JPH06273564A - 原子炉出力制御装置及び起動領域中性子束モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】原子炉の起動時間を短縮することにある。 【構成】起動領域中性子束モニタ２₁ は、炉周期を演算
して出力する炉周期演算手段８及び９を有する。炉周期
演算手段８及び炉周期演算手段９はそれぞれフィルタを
有する。後者のフィルタは前者のそれよりも時定数が短
い。炉周期演算手段８から出力される炉周期は、スクラ
ム判定に用いられる。原子炉出力制御手段１４は、炉周
期演算手段９から出力された炉周期を用いて制御棒引抜
き指令を出力する。 【効果】制御棒引抜き時の炉周期の変化を短時間に制御
棒操作に反映できるので、制御棒の引抜き，停止の各操
作のインターバルを短くでき、原子炉の起動時間を短縮
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、制御棒を操作して原子
炉を起動するシステムに係わり、特に、原子炉起動時の
中性子束の出力状況に対応させて制御棒を操作するシス
テム及び中性子束の計装システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力プラントの起動においては、炉心
内に挿入されている制御棒を順次徐々に引抜いて、原子
炉の出力を上昇させるが、この操作はこれまで運転員に
よって行われる。運転員は、原子炉内に急激な反応度を
与えないようにするために、中性子束ｎ及び炉周期（ペ
リオド）Ｔなどを監視しながら制御棒を１本ずつ操作す
る。なお、ｎとＴの関係は次式で表わすことができ、１
／Ｔを中性子束変化率と称する。

【０００３】

【数１】

【０００４】ところが、近年、原子力プラントの運転の
省力化や起動時間の短縮などを目的として、複数の制御
棒に対して、その操作を自動化することが要望されてい
る。例えば、特開昭63-286793号公報「制御棒操作シス
テム」はこの要望に応えるものである。この従来例は、
原子炉を未臨界状態から臨界状態にする場合に、制御棒
の引抜き総量，前回操作した制御棒の引抜き量、及び炉
周期をもとに、当該制御棒の次の引抜き量を決定し、こ
の情報に従って制御棒を操作することを示している。

【０００５】中性子束の計測に対しては、これまでの中
性子源領域モニタ（ＳＲＭ）と中間領域モニタ（ＩＲ
Ｍ）とを一体化して中性子源領域から中間領域までにお
ける中性子束を監視する起動領域モニタ（ＳＲＮＭ）が
開発され、使用されつつある。起動領域モニタのことを
ワイド・レンジ・モニタ（ＷＲＭ）、すなわち起動領域
中性子束モニタと呼ぶこともある。ＳＲＮＭ用に用いら
れ中性子源領域から中間領域までにおける中性子束を検
出する中性子検出器（以下、ＳＲＮＭ検出器という）
は、ＳＲＭ用及びＩＲＭ用の各中性子検出器を一体化
し、原子力プラントの運転中に炉心内に設置し続けられ
るようになっている。これまでのＳＲＭ用及びＩＲＭ用
の各中性子検出器は、原子炉出力が所定値に達した場合
に炉心外に引抜かれるために、駆動機構部が必要であっ
た。

【０００６】ＳＲＮＭの一例は、特開昭59−180482号公
報「ワイドレンジモニタ装置」に記述されている。この
ＳＲＮＭは、従来のＳＲＭとＩＲＭに加えて、キャンベ
ル定理に従って中性子束を計測する対数キャンベル部を
設け、ＳＲＭからの対数計数率信号と対数キャンベル部
からの対数キャンベル信号が所定レベルになったとき
に、これらの出力を切り換え、この切り換えられた信号
に基づいて炉周期を計算し、ペリオド計に結果を出力し
ている。原子炉起動時には、前述した様に、この炉周期
は重要なパラメータである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】炉周期は、プラント起
動中に常に監視されるが、この値が所定値以下になった
場合には、原子炉スクラムされる。原子炉に異常が発生
していないにも拘らず、電気的なノイズやその他の要因
で炉周期が一時的に低下しても不必要なスクラムを発生
させない方が、電力安定供給の観点で望ましい。このた
め、炉周期を演算する部分には、時定数が数十秒のフィ
ルタを設け、このフィルタの出力を介して炉周期を演算
して、結果を出力したり、炉周期演算後にこのフィルタ
を介して結果を出力するようにしている。

【０００８】このようにして出力された炉周期に基づい
て制御棒操作を実施する場合、制御棒操作時、特に制御
棒引抜き時に出力される炉周期の変化は上記フィルタが
あるため非常に遅い。このため、制御棒引抜き後、炉周
期が安定になるまで十分に待って、その結果を確認した
後、制御棒引抜きを再開することになる。つまり、制御
棒引抜き操作時の所要時間が長くなるという問題が生じ
る。

【０００９】特に、複数の制御棒を同時に引抜く場合に
は、制御棒１本と比べ反応度が多くなるので、複数の制
御棒をわずか引抜いては炉周期に変化状況を十分に時間
をかけて監視し、その後、再び制御棒引抜きを実施する
ことになる。この場合には、複数の制御棒操作を実施す
るにも拘らず炉周期指示値の変化が遅いため、制御棒引
抜き操作時間が長いという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、原子炉の起動時間を短縮
できる原子炉出力制御装置を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、制御棒操作に基づく
原子炉の状態を早く把握できる原子炉出力制御装置を提
供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、原子炉の起動時間を
短縮できると共に原子炉の安全性を向上できる原子炉出
力制御装置を提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、起動領域中性子束モ
ニタを単純化できる原子炉出力制御装置を提供すること
にある。

【００１４】本発明の他の目的は、起動領域中性子束モ
ニタの応答性を向上できる原子炉出力制御装置を提供す
ることにある。

【００１５】本発明の他の目的は、ノイズマージンを高
くできる原子炉出力制御装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の本発明の目的を達
成する本発明の特徴は、中性子源領域から中間領域まで
の中性子束を検出する中性子検出手段の出力信号に基づ
いた第１炉周期及びこの第１炉周期よりも短い第２炉周
期を出力する起動領域中性子束モニタと、この起動領域
中性子束モニタから出力された第２炉周期を入力し、制
御棒駆動装置を操作する制御信号を出力する制御手段と
を備えたことにある。

【００１７】同じ目的は、第１及び第２のｎ次遅れ要素
（ｎは整数）を有し、前記中性子検出手段の出力信号に
基づいた炉周期であって第１のｎ次遅れ要素の影響を受
けた第１炉周期、及び第１のｎ次遅れ要素よりも時定数
の短い第２のｎ次遅れ要素の影響を受けた第２炉周期を
出力する起動領域中性子束モニタと、第２炉周期に基づ
いて、制御棒駆動装置を操作する制御信号を出力する制
御手段とを備えることによっても達成できる。

【００１８】本発明の他の目的は、第２炉周期を表示す
る手段を設けることによって達成できる。

【００１９】本発明の他の目的は、起動領域中性子束モ
ニタが、前記第１のｎ次遅れ要素を有し、前記中性子検
出手段の出力信号に基づいた炉周期であって第１のｎ次
遅れ要素の影響を受けた第１炉周期を出力する第１炉周
期演算手段と、前記第２のｎ次遅れ要素を有し、前記中
性子検出手段の出力信号に基づいた炉周期であって第２
のｎ次遅れ要素の影響を受けた第２炉周期を出力する第
２炉周期演算手段とを備えることによって達成できる。

【００２０】本発明の他の目的は、起動領域中性子束モ
ニタが、前記中性子検出手段の出力信号に基づいた炉周
期を出力する炉周期演算手段と、前記炉周期を入力して
前記第１炉周期を出力する前記第１のｎ次遅れ要素と、
前記炉周期を入力して前記第２炉周期を出力する前記第
２のｎ次遅れ要素とを有することによって達成できる。

【００２１】本発明の他の目的は、第１のｎ次遅れ要素
の影響を受けた第１炉周期、及び前記第１のｎ次遅れ要
素の影響を受けない第２炉周期を出力する起動領域中性
子束モニタと、第２炉周期を入力する前記第２のｎ次遅
れ要素、及び前記第２のｎ次遅れ要素の出力に基づいて
前記制御棒駆動装置を操作する制御信号を出力する制御
手段を有する出力制御手段とを備えたことによって達成
できる。

【００２２】本発明の他の目的は、対数係数率手段及び
前記対数キャンベル手段の出力の一方を選択する第１選
択手段、及び前記第１選択手段が前記対数キャンベル手
段の出力を選択したときには前記第１炉周期を選択し、
それが前記対数係数率手段の出力を選択したときには前
記第２炉周期を選択して出力する第２選択手段を備えた
起動領域中性子束モニタと、第２選択手段の出力に基づ
いて、制御棒駆動装置を操作する制御信号を出力する制
御手段とを備えることによって達成される。

【００２３】

【作用】起動領域中性子束モニタから出力される第１炉
周期及び第２炉周期のうち第１炉周期よりも短い第２炉
周期に基づいて、制御手段が制御棒駆動装置を操作する
制御信号を出力するので、炉心内の中性子束の変化に短
時間に応答して制御棒操作(具体的には制御棒の引抜き
操作及び引抜き停止操作)を行うことができ、原子炉の
起動時間を著しく短縮できる。

