JPS60243600A - 再循環流量制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はインターナルポンプを有する沸騰水型原子力発
電所の原子炉出力制御方式に係シ、特に中性子束と炉心
流量信号あるいは中性子束信号のみにより再循環流量を
制御し、安定性及び即応性に優れ、過渡応答性の良い再
循環訛量制御装置に関する。

〔発明の背景〕

第５図によシ従来技術を説明する。図において、インタ
ーナルポンプ用再循環流量制御装置１は、主制御器２．
中性子束制御器３．及び炉心流量制御器４を含み、制御
用フィードバック信号としては、ＡＰＲＭ信号５及び炉
心流量信号６を用いる。

ここで、主制御器２は、手動操作により、あるいはター
ビン制御系Ｅ　ＨＣ（ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕｌ　
１ｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　）からの原子炉出力偏差信
号により原子炉出力要求信号７を出力する。

中性子計装系からのＡＰＲＭ信号５をＡＰＲＭノイズ除
去フィルタ８に通して得られた補正ＡＰＲＭ信号９と原
子炉出力要求信号７との炉出力偏差信号１０は、中性子
束制御器３に入力され、比例／積分等の演算後、炉心流
量要求信号１１となる。更に、原子炉計装系からの炉心
流量信号６を炉心流量ノイズ除去フィルタ１２に通して
得られた補正炉心流量信号１３と炉心流量要求信号１１
との炉心流量偏差信号１４は、炉心流量制御器４に入力
され、比例／積分等の演算を受け、インターナルポンプ
速＆要求信号１５となり、インターナルポンプ駆動電動
機用サイリスタ電源装置１６に与えられる。

ここで、再循環渡世制御装置１０安定性と即応性を向上
させながら簡略化を図る場合、中性子束制御器３と炉心
流量制御器４の一方を削除することが考えられる。とこ
ろが、炉心流量制御器４のみの場合は、ＡＰＲＭ信号５
をフィードバック信号として持たないため、負荷追従運
転等の出力変更時の中性子束変動が犬きく、急速な出力
変更能力を持たせることはできない。また、中性子束制
御器３のみの場合は、急速な出力変更を行っても中性子
束変動を抑制でき、良好な即応性があるものの、インタ
ーナルポンプ１台トリップのように炉心流量が急変する
事象に対しては、ＡＰＲＭノイズ除去フィルタ８の応答
遅れ特性によシ、実際の炉出力変化に対する補正動作が
遅れ、出力の変動幅が大金〈整定状態に復帰するまでの
時間が長くなる。

更に、中性子束制御器３と炉心流量制御器４を直列接続
する制御方式では、一方の制御器のみの場合に比べ、両
者の長所を具備できるものの、二［００プロセス信号を
用いてフィードバック制御するので、プロセスノイズの
影響を受け易い欠点がある。また、中性子束制御器３の
下流側に炉心流量制御器４を設置しであるから、炉心流
量の変化を伴わない中性子束の変動に対する補正動作が
中性子束制御器３のみの場合に比べ遅れることになる。

第６図に従来の制御方式による負荷追従運転時（原子炉
出力設定値変更）の原子炉出力（中性子束）変化を示す
。図から明らかなように、炉心流量制御器のみの場合、
中性子束の変動が大きく、中性子束高スクラム設定値に
至る可能性かめる。

これに対し、中性子束フィードバック信号を用いて制御
を行う場合は、中性子束の変動は抑えられ安定に原子炉
出力を制御することが可能である。

次に第７図に、複数のインターナルポンプのうち１台が
トリップした場合の原子炉出力及び炉心流量変化を示す
。ポンプトリップによる炉心流量あるいは中性子束の減
少を検出すると、制御系に補正動作指令が出力される。

このとき、炉心流量制御器がある場合は、炉心流量の変
化に従い、速やかに流量増加が図られ、原子炉出力は比
教的速やかに復帰する。これに対し、炉心流量フィード
バック信号がない場合は、ＡＰＲ，Ｍノイズ除去フィル
タによるＡＰＲＭ変化検出遅れのため、補正動作が遅れ
、原子炉の初期出力へのり帰に時間を要することになる
。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は、インターナルポンプを有する沸
騰水型原子炉において、中性子束制御器と炉心流量制御
器の長所を備え、安定性及び即応性に優れた炉出力制御
を行うための再循環流量制御装置を提供することである
。

