JPS5975195A - 高速増殖炉プラントの出力制御装置 - 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、高速増殖炉プラントにおける出力制御装置に
関するものである。従来の高速増殖炉およびその制御装
置は、第１図に示すように原子炉（１）を主たる熱源と
し、その原子炉出力を中間熱交換器（２）、過熱器（３
）および蒸発器（４）を主とする熱交換機構を介しター
ビン発電機（９）に供給して仕事をなす構造になってお
り、原子炉（１）の出力となる１次冷却材のエネルギー
が循環流路（６Ａ）（６Ｂ）によって中間熱交換器（２
）に輸送され、中間熱交換器（２）にて１次冷却材と熱
交換された２次冷却材のエネルギーが循環流路（７Ａ）
　（７Ｂ）　（７０’）によって過熱器（３）および蒸
発器（４）に輸送され、さらに、最終的な受熱流体（水
→蒸気系）が流路（ｓＡ）　（ｓＢ）　（ｓＣ）にによ
り蒸発器（４）、過熱器（３）にて２次冷却材と熱交換
されて蒸気となり、その受熱流体の蒸気エネルギーがガ
バナ弁（１４）を介しタービン発電機（９）に供給され
て仕事をなし、その結果、原子炉（１）にて発生した原
子炉出力（１次冷却材による）を熱源としタービン発電
機（９）により電気エネルギーに変換して取り出すプラ
ントになっている。

さらに、前記プラントは、過熱器（３）の前後における
受熱流体の流路（８Ｂ）（８Ｃ）間に、過熱器（３）を
バイパスするパイ・ξ入流量制御弁（１５）が介装され
たバイパス配管（１０）が連結されているとともに、循
環流路（６Ｂ）に１次冷却材ポンプ（１１）、循環流路
（７Ｇ）に２次冷却材ポンプ（１２）、蒸発器（４）へ
の給水側の流路（８Ａ）に給水ポンプ（１３）がそれぞ
れ介装されそれぞれの流量が与えられるようになってお
り、流路（８Ｃ）のガノζす弁（１４）はタービン発電
機（９）への蒸気流量を加減するようになっている。

しかして、前記のようなプラントにおいて負荷変更を容
易にできる発電プラントとして成立させるためには、 １）発電機出力 ２）主蒸気圧力 ３）主蒸気温度 ４）蒸発器出口蒸気温度 ５）原子炉出口１次冷却材温度 の５要素を少なくとも所望の値に制御しなげればならな
い。そして、その制御に用いることのできる操作量は １）原子炉出力 ２）１次冷却材流量 ３）２次冷却材流量 ４）給水流量 ５）主蒸気流量 ６）過熱器のバイ／ぞス蒸気流量 の６要件が考えられる。

しかし、従来の前記高速増殖炉プラントの制御装置にお
いては、前記の６要件のそれぞれの流量を個別に調整す
ることはできるが、現在の高速増殖炉は設計の段階にあ
り、発電出力までを含むプラント全体にわたる総合的な
出力制御装置は開発されてなく、従って、原子炉出力に
依存した発電出力が得られるのみであって、末端出力即
ち発電出力の変更要求に対応したプラント制御はできな
い。

本発明は、従来の高速増殖炉プラントの制御装置におけ
る前記のような実情に鑑み開発されたものであって、原
子炉出力を中間熱交換器、過熱器、蒸発器等を介してタ
ービン発電機に供給するように構成された高速増殖炉プ
ラントにおいて、前記タービン発電機の発電出力を検出
する出力検出器と、発電出力の検出信号と同設定信号が
入力される比較器と、前記比較器からの信号を入力し原
子炉の制御コントロール信号を発するコントローラとを
具備した点に特徴を有し、その目的とする処は、末端出
力即ち発電出力の変更要求に対応させて該プラントの一
義的熱源になっている原子炉の出力を制御することによ
り、原子炉から発電出力までの一連の自動制御を可能に
した高速増殖炉プラントの出力制御装置を供する点にあ
る。

本発明は、前記の構成になっており、原子炉出力を中間
熱交換器、過熱器、蒸発器等を介してタービン発電機に
供給するように構成された高速増殖炉プラントにおいて
、タービン発電機の発電出力を検出する出力検出器と、
発電出力の検出信号と同設定信号が入力される比較器と
、比較器からの信号を入力し原子炉の制御コントロール
信号を発するコントローラとを具備した出力制御装置に
なっているので、出力検出器によって検出された発電出
力の検出信号と発電出力の変更要求即ちその目標値に基
づき設定された設定信号とによって、比較器、コントロ
ーラを介した制御棒のコントロールにより原子炉出力が
制御され、それに伴って原子炉に熱的に一連に配設され
ている中間熱交換器、過熱器、蒸発器等が自動的に制御
されることになり、タービン発電機の発電出力が目標値
に自動制御されて、発電出力の目標値に対応させて高速
増殖炉プラントの全体を自動制御できる。

