JPS6018039B2 - 原子炉給水制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は沸騰水型原子力発電プラントの給水制御装置に
係り、特にプラントの運転中において主給水ポンプが故
障停止した場合の対応手段の改良に関する。

一般に沸騰水製煉子力発鶏プラントにおいては、複数台
の主給水ポンプのうちの一合が停止すると、予備の補助
給水ポンプ全台が自動的に起動し給水機能を補うものと
なっている。

また原子炉の水位が低警報設定点である下限レベルまで
低下したときには原子炉再循環ポンプ速度をランバック
し、原子炉出力を下げるインターロックが設定されてい
る。かくして主給水ポンプが故障し停止した場合におい
ても発電プラントの運転を継続できるようにしている。
しかしながら、上記従来の装置には次のような問題があ
る。

すなわち補助給水ポンプが全台起動したときは通常は原
子炉の水位が下限レベルまで低下するには至らず、格別
問題を生じないが「再循環ポンプの駆動水による流れな
どによって原子炉水位が定常時でも揺らいでいるため、
主給水ポンプ停止後の一訊時的な水位低下と相像って下
限レベル以下になることが起りうる。このような姿態が
生じると、再循環ポンプ速度のランバツクによる炉出力
の低下に対する給水量が過剰となり〜原子炉水位が高水
位タービントリツブ設定点である上限レベルに達してス
クラムに至り、原子炉は停止してしまう。したがって所
期の目的を達成できないことになる。一方、補助給水ポ
ンプが何らかの原因で全台数とも自動起動に失敗すると
、原子炉水位は急腿に下限レベルまで低下し「再循環ポ
ンプ速度がランバックし、原子炉出力が低下する。

このとき給水制御器により故障停止してない主給水ポン
プの給水量増加制御が行なわれ炉水位は上昇する。そし
て原子炉水位が整定に向うころ「原子炉水位は上昇して
上限レベルに接近する。したがって給水制御器の積分ゲ
インが適切でない場合には炉水位が上限レベルに達し、
原子炉が停止することになる。本発明はこのような事情
を考慮してなされたものであり、その目的は複数台の主
給水ポンプのうち一部の台数が故障して停止した場合に
おいて「自動的に起動制御される複数台の補助給水ポン
プの起動状態如何に拘らず原子炉水位を適切に制御でき
原子炉を停止させることなくプラントを安定に運転継続
することのできる原子炉給水制御装置を提供することで
ある。

以下〜本発明の詳細を図面に示す実施例によって明らか
にする。

第１図は本発明の原子炉給水制御装置を備えた沸騰水型
原子力発電プラントの構成を示す図で、図中実線にて接
続した経路は給水ないし蒸気の経路であり、図中一点鎖
線で示した経路は電気信号の経路である。第１図におい
て、１は原子炉圧力容器であり、この圧力容器１で発生
した蒸気は主蒸気管２を通して主タービン３へ送られる
。

主タービン３は発電機４を回転させ発電を行なう。主タ
ービン３で仕事をした蒸気は復水器５で凝縮されたのち
、主給水ポンプ６Ａ，６Ｂによって送り出される。送り
出された水は給水管７を介して圧力容器１の中へ給水さ
れる。上記主給水ポンプ６Ａ，６８は王タービン３へ送
られる蒸気の一部で回転する蒸気タービン８Ａ，８Ｂに
よって駆動される。蒸気タービン８Ａ，８Ｂの蒸気入口
には止〆弁９Ａ，９８および加減弁１０Ａ，１０８が設
けられており、上記加減弁１０Ａ，竃ＯＢ‘ま主給水制
御器１１からの制御信号によって制御される。主給水制
御器１１は原子炉水位計１２で計測された原子炉水位信
号ＳＩと、主蒸気管２に譲魔された主務気流量測定器ｉ
３にて計測された主蒸気流量信号Ｓ２と、給水管７に設
置された給水流量測定器１４にて計測された給水流量信
号Ｓ３とを入力信号として作動する。

