JPH06201891A

JPH06201891A - 原子炉の制御装置及び方法

Info

Publication number: JPH06201891A
Application number: JP5257399A
Authority: JP
Inventors: Calvin K Tang; カルバン・クワン・タン; Wayne Marquino; ウエイン・マークゥイノ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1994-07-22
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: US5268939A; JP2809977B2; EP0594384A1

Abstract

(57)【要約】【目的】原子炉１０が主蒸気配管２２によって蒸気タ
ービン２４に結合されて、それに対して蒸気を吐出し、
複数個の流量制御弁４４がタービン２４に対する流れを
調整し、側路弁４６が蒸気の一部分をタービン２４を迂
回してその復水器４８へ選択的に側路するように構成さ
れている場合の原子炉の制御装置と方法を提供する。【構成】圧力調整器５０及びタービン制御器５４が制
御弁４４及び側路弁４６に作動的に結合されて、タービ
ン２４に対する蒸気流量を制御する。１つの制御弁４４
の故障を検出する装置８２が、１つの制御弁４４に十分
な流量を通せない故障があった時に側路弁４６を自動的
に開いて、原子炉の圧力上昇を下げる。この故障検出装
置８２は減少要求信号をも発生して、原子炉の出力を下
げ、側路弁４６を閉じることが出来る様にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】この発明は全般的に原子炉、更に具体的に
云えば、原子炉を動力源とする蒸気タービンに対する蒸
気の流れを制御する装置と方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】沸騰水形原子炉（ＢＷＲ）の様な原子炉
は、水中に没する炉心を収めた圧力容器を持ち、この水
が炉心によって加熱されて蒸気を発生する。蒸気が主蒸
気配管を介して蒸気タービンに送られ、この蒸気タービ
ンが発電機の動力源となって、電力分配網に対する電力
を発生する。原子炉の出力パワーは主に循環流制御装置
（ＲＦＣＳ）によって制御される。この循環流制御装置
は典型的には圧力容器の内側のジェット・ポンプを含
み、このジェット・ポンプの動力源が外部の循環ポンプ
であって、この外部の循環ポンプが圧力容器及び炉心内
での水の循環を選択的に制御する。循環を強くすると、
原子炉のパワー出力が増加し、こうして主蒸気配管を介
してタービンに送られる蒸気の流れを増やし、発電機か
らの電力を増加する。

【０００３】主蒸気配管には複数個の普通の制御弁が設
けられており、これらの制御弁はタービンに対する蒸気
流量を調整する為に選択的に開閉可能である。制御弁よ
り上流側には１つ又は更に多くの側路弁が配置されてお
り、こう云う側路弁を選択的に開いて、例えば運転中に
制御弁が閉じた時の原子炉の圧力上昇速度を下げるのに
必要な様に、主蒸気の流れの一部分を制御弁及びタービ
ンを迂回して直接的にタービンの主復水器へ側路する。
圧力制御装置が、制御弁及び側路弁に作動的に結合され
ていて、蒸気流量に応答して、原子炉内に予定の圧力を
保つ圧力調整器を含む。タービン制御装置が、やはり制
御弁及び側路弁に作動的に結合されていて、圧力調整器
と共にタービンに対する主蒸気の流れを制御するタービ
ン制御器を含む。圧力調整器及びタービン制御器の間に
低値ゲートを設けて、この調整器及び制御器からの２つ
の要求値の内の小さい方を選択して、制御弁に対する制
御弁流量要求値として、その動作を制御する。制御弁流
量要求値が圧力調整器からの要求値より予定分だけ小さ
い場合、側路弁を自動的に開いて、主蒸気の一部分を復
水器に放出し、例えば原子炉の望ましくない圧力上昇を
防止する。

【０００４】圧力調整器及びタービン制御器の各々には
普通の要求値リミッタが付設されている。圧力調整器に
対するリミッタは、制御弁及び側路弁の全体に対する合
計蒸気流量要求値を制限して、制御装置内の故障が、ブ
ローダウンと呼ばれる原子炉からの過大な蒸気の流れを
招くことを防止する。ブローダウンは普通に起こること
が知られており、これによって原子炉内の水位及びその
圧力が低下し、それが原子炉内にある燃料束の普通によ
く知られている遷移沸騰を招く惧れがあり、それが過熱
によって燃料を損傷する惧れがある。タービン制御器に
付設されたリミッタは、タービンを通る蒸気流量を制限
して、過大な流れによるその損傷を防止する。

【０００５】１つ又は更に多くの制御弁が閉じた位置で
故障して、その通常要求される流量に較べて通過する流
量が減ったり又は流れなくなったりする様な故障がある
と、必然的に原子炉の圧力が上昇する。その時、圧力調
整器が制御弁に対する流量要求値を増加して、増加しつ
ゝある原子炉の圧力を下げる。然し、圧力調整器のリミ
ッタは、望ましくないブローダウンが発生するのを防止
する様に限界が予め定められている為に、制御弁及び側
路弁が一杯に開くのを妨げる。原子炉が十分高いパワー
・レベルで運転されているとすると、故障しなかった動
作状態にある制御弁及び側路弁を通る蒸気の流れでは、
原子炉の圧力上昇を避けるのに不十分であり、その為、
原子炉保護装置が原子炉のスクラムを行なって、原子炉
の運転停止をする。原子炉の圧力が上昇することは、遷
移沸騰の余裕を小さくし、それが過熱によって燃料の損
傷を招く惧れがある。

