JPH0782101B2 - 原子炉制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、概して原子炉制御装置に関し、特に、原子炉
の運転及び制御に関係する制御棒の作動を制御するため
の技術に関するものである。

【従来の技術】

商業用の加圧水炉の構造及び運転の一般的な詳細は良く
知られている。また、かかる加圧水炉プラントによって
発生された熱は、短いとは言えない年数の間、首尾良く
電力に変換されてきた。同様に、核反応及び原子炉から
の出力を制御するための方法及び装置、即ち制御棒も良
く知られている。しかし、制御棒の構成及び機能に関し
て簡単に説明することは、本発明を充分に理解する上で
有益である。 制御棒の各々は代表的には、中心軸の回りに平行に配列
されかつ該中心軸に取り付けられた複数個の長い棒を有
している。制御棒は、圧力容器の外側から燃料集合体内
に挿入可能である。燃料集合体の全体に渡って分散配置
された開口は制御棒の挿入を可能とする。制御棒が炉心
内で燃料集合体と一緒に使用されない場合でも、各燃料
集合体は互換のためにこのような開口を含んでいる。制
御棒駆動機構が各制御棒と共に使用され、制御棒を原子
炉炉心の内部及び外部に移動する。各制御棒駆動機構は
圧力容器の頂部に取り付けられている。制御棒駆動機構
を操作するために電力が使用される。 制御棒を構成する長い棒部材の各々は、原子炉の核分裂
過程によって生成される中性子を吸収する材料から成っ
ているか、或はそのような材料を含んでいる。高い中性
子捕獲断面積を有する材料が棒部材のために屡々使用さ
れる。従って、ホウ素炭化物、ハフニュム、或は銀−イ
ンジゥム−カドミゥムの化合物のような材料が首尾良く
使用されてきた。 今日の加圧水炉に使用されている従来の制御棒駆動装置
は、使用開始以来、実質的な形態において変更されてい
ない。制御棒駆動機構の各々は、制御棒が動いていない
時にその制御棒を保持するため、固定のグリッパ及びコ
イルを有する。可動のグリッパ及びコイルは、制御棒が
ステップ状の増分で移動されている時にその制御棒を保
持する。リフトコイルは可動のグリッパ及び制御棒を独
立した距離もしくはステップで移動させる。３つの機構
が、ステップアップ（step up）を生じるために（リフ
トコイルが付勢される前に可動グリッパが係合され
る）、又はステップダウン（step down）を生じるため
に（リフトコイルが付勢された後に可動グリッパが係合
される）、順次に付勢される。４つの制御棒（１つのグ
リープ又は群を構成する）と関連したコイルは、只１つ
の制御キャビネット内に収容された電気装置によって適
当なシーケンスで共に付勢され、それ故４つの制御棒の
グループは一緒に上方にもしくは下方に移動する。各キ
ャビネットは３つの制御される整流ブリッジを含み、１
つのブリッジは４つの制御棒の固定グリッパコイルへの
電流を制御し、もう１つのブリッジは４つの制御棒の可
動グリッパコイルを制御し、そして最後のブリッジは４
つの制御棒のリフトコイルを制御する。４つの他の制御
棒のコイルを制御するための第２のキャビネットが、第
１のキャビネットと共に使用され、第２グループの４つ
の制御棒を第１グループの４つの制御棒と共に移動す
る。合計８つの制御棒（２つのグループの制御棒）及び
８つの別々の駆動機構は制御棒の一バンクを構成し、そ
れらの制御棒は炉心の回りに対称に配置されてかなり均
一な半径方向の中性子束摂動を生ずる。１つのバンクを
構成する制御棒の２つのグループの各々は交互に動かさ
れて、バンク移動を生じ、そして前述の対称的な半径方
向の中性子束摂動を確実にしてかつ維持する。各原子炉
内には幾つかの制御棒のバンクがある。８つの制御棒の
各々のバンクはほぼ同じ反応度価値を有している。連続
した制御棒バンクは、不変の分離又はオーバーラップ
（炉心高方向）関係に維持されるが、これは制御棒の挿
入時又は抜き出し時の実質的に一様な反応度変化率を得