本発明の第２の目的は、炉心流量計測信号を用いずに、
簡略化された装置構成で等価的に炉心流量制御を行う再
循環流量制御装置を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明は、インターナルポンプを有する沸騰水型原子炉
において、中性子束制御器のみによるポンプ速度制御は
負荷追従等での炉出力厄答性に優れる一方、炉心流量制
御器を設置した場合には過渡変化時の補正動作部Ｉ６性
が良いこと、及び炉心流量の挙動が中性子束変化により
推定可能であることに着目してなされたものである。

具体的には、通常運転中は中性子束制御器によジインタ
ーナルポンプ速度制御を行い、原子炉のパラメータが急
激に変化する過渡変化発生時のみ炉心流量制御器と中性
子束制御器による協調制御を行い、安定性及び即応性に
優れた再循環流量制御装置を提供するものである。

また、中性子束変化に基づき炉心流量を推定し、等価的
に中性子束及び炉心流量の双方ｆ過渡変化時のフィード
バック制御が可能な簡略化された再循環流量制御装置も
提供される。

〔発明の実施例〕

本発明の第１実施例を第１図に工υ説明する。

図において、再循環流量制御装置１は、主制御器２、中
性子束制御器３．及び炉心流量制御器４を含み、インタ
ーナルポンプの速度要求信号１５をポンプ駆動電動機用
サイリスタ電源装置１６に与える。

ここで、主制御器２は、手動操作により、あるいはター
ビン制御系ＥＨＣからの原子炉出力偏差信号により、原
子炉出力要求信号７を出力している。

中性子束制御器３は、中性子計装系からのＡＰＲＭ信号
５を中性子束ノイズ除去用フィルタ８に通し補正された
ＡＰＲＭ信号９と原子炉出力要求信号７との偏差信号１
０に比例／積分等の演算を施し、中性子束制御器速度信
号１７を出力する。

一方、炉心流量制御器４は、上記中性子束制御器３から
の速度要求信号１７と原子炉圧力容器に設置された計装
系からの炉心流量信号１３との偏差１３号１８を用いて
、速度要求信号１７に対する補正信号２１を出力する。

ここで、中性子束制御器３の出力信号でおる速度要求信
号１７と炉心流量信号１３との関係は、炉心運転時期等
によシ異なるため、整定状態での炉心流量制御器入力偏
差信号２２が零となるように、以下の補正を行う。

すなわち、速度要求信号１７と炉心流量信号１３との偏
差信号１８に、同信号を変化率制限器１９に通して得た
値を逆符号で加算し、これを炉心流量制御器演算部２０
の入力信号とする。

ここで、プラントが安定に運転している場合には、炉心
流量制御器演算部２００Å力信号は零となっており、炉
心流量制御器４は動作せず、中性子束制御器３のみによ
るインターナルポンプ速度制御が行われる。

一方、炉心流量が急激に変化する過渡事象が発生した場
合は、炉心流量信号１３と速度要求信号１７との偏差信
号１８が急変するが、変化率制限器１９を通した信号は
あらかじめ設定された変化率設定値に制限されるため、
炉心流量制御器演算部２０への入力信号２２が値を持つ
ことになる。

これによシ炉心流量制御器４からの速度要求補正信号２
１が発生し、中性子束制御器３と炉心流量制御器４によ
る協調制御が行われることになる。

なお、プラントの過渡変化が安定な整定状態に移行する
過程では、速度要求信号１７と炉心流量信号１３との偏
差信号１８の変化割合が緩やかとなり、変化率制限器１
９の設定値以内となるので、炉心流量制御器演算部２０
への入力信号２２は再び零となり、中性子束制御器３の
みによる制御に復帰する。

炉心流量制御器演算部２０の演算方式としては、従来の
炉心流量制御器と同様、比例／積分動作させる方式も考
えられるが、定常状態における積分器出力オフセットを
避けるため比例演算のみ行うＬうにしておく。こうする
と、整定状態では炉心流量制御器４の出力も零となって
おシ、実質的に中性子束制御器３の速度要求信号１７の
みによりインターナルポンプ速度を制御できる。

以上の制御方式により、負荷追従運転のようにＡＰＲＭ
信号５あるいは炉心流量信号６が比較的緩やかに推移す
る過渡変化では、中性子束制御器３のみによる制御と同
様、良好な即応性が得られる。

