JPS6188186A - 沸騰水形原子炉の制御手段選択方法 - Google Patents

沸騰水形原子炉の制御手段選択方法

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JPS6188186A
JPS6188186A JP59209557A JP20955784A JPS6188186A JP S6188186 A JPS6188186 A JP S6188186A JP 59209557 A JP59209557 A JP 59209557A JP 20955784 A JP20955784 A JP 20955784A JP S6188186 A JPS6188186 A JP S6188186A
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JP
Japan
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control means
core
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JP59209557A
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浩一 関水
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Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co 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
    • 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
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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

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1 本発明は沸騰水形原子炉の運転計画の立案時、あるいは
この運転計画に基づいて自動的に原子炉を運転するシス
テムにおいて、運転中に考慮すべき制約条件が満足され
なくなった場合に、この制約条件を回避するための制御
手段を選択する沸りを水彩原子炉の制御手段選択方法に
関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 一般に沸騰水形原子炉では、炉心熱出力制御方式として
中性子減速材である冷却水の炉心流Mを変化さけること
により、その密度を変化させ、これにより炉心熱出力を
変化させる再循環流量制御方式と、中性子吸収材である
制御棒を炉心に対して挿抜することにより炉心熱出力を
変化させる制御棒操作方式との2種類がとられている。
そしてこのような沸騰水形原子炉では、核燃料および各
種機器の健全性維持のため複数の制約条件が荷されてお
り、原子炉の運転はその制限範囲内で行なわなければな
らない。すなわち、例えば炉心流量が低流量の状態で炉
出力が比較的高くなり炉心安定性が悪化した場合には、
炉心流量を増加することにより炉心安定性を回復するこ
とができるが、この場合には炉出力が増加しPCエンベ
ロープ余裕を越えるおそれがある。
また、この場合には、制御棒を挿入することにより炉心
安定性を多少回復することができるが、この方法では目
標とする出力レベルにいつ達するかが明らかでなく、ま
た予定の制御棒操作が中断するという問題が生ずる。
すなわち、一般に沸騰水形原子炉では、考慮すべき制約
条件を同時に評価しなければ、この制約条件を回避する
ことのできる制御手段を決定することが困難である。
[発明の目的] 本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
沸騰水形原子炉の運転時に考慮すべき制約条件が満足さ
れなくなった場合に、これらの制約条件を回避するため
の制御手段を迅速に選択することのできる沸騰水形原子
炉の制御手段選択方法を提供しようとするものである。
[発明の概要] すなわち本発明は、原子炉出力の制御に制御棒と再循環
流量の2種類の制御方式を有し、炉心に一定の制約条件
を荷して運転される沸騰水形原子炉の制御手段選択方法
において、制御棒パターンを固定したときに前記各制約
条件が満足される領域を運転許容領域として出力・流量
マツプ上に表現し、前記運転許容領域と現在の運転点に
対応するフローコントロールラインとの関係から制御手
段を選択することを特徴とする沸騰水形原子炉の制御手
段選択方法である。
[発明の実施例] 本発明の沸騰水形原子炉の制御手段選択方法の一実施例
では、まず制御棒パターンを固定したときに炉心に荷さ
れる一定の制約条件が満足される領域を出力・流量マツ
プ上に表現することが行なねれる。
対象とされる制約条件は次の5つである。
(1)PCエンベロープ余裕 (2)炉心安定性 (3)チャンネル安定性 (4)MOPR(Minimum  Cr1ticat
  Power  Ratio) (5)ロッドブロックライン これらの制約条件において、(1)〜(4)は    
□制御棒パターンにより決定される出力分布に大きく依
存づる吊である。(5)のロッドブロックラインの制約
条件のみが炉出力と炉心流量というポイントmのみから
決まる制約条件である。
以下これらの制約条件を出力・流量マツプ上に表現する
方法について述べる。
(1)PCエンベロープ余裕 出力分布が出力レベル、炉心流量により変化しないと仮
定すれば、制御棒パターンを固定したときPCエンベロ
ープ余裕を満たす領域を出力・流量マツプ上に表現する
と、第2図に示す直線aの下側の斜線で示す領域となる
すなわら、炉心流量により出力分布が変化しないのであ
るから、PCエンベロープ余裕から決まる限界出力は炉
心流量に依存しないことになる。
なお、出力レベルの上限値Poは制御棒パターンに依存
して決まる量である。
(2)炉心安定性 第3図は第4図に曲線す、cで示ず2つの異なる出力分
布で炉心安定性の等高線を出力・流量マツプ上に表現し
たものである。なお、第3図において実線は曲線すの場
合を破線は曲線Cの場合に対応している。これは任意の
炉心流量、炉出力レベルに対して炉心安定性計算コード
により計算することができる。
第3図および第4図より明らかなように、同一の炉出力
、炉心流量に対しては出力分布のボトムビークが大きい
程炉心安定性が悪化している。出力分布が出力レベル、
炉心流量によって変化しないと仮定すれば、制御棒パタ
ーンを固定したときの炉心安定性を現わす減幅比が0.
