JPH0241716B2 - - Google Patents

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JPH0241716B2
JPH0241716B2 JP56083490A JP8349081A JPH0241716B2 JP H0241716 B2 JPH0241716 B2 JP H0241716B2 JP 56083490 A JP56083490 A JP 56083490A JP 8349081 A JP8349081 A JP 8349081A JP H0241716 B2 JPH0241716 B2 JP H0241716B2
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power
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、沸騰水形原子力発電所の所内または
所外に原子炉出力を低下すべき原因が発生した際
に、原子炉再循環ポンプをトリツプまたはランバ
ツクし、必要に応じて選択制御棒の全部または一
部を緊急挿入することにより、原子炉の低出力連
続運転を可能にした沸騰水形原子炉の出力制御装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is capable of tripping or running back the reactor recirculation pump and providing the necessary The present invention relates to a power control device for a boiling water reactor that enables continuous low-power operation of the reactor by urgently inserting all or part of the selected control rods in accordance with the situation.

一般に、大容量のタービンバイパス弁を有する
沸騰水形原子力発電所においては、所外の電力系
統事故発生時またはタービントリツプ時に所内単
独運転を継続することを目的として、事故発生ま
たはタービントリツプ発生と同時に原子炉再循環
ポンプをトリツプまたはランバツクさせるととも
に、あらかじめ選択された選択制御棒を炉心へ緊
急挿入して原子炉出力を低下させ、またタービン
バイパス弁を急開させて原子炉から発生する蒸気
を復水器へ逃がすことにより、原子炉の低出力連
続運転を可能にしている。
In general, boiling water nuclear power plants with large-capacity turbine bypass valves are designed to continue isolated operation in the event of an off-site power system accident or turbine trip. At the same time, the reactor recirculation pump is tripped or runback, pre-selected control rods are urgently inserted into the reactor core to reduce reactor power, and the turbine bypass valve is suddenly opened to reduce the steam generated from the reactor. By releasing the reactor to the condenser, continuous low-power operation of the reactor is possible.

このように原子炉を低出力連続運転する場合、
タービンには発電所内の必要電力をまかなえるよ
うに約10%定格程度の蒸気流量が供給されるが、
このように蒸気流量が少ない状態ではタービンか
ら抽出して給水を加熱する給水加熱器がその本来
の機能を果すことができず、復水器で冷却された
水が加熱されずに原子炉へ供給されることにな
る。そうすると炉心入口の冷却水温度が低下して
原子炉内のボイド率が低下し、炉心熱出力が次第
に増加して低出力運転を継続できなくなるので、
この不具合を防止するため、あらかじめ選択され
た選択制御棒を緊急挿入するようにしている。こ
れを第1図により説明する。第1図は原子炉を低
出力運転に移行させた際の炉心熱出力の経時的変
化を示すもので、縦軸は炉心熱出力を定格に対す
るパーセントで示し、横軸は時間の経過を示して
いる。第1図の曲線Aは炉心熱出力100%(定格
に対して)、炉心流量100%(定格に対して)の初
期状態から原子炉再循環ポンプをランバツクさせ
た場合について示し、曲線B1は炉心熱出力100
%、炉心流量100%の初期状態から、曲線B2は炉
心熱出力80%、炉心流量100%の初期状態から、
曲線B3は炉心熱出力60%、炉心流量100%の初期
状態からそれぞれ原子炉再循環ポンプをランバツ
クさせ、かつ選択制御棒の挿入を行なつた場合に
ついて示している。なお、曲線B1〜B3について
の選択制御棒の挿入本数はいずれも同数である。
これらの曲線の比較から、次の点が明らかにな
る。
When operating a nuclear reactor continuously at low power in this way,
The turbine is supplied with a steam flow rate of approximately 10% of its rated capacity to cover the power required within the power plant.
In this state of low steam flow, the feedwater heater, which heats the feedwater extracted from the turbine, cannot perform its original function, and the water cooled by the condenser is supplied to the reactor without being heated. will be done. If this happens, the cooling water temperature at the core inlet will drop, the void ratio inside the reactor will decrease, and the core thermal output will gradually increase, making it impossible to continue low-power operation.
In order to prevent this problem, a pre-selected control rod is urgently inserted. This will be explained with reference to FIG. Figure 1 shows the change in core thermal output over time when the reactor is shifted to low-power operation.The vertical axis shows the core thermal output as a percentage of the rated value, and the horizontal axis shows the passage of time. There is. Curve A in Figure 1 shows the case where the reactor recirculation pump is run back from the initial state of 100% core thermal output (relative to rated) and core flow rate 100% (relative to rated), and curve B 1 is Core thermal output 100
%, from the initial state of core flow rate 100%, curve B 2 is from the initial state of core thermal power 80% and core flow rate 100%,
Curve B3 shows the case where the reactor recirculation pump is runback from the initial state of 60% core thermal output and 100% core flow rate, and selective control rods are inserted. Note that the number of inserted selection control rods for curves B 1 to B 3 is the same.
A comparison of these curves reveals the following points.

