JPS59203988A - 制御棒駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉制御棒を電動仏ｔによって駆動制御する
ようにした制御棒駆動制御装置に係り、特に！ｔｉｌｊ
御棒の位置決め手段の改良に関する。

発明の技術的背景 従来のこの種の制御棒、駆動制御装置は、一般に＆５１
図に示す妬く構成されている。すなわち端子１に，１バ
動距舷指令を与えると、駆動時間設定器２は上記指令と
標準時間との関係から電動様、駆！助時間をｊ７出しタ
イマー３をセットする。

タイマー３は上記セットされた時間だけ電動様、駆動回
路４に動作指令・１呂号を与える。

電動イ張駆動回路４は上記動作指令信号を与えられてい
るル」間、挿入または引抜操作指令に基いて策動機５を
正回転または逆回転させる。上記電動機５の回転力＋１
ま、ｋリカ変換器６を介して制御棒７に伝達される。か
くして制御棒７の挿入または引抜きが行なわれる。

背景技術の間ｊ照点 上記構成の従来の制輯棒駆動制御装誼には次のような問
題がある。すなわち一般に制御棒７を挿入する場合に必
賛な電動機出力トルクと、制御棒７全引抜く場合に必狭
な電動機出力トルクとは、制西ｊ林７の荷址成分の影響
により異なる。したがって２駆動時間設定器２によって
設定された一定時間だけ電動イ森５を回転させるようＫ
した上記構成の装置では、上記トルクの追いにより制御
棒挿入時と制御棹引抜時とで、駆動速度に差を生じる。

このため一般には、制価１棒７の最終駆動距離は引抜時
の方が大きくなる。

第２図はそのもようを示す図である。第２図から明らか
なように、一定時間Ｔだけ電動機５に通電して回転させ
ると、挿入時においては曲線Ａで示す如く最終駆動距離
がＬｌとなシ、引抜時においては曲線Ｂで示す如く最終
駆動距離がＬ２となる。このため駆動距離にＬ２−　Ｌ
ｌ　＝　Ｅなる誤差を生じる。上記誤差Ｅは駆動時間Ｔ
の絶対値が大きいほど大きくなる。また電動機５をステ
ップ動作させる１駆動方式を採用した場合には、上記誤
差が累積加算されることになる。かくして従来の装置で
は原子炉の出力ｆｆ１Ｊ御を正確に行ない難い問題があ
った。

なお、上記誤差を除去すべく、電動様５の回転角（位置
）を検出し、その検出信号を電動機駆動制御部にフィー
ドバックして策動機５の回転すを制御するようにした装
置が考えられる。

しかし上記の如くにすると、フィードバック制御系の構
成が著しく複雑化し高価格なものになるばか）でなく、
−＋＝Ｊらかの原因によシ上記フィードバック伯号がな
くなると、制ｔａ棒７の逸走という事態を招くことにな
シ、安全管理上問題がおる。したがって上記のようなフ
ィードバック制御による誤差除去手段は採用できなかっ
た。

発明の目的 本発明の目的（は、タイマーを使用した簡易な構成の装
置であシ乍ら、制御棒の挿入および引抜き位置が常に所
蛍位置となシ、原子炉の出力制御を正確（（行なえると
共に、たとえフィードバック系が故障したような場合で
も制御棒の逸走といった事態を招くおそれがなく極めて
安全性が筒い上、低コストで製作可能な制御棒、駆動制
御装置を提供することにしる。

発明の概要 本発明は上記目的を達成すべく次の如く構成したことを
ａイ徴としている。すなわち、（駆動時間設定器によシ
制御棒の１１駆動位置に応じた策動機の駆動時間を算出
して１駆動時間設定信号を祠、この信号を可変タイマー
に与えて同タイマーの動作期間を設定する。そして上記
タイマーの動作期間中、電動様駆動回路を作動させ、制
御棒の挿入または引抜き指令に応じた電動機部動用′祇
力を送出させる。そしてこの電力を策動機に供給するこ
とによシミ動機を正回転または逆回転させ、その回転力
を操作機構を介して原子炉制御棒に伝達する。かくして
上記制御棒の挿入または引抜きを行なわせる。一方、速
度検出器によって前記制御棒の挿入速度または引抜き速
度を検出し、その検出速度を駆動時間補正器に与える。