【００２４】第１のｎ次遅れ要素よりも時定数の短い第
２のｎ次遅れ要素の影響を受けた第２炉周期に基づい
て、制御棒駆動装置を操作することも、実質的に、第１
炉周期よりも短い第２炉周期に基づいて制御棒駆動装置
を操作することになる。

【００２５】第２炉周期を表示手段に表示するので、制
御棒引抜き時の炉周期の変化状況（例えば炉周期が短く
なり、その後炉周期が長くなるという変化）がすぐ分か
り、制御棒操作に基づく原子炉の状態を早く把握でき
る。

【００２６】原子炉の安全系に対する第１炉周期（スク
ラム判定に使用）を出力する第１炉周期演算手段と、原
子炉の常用系に対する第２炉周期（通常運転時における
制御棒操作の制御に使用）を出力する第２炉周期演算手
段とを別々に備えているので、原子炉の起動時間を短縮
できると共に原子炉の安全性を向上できる。

【００２７】第１のｎ次遅れ要素及び第２のｎ次遅れ要
素を除いて、上記の第１及び第２炉周期演算手段の炉周
期演算部を一体化したので、起動領域中性子束モニタの
構成が単純化される。

【００２８】第２のｎ次遅れ要素を出力制御手段に設け
ることにより起動領域中性子束モニタから第２のｎ次遅
れ要素を除外できるので、それだけ起動領域中性子束モ
ニタの応答性を向上できる。

【００２９】対数係数率手段及び対数キャンベル手段の
出力の一方を選択する第１選択手段が対数キャンベル手
段の出力を選択したときには第１炉周期を選択し、それ
が対数係数率手段の出力を選択したときには第２炉周期
を選択して出力する第２選択手段を備えているので、第
１選択手段が対数キャンベル手段の出力を選択したとき
に選択される第１炉周期に基づいて制御棒を操作するこ
とによってノイズマージンを高くできる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例であるＢＷＲ
に適用される原子炉出力制御装置を図１及び２を用いて
以下に説明する。

【００３１】原子炉出力を制御する制御棒Ｃ₁〜Ｃ_N、及
び原子炉起動時における中性子束を検出するＳＲＮＭ検
出器Ｓ₁〜Ｓ_Kが、原子炉圧力容器１内の炉心に配置され
ている。図６に、炉心内における制御棒、ＳＲＮＭ検出
器及び燃料集合体Ｆの配置例を示す。図６は、後述する
ギャング制御棒操作を行うＢＷＲの炉心の一例である
が、炉心内の制御棒を一本ずつ操作するＢＷＲの炉心で
も制御棒，ＳＲＮＭ検出器及び燃料集合体Ｆの配置関係
は同じである。燃料集合体Ｆは、図６のＳＲＭＮ検出器
Ｓ₁ の周辺を拡大した部分に示すように、制御棒Ｃ₁〜
Ｃ₄のそれぞれに隣接して４体ずつ配置される。制御棒
Ｃ₁〜Ｃ₄は、ＳＲＭＮ検出器Ｓ₁ を取り囲むように配置
される。

【００３２】制御棒Ｃ₁〜Ｃ_Nは、それぞれに連結される
制御棒駆動装置Ｍ₁〜Ｍ_Nによって炉心軸方向における位
置が調整される。制御棒の炉心軸方向における位置は、
制御棒位置検出器Ｐ₁〜Ｐ_Nによって検出される。図１に
おける制御棒駆動装置Ｍ₁ 〜Ｍ_N は、それぞれ駆動源と
してモータを用いている。しかし、水圧によって制御棒
を駆動する水圧駆動型の制御棒駆動装置を用いてもよ
い。また、本実施例における制御棒位置検出器Ｐ₁〜Ｐ_N
としては、シンクロ発信器を用いている。しかし、制御
棒に複数のリードスイッチを設け、これらのリードスイ
ッチを利用して制御棒の炉心軸方向における位置を検出
してもよい。

【００３３】本実施例の原子炉出力制御装置は、ＳＲＮ
Ｍ検出器Ｓ₁〜Ｓ_K，起動領域中性子束モニタ（ＳＲＮ
Ｍ）２₁〜２_K，原子力出力制御手段１４，制御棒制御装
置１５及び制御棒駆動装置Ｍ₁〜Ｍ_Nを備えている。

【００３４】ＳＲＮＭ２₁〜２_Kは、同一構成であり、対
数キャンベル手段４，対数係数率手段５，炉周期演算器
８及び９、及びスクラム判定器１１等を備える。なお、
３は前置増幅器、６は切替手段、及び７及び１０は表示
手段である。

【００３５】炉周期演算器８及び９は、図２に示すよう
に、基本的には同一構成である。炉周期演算器８は、フ
イルタ８Ａ，演算器８Ｄ，フイルタ８Ｅ及び逆数演算器
８Ｈを有する。フイルタ８Ａは減算器８Ｂ及び積分器８
Ｃを有し、フイルタ８Ｅは減算器８Ｆ及び積分器８Ｇを
有する。他方、炉周期演算器９は、フイルタ８Ａ，演算
器８Ｄ，フイルタ９Ｅ及び逆数演算器８Ｈを有する。フ
イルタ９Ｅは減算器８Ｆ及び積分器９Ｇを有する。Ｔａ
はフイルタ８Ａの時定数、Ｔｂ₁ はフイルタ８Ｅの時定
数、及びＴｂ₂ はフイルタ９Ｅの時定数であり、Ｓはラ
プラス演算子を表わしている。時定数Ｔｂ₂(＝τ₂)は、
時定数Ｔｂ₁(＝τ₁)よりも短く設定されている（すなわ
ち、τ₁＞τ₂）。ここで、時定数τ₁は数十秒に、時定
数τ₂は数秒にそれぞれ設定される。

【００３６】ＳＲＮＭ検出器Ｓ₁〜Ｓ_Kの各出力信号は、
対応するＳＲＮＭ２₁〜２_Kに個々に入力される。ＳＲＮ
Ｍの機能をＳＲＮＭ２₁ に基づいて説明する。ＳＲＮＭ
検出器Ｓ₁の出力信号は、ＳＲＮＭ２₁の前置増幅器３で
増幅されて、対数キャンベル手段４及び対数計数率手段
５に入力される。対数キャンベル手段４は、入力信号に
対する、キャンベルの定理に従った対数キャンベル信号
を、切替手段６に出力する。一方、対数計数率手段５
は、入力信号のパルスを計数して対数計数率を求め、対
数計数率信号として切替手段６に出力する。切替手段６
は、一般的には入力される両信号の値に応じていずれか
一方の信号を選択し、選択された信号に対して演算処理
を施して起動領域の中性子束出力信号（炉出力に対応）
を出力する。この起動領域の中性子束出力信号ｎは、表
示手段７，炉周期演算器８、及び炉周期演算器９に入力
される。炉周期演算器８及び９は、入力信号ｎに基づい
て原子炉の炉周期を演算する。炉周期演算器９は、炉周
期演算器８に比べ、フイルタの時定数が短くなっている
ので応答性が高い。

【００３７】炉周期演算器８及び９における原子炉の炉
周期の演算を以下に詳細に説明する。最初に、炉周期演
算器８について説明する。切替手段６から出力された出
力信号ｎは、フイルタ８Ａに入力される。出力信号ｎ及
びフイルタ８Ａの出力信号ｎ₁ は、演算器８Ｄに入力さ
れる。演算器８Ｄは、これらの入力信号を用いて、（ｎ
−ｎ₁）／ｎの演算を行う。（ｎ−ｎ₁）は、(数１)の微
分値ｄｎ／ｄｔを表わす。演算器８Ｄから出力される信
号は、(数１)より、炉周期Ｔの逆数を表わす。演算器８
Ｄの出力信号は、フィルタ８Ｅを介して逆数演算器８Ｈ
に入力される。逆数演算器８Ｈは、入力信号の逆数を演
算する。この結果、逆数演算器８Ｈから炉周期Ｔが出力
される。炉周期演算器９において、炉周期演算器８と異
なる部分は、演算器８Ｄの出力信号は、フィルタ８Ｅに
比べて時定数の短いフィルタ９Ｅを介して逆数演算器８
Ｈに入力されることである。炉周期演算器９の逆数演算
器８Ｈも炉周期を出力する。

【００３８】逆数演算器８Ｈは、炉周期演算器８の場合
には演算器８Ｄとフィルタ８Ｅとの間に、また炉周期演
算器９の場合には演算器８Ｄとフィルタ９Ｅとの間に設
けてもよい。

【００３９】ＳＲＮＭ検出器から出力される中性子束信
号は微小な変動成分を含んでいるため、炉周期演算器に
入力される信号ｎは振動する。フイルタ８Ｅ及び９Ｅは
この振動を防ぐために設けられている。

