JPH085784A

JPH085784A - 原子炉給水制御装置

Info

Publication number: JPH085784A
Application number: JP6137588A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Chihoshi; 淳千星; Kazuyuki Udagawa; 一幸宇田川; Hiroshi Ono; 寛小野; Hiroshi Miura; 浩三浦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】制御棒挿入時などのボイド量変化時にも、入力
信号の数を増加させることなく、原子炉水位の変動を小
さく抑制する。【構成】原子炉水位信号１６ａをフィードバックして給
水指令信号を演算する単要素制御モードと、前記フィー
ドバック信号に加え給水流量信号１４ａと主蒸気流量信
号１５ａとの差信号であるミスマッチ流量信号に比例ゲ
インを乗じた補正信号を用いて給水指令信号２０ａを演
算する３要素制御モードとを備えるとともに、原子炉水
位を単位長さだけ変化させるのに必要な冷却水量である
単位保有水量を推定する単位保有水量推定装置２１と、
この単位保有水量推定装置に基づいて給水指令信号の補
正信号である給水指令補正信号を演算する給水指令補正
装置２２とを設けた。

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
ントにおいて過渡変化時の原子炉水位の変動を抑制する
ための原子炉給水制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子力発電プラントの概要およ
び従来の給水制御装置を図９に基づいて説明する。な
お、図９において、破線で接続した経路は信号の経路で
ある。沸騰水型原子力発電プラントは、原子炉圧力容器
１内の炉心２で発生した熱により冷却水が加熱されボイ
ドが発生する。この発生したボイドは原子炉圧力容器１
内の気水分離器および蒸気乾燥器により湿分が分離され
乾燥した蒸気として主蒸気管３を通して主タービン４へ
送られ、復水器５で凝縮された後、復水ポンプ６、ター
ビン駆動給水ポンプ７，電動機駆動給水ポンプ８によっ
て送り出され、給水管９を介して再び原子炉圧力容器１
内に給水される。この給水流量は給水制御装置１０によ
る給水指令信号１１ａに従い制御される。

【０００３】タービン駆動給水ポンプ７は、給水指令信
号１１ａに従って蒸気流量を調整するための加減弁１１
を設けた蒸気タービン１２によって駆動する。電動機駆
動給水ポンプ８には、その吐出側に流量調整弁１３が設
けられ、この流量調整弁１３は給水指令信号１１ａによ
って弁開度を操作することにより給水流量が調整でき
る。

【０００４】給水制御装置１０は、流量検出器１４によ
り検出された給水流量信号１４ａと、主蒸気管３上に設
置された蒸気流量検出器１５により検出された主蒸気流
量信号１５ａと、水位計１６により検出された原子炉水
位信号１６ａの３信号を入力信号として用いる。比例積
分器１７は、給水流量信号１４ａと主蒸気流量信号１５
ａとの偏差信号（以下、ミスマッチ流量信号と言う。）
にミスマッチゲイン（Ｋｍ₀）１８を乗じた信号と、原
子炉水位信号１６ａと水位設定器１９による水位設定点
信号１９ａの偏差信号を入力として、加減弁１１および
流量調整弁１３の給水指令信号１１ａを出力する（３要
素制御モード）。

【０００５】ここで、ミスマッチゲイン（Ｋｍ₀）と
は、上記３要素制御モードにおいてミスマッチ流量信号
と原子炉水位の偏差信号のフィードバック制御のバラン
スを調整するために、ミスマッチ流量信号を増幅させる
ための増幅率である。比例積分器１７の制御ゲインは、
事前に水位設定点変更試験での原子炉水位の応答によっ
て決定されており、外乱抑制の面からは小さな値となっ
ている。この方法によれば、定常時の揺らぎや緩やかな
変化に対しては原子炉水位の変動を十分小さく抑制する
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御棒
挿入時などには炉心２内で発生していた熱が急激に減少
するため、炉心２内のボイド量が大幅に減少する。炉心
２内のボイド量が減少すると、全体の体積が減少し、原
子炉水位が急速に下降する。その後、原子炉出力の減少
により主蒸気量も減少するので、給水流量が主蒸気流量
を上回り、原子炉水位は上昇する。そして、前記３要素
制御モードでは原子炉水位の変動を小さく抑制すること
が困難であった。

