JPS60122393A - 原子力発電プラント出力調整装置 - Google Patents

原子力発電プラント出力調整装置

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JPS60122393A
JPS60122393A JP58229151A JP22915183A JPS60122393A JP S60122393 A JPS60122393 A JP S60122393A JP 58229151 A JP58229151 A JP 58229151A JP 22915183 A JP22915183 A JP 22915183A JP S60122393 A JPS60122393 A JP S60122393A
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JP
Japan
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output
reactor
limit value
power plant
nuclear power
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Application number
JP58229151A
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English (en)
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小椋 浩一
昭男 柳沢
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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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] 本発明は沸騰水型原子力発電プラント(BURプラント
)における発電機出力を自動的に制御する原子力発電プ
ラント出力調整装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 原子力発電プラントにおいては、これまで基底負荷(定
常負荷)運転を行なうのが通例であったが、近年の原子
力発電比率の高まりにつれ、負荷追従運転に対する必要
性が強くなってきた。原子炉の負荷追従においては原子
炉燃料の健全性が保証されねばならず、その負荷追従パ
ターン(出力上昇率、負荷変動中)は事前の炉心性能評
価により十分なチェックが必要になる。しかしながら、
運転前の負荷変動に関するオフライン評価は、実際の運
転における計画に対する即応性に乏しく、また、実際の
運転状態の原子炉核計装系データが使用できないため、
ある程度の誤差を見込んだ運転パターン計画とせざるを
得なかった。
[発明の目的] 本発明は、確実に燃料の健全性を確保し、また、運転員
の負荷を軽減した原子力発電プラント出力調整装置を提
供することを目的とする。
[発明の概要] このため本発明は、運転パターン発生装置を設けて、負
荷設定値を自動的に変化させ、その変化する負荷設定値
と原子炉出力との差が0になるように再循環流量を制御
する一方、原子炉核計装信号に基づき原子炉内熱出力分
布を計算し、その熱出力分布が制限範囲内にあるか否か
監視し、制限範囲を逸脱するとき、負荷設定値の変化を
禁止することにより、燃料の健全性を確保するようにし
たことを特徴としている。
[発明の実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る原子力発電プラント出
力調整装置のブロック構成図を示したもので、1は原子
炉、2は運転パターンを選択指示する運転パターン指示
器、3はその指示に基づいて選択されたパターンで負荷
設定値を自動的に変化させる運転パターン発生装置であ
る。
この運転パターン発生装置3は例えば第2図に示すよう
なパターンの折点毎の時刻りと発電機出力設定値Gとを
パターン毎に各テーブルに記憶しており、運転パターン
指示器2から与えられる運転パターン番号に応じて例え
ばそのテーブルの1つ(G + r G 2r F−s
 r t 21 t、3)が選択されると、これらのデ
ータに基づき演算を行ない、第2図に示すパターンで変
化する負荷設定値を主蒸気流量に換算して出力する。
4は原子炉1内の各種プロセス信号を入力するプロセス
データ入力装置、5は出力比較装置である。
この出力比較装置5は、例えば第3図に示すように、常
時に閉じている接点51を介して負荷設定値レジスタ5
2に刻々貯えられる設定値Gとプロセスデータ入力装置
4から得られる主蒸気流量値Fとを比較器53で比較し
、その偏差Eを出力する。なお、接点51は後述する制
限値比較判定装置10から出力される解除/許可信号A
に応じて開/閉される。
6はその偏差Hに応じて再循環流量を制御する原子炉出
力調整装置、7はその出力に応じて冷却材流量の制御を
行なう再循環流量制御装置、8は再循環ポンプである。
9はプロセスデータ入力装置4を介して原子炉核計装系
から得られる炉内中性子東読みを基に燃料の出力分布を