【００４０】原子炉プラントに何らかの異常が発生して
炉周期が所定値より短くなった時には、原子炉をスクラ
ムさせて、原子炉を停止させる。しかし、原子炉は安定
であるにも拘らず、他の電気ノイズ等がＳＲＮＭに混入
して、炉周期Ｔが一時的に短くなることによって生じる
不必要な原子炉のスクラムの発生を防止することが必要
である。原子炉のスクラムの発生は、原子炉プラントの
設備利用率の低下、及び安定な電力供給の観点で望まし
くない。その不必要な原子炉のスクラムの発生は、炉周
期演算器８におけるフィルタ８Ｅの時定数を長く設定す
ることによって、すなわちフィルタ８Ｅの時定数τ₁ を
数十秒に設定することによって防止できる。

【００４１】炉周期演算器８の出力である炉周期信号
は、炉周期を表示する表示手段１０，スクラム判定器１
１、及び図示していないその他の装置に入力される。ス
クラム判定器１１は、入力した炉周期が所定値以下の場
合に原子炉をスクラムさせるためのトリップ信号を出力
する。このトリップ信号は、スクラム処理装置１２ａに
入力される。スクラム処理装置１２ａ〜１２ｎは、ＳＲ
ＮＭ２₁〜２_Kからのトリップ信号以外にも、スクラム要
因となる他の入力信号Ｕａを入力し、演算処理を実施し
て、スクラム電磁弁(図示せず)を制御して、プラント異
常に原子炉をスクラムさせる。

【００４２】炉周期演算器９は、炉周期演算器９の出力
信号（炉周期信号）に基づいた制御棒操作を実施するた
めに設けられる。制御棒操作において、制御棒操作の実
行後においてその操作に伴う中性子束の変化量の大小を
早く把握できることは、その制御棒操作に対する結果の
早い判定、及び次の制御棒操作の実施に対する早い予測
を行うために重要なことである。また、制御棒操作に伴
う中性子束の変化の把握が遅い場合には、制御棒の操作
をし過ぎるという事態が生じる可能性もある。原子炉起
動時、特に原子炉が臨界に達するまでの運転における中
性子束の重要なパラメータは炉周期である。そこで、制
御棒操作のための炉周期を出力する炉周期演算器９は、
制御棒操作後の炉周期の変化状況を短時間で監視できる
ように、前述したように、炉周期演算器８のフィルタ８
Ｅの時定数τ₁ より短い時定数τ₂ を有するフィルタ９
Ｅを設けている。炉周期演算器８及び９内の各フイルタ
はｎ次遅れ要素（ｎは整数）であり、フイルタ８Ａ，８
Ｅおよび９Ｅは具体的には１次遅れ要素である。

【００４３】原子力出力制御手段１４は、ＳＲＮＭ２₁
〜２_Kに設けた各炉周期演算器９から出力された炉周期
信号、及び再循環流量及び原子炉出力等の他の信号Ｕｂ
を入力する。原子力出力制御手段１４は、それらの炉周
期信号、及び他の入力信号Ｕｂに基づいて演算し、制御
操作指令信号を制御棒制御装置１５に出力する。制御操
作指令信号を入力した制御棒制御装置１５は、制御棒位
置検出器Ｐ₁〜Ｐ_Nによって検出された制御棒位置信号Ｕ
ｃを監視しながら、図示していない制御棒操作シーケン
ス情報に従って、該当するモータ駆動装置ＬＤ₁〜ＬＤ_N
を制御する。制御棒制御装置１５によって制御される当
該モータ駆動装置ＬＤ₁〜ＬＤ_Nは対応する制御棒駆動装
置Ｍ₁〜Ｍ_Nのモータを駆動する。従って、対象とする制
御棒は、対応する制御棒駆動装置によって炉心軸方向の
目標位置まで移動される。なお、制御棒操作シーケンス
情報に従った制御棒操作については、例えば特願平3−5
6304号公報に記載されている。

【００４４】ここで、制御操作指令信号を出力するため
に原子力出力制御手段１４で実行される処理の内容を、
図３に基づいて詳細に説明する。

【００４５】ステップ２１は初期値を設定し変数ｉを０
にする。この変数ｉは、制御棒引抜き指令を出力してい
るか否かを示すためのものである。すなわち、変数ｉが
０の場合は原子力出力制御手段１４から制御棒引抜き指
令が出力されていないことを意味する。これに対して、
変数ｉが１の場合は原子力出力制御手段１４が制御棒引
抜き指令を出力中であることを意味する。ステップ２２
は、炉周期演算器９から出力された炉周期を取込み、取
込んだ炉周期のうち最も短い炉周期を選択する。選択さ
れた最も短い炉周期が、本実施例における原子力出力制
御手段１４のステップ２３以降の処理で取扱われる炉周
期となる。この炉周期が基準値Ｔ₁ 以上か否かをステッ
プ２３で判定する。炉周期が基準値Ｔ₁ 以上であれば、
制御棒引抜きが可能となる。この基準値Ｔ₁に対して、
後述の基準値Ｔ₂は制御棒引抜きの停止を規定する値で
ある。すなわち、炉周期が基準値Ｔ₂ 以下になれば、制
御棒引抜きが停止される。これらの基準値は、図４に示
されている。基準値Ｔ₁ 及びＴ₂ は、解析結果及び現在
までの原子炉プラントの運転実績から容易に決定するこ
とが可能である。例えば、基準値Ｔ₁を２００秒、基準
値Ｔ₂を１００秒とする。

【００４６】ステップ２３の判定が「ＹＥＳ」であれ
ば、制御棒の引抜きが可能であるので、ステップ２４で
制御棒引抜き指令を制御棒制御装置１５に対して出力す
る。制御棒引抜き指令は、一度出力されると、制御棒引
抜き停止指令が出力されるまで出力し続けられる。ステ
ップ２５は、変数ｉを１にする。ステップ２６は、原子
炉出力がその目標値に達したか否かを判定する。この原
子炉出力の目標値とは、例えば原子炉臨界などの原子炉
起動時において運転管理上重要なブレークポイントとな
る原子炉出力である。原子炉出力は、図示されていない
が、別の装置で、全てのＳＲＮＭ検出器で検出された原
子炉起動時における中性子束に基づいて求められる。原
子炉出力が目標値に達したとき、ステップ２７で制御棒
引抜き停止指令を制御棒制御装置１５に出力する。ステ
ップ２６で原子炉出力が目標値に達しないと判定された
場合には、ステップ２２の処理に戻りそれ以降の処理が
繰り返される。

【００４７】さて、前述したステップ２３において、炉
周期がＴ₁ 以上になっていない場合には、ステップ２８
の処理に移る。なお、炉周期には負の値が存在するが、
この値はＴ₁ 以上として扱う。ステップ２８では変数ｉ
が１か否かを判定する。ステップ２８の判定が「ＮＯ」
であればステップ２６の処理が実行され、その判定が
「ＹＥＳ」であればステップ２９で炉周期が基準値Ｔ₂
以下か否かが判定される。ステップ２９の判定が「Ｎ
Ｏ」であれば、ステップ２６の処理が実行される。つま
り、制御棒引抜き中であるが、炉周期は、基準値Ｔ₁以
下でかつ基準値Ｔ₂よりも大きいことを示している。従
って、制御棒引抜きを停止する必要はない。

【００４８】ステップ２９の判定が「ＹＥＳ」であれ
ば、ステップ３０で制御棒引抜き停止指令が制御棒制御
装置１５に出力される。これによって、制御棒の引抜き
操作が停止される。ステップ３１は、変数ｉを０にす
る。ステップ３０によって制御棒引抜き停止指令が一旦
出力されると、制御棒引抜き指令が出力されるまで制御
棒引抜き停止指令が出力され続ける。

【００４９】ステップ２８の判定が「ＮＯ」である場合
は、変数ｉが０であって制御棒引抜きが実行されていな
く、しかも炉周期は基準値Ｔ₁ 以下であるために制御棒
の引抜きが必要ないので、ステップ２６の処理を実行す
ればよい。

【００５０】以上の図３に示す原子力出力制御手段１４
の処理に基づいて行われる制御棒操作を図４に基づいて
具体的に説明する。ステップ２４で原子力出力制御手段
１４から出力される制御棒引抜き指令に基づいて時刻０
で制御棒引抜きが開始されると、制御棒の引抜きに伴っ
て炉周期は短くなる。炉周期が基準値Ｔ₂ に達するまで
制御棒引抜きが継続される。炉周期が基準値Ｔ₂ になっ
た時刻ｔ_a で制御棒引抜きが停止される。しかし、炉周
期は、一時的に基準値Ｔ₂ より短くなるものの、やがて
それよりも長くなっていく。ここで、一時的に炉周期が
基準値Ｔ₂ より短くなる理由は、原子力出力制御手段１
４より制御棒引抜き停止指令が出力されてから制御棒が
停止するまで、時間遅れがあるためである。炉周期が基
準値Ｔ₂より長くなって基準値Ｔ₁ に達するまで制御棒
引抜きは停止される。再度、炉周期がＴ₁ に達すると、
制御棒引抜きが再開される。ここで、時刻ｔ_b 以降、一
時的に炉周期が基準値Ｔ₁ よりも上昇するのは、原子力
出力制御手段１４より制御棒引抜き指令が出力されてか
ら制御棒が動作するまでの時間遅れによるものである。
図４に示す炉周期は、ＳＲＮＭ２₁〜２_Kの各炉周期演算
器９から出力される炉周期のうち、最も短い値をステッ
プ２２で選択して得られた値を示している。時定数の短
いフイルタ９Ｅを有する炉周期演算器９の出力である炉
周期を用いるので、原子炉が未臨界のときは、制御棒引
抜き停止後に、炉周期が基準値Ｔ₂から基準値Ｔ₁ に上
昇するまでの経過時間は短く、制御棒引抜きの再開を早
くできる。従って、制御棒引抜き操作のインターバルを
短くでき、原子炉の起動時間を著しく短縮できる。

