JPS595992A - 原子炉制御装置 - Google Patents

原子炉制御装置

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JPS595992A
JPS595992A JP57114484A JP11448482A JPS595992A JP S595992 A JPS595992 A JP S595992A JP 57114484 A JP57114484 A JP 57114484A JP 11448482 A JP11448482 A JP 11448482A JP S595992 A JPS595992 A JP S595992A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control rod
withdrawal
reactor
rod insertion
core
Prior art date
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Pending
Application number
JP57114484A
Other languages
English (en)
Inventor
浅野 正幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS595992A publication Critical patent/JPS595992A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は沸騰水形原子炉を制御する装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
沸騰水形原子力発電設備は概略第1図に示す如く構成さ
れている。すなわち、図中1は原子炉圧力容器であって
、この原子炉圧力容器1内には炉心2が収容されている
。そして、この原子炉圧力容器1内で発生した蒸気は主
蒸気管3を通9、主蒸気止め弁4および主蒸気加減弁5
を介してタービン6に送られ,このタービン6を駆動す
るように構成されている。そして、このタービン6によ
9て発電機7を駆動し、発電をなすように構成されてい
る。そして、このタービン6を駆動した蒸気は復水器8
で凝縮され、復水となるように構成されている。そして
、この復水器8内に溜った復水は復水ポンダ9によって
給水加熱器Joに送られ、所定温度まで加熱されたのち
給水ポン7’JJによって原子炉圧力容器1内に給水さ
れるように構成されている。
上記給水加熱器10の加熱源はタービン6からの抽出蒸
気が用いられており、この抽出蒸気は抽気曾12を介し
て給水加熱器10に送られるように構成されている。そ
して、この給水加熱チ 器lOで給水と熱交換されて凝縮した蒸気ドレン−#1
3を介して復水器8に送られるように構成されている。
なお、上記の給水加熱器10は給水ボンダ11の上流側
および下流側に株数基設けられているものであるが、第
1図では1基のみ示す。また、14はバイパス管であっ
て、主蒸気止め弁4の上流側の主蒸気管3に分岐接続さ
れ、また復水器8に連通しておp、このバイパス管14
の途中にはパイノクス弁15が設けられている。そして
、タービン6がトリップした場合にはこのバイノクス弁
15を開弁し、パイノ’?ス管14を介して主蒸気を復
水器8に逃すように構成されている。
また、16・・・は制御棒でおって、制御棒駆動機構1
7・・・によって炉心2内に挿入・引抜され、出力を制
御するように構成されている。まだ、これら制御棒駆動
機構17・・・は制御棒駆動制御装置18によって制御
されるように構成されている。
〔背景技術の問題点〕
沸騰水形原子炉は炉心を流れる冷却材の流Nすなわち炉
心流1を変化させることによって出力を制御する。しか
し、このように炉心流旨を変化されると特に低出力時す
なわち炉心(N、量の小さな場合に炉心の安定性が悪く
なる不具合があった。
以下その理由を説明する。沸騰水形原子炉は炉心に装荷
された燃料集合体のチャンネルボッ・クス内を冷却材(
軽水)が下方から上方に流れ、このチャンネルボックス
内で沸騰して蒸気泡すなわちボイドを生じる。そして、
このがイげが生じると減速材を兼用する冷却材の密度が
減少するので中性子の減速作用が減少し、出力が低下す
