JPH0392797A - 原子力発電プラント用信号処理装置及び方法 - 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】

本発明は、一般に、原子力発電ブランｌ・制御系及び原
子炉保護系の全体的な性能の向上に関し、特に、給水制
御系の性能の向上、及び給水制御系と原子炉保護系との
間の相互影響の除去に関する２ ？のである。 先−山１え１趣ユ』し星 既存の原子力発電プラントにおいては、蒸気発生器内の
水位を測定するために、２つの手段が設けられている。 即ち、狭レンジスパン（　ｎ　ａ　ｒ　ｒ　ｏ　ｗｒａ
ｎｇｅ　　ｓｐａｎ）が、通常の運転レンジでの有効水
インベントリーを測定し、他方、広レンジスパンが、蒸
気発生器全体の水位を測定する。本発明は、主に、狭レ
ンジスパンを用いて蒸気発生器の水位を測定する装置と
方法に関するものである。狭レンジスパン原子炉保護系
は、低低水位（　Ｉｏｕ＋　−　ｆｏｕｒ…ａｔｅｒ　
ｌｅｖｅｌ）ｌ■リップと低給水流量ｌ・リップとを含
む２つの原子炉ｌ・リップメカニズムから構成されてい
る。 第１図は両原子炉ｌ・リップについての論理図である。 低低水位原子炉｝・リップは、３つの水位ヂャネル↓０
、１．１．１２により実行される。各水位チャネル１０
、１１．１２は個々に蒸気発生器の水位を測定する。水
位チャネル１０、１１．１２によってそれぞれ発生され
、蒸気発生器の水位を表す水位信号】３、３ １４、１５は、水位比較部１６、１７、】８により、前
以て決められた蒸気発生器水位設定値と比較される。 各水位比較部１６、１７、１８がらの低低水位信号１９
、２０、２１は一致ゲー１・２２に入力される。信号１
９、２０、２１のいずれか２つから低低水位が指示され
ると、一致ゲート２３の出力部に信号２３が発生され、
その結果、原子炉１・リップが開始される。原子炉）・
リップは、炉心内に制御棒を挿入することにより完了さ
れ、原子炉は臨界未満状態となる。 水位チャネル１０により発生される水位信号１３はまた
、電気的分離装置２４を介して給水制御系に入力される
。 低給水流量原子炉トリップは、２つの蒸気流量チャネル
２５、２６と２つの給水流量チャネル２７、２８とによ
り実行される。蒸気流量チャネル２５と給水流量チャネ
ル２７は１つの保護セッ１へに属するが、蒸気流量チャ
ネル２６と給水流量ヂャネル２８は他の予備保護セッｈ
に属する。蒸気流量チャネル２５及び給水流量チャネル
２７によりそれぞれ発生される蒸気流量信号２９及び給
水流量信号３０は、流量比較４ 部３１に入力される。また、蒸気流量チャネル２６及び
給水流量チャネル２８によりそれぞれ発生される蒸気流
量信号３２及び給水流量信号３３は、流星比較部３４に
入力される。給水流量が蒸気流量よりも所定の大きさだ
（ブ少ない、というような蒸気流量と給水流量との間の
不一致により、低給水流量信号３５、３６がそれぞれ流
量比較部３１．　３４の出力部に発生される。これらの
低給水流量信号３５、３６は○Ｒゲーｌ・３７に入力さ
れる。信号３５又は信号３６のいずれかが低給水流量状
態を示した場合に、信号３８がＯＲゲート３７の出力部
に発生される。 また、水位チャネル１１、１２からの水位信号１４、１
５はそれぞれ、水位比較部３９、４０に入力される。 水位比較部３９、４０は、水位比較部】６、１７、１８
で用いられる水位設定点と同じ若しくはそれ以上の水位
設定点を用いている。各水位比較部３９、４０からの低
水位信号４１．　４２がＯＲゲート４３に入力される。 低水位信号４１．　４２のいずれかから低水位が指示さ
れた場合、信号４４が発生され、この信号４４はＯＲゲ
