JPH09145894A

JPH09145894A - 沸騰水型原子力発電所の原子炉給水制御装置

Info

Publication number: JPH09145894A
Application number: JP7323533A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Fujii; 敏浩藤井; Satoshi Hirano; 敏平野
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1995-11-20
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】沸騰水型原子力発電所における良好な原子炉
水位制御とタービン駆動給水ポンプ１台停止という異常
事態における原子炉の継続運転の確保を可能とする原子
炉給水制御装置を提供するものである。【解決手段】原子炉への供給可能な給水流量が減少す
るような異常状態を異常状態判定手段１８が検出したと
きは、指令信号切換手段２３は、運転継続されるタービ
ン駆動給水ポンプ８に対し、給水流量指令算出手段２４
からの給水流量指令ｆに代えて、流量増加指令設定手段
２２からの給水流量増加指令ｅを出力する。これによ
り、給水流量の不足を即座に補って原子炉水位の低下を
防止し、供給可能な給水流量に見合った原子力出力での
運転を継続して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉に給水を供
給する給水ポンプを制御する沸騰水型原子力発電所の原
子炉給水制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、沸騰水型原子力発電所の給水系
統においては、２台のタービン駆動給水ポンプと２台の
電動機駆動給水ポンプとを有しており、通常運転時には
２台のタービン駆動給水ポンプを運転している。電動機
駆動給水ポンプはプラントの起動時やタービン駆動給水
ポンプのバックアップ時に用いられる。すなわち、２台
あるタービン駆動給水ポンプのうち１台が何らかの原因
により停止した場合には、残りの１台のタービン駆動給
水ポンプを継続運転すると共に、電動機駆動給水ポンプ
を起動してバックアップすることになる。これにより、
原子炉水位を所定値に維持しながらタービン負荷に見合
った給水流量を原子炉に供給するようにしている。

【０００３】図３は、沸騰水型原子力発電所の給水系統
を示したものである。原子炉圧力容器１内には、原子燃
料２が収納されており、この原子燃料２で発生した熱を
冷却するための冷却材（水）を強制循環させるための再
循環ポンプ３が設けられている。また、原子燃料２の上
部には上部プレナム１５が設けられ、さらに冷却材であ
る水の気相と液相とを分離する気水分離器１６が設けら
れている。

【０００４】沸騰水型原子力発電所は、その特性によっ
て冷却材の循環量が多いときは原子炉出力が増加し、少
ないときには原子炉出力は低下する。原子炉圧力容器１
内で発生した蒸気は、原子炉圧力容器１に接続する主蒸
気管４によってタービン５に導かれタービン５に直結し
た発電機２５を駆動する。タービン５によって仕事をし
た蒸気は復水器６によって凝縮され、給水管７を通して
再び原子炉圧力容器１に戻される。

【０００５】給水管７には、図示したように、復水器６
からの復水を給水ポンプ系統に導くための２台の復水器
１０ａ、１０ｂが設けられている。給水ポンプ系統は、
２台のタービン駆動給水ポンプ８ａ、８ｂと、２台の電
動機駆動給水ポンプ９ａ、９ｂとが並列に接続されて構
成されている。通常、タービン駆動給水ポンプ１台あた
りの容量は５０％、電動機駆動給水ポンプ１台あたりの
容量は２５％であり、定格出力運転時には２台のタービ
ン駆動給水ポンプ８ａ、８ｂで給水を原子炉圧力容器に
供給している。

【０００６】また、給水ポンプ系統の下流には、原子炉
給水を昇温するための給水加熱器１１が設けられてい
る。給水加熱器１１を通過する原子炉給水は、主蒸気管
４から分岐した抽気配管１２からの主蒸気で加熱され、
原子炉圧力容器１に戻される。

【０００７】一方、給水加熱器１１で熱交換され給水を
加熱した抽気は、加熱器ドレンタンク１３内において凝
縮し、さらに２台の加熱器ドレンポンプ１４ａ、１４ｂ
を経て給水ポンプ系統の上流側の給水管７に戻される。

【０００８】通常定格出力運転時に原子炉圧力容器１に
供給される原子炉給水流量を１００％としたとき、復水
器６側からの給水流量は約７０％、加熱器ドレンタンク
１３側からの給水流量は３０％程度である。このように
して原子炉圧力容器１には所要の原子炉給水が供給され
る。

