JPS61223697A - 原子力発電所における原子炉の出力制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子炉圧力容器からの蒸気を１００％直接復
水器に導くためのタービンバイパス管を有する原子力発
電所に係り、特に、発電機負荷遮断に良好に対処し得る
原子炉の出力制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電力系統事故は種々の形が原子力発電所側に影響するが
、その最も厳しいものが発電機の全負荷遮断である。こ
の現象は原子炉施設の機器異常に基づくものではないと
いう点で、他の緊急停止とは性格が異なる。

すなわちタービンバイパス管容量の小さな原子力発電所
では、電力系統事故時に発電所側に緊急停止する必要が
ないにも拘らず、原子炉をスクラムさせることになる。

原子炉圧力容器からの蒸気を１００％直接復水器に導く
ためのタービンバイパス管を有する原子力発電所（以下
１００％バイパスプラントと称する）は、電力系統の事
故により発電機負荷遮断が生じた場合、原子炉を停止す
ることなく、タービンバイパス管に介装されたタービン
バイパス弁により、蒸気を復水器にバイパスするととも
に、原子炉出力を減少させ、所内単独運転を行った状態
で、電力系統の復旧を待とうとするものである。

一般に１００％バイパスプラントにおいては、発電機負
荷遮断時にタービンバイパス弁を急開させるとともに、
原子炉再循環ポンプ停止（以下ＲＰＴと称する）を行な
い、かつ予め選択された制御棒を挿入させることにより
低出力状態での所内単独運転に移行する方法をとってい
る。

前記ＲＰＴはタービン蒸気加減弁急速閉鎖とタービンバ
イパス弁急速開との間で生じる時間的不一致（ミスマツ
チ）に起因する圧力上昇およびその結果生じる中性子束
上昇を抑制するために行なうものである。また前記選択
制御棒挿入（以下ＳＲＩと称する）は所内単独運転移行
時に給水加熱器へのタービン油気蒸気が失われ、給水温
度が低下することにより生ずる出力上野で中性子束高に
よるスクラムが生じないように出力をさらに抑制するも
のである。

しかしながら、前述した１００％バイパスプラントにお
いては、負荷遮断後瞬時にＲＰＴ。

ＳＲＩが動作するため、ＲＰＴによる炉内ボイドの発生
、ＳＲＩによる炉内ボイドの消滅、さらに急速な出力低
下による主蒸気、給水のミスマツチの発生など種々の過
渡変化が一度に生じ、原子炉水位の制御に非常な負担が
かかり、場合によっては炉水位高低スクラムのおそれが
あった。また選択制御棒は各制御棒パターンに応じてあ
らかじめ計算により選定しなくはならず、予測計棹や選
択のセットの手間がかかり、さらに燃料の燃焼度の違い
による効果のため必ずしも目的の印加反応度が得られな
いおそれもあった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、発
電機負荷遮断時の過渡変化をできるだけ抑制して、所定
の出力まで正確かつ容易に移行することができる原子力
発電所における原子炉の出力制御装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、原子炉圧力容器からの蒸気を蒸気タービンに
導くための主蒸気管に、この主蒸気管の蒸気を直接復水
器に導くためのタービンバイパス管を接続してなる原子
力発電所における原子炉の出力制御装置であって、蒸気
タービンおよび発電機の出力と負荷どのアンバランスを
検出するための出力負荷不平衡検出装置と、炉水を循環
させる原子炉再循環ポンプを前記出力負荷不平衡検出装
置が検出したアンバランス信号により停止させるポンプ
停止装置と、原子炉出力判定器を備え°原子炉再循環ポ
ンプの停止後に原子炉の出力に応じ制御棒を順次原子炉
に挿入して原子炉の出力を低下させるための制御棒挿入
装置とを有することを特徴としている。本発明によれば
、発電機負荷遮断時、第１段階として負荷遮断後瞬時に
ＲＰＴを動作させ、圧力上昇および中性子束上昇を抑制
し、約５０％程度まで出力を降下させ、第２段階として
ＲＰＴ動作後の原子炉出力を監視しながら、順次制御棒
を急速挿入して目的の出力まで降下させるようにし、こ
の結果、ＲＰＴ後、過渡変化が落ちついた時点で制御棒
挿入が始まるため、負荷遮断時の過渡変化を分散させる
ことができ、また原子炉出力を監視しながら制御棒を順
次挿入していくため、所定の出力まで極端な出力変化を
伴わず、容易かつ正確に移行することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