ー１・４３の出力部から出力される。 ５ 信号３８、４４はＡＮＤゲー１〜４５に入力される。信
号４４からの低水位の指示と信号４４からの低給水流量
の指示とにより信号４６が発生され、この信号４６はＡ
ＮＤゲーｌ・４５の出力部がら出力され、その結果、原
子炉１・リップが開始される。 原子炉保護系の設計において、機能上の妥当性及び運転
上の信頼性についての必要条件を満たずために、最低限
従うべき管理基準として、米国連邦規則（Ｃｏｄｅ　ｏ
ｆ　Ｆｅｃｌｅｒａｌ　ＲｅＦｉｕｌａｔｉｏｎｓ）タ
イｌ・ル１０、パー１−　５０．５５ａ　（規則及び基
準）、サブパート（１ｌ）は、電気電子学会基準ＩＥＥ
Ｅ−　２７９　ｒ原子力発電ステーションのための保護
系の基準」を支持している。このＩＥＥＥ−２７９基準
、パラグラフ４．７．３は、制御系と保護系の相互影響
の問題を提起しており、その内容は次の通りである。 「単一偶発故障　一つの偶発故障が、保護動作を必要と
する発電ステーション状態を生じさせる制御系動作を引
き起こす可能性がある場合、また、その状態から保護す
るように設計された保護系チャネルの適正な動作を妨げ
る可能性がある場合、６ 他の予備の保護ヂャネルが、第２の偶発故障により機能
低下した場合でも、保護動作を実行て′きるようにずべ
きである。」 第１図から、水位チャネル１０が、低低水位原子炉１−
リップ及び給水制御系の両者に適用されることは明らか
である。また、他の２つの水位チャネル１１．１２が、
低低木位原子炉ｌ・リップ及び低給水流景原子炉トリッ
プの両者に用いられることも明らかである。この構成は
、ＩＥＥＥ−２７９基準により確立された必要条件に適
合する。例えば、蒸気発生器内の水位が高ずぎると誼っ
て指示する水位ヂャネル１０の高位指示における故障は
、給水流量を減少させるよう給水制御系を作動させるこ
ととなる。 その結果として、蒸気発生器低水位保護が続けて必要と
されることとなる。しかし、この保護作動は残りの水位
チャネル１１．１．２によって誘導される。 このような場合に対して、ＴＥＥＥ−２７９基準は、原
子枦保護系内の別のイ９加的な偶発故障とみなしている
。その基礎となるロジックにおいては、最初の保護系故
障を遷移くトランジエンＴ−　）開始現象と７ 考え、従って最初の保護系故障は、ＩＥＥＥ−２７９基
準か保護系に課す条件の「単一故Ｈｉではないとしてい
る。従って、別の保護系故障が生じるものと仮定されな
ければならず、保護系は続けて適当な保護動作を行うこ
とができなげればならない。 この例では、第２の偶発故障は、水位チャネル１１、１
２の一方の故障ということになろう。このような故障に
より、水位チャネル１１．１２の一方しか動作しなくな
り、一致ゲーＩ・２２により低低水位原子枦１・リップ
の場合に実行される３つの原子炉ｌ・リップロジックの
うちの２つを満足するには不十分となる。それにも拘わ
らず、給水制御系に接続された水位チャネル１０に最初
の故障が発生して制御系遷移を生じたと仮定し、且つ、
第２の偶発故障が水位チャネルＩＬ１２のいずれかに生
じたと仮定した場合、原子炉１・リップは低給水流量原
子炉１・リップロジックにより実行されることが第１図
から理解されるであろう。作動状態に保たれている水位
チャネル１１又はｌ２からの水位信号１４又は１５によ
って、低水位信号４１又は４２がＯＲゲー１・４３に８ 入力され、信号４４がＯＲゲート４３の出力部から出力
される。蒸気流量　給水流量ロジックは、前述したよう
に、信号３８で低給水流量指示を生ずるようｆｉ能する
。従って、原子炉１・リップを開始するための信号４６
がＡＮＤゲー１・４５から出力されることとなる。 低給水流量原子炉トリップロジックは、ＩＥＥＥ−２７