【０００６】然し、大抵の沸騰水形原子炉にある故障し
なかった動作状態にある制御弁及び側路弁の容量は、原
子炉の運転停止を必要とせずに、１個の制御弁の故障に
よって起こった過渡状態に対処するのに十分であるのが
典型的である。然し、他の運転モードでは、原子炉の安
全運転を保証する為に、リミッタが必要なのであるか
ら、この余分の能力が普通の原子炉では利用出来ない。
圧力調整器のリミッタが、例えば望ましくないブローダ
ウンを防止する為に制御弁及び側路弁の両方の開度の大
きさを制限する。そしてタービン制御器のリミッタは、
タービンに対する過大な流量を防止する為に、制御弁の
開度の大きさを制限する。

【０００７】

【発明の目的】従って、この発明の１つの目的は、蒸気
タービンの動力源となる原子炉を制御する新規で改良さ
れた装置と方法を提供することである。この発明の別の
目的は、制御弁の故障を検出して、側路弁を開いて原子
炉の圧力上昇を下げる制御装置及び方法を提供すること
である。

【０００８】この発明の別の目的は、側路弁の開度の大
きさを、圧力調整器のリミッタによって許される大きさ
よりも更に大きくする制御装置及び方法を提供すること
である。この発明の別の目的は、制御弁の故障があった
時、側路弁を開き、原子炉のパワーを下げて、側路弁が
閉じることが出来る様にする制御装置及び方法を提供す
ることである。

【０００９】

【発明の要約】原子炉が主蒸気配管によって蒸気タービ
ンに結合され、それに対して蒸気を吐出する。複数個の
流量制御弁がタービンに対する流れを調整し、側路弁が
蒸気の一部分を選択的にそのタービンを迂回して復水器
へ側路させる。圧力調整器及びタービン制御器が制御弁
及び側路弁に作動的に結合され、タービンに対する蒸気
の流れを制御する。１つの制御弁の故障を検出する装置
が側路弁に作動的に接続され、１つの制御弁が十分な流
量を通すことが出来ない時、側路弁を自動的に開いて、
原子炉の圧力上昇を下げる。故障を検出する装置は、原
子炉のパワーを下げて、側路弁を閉じることが出来る様
にする減少要求信号をも発生する。

【００１０】この発明の好ましい実施例並びにその他の
目的及び利点は、以下図面について詳しく説明する所か
ら明らかになろう。

【００１１】

【好ましい実施例の説明】図１には、例として沸騰水形
原子炉（ＢＷＲ）として示した原子炉１０とその制御装
置１２とが略図で示されている。原子炉１０が圧力容器
１４を持ち、この圧力容器が原子炉の水１８の中に没し
た炉心１６を持っている。運転中、炉心１６が水１８を
加熱して、原子炉１０と流れが連通する様に配置された
普通の蒸気タービン２４に主蒸気配管２２を介して吐出
される加圧された主蒸気２０を発生する。タービン２４
に供給された主蒸気２０がタービン２４の出力軸を回転
させ、普通の発電機２６に動力を供給し、この発電機が
普通の電力分配網に対する電力を発生する。

【００１２】原子炉１０のパワーを調整する１つのやり
方は普通の循環流制御装置（ＲＦＣＳ）２８であり、こ
れが容器１４内にある炉心１６を通る水１８の循環流量
を選択的に変える。ＲＦＣＳ２８が、容器１４と流れ
が連通する様に結合されていて、それから水１８の一部
分を受取って、普通の制御弁３２を介して加圧された水
１８を吐出する普通の循環ポンプ３０を含む。制御弁３
２は普通は容器１４と流れが連通する様に配置されてい
て、容器１４に水１８を戻して、例えば普通のジェット
・ポンプ（図に示してない）の動力源となり、炉心１６
の中で水１８を循環させる。普通の閉ループ・フィード
バック制御装置が流量センサ３４を持ち、これが普通の
比較器３６に流量信号を供給し、この比較器が普通の主
制御器３８からも循環流量要求信号を受取る。これら２
つの信号の間の差又は誤差が比較器３６から普通の流量
制御器４０に送られ、この流量制御器が、誤差信号に応
答して、制御弁３２を希望する様に機械的に開閉する普
通の弁位置ぎめ装置又はサーボモータ４２を制御する。
こうして、制御弁３２を通る流れ、従って炉心１６内の
循環流が、主制御器３８からの要求信号及びセンサ３４
からのフィードバック流量信号に応答して、普通のフィ
ードバック・ループとして制御される。主制御器３８に
は、所望の原子炉パワーを表わす信号の様な普通の入力
３８ａが供給される。炉心１６内の水１８の循環流を増
加することにより、原子炉１０のパワーを高めて、主蒸
気配管２２を介して送られる主蒸気２０の容積又は流量
を増加することが出来る。

【００１３】蒸気配管２２には、原子炉１０からタービ
ン２４への主蒸気２０の流量を制御する為、例として３
つ示してあるが、複数個の普通の流量制御又は変調弁４
４が並列となって流れが連通する様に設けられているの
が普通である。少なくとも１つの普通の側路弁４６が、
制御弁４４より上流側の所で蒸気配管２２と流れが連通
する様に配置されると共に、タービン２４の普通の主復
水器４８とも流れが連通する様に設けられ、主蒸気２０
の一部分を、最初にタービン２４を通過することなく復
水器４８へ直接的に流れる様に、制御弁４４及びタービ
ン２４を迂回する側路蒸気２０ａとして選択的に側路す
る。側路弁４６は、例えば運転中、タービン２４が要求
するよりも更に多くの蒸気が利用し得る時には、何時で
も側路蒸気２０ａを復水器４８に側路又は放出する為に
設けられるのが普通である。

