JPH06123797A - 給水制御装置 - Google Patents

給水制御装置

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JPH06123797A
JPH06123797A JP4273894A JP27389492A JPH06123797A JP H06123797 A JPH06123797 A JP H06123797A JP 4273894 A JP4273894 A JP 4273894A JP 27389492 A JP27389492 A JP 27389492A JP H06123797 A JPH06123797 A JP H06123797A
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穣 山田
Yoshihiro Tsukiji
義浩 築地
Hiroyuki Nishiyama
博之 西山
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】給水制御系において選択制御棒作動に際して自
動的に原子炉水位設定点の変更を行い、タービントリッ
プおよび原子炉スクラムを回避することができる給水制
御装置を提供する。 【構成】水位設定器27で設定した水位設定値と原子炉水
位、および主蒸気流量と原子炉給水流量との偏差から演
算した水位制御信号を入力して主制御器34より出力する
給水流量指令信号により原子炉給水量を調整して原子炉
の水位を制御する給水制御装置26において、前記水位設
定器27で設定した水位設定値より低く設定した選択水位
設定器28と、前記水位設定器27からの水位設定信号を選
択水位設定器28の水位設定信号に切換える切換要素29
と、予め選択された制御棒の挿入作動により前記切換要
素29を切換える水位設定変更信号を出力する水位設定変
更器30を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子力発電プラ
ントにおいて、予め選択された制御棒が挿入される動作
(以下選択制御棒作動システムと呼ぶ)が、行われた時
に発生する原子炉水位変動が過大に上昇することを防止
する給水制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、沸騰水型原子力発電プラントに
おける炉出力を制御する手段としては、制御棒と再循環
ポンプによるものとがある。図4の系統構成図に示すよ
うに、原子力発電プラントでは原子炉圧力容器1内に炉
心2を収納した原子炉に、制御棒駆動装置3により制御
棒4を前記炉心2における位置を変更したり、あるいは
再循環系の再循環ポンプ5の速度を変更して炉心流量を
変更することで、炉心2で発生する熱量、すなわち炉出
力(運転点)が変化する。
【0003】さらに、原子炉圧力容器1には、主蒸気系
として炉出力に応じて発生する蒸気を蒸気加減弁6の開
度を調節してタービン7に供給し、発電機8にて電気エ
ネルギに変換している。またタービン7を通過した蒸気
は復水器9により水となり、給水系である給水ポンプ10
と給水調整弁11を介して原子炉圧力容器1に還流されて
いる。なお、前記給水調整弁11は、前記主蒸気系および
原子炉圧力容器1内の原子炉水位等の各種プロセス信号
を入力する給水制御装置12で制御されて、原子炉水位を
一定にすることで、トータルなバランスを維持してい
る。
【0004】原子炉運転における炉出力と炉心流量の関
係は、図5の炉出力−炉心流量特性図で表わされる。す
なわち、原子炉は図中の安定性制限曲線13と、設計流量
制御曲線14、原子炉定格点15、および再循環ポンプ定速
度曲線16と最小出力曲線17、さらに再循環ポンプ最低速
度曲線18で囲まれる枠の外で運転することは好ましくな
く、特に安定性制限曲線13の外側の低炉心流量で高炉出
力の領域に接近するほど、炉心2における熱水力安定性
が悪くなる性質がある。
【0005】従って、この安定性の良くない枠外の領域
を安定性制限領域と称し、運転点がこの安定性制限領域
に接近した時には、予め選択してある制御棒を挿入して
炉出力を降下させているが、このための領域を選択制御
棒作動領域としている。
【0006】図6の炉出力−炉心流量特性図は、例え
ば、原子炉の定格運転中に再循環ポンプ5の1台にトリ
ップが発生した場合の運転点19の移動と選択制御棒作動
領域20を示したもので、プラント運転中に再循環ポンプ
トリップが発生すると、原子炉定格点15において安定し
た炉出力を発生していた運転点19が安定性制限曲線13附
