力網が要求する電力は時間によつて変動する
ので、原子炉がタービンに供給すべき出力自体も
本質的に時間の経過とともに変動する。他方、原
子力発電所の運転とは無関係な理由によつて、か
なり長時間発電機と電力網との接続を切ることが
往々にして必要となる。この場合外部に電力を持
ち出す電力網は切り離されており、発電所の補助
回路に必要な電力を供給すれば十分であるから、
タービンが要求する出力は極めて少ない。一般に
この残留電力は発電所の定格出力の約５％でしか
ない。

与えられた出力プログラムにしたがつて原子炉
を運転するには、要求される出力プログラムの関
数として原子炉の炉心中を移動する中性子吸収用
の制御棒が利用される。

しかしながら、電力網の要求に応えるための電
力の大きくて急激な変化の場合、または発電所と
電力網の間の電気的な遮断、いわゆる隔離の場合
には、原子炉によつて蒸気タービンに供給される
出力を調節する補助手段を備えることが必要であ
る。

加圧水型原子炉は、したがつて、原子炉の過剰
の出力を吸収しうる人工的な負荷を作り出すこと
を可能にする蒸気のバイパス・システムを持つて
いる。この人工的な負荷はタービンの上流で取り
出される蒸気を大気中あるいは凝縮器に放散させ
ることによつて得られる。

この蒸気のバイパス・システムは定格負荷の10
％を越える変動幅をもつたタービン負荷の負の変
動、あるいはまた１分当り定格負荷の５％を越え
る負の傾斜を持つたタービン負荷の時間の関数と
しての変動を可能にする。

出力プログラムが要求する負荷の変動幅が小さ
い場合には、補償は制御棒の移動のみによつて行
なわれる。

バイパス・システムはまた、原子炉を緊急停止
させることなくターボ交流発電装置の電流を遮断
する隔離の際に、出力を補助回路への電力供給に
必要な出力（定格出力の約５％）まで極度に低下
させる時、過剰の出力を吸収することも可能にす
る。

原子炉の緊急停止の場合においては、バイパ
ス・システムはまた、１次回路の中に蓄積された
熱およびエネルギを除去し、蒸気発生器の安全弁
を開くことなく発電所をゼロ負荷の状態に置くこ
とを可能にする。

バイパス・システムはタービンへの蒸気の給気
口の上流にある原子炉の２次回路に設けられた１
群のバルブによつて構成されている。これらのバ
ルブの電気的制御は、タービンまたは原子炉の負
荷状態を表わすいくつかのパラメータの値を表現
する測定信号にもとづいて作り出された開の信号
による。

使用されるパラメータは温度または圧力もしく
はそれと均等であり、場合に応じて温度モードま
たは圧力モードの調節と呼ばれる。

温度モードの調節の古典的な方法はタービンの
第一の羽根車に対する圧力を測定し、その量を表
わす信号にもとづいていわゆる基準温度と同種の
パラメータを表わす信号を作り出す。この基準温
度は制御棒の移動の調節ために利用され、またバ
イパス制御のための基準温度として用いられる。

他方、原子炉の１次回路中の平均温度を測定
し、バイパスの基準温度と前進―遅延フイルタに
よつて補償される１次回路の平均温度との差によ
つて、関数発生器によつてバイパスの開きの信号
に変換される誤差信号を決定する。

発電所の隔離を行うときには、原子炉の出力は
定格出力から補助回路への電力供給を維持するの
に丁度必要な非常に低い出力まで下げる必要があ
る。この出力は多くの場合定格出力の５％のオー
ダである。

このとき、この出力をタービンに供給するため
に制御棒を使つて原子炉を制御するが、バイパス
の基準温度が原子炉運転のための基準温度に等し
いので、バイパスのバルブは閉じられている。

原子炉に要求されるこのように低い出力に対し
ては出力の自動調節は作動せず、出力がある一定
の閥直以下になると直ちに、操作員が手動で原子
炉の制御を行なわなければならない。

他方、再び電力網の接続を行なうときの原子炉
の出力は、出力上昇の際に当該電力網に供給され
る出力と同じように上昇しなければならない。

このような操作方法は明らかに不都合を生ず
る。

本発明の目的は、したがつて、炉心中における
中性子吸収用制御棒の移動と、原子炉中で発生す
る蒸気の一部をバイパスのバルブの開放によつ
て、タービン回路外へバイパスさせることとによ
つて、電力網に電力を供給する発電機を駆動する
蒸気タービンに対して加圧水型原子炉から供給さ
れる出力を調節する方法を提供することであつ
て、制御棒の移動を決定する関数のパラメータは
タービンの負荷を表わす信号にもとづいて作り出
され、かついわゆる基準温度と同種のパラメータ
となつており、一方バイパスの開放は基準温度と
原子炉の１次回路中の実際の平均温度との差によ
つて決定される。この調節方法はいかなる場合で
も原子炉の出力の自動調節を維持すること、およ
び発電所の隔離解除後に迅速にタービン出力の上
昇を実現することを要求される。