【０００９】原子炉圧力容器１内において、原子燃料２
の上方には上部プレナム１５及び気水分離器１６が設け
られているが、原子炉内の冷却材は、通常、気水分離器
１６の中間位置付近まで満たされている。冷却材と発生
蒸気の境界面を原子炉水位と呼び、原子炉水位Ｚが所定
の位置から大きく変動しないように、タービン駆動給水
ポンプ８の回転数が原子炉給水制御装置１７によって制
御されている。

【００１０】原子炉給水制御装置１７は、原子炉水位の
検出値Ｚ、原子炉給水流量の検出値Ｘ、原子炉蒸気流量
の検出値Ｙを入力信号として、タービン駆動給水ポンプ
８の回転数を制御し、これによって原子炉給水流量を制
御する。そして、原子炉水位が異常に上昇して原子炉水
位高設定に至った場合、並びに原子炉水位が異常に低下
して原子炉水位低設定に至った場合には、沸騰水型原子
力発電所の運転上、許容されない状態に至ることから、
原子炉緊急停止を行う設計としている。

【００１１】以上のような構成において、２台あるター
ビン駆動給水ポンプ８のうち１台が何らかの理由により
停止した場合には、一時的に原子炉給水流量は、１００
％から５０％に低下することになるが、通常は直ちに２
台の電動機駆動給水ポンプ９が自動起動しバックアップ
するので、５０％の原子炉給水流量が得られる。このた
め、タービン駆動給水ポンプ８の１台と電動機駆動給水
ポンプ９の２台によって１００％原子炉給水が確保され
る。この結果、原子炉水位は一時的に多少は低下するも
のの短時間で回復し、原子炉水位低設定には至らないの
で、原子炉停止を回避して継続運転を行うことが可能で
ある。

【００１２】一方、原子炉圧力容器１への供給可能な給
水流量が減少するような異常状態、たとえば、加熱器ド
レンタンク１３内の水位の異常により、運転中の加熱器
ドレンポンプ１４の２台が同時に停止するような場合に
は、上述したようにタービン駆動給水ポンプ８の吸い込
み側の給水流量は１００％から７０％に降下する。この
場合、タービン駆動給水ポンプ８の吸い込み流量不足に
より吸い込み圧力が低下し、タービン駆動給水ポンプ８
の運転上キャビテーションの発生等好ましくない状態に
至る。従って、２台のタービン駆動給水ポンプ８ａ、８
ｂのうち１台を直ちに停止し、１台のタービン駆動給水
ポンプ８で原子炉給水を供給するようにしている。

【００１３】この場合、原子炉給水流量は５０％になる
が、実際には、復水器６側からの給水供給可能な７０％
を有効に活用するため、運転継続されるタービン駆動給
水ポンプ８の回転数を上げて約７０％の給水を送出する
ようにしている。実際の過程では、１台のタービン駆動
給水ポンプ８の停止に対して原子炉給水流量が低下する
ので、これを検出した原子炉給水制御装置１７が他の停
止していないタービン駆動給水ポンプ８に対して回転数
を上げ原子炉給水流量を増加させるように指令する。

【００１４】このようにして、原子炉給水流量は１００
％から一旦低下した後、再び、約７０％まで回復するが
１００％には不足している。ここで、前述したように、
タービン駆動給水ポンプ８自身の原因でタービン駆動給
水ポンプ８が１台が停止した場合には、電動機駆動給水
ポンプ９を自動起動させることによって原子炉給水流量
１００％を確保することが可能であるが、この場合のよ
うに、加熱器ドレンポンプ１４の２台が停止したことが
原因でタービン駆動給水ポンプ８が１台が停止した場合
には、電動機駆動給水ポンプ９を自動起動させことはで
きない。もし、電動機駆動給水ポンプ９を自動起動させ
ると、吸い込み流量の不足で全ての給水ポンプが停止す
る。このため、このような原子炉圧力容器１への供給可
能な給水流量が減少する異常状態に対しては、電動機駆
動給水ポンプ９の自動起動を意図的に阻止してタービン
駆動給水ポンプ１台のみの運転とするようにしている。

