JPH06167595A

JPH06167595A - 炉周期計測装置

Info

Publication number: JPH06167595A
Application number: JP43A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Ishii; 佳彦石井; Hiroki Sano; 広樹佐野; Hiromi Maruyama; 博見丸山; Setsuo Arita; 節男有田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】原子炉起動時に、複数の制御棒を同時に操作す
るギャング引き抜きを実施した場合においても、炉周期
を高精度で計測する。【構成】炉周期計測器１０Ａは、起動領域中性子束検出
器８の出力１６と積分器１１で得られた信号とに基づい
て演算器１２で炉周期Ｔの逆数１７を算出する。更に、
補正装置１３は、その逆数１７に補正定数ｋを乗じて補
正する。積分器１５は、その補正された逆数１７に基づ
いて炉周期Ｔの逆数である炉周期信号２０を出力する。
補正定数ｋは、通常は１であって、着目した起動領域中
性子束検出器８に隣接する制御棒の上端がこの中性子束
検出器の近傍に位置するときにｋ＜１となる。【効果】原子炉起動時に、複数の制御棒を同時に操作す
るギャング引き抜きを実施した場合においても、炉周期
を精度良く計測できるため、原子炉起動時間を短縮でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉周期計測装置に係
り、特に沸騰水型原子炉に適用するのに好適な炉周期計
測装置，中性子束検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の炉心の概略
を図６により説明する。正方形のユニット５は、１体の
十字型の制御棒７を取り囲んで配置された４体の燃料集
合体６を表している。この炉心は、８４０体の燃料集合
体６及び２０５体の制御棒７を有する。炉心内には、他
に、中性子束検出器及び起動用の外部中性子源が設置さ
れる。すなわち、１０個の起動領域中性子束検出器８ａ
〜８ｊ、及び５個の外部中性子源９ａ〜９ｅが設けられ
る。起動領域中性子束検出器８及び外部中性子源９は、
炉心の軸方向において同じ位置に配置される（図７）。
３０は起動領域中性子束検出器挿入管、３２は外部中性
子源挿入管である。外部中性子源９は、一般に、炉心中
央よりやや上方に設置される。起動領域中性子束検出器
８は、検出感度を高めるために外部中性子源９と同じ高
さに設置される。

【０００３】ＢＷＲの起動時においては、炉心内に挿入
されている制御棒７を順次一本ずつ徐々に下方に引き抜
き、原子炉を未臨界状態から臨界状態、更には超臨界状
態にさせる。この制御棒操作は、予め計画された手順に
したがって運転員の操作により行なわれている。運転員
は、炉心に急激な反応度を与えないようにするため、中
性子束ｎ、及び中性子束が約２.７倍に変化するのに要
する時間である炉周期Ｔなどを監視しながら制御棒７を
操作する。起動時における中性子束ｎの計測は、炉心内
に１０か所程度設けた移動式の中性子源領域中性子束検
出器または固定式の起動領域中性子束検出器８で行な
う。

【０００４】炉周期Ｔと中性子束ｎの関係は次式で表せ
る。

【０００５】

【数１】

【０００６】ところで、沸騰水型軽水炉において、４体
から３０体程度の制御棒を含む制御棒グループを複数編
成し、起動時において、同一制御棒グループに属する複
数の制御棒を同時に引き抜く制御棒のギャング操作の適
用が計画されている。ユニット５内に記入した１から４
までの数字は、この制御棒引き抜きグループ番号の一例
を表している。第５グループ以降は省略した。ギャング
操作では、炉心の対称性を考慮して制御棒グループを選
定する。この結果、制御棒を原子炉から比較的均一に引
き抜くことになるため、制御棒を一本ずつ引き抜いた場
合よりも局所的な中性子束ピークが低くなり、制御棒引
き抜き量当たりの投入反応度を小さくできる。原子炉の
起動時において、制御棒を一本ずつ引き抜いたときと投
入反応度が等しくなるように、ギャング操作を行なえ
ば、原子炉を臨界にするのに要する時間を短縮できる。

