JPH0843590A

JPH0843590A - 沸騰水型原子力発電プラントの制御方式

Info

Publication number: JPH0843590A
Application number: JP6197431A
Authority: JP
Inventors: Kimiko Isono; 公子磯野; Hitoshi Sakuma; 均佐久間; Shoji Tanigawa; 尚司谷川
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1994-07-31
Filing date: 1994-07-31
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】インターナルポンプを有する全容量タービン
バイパス沸騰水型原子力発電プラントにおいて、発電機
負荷遮断時に、炉圧変動による中性子束上昇を回避する
ためのインターナルポンプのトリップによって炉心流量
の急減が発生するが、この炉心流量の急減による原子炉
スクラムを回避して、全容量タービンバイパスプラント
の機能を十分生かし、電力安定供給を可能とする制御方
式を提供することにある。【構成】上述の沸騰水型原子力発電プラントにおける
発電機負荷遮断時に、炉心流量の急減を検出して、出力
された蒸気加減弁急閉信号８と、炉心流量が一定値以上
急減したとき発生する炉心流量急減スクラム信号７０８
が同時に炉心流量急減スクラム阻止判定回路２００に入
力されると、蒸気加減弁急閉信号８により、炉心流量急
減スクラム信号７０８が原子炉スクラムロジック７へ出
力されることを阻止し、原子炉スクラムを回避する。

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、特に、原子炉格納容器内にインターナルポンプ
を有する沸騰水型原子力発電プラントの制御方式に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、沸騰水型原子力発電プラントにお
いて、原子炉格納容器内に複数台のインターナルポンプ
を設け、このインターナルポンプを再循環ポンプとして
使用し、このポンプ回転数を変えることによって炉心流
量を制御すことが行なわれている。このインターナルポ
ンプシステムを有する沸騰水型原子力発電プラントにお
いて、インターナルポンプが複数台トリップしたとき、
炉心流量が急激に減少し、炉心流量急減スクラム設定値
に達すると、原子炉スクラムする。一方、全容量（１０
０（パーセント））タービンバイパスシステムを有する
沸騰水型原子力発電プラントでは、この全容量タービン
バイパスシステムを利用して、電力の安定供給を目的と
して、発電機負荷遮断後の運転継続を達成するため、原
子炉発生蒸気を主タービンを介さず直接復水器にバイパ
スすることが行なわれている。この全容量タービンバイ
パスシステムでは、発電機負荷遮断後の運転継続を図る
ために、再循環ポンプトリップ（すなわち、インターナ
ルポンプトリップ）を行って、出力低下を図り、発電機
負荷遮断時の炉圧変動による中性子束上昇を回避してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術によると、
インターナルポンプシステムを有し、かつ、全容量ター
ビンバイパスシステムを有する沸騰水型原子力発電プラ
ントにおいて、全容量タービンバイパスシステムでは、
発電機負荷遮断後に運転継続を図るため、インターナル
ポンプを複数台トリップして、炉心流量を急激に減少さ
せ、出力低下を図ることになる。一方、インターナルポ
ンプシステムでは、ポンプトリップによる炉心流量の急
激な減少により、炉心流量が炉心流量急減スクラム設定
値に達した場合には、原子炉はスクラムにより停止する
ことになる。この結果、従来技術では、発電機負荷遮断
時の運転継続を目的として建設した全容量タービンバイ
パスプラントでありながら、発電機負荷遮断時の炉圧変
動による中性子束上昇を回避するために、インターナル
ポンプトリップさせたことにより、炉心流量が急減し、
炉心流量の急減が炉心流量急減スクラム設定値に達する
と、原子炉スクラムしてしまうという矛盾が生じる。こ
れは、全容量タービンバイパスプラント本来の目的が達
成されないだけでなく、発電機負荷遮断後の電力安定供
給が不可能になるという点において、問題である。

【０００４】本発明の目的は、上述の矛盾を回避し、発
電機負荷遮断時に全容量タービンバイパスプラントの機
能を十分生かし、電力安定供給を可能とする沸騰水型原
子力発電プラントの制御方式を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、インターナ
ルポンプを有し、かつ、全容量タービンバイパスシステ
ムを有する沸騰水型原子力発電プラントにおいて、発電
機負荷遮断あるいはタービントリップが生じた場合に、
インターナルポンプが複数台同時トリップして炉心流量
が一定値以上急減したとき、炉心流量急減スクラム信号
を阻止すること、または、インターナルポンプが複数台
同時トリップして炉心流量が急減したとき、炉心流量急
減スクラム設定値を変更して炉心流量急減スクラム信号
の発生を阻止することによって、達成される。