駆動時間補正器では上記検出速度を予め定められた標準
速度と比較し、その偏差に応じた電動様駆動回路の補正
量を算出して前記タイマーに駆動時間補正信号を与え、
上記タイマーの動作期間を補正する。かくすることによ
シ、゛祇動機、駆動回路の動作時間を決定するタイマー
の動作期間は、駆動時間設定器から出力される、駆動時
１ｄｊ設定設定表、制御棒駆動速度に応じた駆動時間補
正信号とによって開側１されることになシ、制御棒の挿
入位置および引抜き位置が電動俄の速度変化等の影響を
受けないものとなる。

発明の実施例 第３図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。図において駆動時間設定器１１は原子炉制御棒のｍ
Ｋ動位置に応じた電動機１駆動時間を算出し、１駆動時
間設定信号を送出するものである。すなわち上記駆動時
間設定器１１．〆は端子ＴＡから操作指令信号Ｓ１が与
えられ、端子ＴＢから１駆動距離指令信号Ｓ２が与えら
れ、標準速度設定器１２から標準速度信号Ｓ３を与えら
れると、上記距１４ｉｎ指令信号Ｓ２と標準速度信号Ｓ
３とから′岨動機１５の、電動時間を算出し１．駆動時
間設定信号Ｓ４を町変タイマー１３へ出力する。７よお
上記、駆動時間設定器１１は操作指令信号Ｓ１を町変タ
イマー１３、後述する１駆動時１ｊｊｊｕ：正器１９に
おける積分器２ノへ伝達する。

標準速度設定器１２は′祇動扱１５の制御棒挿入時にお
ける回転速度と制御棒引抜時における回転速度との平均
速度を標準速度として設定するものであり、その標準速
度信号Ｓ３を１駆動時間設定器１１ならびに後述する１
駆動時同イ１ｉ正器１９可変タイマー１３は、駆動時間
設定器１１から送出される駆動時間設定信号Ｓ４によシ
標準的な動作期間を設定される。すなわち、可変タイマ
ー１３は駆動時間設定器１１から駆動時間設定信号Ｓ４
が入力し、且つ同設定器１ノを介して操作指令信号Ｓノ
を与えられると、オン状態となる。そして上記信号Ｓ４
により設定された動作期間を経過するとオフ状ｊムとな
る。なおこの可変タイマー１３の動作期間は後述する。

駆動時間補正器１９から、駆動時間補正信号Ｓ９を与え
られると、この補正信号Ｓ９ソ前記１駆動時間設定信号
Ｓ４とを加え合せた時間信号に応じたものとなる。

つまシ補正信号Ｓ９により動作期間が補正されるものと
なっている。

電動機１駆動回路１４は上記タイマー１３の動作期間中
だけ、制御棒１７の挿入まだは引抜き指令すなわち操作
指令（ｇ”号Ｓ１の内容に応じた電動渋カ励用電力を送
出する。この１（枢動回路１４としてはたとえば一対の
トランジスタからなる電動機正回転制御用のスイッチン
グ素子および電動機逆回転制御用のスイッチング素子を
設け、これらのスイッチング素子のいずれか一方を操作
指令信号Ｓ１により選択し、選択されたスイッチング素
子をタイマー１３の出力信号Ｓ５によシ所定期間オンと
なし、制御棒挿入時には電動機正回転駆動用電力を送出
し、制御棒引抜時には電動機逆回転駆動用電力を送出す
る如＜イ１“ｑ成したものを用いる。

電動機１５は前記１駆動回路１４から供給される電力に
より所定時間正回転または逆回転する可逆転モータであ
る。

操作機構１６は電動機１５の回転力を原子炉制御棒１７
に伝達し上記制御棒１７の挿入または引抜き操作を行な
うものであり、具体的には回転運動を直線運動に変換す
る動力変換器などで構成されている。