るために、全てのバンク間で一様に維持されている。 制御棒駆動機構のための制御装置の発達は、制御棒の３
つのグループに対して１つの制御キャビネットを使用す
ることをもたらした。１つのキャビネット内では、１つ
のブリッジが制御棒の３グループ全ての可動グリッパコ
イルのために使用され、そして１つのブリッジが制御棒
の３グループの全てのリフトコイルのために使用され
る。これは、いずれの時刻においても１つの制御棒グル
ープだけが移動しており他のすべての制御棒グループは
移動しないので可能なのである。他方、制御棒の各グル
ープの固定グリッパコイルに対しては別々のブリッジが
必要である。このようにして、制御棒の各グループの固
定グリッパコイルに対して別々のブリッジが使用可能と
されるが、キャビネット内の他のブリッジは、適当な切
り換え回路の使用によって、制御棒のグループ間で共用
され得る。従って、従来の制御キャビネットは、それぞ
れ、５つのブリッジと、出力切り換え回路とを含んでい
る。只１つのキャビネット内に付加的な制御棒グループ
の移動の制御を含ませる更なる試みは、それが物理的な
大きさにおいて大きすぎるキャビネットを必要としたの
で、無駄であると考えられてきた。標準の大きさの制御
キャビネットを維持しつつ、４つ以上の制御棒グループ
に対して電流制御装置を共用するという概念を一層拡張
することは明らかに有用であろう。更に、電力制御装置
の共用ということは従って本発明の目的である。 従来の制御棒装置の設計機能は、上述のものを含むもの
ではあるが、システム温度の設定値との不整合もしくは
タービン出力の要求値との差に応答することである。換
言すれば、原子力発電所からの全電気出力を制御するこ
とである。原子炉炉心内への制御棒の挿入は、特に制御
棒のすぐ近くにおいて、原子炉、それ故原子力発電所の
最大の運転出力レベルに不利に影響する、望ましくない
中性子束摂動を生ずるけれども、制御棒の動作が、原子
炉炉心全体に渡って中性子束を整形しかつ運転出力レベ
ルを制御するように使用されるということが達成される
ことはまれであった。 中性子束摂動は、制御棒に加うるに、他の現象によって
も起こされる。原子炉の運転中に燃料要素内で核的毒物
となるキセノンが蓄積されると、これも中性子束分布に
影響する。炉心の半径方向周辺において燃料要素が急激
になくなっていることも中性子束分布に影響を与える。
同様に、燃料集合体が軸方向の上部及び下部で途絶えて
いることも中性子束分布に影響を与える。適当な中性子
束分布は、原子炉の運転、電気出力、燃料寿命、燃料の
経済性、原子炉安全性、及び燃料コスト等に対して非常
に有益であり、これはほんの幾つかを述べただけであ
る。 過去においては、部分長制御棒が、中性子束分布に影響
するキセノン励起振動を減衰するために用いられてい
た。部分長制御棒は中性子束の形状に不利に影響する可
能性であると言うことがその後測定され、このことはそ
れらを一緒に禁止することに導いた。これにより、全長
制御棒に中性子束整形及び出力レベルの制御の全仕事が
残された。後に、他のバンクは正常な価値に残されたま
ゝで、電気出力を一時的に制御するための制御棒の軽い
（light）バンクの概念が導入された。この概念は、制
御装置における大きな変更を要することなく、原子炉の
能力における大きな改良を示した。その後間もなく軽い
バンクの概念はさらに、超軽量バンク及びグレイバンク
の制御概念に拡張された。しかしながら、これらを使用
するには制御棒集合体及び／又は棒制御装置の設計にお
いて大きな変更を必要としたため、これらは実際に使用
するという見地からは受け入れられなかった。

【発明が解決しようとする課題】

従って、中性子束の整形と共に原子炉の出力制御の新規
でかつ改良された手段が要求されており、これが本発明
の目的である。 本発明のもう１つの目的は、現在知られている原子炉に
対して設計及びハードウェアの大きな変更を必要とする
ことなく、かかる出力制御及び中性子束の整形を可能に