すなわち原子炉水位信号ＳＩと設定器１５にて設定され
た原子炉水位設定値との偏差を得ると共に、主蒸気流量
信号Ｓ２と給水流量信号Ｓ３との偏差を得、これらの偏
差に応じた制御信号Ｓ４を蒸気タービン８Ａつ ８８の
加減弁１０Ａ，１０８に与えて関度調整を行なう。かく
して給水流量の制御が行なわれト原子炉水位が設定値に
一致する如く制御される。水位設定器１５は水位信号Ｓ
Ｉと後述する副給水制御器亀蟹からの水位設定値変更指
令信号Ｓ２５によって設定値を変更されるものとなって
いる。前記主給水ポンプ６Ａ，６８と並列的に設けられ
た補助給水ポンプ１６Ａ，１６８は、主給水ポンプ６Ａ
，６Ｂの一つが故障停止した場合において駆動モータ１
７Ａ，亀？Ｂによって駆動される。

上記モータ亀７Ａ，亀７８は後述する副給水制御器１８
によって制御される。一方「水位警報器１９は、前記原
子炉水位信号Ｓｉを入力信号として作動し、原子炉水位
が下限レベルまで低下すると、水位警報信号Ｓ５を送出
する。

この水位警報信号Ｓ５は一方において原子炉再循環ポン
プ２０のモータ２１に与えられ上記ポンプ２０の速度を
ランバックさせる。また上記水位警報信号Ｓ５は副給水
制御器１８に与えられる。副給水制御器１８は、端子Ｔ
１，Ｔ２に到釆する主給水ポンプ６Ａ，６８の運転・停
止状態信号と「端子Ｔ３，Ｔ４に到来する補助給水ポン
プ１６Ａ，１６８の運転・停止状態信号と、端子Ｔ７に
到来する水位警報器信号とを入力信号として作動し、端
子Ｔ５，Ｔ６から補助給水ポンプ１６Ａ，１６Ｂの駆動
モータ１７Ａ，１７８へ起動・停止指令信号を送出する
と共に、端子Ｔ８から水位設定器１６へ水位設定値変更
指令信号Ｓ２５を送出するものとなっている。

第２図は上記副給水制御器１８の具体的構成例を示した
ブロック図である。

第２図において２１は端子Ｔ１，Ｔ２に到来する主給水
ポンプ６Ａ，６Ｂの運転・停止状態信号ＳＩ１，Ｓ１２
から、主給水ポンプ６Ａ，６Ｂのうちの一合が停止した
ことを検知する主給水ポンプ停止検知器である。２２は
端子Ｔ３，Ｔ４に剣釆する補助給水ポンプ１６Ａ，１６
Ｂの運転・停止状態信号Ｓ１３．Ｓ貴４から、補助給水
ポンプ１６Ａリ１６Ｂのうち起動したポンプの台数を検
知する補助給水ポンプ起動台数検知器であり、起動台数
が０台であるときは出力端子ＴＯＯから信号ＳＯＯを送
出し、１台であるときは出力端子ＴＯＩからＳＯＩを送
出し、２台であるときは出力端子Ｔ０２から信号Ｓ０２
を送出する。

２３Ａおよび２３８はたとえぱフリップフロップ回路か
らなる起動・停止指令器であり、前記主給水ポンプ停止
検知器２１からの信号Ｓ２１によってセット状態となり
、起動指令信号Ｓ１５およびＳ１６を端子Ｔ５，Ｔ６か
ら送出する。

また後述する択一停止指令器２４からの信号Ｓ２４Ａ，
Ｓ２４８によってリセット状態となり、停止指令信号Ｓ
１５，Ｓ１６を端子Ｔ５，Ｔ６から送出する。択一停止
指令器２４は、端子Ｔ７に到来する水位警報信号Ｓ５と
前記起動台数検知器２２の出力端子Ｔ０２からの信号Ｓ
０２とが入力したときリセット信号Ｓ２４ＡまたはＳ２
４Ｂを送出する。２５は炉水位設定点低下指令器であり
、端子Ｔ７に到来する水位警報信号Ｓ５と前記起動台数
検知器２２の出力端子ＴＯＯからの信号ＳＯＯとが入力
したとき、水位設定値変更指令信号Ｓ２５を端子Ｔ８か
ら送出する。