【００５１】本実施例の効果を具体的に以下に述べる。

【００５２】図５は、原子炉起動時において、制御棒引
抜きに対する炉周期の変化を解析した結果を示したもの
であり、特定の制御棒１本を時間ｔ₁ まで数十cm引抜い
て、その後、制御棒引抜きを停止した時の炉周期の変化
を示したものである。実線で示した炉周期は、炉周期演
算器８の出力である。破線で示した炉周期は、炉周期演
算器９の出力である。また、図５は、引抜き制御棒に隣
接するＳＲＮＭ検出器の出力に基づいて得られた炉周
期、及び引抜き制御棒から離れた位置にあるSRNM検出器
の出力に基づいて得られた炉周期を示している。

【００５３】図５から明らかなように、炉周期演算器９
から出力された炉周期は、炉周期演算器８から出力され
た炉周期より応答が早く、制御棒操作に対応して変化し
ている。例えば、期間０〜ｔ₁ 秒までは制御棒引抜きと
共に炉周期が低下し、制御棒引き抜きが完了した後（ｔ
₁ 以降）は炉周期が上昇している。特に、引抜かれる制
御棒に隣接したＳＲＮＭ検出器の出力信号に基づいて演
算される炉周期は、時刻ｔ₁ でかなり低い値になってお
り、しかも、時刻ｔ₁ 以降の炉周期の変化が時刻ｔ₁ 以
前よりゆっくりなので、原子炉が臨界状態に近いことが
分かる。一方、炉周期演算器８から出力された炉周期
は、時刻ｔ₁ 以降も炉周期の傾きは異なるものの低下し
ている。

【００５４】このように、炉周期演算器９から出力され
た炉周期を監視することにより、操作した制御棒に対す
る中性子束の変化状況、つまり原子炉の状態（反応）を
早く把握できる。

【００５５】従って、炉周期演算器９から出力された炉
周期に基づいて制御棒を操作することにより、より一層
安全に制御棒引抜き操作のインターバルを短くできる。

【００５６】原子力出力制御手段１４は、各ＳＲＮＭ２
₁〜２_Kの炉周期演算器９から出力された炉周期を入力
し、更にこれらの入力した炉周期のうちから選択した最
も短い炉周期に基づいた演算により制御棒操作指令を作
成して出力することにより、原子炉の安全性をより一層
高めた制御棒引抜きが可能となる。

【００５７】特に、後述する複数の制御棒を一度に操作
させる方法、いわゆる制御棒のギャング操作（以下、単
にギャング操作という）においては、１個のＳＲＮＭ検
出器だけではなく複数のＳＲＮＭ検出器に対してＳＲＮ
Ｍ検出器に隣接する制御棒の引抜きが存在する。このた
め、制御棒操作ごとに、ＳＲＮＭ２₁ 〜２_K の炉周期演
算器９から出力された炉周期のうち最も短い炉周期は相
互に異なる。従って、これらの炉周期のうち最も短い炉
周期を常に選択して選択された炉周期に基づいて制御棒
を操作することにより、炉周期演算器９が備えている高
速応答性との相乗により、制御棒引抜き操作のインター
バル短縮とプラントの安全性を一層高めることが可能で
ある。

【００５８】本実施例は、時定数の長い（数十秒オーダ
ー）フイルタ８Ｅを有する炉周期演算器８の出力を用い
てスクラムの要否を判定しているので、電気的なノイズ
によって炉周期が一時的に低下した場合の不要なスクラ
ムを避けることができる。このため、原子炉の稼働率が
向上する。当然のことながら、炉周期演算器８の出力を
用いてスクラムの要否を判定することは、異常時の必要
なときにスクラムを行うことができる。

【００５９】以上述べた実施例は、原子炉出力制御手段
１４が、ＳＲＮＭ２₁〜２_Kの各炉周期演算器９の出力で
ある炉周期から選択された最も短い（最も小さい）炉周
期に基づいて制御棒引抜き指令を出力するものである。
制御棒引抜き指令は、前述した実施例とは異なる手法で
出力することもできる。この手法としては、下記の２ケ
ースが考えられる。

【００６０】ケース１：最も短い炉周期を除外して次に
短い炉周期を選択し、この炉周期に基づいて制御棒引抜
き指令を出力する。

【００６１】ケース２：入力される複数の炉周期を加重
平均演算し、この演算結果を用いて制御棒引抜き指令を
出力する。

【００６２】まず、ケース１について述べる。これは、
１個のＳＲＮＭ検出器及び１つのＳＲＮＭが故障して、
ＳＲＮＭから出力される炉周期が極端に短くなり、これ
により制御棒引抜き停止となることを、回避するための
方式である。このケースを実施する場合には、原子力出
力制御手段１４は、前述した図３のステップ２２におい
て入力された炉周期のうち最も短い炉周期より次に短い
炉周期を選択し、ステップ２４で選択されたその炉周期
に基づいて制御棒引抜き指令を出力する。

【００６３】次に、ケース２の手法について述べる。こ
のためには、制御棒引抜き時の中性子束の変化を説明す
る必要がある。そこで、まず、制御棒とＳＲＮＭ検出器
の位置関係を述べ、次にこの条件下での制御棒引抜き時
の中性子束の変化を述べる。最後に、この結果に基づい
て入力される複数の炉周期の加重平均を算出することに
ついて述べる。

【００６４】ＢＷＲの炉心における制御棒及びＳＲＮＭ
検出器の配置を図６に示す。正方形のユニットＤは、１
体の十字形の制御棒Ｃ_i （ｉ＝１〜Ｎ）を取り囲んで配
置される４体の燃料集合体Ｆを示している。この炉心
は、８４０体の燃料集合体Ｆ及び２０５体（Ｎ＝２０
５）の制御棒Ｃｉを有する。ユニットＤ内に記入したＤ
１〜Ｄ４までの数字は、ギャング制御棒操作グループ番
号の一例を示している。例えば、グループＤ１の制御棒
は２６本あり、これらの制御棒が一度に操作される。第
５グループであるグループＤ５以降は省略している。な
お、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
を行えば、原子炉を臨界にするのに要する時間を短縮で
きる。

【００６５】図６におけるグループＤ１の制御棒を全挿
入位置から前引抜き位置まで引抜いたときの、ＳＲＮＭ
検出器Ｓ₈ 及びＳ₁₀から出力された中性子束信号と炉心
平均中性子束信号との解析結果を図７に示す。図７にお
ける中性子束の値は、初期状態の中性子束を１として規
格化している。ＳＲＮＭ検出器Ｓ₁₀の出力信号は炉心平
均中性子束の変化とほぼ一致している。一方、ＳＲＮＭ
検出器Ｓ₈ の出力信号は、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、Ｄ１グループの制御
棒がギャング操作により引抜かれると、ＳＲＮＭ検出器
Ｓ₈ に隣接するユニットＤａの制御棒が、全挿入状態か
ら全引抜き状態に変化し、それまで制御棒で遮蔽されて
いた中性子がＳＲＮＭ検出器Ｓ₈ で計測されるようにな
るためである。ＳＲＮＭ検出器Ｓ₈ の計測値そのものは
正しいものであるが局所的な現象である。グループＤ１
の制御棒を引抜いたときに発生するこの現象は、ＳＲＮ
Ｍ検出器Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₄，Ｓ₅及びＳ₆ についても言え
る。炉周期Ｔは、（数１）に示すように、単位時間当た
りの中性子束変化の割合の逆数であるので、図７におい
てＳＲＮＭ検出器が設置されている付近、つまり区間Δ
Ｈでの炉周期が最も短く、しかもＳＲＮＭ検出器Ｓ₈ に
ついての炉周期が最も短いことが分かる。これらの炉周
期のうち、最も短い炉周期を用いると、制御棒引抜きと
制御棒引抜き停止を必要以上に何度も繰り返すことにな
り、原子炉の起動時間が長くなる。

【００６６】なお、区間ΔＨで中性子束の変化が最も大
きくなるのは、ＳＲＮＭ検出器Ｓｉは、図８に示す位置
に設けられているため、この付近を制御棒の上端が通過
することにより、それまで制御棒で遮蔽されていた中性
子がＳＲＮＭ検出器で計測されるためである。なお、１
６は制御棒取手、１７はＳＲＮＭ検出器挿入管である。