【０００６】

【作用】本発明では、発電機負荷遮断時あるいはタービ
ントリップ時に、炉圧変動による中性子束上昇を回避す
るためのインターナルポンプトリップによって炉心流量
の急減が発生するが、この炉心流量の急減による原子炉
スクラムを回避したので、発電機負荷遮断時の運転継続
を図り、この結果、発電機負荷遮断発生時に、全容量タ
ービンバイパスプラントの機能を十分生かして、電力の
安定供給を可能にする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明の一実施例であり、インター
ナルポンプを有し、かつ、全容量タービンバイパスシス
テムを有する沸騰水型原子力発電プラントとその制御シ
ステムを示す。沸騰水型原子力発電プラントとしては、
原子炉圧力容器１内に炉心２３とインターナルポンプ２
−１〜２−１０（図２を参照）を有し、炉心２３には、
制御棒駆動制御装置２８によって適切に挿入され、出力
を調整する制御棒２９が設けられる。また、原子炉圧力
容器１で発生した蒸気は、主蒸気配管３０によって主タ
ービン２４まで導かれ、主タービン２４を駆動する。主
タービン２４に直結された発電機２５は系統へ電力を供
給する。この主蒸気配管３０は、途中でバイパス配管３
１を分岐し、このバイパス配管３１は、復水器２６に通
じる。バイパス配管３１を分岐後の主蒸気配管３０上に
は、蒸気止め弁３４、蒸気加減弁２１を設け、バイパス
配管３１には、タービンバイパス弁２２を設けている。
復水器２６の水は、給水ポンプ２７を経て原子炉圧力容
器１への給水となる。制御システムとしては、炉心流量
演算器３、原子炉スクラムロジック７、再循環ポンプト
リップ回路９、選択制御棒挿入回路１０、タービンバイ
パス弁急開回路１１、主タービン２４と発電機２５のパ
ワーロードアンバランスを検出するパワーロードアンバ
ランスリレー２０、制御棒駆動制御装置２８、炉心流量
スクラム阻止判定回路２００、蒸気加減弁駆動器２１１
及び炉心流量急減判定回路７００から構成する。

【０００８】次に、本実施例の動作を説明する。いま、
発電機負荷遮断が発生した場合、主タービン２４と発電
機２５のパワーロードアンバランスをパワーロードアン
バランスリレー２０が検出し、蒸気加減弁急閉指令信号
３３を蒸気加減弁駆動器２１１に出力する。蒸気加減弁
駆動器２１１は作動し、蒸気加減弁２１を急閉する。蒸
気加減弁２１の急閉により、主タービン２４の速度上昇
を抑制する。一方、蒸気加減弁２１の急閉により蒸気加
減弁急閉信号８が発信され、この蒸気加減弁急閉信号８
をタービンバイパス弁急開回路１１に入力し、タービン
バイパス弁２２を急開し、蒸気加減弁２１急閉によって
発生する原子炉圧力の大幅な上昇を回避する。また、発
電機負荷遮断後の蒸気加減弁２１の急閉時間とタービン
バイパス弁２２の急開時間のミスマッチによって原子炉
圧力変動による中性子束上昇が生じる。この中性子束上
昇によって原子炉スクラムする事象を回避するために、
蒸気加減弁急閉信号８を再循環ポンプトリップ回路９に
入力し、再循環ポンプトリップ回路９からインターナル
ポンプ２−１〜２−１０のうち例えば半数を停止するた
めの信号を出力し、半数のインターナルポンプを停止す
る。また、発電機負荷遮断後の原子炉出力を所内負荷相
当まで低下させるために、蒸気加減弁急閉信号８を選択
制御棒挿入回路１０に入力し、制御棒駆動制御装置２８
を介して制御棒２９を適切に挿入する。ところで、イン
ターナルポンプの半数が停止したとは、炉心流量急減か
ら炉心流量急減スクラムに至り、炉心流量急減判定回路
７００から炉心流量急減スクラム信号７０８を出力す
る。炉心流量急減スクラム信号７０８によって原子炉停
止する事象を回避するために、蒸気加減弁急閉信号８を
炉心流量スクラム阻止判定回路２００に入力する。