曲線Aのように、原子炉再循環ポンプのラン
バツクのみで、選択制御棒の挿入を行なわない
場合には、炉心熱出力が次第に増加していき、
低出力運転の継続が困難となるが、選択挿入棒
の挿入を行なえば、曲線B1〜B3の如く炉心熱
出力の増加を低く抑えることができ、低出力運
転の継続が可能になる。
As shown in curve A, when only the reactor recirculation pump is runback and no selective control rods are inserted, the core thermal output gradually increases.
Although it becomes difficult to continue low-power operation, if the selective insertion rods are inserted, the increase in core thermal output can be suppressed to a low level as shown by curves B 1 to B 3 , making it possible to continue low-power operation.

曲線B1〜B3の比較により、選択制御棒の挿
入本数を同数にすると初期状態によつて原子炉
整定出力は大幅に相違することがわかる。そし
て原子炉整定出力が広範囲の値をとると、原子
炉出力を安定に制御することが困難になる。そ
こで、原子炉整定出力を初期状態のいかんに拘
らず挾範囲に維持することが望まれる。
A comparison of curves B 1 to B 3 shows that when the number of selected control rods is the same, the reactor settling output differs significantly depending on the initial state. If the reactor settling power takes on a wide range of values, it becomes difficult to stably control the reactor power. Therefore, it is desirable to maintain the reactor settling output within the range regardless of the initial state.

一方、原子炉の部分出力運転時において、出
力をあまり増加させると炉心の安定性が損なわ
れ、また復水器がバイパス蒸気処理機能を果せ
ないことにもなる。さらに、部分出力運転状態
から初期状態へ復旧させる際の時間短縮と円滑
化を図るためには、原子炉整定出力を50%程度
の高レベルに維持することが望まれるのであ
る。
On the other hand, if the power is increased too much during partial power operation of the nuclear reactor, the stability of the core will be impaired and the condenser will not be able to perform the bypass steam processing function. Furthermore, in order to shorten and smooth the time required to restore the initial state from the partial power operating state, it is desirable to maintain the reactor settling power at a high level of about 50%.

本発明は以上の考察結果にもとづいてなされた
もので、その目的は、原子炉出力を低下すべき原
因が発生した際に原子炉を部分出力運転に移行さ
せる沸騰水形原子炉の出力制御装置において、部
分出力運転移行後の原子炉出力を安定に制御で
き、かつ発電所内の必要電力をまかなえ、また部
分出力運転から初期状態へ復旧する際の時間短縮
と円滑化を図ることができるようにすることにあ
る。
The present invention has been made based on the above considerations, and its purpose is to provide a power control system for a boiling water reactor that shifts the reactor to partial power operation when a cause for reducing the reactor output occurs. , it is possible to stably control the reactor output after transitioning to partial power operation, cover the necessary power within the power plant, and shorten and smooth the time when restoring from partial power operation to the initial state. It's about doing.

以下、本発明の構成を第2図に示す実施例にも
とづいて説明する。
The configuration of the present invention will be explained below based on the embodiment shown in FIG.

原子炉圧力容器1内の炉心2にて発生した蒸気
は主蒸気管3を通り、主蒸気加減弁4を介してタ
ービン5へ供給され、タービン5を駆動する。こ
のタービン5の回転により発電機6が駆動されて
発電をなし、この電気エネルギは主変圧器7、主
遮断器8を介して送電系9へ送られる。一方、タ
ービン5を駆動した蒸気は復水器10で凝縮され
て水となり、復水ポンプ(図示せず)により給水
加熱器11へ送られて、タービン5より抽気され
た蒸気により加熱され、給水ポンプ12によつて
原子炉圧力容器1内へ環流する。
Steam generated in a reactor core 2 within a reactor pressure vessel 1 passes through a main steam pipe 3 and is supplied to a turbine 5 via a main steam control valve 4 to drive the turbine 5. The rotation of the turbine 5 drives a generator 6 to generate electricity, and this electrical energy is sent to a power transmission system 9 via a main transformer 7 and a main circuit breaker 8 . On the other hand, the steam that drove the turbine 5 is condensed into water in the condenser 10, and is sent to the feed water heater 11 by a condensate pump (not shown), where it is heated by the steam extracted from the turbine 5, and the water is It is recycled into the reactor pressure vessel 1 by the pump 12.

