JPH0432799A

JPH0432799A - 原子炉運転領域制限装置

Info

Publication number: JPH0432799A
Application number: JP2138233A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Nagata; 永田　好文
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1992-02-04

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、沸騰水型原子力発電設備における炉心運転領
域の制限方法に関する。

〔従来の技術〕

沸騰水型原子力発電プラントにおいて、原子炉炉心の運
転制限装置としては、制御棒引抜による過度の反応度投
入を防止する為の制御棒引抜監視装置が挙げられる。本
装置においては、選択・駆動する制御棒周辺の中性子束
を監視し、過度の中性子束上昇が発生した場合には、制
御棒の引抜を阻止し、原子炉出力の上昇を制限するもの
である。

又、全容量タービンバイパスシステムを有する沸騰水型
原子力発電プラントにおいては、負荷遮断等の系統擾乱
時においても原子炉を停止することなく、発電所内単独
負荷運転へ移行可能な様原子炉の出力を低減させる為、
選択制御棒挿入機能を有している。

上述の機能はプラントの継続運転の為、原子炉の出力を
低減又は上昇阻止するものであるが、原子炉の不安定性
に対する考慮がなされていない。

原子炉の不安定性とは、原子炉炉心に反応度外乱が加わ
った時、中性子束の振動が発生しこの振幅が時間ととも
に増大することであり、放置すれば、原子炉燃料の熱的
制限を逸脱する可能性もある。

このメカニズムは１反応度外乱による中性子束上昇→燃
料発熱量の増大→ボイド（泡）量の増大→負の反応度の
発生→中性子束減小→燃料発熱量の減少→ボイド量の減
少→正の反応度の発生→中性子束上昇というフィードバ
ックループによるものであり、原子炉出力が大きく、原
子炉炉心流量が小さい時はど不安定になりやすい。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、炉心不安定性に対する配慮がされてお
らず、問題があった。

本発明は、原子炉炉心が炉心不安定性を有している運転
領域で継続運転を行なわない様、原子炉の出力を制限又
は、炉心流量制限を行い、炉心不安定性を回避し、原子
炉炉心の安定な運転を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、炉出力と炉心流量信号を用
いて運転点を監視し、選択制御棒挿入。

制御棒引抜阻止、再循環ポンプ速度制御信号減少阻止等
の運転領域制限を行うものである。

また、炉心流量信号としてジェットポンプ差圧信号を用
いる場合には、ポンプトリップ時等の逆流演算による不
確定さを排除するために、１台以上の再＠環ポンプトリ
ップ、及び２台のポンプの速度差が所定の値以上となっ
た場合に同様の制限機能を動作させることとする。

さらに、上記逆流演算に伴う繁雑さを除くために、炉心
流量信号として炉心支持板差圧を用いることも考えられ
る。

さらに、上記逆流演算に伴う頻雑さを除くために、炉心
流量信号として炉心支持板差圧を用いることも考えられ
る。

〔作用〕

運転領域を監視して、選択制御棒挿入、制御捧引抜阻止
、再循環ポンプ速度制御信号減少阻止を行うことにより
、再循環ポンプトリップ、再循環流量制御装置誤動作に
よる炉心流量の低下、あるいは給水加熱喪失や制御棒誤
引抜による出力上昇に対しても、確実に不安定領域への
侵入を回避できる。

また、炉心流量信号としてジェットポンプ差圧を用いる
場合、運転領域監視に加えて、再＠環ポンプトリップ及
び２台の再循環ポンプ速度差大を検出して運転制限を行
うことにより、逆流演算による不確定さを回避できる。

また、炉心流量信号として炉心支持板差圧を用いること
により、上述の逆流演算の頻雑さを回避できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。本実施例の原子炉運転領域制限装置は、炉出力を計測する中性子束検出器７．ジェットポンプ差
圧検出器９．再循環ポンプ２の入力電圧を計測する低電
圧検出器１１．ＭＧセツ（・５の発電機速度を計測する
速度検出器１３．制御棒３を駆動する制御棒駆動装置４
．再循環流量制御装置６、運転領域制限装置１８から構
成される。