９基準により確立された必要条件を満足するだけである
。このロジックは、原子炉の保護又は給水系の制御の他
の別個の目的には用いられない。従って、低給水原子炉
１・リップロジックは、蒸気発生器水位保護計画をより
ｉ雑化している。同時に、給水制御系への入力として水
位チャネル１０を１つだけ使用しているのは望ましくな
い。この単一の水位チャネル１０が故障した場合、保護
動作を必要とする給水制御系遷移を生じさせるからであ
る。 従って、低給水流量原子炉１・リップロジックの必要性
をなくし、同時に給水制御系の信頼性を向上させる給水
制御系の構成が求められている。 運艷立真１ ９一 本発明は、原子力発電ブラン１・の給水制御系の性能を
向上させ、且つ、蒸気発生器の低水位原子炉保護ロジッ
クを単純化するための装置を意図するものである。本装
置は、蒸気発生器の水位を重複して測定し、その測定値
を表す複数の蒸気発生器水位信号を発生する複数の水位
チャネルを含んでいる６中間蒸気発生器水位信号く以下
、「中間水位信号」ないし「中間信号」ともいう）が、
複数の蒸気発生器水位信号の中からマイクロプロセッサ
制御により選択される。この後、中間蒸気発生器水位信
号は、出力インターフェースを介して給水制御系に伝え
られる。 本発明の一実施態様は、原子力発電プラント給水制御系
の性能を向上させるための、蒸気発生器の水位を重複し
て測定し且つその測定値を表す信号を発生ずる３つの水
位チャネルを具備する装置に向けられている。マイクロ
プロセッサは、信号Ａ、信号Ｂ及び信号Ｃと表される３
つの蒸気発生器水位信号から１つの中間蒸気発生器水位
信号を選択するようにプログラムされている。 １０ まず、マイク口プロセッザは、信号Ａと信号Ｂのうち大
きな方の信号値を選択し、この値を信号Ｄとしてマイク
ロブロセッザのメモリに記憶する。 次いで、マイクロブロセッザは、信号Ｂと信号Ｃのうち
大きい方の値が選択され、この値が信号Ｅとしてマイク
ロプロセッサのメモリに記憶される。 更に、マイクロプロセッサは、信号Ｃと信号Ａのうち大
きい方の値を選択し、この値を信号Ｅとしてマイクロプ
ロセッザのメモリに記憶する。次に、信号Ｄと信号Ｅの
うち小さい方の信号値が選択され、これが信号Ｇとして
マイクロプロセッサのメモリに記憶される。最後に、信
号Ｆと信号Ｇのうち小さい方の信号値が選択され、この
値が中間蒸気発生器水位信号としてマイクロプロセッサ
のメモリに記憶される。そして、中間蒸気発生器水位信
号が、出力インターフェースを介して給水制御系に送ら
れる。 本発明の中間信号セレクタは、原子力発電プラントの蒸
気発生器内の給水流量を制御するための信頼性及び効果
のより高い手段を提供するものである。中間信号セレク
タは、１つの水位チャネルの故障が給水制御系の遷移を
開始させるのを防止し、保護動作を必要とする原子力発
電プランＩ・の状態を生じさせないようにする。従って
、中間信号セレクタは、低給水流量原子ｆ１・リップロ
ジックの必要性を除去すると共に、給水制御系の信頼性
を向上させる。本発明の−１二記及び他の特徴や利点は
、以下の好適な実施例の説明から明らかとなろう。 虻遣４≦稔施士巨工詑駐

【置遜朋 第２図は、給水制御系用の中間信号セレクタを提供する
ために、本発明の方法と装置が適用され得る典型的な加
圧水型原子炉一蒸気発生器系を単純化して示す概略図で
ある。尚、図中、同一参照符号は同一要素を示すものと
する。原子炉容器５０は、冷却材の流れの入口千段５１
と出口千段５２とを有している。また、原子炉容器５０
は、大量の熱を発生ずる多数の核燃料要素から主に構成
される炉心（図示しない）を含んでおり、発熱量は主と
