JPH0532720B2

JPH0532720B2 -

Info

Publication number: JPH0532720B2
Application number: JP58059301A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Oohashi; Hiroyuki Masuda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-04-06
Filing date: 1983-04-06
Publication date: 1993-05-17
Also published as: JPS59184895A; EP0121897B1; EP0121897A2; CA1213380A; KR900004869B1; KR840008504A; EP0121897A3; DE3481742D1; US4647421A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、原子炉の負荷追従運転制御方法に係
り、特に、制御棒及び液体ポイズンを用いて出力
制御を行う原子炉の日負荷追従運転に適用できる
原子炉の負荷追従運転制御方法に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

圧力管型原子炉は、燃料集合体を内蔵する多数
の圧力管を、減速材が充填されたカランドリアタ
ンクにそれを貫通して設置したものである。圧力
管内は、冷却材が流動する。このような圧力管型
原子炉の出力制御は、カランドリアタンク内で圧
力管の間に挿入される制御棒の出入れ操作と、カ
ランドリアタンク内の減速材中に混入される液体
ポイズン濃度の調節によつて行われる。

最近、原子炉の運転方法としては、ベースロー
ド用として固定された出力運転だけでなく、負荷
の変動に応じた出力を変える負荷追従運転の適用
が検討され始めている。前述の圧力管型原子炉
も、例外ではなく負荷追従運転を適用することが
検討されている。その具体例として、特開昭57−
141594号公報に示すものがすでに提案されてい
る。

上記公開公報の第５図に示す圧力管型原子炉の
負荷追従運転制御装置は、１日の昼間と夜間の電
力需要に対応させて毎日昼間の原子炉出力を高く
して夜間の原子炉出力を低く制御するものであ
る。圧力管型原子炉のように制御手段として制御
棒及び液体ポイズン濃度調節を用いる原子炉（圧
力管型原子炉以外に加圧水形原子炉がある）で
は、原子炉出力の下降（または上昇は、所定の下
降率（または上昇率）で設定された出力下降線
（または出力上昇線）を中心に上下に許容幅をも
たせてなる許容出力上限線と許容出力下限線との
範囲内で行われる。

圧力管型原子炉の負荷追従運転制御について以
下に説明する。カランドリアタンク内の液体ポイ
ズンの濃度を増加することにより昼間の高い原子
炉出力より夜間の低い原子炉に下げる。制御棒の
挿入、引抜き等の操作は、急激な出力変動によつ
て燃料集合体に与えるダメージが大きいので、原
子炉出力が許容出力の上限または下限線を逸脱す
る場合にのみ実施される。制御棒操作は液体ポイ
ズン濃度の調節に比べて原子炉出力の変動割合が
極めて大きく、原子炉出力の高出力領域でその操
作は燃料集合体に損傷を与える危険性がある。こ
のため、高出力領域での制御棒の操作は、できる
だけ抑制することが望ましい。

前述の公開公報の第５図に示す圧力管型原子炉
の負荷追従運転制御は、負荷追従運転時の制御棒
操作の回数を低減しようとするものである。この
負荷追従運転制御は、原子炉出力の設定値及び原
子炉の動特性解析用データを用いて原子炉出力変
化から反応度の時間変化の予測値を求め、予測値
から求めた反濃度変化率の大きさに応じて出力制
御の時間を区分し、各区分時間内における液体ポ
イズンの注入量または除去量の最適値を求め、カ
ランドリアタンク内の液体ポイズン濃度を最適値
に調整するものである。しかしながら、本方法に
おいても、制御棒の操作回数は減少したとはい
え、原子炉出力を50％にする負荷追従運転を実施
した場合、原子炉出力を50％に保持する前後の制
御棒の操作回数は、約300回にも及ぶ。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した事項を考慮して繰返
し実施される負荷追従運転制御を単純化できる原
子炉の負荷追従運転制御方法を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、ある負荷変動サイクルに投入
された反応度に基づいてその次の負荷変動サイク
ルにおける原子炉出力制御手段の操作量を決定す
ることにある。

圧力管型原子炉に負荷追従運転を適用した場
合、負荷変更計画が毎日同じパターンすなわち、
負荷変動サイクルで繰返えされると、２日目以降
の炉心反応度変化のパターンが実質的に同一にな
るということがわかつた。その現象を、以下に説
明する。第１図は、毎日負荷を変更する負荷追従
運転を行つた場合の圧力管型原子炉の炉心反応度
変化を示している。この場合における負荷追従運
転の負荷変更計画３７Ａは、100％の電気出力を
特性１（実線）で示すように１時間で50％まで下
げ、50％電気出力を８時間保持し、その時間経過
後に１時間で電気出力を50％から100％まで上昇
させ、電気出力100％を14時間保持するというパ
ターン（負荷変動サイクル）を、毎日繰返すもの
である。このような負荷追従運転計画３７Ａに沿
つた負荷追従運転が実施されるまでは、圧力管型
原子炉は電気出力100％を得るように運転されて
いたものとする。特性１のように電気出力が変化
すると、それに伴つて原子炉の熱出力は特性２
（破線）のように、また炉心内で燃料の核分裂に
よつて発生するキセノンの濃度は特性３（一点鎖
線）のように変化する。特性１の如く電気出力を
変更する場合、炉心反応度は、特性３のキセノン
濃度の変化及び出力係数の影響を受け、特性４
（二点鎖線）の如く変化する。特性４の炉心反応
度は、原子炉の運転形態を変えた１日目は別とし
て２日目以降で実質的に同じ変化をしている。

このような傾向は、高電気出力100％、低電気
出力50％の負荷追従運転パターンから高電気出力
100％、低電気出力70％の異なる負荷追従運転パ
ターンに変えた場合でも同じである。すなわち、
後者のパターンを繰返して負荷追従運転を実施す
ることにより、パターン変化後２日目以降の炉心
反応度の変化は実質的に同じである。

本発明は、同じパターンの負荷追従運転を繰返
して実施する場合、そのパターンを何回か繰返し
た後では、炉心反応度の変化が実質的に同じであ
るという現象を利用したものである。

〔発明の実施例〕本発明の好適な一実施例である原子炉の負荷追
従運転制御方法を第２図に基づいて説明する。第
２図は、圧力管型原子炉に適用した負荷追従運転
制御装置を示している。圧力管型原子炉は、内部
に減速材である重水が充填されているカランドリ
アタンク１及びカランドリアタンク１に貫通させ
て取付けて燃料集合体３を内蔵する圧力管２を有
している。圧力管２のカランドリアタンク１の水
平断面における配置は、第３図に示す。冷却材で
ある軽水（単に冷却水という）は、圧力管２の下
部より圧力管２内に供給され、燃料集合体３によ
り加熱されて蒸気となる。蒸気を含んでいる冷却
水は、圧力管２の上部より蒸気ドラム（図示せ
ず）内に供給される。ここで蒸気は分離されてタ
ービン（図示せず）に送られる。冷却材は、蒸気
ドラムに供給される給水とともに圧力管２の下部
に再び導かれる。冷却材として重水を用いる圧力
管型原子炉もある。この場合、圧力管２より吐出
された重水は、蒸気発生器にて軽水と熱交換さ
れ、再び圧力管２内に戻される。軽水は、蒸気発
生器にて蒸気となりタービンに送られる。カラン
ドリアタンク１内の減速材である重水は、循環ポ
ンプ４の駆動により重水循環、配管５及びカラン
ドリアタンク１内を循環する。

