JPS6050318B2 - 原子炉制御装置 - Google Patents

原子炉制御装置

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JPS6050318B2
JPS6050318B2 JP53096518A JP9651878A JPS6050318B2 JP S6050318 B2 JPS6050318 B2 JP S6050318B2 JP 53096518 A JP53096518 A JP 53096518A JP 9651878 A JP9651878 A JP 9651878A JP S6050318 B2 JPS6050318 B2 JP S6050318B2
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JP
Japan
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pressure
reactor
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bypass valve
valve
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JP53096518A
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志郎 中村
淳一 山下
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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

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  • Control Of Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉制御装置に係り、特に負荷がタービンで
あつて、タービントリップまたは全負荷しや断時のよう
なプラントの異常な過渡変化時に原子炉圧力容器内の圧
力上昇を抑制して原子炉を安全に制御するのに好適な原
子炉制御装置に関する。
従来の沸騰水型原子炉では、タービントリップまたは全
負荷しや断時には、原子炉圧力容器内の異常な圧力上昇
を防止するため、タービントリップまたは全負荷しや断
とほぼ同時期にタービン主J蒸気のタービンバイパス弁
を開き、主蒸気を直接復水器に導くようにしている。
しかし、いわゆる安全解析では、このような異常な過渡
変化時には、単一機器誤動作を仮定しても安全基準が満
足されるように、通常運転時の運転制限値を求める丁こ
とになつている。そのため、従来、単一機器誤動作とし
ては、過渡解析の結果が最も厳しくなるように、タービ
ンバイパス弁が不作動になつたことを仮定して安全解析
を行つている。このため、異常過渡変化時の圧力上昇、
ボイドの正反応度の投入、熱流束上昇が厳しくなつてい
る。第1図および第2図は従来の原子炉におけるタービ
ントリップが起り、かつ、タービンバイパス弁不作動時
の過渡変化解析例を示したものてある。
タービントリップなどの事故後主蒸気主塞止弁が閉まる
が、このときタービンバイパス弁が正常な開作動をしな
いこと、原子炉圧力容器から発生蒸気が放出されなくな
り、原子炉圧力(原子炉圧力容器内の圧力をいう。以下
同じ。)は図にa曲線で示すように急上昇する。これに
より炉心内のボイドがつぶれて正の反応度が投入され、
中性子束が図にb曲線で示すように急激に上昇し、本解
析例では中性子束ピーク値は約230%(定格値に対す
るパーセンテージ)にも達する。このため、図にc曲線
で示すように平均燃料表面熱流速も上昇し、また、燃料
温度も上昇する。1は炉心入口流量である。
ところで、逃し安全弁は不必要に作動しないように、作
動圧力設定値を高くしてあるので、逃し安全弁は原子炉
圧力がかなり高くなつて始めて作動する。このため、上
記した圧力上昇の緩和の効果はほとんどない。図のd曲
線は逃し安全弁流量の変化を示しており、逃し安全弁一
は複数個設けてあり、開くときは一緒に開き、その後圧
力の以下にともなつて順次閉じるようになつているので
、このように段階状に減少する。第3図は第1図および
第2図における過渡変化開始直後の炉心特性値の変化を
示す図で、aは原j子炉圧力、bは中性子束、eはボイ
ド反応度、fはドップラー反応度、gはスクラム反応度
、hは全反応度、iは減速材ポイド率の変化を示す曲線
である。図において、圧力急上昇にともない、炉心内の
中性子減速材ボイド率(1)は減少し始め5る。これに
より減速材の密度が大きくなり、中性子減速能力が増大
し、ボイドによる正の反応度(e)が投入されることに
なる。この正の反応度投入により炉心出力は急上昇し始
める。一方、この出力急上昇にともなう燃料温度の上昇
によりドップラー効果にもとずく負の反応度(f)フィ
ードバックが生ずる。さらに、制御棒スクラム(制御棒
の炉心内への急速挿入)による負の反応度(g)が加わ
る。これらのボイド反応度、ドップラー反応度およびス
クラム反応度の効果により、全反応度は、図のh曲線で
示されているように、過渡変化開始直後はボイドによる
正の反応度投入が大きく、その後は制御棒スクラムによ
る負の反応度投入が大きくなるので、約1秒前後でピー