【００１５】一方、原子炉の出力は原子炉給水流量が低
下しても、増加も低下もしないので、原子炉圧力容器１
から主蒸気管４を通じて流出する蒸気流量は１００％の
ままである。この結果、そのままの状態を保持すると、
原子炉圧力容器１内の冷却材の保有量は減少して原子炉
水位は低下し、極めて短時間のうちに原子炉水位低設定
に至って原子炉は緊急停止することになる。そこで、こ
のような事態を回避するため、沸騰水型原子力発電所で
は、原子炉圧力容器１への供給可能な給水流量が減少す
る異常状態、すなわち、タービン駆動給水ポンプ８の１
台停止かつ電動機駆動給水ポンプ９の自動起動失敗、又
はタービン駆動給水ポンプ８の１台停止かつ加熱器ドレ
ンポンプ１４の２台停止、又はタービン駆動給水ポンプ
８の１台停止かつ電動機駆動給水ポンプ９の自動起動阻
止の状態の場合には、再循環ポンプ６の速度を直ちに降
速し冷却材の循環量を減少させて、タービン駆動給水ポ
ンプ１台分の原子炉給水能力７０％に見合う原子炉出力
まで出力低下を図る設計としている。

【００１６】図４は、このような原子炉圧力容器１への
供給可能な給水流量が減少する異常状態のときの各主要
物理量（プロセス量）の変動の様相を示した特性図であ
る。

【００１７】図４（ａ）は、各々のタービン駆動給水ポ
ンプ８による原子炉給水流量の変化を示したものであ
り、特性曲線Ｓ１は運転を継続しているタービン駆動給
水ポンプの給水流量、特性曲線Ｓ２は停止するタービン
駆動給水ポンプの給水流量、特性曲線Ｓ３は２台のター
ビン駆動給水ポンプの合計給水流量をそれぞれ示してい
る。図４（ａ）から分かるように、一方のタービン駆動
給水ポンプが停止すると、他方のタービン駆動給水ポン
プは給水流量を５０％から７０％に増加させる。

【００１８】次に、図４（ｂ）は、冷却材の循環量と原
子炉出力の変化を示したものである。特性曲線Ｓ４は原
子炉出力、特性曲線Ｓ５は冷却材の再循環流量である。
１台のタービン駆動給水ポンプが停止すると、冷却材の
再循環流量を低下させて原子炉出力を低下させる。つま
り、給水流量７０％に見合う原子炉出力とする。

【００１９】また、図４（ｃ）は原子炉水位の変化を示
したものである。特性曲線Ｓ６は原子炉水位であり、１
台のタービン駆動給水ポンプが停止すると、給水流量が
不足するので原子炉水位は低下し始めるが、原子炉出力
が低下しまた運転を継続しているタービン駆動給水ポン
プが給水流量を増加させるので、原子炉水位は原子炉停
止に至る原子炉水位低設定まで低下することなく回復す
る。

【００２０】以上の説明から分かるように、原子炉水位
の低下量をできるだけ少なく抑えるためには、（１）タ
ービン駆動給ポンプ１台が停止したときそのタービン駆
動給水ポンプに関わる給水流量の低下はできるだけ遅い
こと、（２）もう１台のタービン駆動給水ポンプの回転
数増加とそのタービン駆動給水ポンプに関わる給水流量
の増加はできるだけ早いこと、（３）再循環ポンプ３の
降速による原子炉出力の低下はできるだけ早いこと等が
必要である。本発明はこれらのうち、（２）に関連する
ものであるので、さらにこれについて詳しく説明する。

【００２１】前述したように、タービン駆動給水ポンプ
１台が停止したとき、原子炉給水流量は急速に低下し、
これを検出した原子炉給水制御装置１７は運転中のター
ビン駆動給水ポンプ８に対して回転数を上げるように指
令する。

【００２２】図５は、原子炉給水制御装置１７の給水流
量指令算出手段２４のブロック構成図である。原子炉給
水制御装置１７における給水流量指令算出手段２４は、
原子炉給水流量Ｘ、原子炉蒸気流量Ｙ、及び原子炉水位
Ｚの３つの信号を基にして、下記に示す演算式により原
子炉給水流量指令信号Ｍを作成し運転継続中のタービン
駆動給水ポンプ８に出力する。