【００６７】そこで、上述の問題を回避するために、Ｓ
ＲＮＭ検出器に隣接した制御棒を引き抜く場合であっ
て、かつその制御棒の上端がＳＲＮＭ検出器位置近傍で
ある場合には、そのＳＲＮＭ検出器の出力信号に基づい
て炉周期演算器９から出力される炉周期に例えば図９に
示す重み係数（補正係数）ｒを掛けて得られる計算結果
と、その他のＳＲＮＭ検出器の出力信号に基づいて炉周
期演算器９から出力される炉周期との平均を算出して炉
周期とする。これらの演算は、原子力出力制御手段１４
でなされ、図３の処理で扱う炉周期をこの炉周期とす
る。これにより、図７におけるＳＲＮＭ検出器Ｓ₈ の出
力に従う炉周期は、炉心平均とほぼ同一の値となる。従
って、原子力出力制御手段１４は上記の加重平均で得ら
れた炉周期を用いた演算によって得られた制御棒引抜き
指令を出力するため、必要以上に制御棒引抜き停止指令
を出力することもなくなり、より一層原子炉の起動時間
を短縮できる。

【００６８】なお、図９に示す重み係数ｒは、一例であ
る。この重み係数ｒは、図８のSRNM検出器Ｓ₈ の中性子
束変化によって得られる炉周期が、炉心平均の中性子束
変化によって得られる炉周期とほぼ同一となるようにし
て求めた値から、更に直線近似を施して求めた値であ
る。直線近似した結果を用いる理由は計算処理が容易に
なるためである。原子力出力制御手段１４の処理能力が
高く、処理に余裕がある場合には、直線近似を用いなく
てもよい。

【００６９】前述したケース２の機能を達成する、本発
明の他の実施例を以下に説明する。本実施例は、原子炉
出力制御手段１４の構成を除いて図１の実施例と同じ構
成を有する。すなわち、本実施例は、図１の実施例にお
いて、原子炉出力制御手段を図１０に示す原子炉出力制
御手段１４Ａに替えたものである。本実施例における原
子炉出力制御手段１４Ａの構成を図１０に基づいて説明
する。

【００７０】原子炉出力制御手段１４Ａは、ＳＲＮＭ２
₁〜２_Kの各炉周期演算器９に別々に接続され炉周期演算
器９から出力された炉周期に対して重み係数ｒを乗じる
加重演算手段１４ａ₁〜１４ａ_K，加算演算手段１４ａ₁
〜１４ａ_Kの出力信号に対して平均化処理を施す平均演
算手段１４ｂ，平均演算手段１４ｂの出力である炉周期
と他の入力信号Ｕｂ（再循環流量，原子炉出力等）Ｕｂ
とに基づいて制御棒引抜き指令及び制御棒引抜き停止指
令を出力する制御棒引抜き判定手段１４ｃ，関数発生手
段１４ｄ₁〜１４ｄ_K及び隣接制御棒引抜き判定手段１４
ｅ₁〜１４ｅ_Kを有する。関数発生手段１４ｄ₁〜１４ｄ_K
及び隣接制御棒引抜き判定手段１４ｅ₁〜１４ｅ_Kは、対
応する加算演算手段１４ａ₁〜１４ａ_Kに１つずつ設けら
れる。制御棒引抜き判定手段１４ｃは、図３の処理を実
行する。この場合、ステップ２２は平均演算手段１４ｂ
から出力される炉周期を取り込む処理を実行し、前述の
ような短い炉周期の選択は行わない。

【００７１】隣接制御棒引抜き判定手段１４ｅ₁〜１４
ｅ_Kは、該当するＳＲＮＭ検出器に対して隣接する４本
の制御棒のうち、引抜き中の制御棒の上端が当該ＳＲＮ
Ｍ検出器に対して高さ方向のどの位置（図８参照）を通
過しているかを判定するものである。隣接制御棒引抜き
判定手段１４ｅ₁〜１４ｅ_Kは、該当するＳＲＮＭ検出器
に隣接する４本の制御棒の軸方向位置１４ｆ₁〜１４ｆ_K
をそれぞれ入力し、引抜き中の制御棒の上端とＳＲＮＭ
検出器との相対距離（図９の横軸に対応）と、引抜き中
の制御棒がどれであるという情報とを該当する関数発生
手段１４ｄ₁〜１４ｄ_Kに対して出力する。関数発生手段
１４ｄ₁〜１４ｄ_Kは、該当する隣接制御棒引抜き判定手
段１４ｅ₁〜１４ｅ_Kから出力された上記早退距離に応じ
て重み係数ｒを、該当する加算演算手段１４ａ₁〜１４
ａ_Kに対して出力する。関数発生手段１４ｄ₁〜１４ｄ_K
には、例えば図９に示す関数が割り付けられている。

【００７２】ところで、例えばＳＲＮＭ検出器Ｓ₈に対
して、隣接する制御棒のうち最初に引抜かれる制御棒は
グループＤ１の制御棒である。２番目に引抜かれる制御
棒はグループＤ４の制御棒である。グループＤ１の制御
棒が引抜かれるときには、重み係数ｒは図９に示す値で
よい。しかし、グループＤ４が引抜かれる場合には、図
９とは異なる相対距離と重み係数ｒとの関数となる。例
えば、重み係数ｒは最低値が０.７，最大値が１.０とな
る。従って、ＳＲＮＭ検出器に隣接する４本の制御棒ご
とに図９に示す関数を用意する必要がある。これらの関
数は、関数発生手段１４ｄ₁〜１４ｄ_Kごとに設けられ
る。

【００７３】以上のように、ＳＲＮＭ２₁〜２_Kの各炉周
期演算器９から出力される炉周期を補正し、この補正し
た炉周期に基づいて制御棒引抜きを決定することによ
り、必要以上に制御棒引抜き停止指令を原子炉炉出力制
御装置１４から出力することもなくなり、図１の実施例
よりも、一層、原子炉の起動時間を短縮することが可能
となる。

【００７４】図９の関数は、解析結果に基づいて、ＳＲ
ＮＭ検出器に隣接する制御棒毎にあらかじめ作成してお
く必要がある。この解析が困難な場合、あるいは、その
精度が十分でないような場合には、炉周期の加重平均を
用いずに、原子炉出力制御手段１４Ａを、図１１に示す
構成にするとよい。図１１の原子炉出力制御手段14Ｂ
は、ＳＲＮＭ２₁〜２_Kの各炉周期演算器９から出力され
た炉周期をそのまま平均演算手段１４ｂで平均化処理
し、平均演算手段１４ｂで得られた平均の炉周期を制御
棒引抜き判定手段１４ｃに入力するものである。

【００７５】本実施例では、平均演算手段１４ｂで得ら
れた炉周期は炉心平均中性子束に基づく炉周期よりも短
いが、引抜き中の制御棒に隣接するＳＲＮＭ検出器の出
力に基づいた炉周期よりは長い。このため、本実施例に
おける制御棒引抜き停止指令を出力する頻度は、図１０
の構成よりも多くなるが、図１の構成よりも少ない。原
子炉出力制御手段１４Ｂを原子炉出力制御手段１４の替
りに適用した図１の原子炉出力制御装置は、図１０の実
施例に比べ、原子炉プラントの起動時間は少し長くなる
ものの、原子炉出力制御装置の構成が簡単になる。

【００７６】なお、ＳＲＮＭ２₁〜２_Kの各炉周期演算器
９からの炉周期のうち最小値を選択して、制御棒引抜き
指令を決定する原子炉出力制御手段は、図１１におい
て、平均演算手段１４ｂを最小値選択演算手段に替える
だけでよい。

【００７７】原子炉出力制御装置の他の実施例を図１２
に示す。本実施例の原子炉出力制御手段１４Ｄは、図１
１の構成に炉周期編集手段１４ｇ及び表示手段１４ｈを
付加したものである。炉周期編集手段１４ｇは、ＳＲＮ
Ｍ２₁〜２_Kの各炉周期演算器９からの炉周期、及び平均
演算手段１４ｂで得られた平均の炉周期（制御棒引抜き
指令の決定に用いる炉周期；図１３でＳ_T と表示）の表
示ための情報を作成する。表示手段１４ｈは、この表示
情報を表示する。図１３は、表示手段１４ｈに表示され
た情報の一例を示す。

【００７８】このような表示によれば、図１１による効
果のほかに、一度に各々の炉周期の値を比較しながら把
握できる。なお、棒グラフではなく、横軸を時間軸とし
て炉周期を表示させる、いわゆるトレンド表示をすれ
ば、時間経過と共に炉周期がどの様に変化したかを一度
に把握できるという効果がある。図１３の例では、制御
棒操作及びプラント保護に関する設定値も併せて表示す
る。引抜き許可は、基準値Ｔ₁ に対応し、制御棒引抜き
指令の出力が可能なことを示す。引抜き停止は、制御棒
引抜き停止指令の出力が可能なことを示す。引抜き阻止
は、炉周期がこの値以下になると原子炉保護のために制
御棒引抜きを阻止することを示す。図１３の表示は制御
棒の手動操作に対してもなされる。スクラムは、炉周期
がこの値以下になると、原子炉がスクラムされることを
示す。ただし、引抜き阻止及びスクラムを判断するため
に用いられる炉周期は、炉周期演算器８から出力される
炉周期である。従って、炉周期編集手段１４ｇは平均演
算手段１４ｂを介さないで炉周期演算器８から出力され
る炉周期を入力する必要がある。引抜き阻止及びスクラ
ムの設定値を表示することは、制御棒操作に対して、運
転員が原子炉保護機能動作に対する余裕をおおよそ把握
するのに有効である。特に、制御棒を手動で引抜く場合
には、この表示情報を見ることにより原子炉プラントの
挙動を把握しながら制御棒操作が可能となるため、運転
員の負担を軽減できる。