速度検出器１８は、制御棒１７の挿入速度または引抜速
度を検出するものであって、具体的には電動機１５に直
結されたスピードメータ等によ多構成されている。

駆動時間補正器１９は、上記速度検出器１８で検出され
た検出速度を標準速度設定器１２がら与えられる標準速
度と比較し、その偏差に応じた電動機駆動時間の補正量
を算出する。そして上記補正量に相当する補正信号ｓ９
を前記タイマー１３に与え、上記タイマー１３の動作期
間を補正するものである。具体的には図示の如く減算器
２０．積分器２〕、除算器２２等で構成されている。

上記減算器２０は標準速度設定器１８から与えられる標
準速度信号Ｓ３と、速度検出器１８から入力する検出速
度信号Ｓ６との差Ｓ７二８３−８６を得、この差信号Ｓ
７を積分器２ノに与える。

粕分８■２１は、駆動時間設定器１１を介して与えられ
る操作指令信号Ｓ１により動作開始し、前記ムシ算器２
０からの差信号Ｓ７について時間積分する。

除算器２２は上記積分器２ノの積分出力ｓ８を標準速度
設定器１２から与えられる標準速度信号Ｓ３により除す
ことによシ、駆動時間補正信号５９＝Ｓ８÷Ｓ３を得、
これを前記可変タイマー１３に与える。

次に上記の如くイ・；４成された本装置の作用効果の説
明を、動作説明を通して行なう。

先ず、駆動時間設定器１１にψＨ１ｉ＋　ＴＢから駆動
距離指令信号Ｓ２が与えられ、標準速度設定器°１２か
ら標準速度１」号Ｓ３が与えられた状態において、島゛
η子ＴＡから操作指令信号Ｓノが与えられると１、透ス
勤時間設定器１１は８１４４図に破線で示す如く信号Ｓ
２にて与えられた所定の駆動距離を標準速度ｖ２で駆動
するのに必要な時間Ｔ２を算出する。そしてこの算出１
守間Ｔ２に相当する、駆動部１間設定信号Ｓ４を可変タ
イマー１３に与える。

なお第４図は′〔駆動・機駆動速度の時間的変化を示し
だ図で、図中二つの実線は一定の駆動距離を、駆動する
場合において制御棒挿入時には駆動速朋ｖ１で時間Ｔ３
を一女し、制御棒引抜時には、１に動速度Ｖ３で時間Ｔ
１を要することを示している。なおＶｌ　＜　Ｖ３．　
Ｔｌ＜Ｔ３　ｆある。

ところで可変タイマー１３には前記駆動時間設定信号Ｓ
４のほかに駆動時間補正器１９からの補正信号Ｓ９も入
力するが、初期状態においては上記補正信号Ｓ９は零で
ある。このため可変タイマー１３は当初は設定信号Ｓ４
のみに応じた標準的な動作期間を設定される。

この状態において操作指令信号Ｓ１として挿入指令信号
がタイマー１３および電動機駆動回路１４に与えられる
と、可変タイマー１３がオン状態となシ出力信号Ｓ５を
、駆動回路１４に与えると同時に１．駆動回路１４か挿
入側に切換わる。

このため電動機１５に正回転駆動用電力が供給され、電
動イ幾１５は正回転をはじめる。したがって操作機４Ｖ
Ｑ　１６を介して制御棒１７は挿入操作される。このと
きへ電動’ｊＡ　１５恐が必要とする出力トルクは制御
棒１７の荷重成分の影響により引抜時より大きい。した
がってこのときの、駆動速度ｖ１は第４図に示す如く標
準速度ｖ２よシ小さいが、この速度Ｖ）は速度検出器１
８によって検出され、駆動時間補正器１９における減算
器２０に検出速度信号Ｓ６として入力する。このため上
記減算器’２０により標準速度信号Ｓ３と検出速度信号
Ｓ６との差が算出される。つ１シ標準速度ｖ２に対する
検出速度ｖノの偏差が検出される。