近の安定性制限領域に近い運転点19aに移動する。
【0007】しかしながら、この安定性制限曲線13付近
には、予め選択制御棒作動領域20が設定してあるため
に、運転点19が、この選択制御棒作動領域20の例えば運
転点19aに移動した場合には、前記選択制御棒作動シス
テムを作動させて、炉心出力を下げて前記枠外の安定性
制限領域における運転を防止している。
【0008】なお、上記図6は再循環ポンプ5が1台ト
リップした後に、運転点19が選択制御棒作動領域の運転
点19aに移動することを想定したもので、原子炉定格運
転中に、この事象が発生しても原子力発電プラントの特
性によっては、必ずしも運転点19が選択制御棒作動領域
20に入り、選択制御棒が挿入されるとは限らない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】選択制御棒を挿入する
ことで原子炉の低炉心流量/高炉心出力での運転は回避
できるが、制御棒を挿入した際に炉内のボイドが潰れて
原子炉水位が一旦下降する。この現象に対して従来の給
水制御系では、この水位変動に対応した制御指令を給水
調整弁11の制御器へ出力して給水流量制御を行うが、こ
れは一時的に発生蒸気流量以上の給水となるため、水位
が上昇し最悪の場合は、原子炉水位高保護によるタービ
ン7のトリップ、および原子炉スクラムを招く可能性が
ある。
【0010】図7の特性曲線図は、この時の原子炉水位
の動きを示す。すなわち、原子炉の運転点19が前記原子
炉定格点15で通常安定して運転している時に、原子炉水
位は直線21のように安定した状態となっている。
【0011】しかし、再循環ポンプ5が1台トリップし
たために、原子炉水位が曲線22で示すように変動する。
さらに運転点19が選択制御棒作動領域の運転点19aに移
行したことにより、選択制御棒作動システム作動点23で
選択制御棒が挿入され、炉出力が急速に低下することか
らボイドが消滅して、原子炉水位は最下点24に低下す
る。
【0012】これにより給水制御系は、給水調整弁11に
より給水増加の制御をする。この結果、原子炉水位は通
常運転時の直線21を大きく上回る上昇となり、そのピー
クは最大点25に至る。従って、この最大点25が若しも、
予め設定してある原子炉水位高として図示しない保護系
で検出されると、タービン7のトリップおよび原子炉ス
クラムに至り、原子力発電プラントの安定運転の阻害
と、稼働率の低下を招く支障となっていた。
【0013】本発明の目的とするところは、給水制御系
において選択制御棒作動に際して自動的に原子炉水位設
定点の変更を行い、タービントリップおよび原子炉スク
ラムを回避することができる給水制御装置を提供するこ
とにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は水位設定手段で
設定した水位設定値と原子炉水位、および主蒸気流量と
原子炉給水流量との偏差から演算した水位制御信号を入
力して主制御手段より出力する給水流量指令信号により
原子炉給水量を調整して原子炉の水位を制御する給水制
御装置において、前記水位設定手段で設定した水位設定
値より低く設定した選択水位設定手段と、前記水位設定
手段からの水位設定信号を選択水位設定手段の水位設定
信号に切換える切換要素と、予め選択された制御棒の挿
入作動により前記切換要素を切換える水位設定変更信号
を出力する水位設定変更手段を設けたことを特徴とす
る。
【0015】
【作用】再循環ポンプトリップ等が生じて原子炉の運転
点が選択制御棒作動領域へ移動すると、選択制御棒が炉
心内に挿入される。これにより、炉出力は急速に低下す
ることから原子炉内ではボイドが消滅して、原子炉水位
は急速に低下する。この水位低下により給水制御装置
は、水位設定手段の水位設定値により給水流量を増加さ
せようとして給水調整弁を開く。
【0016】この結果、原子炉水位は通常運転時を上回
るようになるが、この時に給水制御装置においては水位
設定変更手段にシステム作動信号が入力されることによ
り、水位設定変更手段が水位設定変更信号を出力して切
換要素を切換え、前記水位設定手段からの水位設定信号
に代えて、この水位設定信号に比べて低水位に設定した
選択水位設定手段の選択水位設定信号を出力する。
【0017】これにより、主制御手段に出力される水位
制御信号の設定値は、選択制御棒挿入以前に比較して低
く設定されているため、この低い水位制御信号に沿って
流量調整弁の開度が調節され、原子炉への給水流量が制
御される。このために原子炉水位の上昇が抑制される。
この結果、保護系における原子炉水位高の検出はなく、