この目的のため、発電機と電力網との間の電気
的遮断、すなわち隔離の際に制御棒の位置を決定
するパラメータは、二つの基準温度すなわちその
一方はタービンの負荷を表わす信号にもとづいて
決定される温度であり、他方は隔離の際でも原子
炉の運転を自動的に行ないうる状態に原子炉を維
持する出力レベルを決める予め定められた温度で
ある二つの基準温度のうちの値の大きい方として
選ばれ、この際蒸気のバイパスは動作状態にあ
り、他方バイパスのバルブの開放の信号は、当該
信号に対する炉内温度の変化の影響を減衰するた
めに、出力レベルを表わす信号にもとづいて決定
される利得の信号によつて修正される。

本発明を一層良く理解しうるように、附図を参
照しながら、加圧水型原子炉を具えた原子力発電
所における本発明による調節方法の１実施の態様
を以下に記載するが、これは例示に過ぎず、何ら
これに限定されるものではない。

本図はタービン対して原子炉から供給される出
力の調節に必要な種々の装置を示すブロツク・ダ
イヤグラムである。

タービンの第一の羽根車での圧力の取出し装置
１がその圧力に比例する信号を関数発生器２に供
給し、当該関数発生器２が当該信号にもとづいて
バイパスの基準温度（TREC）に比例する信号を
作り出す。

例として、０と100％の間の負荷に対応する値
について第一の羽根車の圧力によつて測られるタ
ービンの負荷に比例する信号を供給する関数発生
器を示した。

関数発生器の２の手前で、タービンの第一の羽
根車に対する圧力を表わす信号が微分フイルタ３
に送られる。当該フイルタ３の機能は、タービン
の負荷に対して非常に速くて大きい振幅の変動を
与える隔離を検出することである。フイルタ３が
隔離を検出すると、信号が安定リレー４に送ら
れ、これが接点５を動作させる。

フイルタ３のタイミングは、事実上隔離には対
応しない短かい期間の故障についてはリレー４の
スイツチ・オンを避けるように最適化されてい
る。

一方、リレー４は特定の出力レベルから開始さ
れる隔離のみを考慮することを可能にする閥値Ｓ
を持つている。

接点５が閉じると最大値セレクタ６の第１のチ
ヤンネルに対して指令温度TRを表わす信号が送
られる。

この最大値セレクタ６の第２のチヤンネルは基
準温度TRECを表わす信号を受ける。

隔離が検出されると、最大値セレクタ６によつ
て温度TRと温度TRECの中の最大値が選択さ
れ、この最大値が制御棒を用いる原子炉の運転の
ための基準温度となる。原子炉の自動運転に使用
されるのはこの温度TREBである。

接点５が開いている場合には、基準温度
TREBは、従来技術の場合におけると同様に基
準温度TRECに等しい。

温度検知器１０によつて原子炉の１次回路の平
均温度が測定され、この平均温度を表わす信号を
受けた前進―遅延フイルタ７が信号TMOYを発
生し、これが減算器８に送られ、ここで１次回路
の平均温度に対応する信号と基準温度に対応する
信号との減算が行なわれて、TMOYマイナス
TRECに等しい誤差信号TERRが作り出される。
この誤差信号TERRは関数発生器９に送られ、
ここにおいてバイパスの開放の信号を構成する誤
差信号に比例する信号が作り出される。

タービンの第一の羽根車に対する圧力を表わす
信号は、他方では関数発生器２の手前で分岐され
て、時定数τをもつたフイルタ１４に送られ、当
該フイルタ１４を出た信号は関数発生器１５によ
つて処理され、ここで作り出された利得低下信号
が乗算器１２に送られる。乗算器１２において
は、バイパスの開放の信号と利得低下信号とにも
とづいて修正信号が送り出され、これがバイパス
のバルブの開閉の制御を行なう。

タービンの負荷が０から100％まで変動する時、
図に示されている関数発生器１５によつて、例え
ば利得を0.5と１の間で直線的に変化させること
ができる。

原子炉の出力が定格出力の30％のオーダの値に
調節されるように、隔離の場合の指令温度TRを
選択することにより、出力の自動調節が可能にな
る。一方、この際制御棒の作用により１次回路中
の平均温度が許容範囲内で変動するので、利得が
定格負荷から出発した隔離の始めにバイパスの完
全な開放を保証する一定の値を維持していれば、
バイパスの流量の大きな変動を惹き起こすことに
なる。

負荷の関数である可変の利得信号の発生は、定
格負荷から出発して行なわれる隔離の始めにバイ
パスの完全な開放を可能にする大きな利得を維持
しつゝ、上述の不都合を避けることを可能にす
る。