【００２３】

【数１】

【００２４】ここで、Ｗは説明の都合上の中間変数、Ｚ
0は原子炉水位設定値である。また、Ｋはミスマッチ、
ＫIは積分ゲイン、ＫPは比例ゲインである。この演算式
から明らかなように、（１）現在の原子炉水位Ｚが原子
炉水位設定値Ｚ0より低いとき、（２）原子炉蒸気流量
Ｙに比べて原子炉給水流量Ｘが少ないとき、この２通り
の場合に、原子炉給水制御装置１７によって作成される
原子炉給水流量指令信号Ｍは大きな値となる。

【００２５】すなわち、原子炉蒸気流量Ｙと原子炉給水
流量Ｘとの差分（Ｙ−Ｘ）を加算器１９ａで求め、比例
器２０ａでミスマッチゲインＫが乗算されて加算器１９
ｃに入力される。一方、原子炉水位設定値Ｚ0と原子炉
水位Ｚとの差分（Ｚ0−Ｚ）は加算器１９ｂで求めら
れ、加算器１９ｃに入力される。加算器１９ｃでは、加
算器１９ａの出力であるＫ（Ｙ−Ｘ）と加算器１９ｂの
出力である（Ｚ0−Ｚ）とが加算されてＷが求められ
る。そして、比例器２０ｂ及び積分器２１を通して原子
炉給水流量指令Ｍが算出される。

【００２６】ここで、各々の入力信号Ｘ，Ｙ，Ｚ並びに
Ｚ0の変化に対して出力信号Ｍが変化する早さは制御工
学上、明らかなように制御定数Ｋ，ＫI，ＫPによって決
定される。すなわち、一般的に制御定数Ｋ，ＫI，ＫPが
大きな値であるときはわずかの入力信号に対しても出力
信号は直ちに応答をするが、不安定化する傾向を持つ。
逆に制御定数Ｋ，ＫI，ＫPが小さな値であるときには入
力信号の変化に対して出力信号の応答は緩やかになる。

【００２７】沸騰水型原子力発電所において、通常良く
行われる運転操作の一つとして運転中に原子炉水位設定
点Ｚ0を変更する操作がある。図６は、このような原子
炉水位設定点Ｚ0を変更したときの原子炉水位Ｚ及び原
子炉給水流量Ｘの変化を、制御定数Ｋ，ＫI，ＫPの大き
さごとにそれぞれ示したものである。図６（ａ）は制御
定数Ｋ，ＫI，ＫPを大きくした場合の特性であり、図６
（ａ）のように原子炉水位Ｚ及び原子炉給水流量Ｘの応
答は共に不安定化する。図６（ｂ）は制御定数Ｋ，Ｋ
I，ＫPを小さくした場合の特性であり、図６（ｂ）のよ
うに原子炉水位Ｚ及び原子炉給水流量Ｘの応答は共に極
めて緩慢に応答するようになる。

【００２８】沸騰水型原子力発電所では、このように原
子炉水位設定値Ｚ0の意図的な変更に対して目標とする
物理量（原子炉水位）の応答が不安定化しない範囲で急
速な応答が得られるように制御定数Ｋ，ＫI，ＫPを設け
るようにしている。図６（ｃ）は、このようにして定め
られた良好な応答特性の一例である。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、原子炉圧力
容器１への供給可能な給水流量が減少する異常状態に対
しては、運転継続中のタービン駆動給水ポンプの回転数
増加が極めて短時間に達成されることが必要である。

【００３０】すなわち、タービン駆動給水ポンプ１台が
停止しかつ電動機駆動給水ポンプ９の起動失敗、タービ
ン駆動給水ポンプ１台が停止しかつ電動機駆動給水ポン
プ９の起動阻止、又はタービン起動給水ポンプ１台が停
止しかつ加熱器ドレンポンプ１４が停止したという事態
を想定したとき、前述したように、運転継続中のもう１
台のタービン駆動給水ポンプ８の回転数増加とそのター
ビン駆動給水ポンプ８に関わる給水流量の増加はできる
だけ早いことが必要である。この動作はタービン駆動給
水ポンプ１台の停止によって原子炉給水流量を検出した
原子炉給水制御装置１７によって達成されるわけである
が、タービン駆動給水ポンプ１台停止による原子炉給水
流量の低下は、一般には非常に短い時間で完全消失する
ので、運転中のタービン駆動給水ポンプ８に対する回転
数増加の要求も極めて短い時間内に達成される必要があ
る。