る。したがって、伺らかの原因でたとえば出力が上昇す
るとボイド率が上昇し、この結果中性子の減速作用が減
少して出力が低下する。
壕だ、何らかの原因で出力が低下した場合にはボイド率
が低下し、この結果中性子の減速作用が増大して出力が
上昇する。したがって、出力に対するメイド率の影響す
なわちがイド係数は負で6D、とのボイド率と出力とは
一定のバランスを保ち炉心の出力を安定化する。そして
、このディト率は燃料集合体内を流れる冷却材の流量す
なわち炉心流綾によって変化するので、炉心流量を制御
することによって出力制御をおこなうこともできる。
しかし、出力変化に対するボイド率の変化およびボイド
率変化に対する出力の変化にはある “程度の時間遅れ
が伴うので、急激な出力変化が生じた場合、炉心の出力
は振動しながら収束してゆく現象を生じ、このような不
安定さを炉心安定性と称している。また、燃料集合体内
を流通する冷却材の流量は各燃料集合体毎に一定となる
ように冷却材の流量配分がおこなわれるが、燃料集合体
を冷却材が流通する場合の圧力損失5− は七の燃料集合体内のボイド率に影響され、ボイド率が
大きくなる程圧力損失も犬きくなる。
したがって、ある燃料集合体で出力やボイド率の変動が
生じるとこれによってこの燃料集合体内を流れる冷却材
流蓋が振動する現象を生じ、これをチャンネル安定性と
称している。
゛また、燃料集合体の下端から流入する冷却材は飽第1
温度以下のサブクール状態でおるため、燃料集合体に流
入した冷却材はすぐには沸騰せず、ある距離だけ上方に
流れる間に加熱されて飽和に達1−7でから沸騰を開始
する位置を沸騰開始点(B、B、)と称している。とこ
ろで、給水温度が高く、また燃料集合体の出力の大きな
定格運転時等にはこの沸騰開始点(B、B、)が第2図
(−)に示す如く下方にあるので、軸方向の冷却材密度
分布が均一化され、軸方向の出力分布は第2図(b)に
示す如く均一化される。しかし、給水温度が低下すると
第3図(&)に示す如く沸騰開始点(B、B、)が上方
に移動し、−ぐイドの分布が上方に片寄る。したがって
第3図(b)に示す如6− く下方の出力ピークが犬となる。そして、このように出
力分布が下方に片寄ると前記の炉心安定性やチャンネル
安定性が不安定となるものであった。
〔発明の目的〕
本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、その
目的とするところはボイド率を一定とし、低出力時にお
ける原子炉の安定性を向上させることができる原子炉制
御装置を得ることにある・ 〔発明の概要〕 本発明は原子炉出力・炉心流量比較回路によって原子炉
出力と炉心流量とを比較し、これにもとづいて制御棒挿
入・引抜it算出回路でボイド率を求め、このボイド率
を補償してボイド率を一定とするために必要な制御棒の
挿入・引抜量を算出し、制御棒挿入・引抜指令回路では
これにもとづいて制御棒の挿入・引抜指令信号を出力す
るものでおる。したがって、炉心流量が変化してもボイ
ド率は一定となるため、低流量時における原子炉の不安
定性を排除でき、原子炉の制御をより安定化することが
できるものである。
〔発明の実施例〕
以下第4図を参照して本発明の第1実施例を説明する。
図中101は原子炉圧力容器であって、この原子炉圧力
容器101内には炉心102が収容されている。そして
、この原子炉圧力容器1ox内で発生した蒸気は主蒸気
管103を通り、主蒸気止め弁104および主蒸気加減
弁105を介してタービン106に送られ、このタービ
ン106を駆動するように構成されている。そして、こ
のタービン106によって発電機101を駆動し、発電
をなすように構成されている。そして、このタービン1
06を駆動した蒸気は復水器J o sで凝縮され、覆
水となるように構成されている。そして、この復水器1
0B内に溜った復水は復水ポンプ109によって給水加
熱器110に送られ、加熱されたのち給水ボンf111
によって原子炉圧力容器101内に給水されるように構
成されている。
なお、この給水加熱器110は給水ポンダ111の上流
側と下流側に複数基設けられているものでおるが、第5
図には1基のみを示す。また、112はパイ/4ス管で
あって、主蒸気止め弁104の上流側の主蒸気管103
に分岐接続され、また復水器10Bに連通している。そ
してこのパイ・母スf112の途中にはバイパス弁11