フイルタ１４の時定数τは、隔離の開始時の利
得の急激な低下を避けるために、大きくなければ
ならないが、一方においては利得が負荷の変動
（例えば毎分５％）に追従するのを可能にする値
でなければならない。

これらの互に矛盾する要求を満足させる値がこ
の実施例の場合に選ばれた。その値はτ＝200R
である。

本発明による方法の主要な利点が、発電所の隔
離の場合に原子炉の自動調節を維持すること、お
よび優れた安定化の条件下に隔離中に蒸気のバイ
パスを利用することを可能にすることであること
が理解されよう。

他方、発電所を再び電力網に接続するときに
は、電力網に供給される電力を一層急速に上昇さ
せることができる。これは、蒸気バイパスのバル
ブを閉じることによつて、タービン回路中への蒸
気の再循環に起因する出力上昇が原子炉の出力上
昇に加えられるからである。

しかしながら、本発明は以上記載された実施の
態様に限られるものではなくて、あらゆる変形を
含む。

すなわち負荷が０から100％に変動する時、バ
イパスの信号の利得が0.5と１の間で直線的に変
化するような実施の態様について記載したが、負
荷の関数としてこの利得の他の変化も考えること
ができる。例えば、利得の直線的な変化を０と出
力の特定の閥値（この値を超えと利得が一定値に
維持される）との間に限ることができる。

また、利得信号はタービンの負荷を決定するタ
ービンの第一の羽根車に対する圧力の測定にもと
づいて作り出されたが、原子炉中で検出器１７を
使つて行なわれる中性子束の測定にもとづいて作
り出すこともできる。

本発明は、特性および運転方法の如何にかかわ
らず、加圧水型原子炉による原子力発電所に適用
される。

【図面の簡単な説明】

図は原子炉からタービンに供給される出力の調
節に必要な装置を示すブロツク・ダイヤグラムで
ある。 １……圧力取出し装置、２，９，１５……関数
発生器、３……微分フイルタ、４……安定リレ
ー、５……接点、６……最大値セレクタ、７……
前進―遅延フイルタ、８……減算器、１０……温
度検知器、１２……乗算器、１４……フイルタ、
１７……中性子検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力網へ給電する発電機を駆動する蒸気ター
   ビンへ加圧水型原子炉が供給する出力を、発電機
   と電力網とを電気的に切り離す、電力網隔離と呼
   ぶ事態において、炉心の中性子を吸収する制御棒
   の動きによりそして原子炉がつくる蒸気の一部を
   バイパス弁を開いてタービン回路の外にバイパス
   することにより制御する方法であつて、制御棒の
   動きはそれ自体タービン負荷の測定された瞬時値
   の関数である基準温度と呼ぶパラメータの関数と
   して決められ、バイパス弁の開きは基準温度と加
   圧水を含む原子炉の一次回路の平均温度の測定瞬
   時値との間の差の値により決められるようにした
   加圧水型原子路の供給出力の制御方法において、 電力網隔離を示すタービン出力の急激で大きい
   減少を監視することにより電力網隔離があり得る
   ことを検知し、 電力網隔離を検知すると、 基準温度（TREC）を所定の限界値（TR）と
   比較し、 基準温度（TREC）の瞬時値が限界値（TR）
   より大きい限り基準温度（TREC）の瞬時値によ
   り制御棒の位置を決め、基準温度（TREC）の瞬
   時値が限界値（TR）より小さくなると限界値
   （TR）により原子炉の出力は、限界値（TR）が
   決める所定値に自動的にされて、その値を保ち、 バイパス弁を開く信号は、基準温度と一次回路
   の平均温度との差を表す信号（TERR）と原子
   炉の測定された瞬時出力の関数である利得信号と
   からつくられ、原子炉が低出力のときにバイパス
   を開いたときの温度変化の影響を小さくすること
   を特徴とした加圧水型原子炉の供給出力の制御方
   法。 ２ タービンの第１羽根車にかかる圧力を表す信
   号から基準温度が決められる請求項１に記載の加
   圧水型原子炉の供給出力の制御方法。 ３ バイパス弁を開くための信号を修正する利得
   信号が、タービンの第１羽根にかかる圧力を表す
   信号から決められる請求項１もしくは２に記載の
   加圧水型原子炉の供給出力の制御方法。 ４ タービンの第１羽根車にかかる圧力を表す信
   号が、電力網隔離の始めでの利得の急変を回避す
   るため遅延フイルタにより修正される請求項３に
   記載の加圧水型原子炉の供給出力の制御方法。 ５ バイパス弁を開くための信号を修正する利得
   信号が、原子炉の中性子束の測定値を表わす信号
   からつくられる請求項１，２，３もしくは４に記
   載の加圧水型原子炉の供給出力の制御方法。