【０００７】すなわち、制御棒挿入時などの原子炉出力
変動に伴う過渡変化において、従来では原子炉水位変動
が大きくなり、予め設定されていた水位設定値に達し、
原子炉スクラムに至る事象があった。

【０００８】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、制御棒挿入時などのボイド量変化時にも、入力
信号の数を増加させることなく、原子炉水位の変動を小
さく抑制することのできる原子炉給水制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１は、原子炉水位信号をフィードバック
して給水指令信号を演算する単要素制御モードと、前記
フィードバック信号に加え給水流量信号と主蒸気流量信
号との差信号であるミスマッチ流量信号に比例ゲインを
乗じた補正信号を用いて給水指令信号を演算する３要素
制御モードとを備えた原子炉給水制御装置において、原
子炉水位を単位長さだけ変化させるのに必要な冷却水量
である単位保有水量を推定する単位保有水量推定装置
と、この単位保有水量推定装置に基づいて給水指令信号
の補正信号である給水指令補正信号を演算する給水指令
補正装置とを設けたことを特徴とする。

【００１０】請求項２は、請求項１記載の単位保有水量
推定装置が、給水流量信号と主蒸気流量信号との偏差を
積分して得られる冷却水保有水量を原子炉水位信号で除
算することを特徴とする。

【００１１】請求項３は、請求項１記載の給水指令補正
装置が、単位保有水量推定装置で推定された単位保有水
量の変化率を求め、これに原子炉水位信号を乗じた信号
を給水指令信号の補正信号に用いることを特徴とする。

【００１２】請求項４は、原子炉水位信号をフィードバ
ックして給水指令信号を演算する単要素制御モードと、
前記フィードバック信号に加え給水流量信号と主蒸気流
量信号との差信号であるミスマッチ流量信号に比例ゲイ
ンを乗じた補正信号を用いて給水指令信号を演算する３
要素制御モードとを備えた原子炉給水制御装置におい
て、原子炉水位を単位長さだけ変化させるのに必要な冷
却水量である単位保有水量を推定する単位保有水量推定
装置と、この単位保有水量推定装置で推定された単位保
有水量に基づいてミスマッチ流量信号のミスマッチゲイ
ンを変更するミスマッチゲイン設定器とを設けたことを
特徴とする。

【００１３】請求項５は、原子炉水位信号をフィードバ
ックして給水指令信号を演算する単要素制御モードと、
前記フィードバック信号に加え給水流量信号と主蒸気流
量信号との差信号であるミスマッチ流量信号に比例ゲイ
ンを乗じた補正信号を用いて給水指令信号を演算する３
要素制御モードとを備えた原子炉給水制御装置におい
て、原子炉水位を単位長さだけ変化させるのに必要な冷
却水量である単位保有水量を推定する単位保有水量推定
装置と、この単位保有水量推定装置に基づいて原子炉水
位信号の比例ゲインを変更する比例ゲイン設定器とを設
けたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１においては、単位保有水量推定装置に
基づいて給水指令信号の補正信号である給水指令補正信
号を給水指令補正装置により演算することで、原子炉出
力変動時にボイド量の変化に起因する原子炉水位変動お
よび主蒸気流量変化に起因する原子炉水位変動を打ち消
すように給水流量を調整することができ、原子炉水位の
変動を小さく抑制することができる。

【００１５】請求項２においては、請求項１記載の単位
保有水量推定装置が、給水流量信号と主蒸気流量信号と
の偏差を積分して得られる冷却水保有水量を原子炉水位
信号で除算するようにしてもよい。

【００１６】請求項３においては、請求項１記載の給水
指令補正装置が、単位保有水量推定装置で推定された単
位保有水量の変化率を求め、これに原子炉水位信号を乗
じた信号を給水指令信号の補正信号に用いるようにして
もよい。

【００１７】請求項４においては、単位保有水量推定装
置で推定された単位保有水量に基づいてミスマッチ流量
信号のミスマッチゲインをミスマッチゲイン設定器によ
り変更することで、原子炉水位変動を抑制することがで
きる。

【００１８】請求項５においては、単位保有水量推定装
置に基づいて原子炉水位信号の比例ゲインを比例ゲイン
設定器により変更することで、原子炉水位変動を抑制す
ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２０】図１は本発明に係る原子炉給水制御装置の
第１実施例を示すブロック図である。なお、本実施例を
適用する沸騰水型原子力発電プラントの構成は図９と同
様であるので、図面および説明を省略するとともに、図
９に示す給水制御装置と同一または対応する構成、信号
については同一の符号を用いて説明する。