以下、本発明の実施例を図示について説明する。

第２図に本発明の第１実施例を示しており、図中（１）
は原子炉（高速増殖炉）、（２）は中間熱交換器、（３
）は過熱器、（４）は蒸発器、（５）は原子炉の出力を
変える制御棒、（６Ａ）（６Ｂ）は原子炉（１）と中間
熱交換器（２）間の１次冷却材の循環流路、（７Ａ）　
（７Ｂ）　（７Ｇ）は中間熱交換器（２）、過熱器（３
）および蒸発器（４）間の２次冷却材の循環流路、（ｓ
Ａ）　（ｓＢ）　（８０）は蒸発器（４）、過熱器（３
）およびガバナ弁（１４）を介しタービン発電機（９）
に至る受熱流体（水→蒸気系）の流路、（９）はタービ
ン発電機、（１０）はバイパス流量制御弁（１５）を介
装した過熱器（３）のバイパス配管、（１１）は１次冷
却材ポンプ、（１２）は２次冷却材ポンプ、（１□□□
は給水ポンプであって、前記の各機構は第１図に示した
従来例と同様な高速増殖炉プラントを構成している。

さらに、本実施例においては、前記高速増殖炉プラント
において、タービン発電機（９）に発電出力を検出する
出力検出器（２１）を設け、出力検出器Ｃυの検出信号
（ｙｏ）を比較器（３１）の負端子に入力するとともに
、発電出力の変更要求に基づく目標値に設定された設定
信号（ｒ、）を比較器（３１）の正端子に入力し、同比
較器（３１）からの信号をＰＤコントローラ（４１）に
入力させ、さらに、ＰＤコントローラ（４１）から原子
炉（１）の制御棒（５）をコントロールする制御コント
ロール信号を発するように構成された出力制御装置を設
けている。

本発明の第１実施例は、前記の構成になっており次にそ
の作用を説明すると、本発明の制御対象になっている高
速増殖炉プラントのエネルギー変換過程は、原子炉（１
）において核分裂にて生じた原子力エネルギーを１次冷
却材の加熱により熱エネルギー（原子炉出力）として取
り出す。この熱エネルギーは、１次系循環流路（６Ａ）
を通り中間熱交換器（２）へ輸送され、ここで、２次冷
却材と熱交換を行なうことにより２次冷却材に熱エネル
ギーを伝達する。この熱エネルギーはさらに２次冷却材
の循環流路（７Ａ）あるいは（７Ｂ）を通って、過熱器
（３）あるいは蒸発器（４）へ輸送され、水・蒸気系の
受熱流体と熱交換を行ない、受熱流体（蒸気系）の熱エ
ネルギーおよび圧力エネルギーに変換される。受熱流体
の熱・圧力エネルギーは流路（８Ａ）あるいは（８Ｂ）
を通じてタービン発電器（９）に輸送され、ここで、タ
ービンの回転運動エネルギーさらに電気エネルギー（発
電出力）として取り出される。

いま、出力検出器（２１）によって検出される発電出力
（検出信号ｙ、）が目標値（設定信号ｒ１）より小さい
と、比較器（３１）の出力は正となり、ＰＤコントロー
ラ（４１）の出力が増大し、制御棒（５）の引き抜き量
が増して原子炉（１）における核分裂が促進され原子炉
出力が増加する。これによって、原子力エネルギーの発
生量が増し、前述のエネルギー変換過程を経てタービン
発電器（９）が発生する電気エネルギーが増大する。即
ち、出力検出器（２１）によって検出される検出信号（
ｙｌ）が上昇し、設定信号（ｒｌ）に近づくよう制御さ
れる。

なお、コントローラとしてＰＤコントローラを用いてい
るのは、もしＰＩＤまたはＰエコントローラのように■
動作によって制御偏差をＯにしようとすると、電力系統
全体の発電量偏差を１つのプラントで修正しようとする
ことになり、過負荷になってしまうという周知の問題を
生ずるのを避けるためである。

従って、前記の第１実施例は、出力検出器によって検出
された発電出力の検出信号（ｙｌ）と発電出力の変更要
求即ちその目標値に基づき設定された設定信号（ｒ、）
とにより、比較器、コントローラを介した制御棒（５）
のコントロールにて原子炉出力が制御され、それに伴っ
て原子炉に熱的に一連に配設されている中間熱交換器、
過熱器、蒸発器等が自動的に制御されることになり、タ
ービン発電機の発電出力が目標値に自動制御されて、目
標値に対応させて高速増殖炉プラントの全体を自動制御
できる。よって、従来のような末端の電気エネルギーの
過不足がなくなり合理的な運転機能が得られる。