【００１４】普通のＢＷＲでは、主蒸気２０の圧力が普
通の圧力制御装置によって制御される。この装置は、制
御弁４４及び側路弁４６に作動的に結合されていて、タ
ービン２４に対する主蒸気２０の流れを制御すると共
に、復水器４８に直接的に側路される側路蒸気２０ａの
量を制御する普通の圧力調整器又は制御器５０を持って
いる。普通の圧力センサ５２が圧力信号を調整器５０に
供給する。この圧力信号は、普通は原子炉の圧力容器１
４内の主蒸気２０の圧力又はタービン２４の入口に於け
る主蒸気２０の圧力の何れかであってよい。従って、主
蒸気２０の圧力が、感知されたその圧力を使い、普通の
様に制御弁４４を変調することによって調整されるのが
普通である。

【００１５】普通のタービン制御器５４を含む普通のタ
ービン制御装置も、圧力調整器５０と共に、制御弁４４
及び側路弁４６に作動的に結合されていて、従来公知の
様に、タービン２４に対する主蒸気２０の流れを制御す
る。更に具体的に云うと、圧力調整器５０が圧力設定点
の様な普通の入力５０ａを受取り、幾つかの制御弁４４
を通る要求される合計の蒸気流量を表わす電気信号の形
をした合計蒸気流量（ＴＦ）要求値を動的に発生し又は
計算する。普通の第１の低値選択器又はゲート５６が圧
力調整器５０とタービン制御器５４の間に作動的に結合
され、圧力調整器５０からＴＦ要求値を受取ると共に、
タービン制御器５４から普通の速度−負荷要求値又は単
に負荷要求値を受取る。タービン制御器５４は例えばタ
ービン−発電機２４，２６に対する所望の負荷要求値の
様な普通の入力５４ａを受取り、タービン−発電機２
４，２６の回転速度を監視する普通の速度センサ５８か
らのフィードバック速度信号をも普通の様に受取る。

【００１６】発電機２６が電力分配網に結合され、ター
ビン２４が同期速度で運転されている通常の運転の間、
タービン制御器５４からの負荷要求値は、調整器５０か
らのＴＦ要求値よりも予定分だけ大きく、従って低値選
択器５６はその小さい方、例えばＴＦ要求値を制御弁
（ＣＶ）流量要求値として選ぶ。これは幾つかの制御弁
４４の流量を制御する電気信号の形をしている。例えば
タービン２４の超過速度状態の間、タービン制御器５４
が圧力調整器５０を取消す能力を発揮し、従って、こう
云う場合、第１の選択器５６によって負荷要求値が選択
される。

【００１７】従って、原子炉１０の通常の運転中、圧力
調整器５０が制御弁４４を通る流れを制御し、ＣＶ要求
値はＴＦ要求値の値を持つ。ＣＶ要求値が幾つかの制御
弁４４に対する冗長閉ループとしてフィードバック動作
で普通の様に使われる。この各々の制御弁のループは、
例えば普通の比較器６０を含み、それが第１の選択器５
６からのＣＶ要求値を受取り、制御弁４４を選択的に開
閉する普通の弁位置ぎめ装置又はサーボモータ６４に作
動的に結合された普通の位置センサ６２によって発生さ
れる夫々の制御弁４４に対する実際の位置信号をこのＣ
Ｖ要求値から減算する。普通の制御弁（ＣＶ）制御器６
６が比較器６０を介して第１の選択器５６に作動的に結
合され、比較器６０で、位置センサ６２からの実際の位
置信号をそれから減算したＣＶ要求値を選択器５６から
受取って、制御弁４４を所望の位置に位置ぎめする為に
ＣＶ制御器６６で使われる差信号又は誤差信号を発生す
る。

【００１８】各々の制御弁４４の制御は普通の通りであ
り、典型的には、制御弁４４の正しい動作が確実に行な
われる様にする為の冗長な制御回路を備えている。従っ
て、制御弁４４が原子炉１０の所望のパワー・レベルに
応答して、要求される通りに選択的に開閉され、圧力調
整器５０によって調整された通りに、主蒸気２０の略一
定の圧力を維持する。

【００１９】タービンに対する主蒸気２０の流れを大幅
に減少することを必要とする様なタービン２４の運転モ
ードの間、側路弁４６を普通の様に作動して、主蒸気２
０の内の不要の過剰部分を側路流２０ａとして直接的に
復水器４８に側路する。更に具体的に云うと、側路弁４
６を含む蒸気側路装置は普通の側路比較器６８を含み、
これが圧力調整器５０及び第１の選択器５６の両方に作
動的に結合されていて、前者からはＴＦ要求値を受取
り、後者からはＣＶ要求値を受取り、これらの２つの信
号を比較器６８で比較して、適切な圧力制御を維持する
為に、主タービンの復水器４８に直接的に側路させなけ
ればならない蒸気流量の大きさを決定する。比較器６８
によって求められた２つの信号の差が、電気信号の形を
した側路要求値であり、これが普通の様に側路弁４６に
対する普通の閉ループ・フィードバック制御装置に供給
される。この側路フィードバック制御装置が普通の比較
器７０を含み、この比較器が側路要求値を受取ると共
に、普通の位置センサ７２からの実際の位置信号をも受
取る。センサ７２は、側路弁４６を普通の様に選択的に
開閉する普通の弁位置ぎめ装置又はサーボモータ７４に
作動的に接続されている。比較器７０が差信号又は誤差
信号を普通の側路弁（ＢＶ）制御器７６に供給し、この
制御器がサーボモータ７４の動作を制御して、普通の様
に側路弁４６の動作を選択的に制御する。

【００２０】上に述べた制御装置１２は構成及び作用が
普通のものであって、希望に応じて冗長回路として、普
通の制御装置の部品又は計算機で構成される。更に制御
装置１２が従来と同じく、普通の第１及び第２のリミッ
タ７８，８０を含んでいて、圧力調整器５０及びタービ
ン制御器５４からの夫々の信号が、原子炉１０の安全運
転を保証する為の予定の最大値を含む予定の範囲を越え
ない様に保証する。