【００２１】図１に示すように、給水制御装置２０は給
水流量信号１４ａ、主蒸気流量信号１５ａ、および原子
炉水位信号１６ａの３信号を入力信号とし、比例積分器
１７と、水位設定器１９と、原子炉圧力容器内のボイド
量の変化に起因する単位保有水量の変化を推定する単位
保有水量推定装置２１と、この単位保有水量推定装置２
１にて推定された単位保有水量の変化に起因する原子炉
水位の変動を抑制する給水指令補正信号２２ａを出力す
る給水指令補正装置２２とから構成される。

【００２２】ここで、単位保有水量とは、原子炉水位を
単位長さだけ変化させるのに必要な冷却水量を重量で表
したもので、ボイド量の変動により変化する。例えば、
ボイド量が増加すると、単位体積当たりの冷却水量は減
少し、原子炉水位を単位長さだけ変化させるのに必要な
冷却水量は減少する。

【００２３】給水指令補正信号２２ａは以下のようにし
て求められる。時刻ｔにおける原子炉水位をＬ(t) 、単
位保有水量をＡ(t) とすると、（１）式の関係が成立す
る。

【数１】ここで、Ｗ_FW(t) は給水流量、Ｗ_MS(t) は主蒸気流量を
表す。（１）式を微分し、移項すると次式のようにな
る。

【００２４】

【数２】原子炉水位の変化を打ち消すためには、（２）式におい
てｄＬ(t) ／ｄｔ＝０と置き換えればよい。すなわち、
給水流量Ｗ_FW(t) が次式を満たせばよい。

【数３】

【００２５】原子炉水位を変化させる要因は、主蒸気量
の変化と単位保有水量の変化であり、（３）式は変化要
因である２つの変化量に基づいて給水流量を調整すれ
ば、原子炉水位変化を打ち消すことができることを示し
ている。

【００２６】したがって、給水指令信号２０ａは、比例
積分器１７からの給水指令信号１７ａに給水指令補正装
置２２からの給水指令補正信号２２ａと主蒸気流量信号
１５ａを加えた信号の合計から求める。図１に示した給
水指令補正信号２３ａは、右辺第１項のＷ_MS(t) であ
り、給水指令補正信号２２ａは同様に（３）式の右辺第
２項ｄＡ(t) ／ｄｔ×Ｌ(t) のことである。なお、低出
力時には給水流量信号１４ａに代えて給水流量調整弁
を、主蒸気流量信号１５ａに代えてバイパス弁開度信号
をそれぞれ用いてもよい。

【００２７】そこで、この原子炉水位変化をゼロとする
給水流量Ｗ_FW(t) に実給水流量が一致するよう給水指令
信号を発生する。実際には、給水ポンプの遅れなどの要
因により、給水指令信号と実給水流量とに差が生じるの
で、その差が生じた分だけ原子炉水位変動が生じるもの
の、この原子炉水位変動については従来のように制御装
置のフィードバック制御により原子炉水位変動を抑制す
る。

【００２８】以上述べた給水制御装置２０をデジタル制
御装置で実施する場合について説明する。特に、単位保
有水量推定装置２１および給水指令補正装置２２におい
て、演算ステップの流れを図２に示すフローチャートに
基づいて説明する。このフローチャートでは、１サンプ
リング周期Δｔ毎に繰り返し行う演算を示している。

【００２９】時刻Ｔにおいて、サンプリングステップＳ
１で給水流量信号１４ａ、主蒸気流量信号１５ａ、およ
び原子炉水位信号１６ａの３信号をサンプリングする。
以下の説明では、これらをそれぞれＷ_FW(T) 、Ｗ_MS(T)
、Ｌ(T) とも言う。

【００３０】まず最初に、単位保有水量推定装置２１に
より単位保有水量Ａ(T) を求める演算について説明す
る。制御演算ステップＳ２において、原子炉圧力容器内
の冷却水量Ｘ(T) を次式により求める。