して制御棒の位置に左右される。炉心により発生された
熱は、入口千段５１から流入して出口手段５２から流出
する冷却材の流れにより、炉心から移送される。出口手
段５２から流出した流れは、出口導管５４を介して熱交
換蒸気発生器系５５に運ばれる。加熱された冷却材は伝
熱管５６を通って移送される。 伝熱管５６は、蒸気を発生するために用いられる水５７
と熱交換関係に置かれている。以下で詳説するが、蒸気
発生器５５により発生された蒸気は発電用タービン５８
を駆動するために用いられる。この後、冷却材の流れは
、蒸気発生器５５から入口導管５９を経て入口手段５１
へと移送される。このように、再循環１次系閉ループが
原子炉容器５０及び蒸気発生器５５を連結する。ブラン
ｌ・毎に流体流れの閉ループの数、従って蒸気発生器５
５の数は異なっているが（一般的には２〜４基用いられ
ている）、第２図の系は１つの閉ループのみを示してい
る。 蒸気発生器５５の２次系側は、伝熟管５６により一次系
ループから隔離されている。蒸気発生器５５内の本５７
は−次冷却材と熱交換の関係に置かれ、従って、水５７
は加熟されて蒸気に変換される。蒸気１３ は蒸気導管６０を経てタービン５８に流れる。タービン
５８を通過した後、この蒸気は復水器６１内で復水され
る。復水、即ち水は導管６２を経て蒸気発生器の２次系
側に還流される。このように、再循環２次系ループが蒸
気発生器５５をタービン５８に連結している。 第２図に示される系において、３つの水位チャネル１０
、１１，１．２が蒸気発生器内の水５７の水位を測定し
、それぞれ、蒸気発生器５５内の水位５７を表ず水位信
号１３、１４、１５を発生ずる。 本発明に従って構成された蒸気発生器の低水位原子炉保
護系及び給水制御系が第３図に示されている。原子炉保
護系は次のように楕戒されている。 各水位チャネル１０、１１．１２により発生される水位
信号１３、１４、１５はそれぞれ、水位比較部１６、１
７、ｌ８に入力される。水位信号１３、１４、ｌ５はそ
れぞれ、水位比較部１６、１７、１８により、前以て決
められた蒸気発生器水位設定点と比較される。各水位比
較部１６、１７、１８からの低低水位信号１９、２０、
２１はそれぞれ、一致ゲーｌ・２２に入力される。信号
１９、２０、１４ ２１のうちいずれか２つからの低低水位の指示により信
号２３が発生され、この信号２３は一致ゲー１〜２２の
出力部で得られ、それにより原子炉ｌ・リップが開始さ
れる。原子炉１・リップは、炉心（図示しない）内に制
御棒５３（第２図参照）を挿入することにより完了され
、原子炉は臨界未満状態となる。 水位信号１３、ｌ４、１５は給水制御系への入力信号と
しても機能する。・水位信号１３、１４、１５は、それ
ぞれ、電気的分離装置（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　　ｉｓ
ｏｌａｔｉｏｎｃｌｅνｉｃｅ）　７０、７１．７２を
介して給水制御系に入力される。各分離装置７０、７１
．７２からの電気的に分離された水位信号７３、７４、
７５は、マイクロプロセッサ８１への入力信号として機
能する。マイクロブロセッザ８１は、中間信号セレクタ
８０として働くようにプログラムされている。中間水位
信号を表す信号８２、警報信号８４及び給水制御系作動
モード信号８５は、周知の出力インターフェース８３を
通して給水制御系に出力される。 中間信号セレクタ８０は、第４図のフローチャートに示
されるようにして作用する。フローチャー１・はステッ
プ１．００から開始されており、このステップ１００で
は、第３図のマイクロブロセッザ８１が、周知のデータ