圧力管型原子炉の原子炉出力は、カランドリア
タンク１の圧力管２の間、すなわち燃料集合体３
の間に出入される出力調整用の制御棒（ステンレ
ス棒）６の操作及びカランドリアタンク１内に充
填されている重水中に含まれる液体ポイズンの濃
度の調節によつて制御される。制御棒６は、制御
棒駆動装置７に連結され、制御棒駆動装置７によ
り多数の燃料集合体３にて構成される炉心に挿入
されまたはそれから引抜かれる。出力調整用の制
御棒６以外に、原子炉の運転を停止させる運転停
止用の制御棒（図示せず）が多数設けられてい
る。運転停止用の制御棒は、原子炉の通常運転時
に炉心から引抜かれており、停止時に炉心に挿入
される。液体ポイズン濃度の調節は、液体ポイズ
ン注入装置９及び液体ポイズン除去装置１６の操
作にて行われる。液体ポイズン注入装置９及び液
体ポイズン除去装置１６は、重水循環配管５に取
付けられる。液体ポイズン注入装置９は、重水循
環配管５に接続される配管１０、配管１０に接続
されて内部に液体ポイズンが充填された液体ポイ
ズンタンク１１、配管１０に取付けられる止め弁
１２及び流量調節弁１３から構成される。液体ポ
イズン濃度計１４及び流量計１５が、配管１０に
設けられる。液体ポイズン除去装置１６は、両端
が重水循環配管５に接続される配管１７、配管１
７に取付けられた内部にイオン交換樹脂が充填さ
れた液体ポイズン除去塔１８、配管１７に設けら
れた止め弁１９及び２０からなつている。流量計
２１が配管１７に設けられる。流量調節弁２２
は、重水循環配管５に設置され、液体ポイズン除
去装置１６が機能していない時、すなわち止め弁
１９及び２０が閉になつている時には全開の状態
にある。液体ポイズン除去装置１６が機能してい
る時、すなわち止め弁１９及び２０が開になつて
いる時、流量調節弁２２の開度が減少されて重水
循環配管５より液体ポイズン除去塔１８に供給さ
れる重水流量が制御される。

制御棒６、液体ポイズン注入装置９及び液体ポ
イズン除去装置１６の操作は、カランドリアタン
ク１内で圧力管２の間に配置された中性子検出器
２３の出力に基づいて制御される。

このような圧力管型原子炉の負荷追従制御装置
は、負荷追従制御装置２４、液体ポイズン除去制
御装置２９Ａ、液体ポイズン注入制御装置２９
Ｂ、一定負荷追従制御装置３０、原子炉出力総括
制御装置３３及び操作盤３４からなつている。操
作盤３４を除く他の制御装置は電子計算機にて構
成される。原子炉出力総括制御装置は、負荷追従
制御装置２４及び一定負荷追従制御装置３０を統
括している。

比較的長時間の大きな反応度の制御には重水中
の液体ポイズン濃度の調節が適し、短時間での反
応度の微修正には制御棒６の操作が適している。
しかしながら原子炉出力が高い領域における制御
棒６の操作は燃料破損の危険性を低減させる観点
からできるだけ避けることが望ましい。液体ポイ
ズン濃度調節手段は遅効性制御手段であるととも
に原子炉出力微調整用制御手段である。制御棒６
は即効性制御手段であるとともに液体ポイズン濃
度調節手段に比べて原子炉出力を大きく変動させ
るので原子炉出力阻調整用制御手段であるとも言
える。本実施例は、負荷追従運転を、できるだけ
液体ポイズン濃度の調節を実施することにより達
成しようとするものである。

負荷追従制御装置２４は、第４図に示すよう
に、制御棒制御装置２５、液体ポイズン除去・注
入速度修正装置２６、液体ポイズン除去・注入速
度決定装置２７及び制御棒位置修正装置２８から
なつている。一定負荷追従主制御装置３０は、第
２図に示すように、投入反応度計算装置３１及び
液体ポイズン除去・注入速度指示装置３２を有し
ている。

上記の制御装置を用いて第１図の特性（電気出
力）で示す負荷変更計画３７Ａを実施する本実施
例の負荷追従運転制御方法を、以下に詳細に説明
する。第５図に示す負荷変更計画３７Ｂは、第１
図の特性１示す電気出力による負荷変更計画、３
７Ａを原子炉熱出力の変化で示したものである。
すなわち、負荷変更計画３７Ｂは、原子炉熱出力
（以下単に原子炉出力という）を100％から１時間
で55％まで下げ、55％原子炉出力を８時間保持
し、その後に１時間で原子炉出力を55％から100
％まで上昇させ100％で14時間保持するものであ
る。この運転パターンは、操作盤３４から解除の
指令ができるまで毎日繰返えされる。原子炉出力
が55％の時に電気出力が50％まで下がるのは、原
子炉出力が低くなるとタービン効率が低下するた
めである。第５図の破線３８及び３９は、負荷変
更計画３７Ｂの上限値及び下限値を示している。
圧力管型原子炉は、出力制御を行う際、キセノン
の濃度変化の影響を受け易く原子炉出力が変動し
易い。この変動を抑制して原子炉の出力制御を容
易にするために上限値３８及び下限値３９が設け
られている。負荷変更計画３７Ｂと上限値３８及
び下限値３９との各出力差ΔPは、出力許容幅を
示している。

負荷変更計画３７Ａは、操作盤３４より原子炉
出力統括制御装置３３に入力され、そのメモリ
（図示せず）内に記憶される。出力許容幅ΔPは、
あらかじめ原子炉出力統括制御装置３３のメモリ
内に記憶されている。原子炉出力統括制御装置３
３は、原子炉の運転計画を比較し、今まで実施し
ていた原子炉の運転計画と異なる運転計画が入力
されると、開閉器３５を閉じる。原子炉出力統括
制御装置３３は、負荷変更計画３７Ａに基づいて
時間ｔに対応する電気出力P.(t)を原子炉出力P_h(t)
に変換し、この原子炉出力P_h(t)を開閉器３５を
介して順次負荷追従制御装置２４に伝える。すな
わち、原子炉統括制御装置３３は、負荷変更計画
３７Ａ（第１図）を負荷変更計画３７Ｂ（第５図）
に変換して出力する。時間ｔは、原子炉統括制御
装置３３に内蔵されるタイマ機能によつて計測さ
れる。出力許容幅ΔP及び時間ｔも、原子炉出力
統括制御装置３３から負荷追従制御装置２４に伝
えられる。

これらの信号を入力する負荷追従制御装置２４
の機能を説明する。

負荷追従制御装置２４の制御棒制御装置２５の
動作を第６図により説明する。中性子検出器２３
の出力信号φ_i(t)が、制御棒制御装置２５に入力さ
れる。制御棒制御装置２５のブロツク２５Ａは、
炉心の制御領域ｉ毎の出力信号φ_i(t)に基づいて制
御領域ｉの原子炉出力P_hi(t)を求める。ブロツク
２５Ａの出力であつてP_hi(t)は、ブロツク２５Ｂ
に入力される。ここで、すべての制御領域ｉの原
子炉出力P_hi(t)を合計することにより原子炉出力
P_ht(t)が求められる。P_ht(t)は、ブロツク２５Ｃに
入力され、(1)式の条件が満足されるか否かが比較
される。