することである。 本発明のさらにもう１つの目的は、現存するプラントに
対して遡及適合可能な方式でこのような出力制御及び中
性子束整形を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

上述の目的及び他の目的は、改良された炉心出力レベル
制御及び出力（中性子束）分布制御を達成するために原
子炉内における全長制御棒の動作を制御するための装置
を提供する本発明によって達成される。 従って、本発明によると、間に開口を有する複数の核分
裂性燃料要素からなる炉心を含む原子炉の制御装置は、
前記炉心の全体にわたって配列された中性子吸収材料を
含むと共に前記核分裂性燃料要素間の前記開口内に適合
する大きさに作られ、一緒に移動する所定数の制御棒か
らそれぞれなる複数の制御棒群になって配列されて、前
記開口に挿入したり前記開口から引き抜いたりすること
のできる複数の制御棒と、前記炉心の半径方向出力分布
及び軸方向出力分布を制御するために前記複数の制御棒
群の移動を指令する指令手段と、前記複数の制御棒群の
各々の駆動機構に接続された出力回路を前記複数の制御
棒群で共用するための共用手段とを備えている。前記指
令手段は、原子炉出力制御装置から反応度変更について
の信号を受けて、該反応度変更に応える前記制御棒群か
ら、出力分布ピーキング係数を最小にする制御棒群の組
み合わせを選択することにより、前記反応度変更につい
ての前記信号を前記複数の制御棒群に対する移動指令信
号に変換する手段である制御棒移動ストラトジ・プロセ
ッサと、前記原子炉出力制御装置から即時出力減少につ
いての信号を受けて、選択された制御棒群の前記駆動機
構を消勢することにより、前記即時出力減少についての
信号を、前記選択された制御棒群を前記炉心内に落下さ
せる落下指令信号に変換する手段である部分的トリップ
・プロセッサと、前記炉心の全体にわたる多数の局所領
域の各々において、実効反応度と、隣接する局所領域へ
の中性子の漏れ及び同隣接する局所領域からの中性子の
漏れと、各局所領域中の中性子吸収材の量とを考慮する
ことにより、前記多数の局所領域での局所出力密度を測
定する手段である出力分布計算器と、計算された出力分
布を使用し、次いで現在の制御棒位置を使用して各制御
棒群の瞬時的な微分及び積分反応度価値を定める手段で
ある制御棒価値計算器と、核分裂性燃料要素の出力分布
の履歴を、隣接する核分裂性燃料要素との関係で制御棒
により維持することによって炉心燃料度を一定に維持す
るための手段からなり、比較的に長期間の間中低出力レ
ベルであった核分裂性燃料要素から制御棒を抜き出す指
令を発する燃料燃焼度分布制御プロセッサとを備え、前
記部分的トリップ・プロセッサ及び前記制御棒移動スト
ラトジ・プロセッサは、各々が受信した信号及び各々の
落下指令信号、移動指令信号を交換すると共に、前記受
信した信号及び前記落下指令信号、移動指令信号に基づ
いて作動する手段により機能上接続されており、前記出
力分布計算器は、前記部分的トリップ・プロセッサ及び
前記制御棒移動ストラトジ・プロセッサに機能上接続さ
れており、前記制御棒価値計算器は、前記部分的トリッ
プ・プロセッサ、前記制御棒移動ストラトジ・プロセッ
サ及び前記出力分布計算器に機能上接続されており、前
記燃料燃焼度分布制御プロセッサは、前記部分的トリッ
プ・プロセッサ、前記制御棒移動ストラトジ・プロセッ
サ、前記出力分布計算器及び前記制御棒価値計算器に機
能上接続されている。 本発明の他の種々の目的、長所及び特徴は、図面と共に
為される以下の説明から当業者には明白となるであろ
う。

【実施例】

図面を参照すると、特に第１図及び第２図には、本発明
によって達成される理想的な動作と従来の制御棒装置の
動作とがグラフで示されている。第１図には、炉心内の
制御棒の挿入の関数として、軸方向オフセットがパーセ
ントで示されている。軸方向オフセットとは、炉心内の
上半分における相対出力から炉心内の下半分における相
対出力を差し引き、それを炉心内の全相対出力によって