第１図は本発明の実施例を示すものであり、内部に炉心
２が形成された原子炉圧力容器１の下方には制御棒駆動
機構３が配設されており、制御棒駆動制御装置４からの
信号により制御棒５の炉心２への挿入量が制御されるよ
うになっている。また、原子炉圧力容器１内の冷却材は
、原子炉再循環系６の原子炉再循環ポンプ７を介して、
図示しない複数のジエン１〜ポンプにより炉心２を通過
するように循環されるようになっている。前記原子炉再
循環ポンプ７による冷却材の炉心流量は、再循環ポンプ
制御装置８により制御されるようになっている。これら
の冷却材の炉心流量および制御棒５の挿入量により原子
炉出力が制御されることになる。

前記原子炉圧力容器１の上部には、主蒸気管９が接続さ
れており、原子炉圧力容器１内の蒸気を蒸気タービン１
０に導入するようになっている。

そして、この蒸気タービン１０内で仕事をした蒸気は、
復水器１１内に導かれて凝縮される。また、前記蒸気タ
ービン１０内には発電機１２が接続され、蒸気タービン
１０内における仕事が発゛電機１２内において電気エネ
ルギに変換されるようになっている。

前記主蒸気管９には、主蒸気止め弁１３およびタービン
蒸気加減弁１４が原子炉圧力容器１側からこの順に介装
されており、主蒸気止め弁１３の上流側の主蒸気管９に
は、この主蒸気管９内の蒸気を１００％直接復水器１１
に導くだけの容量を有するタービンバイパス管１５が接
続されている。

このタービンバイパス管１５には、タービンバイパス弁
１６が介装されている。なお、このタービンバイパス弁
１６および前記タービン蒸気加減弁１４の開閉制御は、
タービンバイパス制御装置１７によりなされるようにな
っている。

前記蒸気タービン１０および発電機１２の出力と負荷の
バランスは、出力負荷不平衡検出装置１７により監視さ
れており、発電機負荷遮断が生じると出力負荷のアンバ
ランスを検知し、前記タービン制御装置１７に出力負荷
不平衡信号を出力するようになっている。また、タービ
ン制御装置１７は、前記出力負荷不平衡検出信号により
タービン蒸気加減弁１４に急閉鎖信号を、タービンバイ
パス弁１６に急開信号を出力し、原子炉圧力容器１内の
蒸気をタービンバイパス管１５を介して復水器１１にバ
イパスさせるようになっている。

また同時に、タービン制御装が１７からの信号は再循環
ポンプトリップ装置１９に入力されるようになっており
、再循環ポンプトリップ装置１９は、蒸気１ｊ１１Ｉｌ
ｉによる圧力上昇および中性子束上昇を抑制するため、
前記再循環ポンプ７を停止させ、原子炉主出力を減少さ
せるようになっている。さらに、前記タービン制御装置
１７からの信号は、選択された制御棒を炉心２に挿入す
るための選択制御棒挿入装置２０に入力され、負荷遮断
発生を報知するようになっている。この選択制御棒挿入
装置２０は、原子炉出力判定器２１と、この原子炉出力
判定器２１からの信号により前記制御棒駆動機構３に制
御棒５の挿入信号を出力する単−制御棒挿入器２２とに
より構成されている。

前記再循環ポンプトリップ装置１９からの再循環ポンプ
トリップ信号が選択制御棒挿入装置２０の原子炉出力判
定器２１に入力されるようになっている。そして、この
ようにして、再循環ポンプトリップ信号が選択制御棒挿
入装ｆｆ！２０の原子炉出力判定器２１に入力されると
、この原子炉出力判定器２１は、前記主蒸気管９の流量
を検出するために設けられた原子炉主蒸気流用検出装置
２４からの信号により、その時の原子炉出力があらかじ
め定められた目標出力以下であるかを判定し、目標出力
以下の場合は、単−制御棒挿入器２２に信号を出力する
ようになっている。この単−制御棒挿入器２２は、前記
原子炉出力判定器２１がらの信号により、具体的には、
前記制御棒駆動機構３に対し、選択されたＩＩＪＩＩｌ
棒５を１本急速挿入する信号を出力するようになってい
る。この制御棒５の挿入の約１０秒後、再び原子炉出力
判定器２１は、原子炉の出力を判定し、目標出力以下で
あれば再度単一制御棒挿入器２２にっぎの制御棒を挿入
するよう指令を出すようになっている。このようにして
、目標出力に到達するまで約１０秒毎に制御棒５が１本
ずつ順次炉心２へ挿入されていく。

つぎに、前述した本実滴例の作用について説明する。

第２図は原子炉出力と炉心流量の関係を示すグラフであ
り、図中曲線Ａは１００％出力流量曲線であり、１００
％出力の制御棒引抜きパターンで原子炉再循環ポンプ１
０３の速度を変化させると、こめ曲線Ａ上を移動する。