一方、前記主蒸気管3の途中より分岐して設け
られたタービンバイパス管13は復水器10に連
通し、このバイパス管13の途中には、タービン
5をバイパスして前記復水器10へ蒸気を逃がす
タービンバイパス弁14が設けられている。また
図中15は、原子炉圧力容器1内の冷却材を炉心
2を通して再循環させる原子炉再循環ポンプであ
り、16…は炉心2に対する制御棒(図示せず)
の挿入または引抜きを行ない炉心2内の反応度を
制御する制御棒駆動機構である。また図中17は
タービン5の回転数および主蒸気の圧力等を制御
するタービン・圧力制御回路であり、これは制御
部18とアンバランスリレー19とを備えてい
る。そして発電機6からの信号をアンバランスリ
レー19に入力し、送電系9の故障その他の、原
子炉出力を低下すべき原因が発生すると、これを
出力低下要求信号としてアンバランスリレー19
で受けて制御部18へ送り、制御部18からの出
力で前記主蒸気加減弁4を急閉させてタービン5
の過回転を防止すると同時に、タービンバイパス
弁14を急開させて余剰の蒸気を復水器10へ逃
がすように構成されている。また、上記制御部1
8からの信号を給水ポンプ制御回路20へ送出
し、原子炉の部分出力運転に対応して複数台ある
給水ポンプ12…の一部を停止させ、給水流量を
制御する。さらに、上記制御部18からの信号
は、タービンバイパス弁14からの開弁信号と共
に出力制御回路21へ送出される。また、原子炉
圧力容器1には原子炉現状監視回路22が設けら
れ、この監視回路22より、炉心2の熱出力その
他の、原子炉状態に対応した原子炉状態信号を前
記出力制御回路21へ送出するようにしている。
そして出力制御回路21からの信号を選択制御挿
入回路23、緊急停止用制御棒挿入回路24およ
び再循環ポンプ制御回路25へそれぞれ送出し、
制御棒挿入回路23または緊急停止用制御棒挿入
回路24を介して制御棒駆動機構16…を制御
し、また再循環ポンプ制御回路25を介して原子
炉再循環ポンプ15を制御して、原子炉を部分出
力運転に移行させるように構成されている。ま
た、原子炉圧力容器1には容器1内の水位を測定
する炉水位計26が設けられ、この炉水位計26
からの信号を緊急停止用制御棒挿入回路24へ送
出するように構成されている。
On the other hand, a turbine bypass pipe 13 branched from the middle of the main steam pipe 3 communicates with the condenser 10, and a part of the bypass pipe 13 bypasses the turbine 5 and is connected to the condenser 10. A turbine bypass valve 14 is provided to vent steam. In addition, 15 in the figure is a reactor recirculation pump that recirculates the coolant in the reactor pressure vessel 1 through the reactor core 2, and 16... are control rods (not shown) for the reactor core 2.
This is a control rod drive mechanism that controls the reactivity within the reactor core 2 by inserting or withdrawing the rods. Reference numeral 17 in the figure is a turbine/pressure control circuit that controls the rotational speed of the turbine 5, the pressure of main steam, etc., and this circuit includes a control section 18 and an unbalance relay 19. Then, the signal from the generator 6 is input to the unbalance relay 19, and when a failure in the power transmission system 9 or any other cause that requires a reduction in the reactor output occurs, this is used as an output reduction request signal to the unbalance relay 19.
The main steam control valve 4 is suddenly closed by the output from the control unit 18, and the turbine 5 is
At the same time, the turbine bypass valve 14 is suddenly opened to release excess steam to the condenser 10. In addition, the control section 1
8 is sent to the feedwater pump control circuit 20 to stop some of the plurality of feedwater pumps 12 in response to the partial power operation of the nuclear reactor, thereby controlling the feedwater flow rate. Further, the signal from the control section 18 is sent to the output control circuit 21 together with the valve opening signal from the turbine bypass valve 14. Further, the reactor pressure vessel 1 is provided with a reactor status monitoring circuit 22, and this monitoring circuit 22 sends reactor status signals corresponding to the reactor status, such as the thermal output of the reactor core 2, to the output control circuit 21. I'm trying to send it out.
Then, the signals from the output control circuit 21 are sent to the selection control insertion circuit 23, the emergency stop control rod insertion circuit 24, and the recirculation pump control circuit 25, respectively.
The control rod drive mechanism 16 is controlled via the control rod insertion circuit 23 or the emergency stop control rod insertion circuit 24, and the reactor recirculation pump 15 is controlled via the recirculation pump control circuit 25, thereby controlling the reactor. is configured to shift to partial power operation. Further, the reactor pressure vessel 1 is provided with a reactor water level gauge 26 for measuring the water level inside the vessel 1.
It is configured to send a signal from the control rod to the emergency stop control rod insertion circuit 24.