割ったものとして定義される。それ故、第１図は、従来
の制御棒装置に対する軸方向オフセットの応答と、本発
明において可能な制御棒群の軸方向オフセットの応答と
の比較を示している。 理想的な状況においては、炉心内の軸方向中性子束分布
（又はパーセントでの軸方向オフセット）は、与えられ
たどんな炉心状態に対しても出力レベルと共に単調にか
つ直線的に変化するであろう。従って、第１図において
は、曲線Ａとして示されている理想的な制御動作は直線
である。曲線Ｂは、上述の先行技術に関連して説明した
ように、制御棒の１バンクあたり８つの制御棒を有する
バンク間で隣接した制御棒が高さ方向に一定のオーバー
ラップ即ち重複関係にある従来の制御装置の挿入シーケ
ンスの応答を示す。曲線ＡとＢを比較すると、実際の応
答と理想的な応答との間に大きな偏差が存在することが
容易に観察できる。曲線Ｃは、第３図に示されるように
して炉心内に配列された、１群に付き４つの制御棒を有
する制御棒装置の応答を示す。曲線Ｃは制御棒の第１の
バンク即ち第１の群の挿入の応答であり、他のバンク即
ち群は上に説明したような重複関係にある。従って、曲
線Ｃは本発明による制御装置の応答を示し、移動のゼロ
及び100％間で変化する制御棒群の間に重複関係を有し
ている。 第２図において、制御棒挿入の独立したパラメータが炉
心出力レベルによって相互変換され、もしくは交換され
てきた。理想的な挙動又は応答は再び曲線Ａによって示
されている。曲線Ｂは、隣接した制御棒間の重複関係が
一定の重複挿入シーケンスを持った１バンク当り８つの
制御棒の従来の群分けの応答を示す。理想的な応答から
の隔たりが明らかである。曲線Ｃは、本発明による制御
棒の群分け及び制御装置の応答を示す。この応答は理想
的な挙動に一層近似しており、かつ従来技術に対して改
良されていることが明らかである。 従って、第１図及び第２図は、本発明の制御装置に従っ
て、全長制御棒が炉心内の中性子束分布と出力レベルと
を効果的に制御するために使用できるということを示
す。 第３図は、193の燃料集合体を有する炉心内において各
々が４つの制御棒を含む制御棒群の炉心配置を示してい
る。第３図から分かるように、１つの制御棒群内の４つ
の制御棒の各々は炉心断面内で対称的に配置されてい
る。Ｃの後に数字を付したものは制御棒及びその挿入シ
ーケンスを示している。従って、C1で示された４つの制
御棒は炉心内に挿入されるべき第１群の制御棒である。
各制御棒群は他の制御棒群に対して独立的に制御され、
そして制御棒群間の間隔は移動のゼロパーセントから10
0％の間で変化し得る。 従来の制御棒バンクの構成及びバンク間の一定のオーバ
ーラップは、制御棒の挿入又は引き抜きの結果として好
ましくない中性子束ピーキング係数を生じ、これによ
り、燃料再装荷サイクルの燃料装荷パターンが規制され
る。また、従来の制御装置は、発電事業者のエネルギ要
求によって普通ではない燃料管理計画が必要とした時
に、バンク価値のかなりの変動を許容する。本発明によ
って与えられる制御棒群及びそれらの挿入シーケンスを
再評価できることは、次のような長所をもたらす；制御
機能についての一定の反応度価値（制御棒全体の性能、
即ち制御棒群及びオーバーラップの適当な選択が行える
ようになる）；中性子束ピーキングの制御における融通
性；温態全出力運転下での制御棒飛び出し事故に対する
融通性（即ち、制御している制御棒群の選択が行えるよ
うになる）；そして炉心の半径方向及び軸方向の燃焼度
の強弱の制御が達成される（燃焼サイクル中に制御して
いる制御棒群を換えることによって）。 各制御棒群を個別に制御できることは、各制御棒群を個
別にトリップすることができるということも意味する。
本発明によって与えられる融通性の結果として部分的ト
リップ能力の範囲を評価するために、制御棒のバンクを
運転停止するよう典型的に割り当てられた制御棒群だけ
を使用して研究が行われた。第４図は、第３図の炉心断
面におけるこれらのトリップ制御棒群の場所を示す。表