また、インターナルポンプの一部トリップのように炉心
流量が急激に減少する事象では、ＡＰＲＭ信号５の急減
に伴う中性子束制御器動作に加え、炉心流量急変に伴う
炉心流量制御器４からの補正信号２１によっても、健全
側インターナルポンプ速度が制御されるため、急減した
炉出力が速やかに復帰する。勿論、炉心流量が急激に増
加する場合も有効である。

第４図に、本発明による負荷追従運転時、及びインター
ナルポンプ１台トリップ時における原子炉出力変化を示
す。図から明らかなように、負荷追従運転の如く比較的
緩やかにポンプ速度を変更する場合は、中性子束制御器
３のみによシ速度制御が行われるため、第６図に示した
中性子束制御器のある場合と同様、極めて安定に出力制
御が行われ、中性子束変動もｆ分小さく制御される。

また、インターナルポンプ１台トリップの場合には、炉
心流量の急激な変化により炉心流量制御器４による補正
信号２１が加えられるため、過渡変化初期の補正動作が
迅速で、出力復帰が速やかになされる。更に、原子炉出
力がほぼ初期値に復帰した後には、中性子束制御器３の
みによる制御に復帰し、安定した出力制御が継続される
。なお、第４１図において、■は中性子束制御器のみに
より制御している状況を表わし、■は炉心流量制御器も
加わった協調制御の状況を示している。

上記制御方式では、炉心流量の急変あるいはＡＰＲＭ急
変に伴う中性子束制御器３の急速な動作により、炉心流
量制御器４の速度要求補正信号２１が発生したが、これ
を簡略化した制御方式について以下に説明する。

第２図は簡略化された本発明の制御方式による第２実施
例を説明する図である。図において、炉心流量信号１３
に同侶号を変化率制限器１９に通して得られた値を逆符
号で加算し、これを炉心流量制御器演算部２００Å力信
号２２とする。

炉心流量が整定している場合には、炉心流量制御器演算
部２０への入力信号２２が零であるから、速度要求補正
信号２１も零となっており、中性子束制御器３の速匿要
求信号１７のみによりインターナルポンプ速度制御が行
われている。

一方、炉心流量が急激に変化する過渡変化では、前記制
御方式と同様、速度要求補正信号２１が発生し、炉心流
量制御器と中性子束制御器による協調制御が行われる。

第２図の簡略化された制御方式では、炉心流量制御器４
は炉心流量信号１３のみにより制御動作を行うため、炉
心流量の変化を伴わずに原子炉出力が変化する事象に対
しては、速度要求補正信号２１は発生しない。

上記制御方式の拡張として、実際の炉心流量計測信号を
用いず、ＡＰＲＭ侶号のみにより等測的に中性子束及び
炉心流量フィードバックに基づくポンプ速度制御を行う
ことも可能である。その制御方式による厄用例を第３図
に示す。

すなわち、図において、中性子計装系からのＡＰＲＭ１
ｇ′号５は、中性子束制御器３のフィードバック信号と
して用いられると共に、炉心流量換算器２３にも入力さ
れる。

炉心流量換算器２３は入力されたＡＰＲＭ信号５から炉
心流量を模擬するためにあり、ＡＰＲＭ信号５に対し、
−次遅れあるいは二次遅れ等の伝達関数を用いて演算を
行う。

この侠算器２３で作成された炉心流量模擬信号２４は炉
心流量制御器４に入力され、前記と同様の制御動作に利
用される。

ＡＰＲＭ信号５から換算された炉心流量模擬信号２４が
実際の炉心流量挙動と良く一致するように炉心流量換算
器２３での換算系数を定めるが、通常の運転は中性子束
制御器３のみによシ行われており、炉心流量制御器４は
急激な過渡変化時のみ補助的動作を行うので、必ずしも
厳密に炉心流量挙動を模擬する必要はない。

また、炉心流量信号をＡＰＲＭ信号５から模擬するため
、実際の炉心流量変化を伴わずに原子炉出力が急変する
過渡変化（原子炉圧力の変動おるいは制御棒の操作等）
に対しても、あたかも炉心流量が変化したように炉心流
量制御器４の補助動作が働き、原子炉出力の変動を抑え
る効果がある。

このような簡略化された制御方法によれば、従来のフィ
ードバック信号として使用していた炉心流量信号を用い
ることなく、等価的に炉心流量及び中性子束によるフィ
ードバック制御を行うことができ、制御システムの人力
数を削減可能である。