【００３１】このことは、原子炉給水制御装置１７にお
いて制御定数Ｋ，ＫI，ＫPがかなり大きい値に定められ
ていなけらばならないことを示すものである。しかし、
そのような設定に対しては、通常運転操作時に行われる
原子炉水位設定点変更操作時はもちろん、これ以外の出
力増加あるいは出力低下等の要求される種々の運転操作
に対して、原子炉水位変化が図６（ａ）のように不安定
になる。

【００３２】一旦、不安定に至った場合は、原子炉水位
が異常に変動しひいては原子炉水位高設定あるいは原子
炉水位低設定に至って原子炉停止につながる可能性もあ
る。

【００３３】また、逆に、これを回避し通常の運転操作
に問題が生じないように、すなわち、図６（ｃ）で示し
たような良好な応答特性が得られるように制御定数Ｋ，
ＫI，ＫPを定めた場合、あるいは図６（ｂ）で示しよう
に多少応答が遅くなることを許容して制御定数Ｋ，Ｋ
I，ＫPを定めた場合、タービン駆動給水ポンプ１台の停
止時には逆に運転中のタービン駆動給水ポンプに対して
給水流量増加指令の伝達が遅れることになり、結果とし
て原子炉給水流量が不足して原子炉水位は大きく低下
し、原子炉水位低設定に至る可能性が生じる。

【００３４】以上説明してきたように、原子炉給水制御
装置１７の制御定数は、通常運転操作並びにタービン駆
動給水ポンプ１台停止時において原子炉給水流量を確保
するという観点から適切に定められる必要があるが、実
際の設計上は両者を満足する制御定数を求めることは難
しいという問題点がある。

【００３５】本発明の目的は、沸騰水型原子力発電所に
おける良好な原子炉水位制御とタービン駆動給水ポンプ
１台停止という異常事態における原子炉の継続運転の確
保を可能とする原子炉給水制御装置を提供するものであ
る。

【００３６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉から発生する蒸気流量及び原子炉水位に基づいて原子
炉水位が所定値になるように給水ポンプへの給水流量指
令を算出する給水流量指令算出手段と、原子炉への供給
可能給水流量が減少するような異常状態を検出する異常
状態判定手段と、異常状態発生のときに運転継続される
給水ポンプに出力すべき給水流量増加指令を予め設定記
憶した流量増加指令設定手段と、通常運転時は給水流量
指令算出手段からの給水流量指令を給水ポンプに出力し
異常状態発生時は流量増加指令設定手段からの給水流量
増加指令を運転継続される給水ポンプに出力する指令信
号切換手段とを備えている。

【００３７】請求項１の発明では、原子炉への供給可能
な給水流量が減少するような異常状態となったときは、
運転継続されるタービン駆動給水ポンプに対し、供給可
能な給水流量を即座に供給できるように給水流量増加指
令を出力する。これにより、給水流量の不足を即座に補
って原子炉水位の低下を防止し、供給可能な給水流量に
見合った原子力出力での運転を継続して行う。

【００３８】請求項２の発明は、原子炉から発生する蒸
気流量及び原子炉水位に基づいて原子炉水位が所定値に
なるように給水ポンプへの給水流量指令を算出する給水
流量指令算出手段と、原子炉への供給可能給水流量が減
少するような異常状態を検出する異常状態判定手段と、
異常状態判定手段が異常状態を検出したときは通常運転
時の制御定数より大きい制御定数を給水流量指令算出手
段に設定する制御定数設定手段とを備えている。

【００３９】請求項２の発明では、原子炉への供給可能
な給水流量が減少するような異常状態となったときは、
給水流量指令算出手段の制御定数を大きい値に変更し、
運転継続されるタービン駆動給水ポンプに対し、応答を
速めた給水流量指令信号を出力する。これにより、給水
流量の不足を即座に補って原子炉水位の低下を防止し、
供給可能な給水流量に見合った原子力出力での運転を継
続して行う。