P_h(t)−ΔP＜P_ht(t)＜P_h(t)＋ΔP ……(1) (1)式の条件が満足される場合、制御棒駆動装置
７は動作せず、制御棒６は動かない。(1)式の条件
が満足しない時、すなわちP_ht(t)が〔P_h(t)−ΔP〕
よりも小さい場合は制御棒引抜き信号がまたP_ht
(t)が〔P_h(t)＋ΔP〕よりも大きい場合は制御棒挿
入信号が、ブロツク２５Ｃより出力される。これ
らの制御棒操作信号が出力され、ブロツク２５Ｄ
にて操作すべき制御棒駆動装置７が選択される。
選択された制御棒駆動装置７にブロツク２５Ｄの
出力信号が入力されると、それに連結された制御
棒６が(1)式を満足するまで炉心より引抜かれる
（または挿入される）、制御棒駆動装置７の制御棒
位置検出器８の出力である位置信号H_CR(t)、ブロ
ツク２５Ｅに伝えられる。ここで、位置信号H_CR
(t)は、制御棒６の先端の位置である。ブロツク２
５Ｅは、H_CR(t)が次式の条件を満足するか否かを
判断する。

H⁰ _CR−Δh＜H_CR(t)＜H⁰ _CR−Δh ……(2) ここでH⁰ _CRは制御棒６の初期位置及びΔhは制御
棒６の許容移動範囲を示している。（H⁰ _CR−Δh）
は制御棒６の許容下限位置、（H⁰ _CR＋Δh）は制御
棒６の許容上限位置をそれぞれ示している。位置
信号H_CR(t)が、(2)式の条件を満足しない時、ブロ
ツク２５Ｆの出力信号により開閉器２５Ｆが閉じ
られる。(2)式の条件が満足されている時、開閉器
２５Ｆは開いている。開閉弁２５Ｆが閉じられる
と、(2)式の条件を満足しない位置信号H_CR(t)が液
体ポイズン除去・注入速度修正装置２８に伝達さ
れる。また、制御棒位置検出器８の出力の位置信
号H_CR(t)は、液体ポイズン除去・注入速度修正装
置２６に伝達される。

液体ポイズン除去・注入速度修正装置２７の機
能を第７図に基づいて説明する。負荷変更計画３
７Ｂが、液体ポイズン除去・注入速度安定装置２
７に入力される。まず、ステツプ27Aにて、負荷
変更計画３７Ｂに対応するキセノン数密度及びサ
マリウム数密度等の動特性を炉心一点炉モデルに
より求める。すなわち、これらの数密度の変化
は、下記に示す(3)〜(6)式にて求められる。

dI／dt＝φΣ_fY_i−λ_iＩ ……(3) dX_e／dt＝φΣ_fY_x−λ_iＩ−（λ_x＋φσ^x _a）X_e ……(4) dP_n／dt＝φΣ_fY_p−λ_pP_n ……(5) dS_n／dt＝φΣ_fY_s＋λ_pP_n−（λ_s＋φσ^s _a）S_n ……(6) ただし、ｔは時間、Ｉは燃料内のよう素の数密
度、X_eは燃料内のキセノンの数密度、P_nは燃料
内のプロメチウムの数密度、S_nは燃料内のサマ
リウムの数密度、φは燃料内の平均中性束、Σ_fは
燃料内のマクロ吸収断面積、Ｙは各原子の核分裂
による生成割合、λは各原子の崩壊定数及びσ_aは
各原子のミクロ吸収断面積である。Σ_f、Ｙ、λ及
びσ_a等の上記演算に必要なデータは、液体ポイズ
ン除去・注入速度決定装置２７内に記憶されてい
る。(3)〜(6)式に基づいて求めた負荷変更計画３７
Ｂに対応するキセノン及びサマリウムの数密度の
変化を第８図に示す。次に、炉心反応度の変化を
ステツプ２７Ｂで求める。炉心反応度の変化は、
キセノン及びサマリウムの数密度の変化に対応す
る各反応度変化と炉心出力の変化に対応する反応
度変化の和である。キセノン、サマリウムの数密
度の変化及び炉心出力の変化に対応する各々の反
応度の変化は、キセノン、サマリウムの数密度の
変化及び炉心出力の変化のそれぞれに対する比例
計算で求めることができる。炉心反応度変化の計
算結果を、キセノン及びサマリウムの数密度に対
応する各反応度変化及び炉心出力の変化に対応す
る反応度（ドツプラ、ボイド、減速材温度反応
度）変化とともに第９図に示す。ステツプ27Cで
は、負荷変更計画３７Ａを達成するのに必要な制
御反応度KBの変化が求められる。この制御反応
度KBは、第１０図に示すように第９図に示す炉
心反応度とは絶対値が等しく、正、負の符号が炉
心反応度の逆になつているだけである。すなわ
ち、炉心反応度とは逆の符号の反応度を制御反応
度として投入すれば、炉心の中性子の発生数と吸
収数がうまくバランスされ、目標の負荷変更計画
３７を達成できる。

制御時間区分が、ステツプ27Dによつて決定さ
れる。第１１図に示すように制御反応度KBを時
間区分反応度ΔKIを用いて分割し、とれに対応し
た時間T₁〜T_oで制御時間区分を設ける。上記の
時間区分反応度ΔKIは、負荷変更計画３７Ａとと
もに操作盤３４より負荷追従制御装置２４に伝達
される。なお、負荷変更計画３７Ｂにおいて、原
子炉出力の降下開始する時間、降下を終了した時
間、原子炉出力の上昇開始時間及びその終了時間
は、制御時間区分の時間になるようにする。

ステツプ27Dで決定された各々の制御時間区分
に対するポイズン除去・注入基準速度V_baseが、
ステツプ27Eにて求められる。時間T_oからT_o+1ま
での期間におけるポイズン除去・注入基準速度
V_base（T_o〜T_o+1）は、次式で表わされる。

V_base（T_o〜T_o+1）＝KB（T_o+1）−KB（T_o）／T_o+1−T_o・１／ｊ ……(7) ただし、T_oはｎ回目及びT_o+1は（ｎ＋１）回
目の制御時間区分開始時間であり、γは液体ポイ
ズンの単位濃度当りの反応度である。上記のγ
は、第１２図に示す重水中の液体ポイズン濃度と
液体ポイズンによる反応度との関係に基づいて求
められる。ステツプ27Eで各制御時間区分に対応
して得られたポイズン除去・注入基準速度V_base
の計算結果を、第１３図に示す。縦軸の零より上
方の正の値が液体ポイズンの注入、零より下方の
負の値がその除去を示している。この計算結果
は、負荷変更計画３７Ｂに対応するものである。

ステツプ27Eの出力信号、すなわち、第１３図
に示された速度信号は、ステツプ27Fに送られ
る。また、ステツプ27Fには、液体ポイズン除
去・注入速度修正装置２６からの出力信号ΔV_CR
が入力される。V_baseは、ステツプ27Fにおいて
ΔV_CRにより修正される。修正後の液体ポイズン
除去・注入速度をV₀とすると、V₀は次式で示さ
れる。