【数４】ここで、（Ｗ_FW(T) −Ｗ_MS(T) ）×Δｔは１サンプリン
グ周期で変化した冷却水量である。Ｘ(T-t) は１サンプ
リング周期前の冷却水量で、制御演算ステップＳ３で１
サンプリング周期前の冷却水量の値がＸ（T −Δｔ) に
保存されている。制御演算ステップＳ４では１ステップ
前の制御演算ステップで求めた冷却水量Ｘ(T) を原子炉
水位Ｌ(T) で割ることにより、原子炉水位を単位長さだ
け変化させるのに必要な冷却水量である単位保有水量Ａ
(T) を求める。

【００３１】次に、給水指令補正装置２２により前述の
（３）式に基づいて給水指令補正信号２２ａを求める演
算について説明する。制御演算ステップＳ５では、１サ
ンプリング周期前の単位保有水量Ａ（T −Δｔ) と制御
演算ステップＳ４で求めた単位保有水量Ａ(T) により、
単位保有水量の変化率Ｚ(T) を次式のように求める。

【数５】

【００３２】制御演算ステップＳ６では、単位保有水量
の変化による原子炉水位Ｌ(T) の変化を打ち消すために
必要な給水流量Ｗ(T) を前述の（３）式に基づいて求め
る。すなわち、（３）式の右辺第２項を給水指令補正信
号２２ａとし、その値Ｗ(T)を次式により求める。

【００３３】

【数６】Ｗ(T) ＝Ｚ(T) ×Ｌ(T)

【００３４】また、制御演算ステップＳ７では、単位保
有水量の変化率Ｚ(T) を求める際に、単位保有水量Ａに
ついて１サンプリング周期前の値Ａ（T −Δｔ) を必要
とするためである。

【００３５】なお、図２に示したフローチャートにおい
て、時刻Ｔにおける変数の値を(T)で表したが、この制
御装置において必要な値は時刻Ｔにおける各変数の値と
１サンプリング周期前の冷却水量Ｘと単位保有水量Ａの
みであり、各変数の時系列の値が必要な訳ではない。す
なわち、保存する必要のある変数は、１サンプリング周
期前の冷却水量Ｘと単位保有水量Ａのみである。このよ
うにすれば、制御装置において使用する主記憶の量を小
さく抑えることができる。

【００３６】本実施例の作用を図３（Ａ），（Ｂ）に基
づいて説明する。この図３（Ａ），（Ｂ）では、選択制
御棒挿入時における原子力プラントの主要変数の時間応
答について、従来の給水制御装置による応答と本発明の
第１実施例の給水制御装置による応答とを比較して示し
ている。

【００３７】まず、最初に図３（Ａ），（Ｂ）における
従来の給水制御装置の応答を説明する。選択制御棒挿入
時には、原子炉での熱出力が減少し、炉心内で発生して
いたボイド量が減少する。この炉心内のボイド量の減少
により、選択制御棒挿入時の初期においては、（ア）に
示すように原子炉水位が下降する。この原子炉水位の下
降が給水制御装置にフィードバックされ、（イ）に示す
ように給水流量が増加する。また、熱出力が減少するの
で、（ウ）に示したように主蒸気流量が減少する。

【００３８】この給水流量の増加（イ）、主蒸気量の減
少（ウ）、および炉心内のボイド量減少の整定の３つの
要因により、原子炉水位は最低値を示した後に通常水位
へ回復に転ずる。最低値から回復し始めた原子炉水位が
通常水位に達したときにもミスマッチ流量は大きく、
（エ）に示したように初期水位を越えて上昇し続けてし
まう。

【００３９】次に、図３（Ａ），（Ｂ）における本発明
の第１実施例の給水制御装置による応答を図１および図
２を用いながら説明する。前述したように、選択制御棒
挿入時の初期において炉心内のホイド量が減少するの
で、主蒸気流量の減少および給水流量の増加のために、
図２の制御演算ステップＳ２において、給水流量から主
蒸気流量を減じたミスマッチ流量Ｗ_FW(T) −Ｗ_MS(T) の
値は正であるので、原子炉圧力容器内の冷却流量Ｘ(T)
はその前回値Ｘ（T −Δｔ) よりも大きな値となる。

【００４０】このように冷却水量Ｘ(T) が増加している
こと、および原子炉水位Ｌ(T) が前回値Ｌ（T −Δｔ)
よりも小さい値となることにより、制御演算ステップＳ
４においては、単位保有水量Ａ(T) が前回値Ａ（T −Δ
ｔ) よりも大きな値となる。したがって、制御演算ステ
ップＳ５において演算される単位保有水量の変化率Ｚ
(T) は正の値となり、制御演算ステップＳ６において演
算される原子炉水位Ｌ(T) の変化をゼロとするために必
要な給水流量Ｗ(T) は正の値となる。この実施例による
と、給水流量Ｗ(T) を給水指令補正信号として従来の給
水制御装置による給水指令信号に付加しているので、給
水指令信号が大きな値となる。