【０００７】ギャング操作を行なう沸騰水型原子炉にお
いても、原子炉を未臨界状態から臨界状態に移行する手
順は従来の制御棒操作と変わらず、運転員は、炉心に急
激な反応度を与えないように中性子束ｎや炉周期Ｔなど
を監視しながら、予め計画した手順にしたがって制御棒
のギャング操作を実行する。また、運転員の省力化及び
原子炉の起動時間の短縮などを目的として、上記の制御
棒操作を自動化したり、適切なガイドを出力することが
計画されている。

【０００８】原子炉を未臨界状態から臨界状態にする操
作の一例は、特開昭63−286793号公報に説明されてい
る。この公報は、逆増倍係数法などに従って、中性子束
ｎ、前回の制御棒の引き抜き量ｌｐ及び炉周期Ｔの計測
値に基づいて、次回の制御棒操作量ｌを算出することを
述べる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】制御棒操作を運転員が
行なう場合でも自動的に行なう場合でも、起動領域中性
子束検出器８から炉周期Ｔの正しい情報が得られること
が前提である。ところが、ギャング操作を行なう場合に
は制御棒を一本ずつ引き抜いたときに比べて、炉周期Ｔ
の計測値に誤差が発生する可能性が高くなる問題があ
る。

【００１０】図８は、図６に示した制御棒第１グループ
を全挿入状態から全引抜き状態まで引き抜いた時の起動
領域中性子束検出器８ｈ，８ｊの出力信号１６ｈ，１６
ｊ、及び炉心平均中性子束の解析値を示す。この値は初
期状態の中性子束を１として規格化してある。起動領域
中性子束検出器８ｊの計測値１６ｊは炉心平均中性子束
の挙動とほぼ一致し、炉周期Ｔを正しく評価できるのに
対し、起動領域中性子束検出器８ｈで計測した中性子束
１６ｈは、炉心平均中性子束の変化より大きく変化して
いる。この原因は、図６からわかるように、制御棒第１
グループを引き抜くと、起動領域中性子束検出器８ｈと
隣接するユニット５ａの制御棒が、挿入状態から引き抜
き状態に変化し、それまで制御棒で遮蔽されていた中性
子が起動領域中性子束検出器８ｈに計測されるようにな
るためである。起動領域中性子束検出器８ｈの計測値自
体は正しいものであるが局所的な現象である。この計測
値から炉周期を計算すると、炉心の実際の炉周期よりも
小さい炉周期を検出するので、必要以上に遅い速度で制
御棒を操作したり、１つの制御棒引き抜きグループに属
する制御棒本数を減らさなければならなくなり、ギャン
グ操作の利点が失われる恐れがある。

【００１１】炉心内に挿入されている制御棒を順次一本
ずつ引き抜いていく場合には、上記のような現象は全起
動領域中性子束検出器のうちで最大でも一ヶ所でしか発
生せず、飛び抜けた信号を誤信号として削除するなどの
方法で容易に対応することができた。ところが、ギャン
グ操作では、全起動領域中性子束検出器の半数程度で起
動領域中性子束検出器８ｈと同じ信号を検出する場合が
ある。図６の炉心の場合、制御棒第１グループを引き抜
くと、１０個の起動領域中性子束検出器中、８ａ，８
ｂ，８ｄ，８ｅ，８ｆで起動領域中性子束検出器８ｈと
同様の信号を検出する。したがって、検出器で計測した
炉周期の平均値をとるような操作では誤差が大きい。

【００１２】本発明の目的は、制御棒のギャング操作を
実施した場合においても、炉周期を高精度で計測できる
炉周期計測装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、原子炉内
の炉心に配置された起動領域中性子束検出器の出力を入
力し、その出力に基づいて炉周期を求める手段と、前記
炉心の軸方向における制御棒の位置を入力し、前記制御
棒の中性子吸収材領域の前記炉心に最初に挿入される挿
入端部が前記起動領域中性子束検出器の設置レベル付近
に来たとき、前記炉周期を補正する手段とを備えたこと
によって達成できる。

【００１４】

【作用】制御棒の中性子吸収材領域の炉心に最初に挿入
される挿入端部が起動領域中性子束検出器の設置レベル
付近を通過するときに、炉周期を補正するので、精度の
高い炉周期を得ることができる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例である炉周期計測装置が組
み込まれた原子炉出力制御装置の概要を図３に基づいて
説明する。この炉周期計測装置は、制御棒ギャング操作
を行なう場合の炉周期を計測するのに好適なものであ
る。