【００７９】図１２の構成を図１の原子炉出力制御手段
１４の替りに適用することによって図１の実施例の効果
を得ることは言うまでもない。

【００８０】図１２の平均演算手段１４ｂを、加算演算
手段１４ａ₁〜１４ａ_K及び平均演算手段１４ｂ、または
前述の最小値選択演算手段に替えてもよい。

【００８１】図１２の炉周期編集手段１４ｇ及び表示手
段１４ｈを図１の実施例に別途設けることによって、原
子炉保護（制御棒引抜き阻止，スクラム）の設定値に対
して、各々の炉周期がどの程度マージンのある値になっ
ているかなど容易に把握できる。この場合、炉周期編集
手段１４ｇは、ＳＲＮＭ２₁〜２_Kの各炉周期演算器８及
び９から出力された炉周期、及び原子炉出力制御手段１
４のステップ２２で選択された最も短い炉周期を入力
し、上記の表示情報を作成する。表示手段１４ｈを制御
棒を操作する手段の近傍に設け、図１３のように情報を
表示することにより、運転員は、炉周期の監視あるいは
制御棒の手動操作に対する判断が容易になる。また、原
子炉プラントの運転状態と共に中性子束の状態を併せて
表示することで、プラント起動時の監視が容易になる。

【００８２】図１０及び１１の原子炉出力制御手段を用
いる場合には、ステップ２２で選択された最も短い炉周
期の替りに平均演算手段１４ｂの出力である平均の炉周
期を、炉周期編集手段１４ｇに入力する。

【００８３】炉周期編集手段１４ｇ及び表示手段１４ｈ
を図１の実施例に別途設けた他の実施例を以下に説明す
る。図１４は、本実施例に用いられる運転制御盤を示
す。この運転制御盤は、表示手段として、原子炉プラン
ト全体の状況を示す大画面表示装置１８、及び運転制御
盤１９に設けられたタッチ操作可能な小画面表示装置
（ＣＲＴ）３５を有する。大画面表示装置１８は、大型
表示画面１８Ａ〜１８Ｃを有する。１９Ａは操作スイッ
チ群である。図示されていないが、炉周期編集手段１４
ｇは、ＳＲＮＭ２₁〜２_Kの各炉周期演算器８及び９から
出力された炉周期、及び原子炉出力制御手段１４のステ
ップ２２で選択された最も短い炉周期を入力し、例えば
図１５に示す表示情報を作成して大画面表示装置１８の
所定の大型表示画面に表示させる。図１５において、Ａ
点より左側は、制御棒操作に係わる情報であり、Ａ点よ
り右側は中性子束に関する情報である。このように、両
者の情報を一緒に表示することにより、制御棒の動作状
況及び中性子束の変化状態を合わせて見ることができ、
プラントの状態，次の制御棒操作の可否あるいはその駆
動量などの予知が可能となる。

【００８４】なお、図１４において大画面表示画面１８
Ｂにはプラント全体情報（原子炉から発電機に至るまで
の概略的なプラント情報）が、大画面表示画面１８Ａに
は重要なパラメータのトレンド情報が表示される。図１
５の情報は、大画面表示画面１８Ｃに表示される。も
し、大画面表示画面１８Ｃに他の情報を表示する場合に
は、炉周期編集手段１４ｇは図１５の表示情報を小画面
表示装置３５に表示する。

【００８５】また、炉周期編集手段１４ｇで作成された
表示情報のうち、炉周期演算器９の出力に基づく表示情
報を小画面表示装置３５に、炉周期演算器８の出力に基
づく表示情報を大画面表示装置１８に表示させてもよ
い。

【００８６】本発明の他の実施例である原子炉出力制御
装置の他の実施例を図１６に基づいて説明する。本実施
例は、図１の実施例で図２に示す炉周期演算器８及び９
の構成のうちフィルタ８Ｅ及び９Ｅを除いて一体化した
炉周期演算器３６を設けたことにある。炉周期演算器３
６は、図１７に示すように図２と同じ構成、すなわちフ
ィルタ８Ａ，演算器８Ｄ及び逆数演算器８Ｈを有する。
演算器８Ｄから出力された炉周期Ｔの逆数は、逆数演算
器８Ｈに入力される。逆数演算器８Ｈの出力である炉周
期Ｔは、フィルタ８Ｅ及び９Ｅに入力される。図１の実
施例と同じように、フィルタ８Ｅの時定数τ₁は数十秒
に、フィルタ９Ｅの時定数τ₂は数秒に設定されてい
る。フィルタ８Ｅの出力は、表示手段１０及びスクラム
判定機１１に対して出力される。フィルタ９Ｅの出力
は、原子炉出力制御手段１４に入力される。

【００８７】本実施例は、図１の実施例と同様な効果を
得ることができる。更に、本実施例は、図１の炉周期演
算器８及び９の一部の構成を一体化しているので構成を
単純化できる。特に、ＳＲＮＭをマイクロコンピュータ
システムを用いて構成する場合、図１及び１６に示すＳ
ＲＮＭの機能は、ほとんどソフトウェアによって達成で
きる。従って、炉周期演算器８及び９の一部の構成を一
体化している本実施例は、ＳＲＮＭのソフトウェア量を
低減でき、かつ処理速度も速くなる。しかしながら、本
実施例は、安全保護系に対して炉周期を出力する炉周期
演算器８と、常用系である原子炉出力制御手段に対して
炉周期を出力する炉周期演算器９の一部を一体化してい
るので、炉周期演算器３６の信頼性を図１の各炉周期演
算器よりも著しく高める必要がある。何故ならば、炉周
期演算器３６が故障すると原子炉のスクラムに支障をき
たす場合がある。

【００８８】本発明の他の実施例である原子炉出力制御
装置を図１８に示す。本実施例は、フィルタ９Ｅを各Ｓ
ＲＮＭに設けずに、フィルタ９Ｅと同じ構成を有する各
SRNMに対応するフィルタ９Ｅ₁〜９Ｅ_Kを原子炉出力制御
手段３７内に設けたものである。フィルタ９Ｅ₁〜９Ｅ_K
は、各ＳＲＮＭの逆数演算器８Ｈの出力を入力する。原
子炉出力制御手段３７は、フィルタ９Ｅ₁〜９Ｅ_K、及び
フィルタ９Ｅ₁〜９Ｅ_Kの各出力を入力する原子炉出力制
御手段１４を有する。ＳＲＮＭは高い応答性が要求され
るが、ＳＲＮＭをマイクロコンピュータシステムを用い
て構成する場合、ＳＲＮＭの応答性は、マイクロコンピ
ュータシステムのソフトウェア処理速度に大きく依存す
る。そこで、ＳＲＮＭの応答性を高めるための一手段と
して、フィルタ９Ｅ₁〜９Ｅ_Kを原子炉出力制御手段３７
内に設けた本実施例の構成が著しく有効である。本実施
例は、図１の実施例と同じ効果を得ることもできる。

【００８９】図１８の構成は、図１の実施例に適用する
ことも可能である。すなわち、SRNM２₁〜２_Kの各炉周期
演算器９に設けられているフィルタ９Ｅを取り除き、フ
ィルタ９Ｅと同じ構成を有するフィルタ９Ｅ₁〜９Ｅ
_Kを、原子炉出力制御手段３７と同様に、原子炉出力制
御手段１４内に設ける。これによって、図１の実施例の
ＳＲＮＭ２₁〜２_Kの応答性を高めることができる。

【００９０】図１９は、本発明の他の実施例である原子
炉出力制御装置を示す。本実施例は、炉周期演算器３６
の逆数演算器８Ｈにフィルタ９Ｅを接続し、フィルタ９
Ｅの出力を原子炉出力制御手段１４及びフィルタ８Ｅ₁
に入力させるものである。フィルタ８Ｅ₁ の出力は、表
示手段１０及びスクラム判定器１１に入力される。フィ
ルタ８Ｅ₁ の時定数は、フィルタ９Ｅの時定数とフィル
タ８Ｅ₁ の時定数とを合成した時定数がフィルタ８Ｅの
時定数と同じになるように設定されている。本実施例
は、図１６の実施例と同じ効果を得る。

【００９１】本発明の他の実施例である原子炉出力制御
装置は、図２０に示される。本実施例は、図１の実施例
と、炉周期演算器８及び９の後段にスイッチ３８を設
け、スイッチ３８の出力信号を原子炉出力制御手段１４
に出力している点で異なっている。スイッチ３３の切替
えは切替手段６の出力である切替信号３９によって制御
される。切替手段６は、図２１に示すように切替判定器
６Ａ及びスイッチ６Ｂを有する。切替判定器６Ａは、対
数キャンベル手段４及び対数係数率手段５の出力を入力
し、これらの出力に基づいて切替信号３９を出力する。
すなわち切替判定器６Ａは、対数計数率手段５の出力信
号が所定値以上になった時には対数キャンベル手段４の
出力信号を、対数キャンベル手段４の出力信号が別の所
定値以下になった時には対数計数率手段５の出力信号を
切替手段６の出力にするように、スイッチ６Ｂを切替る
切替信号３９を出力する。切替信号３９は、スイッチ６
Ｂ及び３８の切替を制御するために用いられる。切替信
号３９をスイッチ３８に出力する点を除いた切替手段６
の構成は、図１を始めとする前述の各実施例の切替手段
６に用いられている。

