JPH04148896A - 原子炉監視装置 - 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、原子炉内の燃料集合体の取替えおよび制御棒
の取替え時に、燃料集合体の移動および制御棒の引抜・
挿入操作か安全に行われるよう監視する原子炉監視装置
に関する。

（従来の技術） 例えば沸騰水型片Ｊ″−炉（以ドＢＷＲという）におい
ては、原子炉（各納容器内に原子炉圧力容器が設置され
、この原子炉圧力容器内に冷却祠が収容されているとと
もに炉心が配置されている。この炉心は複数の燃牢」集
合体とこれらの燃料集合体間に配設されている制御棒等
から構成されており、制御棒１本とそのまわりの燃料集
合体４体を１単位としてこれをセルと呼んでいる。

冷却１号は炉心を上方に向かって流通し、その際炉心の
核反応熱により昇温しで水と蒸気との二相流状態となる
。蒸気は気水分離器にて分離された後、蒸気乾燥器によ
り乾燥されて乾燥蒸気となり、原子炉圧力容器に接続さ
れた主蒸気管を介してタビン系に移送されて発電に供さ
れる。

このようなりＷＲにおいて、炉心内に配設される制御棒
はそれぞれ制御棒駆動機構に連結される。

この制御棒駆動機構は水圧による駆動力を利用して制御
棒の炉心内への挿入・引抜を行うもので、オペレータの
スイッチ操作による制御棒駆動回路の動作にしたがって
作動する。各制御棒は燃料集合体に対して挿抜する位置
が軸方向にそれぞれ数十段階になっており、燃料集合体
に対して挿入されるにしたかって中性子束が減少し、逆
に引抜かれるにしたがって中性子束か増加する。これに
基づいて、中性子束か局部に集中しないように、換言す
れば原子炉か安定な状態に保持されるように、各燃料集
合体に対する各制御棒の挿抜操作が行われるか、万一制
御棒の駆動順序を誤ると、中性子が局部的に集中して原
子炉の安定性が損われ、燃料集合体の急激な温度上昇を
招いて燃料集合体の健全性を損なう恐れがある。

このような原子炉において、燃料補充のため定期的に燃
１１集合体を新しいものに取替える必要がある。燃料集
合体の交換は、原子炉の制御棒を全て挿入し原子炉を停
止させてから、原子炉圧力容器の」二ぷたを開け、燃料
集合体移動装置により燃料集合体を」二からつまみ」二
げて移動させて行イっれている。この時、制御棒も古く
なると中性子の吸収力か弱まることから、引抜いて新し
い制御棒と取替えている。このため、燃料集合体と隣接
する制御棒および燃料集合体が入っているセル内の制御
棒を引抜かないよう、また制御棒が挿入されていないセ
ルへの燃料集合体の移動を行なわないよう、予め操作手
順を決めて燃料集合体移動操作と制御棒挿抜操作を複数
の人間がダブルチエツクしなから行っている。

（発明か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燃料集合体および
制御棒の操作方法では、手順の塗りっぷし等人為的にチ
エツクしており、操作が頻雑であるため、万一の誤操作
による局部的な核加熱の急激な上昇により燃料集合体の
健全性を損なう可能性があった。

本発明は上記事情に対処してなされたもので、燃オ」集
合体および制御棒の取替え作業を安全に行うことかでき
るように、燃料集合体の移動操作および制御棒の挿抜操
作を監視し、誤操作時は制御棒の引抜の阻止、燃料集合
体移動の阻止を行なって核加熱の上昇を未然に防止する
原子炉監視装置を提ｆ共することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） すなわぢ、本発明による原子炉監視装置は、運転員の指
示にしたかって燃料集合体移動装置に燃料集合体移動指
令信号を送って原子炉炉心内の燃料集合体を移動し交換
する燃料集合体移動操作部から、燃料集合体移動指令情
報および炉心内の燃料集合体の配置情報を入力する燃料
集合体情報入力部と、この燃料集合体情報入力部に入力
された情報を記憶する燃料集合体データ記憶部と、運転
員の指示にしたがって制御棒駆動装置に制御棒駆動指令
信号を送って原子炉炉心内の制御棒を弓抜・挿入する制
御棒操作部から、制御棒駆動指令情報および炉心内の制
御棒の配置情報を入力する制御棒情報入力部と、この制
御棒情報入力部に入力された情報を記憶する制御棒デー
タ記憶部と、燃料集合体データ記憶部のデータより燃料
集合体移動指令を検出しその時の炉心内の制御棒の配置
情報を制御棒データ記憶部から呼びだしてこの燃料集合
体移動指令が適切か否かを判定し適切でないときは燃料
集合体移動停止信号を燃料集合体移動装置に出力する燃
料集合体移動判定部と、制御棒データ記１０部のデータ
より制御棒駆動指令を検出しその時の炉心内の燃）」集
合体の配置情報を燃料集合体データ記憶部から呼びだし
てこの制御棒駆動指令か適切か否かを判定し適切でない
ときは制御棒駆動停止に信号を制御棒駆動装置に出力す
る制御棒引抜判定部とで構成される。