【００１６】原子炉出力制御装置は、炉周期計測装置１
０，出力制御装置２０，制御棒駆動制御装置４５を備え
る。なお、４０は沸騰水型原子炉の原子炉容器である。
炉心４１は、原子炉容器４０内に設置されている。出力
制御装置２０及び制御棒駆動制御装置４５は、原子炉出
力を制御する手段である。

【００１７】原子炉出力を調整するための制御棒７は炉
心４１内に挿入されている。また、炉心４１の半径方向
に配置される複数の起動領域中性子束検出器（ＳＲＮ
Ｍ）８も炉心４１内に配置されている。これらの起動領
域中性子束検出器８は、炉心軸方向に所定の高さで一個
所設けられる。

【００１８】炉周期計測装置１０は、入力した起動領域
中性子束検出器８の出力信号１６に基づいて炉周期の逆
数である炉周期信号２４を出力する。炉周期の逆数は、
実質的に炉周期を現す情報である。出力制御装置４４
は、炉周期信号２４に基づいて制御棒操作要求信号及び
炉心流量調整要求信号の少なくとも１つを出力する。制
御棒操作要求信号は制御棒駆動制御装置４５に対して出
力され、炉心流量調整要求信号は図示していない再循環
流量制御装置に対して出力される。制御棒操作要求信号
は、制御棒操作量を規定する。炉心流量調整要求信号
は、炉心流量調整量を規定する。制御棒駆動制御装置４
５が制御棒操作要求信号を入力したとき、これから操作
する制御棒が制御棒選択装置４７によって特定される。
すなわち、制御棒選択装置４７は、操作する制御棒を特
定する操作制御棒信号５１を制御棒駆動制御装置４５に
出力する。操作制御棒信号５１は、炉周期計測装置１０
にも伝えられる。制御棒駆動制御装置４５は、操作制御
棒信号５１によって特定された制御棒７の制御棒駆動量
を制御棒操作要求信号に基づいて決定する。制御棒操作
監視装置４６は、決定された制御棒駆動量が適切である
ことを確認する。制御棒駆動制御装置４５は、制御棒操
作監視装置４６によって操作の適切性が確認された後、
モータ駆動制御回路４８に対して制御棒駆動信号を出力
する。制御棒駆動装置４２はモータ駆動の制御棒駆動装
置であり、モータ４３の回転により制御棒７を上下に移
動させる。モータ４３は、モータ駆動制御回路４８の出
力信号に基づいて回転角が制御される。制御棒位置検出
回路４９は、モータ４３の回転角を検出し、この回転角
に基づいて炉心軸方向における制御棒７の位置を検出す
る。制御棒駆動制御装置４５は、制御棒位置検出回路４
９で検出された制御棒位置を示す制御棒位置信号１８を
入力し制御棒７が制御棒操作要求信号に対応した移動量
に達したとき当該制御棒の移動を停止させる。制御棒位
置信号１８は、制御棒７の中性子吸収材領域の端部のう
ち最初に炉心４１に挿入される端部(挿入端部)の位置を
示している。以下、炉心軸方向における制御棒７の位置
とは、上記挿入端部の位置を意味する。

【００１９】炉心４１内における起動領域中性子束検出
器８及び外部中性子源９の配置の詳細を図４に示す。１
０個の起動領域中性子束検出器８ａ〜８ｊ及び５個の外
部中性子源９ａ〜９ｅが図４のようにユニット５間に配
置される。１０個の起動領域中性子束検出器８ａ〜８ｊ
は、Ａ〜Ｄの４つのグループに分けられている（図４参
照）。すなわち、起動領域中性子束検出器８ｂ，８ｇ及
び８ｈはＡグループ、起動領域中性子束検出器８ａ，８
ｅおよび８ｆはＢグループ、起動領域中性子束検出器８
ｃ及び８ｊはＣグループ、及び起動領域中性子束検出器
８ｄ及び８ｉはＤグループをそれぞれ形成する。起動領
域中性子束検出器８ａ〜８ｊは、出力信号１６ａ〜１６
ｊを出力する。炉心軸方向における外部中性子源９ａ〜
９ｅの設置レベルは、起動領域中性子束検出器８ａ〜８
ｊのそのレベルと同じである。炉心４１も、図６と同様
に、４体の燃料集合体６を含む複数のユニット５を有す
る。また、本実施例において、ギャング操作を行なう制
御棒のグループは、図６と同様に設定されている。