V₀(t)＝V_base(t)＋ΔV_CR(t) ……(8) で修正された液体ポイズン除去・注入速度V₀(t)
が、ステツプ27Gに入力される。制御棒位置修正
装置２８からの注入速度信号V^IN _CRまたは除去速度
信号V^OUT _CRがステツプ27Gに入力されない時は、ス
テツプ27Gは液体ポイズン除去・注入速度V₀(t)を
液体ポイズン除去制御装置２９Ａまたは液体ポイ
ズン注入制御装置２９Ｂに出力する。すなわち
V₀(t)が負の値の場合は液体ポイズン除去制御装
置２９Ａに、V₀(t)が正の値の場合は液体ポイズ
ン注入制御装置２９Ｂに出力される。注入速度信
号V^IN _CRまたは除去速度信号V^OUT _CRがステツプ27Gに
入力された時は、V₀(t)がステツプ27Gより出力さ
れていたとしても、V₀(t)の代りに注入速度信号
V^IN _CRが優先的にステツプ27Gより液体ポイズン注
入制御装置２９Ｂに出力され、または除去速度信
号V^OUT _CRが優先的に液体ポイズ除去制御装置２９
Ａに出力される。注入速度信号V^IN _CRは制御棒位置
修正装置２８から操作中止信号S_INがステツプ
27Gに入力された時点で、除去速度信号V^OUT _CRは操
作中止信号S_OUTが入力された時点でその効力を失
う。すなわち、V₀(t)のステツプ27Gからの出力が
引続いて開始される。

液体ポイズン除去・注入速度修正装置２６の機
能を第１４図により説明する。液体ポイズン除
去・注入速度修正装置２６は、原子炉出力統括制
御装置３３より負荷変更計画３７を入力する。液
体ポイズン除去・注入速度修正装置２６は、制御
時間区分よりひじように短かい偏差平均時間（例
えば５分）内における制御棒操作による投入反応
度（制御反応度の予測値と負荷変更を開始した後
の制御反応度の実測値との差）に対応する液体ポ
イズン除去・注入速度を求め、これに基づいて次
の偏差平均時間内における液体ポイズン除去・注
入度応を修正するものである。偏差平均時間は、
液体ポイズン除去・注入速度修正装置２６内で記
憶されている。ステツプ26Aで偏差平均時間Δtが
経過したか否かを判定する。偏差平均時間Δtが
経過した時、制御棒制御装置２５から入力した制
御棒６の位置信号H_CR(t)を記憶する（ステツプ
26B）。あらたな偏差平均時間が経過した時点の
位置信号H_CR(t)をH₁、時間Δt前に記憶したH_CR(t)
をH₀と称する。偏差平均時間Δt内における制御
棒６の操作による投入反応度ΔKCを次式にて求
める（ステツプ26C）。ここで、αは制御棒６の
単位長さ移動時における反応度である。

ΔKC＝（H₁−H₀）α ……(9) 次に、制御棒投入反応度ΔKCを、等価な反応
度得る液体ポイズン濃度ΔPに換算する（ステツ
プ26D）。

ΔP＝ΔKC／β ……(10) ここでβは液体ポイズンの単位濃度当りの反応
度である。液体ポイズン濃度ΔPに基づいて、次
の偏差平均時間Δt内における液体ポイズン除
去・注入速度の修正分ΔV_CRを次式にて求める
（ステツプ26E）。

ΔV_CR＝ΔP／Δt ……(11) 時間Δt前に記憶したΔV_CRの値の代りにステツ
プ26Eで求めた新たな修正分ΔV_CRをステツプ26F
で記憶する。この修正分ΔV_CRの値は、次回以降
の偏差平均時間が経過してしかも制御棒６の操作
が実施されるまで液体ポイズン除去・注入速度修
正装置２６から液体ポイズン除去・注入速度決定
装置２７に出力される。

制御棒位置修正装置２８は、制御棒６の位置を
所定範囲内に納めようとするものである。その詳
細な機能を第１５図に基づいて説明する。(2)式の
条件が満されず開閉器２５Ｆが閉じた時、(2)式の
条件を満していない位置信号H_CR(t)が制御棒位置
修正装置２８に入力され、(12)及び(13)式にて制御棒
６の位置修正のために液体ポイズンを除去すべき
かまたは注入すべきかを判定する（ステツプ H_CR(t)＜H⁰ _CR−Δh ……(12) H_CR(t)＞H⁰ _CR＋Δh ……(13) プ28A）。(12)式の条件を満足する時は液体ポイズ
ンが除去され、(13)式の条件を満足する時は液体ポ
イズンが注入される。

(12)式の条件を満足する時には、ステツプ28Bに
て次式の判定がなされる。

H_CR(t)≧H⁰ _CR−Δh ……(14) (14)式の判定が否の場合、液体ポイズンの注入速
度信号V^IN _CRが出力される（ステツプ28C）。(14)式の
条件が満足された時、液体ポイズンの注入操作を
中止する操作中止信号S_INが出力される（ステツ
プ28D）。

(13)式の条件を満足する時には、ステツプ28Eに
て次式の判定がなされる。

H_CR(t)≦H⁰ _CR＋Δh ……(15) (15)式の判定が否の場合、液体ポイズン除去速度
信号V^OUT _CRが出力される（ステツプ28F）。(15)式の
条件が満足された時、液体ポイズンの除去操作を
中止させる操作中止信号S_OUTが出力される（ステ
ツプ28G）。注入速度信号V^IN _CR、除去速度信号V^OUT _CR
及び操作中止信号S_IN及びS_OUTは、前述したよう
に液体ポイズン除去注入速度決定装置２７に出力
される。

投入反応度計算装置３１の機能を第１６図に基
づいて説明する。投入反応度計算装置３１は、実
際に炉心に挿入されている制御棒６の位置及び減
速材である重水中の液体ポイズン濃度に基づき時
間ｔにおいて炉心に投入されている投入反応度Ｋ
(t)を求め、その投入反応度Ｋ(t)の制御時間区分で
ある時間T_o-1からT_oまで変化ΔK（T_o-1〜T_o）に
より翌日の時間T_o-1からT_oまでの液体ポイズの
注入または除去速度Ｖ（T_o-1〜T_o）を求める。こ
れらの演算を詳細に説明する。

各制御棒位置検出器８の出力信号である各々の
制御棒６の位置信号H_CR(t)が、投入反応度計算装
置３１にそれぞれ入力される。液体ポイズン注入
装置９の液体ポイズン濃度計１４の出力信号ａ及
び流量計１５の出力信号W₁は、液体ポイズン注
入制御装置２９Ｂを介して投入反応度計算装置３
１に入力される。さらに液体ポイズン除去装置１
６の流量計２１の出力信号W₂は、液体ポイズン
除去制御装置２９Ａを介して投入反応度計算装置
３１に入力される（ステツプ31A）。時間ｔまで
のΔt_a（例えば５分）間に移動した制御棒６の本
数ｎを、各々の制御棒６の時間ｔにおける位置信
号H_CR(t)より求める（ステツプ31B）。制御棒６が
移動したか否かは、H_CR(t)＝H_CR(o)またはH_CR(t)≠
H_CR(o)のいずれに該当するかによつて判定する。
H_CR(t)＝H_CR(o)であれば制御棒６は、Δt_a間で移動
しており、H_CR(t)≠H_CR(o)であれば制御棒６は移
動していない。ここで、H_CR(o)は、時間ｔより
Δt_a前の時間における制御棒６の位置である。
Δt_aは、投入反応度計算装置３１のメモリに記憶
させておく。また、Δt_aは操作盤３４より入力し
てもよく、任意の値を選択できる。