収集技術に基づき、電気的に分離された水位信号７３、
７４、７５を探取する。ステップ１０１において、電気
的に分離された水位信号７３は、信号八としてマイクロ
プロセッサ８ｌのメモリに記憶され、水位信号７４は信
号Ｂとしてマイクロプロセッサ８１のメモリに記憶され
、更に、水位信号７５は信号Ｃとして同メモリに記憶さ
ｈる。次いで、マイクロプロセッザ８１は、ステップ１
０２において、信号Ａと信号Ｂのうち大きい方の値を選
択し、この値を信号Ｄとしてマイクロプロセッサ８】の
メモリに記憶する。更にプログラム制御が続｛フられ、
スデップ１．０３において、信号ｎと信号Ｃのうち大き
い方の値が選択され、この値が信号Ｅとしてマイクロプ
ロセッサ８１のメモリに記憶される。この後、ステップ
１０４で、マイク口プロセッサ８１は、信号Ｃと信号Ａ
のうち大きい方の値を選択し、この値を信号Ｅとしてマ
イクロプロセッザ８ｌのメモリに記憶する。プログラム
のステップ１０５において、信ワＤと信号Ｅのうち小さ
い方の値が選択され、これが信号Ｇとしてマイクロプロ
セッザ８１のメモリに記憶される。マイクロプロセッザ
８１は、信号Ｇと信号Ｆのうち小さい方の値を選択する
ステップ１０６において、この値を信号Ａ、信号Ｂ及び
信ＳＣの中間信号として決定する。この中間借号８２は
、ステップ１０７でマイクロプロセッサ８１により出力
インターフェース８３を介して給水制御系に出力される
。 中間信号セレクタ８０の作用の一例は次の通りである。 まず、信号Ａ．信号Ｂ及び信号Ｃがそれぞれ、蒸気発生
器の最高水位の３０％、４０％及び５０％の水位を表す
信号と仮定する。スデップ１０２、１０３、１０４にお
いて、大きい方の値が選択された後、信弓Ｄ．信号Ｅ及
び信号Ｆはそれぞれ、蒸気発生器の最高水位の４０％、
５０％及び５０％の水位に対応する。ステップ１０５で
信号Ｄと信号Ｅのうち小さい方の値を選択することによ
り、蒸気発生器の最高水位の４０％に相当する信号Ｇが
形成される。最後に、信号Ｇと信号Ｆのうちの小さい方
の値、即ち中間信号８２は、蒸気発生器最高水位の４０
％水位に対応するものとなる。このようにして、中間信
号セレクタ８０は、信号Ａ、信号Ｂ及び信号Ｃの中間の
信号を常に選択する。水位チャネル１０、１１、１２（
第３図）のいずれかが異状高位又は異状低位を示した場
合、対応の水位信号１３、１４、１５は中間信号セレク
タ８０により拒絶されることとなり、その結果、そのよ
うな異状ないし故障による制御系の乱れの発生、及び保
護動作を必要とする遷移の開始を防止する。 中間信号セレクタ８０は幾つかの故障検出機能も果たす
ことができる。これらの故障検出ルーチンは、第４図の
フローチャ−１・のステップ１０８において機能的に示
されている。電気的に分離された水位信号７３、７４、
７５のいずれかの値が、他の２つの信号のいずれか一方
の値から、所定の許容差異値を越えて異なっている場合
、警報信号８４がマイクロプロセッザ８１により発生さ
れ、出力インターフェイス８３を介して給水制御系に出
力される。更に、電気的に分離された水位信号７３、７
４、７５のい１８ ずれかの値が、所定の」二限信号値よりも大きい場合、
或は所定の下限信号値よりも小さい場合、警報信号８４
がマイクロプロセッサ８】により発生され、出力インタ
ーフェイス８３を介して給水制御系に出力される。いず
れの場きも、ステップ１０６で求められた中間信弓８２
は、スデップ１０７において出力インターフェイス８３
を介して給水制御系に出力される。 尤気的に分離された水位（言号７３、７４、７５のいず
れか２つの故障を検出することにより、マイクロプロセ
ッザ８１は、出力インターフエイス８３を介して給水制