5以下の領域は第5図に示す直線dの右方の斜線部とし
て表現することができる。
(3)チャンネル安定性 第6図はチャンネル安定性の最も悪いチャンネルの減幅
比の等高線を出力・流量マツプ上に表現したものである
。計算条件は出力分布を含め第3図および第4図と同一
である。
第7図の曲線e、[は第4図に曲線す、cで示した2つ
の出力分布においてチャンネル安定性が最も悪くなるチ
ャンネルの出力分布を示している。
チャンネル安定性を示す減幅比が0.75以下となる領
域は、第6図および第7図より第8図に示す直線gの右
方の斜線部として出力・流量マツプ上に表現することが
できる。
(4)MCP、R CPRについてもこれまでと同一の仮定、寸なわら、出
力レベル、炉心流量レベルが変化しても出力分布が変化
しないとすると、その特性は第9図に示すようになる。
すなわち、第9図の直線h11は、ある炉心状態、例え
ば100%出力、100%流量において出力分布を計障
し、出力分布が大きく異なる2つのバンドルで各バンド
ルに流れるチャンネル流量を変化させCPRを計算し、
各流量レベルのCPRと、その下限値CP Rminお
よび100%出力レベルを現わす出力Pより、限界出力
(PXCPR/CPRmin)を計算することにより求
められる。 第10図の曲線j1には第9図の直線h、
iに対応する2つのバンドルの相対出力分布を示してい
る。第9図より炉心流量により出力分布が変らないと仮
定すれば、MOPRから決まる臨界出力は炉心流量とほ
ぼ線形の関係にあることが判る。MCPRがCPRmi
nJX上となる領域は、第11図に示す出力・流量マツ
プにおいて直線1の下側の斜線の部分で示すことができ
る。
(5)ロッドブロックライン ロッドブロックラインは炉出力、炉心流量のポイント量
から決まるため制御棒パターンに依存しない。この制限
領域を出力・流量マツプ上に表現すると、第12図の直
線mの下側に斜線で示す領域となる。
すなわち、前述した(1)〜(4)においては、直線の
傾き等が制御棒パターンにより変化するのに対して、第
12図に示す直線mは制御棒パターンに依存し変動する
ことはない。
第13図は前述した(1)〜(5)の5種類の制約条件
を出力・流量マツプ上に表現したもので、図において直
線aはPCエンベロープ余裕を、直線dは炉心安定性を
、直線gはチャンネル安定性を、直線1はMCPRを、
直線mはロンドブロックラインをそれぞれ示している。
従って、前述した制約条件をすべて満足する運転許容領
域は第13図において斜線部として示すことができる。
本発明の沸騰水形原子炉の制御手段選択方法では、この
ようにして求められた出力・流量マツプ上の運転許容領
域と現在の運転点に対応するロッドブロックラインとの
関係から次のようにして制御手段が選択される。
第14図は制御棒パターンを固定した場合の出力・流量
マツプ上の運転許容領域とフローコントロールラインと
の関係を示すもので、図に示すように直線△IBIで示
すフローコントロールラインが運転許容領域と交わらな
い場合には、炉心流量を変化させるだけでは制約条件を
満足することができない。従って、この場合には、ゼノ
ン濃度の増大、制御棒の挿入等の負の反応度を印加する
対応策が必要となる。
すなわち、フローコントロールラインA’ B’を出力
・流量マツプ上で平行移動し、運転許容領域に接しさせ
るに十分な負の反応度を印加することが必要となる。
一方、フローコントロールラインが直線ABで示すよう
に運転許容領域を通る場合には、炉心流量が許容領域に
入っていれば、この炉心状態は制約条件を満足している
ことになる。従って、例えば炉心流量が運転許容領域の