【００４１】このように本実施例によれば、従来の給水
制御装置による給水指令信号よりも、より大きな給水指
令信号を給水ポンプに与えているので、（オ）に示した
ように給水流量を増加でき、従来（ア）であった原子炉
水位の低下が（カ）のように抑制することができる。

【００４２】また、炉心内のボイド量が整定するに伴っ
て単位保有水量Ａ(T) が一定になるので、その変化率Ｚ
(T) は小さな値となり、制御演算ステップＳ６で求めら
れる給水指令補正信号２２ａの値Ｗ(T) がほぼゼロにな
る。図１に示したように、主蒸気流量信号１５ａによる
給水指令信号の補正のために、給水流量が主蒸気流量に
速やかに一致させるようにしている。このため、炉心内
のボイド量が整定した後の状態において、給水流量が
（キ）に示したように絞り込まれて、従来（エ）のよう
に上昇していた原子炉水位を、過度にオーバーシュート
することなく、初期原子炉水位に整定させることができ
る。

【００４３】図４は本発明に係る原子炉給水制御装置の
第２実施例を示すブロック図である。なお、従来例およ
び前記第１実施例と同一または対応する部分には同一の
符号を用いて説明する。

【００４４】図４に示すように、給水制御装置３０は給
水流量信号１４ａ、主蒸気流量信号１５ａ、および原子
炉水位信号１６ａの３信号を入力信号とし、比例積分器
１７と、水位設定器１９と、原子力圧力容器内のボイド
量の変化に起因する単位保有水量の変化を推定する単位
保有水量推定装置２１と、この単位保有水量推定装置２
１により演算した単位保有水量に基づき、３要素制御に
おけるミスマッチゲイン（Ｋｍ）３１を調節するミスマ
ッチゲイン設定器３２とから構成される。なお、３０ａ
は給水指令信号である。

【００４５】このミスマッチゲイン設定器３２によるミ
スマッチゲイン調整方法の一例を図５に示す。ミスマッ
チゲイン設定器３２は、単位保有水量推定装置２１で演
算された単位保有水量に基づいて、単位保有水量の変化
率Ｚを求め、この単位保有水量の変化率Ｚの値によって
ミスマッチゲインを以下のように調整する。

【００４６】まず、単位保有水量の変化率Ｚの値が負の
場合には、従来の制御装置で使用していたミスマッチゲ
イン（Ｋｍ₀）１８の値を設定する。また、単位保有水
量の変化率Ｚの値が正ではあるが、ＤＺｍ以下の場合に
も、従来の制御装置で使用していたミスマッチゲイン
（Ｋｍ₀）１８の値を設定する。ここで、ＤＺｍは、通
常運転時の給水流量信号１４ａ、主蒸気流量信号１５
ａ、および原子炉水位信号１６ａの揺らぎに起因して単
位保有水量の変化率Ｚを演算したときに生じる揺らぎで
ある。

【００４７】さらに、単位保有水量の変化率Ｚの値がＤ
Ｚｍ以上の場合には、ミスマッチゲイン（Ｋｍ）３１の
値を従来の制御装置で使用していたミスマッチゲイン
（Ｋｍ₀）１８の値から減少させてＺｍ₀においてゼロ
になるようにする。ここで、Ｚｍ₀は予め前述した選択
制御棒挿入事象などの過渡応答解析によって求めておく
ものとする。

【００４８】本実施例の作用を図６（Ａ），（Ｂ）に基
づいて説明する。この図６（Ａ），（Ｂ）では、選択制
御棒挿入時における原子力プラントの主要変数の時間応
答について、従来の給水制御装置による応答と本発明の
第２実施例の給水制御装置による応答とを比較して示し
ている。従来の給水制御装置による応答については、既
に図３（Ａ），（Ｂ）用いて説明したのでその説明を省
略する。以下、本実施例による応答を図４および図５を
用いながら説明する。