【００２１】更に具体的に云うと、第１のリミッタ７８
が圧力調整器５０と第１の選択器５６の間に作動的に結
合され、それらが全て同時に開かれた場合、全ての制御
弁４４及び側路弁４６を通る合計流量を制限する予定の
限界を合計蒸気流量（ＴＦ）要求値に加える。こうする
のは、例えばブローダウンと呼ばれる状態を防止する為
である。ブローダウンの場合、制御装置の故障によっ
て、原子炉１０から主蒸気配管２２を通る蒸気流量が過
大になって、その為に容器１４内の水位が下がり、容器
１４が減圧される。これは炉心１６内にある燃料束に隣
接した水の普通の遷移沸騰を招く惧れがあり、それが過
熱によって燃料を損傷する惧れがある。制御弁４４及び
側路弁４６の開き具合を適当に制限することにより、そ
れらを通る合計蒸気流量が、第１のリミッタ７８によっ
て加えられたＴＦ要求値限界に応答して制限される。

【００２２】第２のリミッタ８０が第１の選択器５６と
比較器６０の間に普通の様に作動的に結合され、負荷要
求値を予定の最大値を持つ好ましい範囲に普通の様に制
限する。負荷要求値を制限することにより、制御弁４４
を通る蒸気流量が制限され、それによってタービン２４
に対する合計流量が制限される。従って、第２のリミッ
タ８０は、タービン２４を損傷する惧れのある様な過大
な流れがタービン２４に送られることを防止する。

【００２３】制御装置１２にある第１及び第２のリミッ
タ７８，８０は、原子炉１０の過大なブローダウン並び
にタービン２４に対する過剰の流れを普通の様に防止す
るが、制御弁４４及び側路弁４６の両方が、予定の限界
を通り越して開くのを防止するものであって、これは全
ての制御弁４４が全面的に動作可能であると仮定してい
る。然し、１つ又は更に多くの制御弁４４に故障があっ
て、要求された時に開かなかったり、或いは要求値より
低い所で完全に又は部分的に閉じた場合、タービン２４
に対する制御弁４４全体を通る要求された一杯の流れが
妨げられるので、原子炉１０内の圧力が高くなって望ま
しくない。この様なことが起こった場合、圧力調整器５
０がＴＦ要求値を自動的に増加して、制御弁４４を通る
流れを増加して、原子炉１０内の上昇しつゝある圧力を
下げる。従って、故障しなかった制御弁４４を更に開い
て、原子炉１０内の高くなりつゝある圧力を下げようと
して、それらを通抜ける蒸気流量を増加する。

【００２４】然し、圧力調整器５０からのＴＦ要求値
は、第１のリミッタ７８によって予め設定された限界ま
でしか増加しない。この限界は、故障した弁を含む全て
の制御弁４４の動作能力に基づいている。原子炉１０が
十分高いパワー・レベルで運転されているとすると、動
作可能な状態にある制御弁４４を通る蒸気流量は第１の
リミッタ７８によって定められた限界に達し、過剰な蒸
気流量の一部分を復水器４８に放出する為に、側路弁４
６が普通の様に開かれる。更に、原子炉１０が大出力で
運転されていると、側路弁４６も第１のリミッタ７８に
よるその限界の開度値に達し、従って第１のリミッタ７
８によって制限された、故障をしていない制御弁４４及
び側路弁４６の最大開度では、原子炉の過大な圧力上昇
を避けるのに不十分になり、その為に普通の原子炉保護
装置（図に示してない）が作動され、原子炉の運転停止
又はスクラムが行なわれる。原子炉の運転停止は、発電
能力が失われるし、遷移沸騰の限界に近付いて過熱によ
る燃料の損傷を招く惧れがあるので、望ましくない。

【００２５】故障しないで動作可能な状態にある制御弁
４４及び側路弁４６の通常の容量は、普通の発電所で
は、第１のリミッタ７８がなければ、原子炉の運転停止
を必要とせずに、１個の制御弁４４の故障に対処するの
に十分であるのが典型的である。第１のリミッタ７８
は、上に述べた様に、ブローダウンを最小限に抑える安
全運転の為に必要であるが、ブローダウンが問題ではな
い、上に述べた様な故障して閉じたまゝになった制御弁
４４の場合には何の備えも持っていない。この発明で
は、原子炉１０を運転する改良された方法が、圧力調整
器５０及びタービン制御器５４の内の一方によって発生
された、それに対する要求流量、即ちＣＶ要求値未満の
流量で蒸気の流れを通している様な故障した１つの制御
弁４４の故障を自動的に検出し、この様な故障した制御
弁４４を検出した時、自動的に側路弁４６を、第１のリ
ミッタ７８によって定められたレベルを越えることのあ
るレベルまで開くことを含む。その時、側路弁４６が過
剰の蒸気流を復水器４８に通し、そこで浪費される。こ
の様な浪費パワーを防止する為、更にこの方法は、例え
ば原子炉１０内の水１８の循環流を減少して、その出力
レベルを下げ、こうして主蒸気流２０を減らす段階を含
み、これによって開いている側路弁４６を通常の様に閉
じることが出来る様にする。その代り、必要な合計蒸気
流は故障しないで動作可能な状態にある制御弁４４のみ
を通じて送られる。こう云うことが全て、第１及び第２
のリミッタ７８，８０の両方の安全性の特徴を保ちなが
ら行なわれる。