なお、この簡略化された制御方式においても、負荷追従
運転時の原子炉出力制御性は、第４図に示した第１実施
例の制御方式の場合と全く同一である。

また、インターナルポンプ１台トリップの場什も、炉心
流量換算器２３によシ炉心流量を適切に模擬すると、第
４図とほぼ等価にち制御できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、通常運転中は中性子束制御器のみによ
りインターナルポンプ速度制御を行い、原子炉のパラメ
ータが急激に変化する過渡変化発生時のみ炉心流量制御
器と中性子束制御器による協調制御を行うため、安定性
及び即応性に優れた再循環流量制御装置が得られる。筐
た、中性子束フィードバック信号のみに基づき等価的に
甲性子束及び炉心流量によるフィードバック制御を行う
ことができる簡略化した再循環流量制御装置も得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御方式の再循環流量制御装置の
第１実施例を示すブロック図、第２図は第２実施例を示
すブロック図、第３図は本発明の応用例を示すブロック
図、第４図は第１笑施例による制御の状況を示す特性図
、第５図は従来の制御方式の再循環流量制御装置を示す
ブロック図、第６図は従来例における負荷追従運転時の
原子炉出力変化を示す特性図、第７図は従来例における
ポンプ１台トリップ時の原子炉出力及び炉心流量変化を
示す特性図である。 １・・・再循環流量制御装置、２・・・主制御器、３・
・・中性子束制御器、４・・・炉心流量制御器、５・・
・ＡＰＲＭ信号、６・・・炉心流量信号、７・・・原子
炉出力要求信号、８・・・ＡＰＲＭノイズ除去フィルタ
、９・・・補正ＡＰＲＭ信号、１０・・・炉出力偏差信
号、１１・・・炉心流量要求信号、１２・・・炉心流ｔ
ノイズ除去用フィルタ、１３・・・補正炉心流量信号、
１４・・・炉心流量偏差信号、１５・・・インターナル
ポンプ速度要求信号、１６・・・インターナルポンプ駆
動電動機用サイリスタ電源装置、１７・・・速度要求信
号、１８・・・偏差信号、１９・・・変化率制限器、２
０・・・炉心流量制御器演算部、２１・・・速度要求補
正信号、２２・・・炉心流量制御器入力偏差信号、２３
・・・炉心流量換算器、２４・・・炉心流量模擬信号。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 倍四図 時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉出力設定値と中性子束フィードバック信号と
   の偏差全比例積分演算しポンプ速度要求信号を出力する
   中性子束制御器によ如沸騰水型原子炉内に設定された複
   数のインターナルポンプ速度を制御して原子炉出力を制
   御する貴循環流菫制御系において、少なくとも炉心流量
   相当信号の変化が急激で予め定めた範囲を超える場合の
   みポンプ速度要求補正信号を出す炉心流量制御器を含み
   、中性子束制御器からのポンプ速度要求信号とポンプ速
   度要求補正信号とを加算した信号に基づきインターナル
   ポンプ速度を制御することを特徴とする再循環流量制御
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、炉心流量制御器が
   炉心流量相当信号として実際の炉心流量信号を用い、こ
   の流量信号と前記ポンプ速度要求信号との偏差に基づき
   ポンプ速度要求補正信号を出すことを特徴とする再循環
   流量制御装置。 ３、％許請求の範囲第１項において、炉心流量制御器が
   炉心流量相当信号として実際の炉心流量信号を用い、こ
   の流量信号に基づきポンプ速度要求補正信号を出すこと
   を特徴とする再循環流量制御装置。 ４、原子炉出力設定値と中性子束フィードバック信号と
   の偏差を比例積分演算しポンプ速度要求信号全出力する
   中性子束制御器によ如沸騰水型原子炉内に設定された複
   数のインターナルポンプ速度を制御して原子炉出力を制
   御する再循環流量制御系において、中性子束フィードバ
   ック信号から炉心流ｔを得る炉心流量換算器と、この換
   算器からの炉心流量相当信号を取込みその変化が急激で
   予め定めた範囲を超える場合のみポンプ速度要求補正信
   号を出す炉心流量制御器とを含み、中性子束制御器から
   のポンプ速度要求信号とポンプ速度要求補正信号とを加
   算した信号に基づきインターナルポンプ速度を制御する
   ことを特徴とする再循環流量制御装置。