１は、平衡燃料サイクルの寿命初期（BOL）及び寿命末
期（EOL）における各トリップ制御棒群の反応度価値を
示す。表１は、本発明の上述した長所において示唆した
ように制御棒に対する運転停止棒の可能な相互交換性を
示す。表２は、全制御棒を炉心外に置いた全出力で始ま
って、選択された制御棒群をトリップして炉心内に入れ
た時に得られる出力レベルを示す。表２を参照すること
によって分かるように、部分的トリップ出力レベルの連
続が制御棒群の適当な選択によって実現され得る。制御
バンクに代表的に割り当てられる制御棒群が部分的トリ
ップ能力の評価内に含まれるならば、その範囲は一層拡
張され得るか、及び／又は出力レベル間のより小さい増
分が達成され得るかする。 個々の制御棒群及び／又はトリップ制御棒群を移動させ
るための指令が制御棒ストラトジ・コンピュータを含む
制御棒制御装置によって発生される。制御コンピュータ
の出力は棒制御論理装置に伝送され、その棒制御論理装
置は、適当な制御棒駆動機構コイルにおいてその移動指
令を電流パルスに変換する。制御棒制御ストラトジ・コ
ンピュータは第５図に示されており、マイクロプロセッ
サを基にした幾つかのコンピュータからなっている。 制御棒移動ストラトジ・プロセッサ10は、原子力蒸気発
生設備からの反応度変化に対する入力を受け、そして個
別の制御棒群を移動するために必要な移動指令を発生す
る。制御棒移動ストラトジ・プロセッサは、制御棒群の
種々の組み合わせから、以下の規制を受ける出力分布ピ
ーキング係数を最小にする組み合わせを選択する；原子
炉停止余裕を含む、急な挿入に対して利用しうる全制御
棒価値が、運転出力レベルの関数として変化する所定の
限界以上に保たれること；炉心軸方向出力分布が、キセ
ノン再分布と関連した問題を避けるために、規定された
限界内に維持されること；制御棒群の各組み合わせが、
制御装置の出力キャビネット内の制御棒群の分配に依存
した、所定の挿入及び引き抜き速度制限を割り当てられ
ること。これらの規制によって与えられる制限されない
融通性は燃料の最適な経済性を許容し、このことは、も
ちろん今日の燃料価格を考慮した場合、非常な利点であ
る。より制限的な幾分柔軟性のない方法もしくはストラ
トジは、２つもしくは３つ以上のあらかじめ選択された
制御棒群を使用して、所望の反応度変化を調節すること
である。あらかじめ選択された制御棒群は、出力分布ピ
ーキング係数を最小とする時にこの制限ストラトジの使
用を補償する所定の時刻において変更され得る。使用さ
れ得る他のストラトジもあり、それはプラント運転員の
使用を含む。例えば制御棒移動ストラトジ・プロセッサ
はデータ入力を分析しかつ原子炉の最適な制御を達成す
るよう制御棒の種々の組み合わせを推奨することがで
き、このプロセッサによって推奨されたことがらはプラ
ント運転員によって手動で実施される。 出力分布計算器11は、原子炉の炉心全体に渡って局部出
力密度を連続的に決定する。原子炉の炉心は、炉心の軸
方向及び半径方向の座標を境界とする多くの原子炉領域
に分割される。例えば燃料集合体の水平寸法を横切る水
平面は領域の半径方向座標を含み、他方、軸方向座標は
複部分の炉外核計装検出器によって固定された平面を含
み得る。各領域の局部出力密度は、そのセルに対する反
応度の実効レベル、近接領域から及び近接領域への中性
子の漏れ、その領域内に存在する中性子吸収体の量に基
づく点運動計算（point kinetic calculations）から決
定される。中性子吸収体は、制御棒の存在、原子炉冷却
材における可燃性毒物の存在、燃料集合体内に蓄積され
るキセノンの量のような項目を含んでおり、さらにその
領域内における毒物即ち中性子吸収体のような他のもの
を含んでいる。反応度の実効レベルは、通常発生されて
いる炉内中性子束マップとの一致を達成するために、例
えば一週間に一度や二週間に一度等の所定の時間スケジ
ュールで基準化される。また、原子炉の各平面上の平均