ク値を有するようになる。したがつて、原子炉出力も1
秒前後にピーク値を有するが、タービンバイパス弁が正
常に作動し、原子炉圧力(b)の上昇が緩和される場合
は、原子炉出力の上昇幅も小さ)くなる。これらの解析
より、タービントリップあるいは負荷しや断等が起り、
かつ、バイパス弁が開かない場合は、これらの現象が起
つた直後に1秒程度の短時間の間、原子炉の圧力の上昇
を緩和してやれば、その後は制御棒の効果により原子炉
・出力の上昇が抑制されるので、過渡変化の全過程にお
いて、出力の上昇を大幅に緩和できることがわかる。本
発明は上記に鑑みてなされたものであつて、その目的と
するところは、原子炉圧力容器内の圧力の急上昇を引き
起す現象が発生しても原子炉の安全性を確保できる原子
炉制御装置を提供することにある。
本発明の第1の特徴は、原子炉圧力容器内の圧力の急上
昇を引き起す現象の発生が検出され、さらに、タービン
バイパス弁が閉じていることが検出されたときは、原子
炉圧力容器内の圧力を逃す逃し弁を所定時間開くように
した点にある。
第2の特徴は、原子炉圧力容器内の圧力の急上昇を引き
起す現象の発生が検出され、また、タービンバイパス弁
が閉じていることが検出され、さらに、原子炉圧力容器
内の圧力が所定値まで上昇したときに原子炉圧力容器内
の圧力を逃す逃し弁を所定時間開くようにした点にある
。以下本発明を第4図ないし第6図に示した実施例およ
び第7図および第8図を用いて詳細に説明する。
第4図は本発明の装置の一実施例を含む原子炉プラント
のフロー図である。
第4図において、1は原子炉圧力容器で、原子炉の通常
運転時においては、原子炉圧力容器1内で発生した蒸気
は、主蒸気配管2、加減弁3を通り、タービン4へ送り
込まれる。タービン4を駆動した蒸気は、復水器5で凝
縮し、液体となつた後に給水ポンプ6で加圧され、給水
加熱器7で加熱されて原子炉圧力容器1に戻る。8は逃
し安全弁、9はタービンバイパス弁で、これらは通常運
転時には閉塞されている。
10は原子炉圧力容器1内の圧力を検出する圧力検出回
路、11はタービン発電機制御システム、12は本発明
に係る制御装置で、制御装置12の出力により逃し安全
弁8を開閉する。
なお、図において、実線は蒸気および冷却材の流れを示
し、点線は信号の流れを示す。次に、第4図を用いて、
負荷しや断が生じた場合を例にとり、本発明の装置の機
能について説明する。
負荷しや断が生じると、タービン発電機制御システム1
1より加減弁3の急閉およびタービンバイパス弁9の開
放指令が出され、タービンバイパス弁9の開により原子
炉圧力の上昇の緩和が行われる。しかし、このとき、万
−バイパス弁9が正常に作動しない場合は、従来のプラ
ントでは、原子炉圧力容器1内の蒸気が開放されなくな
り、圧力が急上昇するとともに原子炉出力も急上昇し、
原子炉圧力が一定の高圧力に達すると逃し安全弁8が開
放されて、原子炉の大幅な圧力上昇一を防止されるよう
になつていた。また、これと同時に制御棒の炉心内への
急速挿入(スクラム)によソー定時間後に原子炉の運転
を停止していた。これに対し、本発明においては、負荷
しや断が生じ、かつ、バイパス弁9が正常に作動しない
場合は、制御装置12は、タービン発電機制御システム
11からの負荷しや断信号とタービンバイパス弁9から
の弁不作動信号、または、さらに圧力検出回路10から
の原子炉圧力信号を受けて、制御装置12から逃し安全
弁8を所定時間開放させる信号を出力させ、逃し安全弁
8を開くようにして、原子炉圧力および原子炉出力の上
昇を緩和させている。第5図は第4図の制御装置12の
一実施例を示すブロック図である。
第5図において、10は原子炉圧力容器1(第4図参照
)内の圧力を検出し、圧力がP1になると出力を送出す
る圧力検出回路、13はタービンバイパス弁9が不動作
(閉)のとき出力を送出するバイパス弁不作動検出回路
、14はタービントリップあるいは全負荷しや断のよう
な原子炉圧力容器1内の圧力の急上昇を引き起す現象が
発生したときに出力を送出するトリップ検出回路である
。検出回路13,14の出力はAND回路15に入力さ
せてあり、両信号が入力するとAND回路15はその旨
の信号を関数発生回路16に送出する。関数発生回路1
6には、あらかじめ逃し安全弁8の開度と時間の関係が
設定してあり、AND回路15からの信号が入力すると
、設定にもとずき逃し安全弁8の開放を指示する信号を
出力し、その出力は、一方の入力端に圧力検出回路10
の出力を入力させてある0R回路17の他方の入力端に
入力させてあり、0R回路17は圧力検出回路10また
は関数発生回路16から信号が入力すると、逃し安全弁
8を開放させる信号を出力するから、逃し安全弁8が所
定時間開放される。上記した本発明のの実施例によれば
、 1 タービントリップまたは負荷しや断が起り、しかも
、タービンバイパス弁9が作動しないときは、逃し安全
弁8が所定時間開かれるから、第7図および第8図にj
曲線で示すように、原子炉圧力上昇が緩和され、これに
ともない同図k曲線で示すように、中性子束ピーク値が
小さくなり、原子炉出力の上昇も緩和され、原子炉の安
全性が高まる。
2上記の楊合、タービンバイパス弁9が作動したときは
、逃し安全弁8の開放を行わないので、逃し安全弁8の
作動後の再調整等の作業を少なくすることができる。
3原子炉システムの大幅な改造が不必要であるから、既
設のプラントにも容易に適用することが可能である。