以上の如く構成された沸騰水形原子力発電所に
おいて、たとえば送電系9または発電機6に何ら
かの故障が発生すると、主遮断器8および主変圧
器7が開らき、タービン・圧力制御回路17のア
ンバランスリレー19に出力低下要求信号として
の負荷遮断信号が入力する。上記信号は制御部1
8を介して主蒸気加減弁4およびタービンバイパ
ス弁14へ送出され、主蒸気加減弁4を一時的に
急閉してタービン5の過回転を防止するととも
に、タービンバイパス弁14を急開する。そこ
で、原子炉圧力容器1よりタービン5へ送られる
蒸気は主蒸気加減弁4によつて急速遮断され、タ
ービンバイパス弁14を介して復水器10へ送給
される。一方、出力制御回路21は炉心熱出力お
よび炉心流量を原子炉状態信号として受け、再循
環ポンプ制御回路25を介して原子炉再循環ポン
プ15をトリツプまたはランバツクさせると同時
に、負荷遮断信号が発生した際の原子炉状態に応
じてあらかじめ選択された選択制御棒の挿入の必
要性を判定し、挿入の必要がある場合にはさらに
選択制御棒のうち挿入すべき本数を判定してその
信号を選択制御棒挿入回路23へ送出し、所要本
数の制御棒を炉心2内に緊急挿入させて原子炉出
力を低下させる。なお、ここで、タービンバイパ
ス弁14の開信号が確認できないときは、出力制
御回路21は緊急停止用制御棒挿入回路24へ信
号を送出し、すべての制御棒を炉心2内に緊急停
止させて原子炉の運転を停止させる。また給水ポ
ンプ制御回路20は、タービン・圧力制御回路1
7からの信号を受けて複数ある給水ポンプ12…
の一部を停止させる。そしてタービン5の回転数
が安定したとき、主蒸気加減弁4およびタービン
バイパス弁14の開度がタービン・圧力制御回路
17により自動的に調整され、原子炉を部分出力
運転に移行させる。
In the boiling water nuclear power plant configured as described above, for example, if some kind of failure occurs in the power transmission system 9 or the generator 6, the main circuit breaker 8 and the main transformer 7 are opened, and the turbine/pressure control circuit 17 is disconnected. A load cutoff signal as an output reduction request signal is input to the balance relay 19. The above signal is the control unit 1
8 to the main steam control valve 4 and the turbine bypass valve 14, the main steam control valve 4 is temporarily closed quickly to prevent the turbine 5 from overspeeding, and the turbine bypass valve 14 is suddenly opened. Therefore, the steam sent from the reactor pressure vessel 1 to the turbine 5 is quickly shut off by the main steam control valve 4 and is sent to the condenser 10 via the turbine bypass valve 14. On the other hand, the power control circuit 21 receives the core thermal output and the core flow rate as reactor status signals, and trips or runs back the reactor recirculation pump 15 via the recirculation pump control circuit 25, and simultaneously generates a load shedding signal. It determines whether it is necessary to insert selected control rods selected in advance according to the reactor state at the time of the operation, and if insertion is necessary, it further determines the number of selected control rods to be inserted and selects the signal. The control rods are sent to the control rod insertion circuit 23, and the required number of control rods are urgently inserted into the reactor core 2, thereby reducing the reactor output. Note that if the open signal of the turbine bypass valve 14 cannot be confirmed here, the output control circuit 21 sends a signal to the emergency stop control rod insertion circuit 24 to make an emergency stop of all the control rods in the reactor core 2. Shut down the reactor. Further, the water supply pump control circuit 20 includes the turbine/pressure control circuit 1
In response to the signal from 7, multiple water supply pumps 12...
stop some of the When the rotation speed of the turbine 5 becomes stable, the opening degrees of the main steam control valve 4 and the turbine bypass valve 14 are automatically adjusted by the turbine/pressure control circuit 17, and the reactor is shifted to partial power operation.

また、たとえば原子炉圧力容器1内の水位が設
定値まで低下する事態が発生したときは、炉水位
計26がこれを検出して水位低信号を緊急停止用
制御棒挿入回路24へ送出し、すべての制御棒を
炉心2内へ緊急挿入させて原子炉の運転を停止さ
せ、原子炉の安全性を確保する。
For example, when the water level in the reactor pressure vessel 1 drops to a set value, the reactor water level gauge 26 detects this and sends a low water level signal to the emergency shutdown control rod insertion circuit 24. All control rods are urgently inserted into the reactor core 2 to stop the reactor operation and ensure the safety of the reactor.

なお、この実施例では出力制御回路21を動作
させる原子炉状態信号として、原子炉蒸気出力お
よび原子炉再循環ポンプ15の回転速度を用いる
ものとして説明したが、原子炉現状監視回路22
の出力を原子炉状態信号として用いてもよい。
In this embodiment, the reactor steam output and the rotation speed of the reactor recirculation pump 15 are used as the reactor status signal for operating the output control circuit 21. However, the reactor status monitoring circuit 22
The output of the reactor may be used as the reactor status signal.

次に、第3図の原子炉運転特性図により、上記
実施例の作用を説明する。
Next, the operation of the above embodiment will be explained with reference to the nuclear reactor operating characteristic diagram shown in FIG.

第3図の縦軸は炉心熱出力を定格値に対するパ
ーセントで示し、横軸は炉心流量を定格値に対す
るパーセントで示している。図中、曲線S1〜S2
自然循環時について示し、曲線MP1〜S2は熱出
力105%、炉心流量100%を初期状態(MP1点)
として炉心流量を減少させていつた場合の流量制
御曲線である。また曲線MP2〜C1は原子炉再循
環ポンプの最少流量運転時について示し、曲線
C0〜C1は熱出力100%、炉心流量100%を初期状
態(C0点)として炉心流量を減少させていつた
場合の流量制御曲線である。さらに曲線C0〜CV2
は原子炉再循環ポンプの定格運転時について示
し、曲線CV1〜CV2はキヤビテーシヨンラインで
ある。熱出力がキヤビテーシヨンライン以下にな
ると、ジエツトポンプのキヤビテーシヨンが生ず
るので、このキヤビテーシヨンラインより上の領
域で運転しなければならない。すなわち曲線
MP1〜S2とキヤビテーシヨンラインCV1〜CV2
の間の領域が原子炉の運転許容領域であり、この
領域から外れない範囲で制御棒の挿入制御および
原子炉再循環ポンプの流量制御をする必要があ
る。
The vertical axis of FIG. 3 shows the core thermal output as a percentage of the rated value, and the horizontal axis shows the core flow rate as a percentage of the rated value. In the figure, curves S 1 to S 2 are for natural circulation, and curves MP 1 to S 2 are for the initial state of thermal output 105% and core flow rate 100% (MP 1 point).
This is the flow rate control curve when the core flow rate is decreased as follows. In addition, curves MP 2 to C 1 indicate the minimum flow rate operation of the reactor recirculation pump;
C 0 to C 1 are flow rate control curves when the core flow rate is decreased with the initial state (C 0 point) being 100% thermal output and 100% core flow rate. Further curve C 0 ~ CV 2
indicates the rated operation of the reactor recirculation pump, and the curves CV 1 to CV 2 are cavitation lines. If the heat output falls below the cavitation line, cavitation of the jet pump will occur and it must be operated above this cavitation line. i.e. curve
The area between MP 1 to S 2 and cavitation lines CV 1 to CV 2 is the permissible operating area for the reactor, and control rod insertion control and reactor recirculation pump control must be within this area. It is necessary to control the flow rate.