計算する出力分布計算装置である。
この出力分布計算装置9は1例えば第4図に示すように
、短周期出力分布計算部91、制御棒パターン記憶部9
2、積算値データ記憶部93、定時性能計算部94から
成り、プロセスデータ入力装置4から入力する中性子束
検出装置読みB、制御棒パターンCに基づき定時性能計
算部94で定時(例えば1時間毎)に出力分布計算を行
ない、その出力分布をDとして後述する制限値作成登録
装置11に出力すると共に、その出力分布に従って燃料
燃焼度積算を行ない、積算値データ機憶部93へ転送す
る。一方、短周期出力分布計算部91では、定時性能計
算部94と同様入力する中性子束検出装置読みBと制御
棒パターンCとに基づき、出力分布計算を短周期(例え
ば1分毎)に行ない、その出力分布■1を制限値比較判
定装置10に出力する。
10は出力分布計算装置9から入力される出力分布デー
タが熱的制限値を越えているか否か第5図 4− のフローチャートで示すように判断し、その結果、解除
/許可信号Aを出力比較装置5に出力する制限値比較判
定装置である。
1】は燃料の熱的制限値を作成する制限値作成登録装置
、12はその制限値を保存し、制限値比較判定装置lO
へ出力する記憶装置である。
次に、以上のように構成される原子力発電プラント出力
調整装置の作用を説明する。
原子炉燃料に関する熱的制限値は種々定義されるが、本
実施例にて説明するのは″燃料ならし運転″に関する制
限値である。即ち、燃料棒の急激な熱出力の変化により
生ずると考えられる燃料ペレットと被覆管との相互作用
による被覆管破損を避ける目的で定められる制限値とす
る。この制限値の原理は、過去に経験した熱出力密度以
内であれば急激な出力変化は可能であるが、経験してい
ない熱出力密度を発生させる場合は、熱出力上昇率は規
定値以下とするというものである。
このため、先ず出力分布計算装置9はプロセスデータ入
力装置4から入力される中性子東検出装置読みBと制御
棒パターンCとに基づき燃料セグメント毎の熱出力即ち
セグメント出力密度P(K、J、L)を計算するにのと
き、中性子東検出装置読みBとセグメント出力密度Pと
の相関係数は事前に計算され出力分布計算装置9内に記
憶されている。
ここで、しは炉心内に格子状に配置される4本の燃料集
合体を単位として付される番号のことで。
例えば電気出力110万KW級の原子炉では1〜216
までとなる。Jはその格子状領域内の4本の各燃料集合
体に順番に付された番号のことで1〜4である。
Kは燃料集合体の単位長さ毎に付される番号のことで、
通常1〜24までである。
このように、出力分布計算装置9では、炉心内に3次元
配列される各燃料セグメントの熱出力を第4図の短周期
出力分布計算部91.定時性能計算部94で計算し、短
周期毎の出力分布Hを制限値比較判定装置10へ渡す一
方、定時毎の出力分布りを制限値作成登録装置11へ渡
す。
これにより、制限値作成登録装置11では定数毎の出力
分布り即ち各セグメント出力密度Pと時間経過から燃料
のならし運転に関する制限値PCを下記(1)式に基づ
き計算する。
ここで、PC:前回値(初期値は8にり/FT)pc’
 :最近まpc値 Rr : PCIOMR基準による上昇率T1:現在時
刻 To=PCが最後に更新された時刻 このようにしてめたPC(K、J、I、)を記憶装置1
2に格納登録する。
制限値比較判定装置10では、記憶装置12に登録され
たこの制限値PC(K、J、I、)と、出力分布計算装
置9からの短周期毎の出力分布11即ち各セグメント出
力密度P(に、J、L)とを比較する。
即ち、制限値比較判定装置10では各セグメント出力密
度P(K、J、L)を制限値PC(K、J、L)を比較
するに先立って、先ず、出力分布計算装置9でセグメン
ト出力密度Pを算出したときの制御棒位置パター7= 一ンと、制限値作成登録装置11で制限値pcを算出し
たときの制御棒パターンとに不一致が無いか否か調べる
([1)。これは、出力分布計算装置9でのセグメント
出力密度Pの計算は、そのときの制御棒パターン即ち制
御棒の引抜挿入位置を考慮に入れて行なうため、制限値
作成登録装W11で制限値PCの計算値にある制御棒の
引抜挿入操作が行なわれて制御棒パターンが変化すれば
、その結果出力分布計算装置9から得られるセグメント
出力密度Pと、記憶装置12に登録された変化前の制限
値PCとを比較する意味が無くなるからである。
この結果、制限値pc算出後に制限棒の引抜挿入操作が
行なわれて制御棒パターン不一致となった場合は、直ち
に解除信号へを出力比較装置5に出力しく112)、第
3図の接点51を開くことにより負荷設定値Gの変化を
阻止する。この結果、負荷設定値は負荷設定値レジスタ
52により現状を維持し、制御棒引抜操作による熱出力
増大を抑えて出力を一定に保つ。これにより、制限値か
らの逸脱が防止され、無用なプラントトリップが無くな
る。
8− 一方、制御棒パターンに変化が無ければ(111のN)
各セグメント毎にPとPCとの比較を行なうため、K、
J、Lを1に初期化する(113)。次いで、下記(2
)式が成立するか否か判定する(114)。
P (K、J、L )−PC(K、、1.I、 )≦C
0N5T (囮/F1″)・・・・・・(2)ここで、
C0N5TはPC更新時の上昇率からまる定数で、0.