選択制御棒作動に際してのタービンのトリップ、および
原子炉スクラムが回避される。
【0018】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。図1のブロッ
ク構成図に示すように給水制御装置26は、原子力発電プ
ラントの通常運転時における原子炉水位の水位設定値を
出力する水位設定手段である水位設定器27と、この水位
設定器27からの水位設定信号より低水位に設定した選択
水位設定手段である選択水位設定器28と、前記水位設定
信号を選択水位設定信号に切換える切換要素29と、選択
制御棒作動時において前記切換要素29に水位設定変更信
号を出力する水位設定変更手段の水位設定変更器30が設
けられている。
【0019】さらに、前記切換要素29を介した水位設定
の信号は、フィードバック信号として入力される実際の
原子炉水位信号31、および主蒸気流量信号と給水流量信
号との偏差信号32とを加減演算器33により演算され、水
位制御信号として主制御手段である主制御器34へ出力さ
れる。この主制御器34は入力した水位制御信号により比
例、積分演算を行ない、給水流量指令信号として下位制
御手段の給水流量制御器35へ出力するように構成されて
いる。
【0020】なお、この給水流量制御器35からの給水流
量指令信号は給水系の給水ポンプ10の出口流量を制御す
る流量調整弁11の開度を調節し、原子炉への給水流量を
制御して原子炉水位を前記水位設定器27に設定した水位
に維持する。なお、原子炉への給水流量は、流量調整弁
11の開度調節のみでなく、給水流量制御器35からの給水
流量指令信号により給水ポンプ10の回転速度を調節して
も制御することができる。
【0021】図2のロジック構成図は、水位設定変更器
30の詳細ロジックを示したもので、選択制御棒作動シス
テムが作動したシステム作動信号36を入力して自己保持
回路37にて保持する。保持されたシステム作動信号36は
オンディレイタイマ38により一定時間遅れの後に、水位
設定変更信号39として出力される。
【0022】前記オンディレイタイマ38は、水位設定変
更のタイミングを最適なものとするために配設されたも
ので、また前記自己保持回路37にて保持されたシステム
作動信号36は手動リセット信号40が入力されるまで保持
される。
【0023】次に上記構成による作用について説明す
る。原子炉が通常に定格出力で安定運転をしている時に
給水制御装置26においては、水位設定器27からの水位設
定信号が切換要素29を介して加減演算器33に入力され、
同じく加減演算器33に入力された実際の原子炉水位の原
子炉水位信号31および、主蒸気流量信号と給水流量信号
との偏差信号32と演算されて、水位制御信号として主制
御器34へ出力される。
【0024】主制御器34は入力した水位制御信号による
比例、積分演算を行ない、給水流量指令信号を給水流量
制御器35を介して流量調整弁11へ伝達し、開度を調節し
て原子炉への給水流量を制御する。これにより原子炉は
上記図6の炉出力−炉心流量特性図に示す原子炉定格点
15における安定運転をしており、この時の原子炉水位は
図3の特性曲線図の直線21で示すように安定した状態が
維持されている。
【0025】ここで例えば、再循環ポンプ5の1台にト
リップが発生した場合は、炉心流量の低下に伴い、図6
における運転点19が選択制御棒作動領域20の運転点19a
に移動する。この選択制御棒作動領域20へ移動したこと
により、図示しない選択制御棒作動システムが作動し
て、選択制御棒が炉心2内に挿入される。
【0026】選択制御棒挿入により炉出力は急速に低下
することから原子炉内ではボイドが消滅して、原子炉水
位は図3の曲線41に示すように、選択制御棒作動システ
ム作動点23より急速に低下して最下点24に至る。この水
位低下により給水制御装置26は、水位設定器27の水位設
定信号により給水流量を増加させようとするため、原子
炉水位は上昇を始める。
【0027】しかしながら、この時に給水制御装置26に
おいては、図2に示すように選択制御棒作動システムの
システム作動信号36が水位設定変更器30に入力されるこ
とから、水位設定変更器30は水位設定変更信号39を出力
して切換要素29を切換えて、前記水位設定器27からの水
位設定信号に代えて、この水位設定信号に比べて低水位
に設定された選択水位設定器28の選択水位設定信号を切
換要素29を介して前記加減演算器33に出力する。
【0028】これにより、加減演算器33から主制御器34
に出力される水位制御信号の設定値は、前記選択制御棒
挿入以前に比較して低く設定されているため、この低い