【０００９】図２に、炉心流量急減判定回路７００の詳
細を示し、炉心流量急減スクラムロジックを説明する。
原子炉格納容器１内にインターナルポンプ２−１〜２−
１０を有し、インターナルポンプ２−１〜２−１０の各
流量２−１（Ｓ）〜２−１０（Ｓ）を炉心流量演算器３
に入力し、炉心流量演算器３により現状の炉心総流量４
を演算し、炉心流量急減判定回路７００に入力する。炉
心流量急減判定回路７００には、原子炉熱出力５も合わ
せて入力する。炉心流量急減判定回路７００では、現状
の炉心総流量４を使用し、時間遅延回路７０９によっ
て、時間遅れを持った炉心総流量７１０を演算する。関
数発生器７０１では、時間遅れを持った炉心総流量７１
０から炉心流量急減スクラム設定値７０２を演算し、比
較器７０３に出力する。比較器７０３では、炉心流量急
減スクラム設定値７０２と現状の炉心総流量４を比較
し、現状の炉心総流量４が炉心流量急減スクラム設定値
７０２よりも低い場合には、炉心流量急減成立信号７０
４をＡＮＤ回路７０５に出力する。原子炉熱出力５を炉
心流量急減判定回路７００内に設けた比較器７０６に入
力する。比較器７０６では、原子炉熱出力５と比較器７
０６内部に設定した設定値を比較し、原子炉熱出力５が
設定値より高い場合に、ＡＮＤ回路７０５に対してスク
ラムバイパス不許可信号７０７を出力する。炉心流量急
減判定回路７００内のＡＮＤ回路７０５では、炉心流量
急減成立信号７０４とスクラムバイパス不許可信号７０
７の両信号が成立した場合に、制御棒駆動制御装置（図
示せず）に対して制御棒駆動指令信号を発生する為の原
子炉スクラムロジック７に、炉心流量急減スクラム信号
７０８を出力する。

【００１０】図１において、炉心流量スクラム阻止判定
回路２００は、蒸気加減弁急閉信号８および炉心流量急
減スクラム信号７０８が同時に成立した場合、炉心流量
急減スクラム信号７０８が原子炉スクラムロジック７に
出力されることを阻止する。これにより、原子炉スクラ
ムロジック７が制御棒駆動制御装置２８に対して、制御
棒駆動指令信号を出力することはなく、原子炉スクラム
の発生を回避することが出来る。

【００１１】インターナルポンプを有する全容量タービ
ンバイパスプラントに対して、本発明を適用した場合と
従来例の場合について、発電機負荷遮断（バイパス弁作
動）時のプラント挙動を図３に示す。発電機負荷遮断が
発生し、蒸気加減弁急閉信号８が出力されると、同信号
８は、再循環ポンプトリップ回路９に出力され、インタ
ーナルポンプ２−１〜２−１０のうち例えば半数台がト
リップする為、炉心流量は、時間ｔ₁秒後には、初期値
１００パーセントからＸ₀パーセントまで低下すること
になる。この際、関数発生器７０１では、ｔ₁秒前の炉
心流量から炉心流量急減スクラム設定値ｘパーセントを
演算している。時刻ｔ₁秒における現状の炉心流量Ｘ₀パ
ーセントは、このスクラム設定値ｘパーセントよりも小
さいため、炉心流量急減スクラム信号７０８が成立す
る。従って、従来例では、炉心流量急減スクラム判定回
路７００から原子炉スクラムロジック７に対して炉心流
量急減スクラム信号７０８が出力され、中性子束が時刻
ｔ₁秒後急速に低下し、原子炉スクラムし、運転継続す
ることが困難になり、原子炉は停止する（図３中の点
線）。これに対して、本発明では、炉心流量急減スクラ
ム判定回路７００から炉心流量急減スクラム信号７０８
が炉心流量急減スクラム阻止判定回路２００に対して出
力され、一方、同判定回路２００に蒸気加減弁急閉信号
８が入力されているため、原子炉スクラムロジック７に
対して炉心流量急減スクラム信号７０８は出力されるこ
とはなく、中性子束が時刻ｔ₁秒後適切に維持され、原
子炉はスクラム回避し、運転継続することが可能である
（図３中の実線）。

【００１２】図４は、炉心流量急減スクラム阻止判定回
路２００の動作用信号として、図１中の蒸気加減弁急閉
信号８の外に、主タービン２４が停止した場合に発生す
る蒸気止め弁３４の信号を使用する他の実施例を示す。
なお、図１及び図２と同一符号は同一対象物を表す。図
４において、主タービン２４が停止したとき、蒸気止め
弁３４が閉鎖する。閉鎖した蒸気止め弁３４から閉鎖信
号６を取り出し、この閉鎖信号６を判定回路３５に入力
する。また、判定回路３５には、図１で述べた発電機負
荷遮断時に急閉する蒸気加減弁２１が発生する蒸気加減
弁急閉信号８も入力する。判定回路３５は、発電機負荷
遮断が発生した場合、または、主タービン２４が停止し
た場合、蒸気加減弁急閉信号８または蒸気止め弁閉鎖信
号６を入力し、いずれか一方の信号の成立を判定した場
合に炉心流量スクラム阻止信号３６を炉心流量急減スク
ラム阻止判定回路２００に出力する。これにより、炉心
流量急減スクラム信号７０８が炉心流量急減判定回路７
００から原子炉スクラムロジック７へ出力されることを
阻止する。