3にW/FT程度である。
この(2)式の成立判定をに、J、Lを(115)〜(
120)で示すように順次+1することにより、Kを1
からK。
まで、Jを1からJoまで、Lを1からLoまで更新す
ることにより各セグメントについて上記(2)式の成立
性を判定する。因みに前述の例ではKo”24、Jo=
4、Lo=216である。
このような判定処理を行なう過程で1つでも(2)式が
成立しないセグメントが存在すれば(114のN)、解
除信号Aを出力比較装置5に出力し、直ちに負荷設定値
をホールドすることにより、無用な原子炉のスクラムを
防止することができる。
これに対して、全てのセグメントについて(2)式が成
立すれば、制限値比較判定装[10は許可信号Aを出力
比較装置5に出力し、接点51を閉じる。
これにより、出力比較装置5はプロセスデータ入力装W
4から入力する主蒸気流量値Fと運転パターン発生装置
3から与えられる負荷設定値Gとを比較器53で比較し
、その偏差Eを原子炉出力調整装置6に加える。この偏
差Eに応じて原子炉出力調整装置6は再循環流量制御装
置7を制御し、再循環流量制御装置7は再循環ポンプ8
を制御することにより、再循環流量を調整することによ
り、主蒸気流量即ち原子炉出力従って原子炉発電プラン
ト出力を運転パターン通りに制御する。
第6図はBWR原子炉運転時の運転可能範囲を示す炉出
カー冷却材流量図を示したものである。図中、横軸は冷
却材流量0、縦軸は炉出力、Uは運転可能範囲、Vl、
V2は運転ラインを示し、上下方向の相異は制御棒位置
パターンの差異による。例えば、運転ラインv1を90
%制御制御ターンとし、出力調整運転を行なうため、冷
却運転パターン発生装置3からの出力に基づき、炉出力
P1←→P2の変動を実現させる場合、冷却材流量をO
1←→02と変化させればよく、これは出力比較装置5
の接点51を閉じた状態でプロセスデータ入力装置4−
出力比較装置5−原子炉出力調整装置6−再循環流量制
御装置7−再循環ボンプ8−原子炉1のループで実現さ
れる。この運転過程において、冷却材流量を01−02
間で制御中に制御棒の引抜が行なわれる等して急激な出
力上昇が生じた場合、直ちに制限値比較判定装置10か
らの信号Aは解除信号に変り、出力比較装置5の接点5
1を開き、そのときの原子炉出力を保つように制御する
。これにより出力上昇は止り、運転状態はU内に維持さ
れ、制限値逸脱による燃料破壊は防止され、無用な運転
停止が避けられる。
また、燃料燃焼時に、熱中性子を無駄に吸収するキセノ
ン135.サマリウム149等の毒物が出力分布の関数
で生成するが、この毒物は出力変動があったとき、4,
5時間遅れで最大値に達し、12時間後に定常状態に落
ち着く。従って、従来のように電子計算機を用いて炉心
性能評価をオフラインで行ない、その結果で炉心出力を
監視している場合、出力変動時に上記のような毒物生成
による効果を考慮して炉心出力を監視しなければならず
、運転員には大きな負担になっていたが1本実施例のよ
うに炉心出力の高周期監視と出力保持を自動的に行なえ
ば、運転員の負担は軽減され、原子力発電プラントの運
転監視が安全にしかも効率良く行なわれるようになる。
尚、上記実施例では、″燃料ならし運転″の制限値につ
いて説明したが、他の制限値、例えば、限界出力密度に
関する制限値についても同様に適用できる。また、これ
らの制限値のAND条件にて出力比較装置5にインター
ロックをかける場合にも適用できる。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、運転員に負担をかけるこ
となく、炉心の健全性を確保した上で、負荷要求に応じ
た原子力発電プラントの出力調整運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る原子力発電プラントの
ブロック構成図、第2図は第1図の運転パ12− ターン発生装置で発生する一例を示す運転パターン図、
第3図は第1図の出力比較装置の具体的構成図、第4図
は第1図の出力分布計算装置の具体的構成図、第5図は
第1図の制限値作成登録装置での処理を示す流れ図、第
6図は第1図の運転領域説明図である。 1・・・原子炉、2・・・運転パターン指示器、3・・
・運転パターン発生装置、4・・・プロセスデータ入力
装置、5・・・出力比較装置、6・・・原子炉出力調整
装置、7・・・再循環流量制御装置、8・・・再循環ポ
ンプ、9・・・出力分布計算装置、10・・・制限値比
較判定装置、11・・・制限値作成登録装置、12・・
・機憶装置。 第3図 G 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 負荷設定値と原子炉出力との偏差に応じて原子炉再循環
    流量を制御することにより、原子力発電プラントの出力
    を調整する原子力発電プラント出力調整装置において、
    負荷設定値を予め決められたパターンで変化させる手段
    と、原子炉核計装信号に応じて原子炉内熱出力分布を計
    算する手段と、その原子炉内熱出力分布に応じて熱的制
    限値を作成、登録する手段と、その登録した熱的制限値
    と前記原子炉内熱出力分布とを比較し、その差が所定範
    囲を逸脱するとき前記負荷設定値の変化を阻止する手段
    とを備えていることを特徴とする原子力発電プラント出
    力調整装置。
JP58229151A 1983-12-06 1983-12-06 原子力発電プラント出力調整装置 Pending JPS60122393A (ja)

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