【００２０】ここで、図２を用いて、炉周期計測装置１
０について説明する。炉周期計測装置１０は、起動領域
中性子束検出器８の個数に等しい数の炉周期計測器１０
Ａ（本実施例では１０個），演算器２１ａ〜２１ｄ及び
演算器２２を有する。演算器２１ａはＡグループに属す
る３つの炉周期計測器１０Ａのそれぞれの出力である炉
周期の逆数２０のうちで最も大きな炉周期の逆数を選択
し炉周期信号２３ａとして出力する。炉周期信号２３ａ
も、炉周期の逆数である。Ａグループに属する３つの炉
周期計測器１０Ａは、Ａグループに属する３つの起動領
域中性子束検出器８ｂ，８ｇ及び８ｈの出力信号１６
ｂ，１６ｇ，１６ｈのうちの１つを入力する。同様に、
演算器２１ｂはＢグループに属する３つの炉周期計測器
１０Ａのそれぞれの出力のうちで最も大きな炉周期の逆
数を選択し炉周期信号２３ｂとして、演算器２１ｃはＣ
グループに属する３つの炉周期計測器１０Ａのそれぞれ
の出力のうちで最も大きな炉周期の逆数を選択し炉周期
信号２３ｃとして、及び演算器２１ｄはＤグループに属
する３つの炉周期計測器１０Ａのそれぞれの出力のうち
で最も大きな炉周期の逆数を選択し炉周期信号２３ｄと
して出力する。

【００２１】操作員の監視用の情報として、各起動領域
中性子束検出器に基づいた炉周期を表示することもでき
るが、普通は、各グループの炉周期信号２３ａ〜２３ｄ
を表示装置（図示せず）に表示する。

【００２２】更に、演算器２２は、炉周期信号２３ａ〜
２３ｄを入力し、これらの信号のうち２番目に大きな炉
周期信号を選択し炉周期信号２４として出力する。２番
目に多きな炉周期信号２４を出力する理由は、１個の起
動領域中性子束検出器８が故障して極端な値を出力した
場合にも対応できるようにするためである。演算器２２
から出力された炉周期信号２４は、表示装置に表示する
とともに、制御棒引き抜き阻止信号及び原子炉スクラム
信号を自動的に発する安全系に伝達する。

【００２３】前述した炉周期計測器１０Ａの構成を図１
を用いて説明する。炉周期計測器１０Ａは、１個の起動
領域中性子束検出器８の出力信号に基づいて炉周期を計
算するものである。起動領域中性子束検出器８の出力１
６の値をｎとする。出力１６は、減算器３２で積分器１
１の出力を減算した後、積分器１１に入力される。積分
器１１は、その出力に基づいて信号ｎ₁を出力する。演
算器１２は、入力した信号ｎ₁及び出力１６により、
（ｎ−ｎ₁）／ｎの計算を行なう。（ｎ−ｎ₁)は、（数
１）の微分値ｄｎ／ｄｔを表す。上記計算の結果として
演算器１２から出力される信号１７は（数１）より炉周
期Ｔの逆数を表す。補正装置１３は、この信号１７に演
算器１４で算出した補正定数ｋを乗じて信号１７を補正
し、補正により得られた信号１９を出力する。

【００２４】補正定数ｋの特性は、演算器１４のメモリ
（図示せず）に記憶されている。制御棒７の上端と起動
領域中性子束検出器８の相対位置に対する補正定数ｋの
特性の一例を図５に示す。補正定数ｋは、通常は１であ
り、起動領域中性子束検出器８に隣接するユニット５内
に挿入される制御棒７の先端が、その起動領域中性子束
検出器８の近傍に位置するときにｋ＜１となる。制御棒
７の先端と起動領域中性子束検出器８との相対位置に対
する補正定数ｋの関係は、解析及び実測値から求めるこ
とができる。また、この関係を学習機能により更新する
ことも可能であり、精度を一層向上できる。演算器１４
は、制御棒位置検出回路４９で測定された制御棒位置信
号１８、及び操作制御棒信号５１を取り込む。