Δt_a間に移動した全制御棒６によつて炉心に投
入される投入反応度Ｃ(t)を求める（ステツプ
31C）。まず、移動した１本の制御棒６によつて
投入された投入反応度C_p(t)は、次式のように表わ
される。

C_pi(t)＝C_Ai(t)−C_Ai(o) ……(16) ここで、C_Ai(t)はH_CRi(t)に対応する制御棒反応
度であり、C_Ai(o)はH_CRi(o)に対応する制御棒反応
度である。ｉは１、２、…、ｎであつて移動した
制御棒６に対する番号である。C_Ai(t)及びC_Ai(o)
は、第１７図の特性に基づき制御棒６の位置、す
なわちH_CRi(t)、H_CRi(o)に対応する値となる。

従つて、投入反応度Ｃ(t)は、Ｃ(t)＝_o 〓ⁱ⁼¹ C_pi ……(17) となる。Δt_a間に炉心に挿入された制御棒６によ
る投入反応度よりも炉心から引抜かれた制御棒６
による投入反応度が大きい場合は、Ｃ(t)は正の値
となる。前者の投入反応度が後者のそれよりも大
きい場合は、Ｃ(t)は負の値となる。時間ｔまでの
Δt_a間における液体ポイズン注入時間ΔT₁及び液
体ポイズン除去時間ΔT₂を求める（ステツプ
31D）。これらの時間ΔT₁及びΔT₂は、具体的に
は以下のようにして求める。液体ポイズン注入操
作の実施、未実施の判別及び液体ポイズン除去操
作の実施、未実施の判別は、流量信号W₁及びW₂
に基づいて行う。。それぞれの操作が実施されて
いない場合には流量信号W₁及びW₂がそれぞれ零
になり、それぞれの操作が実施されている場合に
はそれぞれの信号が零より大きな値を示す。

Δt_a間における液体ポイズン注入時間ΔT₁は、
下記の(i)〜(iv)のように決定される。ここで時間
Δt_b及びΔt_cは、Δt_a＞Δt_b＞Δt_cの関係にあるもの
とする。

(i) 時間（ｔ−Δt_b）から時間ｔまでの間でW₁＞
０である時、ΔT₁＝Δt_b (ii) 時間Δt_a間でW₁＞０である時、ΔT₁＝Δt_a (iii) 時間（ｔ−Δt_a）から時間（ｔ−Δt_b）まで
の間でW₁＞０である時、ΔT₁＝Δt_a−Δt_b (iv) 時間（ｔ−Δt_b）から時間（ｔ−Δt_c）までの
間でW₁＞０である時、ΔT₁＝Δt_b−Δt_c また、Δt_a間における液体ポイズン除去時間
ΔT₂は、下記の(v)〜(viii)のように決定される。

(v) 時間（ｔ−Δt_b）から時間ｔまでの間でW₂＞
０である時、ΔT₂＝Δt_b (vi) 時間Δt_a間でW₂＞０である時、ΔT₂＝Δt_a (vii) 時間（ｔ−Δt_a）から時間（ｔ−Δt_b）まで
の間でW₂＞０である時、ΔT₂＝Δt_a−Δt_b (viii) 時間（ｔ−Δt_b）から時間（ｔ−Δt_c）までの
間でW₂＞０である時、ΔT₂＝Δt_b−Δt_c ステツプ31Eは、ステツプ31Dにおいて求めら
れた液体ポイズン注入時間ΔT₁及び液体ポイズン
除去時間ΔT₂を用いて、Δt_a間に液体ポイズンの
濃度調節により投入された投入反応度Ｐ(t)を計算
する。この演算は、次式にて行う。

Ｐ(t)＝ｆ（ａ、ΔT₁）＋ｆ（W₂、ΔT₂） ……(18) ｆ（ａ、ΔT₁）及びｆ（W₂、ΔT₂）は、第１８
図の特性に基づいて求められる。前者の値は第１
８図の実線の特性から、後者の値は第１８図の破
線の特性から求められる。実線の特性は注入され
る液体ポイズン濃度ａをパラメータとして、破線
の特性は液体ポイズン除去塔１８に供給される流
量W₂をパラメータとして示されている。Ｐ(t)の
値は、液体ポイズン除去に伴う投入反応度が液体
ポイズン注入に伴う投入反応度よりも大きい場合
に正の値となり、それらの投入反応度の大きさが
逆の場合に負の値となる。

原子炉出力（原子炉熱出力）は、燃料の燃焼度
が大きくなるに伴つて、燃料の劣化等による炉心
出力係数の変化の影響を受けて徐々に変化する。
このような原子炉出力の変化量は、負荷追従運転
開始初期においてはわずかな量である。しかし、
負荷追従運転開始後80日ではその累計量は大きな
ものとなる。すなわち、80日目における原子炉出
力の変化量は、制御棒を1440回操作した時に変化
する原子炉出力の変化量に等しい。１日当りの制
御棒操作回数にすると、18回である。18回の制御
棒操作によつて１日に投入される投入反応度を、
時間Δt_a毎に分担させることにより、炉心出力係
数による原子炉出力の変化を補償することができ
る。時間ｔにおける投入反応度の補正量ｍ(t)は、
次式により求める（ステツプ31F）。

ｍ(t)＝ΔPK・ΔPOWER(t) ……(19) ここで、ΔPKは原子炉出力１％変化当りの炉
心反応度の１日当りの変化であり、ΔPOWER(t)
は時間ｔまでのΔt_a間における原子炉出力変化を
示している。

次に、Δt_a経過後の時間ｔにおける炉心への全
投入反応度ΔK(t)を次式により求める（ステツプ
31G）。

ΔK(t)＝Ｃ(t)＋Ｐ(t)＋ｍ(t) ……(20) 制御時間区分T_oを決定する（ステツプ31H）。
すなわち、現在の時間ｔが制御時間区分T_oであ
る。時間ｔよりΔt_a前の時間（ｔ−Δt_a）が、制
御時間区分T_o-1となる。

翌日の同じ制御時間区分T_o-1からT_oまでの時
間Δt_aの間での液体ポイズン除去・注入速度Ｖ
（T_o-1〜T_o）を次式より求める（ステツプ31I）。

Ｖ（T_o-1〜T_o）＝ΔK(t)／T_o−T_o-1×１／α（ppm／min）……（21）ここで、αは液体ポイズン濃度の換算値
（ΔK／ppm）である。

負荷変更計画３７Ｂの原子炉出力降下開始時以
降の制御時間区分に対して得られた液体ポイズン
除去・注入速度Ｖ（T_o-1〜T_o）及び投入反応度
ΔK（T_o-1〜T_o）は、液体ポイズン除去・注入速
度指示装置３２に入力される。

