JPS5928801B2 - 原子動力プラントの蒸気圧力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子動力プラント、特に高速増殖炉プラントに
おいて起動あるいは停止時に蒸気圧力を制御する装置に
関する。

高速増殖炉プラントの通常負荷（３０係〜１００係）運
転の制御方式はすでにかなりの検討がなされ一応の方式
が得られているが、起動・停止（０係〜３０係の炉出力
）時に対してはほとんど未着手の状態にあり積極的な制
御を加えたものは見かげられない。

起動・停止時のように蒸気圧力の大幅な変化がある場合
にはその蒸気圧力の変化が沸騰の状況に多大の影響を及
ぼし不都合な結果をまねく。

例えば、起動時を例にとると起動時間を短かくすること
が望ましいが、このためにはまず蒸気発生器出口の蒸気
を早い時機に過熱蒸気とする必要がある。

それには初め圧力を低い状態にして被加熱流体（水）の
飽和温度を下げて２次ナトリウムとの温度差を大きくす
ることによって入熱を増やし定格の圧力まで除々に増圧
して行く方法が考えられるが、次のような問題があって
充分な効果が得られないのが現状である。

すなわち、いま、蒸気発生器内の圧力が上がると（一般
に６０〜１７０ ａｔａの範囲にある）その圧力に対応
する飽和水エンタルピが比例的に上昇し、最初あるエン
タルピで飽和域に入っていた蒸気が昇圧後は飽和状態に
達せずサブクール域に戻ってしまうという現象が起る。

すなわち、蒸気発生器出口の過熱蒸気が昇圧により減温
し、湿り蒸気に変わるので、該蒸気が供給される過熱器
やタービンに腐蝕や過度の熱応力を発生させるという不
具合を生ずる。

本発明は前記した不具合を防止してプラントを効率よく
、かつ迅速に起動あるいは停止するための蒸気発生器出
口の蒸気圧力制御装置を提供することを目的とする。

すなわち、本願の第１の発明は蒸気発生器を出る蒸気−
水流出系に設けられた温度検出器と圧力検出器とを含み
蒸気過熱度を判定する過熱度判定器、同過熱度判定器の
出力を受けて所定の制御目標圧力を出力する圧力設定器
、および前記流出系に設けられ前記圧力設定器の出力を
受けて制御される圧力制御弁を有してなる蒸気圧力制御
装置に係り、本発明によれば前記蒸気発生器出口の蒸気
の過熱度が所定の範囲にあることが過熱度判定器により
判定され、この場合にのみ圧力制御弁は圧力設定器から
の制御目標圧力を受けて制御されるので、蒸気発生器出
口の蒸気は常に所定の過熱度に保たれ、過熱器やタービ
ンに前記した不具合を発生させることなく効率よく迅速
にプラントを起動或いは停止することができる。

さらに本願の第２の発明は、前記第１の発明に蒸気圧力
と所定の限界圧力との大小を判定する圧力限度判定器を
追加したもので、蒸気発生器を出る蒸気−水流出系に設
けられた温度検出器と圧力検出器とを含み蒸気過熱度を
判定する過熱度判定器、前器流出系に設けられ蒸気圧力
と所定の限界圧力との大小を判定する圧力限度判定器、
同圧力限度判定器の出力と前記過熱度判定器の出力とを
受けて所定の制御目標圧力を出力する圧力設定器、およ
び前記流出系に設けられ前記圧力設定器の出力を受けて
制御される圧力制御弁を有してなり、この第２の発明に
よれば、蒸気圧力が所定の限界圧力に対し、いかなる関
係にあるかが圧力限度判定器によって判定されるので、
前記した第１の発明による効果に加え、例えば起動時に
は、所定の限界圧力すなわち上限圧力より蒸気圧力が小
さいときにのみ昇圧されるので、過度の昇圧を防止しえ
、反対に停止時には下限圧力より大きいときのみ減圧す
るので過度の減圧を防止しうる。

次に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、本実施例の制御装置によって蒸気圧力が制御
される高速増殖炉プラントの系統図である。

第１図において１は原子炉の炉心で、この炉心１には、
制御棒駆動装置２を具備する制御棒３が挿入される。

前記炉心１を流れる液体す） ＩＪウムの循環系４は、
中間熱交換器５および１次循環ポンプ６を通る。

前記循環系４は通常１次Ｎａループ４と呼ばれる。

同１次Ｎａループ４に対応して前記中間熱交換器５を通
る液体ナトリウムの循環系すなわち２次ＮａループＩは
、過熱器８と再熱器９とを分れて通り、合流後蒸気発生
器１０と２次循環ポンプ１１とを順次通り前記中間熱交
換器５に帰環する。