第6図は本発明の他の実施例を示す第5図に相当するブ
ロック図で、第6図において、第5図と同一部分は同じ
符号で示し、説明を省略する。
第5図と異なるところは、原子炉圧力容器1(第4図参
照)内の圧力を検出し、その圧力か圧力検出回路10が
出力を送出する圧力P1より大幅に低い圧力P2まで上
昇したときに出力を送出する第2の圧力検出回路18を
設け、この回路の出力を一方の入力端にAND回路15
の出力を入力させてあるAND回路19の他の入力端に
入力させ、AND回路19の出力を関数発生回路16を
介して0R・回路17に導くようにした点にある。した
がつて、第6図によれば、タービントリップまたは負荷
しや断が起り、かつ、タービンバイパス弁9が作動せず
、しかも、原子炉圧力がP2まで上昇したときに、逃し
安全弁8が所定時間開放される。この場合は、もし、何
らかの原因で、過渡変化の初期における原子炉圧力の上
昇が小さいときは、逃し安全弁8を開放しないので、不
必要に逃し安全弁8を開放することがなくなるという新
たな効果があり、その他の効果は、第5図の場合と同様
である。なお、第5図、第6図の説明では、従来から原
子炉プラントに設けてある逃し安全弁8を用いているが
、別に本発明専用の逃し弁を用いるようにしてもよく、
それにより主たる効果が変ることはない。
以上説明したように、本発明によれば、原子炉圧力容器
内の圧力の急上昇を引き起す現象が発生したときに、タ
ービンバイパス弁が作動しなくとも、過渡時の原子炉圧
力の上昇を緩和し、原子炉出力の上昇を緩和して原子炉
の安全性を確保できるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の沸騰水型原子炉におけるタ
ービントリップが起り、かつ、バイパス弁不作動時の過
渡変化解析例を示す線図、第3図は第1図および第2図
における過渡変化開始直後の炉心特性値の変化を示す線
図、第4図は本発明の装置の一実施例を含む原子炉プラ
ントのフロー図、第5図は第4図の本発明に係る制御装
置の一実施例を示すブロック図、第6図は本発明の他の
実施例を示す第5図に相当するブロック図、第7図およ
び第8図は本発明を適用したときの第1図および第2図
に相当する線図である。 1・・・・・・原子炉圧力容器、4・・・・・・タービ
ン、5・・・・・・復水器、8・・・・・・逃し安全弁
、9・・・・・・タービンバイパス弁、10・・・・・
・圧力検出回路、11・・・・・・タービン発電機制御
システム、12・・・・・・制御装置、13・・・・・
・バイパス弁不作動検出回路、14・・・・・・トリッ
プ検出回路、15,19・・・・・・AND回路、16
・・・・関数発生回路、17・・・・・0R回路、18
・・第2の圧力検出回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 原子炉の出力と負荷との間に不釣合が生じたときに
    主蒸気を直接復水器に導くためのバイパス弁が設けてあ
    るバイパス通路を備えた原子炉において、該原子炉の原
    子炉圧力容器内の圧力の急上昇を引き起す現象の発生を
    検出するトリップ検出回路と、前記バイパス弁が閉じて
    いることを検出するバイパス弁不作動検出回路と、前記
    トリップ検出回路が前記原子炉圧力容器内の圧力の急上
    昇を引き起す現象の発生を検出し、前記バイパス弁不作
    動検出回路が前記バイパス弁が閉じていることを検出し
    たときに前記原子炉圧力容器内の圧力を逃す逃し弁を所
    定時間開く手段とを備えていることを特徴とする原子炉
    制御装置。 2 逃し弁が原子炉圧力容器内の圧力が所定値まで上昇
    したときに圧力上昇を緩和するために設けてある逃し安
    全弁である特許請求の範囲第1項記載の原子炉制御装置
    。 3 原子炉の出力と負荷との間に不釣合が生じたときに
    主蒸気を直接復水器に導くためのバイパス弁が設けてあ
    るバイパス通路を備えた原子炉において、該原子炉の原
    子炉圧力容器内の圧力の急上昇を引き起す現象の発生を
    検出するトリップ検出回路と、前記バイパス弁が閉じて
    いることを検出するバイパス弁不動検出回路と、前記原
    子炉圧力容器内の圧力が所定値まで上昇したことを検出
    する圧力検出回路と、前記トリップ検出回路が前記原子
    炉圧力容器内の圧力の急上昇を引き起す現象の発生を検
    出し、前記バイパス弁不作動検出回路が前記バイパス弁
    が閉じていることを検出し、前記圧力検出回路が出力を
    送出したときに前記原子炉圧力容器内の圧力を逃す逃し
    弁を所定時間開く手段とを備えていることを特徴とする
    原子炉制御装置。
JP53096518A 1978-08-08 1978-08-08 原子炉制御装置 Expired JPS6050318B2 (ja)

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JPS5523462A JPS5523462A (en) 1980-02-19
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JPH0313608Y2 (ja) * 1986-01-14 1991-03-28

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