液体ポイズン除去・注入速度指示装置３２を第
１９図に示す。液体ポイズン除去・注入速度指示
装置３２は、制御時間区分T₁、T₂、…、T_o-1、
T_oに対応する液体ポイズン除去・注入速度Ｖ（T₀
〜T₁）、Ｖ（T₁〜T₂）、…、Ｖ（T_o-1〜T_o）および
ΔK（T₀〜T₁）、ΔK（T₁〜T₂）、…、ΔK（T_o-1〜
T_o）値を、投入反応計算装置３１より入力し
（ステツプ32A）、これらの値を記憶装置（磁気デ
イスク、磁気ドラム等）内に記憶させる（ステツ
プ32B）。制御時間区分T₁、T₂、…、T_oとは、負
荷追従運転を開始時からT₁までの期間、T₁から
T₂での期間、…、T_o-1からT_oまでの期間を意味
する。Ｖ（T_o-1〜T_o）の値は翌日の時間T_o-1から
T_oまでの値であるのに対してΔK（T_o-1〜T_o）の
値は今日の時間T_o-1からT_oまでの値である。こ
れらの値は、毎日、投入反応度計算装置３１より
入力されて前述の記憶装置内に記憶させる。

次に、今日とその前日における負荷追従運転し
て原子炉出力降下開始時から30分（任意の時間）
経過時までの投入反応度ΔK（T₀〜T₆）を求める
（ステツプ32C）。前日の投入反応度ΔK_y（T₀〜
T₆）は、記憶装置内に記憶されている前日のΔK
（T₀〜T₁）、…、ΔK（T₅〜T₆）を加算したもので
ある。今日の投入反応度ΔK_t（T₀〜T₆）は、記憶
装置内に記憶されている今日のΔK（T₀〜T₁）、
…、ΔK（T₅〜T₆）を加算したものである。投入
反応度は、第１０図に示す負荷変更計画３７Ａを
達成するのに必要な制御反応度である。負荷変更
計画３７Ａに基づく負荷追従運転を開始した最初
の日についてのΔK_t（T₀〜T₆）は求まるが、その
前日のΔK_y（T₀〜T₆）は当然のことながら零とな
る。ΔK_t（T₀〜T₆）及びΔK_y（T₀〜T₆）を求めた
後、これらの値を比較すると（ステツプ32D）。
この比較は、次式にて行う。

0.99ΔK_y（T₀〜T₆）≦ΔK_t（T₀〜T₆） ≦1.01ΔK_y（T₀〜T₆） ……（22） ΔK_t（T₀〜T₆）が（22）式を満足しない時は、
ステツプ32DよりNOT信号が出力される。NOT
信号は、原子炉出力統括制御装置３３に入力され
る。原子炉出力統括制御装置３３は、NOT信号
を入力するこによつて、開閉器３５を閉のまま保
持する。すなわち、ΔK_t（T₀〜T₆）が（22）式を
満しない時は、負荷追従制御装置２４による負荷
追従運転、すなわち、修正機能を有する予測（(3)
〜(6)式による予測）に基づく負荷追従運転が、今
日の時間T₆以降においても引続いて実施される。

ΔK_t（T₀〜T₆）が（22）式を満足する時は、ス
テツプ32DよりYES信号が出力される。YES信号
の出力は、厳密にはΔK_t（T₀〜T₆）＝ΔK_y（T₀〜
T₆）の場合に行うことが望ましい。しかし、実
際には検出器の出力信号等に誤差が含まれている
ので、ΔK_t（T₀〜T₆）とΔK_y（T₀〜T₆）の比較
は、（22）式に示されるように±１％の許容範囲
内で行つても何等差支えない。ΔK_t（T₀〜T₆）は
ΔK_y（T₀〜T₆）に比べて補正分ｍ(t)の差だけ大き
くなるが、その差は１日の違いだけではわずかの
ものであり±１％内に含まれる。YES信号が出
力されると、ステツプ32Eにおいて記憶装置に記
憶されている前日求めた（第１６図のステツプ
31Iで求めた）液体ボイズ除去・注入速度Ｖ（T_o-1
〜T_o）であつて時間T₇以降の液体ポイズ除去・
注入速度を、記憶装置から今日の時間の経過に対
応して順次呼び出す。呼び出された液体ポイズン
除去・注入速度Ｖ（T_o-1〜T_o）は、液体ポイズン
除去速度V_OUT（T_o-1〜T_o）と液体ポイズン注入速
度V_IN（T_o-1〜T_o）に分けられて別々に出力され
る（ステツプ32F）。液体ポイズン除去速度V_OUT
（T_o-1〜T_o）は、負の値であつて液体ポイズン除
去制御装置２９Ａに伝えられる。液体ポイズン注
入速度V_IN（T_o-1〜T_o）は正の値であつて液体ポ
イズン注入制御装置２９Ｂに伝えられる。

YES信号は、ステツプ32Dから出力されると同
時に原子炉出力統括制御装置３３に入力される。
原子炉出力統括制御装置３３は、YES信号を入
力すると、開閉器３５を開にしてしまう。従つ
て、ΔK_t（T₀〜T₆）が（22）式を満足する場合
は、負荷追従制御装置２４による負荷追従制御が
打切られ、一定負荷追従制御装置３０による負荷
追従制御が実施される。一定負荷追従制御装置３
０による負荷追従制御は、負荷変更計画３７Ａに
基づく負荷追従運転が実施され、しかも、ΔK_t
（T_o-1〜T_o）が（22）式を満足する間、実施され
る。一定負荷追従制御装置３０による負荷追従制
御が実施される場合は、液体ポイズン除去・注入
速度指示装置３２は、投入反応度計算装置３１の
ステツプ31Iで求めた前日の投入反応度に基づく
液体ポイズン除去・注入速度Ｖ（T_o-1〜T_o）を記
憶装置から呼び出して常に液体ポイズン除去装置
２９Ａまたは液体ポイズン注入制御装置２９Ｂに
出力する。

以上に本実施例の負荷追従制御装置の機能を説
明したが、この負荷追従制御装置による負荷追従
運転方法を、時間の経過とともに説明する。

電気出力100％を得るために運転されている圧
力管型原子炉に対して負荷変更計画３７Ａに基づ
く負荷追従運転を実施すべく、運転員は操作盤３
４を操作する。この指令は操作盤３４より原子炉
出力統括制御装置３３に伝えられ、開閉器３５が
閉する。原子炉出力統括制御装置３３は、電気出
力による負荷変更計画３７Ａを原子炉出力（原子
炉熱出力）による負荷変更計画３７Ｂに変換して
負荷追従制御装置２４に出力する。