なお前記２次Ｎａループ７には再熱器９の上流側に分配
弁１２が投げられている。

給水ポンプ１３を出て給水制御弁１４を通り、前記２次
Ｎａループ７に対応して蒸気発生器１０および過熱器８
を順次通り、更に調速弁１５を通って高圧タービン１６
に至り、同高圧タービン１６を出て再熱器９を通り低圧
タービンに至った後前記給水ポンプ１３に帰環する蒸気
−水循環系１７は、過熱器８を通って高圧タービン１６
に至る流出系１８を有する。

第２図は本実施例の制御装置の系統を示したもので、第
２図において蒸気発生器１０より出る蒸気−水の流出系
１８に設けられた温度検出器２０と圧力検出器２１は関
数発生器２２、減算器２３、比較器２４、過熱度設定器
２５、係数器２６、および符号判定器２７と共に過熱度
判定器を形成する。

蒸気発生器１０の出口の圧力を圧力検出器２１により検
出し、この圧力に対応する飽和蒸気温度を関数発生器２
２で作る。

この飽和蒸気温度を温度検出器２０により検出した蒸気
発生器１０出口の蒸気温度から、減算器２３によってさ
し引き蒸気発生器１０出口の蒸気過熱度を求める。

この過熱度と過熱度設定器２５の出力（過熱度設定値）
とを比較器２４に通して差をとり、係数器２６でこの差
に１又は−１をかける。

前記係数器２６は昇圧時は１をかげ減圧時は−１をかげ
るようにセットされている。

前記符号判定器２７は入力が零または負のときは出力は
零で入力が正の時のみ１を発生する。

又、圧力限度判定器は流出系１８に設けられた圧力検出
器２８、同圧力検出器２８と圧力限度設定器２９とに連
絡する減算器３０、同減算器３０に連絡する係数器３１
、および同係数器３１に連絡する符号判定器３２より形
成されており、前記係数器３１は前記係数器２６と、前
記符号判定器３２は前記符号判定器２Ｔとそれぞれ同様
の機能を有する。

従って同圧力限度判定器は、圧力検出器２８で検出した
流出系１８の蒸気圧力を圧力限度設定器２９の予め設定
された圧力限界値（起動時は圧力上限値、停止時は圧力
下限値）と比較し、前記蒸気圧力が所定の範囲（起動時
は圧力上限値より小さい、停止時は圧力下限値より大き
い）にあるときのみ１を出力し他のときは出力しない。

圧力設定器は、前記符号判定器２７．３２の両出力を受
は間両出力をかけ算し制御信号を発するかけ算器３３と
、同かけ算器３３の出力を受けて圧力変化速度設定器３
４、あるいは零速度設定器３５を選択的に積分器３６に
導通させるスイッチ３７とよりなっている。

前記圧力変化速度設定器３４は起動時には昇圧速度を、
停止時には減圧速度を出力し、前記零速度設定器３５は
常に出力は零である。

積分器３６は前記昇圧速度あるいは減圧速度を受けて積
分するので、その出力は時間の関数としての匍］御目標
圧力を出力する。

流出系１８に設けられた圧力制御弁３８は比例積分動作
調整器３９を経由して減算器４０に連絡し、同減算器４
０は前記圧力設定器の積分器３６と前記圧力限度判定器
の圧力検出器２８とにそれぞれ連絡している。

前述のように本実施例の前記圧力制御弁３８は比例積分
動作調整器３９、減算器４０および圧力検出器２８から
形成される補償回路を介して圧力設定器に連絡し、より
進んだ制御系を形成しているが、本発明の趣旨からいえ
ば圧力制御弁３８が圧力設定器、直接には積分器３６の
出力すなわち制御目標圧力に対応して主蒸気系１８の圧
力を制御するものであれば、必ずしも前記補償回路を必
要としない。

次に前記した構成を有する本実施例による起動時の昇圧
作用を説明する。

制御棒３を徐々に炉心１より引き抜くと炉心１の内部で
核反応が発生進行し、その発生熱は１次Ｎａループ４を
流れる液体ナトリウムにより搬出され中間熱交換器５′
において、２次Ｎａループを流れる液体ナトリウムに伝
えられ、さらに蒸気発生器１０において蒸気−水循環系
１７を流れる給水に伝えられ、給水の蒸発に寄与する。

今説明を簡潔に るために流出系１８の蒸気圧を６０ａ
ｔａから１２０ ａｔａまで毎分５ａｔａの速度で昇圧
する場合について説明する。

従って圧力限度設定器２９の圧力限界値（圧力上限値）
は１２０ ａｔａで、圧力変化速度設定器３４の昇圧速
度は５ａｔａ／分である。

今週熱度設定器２５の過熱度設定値を工０℃とすると蒸
気発生器１０の出口蒸気がこの過熱度に達するまでは前
記過熱器判定器の出力は零であり、一方圧力限度判定器
の出力は当初１であり結局前記圧力設定器のかけ算器３
３の出力は零で積分器３６は零速度設定器３５に連絡し
ており、積分器３６すなわち圧力設定器の出力は当初の
６０ａｔａに対応する出力を保持するので圧力制御弁３
８は作動されない。