【００２６】この発明の１実施例では、この方法を実施
する為、圧力調整器５０又はタービン制御器５４によっ
て定められたＣＶ要求値未満の流量で蒸気流を通してい
る故障した１つの制御弁４４の故障を検出する手段８２
を普通の制御装置１２内に設ける。この検出手段、又は
簡単に弁故障検出器８２と呼ぶことにすれば、それは制
御装置１２を構成している普通の計算機内に普通の様に
構成することが出来、１つの制御弁４４が、原子炉１０
からの蒸気流の全体の内の要求される部分を通すことが
出来ない時、タービン２４を通る蒸気の流れの減少を検
出する様に作用する。弁故障検出器８２が側路弁４６に
作動的に結合され、故障した制御弁４４を検出した時に
側路弁４６を開く様に作用する。こうして、故障した制
御弁４４の故障を検出して、側路弁４６を適当に開いて
原子炉の望ましくない圧力上昇を防止する様に過剰の蒸
気流を放出することにより、燃料束の過熱を招く惧れの
ある遷移沸騰の余裕の減少を減らし又はなくすことが出
来る。

【００２７】弁故障検出器８２が、第１の選択器５６及
び側路比較器６８の間に作動的に結合された普通の第２
の低値選択器又はゲート８４を通じて、普通の制御装置
１２に結合される。第２の選択器８４が第１の選択器５
６からのＣＶ要求値を受取ると共に、弁故障検出器８２
から実際のタービン流量信号を受取り、その両者の内の
小さい方を比較器６８に供給される側路基準信号として
選択する様に作用する。通常の運転中、実際のタービン
流量信号は、それが追従しているＣＶ要求値と略等しい
から、制御装置１２の通常の運転では、ＣＶ要求値が第
２の低値選択器８４によって比較器６８に供給される。
１つの制御弁４４が故障して、タービン２４に対する蒸
気流量がＣＶ要求値より低く下がった時、この様な減少
した蒸気流量を表わす実際のタービン流量信号が、その
代りに第２の選択器８４によって比較器６８に供給さ
れ、これにより、通常は第１のリミッタ７８によって定
められる予定の限界と関係なく、側路弁４６を開く為の
側路要求値の適当な値が側路弁制御器７６に供給され
る。然し、それでも第１のリミッタ７８は、１つの制御
弁４４の故障が起こらなかった時の制御弁４４及び側路
弁４６の過度の開度を防止するのに有効である。

【００２８】１つの制御弁４４が故障して、それが一杯
に閉じるか又は通常の運転に要求されるよりも部分的に
閉じた場合、それに対応してタービン２４に対する蒸気
流量が減少するが、これを適当に観測して、弁故障検出
器８２に対する適当な入力８６を発生し、この検出器で
処理することが出来る。タービン２４に対する蒸気流量
を示す普通のパラメータは、例えば、制御弁４４の実際
の位置、幾つかの制御弁４４を併せた流量、制御弁４４
からの蒸気流を受取るタービン２４の第１段殻体内部の
圧力、及び発電機２６の電力出力を含む。こう云う入力
８６の内の任意の１つを使って、検出器８２から第２の
選択器８４に供給される実際のタービン流量信号を発生
することが出来る。

【００２９】図２には、幾つかの制御弁４４の実際の位
置を監視することによって、タービン２４に供給される
実際の蒸気流量を決定する様に構成された１実施例の故
障検出手段８２が略図で示されている。具体的に云う
と、検出器８２が第１の低値選択器５６に作動的に結合
されて、各々の制御弁４４に対する夫々の制御器６６に
も直接的に供給される８６ａ，８６ｂ，８６ｃと記した
夫々のＣＶ要求値を受取る。検出器８２は各々の制御弁
４４に対する夫々の位置センサ６２にも作動的に結合さ
れ、それから、夫々の制御弁４４の各々のフィードバッ
ク・ループに対する夫々の比較器６０にも供給される８
６ｄ，８６ｅ，８６ｆと記した実際の制御弁（ＣＶ）位
置信号を受取る。検出器８２は普通の比較器を含んでい
て、各々の制御弁４４に対する夫々のＣＶ要求値及び実
際のＣＶ位置信号を比較して、任意の適当な遅延時間を
含めて、その間の予定の差に基づいて、制御弁４４の故
障を検出することが出来る。制御弁４４の正常な動作
中、制御弁４４が開きつゝ又は閉じつゝある過度状態の
動作中を除いて、ＣＶ要求値及び実際のＣＶ位置信号は
互いに略等しい。普通の応答時間を含めたＣＶ要求値と
実際の位置信号の間の典型的な差を検出器８２で普通の
様に発生して、２つの信号の間の差が予定の限界を越え
る場合、対応する制御弁４４の故障を表示する様にする
ことが出来る。例えば、１つの制御弁４４が一杯に閉じ
たまゝで故障した場合、実際のＣＶ位置信号、例えば８
６ｄは、この閉じた状態を表示し、夫々のＣＶ要求値、
例えば８６ａよりも連続的にずっと低くなり、従って、
これはその制御弁４４の故障を示す。

【００３０】各々の制御弁４４は普通の様に決定された
決った性能があり、その中を通る流量が制御弁４４の開
き具合に比例するから、弁４４からの実際のＣＶ位置信
号を使って、３つの制御弁４４全部を通る包括的な実際
の蒸気流量を普通の様に決定し又は計算して、第２の選
択器８４に供給される実際のタービン流量信号を発生す
ることが出来る。従って、検出器８２は、それに対して
供給された実際のＣＶ位置信号の入力に基づいて、実際
のタービン流量信号を発生する為の普通の信号プロセッ
サを内部に持っていてよい。

【００３１】例えばその中を流れが通らない故障した制
御弁４４が発生した時、第２の低値選択器８４に送られ
る図１に示した実際のタービン流量信号がそれに較べて
一層高いＣＶ要求値を抑えて選択され、その為それによ
って、故障した制御弁４４からの過剰の流量を直接的に
復水器４８に側路する為に、側路弁４６を開く適当な側
路要求値が発生される。この故障の際、故障しなかった
制御弁４４も普通の様に圧力調整器５０によって普通の
形で開かれるが、その開く程度は第１のリミッタ７８に
よって制限される。