【００９２】スイッチ６Ｂ及び３８とも切替信号３９に
基づいて同一の動作をするので、切替手段６から対数計
数率手段５の出力信号が出力されているときには炉周期
演算器９の出力である炉周期信号が原子炉出力制御手段
１４に入力され、切替手段６から対数キャンベル手段４
の出力信号が出力されているときには炉周期演算器８の
出力である炉周期信号が原子炉出力制御手段１４に入力
される。

【００９３】対数キャンベル手段４の出力信号は、対数
計数手段５の出力信号と比較して、炉周期を長くする。
そこで、切替手段６から対数キャンベル手段４の出力信
号が出力される場合には、炉周期演算回路８から出力さ
れる炉周期信号に基づいて制御棒引抜きの判定を実施し
た方がノイズマージンを高くとれる。このため、スイッ
チ３８を設け、切替手段６から対数キャンベル手段４の
出力信号が出力される場合には炉周期演算回路８から出
力される炉周期信号を原子炉出力制御手段１４に入力し
ている。本実施例も、図１の実施例で得られる効果を生
じる。

【００９４】これまで、各ＳＲＮＭから出力された炉周
期に基づいて原子炉出力制御手段が制御棒操作を自動的
に判断する実施例を中心に述べたが、この原子炉出力制
御手段が設けられていない場合、つまり制御棒操作につ
いては運転員が手動により操作する場合が考えられる。
このようなケースへの対応は、図１に示すＳＲＮＭ２₁
〜２_Kの各炉周期演算器９の出力である炉周期を炉周期
編集手段１４ｇに入力される。炉周期編集手段１４ｇ
は、例えば図１２の実施例で述べたような処理を行って
炉周期に関する表示情報を作成する。個々で作成された
表示情報は、表示手段１４ｈに表示される。運転員は、
表示手段１４ｈに表示された、炉周期演算器９の出力で
ある炉周期を、見ながら手動により制御棒操作を実施す
ることによって、制御棒引抜き操作のインターバルを短
縮できるという効果がある。なぜなら、前述したように
炉周期演算器９内のフィルタ９Ｅの時定数が短く、制御
棒操作に対して応答性の高い炉周期情報を表示手段３１
に表示できるためである。

【００９５】本実施例は、図２２に示すＳＲＮＭ２₁〜
２_Kが図１のＳＲＮＭ検出器Ｓ₁〜Ｓ_Kに接続されてい
る。運転員が手動で制御棒の引き抜き操作を行う場合に
は図１４の運転制御盤１９の操作スイッチ群１９Ａの該
当するスイッチを運転員が操作することによって行われ
る。

【００９６】図２３の実施例は、図１６に示すＳＲＮＭ
２₁〜２_Kの各フィルタ９Ｅの出力を炉周期編集手段１４
ｇに入力して、表示情報を作成するものである。本実施
例は、図２２における炉周期演算器８と炉周期演算器９
の一部を一体化しており、ＳＲＮＭの構成をハードウェ
ア的あるいはソフトウェア的に単純化したものである。

【００９７】図２４の実施例は、図２０に示すＳＲＮＭ
２₁〜２_Kの各スイッチ３８の出力を炉周期編集手段１４
ｇに入力して、表示情報を作成するものである。表示手
段１４ｈには、制御棒操作に伴って炉周期が大きく変化
するときには応答性の高い炉周期演算器９から出力され
た炉周期が表示され、制御棒操作に対して炉周期があま
り変化しないときには炉周期演算器８から出力された炉
周期が表示されるため、制御棒操作を判定するための運
転員の負担が軽減できる。

【００９８】これまで、炉周期に基づいて制御棒操作を
するため手段等について述べた。炉周期と原子炉の反応
度とは（数２）に示す関係がある。前述した実施例にお
ける炉周期演算器８，９及び３６の替りに（数２）の演
算を実行する反応度演算器を用いることもできる。この
ように反応度演算器を前述した各実施例によっても、該
当する実施例と同じ効果を得ることができる。

【００９９】

【数２】

【０１００】ただし、δｋ／ｋは反応度、Ｌ₁ は中性子
の平均的寿命、及びｋは実効増倍係数である。この（数
２）は、「原子炉」Ｐ５４（共立出版、昭４７初版）に
記載されている。

【０１０１】例えば、図１の実施例において、炉周期演
算器８，９を、反応度演算手段及びフィルタ８Ｅを含む
第１の反応度演算器、及び反応度演算手段及びフィルタ
９Ｅを含む第２の反応度演算器に替えた原子炉出力制御
装置である。各反応度演算手段は、ＳＲＮＭ検出器の力
を入力し（数２）の演算を実行する。第１及び第２反応
度演算器においては、各フィルタが反応度演算手段の出
力を入力する。スクラム判定器１１は、第１の反応度演
算器の出力である第１反応度を入力してスクラムの判定
を行う。原子炉出力制御手段１４は、第２の反応度演算
器の出力である第２反応度を入力して制御棒引抜き指令
を出力する。

【０１０２】また、図１６の実施例において、炉周期演
算器３６を上記反応度演算手段に替えた原子炉出力制御
装置である。

【０１０３】

【発明の効果】本発明の特徴によれば、炉心内の中性子
束の変化に短時間に応答して制御棒操作（具体的には制
御棒の引抜き操作及び引抜き停止操作）を行うことがで
き、原子炉の起動時間を著しく短縮できる。

【０１０４】本発明の他の特徴によれば、運転員は制御
棒引抜き時の炉周期の変化状況を早く知ることができ、
制御棒操作に基づく原子炉の状態を早く把握できる。

【０１０５】本発明の他の特徴によれば、原子炉の安全
系に対する第１炉周期演算手段と、原子炉の常用系に対
する第２炉周期演算手段とを別々に備えているので、原
子炉の起動時間を短縮できると共に原子炉の安全性を向
上できる。

【０１０６】本発明の他の特徴によれば、上記の第１及
び第２炉周期演算手段の炉周期演算部を一体化したの
で、起動領域中性子束モニタの構成が単純化される。

【０１０７】本発明の他の特徴によれば、起動領域中性
子束モニタから第２のｎ次遅れ要素を除外できるので、
それだけ起動領域中性子束モニタの応答性を向上でき
る。

【０１０８】本発明の他の特徴によれば、第１選択手段
が対数キャンベル手段の出力を選択したときに選択され
る第１炉周期に基づいて制御棒を操作することによって
ノイズマージンを高くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である原子炉出力制御
装置の構成図である。

【図２】図１の原子炉出力制御手段１４の詳細な構成図
である。

【図３】原子炉出力制御手段１４で実行される処理手順
の説明図である。

【図４】炉周期と制御棒引抜きとの関係を示す説明図で
ある。

【図５】図１の実施例の効果を示す説明図である。

【図６】制御棒及びＳＲＮＭの炉心における配置状態を
示す説明図である。

【図７】制御棒引抜き時における炉心軸方向の中性子束
分布を示した特性図である。

【図８】炉心軸方向におけるＳＲＮＭ検出器及び制御棒
の位置関係を示す説明図である。

【図９】制御棒上端とＳＲＮＭ検出器との相対距離と、
重み係数との関係の一例を示す説明図である。

【図１０】原子炉出力制御手段の他の実施例の構成図で
ある。

【図１１】原子炉出力制御手段の他の実施例の構成図で
ある。

【図１２】原子炉出力制御手段の他の実施例の構成図で
ある。

【図１３】図１２の表示手段１４ｈに表示された表示情
報の一例を示す説明図である。

【図１４】大画面及び小画面の各表示装置を有するプラ
ント運転制御盤の構成図である。

【図１５】図１４のプラント運転制御盤の大画面表示装
置に表示された情報の一例を示す説明図である。

【図１６】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１７】図１６の炉周期演算器の詳細構成図である。

【図１８】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１９】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２０】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２１】図２０の切替手段６の構成図である。