【００４０】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、異常状態判定手段で判定する原子炉へ
の供給可能給水流量が減少するような異常状態は、２台
のタービン駆動給水ポンプのうち１台が停止しかつ電動
機駆動給水ポンプが自動起動失敗した状態、又は２台の
タービン駆動給水ポンプのうち１台が停止しかつ電動機
駆動給水ポンプが起動阻止となっている状態、又は２台
のタービン駆動給水ポンプのうち１台が停止し加熱器ド
レンポンプが停止している状態としたものである。

【００４１】請求項３の発明では、請求項１又は請求項
２の発明の作用に加え、異常状態判定手段は、タービン
駆動給水ポンプが１台停止した状態で、かつ、電動機駆
動給水ポンプによるバックアップができないときに、異
常状態であると検出する。

【００４２】請求項４の発明は、通常運転時は通常の運
転操作による応答に対して原子炉水位がハンチングしな
いように給水流量を制御し、異常事態発生時は応答を速
めて原子炉水位が原子炉停止となる水位低設定に至らな
いように給水流量を制御するようにしたものである。

【００４３】請求項４の発明では、通常運転状態と異常
状態とで運転モードを変更し、通常運転状態では良好で
安定な原子力水位制御を行い、異常状態では原子炉の水
位変動をできるだけ抑制して原子炉停止を回避する。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック
構成図である。この第１の実施の形態は、図５に示した
従来の給水流量算出手段２４に対し、異常状態を判定す
るための異常状態判定手段１８と、異常状態の時に運転
継続しているタービン駆動給水ポンプ８に出力すべき給
水流量増加指令を予め設定記憶した流量増加指令設定手
段２２と、異常状態となったとき給水流量指令算出手段
２４からの給水流量指令を流量増加指令設定手段２２か
らの給水流量増加指令に切り換えてタービン駆動給水ポ
ンプ８に出力する指令信号切換手段２３とを追加して設
けたものである。

【００４５】これにより、通常運転操作時には、給水流
量指令算出手段２４にて良好で安定な原子炉水位制御を
行い、異常事態発生時には、流量増加指令設定手段２２
からの給水流量増加指令により原子炉水位の変動をでき
るだけ抑制して原子炉停止を回避する制御を行う。

【００４６】図１において、異常状態判定手段１８は、
タービン駆動給水ポンプ８の運転状態ａ、電動機駆動給
水ポンプ９の運転状態ｂ、加熱器ドレンポンプ１４の運
転状態ｃを入力し、原子炉圧力容器１に供給可能な給水
流量が減少するような異常状態が発生したか否かを判定
する。その判定は、２台のタービン駆動給水ポンプ８の
うち１台が停止しかつ電動機駆動給水ポンプ９が自動起
動失敗した状態か否か、又は２台のタービン駆動給水ポ
ンプ８のうち１台が停止しかつ電動機駆動給水ポンプ９
が起動阻止となっている状態か否か、又は２台のタービ
ン駆動給水ポンプ８のうち１台が停止し加熱器ドレンポ
ンプ１４が停止している状態か否かを判定する。これら
の異常状態が発生したときは、その検出信号ｄを指令信
号切換手段２３に出力する。

【００４７】流量増加指令設定手段２２には、異常状態
が発生したときに運転継続中のタービン駆動給水ポンプ
８に出力すべき給水流量指令値ｅが予め設定記憶されて
いる。この給水流量指令値ｅは、図１に示すようにラン
プ状の指令値であり、運転継続中のタービン駆動給水ポ
ンプ８が５０％出力から７０％出力に給水流量を増加さ
せることができる指令である。この給水流量増加指令ｅ
は、異常状態が発生したときに先行的にタービン駆動給
水ポンプ８に出力されることになる。指令信号切換手段
２３は、異常状態が発生していないときは、給水流量指
令算出手段２４からの給水流量指令ｆをタービン駆動給
水ポンプ８に出力しており、異常状態判定手段１８から
の異常状態検出信号ｄが入力されると、流量増加指令設
定手段２２からの給水流量増加指令ｅをタービン駆動給
水ポンプ８に出力する。