更に炉出力が増して蒸気発生器１０中の熱伝達量が増大
し出口蒸気の過熱度が１０℃を越すと前記圧力限度判定
器の出力は１の状態に保たれながら過熱度判定器の出力
は１に変わり、従って圧力設定器のかげ算器３３の出力
は零から１にかわり、積分器３６は圧力変化速度設定器
３４に連絡され積分器３６すなわち圧力設定器は、たと
えば１分後に６５ ａｔａ、５分後には８５ａｔａに対
応する出力（制御目標圧力）を発生する。

同制御目標圧力は減算器４０にて圧力検出器２８の検出
圧力と比較され圧力偏差が算出、出力され同圧力偏差に
もとづいて圧力制御弁３８は流出系１８の圧力（起動、
停止時では蒸気発生器１０内の圧力と等しい）を前記圧
力設定器の制御目標圧力に一致するように制御（弁開度
が調整）される。

流出系１８の圧力が圧力限度設定器２９の圧力限界値１
２０ ａｔａに達する前に例えば８５ａｔａのときに流
出系１８の蒸気の過熱度が１０℃を割ると過熱度判定器
の出力は１から零に変わり、圧力設定器の積分器３６は
再び零速度設定器３５に連絡し、積分器３６すなわち圧
力設定器の出力すなわち制御目標圧力は８５ａｔａで一
時停止するので圧力制御弁３８の作動、すなわち蒸気発
生器１０の昇圧は再び前記過熱度が工０℃以上になるま
で停止される。

前記過熱度が１０℃以上すなわち過熱度判定器の出力が
１のまＮであっても流出系１８すなわち蒸気発生器１０
の圧力が圧力上限値１２０ａｔａを越えると、前記圧力
限度判定器の出力は１から零に変わり、従って圧力設定
器の出力すなわち制御目標圧力の上昇は停止され、圧力
制御弁３８の作動は停止される。

前記した過熱度設定器２５、圧力限度設定器２９および
圧力変化速度設定器３４の各設定値は通常の方法でプラ
ントの容量、特性等を考慮して任意に定めることができ
る。

以上起動時の昇圧の制御について述べたが、停止時の減
圧の制御も同様の要領で行なうことができる。

前記した本実施例によれば、蒸気発生器１０の昇圧は蒸
気発生器１０の出口、すなわち流出系１Ｂの蒸気の過熱
度が所定の値すなわち１０℃以上のときのみ行われるの
で、昇圧により蒸気温度が下って湿り蒸気に戻り、過熱
器８等に腐蝕発生や過大な熱応力の発生という不具合を
及ぼすことが完全に防止される。

さらに圧力限度判定器により過度の昇圧および減圧を防
止してプラントの起動および停止を効率よく円滑に実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例により制御される原子動力プラ
ントの系統図、第２図は本発明の実施例を示す制御系統
図である。 １０・・・・・・蒸気発生器、１８・・・・・・流出系
、２０・・・・・・温度検出器、２１・・・・・・圧力
検出器、２２・・・・・・関数発生器、２３・・・・・
・減算器、２４・・・・・・比較器、２５・・・・・・
過熱度設定器、２６・・・・・・係数器、２７・・・・
・・符号判定器、２８・・・・−・圧力検出器、２９・
・・・・・圧力限度設定器、３０・・・・・・減算器、
３１・・・・・・係数器、３２・・・・・・符号判定器
、３３・・・・・・かげ算器、３４・・・・・・圧力変
化速度設定器、３５・・・・・・零速度設定器、３６・
・・・・・積分器、３７・・・・・・スイッチ、３８・
・・・・・圧力制御弁、３９・・・・・・比例積分動作
調整器、４０・・・・・・減算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気発生器を出る蒸気−水流出系に設けられた温度
   検出器と圧力検出器とを含み蒸気過熱度を判定する過熱
   度判定器、同過熱度判定器の出力を受けて所定の制御目
   標圧力を出力する圧力設定器、および前記流出系に設け
   られ前記圧力設定器の出力を受けて制御される圧力制御
   弁を有してなることを特徴とする原子動力プラントの蒸
   気圧力制御装置。 ２ 蒸気発生器を出る蒸気−水流出系に設けられた温度
   検出器と圧力検出器とを含み蒸気過熱度を判定する過熱
   度判定器、前記流出系に設けられ蒸気圧力と所定の限界
   圧力との大小を判定する圧力限度判定器、同圧力限度判
   定器の出力と前記過熱度判定器の出力とを受けて所定の
   制御目標圧力を出力する圧力設定器、および前記流出系
   に設けられ前記圧力設定器の出力を受けて制御される圧
   力制御弁を有してなることを特徴とする原子動力プラン
   トの蒸気圧力制御装置。