（作用） 本発明の原子炉監視装置においては、運転員か燃料集合
体移動操作部を介して燃料集合体の移動を操作するに際
し、燃料集合体移動判定部により運転員の出した操作指
示が適切か否かを、制御棒記憶部に記録されている炉心
内の制御棒配置情報から判定して、操作指示が誤ってい
る場合には燃料集会体移動装置へ停止信号を出力し、ま
た運転員が制御棒操作部を介して制御棒を操作するに際
し、制御棒引抜判定部により運転員の出した操作指示が
適切か否かを、燃料集合体記憶部に記録されている炉心
内の燃料集合体の配置情報から判定して、操作指示か誤
っている場合には制御棒駆動装置へ停止１．信号を出力
する。したかって、このような原子炉監視装置によれば
、誤操作発生時の核加熱の上昇を未然に防くことができ
る。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図にＢＷＲにおける本発明の一実施例の原子炉監視
装置の構成を示す。図中、ｎ号１は原子炉圧力容器であ
り、この原子炉圧力容器］内には冷却４］２及び炉心３
が収容されている。この炉心３は第２図に示すように複
数の制御棒４および燃料集合体５から構成されており、
制御棒４はそれぞれ４体の燃料集合体５に囲まれ、これ
を１単位とする多数のセルを形成する。

制御棒４はそれぞれ制御棒駆動装置６に連結されており
、この制御棒駆動装置６により炉心３内に挿入・引抜さ
れる。制御棒４は中性子吸収材として使用されるボロン
カーバイト等から成り、燃料集合体５の間に挿入される
ことにより中性子束を減少させて発熱量を減少させる。

逆に引抜かれることにより中性子束を増大させて発熱量
を増大させる。

燃料集合体５の新燃料集合体との取替えにあたっては、
原子炉圧力容器１が停止状態、つまり制御棒４か全て挿
入状態にある時に、燃料集合体移動装置７により燃料集
合体５が取出され、また制御棒４の新制御棒との取替え
は燃料集合体移動装置７により制御棒４と同一セル内の
燃料集合体５の４体か取出されてから制御棒４の引抜か
行われる。これらの取替え操作は運転員の指示により行
なわれており、制御棒４の挿入・引抜操作は制御棒操作
部８から制御棒駆動装置６に発せられる制御棒駆動操作
指令により、また燃料集合体５の移動は燃料集合体移動
操作部９から燃料集合体移動装置７に発せられる燃料集
合体移動操作指令により行なわれる。操作部８．９にお
いては、それぞれ運転員の指示によって操作指令を出力
するとともに、炉心内の配置情報をそれぞれ制御棒駆動
装置６および燃料集合体移動装置７から入力する。

原子炉監視装置１０は制御棒操作部８および燃料集合体
移動操作部９からそれぞれ炉心内の配置情報および操作
指令情報を入力し、操作指令が適切であるか否かを炉心
内の配置情報に基づいて判断し、誤操作であると判定し
た場合には、燃料集合体移動停止１−信号Ａを燃（：１
集合体移動装置７に、あるいは制御棒駆動停止信号Ｂを
制御棒駆動装置６に出力して操作を阻市するもので、本
実施例では次のように構成される。

すなわち、原子炉監視装置１０は燃料集合体移動操作部
９から燃料集合体に関する炉心内配置情報および操作指
令情報を人力する燃料集合体情報入力部１１と、入力し
た燃料集合体に関する情報を第３図に示すようなデータ
構成に変換して記憶する燃料集合体記憶部１２と、制御
棒操作部８から制御棒に関する炉心内配置情報および操
作指令情報を入力する制御棒情報入力部１３と、入力し
た制御棒に関する情報を第４図に示すようなデータ構成
に変換して記憶する制御棒記）Ｂ部１４と、燃料集合体
記憶部１２に更新記録されているデータを定期的に読み
だし、データ内の燃料集合体移動操作指令の正誤を制御
棒記憶部１４のデータに基づいて判定（７て、誤操作の
場合は燃料集合体移動装置７に燃料集合体移動操作部号
Ａを出力する燃料集合体移動判定部１５と、制御棒記憶
部１４に更新記録されているデータを定期的に読みた［
７、データ内の制御棒操作指令の正誤を燃料集合体記憶
部１２のデータに基づいて判定して、誤操作の場合は制
御棒駆動装置６に制御棒駆動停止信号Ｂを出力する制御
棒引抜判定部１６とで構成されている。