3が設けられている。そして、タービン106がトリラ
グした場合にはこのバイパス弁113を開弁し、このバ
イパス管112を介して主蒸気を復水器108に逃すよ
うに構成されている。
そして、上記給水加熱器110の加熱源はタービン10
6からの抽出蒸気が用いられておシ、この抽出蒸気は抽
気管114を介して給水加熱器110に送られるように
構成されている・そして、この給水加熱器110で給水
と熱交換されて凝縮した蒸気はドレン管115を介して
復水器108に送られるように構成されている。
9− また、116・・・は制御棒であって、これら制御棒1
16・・・は制御棒駆動機構117・・・によって炉心
102内に挿入・引抜され、出力を制御するように構成
されている。そして、こ・h、ら制御棒駆動機構111
・・・は制御棒駆動制御装置118によって制御され、
制御棒操作の制御をなすように構成されている。
また、このような原子炉は原子炉制御装置119によっ
て制御されるように構成されておシ、以下この原子炉制
御装置119の構成を説明する。120は原子炉出力・
炉心流量比較回路でおって、この原子炉出力・炉心流量
比較回路120には原子炉出力に対応した信号および炉
心流量に対応した信号が入力されるように構成されてい
る。そして、この原子炉出力−炉心流量比較回路120
では原子炉出力と炉心流量との差を求めるよりに構成さ
れている。そして、この原子炉出カー炉心流量比較回路
120から出力された信号は制御棒挿入・引抜量算出回
路JJIJに入力するように構成されている。そし10
− て、この制御棒挿入・引抜f[算出回路121は上記の
信号からディト率の変化を求め、このがイド率の変化を
補償してディト率を一定とするために必要とする制御棒
116・・・の挿入・引抜量を以下の如く算出するよう
に構成されている。
すなわち、炉心流量の変化分を無、この炉心流量の変化
によるディト率の変化分をΔ■、またこのボイド°率の
変化を補償するに必要な制御棒の挿入・引抜量をΔCR
とし、また炉心の反応度変化tをΔに、ボイド基当シの
反応度変化量をCv、制御棒の単位長さ当pの反応度変
化量をC9Bとすると、 Δに=Cv・Δv=CcR・ΔCR・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・ (1)となる。したがって
、 となる。ここで原子炉出力をP、炉心流量をW、炉心内
のがイド率をV、制御棒の挿入長さをL、挿入本数をN
とすれば ΔV = f(P、W、ΔW)  ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(3)CV=g(V)      ・・・・
・・・・−・・・・−・・・・・・・ (4)CCR”
’11(L、N)   ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ (5)となる。したがりて、これら(
2)〜(5ン式よp必要な制御棒の本数N、挿入・引抜
量りを求めることができるものでおる。
そして、このようにして算出された制御棒の挿入・引抜
量の信号は制御棒挿入・引抜指令回路122に送られる
。そして、この制御棒挿入・引抜指令回路122はこれ
にもとづいて制御棒の挿入・引抜指令信号を制御棒駆動
制御装置118に送り、制御棒116・・・を指定され
だ量たけ挿入・引抜するように構成されている。
以上の如く構成された本発明の第1実施例の    ゛
ものは、炉心流量が小さな場合に制御棒が挿入されて出
力を抑えるので、炉心流量に対する原子炉出力の特性は
第5図に実線で示す如く、破線で示す従来のものよシ傾
斜が大となる。また、炉心流量に対する11制御棒挿入
量は第6図に示す如く、破線で示す従来のものが一定で
あるのに対し、実線で示すこの実施例のものは炉心流量
が小となるに従って制御棒挿入量が犬となる。
そして、炉心流量に対するがイド量の変化は、第7図に
示す如く破線で示す従来のものが炉心流tが小さくなる
のに従ってボイド量が大きくなるのに対し、実線で示す
この実施例のものは炉心#、量に関係なく略一定となる
。したがって、軸方向の出力分布は第8図に示す如く炉
心流量が小さな場合の出力分布(破線で示す)は炉心流
量が大きな場合の出力分布(実線で示す)と変らず、常
に一定の出力分布となる。したがって、炉心流量が小さ
な場合におけるディト率の増大、出力分布の下方への偏