【００４８】ここで、異常状態が発生したときは、既存
の給水流量指令算出手段２４の出力信号である給水流量
指令ｆに対して、急速な給水流量増加指令ｅを優先して
運転中のタービン駆動給水ポンプ８に送るようにする。
この給水流量増加指令ｅは、予め実施する原子炉水位応
答解析等によって、タービン駆動給水ポンプ１台が停止
しても他の１台の運転中のタービン駆動給水ポンプ８の
給水流量増加によって原子炉水位が多少は低下しても原
子炉水位低設定に至ることないように十分早い値に定め
られる。

【００４９】この第１の実施の形態によれば、異常状態
が発生したときは、通常運転での給水流量指令ｆから急
速な変化を可能とする給水流量増加指令ｅを運転継続中
のタービン駆動給水ポンプ８に出力するので、通常運転
時は良好で安定な原子炉水位制御を行い、異常状態の時
は原子炉水位の変動をできるだけ抑制して原子炉停止に
至るような事態を回避することができる。

【００５０】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図２は本発明の第２の実施の形態を示すブロック構
成図である。この第２の実施の形態は、図５に示した給
水流量指令算出手段２４に対し、異常状態を判定する異
常状態判定手段１８と、異常状態の発生時に給水流量指
令算出手段２４の制御定数を大きな値に変更する制御定
数設定手段２６とを追加して設けたものである。

【００５１】これにより、通常運転操作時には、給水流
量指令算出手段２４にて通常の制御定数で演算された給
水流量指定で良好で安定な原子炉水位制御を行い、異常
事態発生時には、給水流量指令算出手段２４にて通常の
制御定数より大きい値の制御定数にて演算された給水流
量指令により原子炉水位の変動をできるだけ抑制して原
子炉停止を回避する制御を行う。

【００５２】図２において、異常状態判定手段１８は、
タービン駆動給水ポンプ８の運転状態ａ、電動機駆動給
水ポンプ９の運転状態ｂ、加熱器ドレンポンプ１４の運
転状態ｃを入力し、原子炉圧力容器１に供給可能な給水
流量が減少するような異常状態が発生したか否かを判定
する。その判定は、２台のタービン駆動給水ポンプ８の
うち１台が停止しかつ電動機駆動給水ポンプ９が自動起
動失敗した状態か否か、又は２台のタービン駆動給水ポ
ンプ８のうち１台が停止しかつ電動機駆動給水ポンプ９
が起動阻止となっている状態か否か、又は２台のタービ
ン駆動給水ポンプ８のうち１台が停止し加熱器ドレンポ
ンプ１４が停止している状態か否かを判定する。これら
の異常状態が発生したときは、その検出信号ｄを制御定
数設定手段２６に出力する。

【００５３】制御定数設定手段２６は、異常状態判定手
段１８で異常状態が検出されると、給水流量算出指令手
段２４に、通常の制御定数より大きい値の制御定数を設
定するための設定指令ｇを出力する。すなわち、給水流
量指令算出手段２４の制御定数Ｋ，ＫI，ＫPの全部ある
いは１部を瞬時あるいは要求される時間内に、通常の値
より大きくして原子炉給水制御装置１７における給水流
量指令算出手段２４の応答時間を早くする。これによ
り、タービン駆動給水ポンプ１台停止による原子炉給水
流量低下を検出した原子炉給水制御装置１７が極めて速
やかに給水流量の増加を運転中のタービン駆動給水ポン
プ８に送るようにする。制御定数Ｋ，ＫI，ＫPを各々ど
れくらい大きくするかは、予め実施する原子炉水位応答
解析等によって決定する。

【００５４】この第２の実施の形態によれば、異常状態
が発生したときは、通常運転での制御定数で演算された
給水流量指令ｆから、大きな制御定数で演算された給水
流量指令でタービン駆動給水ポンプ８を駆動するので、
給水流量の低下を抑制することができる。これにより、
通常運転時は良好で安定な原子炉水位制御を行い、異常
状態の時は原子炉水位の変動をできるだけ抑制して原子
炉停止に至るような事態を回避することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、通常
運転操作時には良好で安定な原子炉水位制御能力が確保
されると共に、タービン駆動給水ポンプ１台停止し、か
つ電動機駆動給水ポンプ自動起動失敗、自動起動阻止、
または加熱器ドレンポンプ２台停止のような異常事態発
生時において、原子炉水位低に余裕をみるために必要で
かつ十分な原子炉給水流量を確保することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック構成
図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック構成
図。