次に、」二元構成の原ｒ炉監視装置の作用につい一〇具
体的に説明する。

燃料集合体移動操作１２は燃料集合体情報入力部１］を
介して燃料集合体移動操作部９から入力した情報を例え
ば第３図に示すようなデータ構成に変換して記憶する。

第３図に示すデータは、上から順に移動撚１１集合体セ
ル番号、同セル内番号、移動先燃料集合体セル番号、同
セル内番号を記録し、以下セル番号順およびセル内番号
順に燃料集合体の白−無を記録している。ここでセル番
号およびセル内番号は、第２図に示すように、セル単位
て（ｊＬ、た番号Ｃおよびそのセル内の燃料集音体の１
体単位で付（７た番号りであり、これらの番号Ｃ１Ｄで
燃料集合体の炉心内装荷位置か表される。本実施例にお
いては、セル番号か０の場合は炉心外からの移動または
炉心夕Ｉへの移動を示す。また、燃料集合体記憶部」７
時には各セルの燃料集合体育／無データを更新する。す
なわち、燃料集合体を取出した場合は該当データをＯに
、燃料集合体を装荷した場合は該当データを１にする。

一方、制御棒記憶部１４は制御棒操作部８から制御棒情
報入力部１３を介して入力した情報を例えば第４図に示
すようなデータ構成に変換して記憶する。第４図におい
ては、制御棒操作部８は制御棒を選択してから挿入・引
抜の操作指令を出すため、まず選択制御棒のセル番号を
記録し、以下各制御棒の挿入・引抜状態をＯまたは１て
表し記録している。すなわち、制御棒操作部８で制御棒
が選択された場合に、データにおける選択制御棒セル番
号を更新し、制御棒操作指令峙に各制御棒位置を、挿入
状態の場合は０、挿入されていない状態の場合は１と１
２で更新記録する。

燃料集合体移動判定部１５は定期的に、例えば１０［］
　ｍ５ｃｃ、周期で燃料集合体記憶部１２にあるデータ
をチエツクし、操作指令情報である移動燃料集合体セル
番号・セル内番号および移動先燃料集合体セル番号・セ
ル内番号が前回と違う時に燃料集合体移動操作の正誤判
定を行なう。燃料集合体移動判定部１５における燃料集
合体移動操作の正誤判定は、第５図に示すようなフロー
図にしたがって行われる。まず、燃料集合体記憶部］２
に記録されている燃料集合体指令操作情報をチエツクｔ
、（１０１）、変化があったときに移動先燃料集合体の
セル番号ｉを取出す（１，０２）。ついで、制御棒記憶
部１４からセル番号１の制御棒の位置情報を取出しく１
０３）、移動先であるセル番号１の制御棒か挿入されて
いるかどうか確認する（　１．０４　）。挿入されてい
れば燃料装荷を許可するため燃料集合体移動停止信号へ
の出力をオフにしく１０５）、セル番号１の制御棒か挿
入されていなけ才１ば燃Ｉｔ装荷を阻１卜するため、燃
４：［集合体１１う 移動停止Ｆ、信号Ａの出力をオンにする（１０６）。

また、制御棒引抜判定部１６は定期的に、例えば１００
　ｍ５ｅｃ、周期で制御棒記憶部１４のデータをチエツ
クし、第６図に示すように、選択制御棒が前回と異なる
ときに制御棒操作の判定を行なう。

まず、制御棒記憶部１４に記録されている選択制御棒の
セル番号をチエツクしく１．０７）、前回と変化かあっ
たときに、燃料集合体記憶部１２から該当セル番号１の
燃料集音体データを取出しく１０８．１０９）、セル番
号ｉの燃料集合体の有／無を判定するｃ、　１．１．、
　Ｏ）。該当セルの燃料集音体か無しの場合は制御棒引
抜きを許可するため、制御棒駆動停止信号Ｂの出力をオ
フにしく　１．　］、　１　）、該当セルに燃料集合体
がある場合は制御棒の弓抜きを阻止するため、制御棒駆
動停止１．信号Ｂの出力をオンにする（１１２）。した
がって、これらの判定装置１５．１６によって、セル内
に燃料集合体が１本でもあれば制御棒の引抜は阻止され
、また制御棒が挿入位置にないセルにおいては燃料集合
体の装荷は阻止される。