【００２５】炉周期計測装置１０は、１０個の起動領域
中性子束検出器８にそれぞれに１つずつ対応して設けら
れる。このため、各炉周期計測装置１０は、対応する起
動領域中性子束検出器８に隣接する４つのユニット５内
にそれぞれ挿入される制御棒７（合計４体）の制御棒位
置を検出する４つの制御棒位置検出回路４９からそれぞ
れ出力された制御棒位置信号１８を入力する。このた
め、操作された制御棒７が隣接する４つのユニット５の
うちどのユニット５内に挿入されている制御棒７かを特
定しないと補正定数ｋが定まらない。補正定数ｋの特性
は、上記４体の制御棒７毎に上記メモリに記憶されてい
る。操作された制御棒７を特定するために、演算器１４
は、操作制御棒信号５１を取り込む。上記メモリには、
更に、該当する起動領域中性子束検出器８の炉心軸方向
における位置が記憶されている。操作制御棒信号５１を
取り込んだ演算器１４は、操作制御棒信号５１によって
特定された制御棒７に対する補正定数ｋの特性をメモリ
から呼び出す。同時に、演算器１４は、特定された制御
棒７の制御棒位置信号１８で示される制御棒の軸方向位
置とメモリに記憶されている起動領域中性子束検出器８
の炉心軸方向における位置との距離を求める。演算器１
４は、次に、呼び出された補正定数ｋの特性を用い、求
められた距離に対する補正定数ｋを求める。得られた補
正定数ｋは補正装置１３に入力される。

【００２６】補正装置１３から出力された信号１９は、
減算器３３で積分器１５の出力を減算された後、積分器
１５に入力される。起動領域中性子束検出器８の出力信
号１６は微小な変動成分を含んでいるため、信号１９は
振動する。積分器１５のフィルタは、この振動を防ぐた
めに設けられている。積分器１５の出力は、炉周期Ｔの
逆数の信号２０である。積分器１１及び１５における時
定数Ｔ₁，Ｔ₂は、例えばＴ₁＝１秒，Ｔ₂＝６秒とする。
この信号２０は、演算器２１ａ〜２１ｄのうち該当する
演算器に入力される。

【００２７】本実施例は、ギャング操作される制御棒７
が、起動領域中性子束検出器８の近傍を通るときに、こ
の起動領域中性子束検出器８の出力１６を該当する補正
定数ｋを用いて補正するので、精度の高い炉周期信号２
４を得ることができる。

【００２８】また、図３の原子炉出力制御装置は、高精
度の炉周期に基づいて原子炉出力を制御するので、原子
炉の起動時間を著しく短縮できる。

【００２９】制御棒ギャング操作を適用し精度の高い炉
周期信号を得る他の実施例を以下に説明する。本実施例
は、起動領域中性子束検出器８の配置に特徴がある原子
炉の構成である。本実施例は、図３に示す沸騰水型原子
炉，原子炉出力制御装置を備えているが、原子炉の構造
及び炉周期計測装置の構成が前述した実施例と異なって
いる。まず、本実施例で用いられる炉周期計測装置は、
前述した炉周期計測装置１０の構成のうち図１に示す補
正装置１３及び演算器１４を有していない（後述の図１
１に示す炉周期計測装置１０Ｂの構成と同一）。本実施
例における原子炉は、図４に示す炉心構成を有し、１０
個の起動領域中性子束検出器８ａ〜８ｊ及び５個の外部
中性子源９ａ〜９ｅが図４のようにユニット５間に配置
される。本実施例における炉心の詳細構成を、図９に示
す。本実施例では、図４に示す起動領域中性子束検出器
の４つのグループ毎に、炉心軸方向において、起動領域
中性子束検出器８の設置レベルを変えている。