【００４９】熱出力の急速な減少により図６（Ａ），
（Ｂ）に示す（ケ）の時間領域では、炉心内のボイド量
が急減する。この炉心内のボイド量が急減するため、図
３（Ａ），（Ｂ）に示した単位保有水量推定装置２１に
より演算される単位保有水量は増加して、図５の設定に
従い単位保有水量の変化率Ｚは増加してミスマッチゲイ
ンを減少させる。

【００５０】（ケ）の時間領域では、主蒸気流量が減少
するので、ミスマッチ流量信号のフィードバック効果に
より給水流量の減少指令を与える。炉心内のボイド量減
少のため、原子炉水位は低下しているので、この給水流
量の減少指令は原子炉水位を促す指令を出力しているこ
とになる。本実施例においては、前述のように炉内ボイ
ドが減少している（ケ）の時間領域でミスマッチゲイン
を減少させるので、従来の給水制御装置と比較してこの
ミスマッチ流量信号のフィードバック効果を弱めること
ができ、原子炉水位の低下を抑制することができる。

【００５１】図７は本発明に係る原子炉給水制御装置の
第３実施例を示すブロック図である。なお、従来例およ
び前記第１実施例と同一または対応する部分には同一の
符号を用いて説明する。

【００５２】図７に示すように、本実施例の給水制御装
置３３は、原子炉水位信号に比例ゲイン（Ｋｐ）３４を
乗じて給水指令信号３３ａの補正信号とし、従来の３要
素制御装置に適用した例であり、従来の給水制御装置の
構成要素である比例積分器１７，水位設定器１９，比例
ゲイン（Ｋｐ）３４の他、単位保有水量推定装置２１、
およびこの単位保有水量推定装置２１により演算された
単位保有水量に基づき比例ゲイン（Ｋｐ）３４を調節す
る比例ゲイン設定器３５から構成される。

【００５３】この比例ゲイン設定器３５による比例ゲイ
ン調整方法の一例を図８に基づいて説明する。単位保有
水量推定装置２１で演算された単位保有水量に基づい
て、単位保有水量の変化率Ｚを求め、この単位保有水量
の変化率Ｚによって比例ゲイン（Ｋｐ）３４を以下のよ
うに調整する。

【００５４】まず、単位保有水量の変化率Ｚの値が負の
場合には、従来の給水制御装置で使用していた比例ゲイ
ンＫｐ₀の値を設定する。また、単位保有水量の変化率
Ｚの値が正ではあるがＤＺｐ以下である場合にも、従来
の給水制御装置で使用していた比例ゲインＫｐ₀の値を
設定する。ここで、ＤＺｐは通常運転時の給水流量信号
１４ａ、主蒸気流量信号１５ａ、および原子炉水位信号
１６ａの揺らぎに起因して単位保有水量の変化率Ｚを演
算したときに生じる揺らぎ幅である。

【００５５】さらに、単位保有水量の変化率ＺがＤＺｐ
以上の場合には、比例ゲインＫｐの値を従来の給水制御
装置で使用していた比例ゲインＫｐ₀の値から増加させ
て、比例ゲインＫｐの値が最大値Ｋｐ₁となったときに
飽和させる。ここで、最大値Ｋｐ₁は予め前述した選択
制御棒挿入事象などの過渡応答解析によって求めておく
ものとする。

【００５６】前述したように、選択制御棒挿入事象など
のように、炉心内のボイド量減少と主蒸気流量減少が同
時に起こる場合には、ミスマッチ流量信号のフィールド
バック効果と原子炉水位信号１６ａのフィールドバック
効果が逆方向に動作するために、原子炉水位の低下が大
きくなる。

【００５７】第２実施例では、このミスマッチ流量信号
のフィールドバック効果を弱めることにより、原子炉水
位の低下を抑制した。一方、第３実施例では、原子炉水
位信号のフィールドバック効果を強めることにより、原
子炉水位の低下を抑制しようとするものである。すなわ
ち、この炉心内のボイド量が減少した際には、単位保有
水量推定装置２１により演算される単位保有水量は増加
するので、単位保有水量の変化率Ｚは正の値となり、図
８の設定に従い比例ゲインＫｐが増加する。この比例ゲ
インＫｐが増加することにより、原子炉水位信号のフィ
ールドバック効果を強めることができ、原子炉水位の低
下を抑制することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る原子
炉給水制御装置によれば、請求項１〜３のように原子炉
内の単位保有水量を演算し、その変化率によって、給水
指令信号を補正するか、または請求項４，５のように制
御ゲインを変化させることにより、原子力出力変動に伴
う過渡変化に対しても、原子炉水位の変動を抑制して原
子炉スクラムを回避することができる。したがって、従
来スクラムに至っていた事象についても、スクラムを回
避することができるので、プラントの運転稼働率を大幅
に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉給水制御装置の第１実施例
を示すブロック図。