そこで、たとえばC0点を初期状態として、タ
ービンバイパス弁14が急開し、原子炉再循環ポ
ンプ15が最少流量運転に移行すると、炉心熱出
力と炉心流量との関係はC1点まで移動し、その
後、炉心入口温度が低下すると、熱出力が上昇し
て運転許容領域を越えてC2点まで移動しようと
する。ところが、選択制御棒の挿入により熱出力
は低下してC3点に落着くことになる。
Therefore, for example, if the turbine bypass valve 14 suddenly opens and the reactor recirculation pump 15 shifts to minimum flow operation with point C0 as the initial state, the relationship between core thermal output and core flow rate moves to point C1 . , After that, when the core inlet temperature decreases, the thermal output increases and attempts to move beyond the operation permissible region to the C2 point. However, with the insertion of the selective control rod, the thermal output decreases and settles at point C3 .

また、挿入する選択制御棒の本数が初期状態の
如何にかかわらず一定であると、次のような不具
合を生ずる。たとえば初期状態がD0点の場合に
おいて、初期状態がC0点の場合と同数の選択制
御棒を挿入したとすると、熱出力と炉心流量との
関係は、D0点より、曲線C0〜C1とほぼ平行な流
量制御曲線に沿つてD1点に達し、さらに熱出力
が低下して運転許容領域より下側のD3点に落着
くことになり、このような出力レベルでは熱出力
より蒸気出力が小さいため発電所内で必要な電力
の供給も行なうことができず(すなわち10%定格
の蒸気流量を確保することができず)、原子炉出
力の回復も期待できないこととなるのである。こ
のようなわけで、選択制御棒の挿入本数は初期状
態に応じて異ならせ、できる限り原子炉出力の回
復にも都合のよい出力レベルによつて部分出力運
転がなされるようにする必要があるのである。
Furthermore, if the number of selective control rods to be inserted is constant regardless of the initial state, the following problems will occur. For example, if the initial state is at point D 0 and the same number of selected control rods are inserted as when the initial state is at point C 0 , the relationship between thermal output and core flow rate will be from point D 0 to curve C 0 ~ Point D1 is reached along the flow control curve that is almost parallel to C1 , and the thermal output decreases further and settles at point D3 , which is below the operational tolerance area, and at such a power level, the thermal output Since the steam output is smaller, it is not possible to supply the necessary electricity within the power plant (in other words, it is not possible to secure a steam flow rate of 10% of the rated value), and there is no hope for recovery of the reactor output. . For this reason, it is necessary to vary the number of selective control rods inserted depending on the initial state so that partial power operation is performed at a power level that is convenient for restoring reactor power as much as possible. It is.