御系に出力される信号８５を発生し、自動から手動に給
水制御系を切り替える。故障の検出の前に第４図のフロ
ーチャ−１・のステップ１０６においてマイクロプロセ
ッサ８１により求められた最新の中間信ス８２は、スデ
ップ１．０７で、出力インターフェイス８３を介して給
水制御系に出力される。 中間信号セレクタ８０は、ＩＥＥＥ−２７９基準により
要求されるような第２の水位ヂャネル偶発故障を仮定す
る必要性を除去する。これは、最初の水位チャネル故障
が、保護動作を必要とする原子力発電プラント状態を生
じさせないからである。中間信号セレクタ８０は、水位
ヂャネル］Ｏ、］１、１２の１つの故障によって給水制
御系遷移が開始されるのを防止する。従って、第２の偶
発故障を仮定する必要はなく、よって、３つの水位チャ
ネル１０、１１．１２のうち２つが供用状態のままに医
たれる。残ったこの２つの水位チャネルは、低低水位原
子炉１〜リップの場合に実行される３つの原子炉１・リ
ップロジックのうち２つを満たずには十分てある。従っ
て、低給水流量原子炉１〜リップロジックは、もはや必
要とされない。中間信号セレクタ８０は、低給水流量原
子炉１・リップの必要性をなくし、それにより、原子炉
保護系の給水流量チャネル２７、２８及び蒸気流量チャ
ネル２５、２６の必要性も除去する。 以上、好適な実施例に関して本発明を説明したが、多く
の変更や変形が当業者により容易になされ得ることは理
解されよう。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、従来の蒸気発生器の低水位原子炉保護系を示
す説明図、第２図は、典型的な加圧木型原子炉　蒸気発
生器系を単純化して示す説明図、第３図は、本発明に従
って梧成された蒸気発生器低水位原子炉保護系及び原子
力発電プラント制御系を示す説明図、第４図は、本発明
に従って構成された中間信号セレクタのためのフローチ
ャ−１・である。図中、 １０，目，１２・・水位チャネル １６　１．７．１８・・水位比較部 ２２・・一致ゲーｌ・ ５０・・・原子炉容器 ５５・蒸気発生器 ７０　７１．７２・・・電気的分離装置８０・・・中間
信号セレクタ ８１・マイクロプロセッサ ８３・出力インターフェース ２１ ＦＩＧ．４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子力発電プラント給水制御系の性能を向上させ、
   且つ蒸気発生器の低水位原子炉保護ロジックを単純化す
   るための原子力発電プラント用信号処理装置であって、 蒸気発生器の水位を重複して測定し、その測定値を表す
   複数の蒸気発生器水位信号を発生する手段と、 前記複数の蒸気発生器水位信号の中から中間蒸気発生器
   水位信号を選択する手段と、 前記中間蒸気発生器水位信号を給水制御系に伝える手段
   と、 から成る原子力発電プラント用信号処理装置。 ２、前記中間蒸気発生器水位信号を選択する前記手段が
   、前記複数の蒸気発生器水位信号を発生する前記手段に
   応答するマイクロプロセッサを含む、請求項１記載の原
   子力発電プラント用信号処理装置。 ３、原子力発電プラント給水制御系の性能を向上させ、
   且つ蒸気発生器の低水位原子炉保護ロジックを単純化す
   るための原子力発電プラント用信号処理方法であって、 蒸気発生器の水位を重複して測定し、その測定値を表す
   複数の蒸気発生器水位信号を発生する工程と、 前記複数の蒸気発生器水位信号の中から中間蒸気発生器
   水位信号を選択する工程と、 前記中間蒸気発生器水位信号を給水制御系に伝える工程
   と、 から成る原子力発電プラント用信号処理方法。