【００３２】図１及び２の両方に示す様に、故障検出手
段８２が、ＲＦＣＳ２８にも作動的に結合されてい
て、制御弁の故障を検出した時、蒸気配管２２を通る主
蒸気流量２０を減少する為に原子炉の循環流量を減少す
る様に作用することが好ましい。普通、検出器８２が主
制御器３８に対して適当な減少要求信号を発生し、この
信号を流量制御器４０で使って、制御弁３２を適当に閉
じて、炉心１６を通る循環流を減らし、原子炉１０のパ
ワー出力を減らす。この代りに、循環ポンプ３０の速度
を調整して、普通の様に循環流量を制御してもよい。原
子炉１０からのパワーが減少すると、蒸気流量２０が減
少し、制御装置２０は新しい平衡状態に入り、側路弁４
６が自動的に閉じることが出来る様にする。その時一層
小さい、要求される合計蒸気流量が故障しないで動作可
能な状態にある制御弁４４を介してタービン２４に送ら
れ、減少した出力で運転される。こうして、１つの制御
弁４４が故障した時、側路弁４６を最初に開いて、過剰
な蒸気流量を復水器４８に側路し、そうしなければ原子
炉のスクラムの原因となる様な原子炉の望ましくない圧
力上昇を防止することが出来る。この場合、側路弁４６
の開度は第１のリミッタ７８によって制限されない。そ
の後、側路弁４６が自動的に閉じ、蒸気の流れが復水器
４８へ直接的に送られて浪費されることを防止する。適
当な故障メッセージを普通の様に発電所制御室に送っ
て、故障した制御弁４４に対する適当な是正措置をとる
ことが出来る様にする。従って、この発明は他の場合に
起こる様な原子炉のスクラムを防止し、発電所をパワー
出力の減少した運転モードにして、原子炉の運転停止を
せずに、故障した制御弁を修理することが出来る様にす
る。

【００３３】図３には第２の実施例の故障検出手段８２
が略図で示されている。この場合は、タービン２４に結
合されて、それに対する合計の蒸気流量を表わす、ター
ビン２４の第１段の殻体の内側の主蒸気に対する圧力信
号を普通の様に発生する普通の圧力センサ８８を含んで
いる。検出器８２が圧力センサ８８に作動的に結合され
て、それから圧力信号を入力８６ｇとして受取り、その
内部に記憶されている予定の基準値とこの圧力信号を比
較して、その間の予定の差に基づいて制御弁の故障を検
出する様に作用する。ＣＶ要求値に応答してタービン２
４に対して所要の蒸気流量を供給することが出来なかっ
た制御弁の故障を検出した時、検出器８２の信号プロセ
ッサが、センサ８８からの監視された圧力信号に基づい
て、第２の選択器８４に供給される実際のタービン流量
信号を普通の様に発生する。適当な減少要求信号も主制
御器３８に送られて、原子炉１０の出力を下げ、最初に
開かれて原子炉の望ましくない圧力上昇を防止した後
に、側路弁４６を閉じることが出来る様にする。

【００３４】図３にはこの発明の第３の実施例も示され
ている。これは、発電機２６に作動的に結合されて、発
電機の出力を表わす電力信号を検出器８２に対する入力
８６ｈとして供給する普通の電力センサ９０をも含んで
いる。発電機２６の出力電力もタービン２４に対する蒸
気流量と関係があり、発電機２６の電力の低下を利用し
て、１つの制御弁４４の故障を示すことが出来る。検出
器８２がセンサ９０からの電力信号をその予定の基準電
力値と比較して、その間の予定の差に基づいて制御弁の
故障を検出する。この場合も、制御弁の故障を検出する
と、検出器８２の信号プロセッサが、センサ９０からの
監視された電力信号に基づいて、適当な実際のタービン
流量信号を第２の選択器８４に供給して側路弁４６を開
くと共に、適当な減少要求信号が主制御器３８にも送ら
れて、原子炉１０の出力を下げ、原子炉の望ましくない
圧力上昇を防止した後に、側路弁４６を閉じることが出
来る様にする。

【００３５】図４には更に別のこの発明の第４の実施例
が略図で示されている。この場合は複数個の普通の流量
センサ９２が設けられ、夫々が１つの制御弁４４とター
ビン２４の間に流れと直列に連通する様に結合され、各
々の制御弁４４を通る主蒸気流量を表わす実際の流量信
号、即ち８６ｉ，８６ｊ，８６ｋを発生する。この場合
も、検出器８２は、夫々のセンサ９２からの各々の流量
信号８６ｉ，８６ｊ，８６ｋをその予定の基準値と比較
して、その間の予定の差に基づいて制御弁の故障を検出
する様に作用する。故障を検出すると、検出器８２の信
号プロセッサが適当な実際のタービン流量信号を第２の
選択器８４に送って、やはり側路弁４６を開き、圧力容
器１４内の望ましくない圧力上昇を防止する。

【００３６】同様に、検出器８２の信号プロセッサが適
当な減少要求信号を主制御器３８を介してＲＦＣＳ２
８に送り、原子炉１０からの主蒸気流量を減らし、最初
は圧力容器１４内の望ましくない圧力上昇を防止した後
に、側路弁４６を閉じることが出来る様にする。流量セ
ンサ９２は、流量を正確に表示するのに有効な普通のフ
ロー・ベンチュリを含む任意の普通のセンサであってよ
いし、或いは雑音の発生次第で正常又は異常の何れかと
して、精度は落ちるが流量を表示する音響式雑音モニタ
であってもよい。