そこで、前記出力制御回路21において、選択
制御棒の挿入の必要性およびその挿入本数等の判
定は次のように行なわれる。まず原子炉の初期状
態における炉心熱出力P0と炉心流量(または原
子炉再循環ポンプ15の回転速度、以下同じ)
W0とを原子炉状態信号として入力し、 b=Pe−aW0 を算出する。ただし、aは定数で、これは第3図
におけるMP1〜S2やC0〜C1等の流量制御曲線の
傾きに相当し、ほぼ線型で近似できることがわか
つている。そして、このbの値を用い、原子炉再
循環ポンプ15をランバツクした後の炉心入口温
度の低下に伴なう炉心熱出力の増加を見込んで所
定の値cを設定し、 b≦c の場合は選択制御棒の挿入は行なわず原子炉再循
環ポンプ15をランバツクさせて最少流量運転に
移行させるのみとする。また、 b>c の場合は原子炉再循環ポンプ15を最少流量運転
に移行させるとともに、選択制御棒の挿入を行な
うものとし、その挿入本数はbの値の大きさに応
じて段階的に増加することとする。挿入本数の区
分を第4図の原子炉運転特性図上に例示する。こ
れは流量制御曲線C0〜C1とキヤビテーシヨンラ
インCV1〜CV2との間の原子炉運転許容領域を、
上記流量制御曲線C0〜C1とほぼ平行な選択制御
棒反応度区分線l1、l2、l3と選択制御棒挿入判定
線l4にて“I”〜“V”の5つの領域に区分し、
上位より下位に向つて、初期状態が“I”の領域
にあるときは選択制御棒の挿入本数を16本とし、
以下、“”、“”、“”、“”の領域ではそれ
ぞれ12本、8本、4本、0本とするのである。す
なわち、炉心熱出力をP、炉心流量をWとする
と、選択制御棒反応度区分線l1、l2、l3は、 それぞれ d1=P−aW d2=P−aW d3=P−aW と近似でき、また選択制御棒挿入判定線l4は、 c=P−aW と近似できる。したがつて、bの値が b>d1 の場合は選択制御棒の挿入本数を16本とし、bの
値が d1≧b>d2 の場合は選択制御棒の挿入本数を12本とし、bの
値が d2≧b>d3 の場合は選択制御棒の挿入本数を8本とし、bの
値が d3≧b>c の場合は選択制御棒の挿入本数を4本とし、bの
値が b≦c の場合は選択制御棒を挿入しない。なお、挿入本
数の区分は第4図に限らず、たとえばタービンバ
イパス弁急開時の原子炉出力を最大50%定格、最
小10%定格程度の範囲で制御する場合は挿入本数
区分をもつと減じてもよい。
Therefore, in the output control circuit 21, the necessity of insertion of selected control rods, the number of insertions, etc. are determined as follows. First, the core thermal output P 0 and the core flow rate (or the rotation speed of the reactor recirculation pump 15, the same applies hereinafter) in the initial state of the reactor.
Input W 0 as the reactor status signal and calculate b=Pe−aW 0 . However, a is a constant, which corresponds to the slope of the flow rate control curves such as MP 1 to S 2 and C 0 to C 1 in FIG. 3, and is known to be approximately linearly approximated. Then, using this value of b, a predetermined value c is set in anticipation of an increase in core thermal output due to a decrease in core inlet temperature after the reactor recirculation pump 15 is runback, and when b≦c, In this case, the selective control rods are not inserted, and the reactor recirculation pump 15 is simply turned back to the minimum flow rate operation. In addition, if b>c, the reactor recirculation pump 15 is shifted to the minimum flow rate operation, and selective control rods are inserted, and the number of inserted control rods is increased in stages according to the value of b. I decided to. The classification of the number of inserted tubes is illustrated on the reactor operating characteristics diagram in FIG. 4. This defines the allowable reactor operating range between the flow control curve C 0 ~ C 1 and the cavitation line CV 1 ~ CV 2 ,
Five regions "I" to "V" are defined by the selected control rod reactivity division lines l 1 , l 2 , l 3 and the selected control rod insertion determination line l 4 which are almost parallel to the flow rate control curve C 0 to C 1 above. divided into
From the top to the bottom, when the initial state is in the "I" region, the number of selected control rods to be inserted is 16,
Hereinafter, in the areas "", "", "", and "", there will be 12, 8, 4, and 0 lines, respectively. That is, assuming that the core thermal output is P and the core flow rate is W, the selected control rod reactivity division lines l 1 , l 2 , and l 3 are respectively d 1 =P-aW d2 =P-aW d3 =P- The selection control rod insertion determination line l4 can be approximated as c=P-aW. Therefore, if the value of b is b > d 1 , the number of selective control rods inserted is 16, and if the value of b is d 1 ≧ b > d 2 , the number of selective control rods to be inserted is 12. , if the value of b is d 2 ≧ b > d 3 , the number of selected control rods to be inserted is 8, and if the value of b is d 3 ≧ b > c, the number of selected control rods to be inserted is 4, If the value of b is b≦c, do not insert the selection control rod. Note that the classification of the number of insertions is not limited to the one shown in Figure 4; for example, when the reactor output is controlled within the range of maximum 50% rating and minimum 10% rating when the turbine bypass valve suddenly opens, it can be reduced by having the classification of the number of insertions. It's okay.

また、選択制御棒の挿入本数を異ならせるのみ
でなく、選択制御棒の挿入位置を変え、または各
選択制御棒の挿入量を異ならせるようにしてもよ
い。また、選択制御棒の配置も適宜設定すればよ
いものであるが、第5図および第6図に選択制御
棒の配置パターン例を示す。
Furthermore, in addition to varying the number of selective control rods inserted, the insertion positions of the selective control rods may be changed, or the amount of insertion of each selective control rod may be varied. Furthermore, although the arrangement of the selection control rods may be set as appropriate, examples of arrangement patterns of the selection control rods are shown in FIGS. 5 and 6.

第5図および第6図において、27…は単位格
子、28…は制御棒を示し、丸印で囲んだ制御棒
があらかじめ選択された選択制御棒である。ま
た、数字を付した制御棒は運転中に炉心2内へ挿
入して使用されるものを示し、数字は挿入量を表
わすノツチ数である。ここで、第5図のように最
外周部位の制御棒の中から選択制御棒を選べば、
最外周部位の制御棒は1本当りの反応度価値が低
いため微小な出力調節が行ない易く、引抜き等の
出力変化も小さく抑えることができる利点があ
り、逆に第6図のように中央部位の制御棒の中か
ら選択制御棒を選べば、少数の制御棒を挿入する
だけで比較的大きな出力変化を与えることがで
き、このように選択制御棒の挿入位置を変えるこ
とによつても原子炉を部分出力運転に移行させる
ことができる。
In FIGS. 5 and 6, 27... indicates a unit cell, 28... indicates control rods, and the control rods surrounded by circles are selected control rods selected in advance. Control rods with numbers indicate those inserted into the reactor core 2 during operation, and the numbers are the number of notches representing the amount of insertion. Here, if the selected control rod is selected from among the control rods at the outermost circumference as shown in Figure 5,
The control rods at the outermost periphery have a low reactivity value per rod, so it is easy to make minute output adjustments, and the control rods have the advantage of being able to minimize changes in output due to withdrawal, etc. By selecting the selected control rods from among the control rods in The furnace can be put into partial power operation.