この偏差に相当する差信号Ｓ７は、禄作指令信号Ｓ１の
入力と同時に動作開始する積分器２１によって時間積分
される。上記積分器２ノの積分出力信号Ｓ８は、除算器
２２において標準速度信号Ｓ３で除される。つまシ駆動
速度が標準速ｙ　ｖ２から挿入時速度ｖ１に減じること
によって生じる駆動距離の不足分を、標準速度Ｖ２で、
駆動するのに要する時間が算出される。そしてこの算出
結果である駆動時間補正信号Ｓ９が可変タイマー１３に
与えられると、可変タイマー１３は上記補正信号Ｓ９に
応じた時間だけ動作期間を延長される。

なお実際の’ｔｉ動イエ（、駆動速度つまり検出速度は
■１であるため、理論上はＪｃ分出力侶信号８を検出速
度信号Ｓ６で除すことにより、前記、駆動距離の不足分
を検出速度ｖ１でｉ％動するのに必要な時間ｋＲ出する
ことの方が、よシ正確な補正を行なえるといえる。しか
し、検出速度Ｖ）は一般には不安定て、微細に変動する
ことが予測されるので前述した如く標準速度で除す方が
演算上の安定・跣にすぐれているといえる。なお標準速
度ｖ２で除した場合と検出速度ｖ１で除した場合とを比
咬してみると、現実には殆んど差がなく、第５図の曲Ｈ
Ｍで示すように、１ヅ動距離は指令信号Ｓ２に対応した
１駆動距離りにはＣ圧苛しいものとなる。

ｆｉｊ：Ｊ舞林引抜Ａｙへ励の場合も上述した挿入、駆
動の場合と同様に作動する。ただしこの場合は第４図に
示す如く・演出速度Ｖ３が標準速度ｖ２よシ大きいので
、そのＶｄ差に応じてタイマー１３の動作ル」間はＴＢ
からＴｌへ鼠少する。その結果、第５図の曲ｋｉ　Ｎで
示すように（５Ｚ動距離ははソ指令距？４ｍ　Ｌに等し
いものとなる。

このように本装置においては、実際の駆動速度に応じて
電動機１５のａ動時間が制御されるので、貨」１」徊１
棒挿入時と俄」個＋４卆引］友時における１駆劾トルク
の違いによシ駆動速反が異なっていても、制御棒１７の
駆動距離すなわち挿入位置は指令信号Ｓ２に従ったもの
となる。つまシ稍度のよい制御棒の位置決めを行なえる
。また制御棒１７の挿入位１ｄの変化に伴う摺動摩擦の
変化等によシ駆動速度が複雑に変化する場合であっても
、上記速度変化に追縦して駆動時間が正確に補圧される
ので、常に所定の駆動圧ら１〔が確保きれる。さらに制
御朴操作禄楢１６等の経年変化によシ、駆動速度が変化
する場合においても、駆動距離を自動的に補正できるの
で所要の位ｊｆｆｌ決め精度をに持できる。そして特に
本装置では可変支 タイマー１３の動作期間自体を補正するのでりるため、
／ことえ速度検出器１８に異常が生じたような場合にお
いても、１駆動速度設定器ノーから設定された標準１駆
動時間に応じたタイマー出力Ｓ５が送出されるので、少
なくとも制御棒１７の逸走といった争、ぎは回ｉし得る
。栓た木製［においてはタイマー１３を介して肱動時り
の制御を行なう方式のものであり、複雑なフィードバッ
ク制御回路を要さない。このため製作６？が低廉ですむ
利点がある。

なお本発明は上述した−実り一例に限定されるものでは
ない。たとえば前記実施例では速度検出器１８を電に’
Ｊ機１５に結合した場合を示したが、ｈｔ作ｉ党′ｌｌ
ｕ　１６あるいは制御棒１７に結合させてもよい。要は
制御イ阜１７のへ動速夏を正確に検出できればよい。こ
のほか本発明の幾旨を逸脱しない範囲で株々変形実施で
きるのは勿論である。