負荷追従制御装置２４の液体ポイズン除去・注
入速度決定装置２７は、第７図のステツプ27A〜
27Eに基づいて液体ポイズン除去・注入基準速度
V_baseを算出する。負荷変更計画３７Ｂによる負
荷追従運転が開始されて原子炉出力降下が始まつ
た直後においては、ΔV_CR(t)が零であるのでVo(t)
＝V_baseとなり、V_baseに基づく液体ポイズンの注
入が実施される。すなわち、正の値であるVo(t)
が液体ポイズン注入制御装置２９Ｂに入力され、
液体ポイズン注入制御装置２９Ｂは、止め弁１２
を開にするとともに流量調節弁１３を所定開度に
して液体ポイズンタンク１１内の液体ポイズンを
配管１０を介して重水循環配管５内に供給する。
液体ポイズン注入制御装置２９Ｂは、流量計１５
の出力信号W₁を入力して流量調節弁１３の開度
を調節し、所定のVo(t)が達成できるようにフイ
ードバツク制御を行つている。供給された液体ポ
イズンは、重水とともにカランドリアタンク１内
に導かれ、原子炉出力の低下に寄与する。液体ポ
イズンの注入により原子炉出力が低下し始めると
炉心内のキセノン数密度の影響を受けて原子炉出
力は基準線である負荷変更計画３７Ｂからずれて
上限値３８より上昇または下限値３９より低下し
ようとする。これは、(3)〜(6)式の炉心一点炉モデ
ルによる出力変化の予測が実際の変化とずれてい
ることを意味する。この場合は、負荷追従装置２
４の制御棒制御装置２５のブロツク２５Ｃの機能
が作用して制御棒駆動装置７が駆動される。この
ため、それに連結された制御棒６は炉心に挿入ま
たは炉心から引抜かれ、原子炉出力が上限値３８
と下限値３９の間になるように調節される。この
制御棒６の移動による投入反応度は、液体ポイズ
ン除去・注入速度修正装置２６のステツプ26A〜
ステツプ26Eの機能により得られた次の偏差平均
時間Δt（10分間）の液体ポイズン除去・注入速度
修正分ΔV_CR(t)として、液体ポイズン除去・注入
速度決定装置２７のステツプ27Fにて基準速度
V_base(t)に加算される。次の偏差平均時間Δt内で
は、ΔV_CR(t)加味されたVo(t)に基づいて重水中の
液体ポイズンの注入が行われる。制御棒６操作に
よる投入反応度は液体ポイズン濃度変化によつて
補償できるので、次の偏差平均時間以降における
制御棒操作の回数が減少する。

投入反応度計算装置３１は、制御棒位置信号
H_CR(t)、液体ポイズ濃度信号ａ、流量信号W₁，
W₂を入力してステツプ31B〜31Iの演算処理を行
い、翌日のT_o-1からT_oのΔt_a間における液体ポイ
ズン除去・注入速度Ｖ（T_o-1〜T_o）を求めてい
る。得られた値は、常に液体ポイズン除去・注入
速度指示装置３２のステツプ32Bで記憶装置内に
記憶される。また原子炉出力降下時（T₀）から
30分（T₀）を経過した時点でステツプ32Cに示す
ように投入反応度ΔK_t（T₀〜T₆）を求める。負荷
追従運転を開始した時点は、負荷追従運転の第１
日目であつて前の日の投入反応度ΔK_y（T₀〜T₆）
は零である。従つて、液体ポイズン除去・注入速
度指示装置３２は、原子炉出力統括制御装置３３
にNOT信号を出力する。このため、開閉器３５
は閉じたままであつて第１日目の負荷追従運転
は、負荷追従制御装置２４にて制御される。

負荷追従運転開始後１時間を経過すると、第１
１３図に示すように液体ポイズンの除去操作が実
施される。液体ポイズンの除去操作は、負の値で
あるVo(t)が液体ポイズン除去・注入速度決定装
置２７から液体ポイズン除去制御装置２９Ａに入
力されることにより実施される。負のVo(t)を入
力した液体ポイズン除去制御装置２９Ａは、止め
弁１９及び２０を開にし、流量調節弁２２の開度
をVo(t)が得られるように減少させる。液体ポイ
ズン除去制御装置２９Ａは、流量計２１の出力信
号W₂を入力してVo(t)のフイードバツク制御を行
う。重水中の液体ポイズンは、除去塔１８内のイ
オン交換樹脂によつて除去されるので、重水中の
液体ポイズン濃度が低下する。このため、キセノ
ン濃度の低下による原子炉出力の低下が補償さ
れ、原子炉出力は一定に保持される。原子炉出力
を上限値３８と下限値３９の間に保持するために
制御棒６を操作した場合は修正分ΔV_CR(t)が求め
られ、次の偏差平均時間のΔt以降の液体ポイズ
ンの濃度制御に考慮されるのは、前述と同様であ
る。原子炉出力を一定に保持する１〜９時間の間
ではキセノン濃度の変化に応じて液体ポイズンの
除去および注入が実施される。

低出力運動が終つて原子炉出力を高出力まで上
昇させる場合は、液体ポイズン除去・注入速度決
定装置２７から出力される負のVo(t)に基づいて
液体ポイズン除去装置１６が操作される。

原子炉出力が高出力に達すると、最初の間は液
体ポイズン注入装置９、時間が経過すると液体ポ
イズン除去装置１６が操作され、原子炉出力が
100％に保持される。当然、液体ポイズンの濃度
制御には、修正分ΔV_CR(t)も加味されている。

第１日目（皮下追従運転開始時から24時間の
間）の負荷追従運転（第１負荷変動サイクルによ
る負荷追従運転）の実施にあたつて、制御棒６が
初期位置（基準位置）H⁰ _CRを中心とした許容移動
範囲を逸脱した場合には、制御棒位置修正装置２
８によりその逸脱分を補償すべくステツプ28C及
び28Fのように液体ポイズン濃度の変化速度が指
示される。この変化速度は、液体ポイズン除去・
注入速度決定装置２７より液体ポイズン除去制御
装置２９Ａまたは液体ポイズン注入制御装置２９
Ｂに出力される。従つて、上記逸脱分による投入
反応度は、液体ポイズン濃度変化による投入反応
度に置換えられ、制御棒６は許容移動範囲内に戻
される。

第２日目の負荷追従運転（第２負荷変動サイク
ルによる負荷追従運転）は、30分経過時まで負荷
追従制御装置２４により予測結果（ΔV_CR(t)によ
り修正されている）に基づいて実施される。第２
日目の投入反応度であるΔK_t（T₀〜T₆）と第１日
目の投入反応度であるΔK_y（T₀〜T₆）を液体ポイ
ズン除去・注入速度指示装置３２のステツプ32D
にて比較する。第１図の特性４から明らかなよう
に第１日目の最初の30分間の投入反応度よりも第
２日目のその投入反応度がひじように大きくなつ
ている。投入反応度は、特性４の炉心反応度とは
絶対値が等しく、単に正、負の符号の炉心反応度
の逆にしたものである。従つて、ΔK_y（T₀〜T₆）
とΔK_t（T₀〜T₆）の比較を投入反応度ではなく炉
心反応度で行つてもよい。

第１日目の投入反応度と第２日目の投入反応度
が異なるので、第１日目に求めた第２日目の制御
時間区分T_oの液体ポイズン除去・注入速度が前
述のように記憶装置内に記憶されているが、第２
日目のT₆以降においては負荷追従制御装置２４
による予測結果による運転が実施される。

第３日目の負荷追従運転（第３負荷変動サイク
ルによる負荷追従運転）は、30分経過時までは第
２日目と同様に負荷追従運転制御装置２４により
実施される。30分経過時点で第２日目の投入反応
度であるΔK_y（T₀〜T₆）と第３日目の投入反応度
であるΔK_t（T₀〜T₆）をステツプ32Dにて比較す
る。第１図の特性４から明らかなように両者の値
は等しい。従つて、液体ポイズン除去・注入速度
指示装置３３から原子炉出力統括制御装置３３に
YES信号が出力されて開閉器３５が開となり、
負荷追従制御装置２４による予測制御が終了す
る。その御は、液体ポイズン除去注入速度指示装
置３２から出力される液体ポイズン除去・注入速
度Ｖ（V_o-1〜T_o）に基づいて負荷追従運転が実施
される。この負荷追従運転は、前の日に実際に投
入された反応度に基づくものである。従つて、投
入される反応度が前日のそれと同じである場合
は、前日の実際の投入反応度に基づいて求めた液
体ポイズン除去・注入速度Ｖ（T_o-1〜T_o）により
負荷追従運転を実施したほうが、予測計算等を行
う必要がなくなる。それだけキセノン濃度等を考
慮した負荷追従運転が容易となり、より原子炉の
安全性が増大する。また、翌日の負荷追従運転時
における制御棒６の操作回数が極めて少なくな
る。これは、燃料破損を起こす確率を著しく低減
させるものである。