ところで、原子炉を高出力で運転中、負荷遮断
信号の発生により主蒸気加減弁4の急閉、タービ
ンバイパス弁14の急開、原子炉再循環ポンプ1
5の最少流量運転および選択制御棒の挿入等が行
なわれると、炉心熱出力が急速に低下する。しか
し、万一、タービンバイパス弁14が開らかない
事態が生じた場合には炉心の圧力が急上昇し、燃
料の熱的制限である最少限界燃料出力比
(MCPR)が厳しくなる。このような場合、出力
制御回路21はタービンバイパス弁14が開らか
ないことを確認した上で、緊急停止用制御棒挿入
回路24へスクラム信号を送出し、すべての制御
棒を炉心2へ緊急挿入させることになるが、ター
ビンバイパス弁14の開動作を確認するための時
間遅れが必要なため、その遅れ時間分だけ燃料の
熱的制限が厳しくなる。そこで、初期状態の出力
レベルが80%定格以上の高出力運転時には出力制
御回路21はタービン・圧力制御回路17より負
荷遮断信号を受けたとき、再循環ポンプ制御回路
25にトリツプ信号を送出すると同時に選択制御
棒挿入回路23に挿入信号を送出し、原子炉再循
環ポンプ15をトリツプさせ、再循環流量を急速
低下させるようにしている。これは、タービンバ
イパス弁14の不動作時における最少限界燃料出
力比(MCPR)の低下を改善し、過渡特性の改
善を図るためである。
By the way, when a nuclear reactor is operating at high output, the main steam control valve 4 is suddenly closed, the turbine bypass valve 14 is suddenly opened, and the reactor recirculation pump 1 is suddenly closed due to the generation of a load cutoff signal.
When the minimum flow rate operation and the insertion of selective control rods in step 5 are performed, the core thermal output rapidly decreases. However, in the unlikely event that the turbine bypass valve 14 fails to open, the pressure in the reactor core will rise rapidly, and the minimum critical fuel power ratio (MCPR), which is a thermal limit for the fuel, will become severe. In such a case, the output control circuit 21 confirms that the turbine bypass valve 14 does not open, and then sends a scram signal to the emergency stop control rod insertion circuit 24 to emergencyly insert all control rods into the reactor core 2. However, since a time delay is required to confirm the opening operation of the turbine bypass valve 14, the thermal restriction of the fuel becomes stricter by the amount of the delay time. Therefore, during high output operation where the output level in the initial state is 80% or more of the rated output, when the output control circuit 21 receives a load cutoff signal from the turbine/pressure control circuit 17, it simultaneously sends a trip signal to the recirculation pump control circuit 25. An insertion signal is sent to the selective control rod insertion circuit 23 to trip the reactor recirculation pump 15 and rapidly reduce the recirculation flow rate. This is to improve the decrease in the minimum critical fuel output ratio (MCPR) when the turbine bypass valve 14 is not operating, and to improve the transient characteristics.

また、原子炉再循環ポンプ15を長時間停止さ
せておくと、再循環ポンプ15のループ温度が急
速に低下し、熱応力上の不具合が生じるととも
に、自然循環による低出力運転は炉心熱出力の安
定性を欠くことにもなるので、タービンバイパス
弁14が急開して炉心がほぼ安定した後、たとえ
ば約6分経過した後に、自動的に原子炉再循環ポ
ンプ15を最少流量運転に移行させることとし、
これによつて原子炉再循環ポンプ15の健全性を
確保するとともに、原子炉の低出力運転時におけ
る安定性を維持するようにしている。
In addition, if the reactor recirculation pump 15 is stopped for a long time, the loop temperature of the recirculation pump 15 will rapidly drop, causing thermal stress problems, and low power operation due to natural circulation will reduce the core thermal output. Since this may result in a lack of stability, the reactor recirculation pump 15 is automatically shifted to the minimum flow rate operation after, for example, about 6 minutes after the turbine bypass valve 14 is suddenly opened and the reactor core is almost stabilized. This year,
This ensures the integrity of the reactor recirculation pump 15 and maintains stability during low power operation of the reactor.

さらに、原子炉出力がたとえば20%定格以下の
場合、炉心入口温度の低下に伴なう出力上昇があ
つても炉心の安定性が損なわれない程度の出力レ
ベルに抑えられるので、原子炉再循環ポンプ15
のランバツクやトリツプを行なう必要はない。再
循環ポンプ15のランバツクやトリツプを行なう
と却つて故障が直つた際に原子炉出力を上昇させ
るための手順が増すことにもなる。そこで低出力
レベルでは出力制御回路21が負荷遮断信号を受
けても再循環ポンプ制御回路25および選択制御
棒挿入回路23へ信号を送出しないように構成す
ることによつて、低出力レベルにおける原子炉圧
力上昇のための繁雑な手順を避けることができ
る。
Furthermore, if the reactor power is, for example, 20% or less of the rated power, even if the power increases due to a drop in the core inlet temperature, the power will be suppressed to a level that does not impair the stability of the reactor core, allowing reactor recirculation. pump 15
There is no need to run back or trip. If the recirculation pump 15 is runback or tripped, the number of steps required to increase the reactor output will be increased when the failure is corrected. Therefore, by configuring the output control circuit 21 so as not to send a signal to the recirculation pump control circuit 25 and the selective control rod insertion circuit 23 even if the output control circuit 21 receives a load cutoff signal at a low output level, it is possible to control the reactor at a low output level. Complicated procedures for pressure build-up can be avoided.