【図２】第１実施例の制御演算ステップを示すフローチ
ャート図。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は第１実施例の原子炉給水制御
装置の作用を示すタイミングチャート図。

【図４】本発明に係る原子炉給水制御装置の第２実施例
を示すブロック図。

【図５】第２実施例においてミスマッチゲインの設定の
一例を示す図。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は第２実施例の原子炉給水制御
装置の作用を示すタイミングチャート図。

【図７】本発明に係る原子炉給水制御装置の第３実施例
を示すブロック図。

【図８】第３実施例において比例ゲインの設定の一例を
示す図。

【図９】沸騰水型原子力発電プラントの概要および従来
の給水制御装置を示す系統図。

【符号の説明】

１原子炉圧力容器２炉心３主蒸気管４主タービン５復水器６復水ポンプ７タービン駆動給水ポンプ８電動機駆動給水ポンプ９給水管１４流量検出器１４ａ給水流量信号１５蒸気流量検出器１５ａ主蒸気流量信号１６水位計１６ａ原子炉水位信号１７比例積分器１９水位設定器２０給水制御装置２０ａ給水指令信号２１単位保有水量推定装置２２給水指令補正装置３０給水制御装置３２ミスマッチゲイン設定器３３給水制御装置３５比例ゲイン設定器

フロントページの続き (72)発明者三浦浩神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉水位信号をフィードバックして給
水指令信号を演算する単要素制御モードと、前記フィー
ドバック信号に加え給水流量信号と主蒸気流量信号との
差信号であるミスマッチ流量信号に比例ゲインを乗じた
補正信号を用いて給水指令信号を演算する３要素制御モ
ードとを備えた原子炉給水制御装置において、原子炉水
位を単位長さだけ変化させるのに必要な冷却水量である
単位保有水量を推定する単位保有水量推定装置と、この
単位保有水量推定装置に基づいて給水指令信号の補正信
号である給水指令補正信号を演算する給水指令補正装置
とを設けたことを特徴とする原子炉給水制御装置。
【請求項２】単位保有水量推定装置は、給水流量信号
と主蒸気流量信号との偏差を積分して得られる冷却水保
有水量を原子炉水位信号で除算することを特徴とする請
求項１記載の原子炉給水制御装置。
【請求項３】給水指令補正装置は、単位保有水量推定
装置で推定された単位保有水量の変化率を求め、これに
原子炉水位信号を乗じた信号を給水指令信号の補正信号
に用いることを特徴とする請求項１記載の原子炉給水制
御装置。
【請求項４】原子炉水位信号をフィードバックして給
水指令信号を演算する単要素制御モードと、前記フィー
ドバック信号に加え給水流量信号と主蒸気流量信号との
差信号であるミスマッチ流量信号に比例ゲインを乗じた
補正信号を用いて給水指令信号を演算する３要素制御モ
ードとを備えた原子炉給水制御装置において、原子炉水
位を単位長さだけ変化させるのに必要な冷却水量である
単位保有水量を推定する単位保有水量推定装置と、この
単位保有水量推定装置で推定された単位保有水量に基づ
いてミスマッチ流量信号のミスマッチゲインを変更する
ミスマッチゲイン設定器とを設けたことを特徴とする原
子炉給水制御装置。
【請求項５】原子炉水位信号をフィードバックして給
水指令信号を演算する単要素制御モードと、前記フィー
ドバック信号に加え給水流量信号と主蒸気流量信号との
差信号であるミスマッチ流量信号に比例ゲインを乗じた
補正信号を用いて給水指令信号を演算する３要素制御モ
ードとを備えた原子炉給水制御装置において、原子炉水
位を単位長さだけ変化させるのに必要な冷却水量である
単位保有水量を推定する単位保有水量推定装置と、この
単位保有水量推定装置に基づいて原子炉水位信号の比例
ゲインを変更する比例ゲイン設定器とを設けたことを特
徴とする原子炉給水制御装置。