【００３７】上に述べた全ての例で検出器８２から主制
御器３８に送られる減少要求信号は、所要の流量を通せ
なかった制御弁４４の低下した能力に比例関係を持つも
のであってもよいが、好ましい実施例では、１個の制御
弁４４の正常の最大の寄与に帰因する値だけ、蒸気配管
２８を通る主蒸気流量を減少する。各々の制御弁４４は
予定の寸法であって流量が第１のリミッタ７８によって
制限されているから、検出器８２からの減少要求信号が
単に故障した制御弁４４の正常な最大の寄与に帰因する
分だけ、蒸気配管２２を通る合計蒸気流量を減少しても
よい。例えば、３つの制御弁４４の各々が同一であっ
て、夫々がタービン２４に要求される合計流量の１／３
ずつを供給するとしてよい。１つの制御弁４４が故障し
た時、主制御器３８に送られる減少要求信号は、単に合
計流量を１／３だけ減少するものであってよい。

【００３８】図１に示す様なこの発明の別の実施例で
は、減少要求信号は普通の棒制御及び情報装置（ＲＣＩ
Ｓ）９４にも供給することが出来る。この装置は普通の
制御棒駆動部９８（幾つかあるが、その１つだけを示し
てある）による普通の制御棒９６の挿入及び引出しを制
御する。この方法では、１つの制御弁４４の故障を検出
した時、制御棒９６を適当に挿入して主蒸気流量２０を
減らすことにより、原子炉１０内のパワーを下げること
が出来る。これによって側路弁４６を正常に閉じさせ、
その間上に述べた様にこの発明に従って故障しなかった
制御弁４４を余分に開くことが出来る。減少要求信号は
検出器８２からＲＦＣＳ２８及びＲＣＩＳ９４の一
方又は両方に供給して、普通の方法で原子炉の出力を下
げることが出来る。

【００３９】原子炉１０がＲＦＣＳ２８を持たない自
然循環ＢＷＲの形である様な別の実施例では、検出器８
２からの減少要求信号をＲＣＩＳ９４だけに供給する
ことによって、出力の減少を行なうことが出来る。従っ
て、上に述べた制御装置１２は、弁故障検出器８２、第
２の低値選択器８４及び関連する部品を設けることを別
とすると、その他の点では普通のものであり、従って第
１及び第２のリミッタ７８，８０によって行なわれる限
界を含めて、制御装置１２の普通の通常の動作を行なう
ことが出来る。然し、１つの制御弁４４が故障した場
合、第２の低値選択器８４が、普通供給される正常のＣ
Ｖ要求値の代りに、実際のタービン流量信号を側路基準
信号として側路比較器６８に供給する。この一層低い側
路基準信号により、側路弁４６が開いて、原子炉の望ま
しくない圧力上昇を防止し、その後原子炉の出力レベル
を下げて、側路弁４６を閉じて、復水器４８に於ける蒸
気流量の浪費を防止すると共に、故障しないで動作可能
な状態にある制御弁４４の蒸気流量能力に見合った低下
した出力で原子炉１０を運転することが出来る様にす
る。従って、検出器８２内に構成されている論理が、自
動的な側路動作を行なわせると共に、原子炉１０の出力
を、側路弁４６を一杯に閉じることが出来、且つ原子炉
の蒸気流量が故障しなかった制御弁４４の能力の範囲内
にとゞまる様なレベルに自動的に下げる。

【００４０】この発明は任意の普通の方法で、例えば圧
力制御装置、タービン制御装置、側路制御装置、ＲＦＣ
Ｓ２８及びＲＣＩＳ９４を構成するのに普通の制御
装置の部品又は計算機を用いて実施することが出来る。
更に、制御装置内に普通の様に冗長度の種々のレベルを
設けることが出来る。例えば、圧力調整器５０を含む圧
力制御装置には典型的には二重の冗長度を設け、制御弁
フィードバック・ループには典型的には各々の制御弁４
４に対して三重の冗長度を設ける。更に弁故障検出器８
２及びそれに関連する部品は、希望に応じて、二重又は
三重の冗長度で設けることが出来る。

【００４１】この発明の好ましい実施例と考えられるも
のを以上説明したが、この発明のその他の変更も以上の
説明から当業者に明らかであろう。従って、特許請求の
範囲の記載は、この発明の範囲内に属するこの様な全て
の変更を包括するものであることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例による原子炉の運転を制御
する装置と方法を示すための概略系統図。