運転領域制限装置１８の入力信号は、平均中性子束信号
８．ジエツ）・ポンプ差圧信号１ｏ、Ｆ［環ポンプ入力
電圧低信号１２．ＭＧセット発電機速度１３である。ま
た出力信号は、選択制御棒挿入指令信号（以下ＳＲＩ信
号と略す）１５．制御棒引抜阻止信号（以下ロットブロ
ック信号と酩す）１６、再循環ポンプ速度制御信号減少
β且止信号（以下流量ブロック信号と略す）１７である
。

運転領域制限装置１８の動作論理を第２図に基づいて説
明する。

運転点監視による運転領域制限判定は、炉出力と炉心流
量の信号を用いて行う。平均中性子束信号８をとり込み
、フィルタ１９を通して熱出力相当の信号３０を作成す
る。またジェットポンプ差圧信号１０を取込み、開平及
び加算演算器２０を通して炉心流量信号３１を作成する
。炉心流量信号３１は開数発生器２１に入力され、その
炉心流量に応じて安定性制限出力３２が演算される。判
定部２２では、熱出力信号３０と、安定性制限出力３２
を取込んで比較を行い、熱出力信号が制限出力を上回っ
た場合、運転点監視によるＳＲＩ信号２３．ロンドブロ
ック信号１６．流量ブロック信号］７を出力する。関数
発生器２１の関数は安定性解析により求められ、これに
計測精度等の余裕を考慮して決定される。また、ＳＲＩ
、ロットブロック、流量ブロックの判定にあたっては、
不要なＳＲＩの作動を回避する観点からロットブロック
、流量ブロックの判定値をＳＲＩの判定値より低出力側
に設定することも考えられる。この設定値の切分けは、
関数発生器２１、または判定部２２を各制限機能毎に個
別に設けることによって実現できる。

次にポンプトリップ判定論理を説明する。ここでは、再
循環ポンプ入力側に低電圧検８器を設は電圧低を検出す
ることによりポンプトリップを判定する例を示している
。再循環ポンプは２台あるため、（Ａ）ポンプの電圧低
信号１１（Ａ）と（Ｂ）ポンプの電圧低信号１１（Ｂ）
を取込み、ＯＲ回路３３にて、　（Ａ）、（Ｂ）どちら
かのポンプがトリップしたことを判定しＳＲＩ信号２４
を出力する。また（Ａ）、（Ｂ）のポンプ速度の差が大
きいアンバランス運転時にもジェットポンプ部での逆流
が発生するため、この運転状態を判定する論理を説明す
る。再循環ポンプ（Ａ）のＭＧ上セツト度信号１３（Ｂ
）とポンプ（Ｂ）のＭＧ上セツト度信号１３（Ｂ）を取
込み速度偏差演算部２５にて速度差２６を演算する。こ
の信号と、速度差大の判定値２７を判定部２８に取込み
、速度差２６が判定値２７を越えた場合にＳＲＩ信号２
９を出力する。判定値２７はアンバランス運転を模擬し
た解析によって求められ、一般には４０％程度と考えら
れる。

ポンプトリップによるＳＲＩ信号２／ｌ及びポンプ速度
差大によるＳＲＩ信号２９は、起動停止時等の不要な動
作を回避するため、出力によるバイパスを行う。熱出力
相当信号３０、及びバイパス出力設定値３５を判定部３
６に取込んで、現在の出力が、バイパス出力以」二であ
ることを判定する。

ポンプトリップによる。ＳＲＩ信号２４とポンプ速度差
大によるＳＲＩ信号２９はＯＲ回路３４に入力され、そ
の出力信号３８と、バイパス出力以」二であるという信
号３７をＡＮＤ回路３９に入力して、ポンプトリップま
たはポンプ速度差大にょるＳＲＩ信号４０を出力する。

この信号４０と、運転点監視によるＳＲＩ信号２３は、
ＯＲ回路４１に入力され、最終的なＳＲＩ信号１５とし
て制御棒制御装置へ出力される。

以下に、この応用例について説明する。

平均中性子束信号にフィルタをかけた熱出力相当信号は
、給水流量信号、主蒸発流量信号２発電機出力信号、タ
ービン第１段圧力信号等で代用も可能である。また炉心
流量の算出用としては、再循環ループ差圧信号、炉心支
持板差圧信号、再循環ポンプ速度信号等を用いることも
可能である。ここで炉心支持板差圧信号から炉心流量を
演算する場合には、ポンプトリップ時等においても逆漬
がないため、計測精度を維持することができ、ポンプト
リップ及び、ポンプ速度差大によるＳＲ１作動論理を不
要とすることも可能である。