【００１３】また、図５に、本発明の他の実施例を示
す。図５の実施例は、図１の炉心流量急減スクラム阻止
判定回路２００を設けない点、及び炉心流量急減判定回
路７００に切り換えスイッチ７１１と発電機負荷遮断時
用の炉心流量急減スクラム設定値が通常時の設定値に対
して十分低い値に設定されている関数発生器を追加して
いる点で図１の実施例と異なる。なお、図１と同一符号
は同一対象物を示すので、同一部分の説明を省略し、以
下、図６に示す炉心流量急減判定回路７００について説
明する。図６において、炉心流量急減判定回路７００に
発電機負荷遮断時用の炉心流量急減スクラム設定値が通
常時の設定値に対して十分低い値に設定されている関数
発生器７０１ａを設け、時間遅れを持った炉心総流量７
１０を演算する時間遅延回路７０９から、切り換えスイ
ッチ７１１のａ側に通常時の炉心流量急減スクラム設定
値が設定されている関数発生器７０１を、一方、切り換
えスイッチ７１１のｂ側に通常時の設定値に対して十分
低い値に設定されている関数発生器７０１ａを接続し、
この両関数発生器から出力される炉心流量急減スクラム
設定値信号７０２を比較器７０３に入力する。他の構成
については図２と同様である。

【００１４】本実施例の動作を説明する。図５におい
て、発電機負荷遮断が発生した場合、パワーロードアン
バランスリレー２０が動作し、以下図１で述べたと同様
に動作する。ただ、図１の実施例がインターナルポンプ
の半数が停止したときは、炉心流量急減判定回路７００
から炉心流量急減スクラム信号７０８を出力し、炉心流
量急減スクラム信号７０８によって原子炉停止する事象
を回避するために、蒸気加減弁急閉信号８を炉心流量ス
クラム阻止判定回路２００に入力するに対し、本実施例
では、蒸気加減弁急閉信号８を炉心流量急激判定回路７
００に入力する点で異なる。炉心流量急激判定回路７０
０は、図６に示すように、現状の炉心総流量４、時間遅
れを待った炉心総流量７１０、原子炉熱出力５及び蒸気
加減弁急閉信号８を使用する。時間遅れを待った炉心総
流量信号７１０から炉心流量急減スクラム設定値７０２
を演算する場合、蒸気加減弁急閉信号８が入力してない
ときは、切り換えスイッチ７１１のａ側をＯＮし、ｂ側
をＯＦＦすることにより、通常時の炉心流量急減スクラ
ム設定値が設定されている関数発生器７０１を使用す
る。一方、蒸気加減弁急閉信号８が入力された場合、切
り換えスイッチ７１１のａ側をＯＦＦし、ｂ側をＯＮす
ることにより、発電機負荷遮断時用の炉心流量急減スク
ラム設定値（通常時の設定値に対して十分低い値）が設
定されている関数発生器７０１ａを使用する。比較器７
０３は、炉心流量急減スクラム設定値７０２と現状の炉
心総流量４を比較し、現状の炉心総流量４の方が低い場
合、炉心流量急減成立信号７０４を出力する。一方、原
子炉熱出力５が設定値以上にある場合、スクラムバイパ
ス不許可信号７０７を出力する。ＡＮＤ回路７０５は、
炉心流量急減成立信号７０４およびスクラムバイパス不
許可信号７０７が成立した場合、炉心流量急激スクラム
信号７０８を出力する。本実施例では、発電機負荷遮断
時に蒸気加減弁急閉信号８が成立していれば、炉心流量
急減判定回路７００内のスイッチ７１１はｂ側になって
おり、炉心流量急減スクラム設定値信号７０２は関数発
生器７０１ａから出力される。このときの炉心流量急減
スクラム設定値信号７０２と現状の炉心総流量４を比較
すると、現状の炉心総流量４が高くなるため、炉心流量
急減判定回路７００から炉心流量急減スクラム信号７０
８が原子炉スクラムロジック７に対して出力されること
はない。従って、本実施例では、発電機負荷遮断時に炉
心流量が急減しても、原子炉スクラムすることはないた
め、図１の実施例１で説明したと同様の効果が得られ
る。なお、本実施例においても、切り換えスイッチ７１
１の動作用信号として、図４と同様に、図１中の蒸気加
減弁急閉信号８の外に、主タービン２４が停止した場合
に発生する蒸気止め弁３４の信号を使用してもよい。