【図３】沸騰水型原子力発電所の給水系統の説明図。

【図４】原子炉への給水可能な給水流量が減少するよう
な異常状態が発生したときの特性図。

【図５】従来の原子炉給水制御装置における給水流量指
令算出手段のブロック構成図。

【図６】原子炉水位設定値を変更した場合の制御定数の
大きさによる特性変化を示した特性図。

【符号の説明】

１原子炉圧力容器２原子炉燃料３再循環ポンプ４主蒸気管５タービン６復水器７給水管８タービン駆動給水ポンプ９電動機駆動給水ポンプ１０復水ポンプ１１給水加熱器１２抽気配管１３加熱器ドレンタンク１４加熱器ドレンポンプ１５上部プレナム１６気水分離器１７原子炉給水制御装置１８異常状態判定手段１９加算器２０比例器２１積分器２２流量増加指令設定手段２３指令信号切換手段２４給水流量指令算出手段２５発電機２６制御定数設定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉水位が所定値を維持するように給
水ポンプを制御して前記原子炉に供給する給水流量を制
御するようにした沸騰水型原子力発電所の原子炉給水制
御装置において、前記原子炉から発生する蒸気流量及び
前記原子炉水位に基づいて前記原子炉水位が所定値にな
るように前記給水ポンプへの給水流量指令を算出する給
水流量指令算出手段と、前記原子炉への供給可能給水流
量が減少するような異常状態を検出する異常状態判定手
段と、前記異常状態発生のときに運転継続される給水ポ
ンプに出力すべき給水流量増加指令を予め設定記憶した
流量増加指令設定手段と、通常運転時は前記給水流量指
令算出手段からの給水流量指令を前記給水ポンプに出力
し異常状態発生時は前記流量増加指令設定手段からの給
水流量増加指令を運転継続される給水ポンプに出力する
指令信号切換手段とを備えたことを特徴とする沸騰水型
原子力発電所の原子炉給水制御装置。
【請求項２】原子炉水位が所定値を維持するように給
水ポンプを制御して前記原子炉に供給する給水流量を制
御するようにした沸騰水型原子力発電所の原子炉給水制
御装置において、前記原子炉から発生する蒸気流量及び
前記原子炉水位に基づいて前記原子炉水位が所定値にな
るように前記給水ポンプへの給水流量指令を算出する給
水流量指令算出手段と、前記原子炉への供給可能給水流
量が減少するような異常状態を検出する異常状態判定手
段と、前記異常状態判定手段が異常状態を検出したとき
は前記通常運転時の制御定数より大きい制御定数を前記
給水流量指令算出手段に設定する制御定数設定手段とを
備えたことを特徴とする沸騰水型原子力発電所の原子炉
給水制御装置。
【請求項３】前記異常状態判定手段で判定する前記原
子炉への供給可能給水流量が減少するような異常状態
は、２台のタービン駆動給水ポンプのうち１台が停止し
かつ電動機駆動給水ポンプが自動起動失敗した状態、又
は２台のタービン駆動給水ポンプのうち１台が停止しか
つ電動機駆動給水ポンプが起動阻止となっている状態、
又は２台のタービン駆動給水ポンプのうち１台が停止し
加熱器ドレンポンプが停止している状態であることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の沸騰水型原子力
発電所の原子炉給水制御装置。
【請求項４】原子炉水位が所定値を維持するように給
水ポンプを制御して前記原子炉に供給する給水流量を制
御するようにした沸騰水型原子力発電所の原子炉給水制
御装置において、通常運転時は通常の運転操作による応
答に対して原子炉水位がハンチングしないように給水流
量を制御し、異常事態発生時は応答を速めて原子炉水位
が原子炉停止となる水位低設定に至らないように給水流
量を制御するようにしたことを特徴とする沸騰水型原子
力発電所の原子炉給水制御装置。