次に上記の如く構成された本装置の動作等について第３
図および第４図に示す波形図を適時参照し乍ら説明する
。

主給水ポンプ６Ａ，６８のうちの一合が故障停止すると
、副給水制御器１８の端子Ｔ１，Ｔ２に到釆している運
転・停止状態信号ＳＩ１，Ｓ１２の一つがなくなる。

そうすると、停止検知器２１がそれを検知して信号Ｓ２
１を送出する。このため起動・停止指令器２３Ａ，２３
Ｂがセット状態となり、起動指令信号ＳＩ５，ＳＩ６を
端子Ｔ５，Ｔ６から送出する。上記超次指令信号ＳＩ５
，ＳＩ６が駆動モータ１７Ａ，１７Ｂに与えられること
により、補助給水ポンプ１６Ａ．１６Ｂは起動すること
になる。ここで上記二台の補助給水ポンプ１６Ａ，１６
８が、いずれも起動する場合（以下第１の場合という）
と、二台のうち一合が何らかの原因により起動せず、残
りの一合のみが起動する場合（以下第２の場合という）
と、二台とも何らかの原因により起動しない場合（以下
第３の場合という）とがある。

そこで上記場合についてそれぞれの動作を説明する。第
１の場合には副給水制御器１８の端子Ｔ３，Ｔ４のいず
れにも起動したことを示す状態信号Ｓ１３，ＳＩ４が到
来する。

そうすると起動台数検知器２２が全台起動であることを
検知し聡子Ｔ０２から信号Ｓ０２を送出する。一方、給
水流量は主給水制ポンプ一合が停止した後、補助給水ポ
ンプ１６Ａ，１６Ｂが起動して定格流量を確保するまで
の間は、第３図Ｂに示す如く一時的に必要流蔓を下回る
ことになる。

したがって原子炉水位は第３図Ａに示す如く低下し、原
子炉出力も第３図のＣの如く低下する。ところで原子炉
水位は、再循環ポンプ２０の駆動水の流れなどに起因し
て定常時でも揺らいでいるため、上記のように原子炉水
位が一時的に低下した際、下限レベルまで低下する場合
がある。そこで今、原子炉水位が時刻ｔ，において第３
図Ａに示す如く下限レベルＬｂ以下になったとする。そ
うすると、水位警報器１９が作動し水位警報信号Ｓ５を
出力する。このため再循環ポンプ２０の速度がランバツ
クし、原子炉出力は第３図Ｃに示す如くそれまでよりも
比較的速やかに所定レベルまで低下していく。また水位
警報信号Ｓ５が副給水制御器１８の端子Ｔ７に到来する
ことにより、択一停止指令器２４が作動し、信号Ｓ２４
ＡまたはＳ２４Ｂを送出する。したがって起動・停止指
令器２３Ａまたは２３Ｂはリセツトされる。その結果、
端子Ｔ５またはＴ６から停止指令信号Ｓ１５またはＳ１
６が出力される。このためモータ１７Ａまたは１７Ｂが
停止する。したがって補助給水ポンプ１６Ａまたは１６
８のうちの一方が停止することになる。補助給水ポンプ
１６Ａ，１６Ｂの一方が停止すると、給水流量は第３図
Ｂに示す如く、破線で示した従釆の曲線（２台とも運転
継続の場合）に比べて減少する。したがって原子炉水位
も同図Ａに示す如く従来のものより下ったものとなる。
その結果、原子炉水位が従釆例のように上限レベルＬ８
に達することなく初期値Ｌｏに戻ることになる。従来例
では運転継続中の主給水ポンプ一合と、補助給水ポンプ
二台とで定格給水流量相分が給水されるため「低下した
原子炉出力に対し給水流量が過剰となる。このため、例
えば時亥肘２にて原子炉水位が上限レベルＬａに達し、
原子炉がスクラムしプラントの運転が停止することにな
るが、本装置ではそのような事態が生ずることがないの
で、プラントの運転停止は起らない。なお、補助給水ポ
ンプ薄６Ａ，ＩＳＢが二台とも起動した場合において、
原子炉水位が下限レベルＬｂまで低下しないときは、副
給水制御器１８により択一停止指令器２４が働かない。