発明の効果 本発明によれば、速度検出器によシ検出された制御坤悸
の挿入速度言たは引抜速度を予め定められた標準速度と
比較し、その偏差に応じた電動機出動Ｆ＃８間の補正量
を算出し、これを、駆動時間設定器によシ顕準的な動作
ル」間を設定されている可変タイマーに与え、上記タイ
マーの動作期間のイ＋１正を行なうようにしたので、電
動機の駆動時間が制御１ｌ−（１作の芙屍の駆動速度に
応じたものとなる。その、結果、Ｗ１’Ｊ　御枠の挿入
位置および引抜位置が電動機の速度変化等の影譬を受け
ないものとなる。かくして、タイマーを使用した簡易な
構成の装置であり乍ら、制御棒の挿入位置および引抜位
置が常に所要位置となシ、原子炉の出力制御を玉石；７
：に行なえる上、たとえ速度検出器の故障といったフィ
ードバック系の故障が生じても制御棒の逸走といった事
態を招くおそれがなく極めて安全性が高い上、構成が藺
草で低コストで製作可能な制御棒、駆動制御装Ｕ：を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒Ｆｉｓｔ　ｒ’ｊＪ制御装嶽の一
例を示すブロック図、第２図は上記従来装＃ｌにおける
駆動時間と駆動距離との関係を示す特性図、第３図〜ε
Ｈ’：　５図は本発明の制４ｒｌｌ梓駆動制御製１行の
一実施例を示す図で、第３図はイ’ｉｒＪ成を示すブロ
ック図、Ｌｉｊ７４図は１駆動時間と速度との関係を４
〜 示す特性図、第５図はｊｊ１％動時間と駆動圧？ｉ１’
Ａの関係を示す特性図である。 １１・・・、戟ス動時同設定器、１２．、、ｇｉ準速度
設定器、１３　・可変タイマー、１４−・紀ｊ：ｔＨ；
ｒ、え・、３動回路、１５　・電動様、１６・・操作機
構、１７・・制御棒、１８　・速度検出器、１９−町駆
動時間補正器、２０・・・減算器、２〕・・・積分器、
２２・・・除算器） 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦筑４　図 一片閏　　１１１２１３ 第１頁の続き ０発　明　者　佐藤隆雄 日立市森山町１１６８番地株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 ０発　明　者　麻野廣光 東京都千代田区内幸町１丁目１ 番６号東京芝浦電気株式会社東 京事務所内 ■出　願　人　東北電力株式会社 仙台型一番町３丁目７番１号 ０出　願　人　中部電力株式会社 名古屋市東区東新町１番地 ■出　願　人　中国電力株式会社 広島市中区小町４番３３号 ０出　願　人　日本原子力発電株式会社東京都千代田区
大手町１丁目６ 番１号 ■出　願　人　北陸電力株式会社 富山市桜橋通り３番１号 ■出　願　人　株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号 ■出　願　人　株式会社東芝 川崎市幸区堀川町７２番地

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉制御棒の駆動位置に応じた電動機の駆動時
   間を算出し駆動時間設定信号を送出する駆動時間設定器
   と、この駆動時間設定器から送出される。１．枢動時間
   設定信号によシ動作期間を設定される可変タイマーと、
   この可変タイマーの動作期間中だけ制御１Ｌ４ｉ棒挿入
   指令まだは制御棒引抜指令に応じた電動機駆動用電力を
   送出する電動後５１枢動回ｊ塔と、この電動４銭、駆動
   回路から供給される電力により所定時間正回転または逆
   回転駆動される電動イ歳と、との策動、羨の回転力を原
   子炉制御棒に伝達し上記制御棒の挿入または引抜操作を
   行なう操作餞、１庁と、前記制御棒の挿入速度または引
   抜速度を検出する速度検出器と、この速度検出器で検出
   された速度を予め定められた標準速度と比較しその偏差
   に応じた箪動俵駆動時間の補正量を算出して前記タイマ
   ーに屈励時間補正傷号を与え前記タイマーの動作時間を
   補正する駆動時間補正器とを具備したことを特徴とする
   制御棒駆動制御装置。
2. （２）駆動時間補正器は、標準速度に対する検出速度の
   偏差を得る減算器と、この減算器で得た偏差を時間株分
   する積分器と、この積分器の積分出力を標準速度で除算
   して補正量を算出する除算器とで画成されていることを
   特徴とする特訂請求の範囲第（１）項記載の制御棒駆動
   制御装置。