水位制御信号に沿って流量調整弁11の開度が調節され、
原子炉への給水流量が制御される。このため、図3の曲
線41に示すように水位設定変更点42以降は、原子炉水位
の上昇が抑制されて、そのピークは上記図7の最大点25
に比べて大幅に低い最大点43に止まる。
【0029】従って、この最大点43での原子炉水位で
は、保護系において原子炉水位高で検出されることはな
く、選択制御棒作動に際してのタービン7のトリップ、
および原子炉スクラムは回避される。
【0030】
【発明の効果】以上本発明によれば、選択制御棒作動時
における原子炉水位上昇事象に対して、水位設定点の低
位設定を自動で効果的に行うことにより、原子炉水位上
昇事象に伴い勝ちなタービントリップ、および原子炉ス
クラムが容易に回避できることから、原子力発電プラン
トは安定した運転が行われて安全性と稼働率が向上する
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例のブロック構成図。
【図2】本発明に係る一実施例の水位設定変更器のロジ
ック構成図。
【図3】本発明に係る一実施例の原子炉水位特性曲線
図。
【図4】原子力発電プラントの系統構成図。
【図5】沸騰水型原子炉の炉出力−炉心流量特性図。
【図6】選択制御棒作動領域と運転状態を示す炉出力−
炉心流量特性図。
【図7】従来の原子炉水位特性曲線図。
【符号の説明】
4…制御棒、5…再循環ポンプ、10…給水ポンプ、11…
給水調整弁、13…安定性制限曲線、15…原子炉定格点、
19…運転点、19a…移動した運転点、20…選択制御棒作
動領域、23…選択制御棒作動点、24…最下点、26…給水
制御装置、27…水位設定器、28…選択水位設定器、29…
切換要素、30…水位設定変更器、31…原子炉水位信号、
32…偏差信号、33…加減演算器、34…主制御器、35…給
水流量制御器、36…システム作動信号、37…自己保持回
路、38…オンディレイタイマ、39…水位設定変更信号、
41…選択制御棒作動時の原子炉水位曲線、42…水位設定
変更点、43…最大点。
フロントページの続き (72)発明者 西山 博之 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水位設定手段で設定した水位設定値と原
    子炉水位、および主蒸気流量と原子炉給水流量との偏差
    から演算した水位制御信号を入力して主制御手段より出
    力する給水流量指令信号により原子炉給水量を調整して
    原子炉の水位を制御する給水制御装置において、前記水
    位設定手段で設定した水位設定値より低く設定した選択
    水位設定手段と、前記水位設定手段からの水位設定信号
    を選択水位設定手段の水位設定信号に切換える切換要素
    と、予め選択された制御棒の挿入作動により前記切換要
    素を切換える水位設定変更信号を出力する水位設定変更
    手段を設けたことを特徴とする給水制御装置。
JP4273894A 1992-10-13 1992-10-13 給水制御装置 Expired - Lifetime JP2899489B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7860206B2 (en) 2006-02-27 2010-12-28 Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. Reactor power control apparatus of a natural circulation boiling water reactor and a feed water control apparatus and nuclear power generation plant
JP2011038809A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 原子炉出力制御装置及び原子炉出力制御方法
US8397679B2 (en) 2008-11-21 2013-03-19 Hitachi, Ltd. Liquid level control system

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JP2011038809A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 原子炉出力制御装置及び原子炉出力制御方法

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