領域出力は、炉外核計装検出器によって得られる、その
平面に対して測定された出力レベルに規格化される。こ
れらの計算から全炉心出力分布及び出力ピーキング係数
が、各制御棒群の移動に対する予報されたピーキング係
数の変化と同様に得られる。 出力分布計算器からの計算された出力分布と、ディジタ
ル棒位置指示装置（DRPI）によって測定される現在の制
御棒位置とは、制御棒もしくは棒群価値計算器12によっ
て使用され、各制御棒群にかかる瞬間的な微分及び積分
反応度を決定する。棒群価値計算器12によって計算され
る価値は制御棒移動ストラトジ・プロセッサ10によっ
て、個別の制御棒群に対する最適な移動指令の決定にお
ける入力として使用される。 棒群価値計算器12によって決定される棒群積分反応度価
値は、直接の出力減少に対する要求に応答するよう部分
的トリップ・プロセッサ13によって使用される。部分的
トリップ・プロセッサ13は、適当な棒群（トリップ棒、
或はトリップ棒と制御棒との組み合わせのいずれか）を
選択し、それぞれの制御棒駆動機構を消勢することによ
って炉心内にそれら棒を降下するための指令を伝送す
る。この部分的トリップ能力は、給水ポンプ即ち原子炉
冷却材ポンプの喪失のようなある大きな要素の故障に続
いてライン上にプラントを保つことによって全体的なプ
ラントの有用性を改良する。部分的トリップ能力はま
た、蒸気ダンプ装置（steam dunp system）の容量要
求、即ち復水器の大きさを非常に減少する可能性をも有
する。 燃料度分布制御プロセッサ14は、近接した燃料集合体と
の関係で、制御棒を挿入された燃料集合体の出力分布の
履歴を維持し、そして相対的に低い出力レベルで運転し
てきた燃料集合体のいくつかから制御棒を取り除くため
の指令を発生する。 制御棒移動ストラトジ・プロセッサ10は、全炉心平衡を
維持するために、取り除かれた制御棒の代わりに他の別
の棒を用いる。それ故長い期間に渡って、炉心の燃焼は
均等に分布されるであろう。更に、ストラトジ・プロセ
ッサ14は、全炉心を均一の高い前提条件出力に保つこと
によって、急速な出力増加に帰因するペレット被覆相互
作用（PCI）の故障に対する可能性を減少する。 制御棒制御ストラトジ・コンピュータを形成する５つの
モジュールは、通信プロセッサ15によって制御され得る
共用メモリ母線装置16によって相互接続される。１つの
モジュールから他のモジュールにデータを移動すること
に加えて、通信プロセッサ15はオペレータの制御入力を
受け、そして５つのモジュールからオペレータ表示装置
に情報を伝送する。 部分的トリップ・プロセッサ13及び制御棒移動ストラト
ジ・プロセッサ10は、適当な制御棒を適当な量において
移動するよう指令信号を出力する。その指令信号は棒制
御論理装置17によって受信される。論理装置17は、企図
された制御棒駆動機構のリフト、可動グリッパ及び固定
グリッパコイルが適当な態様で付勢されるようにし、か
つ４つの制御棒の企図された群を実際に移動するように
する。第６図は、データもしくは論理母線上に配列され
た棒制御装置への出力をそれ自身制御する母線配列と、
棒制御装置への分布に対して配列された母線とを示す。
論理母線制御器20は、制御棒論理装置17の部分を含み、
かつ棒移動ストラトジ・プロセッサ10及び部分的トリッ
プ・プロセッサ13からの入力を受信する。移動キャビネ
ット21は、リフトコイルに対する出力回路と、炉心内の
制御棒のすべてに対する可動のグリッパコイルとを含
む。保持キャビネット22,22₂，・・・22_nは、その特定
の出力キャビネットによって制御される４つの制御棒の
それぞれの群のための保持装置（固定グリッパコイル）
に対する出力回路を含んでいる。母線制御20と共に論理
母線23は、個別の保持キャビネット22に信号を供給し、
例えば制御棒移動ストラトジ・プロセッサ10によって選
択された特定の制御棒群を移動するために、どの特別の
キャビネットが出力母線24に接続されるべきであるかを
