JPH0381693A - 原子炉制御棒の制御方法 - 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、原子炉制御棒の制御方法に関する。

（従来の技術） 従来より、沸騰水型（ＲＷＲ）！予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。

従来、炉水温度上昇率を制限値以内に保って出力上昇さ
せ、かつ目標炉圧に到達後に炉圧をホールドする制御に
関して、例えば特開昭５６−１３７２９７号に示される
ように炉水温度設定値と炉水温度との偏差と、炉水温度
上昇率設定値と温度変化率の偏差の積分との小さい方の
値を用ル１て、制御棒操作を判定し、自動制御する方法
等が提案されている。

（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、炉水温度設定値と炉水温度との偏差と炉水温度
上昇率設定値と温度変化率の偏差の積分とで制御にどち
らのパラメータが使用されるか、プラント状態により一
様ではない。

一方プラント起動時には、起動計画に基づいた炉水温度
上昇率で出力上昇し、かつ原子炉出力状態に応じたプラ
ント補機の起動・停止のため、所定の炉圧で一定にホー
ルドする必要がある。

本発明は上述した課題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
、目標の昇温率で出力上昇する制御と、目標炉圧に到達
した後、炉圧をホールドするための制御の両方を満足す
ることが可能な原子炉制御棒の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制御方法は、沸騰水型原子炉の
炉水温度上昇時には、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づいて
制御棒の移動量を制御し、目標炉圧に到着した後には、
炉圧目標値と計測値との偏差で制御棒の移動量を制御し
て成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。

また、炉水温度上昇中、目標の炉圧に到達した後は、制
御方式が炉圧一定制御に切替わるため、プラント起動を
通して最適な制御棒操作の自動制御が可能となる。

（実施例） 以下、本発明方法の一実施例について図を参照にして説
明する。

昇温過程において、昇温率の小さい状態から目標の昇温
率まで出力上昇する際の制御棒の自動制御について第１
図及び第２図を参照して以下に示す。

第２図は、実施例方法の基本的な考え方を示す制御構成
図である。本実施例の考え方は目標の炉水温度上昇率Ｔ
ｔ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に比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τｔ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、第１式の様に示される。

ΔＣＲ＝　ｋ２（τｔ　−ｉ−で−１）　　　　　　　
・・・・・・　（１）ここで、τｔ−１は第２式で示さ
れる。

τｔ”＝に、（：ｔ”−ｒ−１）　　　　　　・・・・
・・■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、目標ペリオドでｔ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。ここで上述した第１．第２式は、以下の第３式
の様になる。

ΔＣＲ＝に２（ｉｎφｔ−１ｎφ） １ｎφｔ＝ｋｌ　ｆ　（Ｔｔ　−Ｔ）ｄｔ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。

次に、第３図を参照して実施例方法の基本的な考え方を
説明する。

本実施例の特徴は、炉水温度昇温制御と目標炉圧到達後
の炉圧一定利得を明確に区別して使用することである。

すなわちプラント起動中には昇温過程と補機操作のため
の炉圧一定過程とは明確にフェイズが分かれているため
、制御の切替えが可能である。

上述した第１図及び第２図に示した方法で目標炉水温度
上昇率りで昇温させた後、目標炉圧に到達した場合、目
標炉圧到達判定回路によってこの到達が判定される。

これ°により、制御方式が昇温制御から炉圧一定利得に
切替わる。

この制御方式では、炉圧Ａと炉圧目標値Ｂとの偏差が演
算され、制御棒操作量計算回路Ｃで制御棒の引抜・挿入
ステップ数が決定される。

ここで炉圧Ａが目標値Ｂをオーバーした場合には負の偏
差信号が制御棒操作量計算回路Ｃに入力され、偏差量に
比例して制御棒が挿入される等の制御棒操作指令Ｊが出
力される。

逆に炉圧が目標値を下まわると、逆の動作で制御棒を引
抜く制御棒操作指令Ｊが出力される。

こうして目標の炉圧を維持するための原子炉発生蒸気量
と放熱量がバランスするように制御棒操作が自動制御さ
れ、炉圧が一定に保たれる。

第４図（ａ）〜（ｄ）に炉水温度上昇中及び炉圧一定時
における炉水温度上昇率、炉圧、中性子束、制御棒操作
量の関係（温度等の時間遅れを考慮しない理想的なケー
ス）の概略を示す。

第４図（ｄ）に示されるように、が水温度上昇率が目標
値Ｅに到達するまで制御棒は引抜あるいは挿入動作を繰
り返す、中性子束があるレベルＦに達すると、炉水温度
上昇率は目標値Ｅになるため、制御棒操作は中断される
。昇温に伴って炉圧は上昇するが、目標炉圧Ｇになると
、制御棒が挿入され、中性子束が下がることにより炉水
温度上昇率は低下し、炉圧は目標値に維持される。

〔発明の効果〕

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。また、炉水温度上昇中、目標の炉圧に到達した
後は、制御方式が炉圧一定利得に切替わるため、プラン
ト起動を通して最適な制御棒操作の自動制御が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例昇温時における制御系システム
図、第２図は実施例の第１図に相当する部分の基本とな
る制御系システム図、第３図は本発明の一実施例に係る
原子炉制御棒の制御方法を説明する制御系システム図、
第４図（ａ）〜（ｄ）は本発明を適用した場合における
炉水温度上昇率。 炉圧、中性子束、制御棒操作量の変化を示す特性図であ
る。 Ａ・・・炉圧　　　　　　　　　Ｂ・・・炉圧目標値Ｃ
・・・制御棒操作量計算回路　Ｄ・・・昇温率目標値Ｈ
・・・目標炉圧到達判定回路 Ｊ・・・制御棒操作指令

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 沸騰水型原子炉の炉水温度上昇時には、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
   との差に基づいて制御棒の移動量を制御し、目標炉圧に
   到達した後には、炉圧目標値と計測値との偏差で制御棒
   の移動量を制御して成ることを特徴とする原子炉制御棒
   の制御方法。