１・４ このように、燃料集合体の取替えおよび制御棒の取替え
の際に、燃料集音体移動操作部９または制御棒操イ′［
部８を介して運転員か新燃料集合体の装荷操作および制
御棒の引抜操作をするにあたって、そのたびに原子炉監
視装置１０における燃料集合体移動′１１１定部１−５
または制御棒引抜判定部１６が操作の適切性を判定処理
し、これらの操作に誤１・Ｖ・作がある場合は、燃利集
合体移動停＋Ｉｔ信号Ａまたは制御棒駆動停止（ｈ号Ｂ
を出力し、その操作の四重を行う。

」−記し７た本発明の原子炉監視装置によると、燃料集
合体の取替え、制御棒取替え作業において、■燃（゛−
１集合体移動の誤操作防市 ■制御棒引抜きの誤操作防止 ■燃相集合体移動及び制ｆｌＩ＋棒引抜きの手順自体の
ミスによる核加熱の」１臂の防止 等の効果を奏することができる。

なお、不向実施例では同時に引抜き可能な制御棒の本数
か１本のものについて説明したが、これに限定されるも
のではなく、同時に複数本の制御棒を引抜けるものにも
適用可能であり、またＢＷＲ以外の原子炉であっても同
様の構成を鑞えるものには適用することかできる。

［発明の効果］ 以−に詳述したように、本発明の原子炉監視装置は原子
炉の燃料集合体および制御棒を交換するにあたり、燃料
集合体の移動および制御棒操作の監視を行ない、誤操作
時にはその操作の実行を阻止することにより、燃料集合
体の損傷を未然に防ぐことができ、原子炉の燃料集合体
の取替えおよび制御棒取替え作業の安全性を高めること
ができるる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の原子炉監視装置の構成を示
すブロック図、第２図は原子炉炉心にイ；ｊしたセル番
号および燃）−１集合体のセル内番号を示す炉心断面図
、第３図は燃料集合体記憶部のブタ構成を示す図、第４
図は制御棒記憶部のデータ構成を示す図、第５図は燃料
集合体移動判定部の判定ロジックを示すフロー図、第６
図は制御棒弓抜判足部の判定ロジックを示すフロー図で
ある。 ］・・原子炉圧力容器、２・・冷却（イ、３・・・炉心
、４・・・制御棒、５・・・燃料集合体、Ａ・・燃ｆ、
：ｌ集合体移動停止伯号、Ｂ・・・制御棒駆動停止信号
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）運転員の指示にしたがって燃料集合体移動装置に
   燃料集合体移動指令信号を送って原子炉炉心内の燃料集
   合体を移動し交換する燃料集合体移動操作部から、燃料
   集合体移動指令情報および炉心内の燃料集合体の配置情
   報を入力する燃料集合体情報入力部と、この燃料集合体
   情報入力部に入力された情報を記憶する燃料集合体デー
   タ記憶部と、運転員の指示にしたがって制御棒駆動装置
   に制御棒駆動指令信号を送って原子炉炉心内の制御棒を
   引抜・挿入する制御棒操作部から、制御棒駆動指令情報
   および炉心内の制御棒の配置情報を入力する制御棒情報
   入力部と、この制御棒情報入力部に入力された情報を記
   憶する制御棒データ記憶部と、前記燃料集合体データ記
   憶部のデータより燃料集合体移動指令を検出しその時の
   炉心内の制御棒の配置情報を前記制御棒データ記憶部か
   ら呼びだしてこの燃料集合体移動指令が適切か否かを判
   定し適切でないときは燃料集合体移動停止信号を前記燃
   料集合体移動装置に出力する燃料集合体移動判定部と、
   前記制御棒データ記憶部のデータより制御棒駆動指令を
   検出しその時の炉心内の燃料集合体の配置情報を前記燃
   料集合体データ記憶部から呼びだしてこの制御棒駆動指
   令が適切か否かを判定し適切でないときは制御棒駆動停
   止信号を前記制御棒駆動装置に出力する制御棒引抜判定
   部とを具備したことを特徴とする原子炉監視装置。