示す。同時に残りの制御棒群に対する出力は、それぞれ
の保持キャビネットに与えるのを控えられる。もし所望
ならば、１つ以上の制御棒群が同時に移動され得るよ
う、移動キャビネット21の出力回路は、いかなる特定の
時刻においても１つ以上の保持キャビネット22間で共有
されるということを母線制御器20が指令し得るというこ
とを理解すべきである。第７図は第６図の実施例を別の
態様で示す。移動キャビネット21は、リフトコイル、及
び制御棒の可動グリッパコイルに対する出力回路25及び
26を含んでいる。リフト25及び可動グリッパ（MG）26の
回路は、図示された母線配列によって個別の保持キャビ
ネット22に配分される。制御棒群の固定グリッパコイル
（SG）27に対する出力回路は、それぞれの保持キャビネ
ットの各々内に含まれている。保持キャビネットの各々
において数字28で示されている逆三角形は、第６図の論
理母線制御器20及び論理母線23によって提供される選択
論理を示している。 図示された態様において、炉心内の全ての制御棒に対す
る移動回路は、只１つのハウジング又はキャビネット21
内に収容され得る。実際には、移動回路は２つのキャビ
ネット内に冗長的に設けられるであろう。この場合にお
いて、一方のキャビネットはスペース（space）として
働き、主移動キャビネットに故障が生じた場合に自動的
にそのキャビネットにとって代わる。そうでない場合に
は双方のキャビネットは正常にラインにおかれ、棒群は
それら２つの間に配分される。この場合、いずれかのキ
ャビネットの故障はその棒群を残りの良好な移動キャビ
ネットに移す。後者の配列の長所は、制御棒駆動機構の
動作の詳細な考察によって、棒から〜30％早い反応度制
御を可能とすることである。 同様に、母線化された（bussed）出力装置は、関連の制
御棒を降下することなく、ライン上の１つ又は２つ以上
の保持キャビネットの故障を許容する。これは、出力母
線ダクトにおける「保険」母線を通じて達成される。す
べての保持キャビネットは普通、保険母線に貢献する。
キャビネットが作動しなくなった時、それはその棒群を
保険母線に自動的に切り換え、キャビネットの正常な保
持機能の代わりをする。 本発明を、ある用語もしくはある実施例、さらには実際
に行った変形によって説明しかつ示してきたけれども、
本発明の範囲はそれらに意図されるべきものでもなくか
つそれに制限しようとするものでもない。ここに教示し
てことによって示唆され得る他の変形もしくは実施例も
また本発明の範囲として保有されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、理想的な動作と比較した本発明及び従来装置
のための、炉心内の軸方向束分布対制御棒挿入の関係を
示すグラフ、第２図は、制御棒挿入の代わりに相対出力
レベルを用いて、第１図の装置の比較を説明するグラ
フ、第３図は、代表的な原子炉炉心の断面において、各
々が４つの制御棒を有する制御棒群の場所の一配列を説
明する図、第４図は、代表的な原子炉炉心の断面におい
て、制御棒の部分的トリップ群の場所の一配列を説明す
るための図、第５図は、本発明によって与えられる棒制
御ストラトジ・コンピュータの演算配列を示すブロック
図、第６図は、中央プロセッサによって制御される制御
棒の個別の群の移動を制御するための母線組織化出力キ
ャビネット装置を示すブロック図、第７図は第６図の別
の実施例を示す図である。 10…制御棒移動ストラトジ・プロセッサ、11…出力分布
計算器、12…制御棒価値計算器、13…部分的ストリップ
・プロセッサ、14…燃焼度分布制御プロセッサ、15…通
信プロセッサ、16…共用メモリ・モジュール、17…棒制
御論理装置、20…制御棒論理母線制御器、21…移動キャ