寄シ等による原子炉の不安定性を排除でき、原子炉の制
御をより安定化することができる。
なお、本発明は上記の第1実施例には限定されない。
たとえば第9図には本発明の第2実施例を示す。この第
2実施例は制御棒116・・・の挿入・引抜操作後にお
ける炉心102内の出力分布、メイド分布等を測定し、
この信号を制御棒挿入・13− 引抜量補正回路123に送9.この制御棒挿入・引抜量
補正回路123から補正信号を制御棒挿入・引抜量算出
回路121に送シ、この出力分布、メイド分布が一定と
なるように制御棒の挿入・引抜量に補正を加えるもので
ある。そして、この第2実施例のものは炉心102の出
力分布、がイド分布が制御棒挿入・引抜量算出回路12
1にフィードバックされるので、制御棒の挿入・引抜量
をより正確に制御で籾る0なお、この第2実施例のもの
は上記の魚身外は前記第1実施例と同様の構成であシ、
第9図中第1実施例に対応する部分には同符号を附して
その説明を省略する。
〔発明の効果〕
本発明は原子炉出力・炉心流量比較回路によって原子炉
出力と炉心流量とを比較し、これにもとづいて制御棒挿
入・引抜量算出回路でボイド率を求め、このボイド率を
補償してディト率を一定とするために必要な制御棒の挿
入・引抜量を算出し、制御棒挿入・引抜指令回路ではと
14− れにもとづいて制御棒の挿入・引抜指令信号を出力する
ものである。したがって、炉心itが変化しても?イド
率はほとんど一定となるため、低流量時における原子炉
の不安定性を排除で畝原子炉の制御をより安定化するこ
とがで西る等その効果は犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の概略構成図でおる。また第2図(−)
は沸騰開始点の状態を説明する線図、第2図(b)Vi
軸方向の出力分布を示す線図、第3図(ル)は沸騰開始
点の状態を説明する線図、第3図(b)は軸方向の出力
分布を示す線図である。第4図は本発明の第1実施例の
概略構成図、第5図は炉心流量と原子炉出力の関係を示
す線図、第6図は炉心流量と制御棒挿入量の関係を示す
線図、第7図は炉心流量とがイド量の関係を示す線図、
第8図は炉心の軸方向の出力分布を示す線図である。ま
た、第9図は本発明の第2実施例の概略構成図である。 101・・・原子炉圧力容器、102・・・炉心、11
6・・・制御棒、119・・・原子炉制御装置、120
・・・原子炉出力・炉心流量比較回路、121・・・制
御棒挿入・引抜量算出回路、122・・・制御棒挿入・
引抜指令回路、123・・・制御棒挿入−引抜量補正回
路。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦(a) 第 (a) リア 2 ′ヤ1 方 右目  B、B。 イ尤L 1      サフパグー1ン し− 神 域 0  →11.ノド妻、。7、 60 2図 (b) 3図 (b) →1コンイ、′LI−?−I −  小′Ir二f−(Vo)    −4田りFrA
7J 第5図 曙(流i 第6図 す戸I(fL讐 第7図 第8図 1ar?1tA77

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原子炉出力と炉心流量とを測定して両者を比較す
    る原子炉出力・炉心流量比較回路と。 この原子炉出力・炉心流量比較回路からの信号にもとづ
    いて?イド率の変化を求めこのylイド率の変化を補償
    してメイド率を一定とするための制御棒の挿入・引抜1
    を決定する制御棒挿入・引抜量算出回路と、この制御棒
    挿入・引抜回路からの信号によって制御棒の挿入・引抜
    指令信号を出力する制御棒挿入・引抜指令回路とを具備
    したことを特徴とする原子炉制御装置。
  2. (2)  前記制御棒挿入・引抜量算出回路は制御棒の
    挿入・引抜後の炉心の出力分布、ボイド分布の信号が入
    力され、この出力分布、ボイド分布に対応して制御棒の
    挿入・引抜量を補正するものであることを特徴とする特
    許 囲第1項記載の原子炉制御装置。
JP57114484A 1982-07-01 1982-07-01 原子炉制御装置 Pending JPS595992A (ja)

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