また、曲線Ｂは自然循環曲線であり、原子炉再循環ポン
プ１０３の停止状態において制御棒５を引扱くと、この
曲線Ｂ上を移動する。

そして、発電機負荷遮断が生じると、瞬時に再循環ポン
プトリップ装置１９が動作し、原子炉の出力は定格出力
点ａから１００％パターン自然循環点すに移行する。再
循環ポンプトリップ装置１９によるこの移行は数１０秒
で行なわれ、原子炉の過渡変化も約１分秒度で安定する
にのＲＰＴ動作の約６０秒後、引き続いて選択關御棒挿
入装！２０が動作する。この選択制御棒挿入装置２０は
、現状の蒸気流量から原子炉出力を判定し、１本ずつ制
御棒５を挿入していくので、原子炉は自然循環点すの状
態から曲線Ｂに沿って目標出力Ｃまで順次移行していく
。

制御棒５の挿入後、主蒸気流量は数秒で変化するので、
原子炉出力の判定は約１０秒毎に行なえばよい。こうし
て制御棒５の挿入は約１０秒間隔で行なわれるが、最終
的なυ制御棒５の挿入量は１０数本なので、目標出力Ｃ
には２〜３分で到達し、給水温度の低下に十分早い時間
内に対応できる。

従来の１００％バイパスシステムにおいては、ＲＰＴと
ＳＲＩが同時に作動するため、原子炉出力は第２図にお
いて破線Ｃのような変化を示すが、一度に出力を変化さ
せるため、過渡変化が大きく、炉水位などの制御に非常
な負担がかかり、また、１０数本の選択制御棒５を一度
に挿入するため、その本数や位置は予め予想計算で決め
なければならず、目標出力とずれるおそれがあった。こ
れに対し、本発明の実施例においては、曲１ｉｉＡ、Ｂ
に制御棒５は１本ずつ挿入されるので、予想計算の負担
なしに正確に目標出力Ｃに移行することができる。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではな
く、例えば、原子炉出力判定器２１を原子炉主蒸気流思
検出装【２４でなく中性子検出器と接続して、原子炉出
力の信号を入力するようにしてもよい。また、制御棒５
の緊急挿入も必ずしも１本ずつでなく数本ずつであって
もよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、発電機負荷遮断
が生じた場合、原子炉再循環ポンプの停止後に制御棒挿
入を行なうため、過渡変化の要因が分散され、過渡変化
を小さく抑えることができ、原子炉水位異常による原子
炉停止のおそれを解消できる。また原子炉出力を監視し
ながら制御棒を最低１本ずつ挿入していくため、目的の
出力まで急激な出力変化を伴わず、予想計算などの負担
なしに正確かつ容易に移行することができ、このため、
原子炉を継続して運転することができ、原子炉の稼動率
の低下を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子力発電所における原子炉の出
力制御装置の実施例を示す説明図、第２図は第１図のも
のと従来のものとの作用の相違を示すグラフである。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・炉心、３・・・ｉｌ
Ｊ　ａｌｌ　Ｉ駆動機構、４・・・制御棒駆動制御装置
、７・・・原子炉再循環ポンプ、８・・・再循環ポンプ
制御装置、９・・・主蒸気管、１０・・・蒸気タービン
、１１・・・復水器、１２・・・発電機、１５・・・タ
ービンバイパス管、１６・・・タービンバイパス弁、１
７・・・タービン制御装ａ１１８・・・出力負荷不平衡
検出装置、１９・・・再循環ポンプトリップ装置、２０
・・・選択制御棒トリップ装置、２１・・・原子炉出力
判定器、２２・・・単一制御棒挿入装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉圧力容器からの蒸気を蒸気タービンに導くた
   めの主蒸気管にこの主蒸気管の蒸気を直接復水器に導く
   ためのタービンバイパス管を接続してなる原子力発電所
   における原子炉の出力制御装置において、蒸気タービン
   および発電機の出力と負荷とのアンバランスを検出する
   ための出力負荷不平衡検出装置と、炉水を循環させる原
   子炉再循環ポンプを前記出力負荷不平衡検出装置が検出
   したアンバランス信号により停止させるポンプ停止装置
   と、原子炉出力判定器を備え原子炉再循環ポンプの停止
   後に原子炉の出力に応じ制御棒を順次原子炉に挿入して
   原子炉の出力を低下させるための制御棒挿入装置とを有
   することを特徴とする原子力発電所における原子炉の出
   力制御装置。 ２、前記原子炉出力判定器は原子炉主蒸気流量検出装置
   と接続され原子炉出力を判定するようになっている特許
   請求の範囲第１項記載の原子力発電所における原子炉の
   出力制御装置。 ３、前記原子炉出力判定器は中性子束検出器と接続され
   原子炉出力を判定するようになっている特許請求の範囲
   第１項記載の原子力発電所における原子炉の出力制御装
   置。