【図２】図１に示した制御装置に使われる１実施例の弁
故障検出器を示す部分系統図。

【図３】図１の制御装置に使われる第２及び第３の実施
例の故障検出器を示す部分系統図。

【図４】図１の制御装置に使われる第４の実施例の弁故
障検出器を示す部分系統図。

【符号の説明】

１０原子炉２２主蒸気配管２４タービン４４流量制御弁４６側路弁４８復水器５０圧力調整器５４タービン制御器８２弁故障検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水を加熱して加圧された主蒸気を発生
し、該水蒸気を蒸気タービン（２４）に対して吐出する
為に主蒸気配管（２２）によって蒸気タービンと流れが
連通する様に配置された原子炉（１０）と、前記蒸気配
管中に並列の流れ関係で配置されて、前記原子炉からタ
ービンへの主蒸気の流れを制御する複数個の流量制御弁
（４４）と、該制御弁より上流側で前記蒸気配管と流れ
が連通すると共に、前記タービンの復水器（４８）と流
れが連通する様に配置され、前記主蒸気の一部分を前記
制御弁及びタービンを迂回する側路蒸気として選択的に
復水器に側路させる側路弁（４６）と、前記制御弁及び
側路弁に作動的に結合されていて、タービンに対する主
蒸気の流れを制御する圧力調整器（５０）と、前記制御
弁及び前記側路弁に作動的に結合されていて、前記圧力
調整器と共に、前記タービンに対する主蒸気の流れを制
御するタービン制御器（５４）と、前記制御弁の内、そ
れに対する制御弁（ＣＶ）流量要求値未満の流量で蒸気
の流れを通過させる１つの制御弁の故障を検出する故障
検出手段（８２）とを有し、該故障検出手段が前記側路
弁に作動的に結合されていて、制御弁の故障を検出した
時、前記側路弁を開く様に作用することを特徴とする制
御装置。
【請求項２】更に、前記圧力調整器及びタービン制御
器の間に作動的に結合されていて、前記圧力調整器から
の合計流量（ＴＦ）要求値並びに前記タービン制御器か
らの負荷要求値を受取り、その小さい方を前記制御弁の
流量を制御する為のＣＶ流量要求値として選択する第１
の低値選択器（５６）と、前記圧力調整器及び前記第１
の選択器の間に作動的に結合されていて、前記ＴＦ要求
値に予定の限界を加える第１のリミッタ（７８）と、前
記第１の選択器及び前記故障検出手段の間に作動的に結
合されていて、前記第１の選択器からＣＶ流量要求値並
びに前記故障検出手段から実際のタービン流量信号を受
取り、その小さい方を側路基準として選択する第２の低
値選択器（８４）と、前記第１のリミッタ、前記第２の
選択器及び前記側路弁に作動的に結合されていて、前記
ＴＦ要求値及び前記側路基準の間の差を側路要求値とし
て求める側路比較器（６８）とを有し、該側路要求値が
前記側路弁に供給されてその動作を制御する請求項１記
載の制御装置。
【請求項３】更に、前記制御弁の各々に対し、前記第
１のリミッタから前記ＣＶ要求値を受取る様に該第１の
リミッタに作動的に結合されると共に、前記制御弁に作
動的に結合されて制御弁の開度を制御するＣＶ制御器
（６０）と、該制御弁の実際のＣＶ位置信号を発生する
位置センサ（６２）とを設け、前記故障検出手段は前記
第１の選択器に作動的に結合されて、それから前記ＣＶ
要求値を受取ると共に、前記位置センサに作動的に結合
されて、それから実際のＣＶ位置信号を受取って、前記
ＣＶ要求値及び実際のＣＶ位置信号を比較して、その間
の予定の差に基づいてＣＶ故障を検出する様に作用し、
制御弁の故障を検出した時、複数個の制御弁に対する実
際のＣＶ位置信号に基づいて実際のタービン流量信号を
発生する様に作用する請求項２記載の制御装置。
【請求項４】更に、前記タービンに結合されていて、
該タービン内の主蒸気に対する圧力信号を発生する圧力
センサ（８８）を有し、前記故障検出手段が該圧力セン
サに作動的に結合されて、それから前記圧力信号を受取
ると共に、該圧力信号をその予定の基準値と比較して、
その間の予定の差に基づいて制御弁の故障を検出する様
に作用し、制御弁の故障を検出した時、前記圧力信号に
基づいて実際のタービン流量信号を発生する様に作用す
る請求項２記載の制御装置。
【請求項５】更に、発電機（２６）に結合されてい
て、該発電機からの電力信号を発生する電力センサ（９
０）を有し、前記故障検出手段が前記電力センサに作動
的に結合されていて、それから電力信号を受取ると共
に、該電力信号をその予定の基準値と比較して、その間
の予定の差に基づいて制御弁の故障を検出する様に作用
し、制御弁の故障を検出した時、前記電力信号に基づい
て実際のタービン流量信号を発生する様に作用する請求
項２記載の制御装置。
【請求項６】更に、何れも夫々１つの制御弁とタービ
ンとの間に流れと直列に連通する様に結合されていて、
該制御弁を通る主蒸気の流れに対する実際の流量信号を
発生する複数個の流量センサ（９２）を有し、前記故障
検出手段が該流量センサに作動的に結合されていて、そ
れから流量信号を受取ると共に、該流量信号をその予定
の基準値と比較して、その間の予定の差に基づいて制御
弁の故障を検出する様に作用し、制御弁の故障を検出し
た時、前記流量信号に基づいて実際のタービン流量信号
を発生する様に作用する請求項２記載の制御装置。
【請求項７】更に、前記原子炉に作動的に結合されて
いて、該原子炉内の水の循環する流れを選択的に変え
て、該原子炉からの主蒸気の流量を制御する循環流制御
装置（２８）を有し、前記故障検出手段が前記循環流制
御装置に作動的に結合されていて、制御弁の故障を検出
した時、原子炉の循環流を減らして前記蒸気配管を通る
主蒸気の流れを減らす様に作用する請求項６記載の制御
装置。
【請求項８】更に、制御棒駆動部（９８）によって前
記原子炉内に位置ぎめ可能であって、棒制御装置（９
４）によって制御される制御棒（９６）を有し、前記故
障検出手段が該棒制御装置に作動的に結合されていて、
制御棒を原子炉の中に挿入してエネルギを減らして、前
記主蒸気の流れを減らす様に作用する請求項６記載の制
御装置。
【請求項９】蒸気タービン（２４）に対する主蒸気の
流れを制御する複数個の制御弁（４４）、及び該主蒸気
の流れの一部分を前記制御弁及びタービンを迂回して選
択的に復水器に側路する側路弁（４６）を持っていて、
前記制御弁及び側路弁が圧力調整器（５０）及びタービ
ン制御器（５４）によって制御される様な主蒸気配管
（２２）によって蒸気タービンと流れが連通する様に結
合された原子炉（１０）を運転する方法に於て、前記圧
力調整器及びタービン制御器の内の一方から供給された
要求流量未満の流量で蒸気の流れを通過させる１つの制
御弁の故障を自動的に検出し、この制御弁故障検出時に
自動的に前記側路弁を開く段階を含む方法。
【請求項１０】前記原子炉のパワーを自動的に下げて
前記主蒸気の流れを減らし、前記の開いた側路弁を閉じ
させる段階を含む請求項９記載の方法。