【００１５】本発明の実施例として、発電機負荷遮断に
よるインターナルポンプのトリップについて説明した
が、タービントリップが生じた場合あるいはこれに類す
るトラブルが発生してインターナルポンプをトリップす
る場合にも本発明を適用できることは云うまでもない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インターナルポンプを有し、かつ、全容量タービンバイ
パスシステムを有する沸騰水型原子力発電プラントにお
いて、発電機負荷遮断時に、炉圧変動による中性子束上
昇を回避するためのインターナルポンプのトリップによ
って炉心流量の急減が発生するが、この炉心流量の急減
による原子炉スクラムを回避したので、発電機負荷遮断
時の運転継続を図ることが可能になり、この結果、発電
機負荷遮断発生時に、全容量タービンバイパスプラント
の機能を十分生かして、電力の安定供給を可能にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す沸騰水型原子力発電プ
ラントとその制御システム

【図２】図１に示す炉心流量急減判定回路の詳細図

【図３】発電機負荷遮断（バイパス弁作動）時のプラン
ト挙動図

【図４】本発明の他の実施例

【図５】本発明の他の実施例

【図６】図５に示す炉心流量急減判定回路の詳細図

【符号の説明】

１原子炉圧力容器２−１〜２−１０インターナルポンプ３炉心流量演算器４現在の炉心総流量５原子炉熱出力７原子炉スクラムロジック８蒸気加減弁急閉信号９再循環ポンプトリップ回路１０選択制御棒挿入回路１１タービンバイパス弁急開回路２１蒸気加減弁２２タービンバイパス弁２４主タービン２５発電機２８制御棒駆動制御装置７０１，７０１ａ関数発生器２００炉心流量急減スクラム阻止判定回路７００炉心流量急減判定回路７０８炉心流量急減スクラム信号７１０時間遅れを持った炉心総流量７１１切り換えスイッチ７

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷川尚司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

【特許請求の範囲】

【請求項１】インターナルポンプを有し、かつ、全容
量タービンバイパスシステムを有する沸騰水型原子力発
電プラントにおいて、炉心流量の急減を検出する検出手
段と、炉心流量が一定値以上急減したとき、炉心流量急
減スクラム信号を発生する手段と、原子炉スクラムを回
避するインターロック手段を具備し、前記インターナル
ポンプが複数台同時トリップして炉心流量が一定値以上
急減したとき、炉心流量急減スクラム信号を阻止するこ
とを特徴とする沸騰水型原子力発電プラントの制御方
式。
【請求項２】請求項１において、炉心流量急減スクラ
ム信号を発生する手段は、現状の炉心総流量、時間遅れ
を待った炉心総流量及び原子炉熱出力に基づいて原子炉
スクラム信号を生成することを特徴とする沸騰水型原子
力発電プラントの制御方式。
【請求項３】インターナルポンプを有し、かつ、全容
量タービンバイパスシステムを有する沸騰水型原子力発
電プラントにおいて、炉心流量の急減を検出する検出手
段と、この検出手段が出力する炉心流量の急減信号によ
り炉心流量急減スクラム設定値を変更する手段と、炉心
流量急減スクラム信号を発する手段を具備し、前記イン
ターナルポンプが複数台同時トリップして炉心流量が急
減したとき、炉心流量急減スクラム設定値を変更して炉
心流量急減スクラム信号の発生を阻止し、炉心流量急減
による原子炉スクラムを回避することを特徴とする沸騰
水型原子力発電プラントの制御方式。
【請求項４】請求項３において、炉心流量急減スクラ
ム信号を発生する手段は、現状の炉心総流量、時間遅れ
を待った炉心総流量、原子炉熱出力及び蒸気加減弁急閉
信号に基づいて炉心流量急減スクラム信号を生成するこ
とを特徴とする沸騰水型原子力発電プラントの制御方
式。
【請求項５】請求項３において、炉心流量急減スクラ
ム設定値を変更する手段として、通常時の炉心流量急減
スクラム設定値が設定されている関数発生器と、この通
常時の設定値に対して十分低い値に設定されている関数
発生器を設けることを特徴とする沸騰水型原子力発電プ
ラントの制御方式。
【請求項６】請求項１または請求項３において、炉心
流量の急減を検出する検出手段は、蒸気加減弁急閉信号
あるいは蒸気止め弁閉鎖信号を出力することを特徴とす
る沸騰水型原子力発電プラントの制御方式。