【００３０】図９において、６は燃料集合体、３０ｂ，
３０ｄ，３０ｊは起動領域中性子束検出器挿入管、３１
ｂ，３１ｄ，３１ｊは計装用ケーブルである。起動領域
中性子束検出器挿入管３０ｂ，３０ｄ，３０ｊは隣接す
るユニット５の燃料集合体６間に配置され、起動領域中
性子束検出器８ｂ，８ｄ，８ｊは対応する起動領域中性
子束検出器挿入管３０ｂ，３０ｄ，３０ｊ内に設置され
る。計装用ケーブル３１ｂ，３１ｄ，３１ｊは、対応す
る起動領域中性子束検出器挿入管３０ｂ，３０ｄ，３０
ｊ内に布設され、対応する起動領域中性子束検出器８
ｂ，８ｄ，８ｊに接続される。以上の構成は、他の起動
領域中性子束検出器においても同じである。

【００３１】本実施例では、グループＡに属する起動領
域中性子束検出器８ｂは外部中性子源の設置高さと同じ
高さに、グループＤに属する起動領域中性子束検出器８
ｄはグループＡのそれよりも約３０cm上方に、グループ
Ｃに属する起動領域中性子束検出器８ｊはグループＤの
それよりも更に約３０cm上方に設置される。図示されて
いないが、グループＢに属する起動領域中性子束検出器
はグループＡのそれよりも下方約３０cmに設置される。
このような起動領域中性子束検出器に配置することによ
って、前述したように、図３に示した炉周期計測装置１
０から補正装置１３及び演算器１４を取り除いた従来の
炉周期計測装置を用いても、炉周期を比較的精度良く計
測できる。

【００３２】図１０には、制御棒引き抜き第１グループ
の複数の制御棒７に対するギャング引き抜き操作を行な
ったときの、ＡからＤの各起動領域中性子束検出器グル
ープに対するそれぞれの炉周期の時間変化を示す。グル
ープＣに属する起動領域中性子束検出器の近傍に位置す
る制御棒７は操作されないのでほぼ正しい炉周期を計測
する。一方、他のグループの炉周期は、近傍の制御棒が
起動領域中性子束検出器付近を通過するときに実際より
短い炉周期となる。しかし、グループ毎の起動領域中性
子束検出器の高さが異なるため、各グループ間で最短の
炉周期を観測する時刻がずれる。起動領域中性子束検出
器の設置高さが同一である従来技術では、グループＡ，
Ｂ，Ｄの各起動領域中性子束検出器は図１０に示すグル
ープＡの起動領域中性子束検出器と同様の信号を検出す
るため、上記した従来の炉周期計測装置を用いると、誤
った短い炉周期のために安全系が作動し、起動操作に支
障をきたす恐れがある。本実施例によれば、従来の炉周
期計測装置を用いても、この炉周期計測装置で得られる
炉周期は、図１０の太線のようになり、極端に短い局所
的な炉周期を観測しなくなる。本実施例の利点は、単純
な構成にある。特に、炉心軸方向において、あるレベル
に設置された起動領域中性子束検出器の代りに炉心軸方
向に移動できる中性子源領域中性子束検出器を使用して
いる原子炉では、機器に対する大きな変更を行なうこと
なく適用することが可能である。反面、十分な精度が必
要な場合には中性子束検出器の間隔を６０cmほどにしな
ければならず、その場合には中性子源位置から中性子束
検出器が遠ざかるため、中性子束検出感度が低下する欠
点がある。