したがって補助給水ポンプ１６Ａ，１６８は停止される
ことなくそのまま運転を継続することになる。しかるに
この場合は再循環ポンプ速度のランバツクも行なわれな
いため、原子炉出力に対する給水流量が過剰とはならな
い。かくしてこの場合は主給水制御器ＳＩによる通常の
給水制御動作がなされプラントは運転を継続することに
なる。第２の場合すなわち前述のように起動指令が送出
されたにも拘らず何らかの原因により補助給水ポンプ１
６Ａ，１６Ｂのうちいずれか一方のみが起動した場合に
は、起動台数検知器２２の出力端子ＴＯＩから信号ＳＯ
Ｉが出力するが、副給水制御器１８としては格別の動作
を行なわない。

一方、原子炉水位は補助給水ポンプが一合しか起動しな
い為、所定時間後においてほぼ確実に下限レベルＬｂま
で低下する。原子炉水位が下限レベルＬｂまで低下する
と、前述の場合と同機に再循環ポンプ速度がランバック
され原子炉出力が低下することになる。しかるにこの場
合は、原子炉水位の上昇が緩慢であるため、副給水制御
器竃８としては格別の動作がなされなくとも、主給水制
御器１１による通常の制御動作によって原子炉水位が上
限レベルＬａを越えることはない。したがって原子炉は
停止しない。第３の場合、すなわち補助給水ポンプ１６
Ａ，１６８のいずれも起動しない場合には、起動台数検
知器２２の端子ＴＯＯから信号ＳＯＯが送出される。

一方、原子炉水位は急騰に低下し、第４図Ａに示す如く
時刻ち，にて下限レベルＬｂまで確実に低下する。

したがって前述と同様に再循環ポンプ速度がランバツク
すると共に、水位警報信号Ｓ５が副給水制御器１８の機
子Ｔ７へ到来するので「水位設点低下指令器２５がこの
時刻ら，において作動し、水位設定値変更指令信号Ｓ２
５が端子Ｔ８から送出される。この信号Ｓ２５は設定器
量５の一方の入力端に与えられるが、この時点では原子
炉水位が初期値以下になっているため設定値の変更動作
は行なわれず待鰯状態となる。原子炉水位が急速に低下
したことにより「主給水制御器１１は正常状態にある主
給水ポンプ６Ａまたは６８を高速運転制御する。