以上、実施例にもとづいて説明したように、本
発明に係る沸騰水形原子炉の出力制御装置は、原
子炉出力を低下すべき原因が発生した際に選択制
御棒の挿入により炉心に与えられる負の反応度を
そのときの原子炉状態に応じて変化させることに
より、部分出力運転移行後の原子炉出力を狭い範
囲の低出力に安定に維持でき、かつ発電所内の必
要電力をまかなえ、また部分出力運転から初期状
態へ復旧する際の時間短縮と円滑化を図ることが
できるなど、優れた効果を得ることができる。
As described above based on the embodiments, the boiling water reactor power control device according to the present invention provides power to the reactor core by inserting selective control rods when a cause for reducing reactor power occurs. By changing the negative reactivity according to the reactor status at that time, the reactor output after transition to partial power operation can be stably maintained within a narrow range of low output, and the required power within the power plant can be covered. Excellent effects can be obtained, such as shortening and smoothing the time required to restore the initial state from partial output operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は原子炉再循環ポンプの最少流量運転時
における炉心熱出力の経時的変化を示す線図、第
2図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第3
図および第4図は本発明の作用を説明するための
原子炉運転特性図、第5図および第6図は本発明
の一実施例における選択制御棒の配置パターン例
を示す炉心模式図である。 1……原子炉圧力容器、2……炉心、4……主
蒸気加減弁、5……タービン、14……タービン
バイパス弁、15……原子炉再循環ポンプ、16
……制御棒駆動機構、17……タービン・圧力制
御回路、21……出力制御回路、22……原子炉
現状監視回路、23……選択制御棒挿入回路、2
5……再循環ポンプ制御回路。
Fig. 1 is a diagram showing the temporal change in core thermal output during minimum flow operation of the reactor recirculation pump, Fig. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3
4 and 4 are reactor operating characteristics diagrams for explaining the effects of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are schematic diagrams of the reactor core showing examples of arrangement patterns of selective control rods in one embodiment of the present invention. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Reactor pressure vessel, 2...Reactor core, 4...Main steam control valve, 5...Turbine, 14...Turbine bypass valve, 15...Reactor recirculation pump, 16
... Control rod drive mechanism, 17 ... Turbine/pressure control circuit, 21 ... Output control circuit, 22 ... Reactor current status monitoring circuit, 23 ... Selective control rod insertion circuit, 2
5...Recirculation pump control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 原子炉出力を低下すべき原因が発生した際に
タービンバイパス弁を開いて蒸気を復水器へ逃が
し、あらかじめ選択された選択制御棒を炉心に挿
入するとともに炉心流量を調整して原子炉を部分
出力運転に移行させる沸騰水形原子炉の出力制御
装置において、炉心流量制御曲線とほぼ平行な選
択制御棒反応度区分線で区分される複数の領域
に、上記選択制御棒の挿入により炉心に与えられ
る負の反応度を前記領域の上位より下位に向つて
段階的に減少させるようにあらかじめ設定し、か
つ前記選択制御棒反応度区分線より下方であつて
炉心流量制御曲線とほぼ平行に選択制御棒挿入判
定線を設定し、上記原因が発生したときの原子炉
の炉心熱出力と炉心流量に対応した原子炉状態信
号を受け、この原子炉状態信号が前記領域のいず
れかに入るかを判定して上記選択制御棒の挿入に
より炉心に与えられる負の反応度を変化させる出
力制御手段を具備したことを特徴とする沸騰水形
原子炉の出力制御装置。
1 When a cause that requires a reduction in reactor power occurs, the turbine bypass valve is opened to release steam to the condenser, and the pre-selected control rods are inserted into the reactor core and the reactor core flow rate is adjusted to restart the reactor. In a power control system for a boiling water reactor that is to be transitioned to partial power operation, the selected control rods are inserted into multiple regions divided by selected control rod reactivity division lines that are approximately parallel to the core flow control curve. The negative reactivity given is set in advance to decrease stepwise from the upper part to the lower part of the region, and is selected below the selected control rod reactivity division line and approximately parallel to the core flow control curve. Set a control rod insertion determination line, receive a reactor status signal corresponding to the reactor core thermal output and core flow rate when the above causes occur, and determine whether this reactor status signal falls within any of the above ranges. An output control device for a boiling water nuclear reactor, comprising an output control means for determining the negative reactivity given to the reactor core by inserting the selected control rod.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5436480A (en) * 1977-08-29 1979-03-17 Toshiba Corp Power control method and system of boiling water reactor atomic powar station

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5436480A (en) * 1977-08-29 1979-03-17 Toshiba Corp Power control method and system of boiling water reactor atomic powar station

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