【００３３】この問題点を改良した本発明の他の実施例
を図１１及び図１２に基づいて説明する。本実施例にお
ける原子炉出力制御装置を図１１に示す。この構成にお
いて、図３に示す構成と同じ構成は同一の符号を付して
いる。その原子炉出力制御装置を用いて、図１２に示す
制御棒の駆動制御を行なう。炉周期計測装置１０Ｂは、
炉周期計測装置１０から補正装置１３及び演算器１４を
取り除いた構成を有する。起動領域中性子束検出器８
ａ，８ｈは同じ高さに設置してある。残りの起動領域中
性子束検出器も同様である。制御棒７ａ，７ｈは、それ
ぞれ起動領域中性子束検出器８ａ，８ｈの近傍に位置す
る図６に示す制御棒操作第１グループに属する制御棒で
あり、制御棒操作第１グループ内の異なるサブグループ
に属するものである。制御棒駆動制御装置４５の指令に
基づいてまず制御棒７ｈが操作される。制御棒７ｈが６
０cm程引き抜かれたところで、制御棒駆動制御装置４５
の指令に基づいて制御棒７ａが制御棒７ｈと同じ速度で
引き抜きを開始する。以後、制御棒７ａ，７ｈは同速度
での引き抜きが同時に行なわれる。すなわち、制御棒７
ａ，７ｈは炉心軸方向においてずれた状態で引き抜かれ
る。このような制御棒操作は、制御棒選択装置４７に、
各制御棒操作グループ毎にグループ内に含まれる各制御
棒に対しても引き抜き順序を規定したシーケンス及び軸
方向における制御棒間のずれの距離を設定しておき、制
御棒駆動制御装置４５がその引き抜き順のシーケンス及
び制御棒位置検出回路４９により検出された制御棒位置
１８を入力することによって行なわれる。

【００３４】以上の制御棒制御によっても、制御棒のギ
ャング操作を行なう際に精度の高い炉周期を得ることが
できる。また、中性子束検出感度が低下しない。

【００３５】図２の構成のうち炉周期計測器１０Ａから
補正装置１３及び演算器１４を取り除いた構成である炉
周期計測装置１０を用いた場合でも、起動領域中性子束
検出器の近傍を制御棒が通過した影響を受ける起動領域
中性子束検出器グループが４つのグループのうち最大で
も１グループとなるように、制御棒のサブグループ化を
行なう。

【００３６】このような本実施例によれば、起動領域中
性子束検出器の設置レベルをずらした場合と同様に、制
御棒のギャング操作を行なう際に精度の高い炉周期を得
ることができる。また、中性子束検出感度が低下しな
い。操作員の監視する制御盤の表示装置（図示せず）
に、各起動領域検出器グループの炉周期とともに、どの
起動領域中性子束検出器の近傍を制御棒上端が移動中で
あるかについての情報を表示すれば、操作員は現象をよ
り正しく把握することができる。本実施例では、同一制
御棒操作グループ内の複数の制御棒７を制御棒上端位置
の異なるサブグループにわけて駆動したが、異なる制御
棒操作グループに属する複数の制御棒を同時に同一速度
で駆動しても、同じ効果が得られる。

【００３７】本実施例の効果は、炉周期計測装置のロジ
ックを特別に変えることなく制御棒ギャング操作時の炉
周期を正しく計測できることである。また、単純に制御
棒引き抜きグループを細分化して対応したときと比べ
て、短時間で原子炉を起動できる利点がある。

【００３８】図３に示す炉周期計測装置１０の他の実施
例である炉周期計測装置２８を図１３に基づいて説明す
る。

【００３９】１６ａ〜１６ｊは、図２に示すように起動
領域中性子束検出器８ａ〜８ｊの出力信号である。２５
ａ〜２５ｊは、図１に示した炉周期の逆数である信号１
７を得る演算器（図１の減算器３２，積分器１１及び演
算器１２に対応）である。これまで述べたように、起動
領域中性子束検出器は炉心４１内で局所的に配置されて
いるため、制御棒７を駆動したことに起因する中性子束
の変化は、炉心全体の平均的な中性子束の変化と全く同
じ様には変化しない。特に起動領域中性子束検出器の近
傍を制御棒上端が通過したときにおいて、それらの間に
おける差異が大きい。そこで、制御棒７を操作したとき
に信頼性の高い中性子束信号を選択して、その中性子束
信号に基づいて炉周期を算出する。演算器２７は、制御
棒位置情報または制御棒動作情報１８を取り込んで、予
め与えてある起動領域中性子束検出器の位置情報と比較
して、演算器２５ａ〜２５ｊから出力された炉周期の逆
数である信号１７ａ〜１７ｊの中から信頼性の高い信号
を選択し、平均化操作をして原子炉の炉周期２６を出力
する。この炉周期計測装置２８においては、平均化操作
において、飛び抜けて外れている信号が１つあれば誤信
号として削除することによって更に信頼性を向上させる
こともできる。本実施例の特徴は、局所的な情報を失う
代わりに、炉心全体の炉周期を精度良く計測できること
にある。