次に、第６図に本発明の第２実施例を示しており、第２
図の第１実施例における出力検出器（２１）、比較器（
３１）、コントローラ（４１）のほかに、第３図に示す
ように主蒸気の圧力検出器（２２）、主蒸気の温度検出
器（２３）、蒸発器出口蒸気の温度検出器（２４）、原
子炉出口１次冷却材の温度検出器（２５）を設けるとと
もに、それらの各検出器に対し４個の比較器（３２）〜
（３５）、４個のＰＩＤコントローラ（４２）〜（４５
）を配置して接続している。

また、主蒸気圧力、主蒸気温度、蒸発器出口蒸気温度お
よび原子炉出口１次冷却材温度のそれぞれの目標値に基
づく設定信号（ｒ２）（ｒ３）（ｒ４）（ｒ５）（信号
発生装置は図示省略）が入力されるようになっている。

よって、前記第２実施例の作用について説明すると、 （１）発電出力による原子炉の制御作用については第１
実施例と同様であり、 （２）圧力検出器（２２）で検出される主蒸気圧力が同
圧力目標値（設定信号ｒ２）より高いと、比較器（３２
）の出力が正となりコントローラ（４２）の出力が増大
し、もってガバナ弁（１４）を開き蒸気流量を増し、エ
ネルギーおよび質量の取り出し量を増すことによって圧
力を下げ目標値に制御できる。

（３）温度検出器（２３）で検出される主蒸気温度が同
温度目標値（設定信号ｒ３）より高いと、比較器（３３
）の出力が正となりコントローラ（４３）の出力が増大
し、もってバイパス流量調節弁（１５）を開き、低温の
蒸発器出口蒸気のバイパス流量を増すことによって温度
を下げ目標値に制御できる。

（４）温度検出器（２４）で検出される蒸発器出口蒸気
温度が同温度目標値（設定信号ｒ、ｉ）より高いと、比
較器（３４）の出力が正となりコントローラ（４４）の
出力が増大し、もって給水ポンプ（１３）の回転数を上
げ、給水流量を増すことによって同温度を下げ目標値に
制御できる。

（５）温度検出器（２５）で検出される原子炉出口１次
冷却材温度が同温度目標値（設定信号ｒｓ）より高いと
、比較器（３５）の出力が正となりコントローラ（４５
）の出力が増大し、もって１次冷却材循環ポンプ（１１
）の回転数を上げ、１次冷却材の流量を増すことによっ
て同温度を下げ、同時に２次冷却材循環ポンプ（１２）
の回転数を上げ、２次冷却材の流量を増すことによって
、２次冷却材への伝熱を促進し、これによっても同温度
を下げ目標値に制御できる。

従って、前記第２実施例によれば、第１実施例と同様な
作用効果が得られるとともに、１次冷却材系、２次冷却
材系、受熱流体系を予め調整する必要がなく、それらの
各系統も自動制御が可能となり、さらに制御性能が向上
される。

なお、第２実施例においては、１次冷却材系の流量変更
と協調し２次冷却材系の流量も同時に変更できるように
しているが、 （イ）　コントローラ（４５）の出力により１次冷却材
ポンプ（１１）の回転数変更だけを行なって、２次冷却
材ポンプ（１２）は操作しないようにする。

（ロ）　コントローラ（４５）の出力により１次冷却材
ポンプ（１１）の回転数変更だけを行ない、２次冷却材
流量は主蒸気温度の制御に用いる。

（ハ）　コントローラ（４５）の出力により１次冷却材
ポンプ（１１）の回転数変更だけを行ない、２次冷却材
流量は給水流量の変更と協調させて変更する。

などの設計にすることもできる。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高速増殖炉プラント、その制御装置を示
す機構図、第２図は本発明の第１実施例を示す機構図、
第６図は本発明の第２実施例を示す機構図である。 １：原子炉、２：中間熱交換器、３：過熱器、４：蒸発
器、５：制御棒、９：タービン発電機、１０：バイパス
配管、２１：出力検出器、２２：圧力検出器、２３．２
４．２５：温度検出器、３１．３２，３３，３４，３５
：比較器、４１．４２，４３，４４，４５：コントロー
ラ復代理人　弁理士開本重文 外２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉出力を中間熱交換器、過熱器、蒸発器等を介して
   タービン発電機に供給するように構成された高速増殖炉
   プラントにおいて、前記タービン発電機の発電出力を検
   出する出力検出器と、発電出力の検出信号と同設定信号
   が入力される比較器と、前記比較器からの信号を入力し
   原子炉の制御コントロール信号を発するコントローラと
   を具備したことに特徴を有する高速増殖炉プラントの出
   力制御装置。