【図２２】本発明の他の実施例である起動領域中性子束
モニタの構成図である。

【図２３】起動領域中性子束モニタの他の実施例の構成
図である。

【図２４】起動領域中性子束モニタの他の実施例の構成
図である。

【符号の説明】

Ｓ₁〜Ｓ_K…ＳＲＮＭ検出器、Ｃ₁〜Ｃ_N…制御棒、Ｍ₁〜
Ｍ_N…制御棒駆動装置、Ｐ₁〜Ｐ_N…制御棒位置検出器、
２₁〜２_K…起動領域中性子束モニタ(ＳＲＮＭ)、８，
９，３６…炉周期演算器、８Ａ，８Ｅ，９Ｅ…フィル
タ、１４…原子炉出力制御装置、１５…制御棒制御装
置、１４ａ₁〜１４ａ_K…加重演算手段、１４ｂ…平均演
算手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 博見 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 (72)発明者 福▲崎▼ 孝治 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 (72)発明者 石井 一彦 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 東川 裕一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 深沢 幸久 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉内に配置され、中性子源領域から中
   間領域までの中性子束を検出する中性子検出手段と、前
   記原子炉の炉心に挿入された制御棒を操作する制御棒駆
   動装置と、前記中性子検出手段の出力信号に基づいた第
   １炉周期及びこの第１炉周期よりも短い第２炉周期を出
   力する起動領域中性子束モニタと、前記起動領域中性子
   束モニタから出力された前記第２炉周期を入力し、前記
   制御棒駆動装置を操作する制御信号を出力する制御手段
   とを備えたことを特徴とする原子炉出力制御装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記第２炉周期が第１の
   設定値以上になったときに前記制御棒の引抜きを開始す
   る前記制御信号を出力し、前記第２炉周期が前記第１設
   定値よりも短い第２の設定値以下に以上になったときに
   前記制御棒の引抜きを停止する前記制御信号を出力する
   制御手段である請求項１の原子炉出力制御装置。
3. 【請求項３】前記第２炉周期を表示する手段を設けた請
   求項１または２の原子炉出力制御装置。
4. 【請求項４】前記第１炉周期に基づいて原子炉のスクラ
   ムを判定する手段を設けた請求項１または２の原子炉出
   力制御装置。
5. 【請求項５】複数の前記中性子検出手段と、対応する前
   記中性子検出手段の出力信号を入力する複数の前記起動
   領域中性子束モニタとを備え、前記制御手段は、前記複
   数の起動領域中性子束モニタから出力される前記第２炉
   周期のうち最も短い第２炉周期を用いて前記制御信号を
   出力する制御手段である請求項１の原子炉出力制御装
   置。
6. 【請求項６】複数の前記中性子検出手段と、対応する前
   記中性子検出手段の出力信号を入力する複数の前記起動
   領域中性子束モニタとを備え、前記制御手段は、前記複
   数の起動領域中性子束モニタから出力される前記第２炉
   周期のうち最も短い第２炉周期の次に短い第２炉周期を
   用いて前記制御信号を出力する制御手段である請求項１
   の原子炉出力制御装置。
7. 【請求項７】複数の前記中性子検出手段と、対応する前
   記中性子検出手段の出力信号を入力する複数の前記起動
   領域中性子束モニタとを備え、前記制御手段は、前記複
   数の起動領域中性子束モニタから出力される前記第２炉
   周期の平均値を用いて前記制御信号を出力する制御手段
   である請求項１の原子炉出力制御装置。
8. 【請求項８】前記制御手段は、前記複数の起動領域中性
   子束モニタから出力される前記第２炉周期の加重平均値
   を用いて前記制御信号を出力する制御手段である請求項
   ７の原子炉出力制御装置。
9. 【請求項９】原子炉内に配置され、中性子源領域から中
   間領域までにおける中性子束を検出する中性子検出手段
   と、前記原子炉の炉心に挿入された制御棒を操作する制
   御棒駆動装置と、第１及び第２のｎ次遅れ要素（ｎは整
   数）を有し、前記中性子検出手段の出力信号に基づいた
   炉周期であって前記第１のｎ次遅れ要素の影響を受けた
   第１炉周期、及び前記第１のｎ次遅れ要素よりも時定数
   の短い前記第２のｎ次遅れ要素の影響を受けた第２炉周
   期を出力する起動領域中性子束モニタと、前記第２炉周
   期に基づいて、前記制御棒駆動装置を操作する制御信号
   を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする原子炉
   出力制御装置。
10. 【請求項１０】前記起動領域中性子束モニタは、前記第
    １のｎ次遅れ要素を有し、前記中性子検出手段の出力信
    号に基づいた前記第１炉周期を出力する第１炉周期演算
    手段と、前記第２のｎ次遅れ要素を有し、前記中性子検
    出手段の出力信号に基づいた前記第２炉周期を出力する
    第２炉周期演算手段とを備えている請求項９の原子炉出
    力制御装置。
11. 【請求項１１】前記起動領域中性子束モニタは、前記中
    性子検出手段の出力信号に基づいた前記炉周期を出力す
    る炉周期演算手段と、前記炉周期を入力して前記第１炉
    周期を出力する前記第１のｎ次遅れ要素と、前記炉周期
    を入力して前記第２炉周期を出力する前記第２のｎ次遅
    れ要素とを有する請求項９の原子炉出力制御装置。
12. 【請求項１２】複数の前記中性子検出手段と、対応する
    前記中性子検出手段の出力信号を入力する複数の前記起
    動領域中性子束モニタと、これらの前記起動領域中性子
    束モニタから出力される第２炉周期を表示する手段とを
    備えた請求項９の原子炉出力制御装置。
13. 【請求項１３】前記制御手段は、前記第２炉周期が第１
    の設定値以上になったときに前記制御棒の引抜きを開始
    する前記制御信号を出力し、前記第２炉周期が前記第１
    設定値よりも短い第２の設定値以下に以上になったとき
    に前記制御棒の引抜きを停止する前記制御信号を出力す
    る制御手段である請求項９，１０または１１の原子炉出
    力制御装置。
14. 【請求項１４】前記第１炉周期に基づいて原子炉のスク
    ラムを判定する手段を設けた請求項９，１０または１１
    の原子炉出力制御装置。
15. 【請求項１５】原子炉内に配置され、中性子源領域から
    中間領域までにおける中性子束を検出する中性子検出手
    段と、前記原子炉の炉心に挿入された制御棒を操作する
    制御棒駆動装置と、第１のｎ次遅れ要素（ｎは整数）を
    有し、前記中性子検出手段の出力信号に基づいた炉周期
    であって前記第１のｎ次遅れ要素の影響を受けた第１炉
    周期、及び前記第１のｎ次遅れ要素の影響を受けない第
    ２炉周期を出力する起動領域中性子束モニタと、前記第
    ２炉周期を入力する、前記第１のｎ次遅れ要素よりも時
    定数の短い前記第２のｎ次遅れ要素、及び前記第２のｎ
    次遅れ要素の出力に基づいて前記制御棒駆動装置を操作
    する制御信号を出力する制御手段を有する出力制御手段
    とを備えたことを特徴とする原子炉出力制御装置。
16. 【請求項１６】原子炉内に配置され、中性子源領域から
    中間領域までにおける中性子束を検出する中性子検出手
    段と、 前記原子炉の炉心に挿入された制御棒を操作する制御棒
    駆動装置と、 前記中性子検出手段の出力信号を入力する対数係数率手
    段，前記中性子検出手段の出力信号を入力する対数キャ
    ンベル手段，前記対数係数率手段及び前記対数キャンベ
    ル手段の出力の一方を選択する第１選択手段，第１のｎ
    次遅れ要素（ｎは整数）を有し、前記第１選択手段で選
    択された出力に基づいた炉周期であって前記第１のｎ次
    遅れ要素の影響を受けた第１炉周期を出力する第１炉周
    期演算手段，前記第１のｎ次遅れ要素よりも時定数の短
    い第２のｎ次遅れ要素を有し、前記中性子検出手段の出
    力信号に基づいた炉周期であって前記第１のｎ次遅れ要
    素の影響を受けた第２炉周期を出力する第２炉周期演算
    手段、及び前記第１選択手段が前記対数キャンベル手段
    の出力を選択したときには前記第１炉周期を選択し、そ
    れが前記対数係数率手段の出力を選択したときには前記
    第２炉周期を選択して出力する第２選択手段を備えた起
    動領域中性子束モニタと、 前記第２選択手段の出力に基づいて、前記制御棒駆動装
    置を操作する制御信号を出力する制御手段とを備えたこ
    とを特徴とする原子炉出力制御装置。
17. 【請求項１７】原子炉内に配置され、中性子源領域から
    中間領域までにおける中性子束を検出する中性子検出手
    段と、前記原子炉の炉心に挿入された制御棒を操作する
    制御棒駆動装置と、第１及び第２のｎ次遅れ要素（ｎは
    整数）を有し、前記中性子検出手段の出力信号に基づい
    た反応度であって前記第１のｎ次遅れ要素の影響を受け
    た第１反応度、及び前記第１のｎ次遅れ要素よりも時定
    数の短い前記第２のｎ次遅れ要素の影響を受けた第２反
    応度を出力する起動領域中性子束モニタと、前記第２反
    応度に基づいて、前記制御棒駆動装置を操作する制御信
    号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする原子
    炉出力制御装置。
18. 【請求項１８】前記第１反応度に基づいて原子炉のスク
    ラムを判定する手段を設けた請求項１７の原子炉出力制
    御装置。
19. 【請求項１９】原子炉の炉心に配置されて中性子源領域
    から中間領域までの中性子束を検出する中性子検出手段
    の出力を入力し、異なる時定数の複数のｎ次遅れ要素の
    影響を受けたそれぞれの炉周期を出力する起動領域中性
    子束モニタ。