【００４０】以上説明した実施例は、制御棒を下方に引
き抜くＢＷＲに適用したものであるが、制御棒を上方に
引き抜く加圧水型原子炉（ＰＷＲ）にも適用できる。こ
の場合には、制御棒上端ではなく制御棒下端の位置が起
動領域中性子束検出器の側を通過したか否かが判断の基
準となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、原子炉起動時に複数の
制御棒を同時に操作する制御棒ギャング操作を実施した
場合に、炉周期を高精度で計測できる。従って、原子炉
起動時間を著しく短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である図２の炉周期計
測装置に用いられる炉周期計測器の構成図である。

【図２】本発明の好適な一実施例である炉周期計測装置
の構成図である。

【図３】図２の炉周期計測装置が用いられる原子炉出力
制御装置の構成図である。

【図４】炉心に配置された起動領域中性子束検出器のグ
ループを示す説明図である。

【図５】補正定数ｋの値の一例を示す説明図である。

【図６】沸騰水型原子炉の炉心の概略構成を示す説明図
である。

【図７】炉心軸方向における起動領域中性子束検出器及
び外部中性子源の設置位置を示した説明図である。

【図８】図６における第１グループの制御棒を全挿入か
ら全引き抜きにした場合の起動領域中性子束検出器８ｈ
及び８ｊの出力信号及び炉心平均中性子束の解析値を示
す特性図である。

【図９】本発明の他の実施例における炉心の局部斜視図
である。

【図１０】図９の実施例において、制御棒引き抜き第１
グループの制御棒を操作したとき、各グループの起動領
域中性子束検出器に対して得られた炉周期の時間変化を
示した特性図である。

【図１１】本発明の他の実施例である原子炉出力制御装
置の構成図である。

【図１２】図１１の実施例による制御棒ギャング操作を
示した説明図である。

【図１３】図３の炉周期計測装置の他の実施例の構成図
である。

【符号の説明】

５…ユニット、６…燃料集合体、７…制御棒、８，８ａ
〜８ｊ…起動領域中性子束検出器、１０，１０Ｂ…炉周
期計測装置、１０Ａ…炉周期計測器、１１，１５…積分
器、１２，１４…演算器、１３…補正装置、２１ａ〜２
１ｄ，２２…演算器、４０…原子炉容器、４１…炉心、
４２…制御棒駆動装置、４４…出力制御装置、４５…制
御棒駆動制御装置、４９…制御棒位置検出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有田節男茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所エネルギー研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉内の炉心に配置された起動領域中性
子束検出器の出力を入力し、その出力に基づいて炉周期
を求める手段と、前記炉心の軸方向における制御棒の位
置を入力し、前記制御棒の中性子吸収材領域の前記炉心
に最初に挿入される挿入端部が前記起動領域中性子束検
出器の設置レベル付近に来たとき、前記炉周期を補正す
る手段とを備えたことを特徴とする炉周期計測装置。
【請求項２】前記中性子吸収材領域の前記挿入端部が前
記起動領域中性子束検出器の設置レベル付近に来たこと
を、入力した前記炉心の軸方向における制御棒の位置に
基づいて判定する手段を備えた請求項１の炉周期計測装
置。
【請求項３】原子炉内の炉心に配置された起動領域中性
子束検出器の出力を入力して炉周期を出力する炉周期計
測装置と、前記炉周期に基づいて原子炉出力を制御する
手段とを備え、前記炉周期計測装置は、炉心軸方向にお
ける制御棒の位置に応じて補正された前記炉周期を出力
することを特徴とする原子炉出力制御装置。
【請求項４】炉心内に挿入される複数の制御棒と、前記
炉心内に配置されて炉心軸方向での設置レベルが異なる
複数の起動領域中性子束検出器とを備えたことを特徴と
する原子炉。
【請求項５】起動操作を含む原子炉反応度制御時におい
て、制御棒先端の高さが異なる複数本の制御棒を、同時
に同一速度で駆動操作することを特徴とする制御棒操作
方法。