第４日目以降の負荷追従運転は、すべて液体ポ
イズン除去・注入速度指示装置３２の出力に基づ
いて行われる。

以上に述べられている液体ポイズン除去・注入
速度とは、液体ポイズン濃度変化速度を意味して
いる。液体ポイズン注入は液体ポイズン濃度の増
加であり、液体ポイズン除去は液体ポイズン濃度
の減少である。

前述した本発明の実施例は、加圧水型原子炉に
適用可能である。加圧水型原子炉も、制御棒操作
と液体ポイズン濃度調節により原子炉出力を制御
している。この実施例を第２０図により説明す
る。

加圧水型原子炉は、原子炉容器５０、炉心部５
１、下部炉心支持板５２、下部炉心支持板５２を
支える炉心槽５３、炉心槽５３と炉心部５１との
間に配置されるバツフア板５４、炉心槽５３と原
子炉容器５０との間に存在する熱遮蔽５５、制御
棒が挿入される多数の制御管５１、炉心部５１に
配置される燃料集合体５７よりなる。制御棒は、
位置検出器８を有する制御棒駆動装置７に連結さ
れる。中性子検出器２３が、炉心部５１に配置さ
れる。

原子炉容器５０は、蓋６０、入口ノズル５９及
び出口ノズル５８を有している。液体ポイズンを
含有する冷却水は、ポンプ６１を駆動することに
よつて一次冷却系配管６２より入口ノズル５９を
通つて原子炉容器５０内の下部プレナム６３に流
入する。さらに冷却水は、炉心部５１に送られ
る。炉心部５１で加熱された冷却水は、上部プレ
ナム６２、出口ノズル５８を通つて一次冷却系配
管６２へと吐出される。高温の冷却水は、蒸気発
生器６３の伝熱管６５内に導かれる。蒸気発生器
６３のシエル側には給水配管６４から給水が供給
される。給水と高温の冷却水との間で熱交換が行
われ、給水は蒸気となり主蒸気管６６へと流出す
る。

一次冷却系配管６２には、前述の実施例と同一
の構造の液体ポイズン注入装置９及び液体ポイズ
ン除去装置１６が設置される。加圧水型原子炉の
負荷追従制御装置は、前述の実施例と同一機能を
有する負荷追従制御装置２４、液体ポイズン除去
制御装置２９Ａ、液体ポイズン注入制御装置２９
Ｂ、一定負荷追従制御装置３０、原子炉出力統括
制御装置３３及び操作盤３４を有している。

本実施例の負荷追従運転の制御は、特に説明し
ないが前述の実施例と同様に行える。

本発明によれば、一定時間ごとに出力変動を繰
り返す運転サイクルのその前回のサイクルの投入
反応度に基づいて今回のサイクルの液体ポイズン
濃度の操作（調整）を行い原子炉出力を制御して
いるので、負荷追従運転を容易に実施することが
できる。制御棒の操作回数も著しく少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は負荷追従運転を実施した時の圧力管型
原子炉における諸特性の変化を示す説明図、第２
図は圧力管型原子炉に適用した本発明の好適な一
実施例である負荷追従制御装置の系統図、第３図
は第２図の−断面図、第４図は第２図に示す
負荷追従制御装置の詳細系統図、第５図は負荷変
更計画の説明図、第６図は第４図に示す制御棒制
御装置の機能を示す構造図、第７図は第４図に示
す液体ポイズン除去・注入速度決定装置の機能を
示すフローチヤート、第８図はキセノン及びサマ
リ動特性を示す説明図、第９図は炉心反応度変化
を示す特性図、第１０図は必要制御反応度変化を
示す特性図、第１１図は制御時間区分の決定を示
す説明図、第１２図は重水中の液体ポイズン濃度
と反応度との関係を示す特性図、第１３図は液体
ポイズン除去・注入基準速度の特性図、第１４図
は第４図に示す液体ポイズン除去・注入速度修正
装置の機能を示すフローチヤート、第１５図は第
４図に示す制御棒位置修正装置の機能を示すフロ
ーチヤート、第１６図は第２図に示す投入反応度
計算装置３１の機能を示すフローチヤート、第１
７図は制御棒位置と投入反応度との関係を示す特
性図、第１８図は液体ポイズン除去・注入操作時
間と投入反応度との関係を示す特性図、第１９図
は第２図に示す液体ポイズン除去・注入速度指示
装置の機能を示すフローチヤート、第２０図は加
圧水型原子炉に適用した本発明の他の実施例の系
統図である。１……カランドリアタンク、３，５７……燃料
集合体、６……制御棒、７……制御棒駆動装置、
８……制御棒位置検出器、９……液体ポイズン注
入装置、１１……液体ポイズンタンク、１２，１
９，２０……止め弁、１３，２２……流量調節
弁、１４……液体ポイズン濃度計、１５，２１…
…流量計、２４……負荷追従制御装置、２５……
制御棒制御装置、２６……液体ポイズン除去・注
入速度修正装置、２７……液体ポイズン除去・注
入速度決定装置、２８……制御棒位置修正装置、
２９Ａ……液体ポイズン除去制御装置、２９Ｂ…
…液体ポイズン注入制御装置、３０……一定負荷
追従制御装置、３１……投入反応度計算装置、３
２……液体ポイズン除去・注入速度指示装置、３
３……原子炉出力統括制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１原子炉出力の粗調整用の制御棒と前記原子炉
出力の微調整用の液体ポイズンを有する原子炉で
前記制御棒の位置と前記液体ポイズンの濃度を操
作して、前記原子炉出力を一定時間ごとのサイク
ルである出力から前記ある出力とは異なる他の出
力に繰返し変動させる負荷変更運転に対しての負
荷追従制御方法において、前記原子炉出力の繰返
し変動に対する炉心反応度変化の予測解析に基づ
き前記液体ポイズンの濃度変更を設定して前記原
子炉出力を変更し前記制御棒の操作を予定変更出
力からのずれの補正に用いる前記原子炉出力の制
御方法であつて、繰返し出力の負荷変更を行う第
Ｎ回目の出力変更の中で前記制御棒の操作にて投
入された炉心反応度を液体ポイズンの濃度に換算
して前記液体ポイズンの濃度変更設定を修正す
る、と共に前記第Ｎ回目の前記制御棒の操作実績
と前記液体ポイズンの濃度変更実績を求めてそれ
らの合計を前記液体ポイズンの濃度変更に換算す
ることにより第Ｎ＋１回目の出力変更時の前記液
体ポイズンの濃度変更設定を修正して第Ｎ＋１回
目の前記原子炉出力の制御を前記第Ｎ回目と同様
に実施し、以後その第Ｎ＋１回目の制御を繰り返
すことを特徴とする原子炉の負荷追従制御方法。