ポンプトリップの判定↓こは、再循環ループ流量低、Ｍ
Ｇセット駆動電動機受電遮断器開、ＭＧセット速度低、
再循環ポンプ速度低、１回転訂等の信号を用いることも
可能である。また再循環ポンプ用可変周波数電源装置と
してインバータを用いているプラントの場合には、ＭＯ
上セツト度に相当する信号としてインバータ出力周波数
信号が用いられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、運転点が不安定領域に至る場合、ロッ
ドクロックによって出力の増加を、流量ブロックによっ
て炉心流量の低下を抑えると共に選択制御棒挿入によっ
て出力を低下させ速やかに不安定領域を脱することがで
きる。従って、運転員の誤操作及びシステムの異常に対
しても、安定性を確保した運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例である原子炉運転領域
制限装置の構成図、第２図は、その動作論理を説明する
図である。１・・・原子炉、２・・・再循環ポンプ、３・・・制御
棒、４・・・制御棒制御装置、５・・・再循環ＭＧ上セ
ツト６・・再循環流量制御装置、７・・・中性子束検出
器、８・・・平均中性子束信号、９・・・ジェットポン
プ差圧検出器、１０・・・ジェットポンプ差圧信号、１
１・・再循環ポンプ入力側低電圧検出器、１２・・・再
循環ポンプ入力側電圧低信号、１３・・・再循環ＭＯ上
セツト度検出器、１４・・・再循環ＭＧ上セツト度信号
、１５・・・選択制御棒挿入指令信号（ＳＲＩ信号）、
１６・・・制御棒引抜阻止指令信号（ロッドブロック信
号）、１７・・・再循環ポンプ速度制御信号減少阻止指
令信号（流量ブロック信号）、１８・・・原子炉運転領
域制限装置、１９・・フィルタ、２ｏ・・開平及び加算
演算器、２１・・・関数発生器、２２・・・判定部、２
３・・・運転監視によるＳＲＩ信号、２４・・再循環ポ
ンプ１台以上トリップの信号、２５・・・再循環ポンプ
速度差演算器、２６・・・再循環ポンプ速度差信号、２
７・・・再循環ポンプ速度差判定値、２８・・・判定部
、２９・・再循環ポンプ速度差大信号。３０・・熱出力相当信号、３１・・・炉心流量信号、３
２・・・炉心流量依存安定性制限出力、３３・・ＯＲ回
路、３４・・・ＯＲ回路、３５・・・バイパス出方設定
値、３６・・判定部、３７・　［炉出力がバイパス出力
以上」信号、３８・・・ポンプトリップまたはポンプ速
度正大によるＳＲＩ信号（出力バイパス条件とのＡＮＤ
回路前）　、３９・ＡＮＤ回路、４Ｃ１・ポンプトリッ
プまたはポンプ速度正大にょるＳＲＩ信号、４１・・・
ＯＲ回路。第　　ｌ　口／、１乗さび２２．２８．３６？Ｓ？１工１・再伶１１ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】１、原子力発電プラントにおいて、原子炉炉心の不安定
性要因を監視し、あらかじめ定めた条件が成立した場合
に運転領域制限要求信号を作成する炉心不安定性監視部
と、運転領域制限要求信号に基づき原子炉炉心状態を制
御する機能を有する炉心運転領域制限部を有する原子炉
運転領域監視装置。２、不安定要求の監視として、炉出力と炉心流量からそ
の運転点を求め、予め定めた制限領域に至つたか否かを
判断する請求項１の原子炉運転領域制限装置。３、炉心状態の制御として、選択制御挿入機能、制御棒
引抜阻止機能、再循環ポンプ速度制御信号の減少阻止機
能を有する請求項１の原子炉運転領域制限装置。４、炉心流量信号として、ジェットポンプ差圧信号を用
いる場合、逆流演算の不確定さを排除するため、再循環
ポンプ１台以上のトリップ、２台のポンプ速度差大を判
定して運転領域制限を行う請求項２の原子炉運転領域制
限装置。５、炉心流量信号として、炉心支持板差圧を用いる請求
項２の原子炉運転制限装置。