その結果一且低下した給水流量は第亀図Ｂに示す如く漸
次上昇しｔ これに伴い原子炉水位も同図Ａに示す如く
上昇していく。原子炉水位が時刻ｔ，２において初期値
Ｌｏまで回復すると、水位設定器１６に入力する水位信
号ＳＩの大きさが規定レベルに達し、既に入力している
前記設定値変更指令信号Ｓ２５とアンド条件が成立する
。したがって設定器１５の設定値は所定レベルだけ低下
する。かくして時刻ら２以降は新たな水位設定値に塞い
て主給水制御器１１による給水制御がなされることにな
り、給水流量は第４図Ｂ‘こ実線で示す如く低下する。
これに伴い原子炉水位は第４図Ａに示す如く「破線で示
す従来の場合（言設定値変更なし）に比べて低にレベル
のものとなる。したがって原子炉水位が従来例のように
上限レベルＬ４に達することなく初期値Ｌｏより所定レ
ベルだけ低い水位を戻ることになる。従釆例では一旦低
下した水位を補うように増加した給水流量が「再循環ポ
ンプ速度ののランバツクにより低下した原子炉出力に対
し過剰な状態を呈する。したがって主給水制御器１１の
応答ゲインが小さいと、たとえば時刻ｔ，３において原
子炉水位が上限レベルＬａに達し「プラントの運転が停
止することになる。本装置ではこのうな事態が生じない
ので、プラントの運転は継続される。なお、本発明は上
述した一実施に限定されるものではない。たとえば前記
実施例では補助給水ポンプ１６Ａ，１６Ｂの起動および
停止を、副給水制御器１８における起動・停止指令器２
３Ａ，２３Ｂで行なう場合を示したが、起動は別途行な
し、、副給水制御器では専ら補助給水ポンプ１６Ａ号
１６Ｂの停止のみを行なうようにしてもよい。また前記
実施例では主給水ポンプおよび補助給水ポンプを双方と
も二台づつ設けた場合を示したが、これらのポンプの設
定台数は任意でよい。さらに前記実施例では補助給水ポ
ンプが一合だけ起動した第２の場合においては格別な水
位抑制手段は行なわない例を示したが、全台起動の場合
や霧台起動の場合と同機に何らかの水位抑制手段を講じ
てもよい。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形実施可能であるのは勿論である。以上説明したよ
うに本発明によれば〜複数台の主給水ポンプのうちの一
部の台数が故障停止した場合、自動的に起動制御される
複数台の補助給水ポンプの起動台数を検知し、この検知
台数と原子炉水位が下限レベルまで低下して再循環ポン
プ速度のランバックが行なわれる時の水位警報信号とア
ンド条件如何によって、補助給水ポンプの一部停止ある
いは主給水制御器の水位設定値低下を行ない「原子炉水
位が上限レベルに達しないように抑制するようにしたの
で「補助給水ポンプの起動状態が如何に拘らず原子炉水
位を適切に制御でき、原子炉を停止させることなくプラ
ントを安定に運転総統することのできる原子炉給水制御
装置を提供できる。

図面の藤里な磯覇 第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は同
実施例の墓』給水制御器の具体的構成を示すブロック図
、第３図および第４図は同実施例の動作説明用の各部波
形図である。

亀……源子炉圧力容器、３・・・・・０主タービン「
６Ａ，６Ｂ…・・。

主給水ポンプ、１１……主給水制御器「 富２・…・・
水位検出器「 １３…・・・主蒸気流量測定器、翼亀・
…・・給水流量測定器「 １蚤……水位設定器、１６Ａ
５ １６８・・・・・・補助給水ポンプ、１８…・・・
劉給水制御器、２１・・・・・・主給水ポンプ停止検知
器「 ２２……補助給水ポンプ起動台数検知器〜２３Ａ
，２３Ｂ……起動・停止指令器、２４・…。・択一停止
指令器、２５……炉水位設定点低下指令器。第２図 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉水位信号、主蒸気流量信号、給水流量信号等
   を入力信号としてこれらの入力信号に基いて給水制御信
   号を出力する主給水制御器と、この主給水制御器からの
   制御信号に応じて給水流量制御を行なう如く給水系路に
   並設された複数台の主給水ポンプと、これらの主給水ポ
   ンプに並列的に設けられた複数台の補助給水ポンプと、
   これらの補助給水ポンプに対し前記主給水ポンプのうち
   一台または複数台が停止したとき起動指令を与える手段
   と、この手段により与えられた起動指令によつて起動し
   た補助給水ポンプの台数を検知する起動台数検知器と、
   原子炉の水位が下限レベルまで低下したとき原子炉再循
   環ポンプの速度をランバツクさせる水位警報器と、この
   水位警報器からの出力信号の有無と前記起動台数検知器
   にて検知した補助給水ポンプの起動台数とから原子炉水
   位を抑制する水位抑制手段とを具備し、前記水位抑制手
   段は前記起動台数が全台数であつて前記水位警報器から
   出力信号が送出されたときは前記補助給水ポンプを所定
   台数だけ停止させる第１の手段と、前記起動台数が零台
   数であつて前記水位警報器から出力信号が送出されたと
   きは前記主給水制御器の水位設定値を所定レベルだけ低
   下させる第２の手段とで構成されていることを特徴とす
   る原子炉給水制御装置。 ２ 第１の手段は停止台数を可変設定可能なものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉給
   水制御装置。 ３ 第２の手段は低下させるレベルを可変設定可能なも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   原子炉給水制御装置。