ビネット、22…保持キャビネット、23…論理母線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビツド・ハワード・デイツトー アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、モン ロービル、キルバツク・ドライブ 150 (72)発明者 ジヨン・ウイリアム・カウフマン アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、マリ スビル、ダンデイー・ドライブ 4113 (56)参考文献 特開 昭59−99289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−131096（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】間に開口を有する複数の核分裂性燃料要素
   からなる炉心を含む原子炉の制御装置であって、 前記炉心の全体にわたって配列された中性子吸収材料を
   含むと共に前記核分裂性燃料要素間の前記開口内に適合
   する大きさに作られ、一緒に移動する所定数の制御棒か
   らそれぞれなる複数の制御棒群になって配列されて、前
   記開口に挿入したり前記開口から引き抜いたりすること
   のできる複数の制御棒と、 前記炉心の半径方向出力分布及び軸方向出力分布を制御
   するために前記複数の制御棒群の移動を指令する指令手
   段と、 前記複数の制御棒群の各々の駆動機構に接続された出力
   回路を前記複数の制御棒群で共用するための共用手段と
   を備えており、 前記指令手段は、原子炉出力制御装置から反応度変更に
   ついての信号を受けて、該反応度変更に応える前記制御
   棒群から、出力分布ピーキング係数を最小にする制御棒
   群の組み合わせを選択することにより、前記反応度変更
   についての前記信号を前記複数の制御棒群に対する移動
   指令信号に変換する手段である制御棒移動ストラトジ・
   プロセッサと、 前記原子炉出力制御装置から即時出力減少についての信
   号を受けて、選択された制御棒群の前記駆動機構を消勢
   することにより、前記即時出力減少についての信号を、
   前記選択された制御棒群を前記炉心内に落下させる落下
   指令信号に変換する手段である部分的トリップ・プロセ
   ッサと、 前記炉心の全体にわたる多数の局所領域の各々におい
   て、実効反応度と、隣接する局所領域への中性子の漏れ
   及び同隣接する局所領域からの中性子の漏れと、各局所
   領域中の中性子吸収材の量とを考慮することにより、前
   記多数の局所領域での局所出力密度を測定する手段であ
   る出力分布計算器と、 計算された出力分布を使用し、次いで現在の制御棒位置
   を使用して各制御棒群の瞬時的な微分及び積分反応度価
   値を定める手段である制御棒価値計算器と、 核分裂性燃料要素の出力分布の履歴を、隣接する核分裂
   性燃料要素との関係で制御棒により維持することによっ
   て炉心燃焼度を一定に維持するための手段からなり、比
   較的に長期間の間中低出力レベルであった核分裂性燃料
   要素から制御棒を抜き出す指令を発する燃料燃焼度分布
   制御プロセッサとを備え、 前記部分的トリップ・プロセッサ及び前記制御棒移動ス
   トラトジ・プロセッサは、各々が受信した信号及び各々
   の落下指令信号、移動指令信号を交換すると共に、前記
   受信した信号及び前記落下指令信号、移動指令信号に基
   づいて作動する手段により機能上接続されており、前記
   出力分布計算器は、前記部分的トリップ・プロセッサ及
   び前記制御棒移動ストラトジ・プロセッサに機能上接続
   されており、前記制御棒価値計算器は、前記部分的トリ
   ップ・プロセッサ、前記制御棒移動ストラトジ・プロセ
   ッサ及び前記出力分布計算器に機能上接続されており、
   前記燃料燃焼度分布制御プロセッサは、前記部分的トリ
   ップ・プロセッサ、前記制御棒移動ストラトジ・プロセ
   ッサ、前記出力分布計算器及び前記制御棒価値計算器に
   機能上接続されている、原子炉制御装置。