外にある場合には、炉心流量を増加させれば炉心は制約
条件を満足することとなる。なお、現在の運転点で達成
すべき出力レベルを考慮し、この上限値をPmax、下
限値をP minとすると、その運転許容領域は第1図
に示すようになる。
第15図は本発明の沸騰水形原子炉の制御手段選択方法
を用いた原子炉出力自動制御装置のフローチャートを示
すもので、この装置では、まず起動計画と原子炉プラン
ト状態に基づいて予定操作が選定される。この予定操作
は制御棒操作と再循環流量操作との区別およびその内容
の選定であり、制御棒操作の場合にはその座標と操作量
が選定され、再循環流量操作の場合には、その流量調整
量が選定される。
次にこの予定操作を実行した後の炉心状態が予測され、
制約条件を侵すことなく実行することができると判定さ
れると、これが操作量として自動制御系の操作器の設定
値にセットされる。
一方、制約条件を侵すと判定された場合には、これに変
るべき操作が本発明の沸騰水形原子炉の制御手段選択方
法を用いた方法により求められ、これを予定操作とした
予測が再び行なわれる。
なお、制御手段選択には、予測あるいは監視結果である
各種制約条件の値f l 、炉出力レベルP1、炉心流
量レベルW+、制御棒パターンORがデータベースから
入力される。また、制御手段を選択するためには、運転
許容領域とフローコントロールラインとを設定する必要
があるため、運転許容領域を示寸各制約条件の曲線の傾
きQ(OR)、出力変化による各種制約条件の変化う「
/ろp(CR)、フローコントロールラインの傾きU(
OR)とが制御棒パターンCR毎にデータベースから入
力される。このデータベースから入力される情報に基づ
いて制御手段選択機能は、次の式を用いてフローコント
ロールラインおよび運転許容領域の境界を設定する。
すなわち、フローコントロールラインは次の式%式% また、運転許容領域の境界は、制約条件の上限値をf 
maxとすれば、これに対応する出力レベルP max
が ど「/どP・(CR)= (fn+ax*f + )/ (Pmax −P+ )
より定まるので、 P=Q (CR) * (W−W+ ) +Praax
−Q (CR) * (W−W+ ) 十(rmax−
t’ + ) ・’br /?P ・(CR)十P+ で示すことができる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明の沸騰水形原子炉の制御手段選
択方法によれば、沸騰水形原子炉の運転    □時に
制約条件が満足されなくなった場合に、これを回避する
だめの制御手段を迅速に選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は出力レベルを考慮に入れたときの運転許容領域
を示すグラフ、第2図は出力・流量マツプ上に表現され
るPCエンベロープ余裕領域を示すグラフ、第3図は炉
心安定性の等高線を示すグラフ、第4図は第3図におけ
る軸方向出力分布を示すグラフ、第5図は出力・流量マ
ツプ上における炉心安定性領域を示すグラフ、第6図は
チャンネル安定性の最も悪いチャンネルの減幅比の等高
線を示すグラフ、第7図は第6図の軸方向出力分布を示
すグラフ、第8図は出力・流量マツプ上に表現されるチ
ャンネル安定性領域を示すグラフ、第9図はMCPRを
示すグラフ、第10図は第9図の出力分布を示すグラフ
、第11図は出力・流mマツプ上におけるMCPR領域
を示すグラフ、第12図は出力・流量マツプ上における
ロンドブロックライン領域を示すグラフ、第13図は出
力・流量マツプ上に表示される運転許容領域を示ヅグラ
フ、第14図は出力・流量マツプ上における運転許容領
域とフローコントロールラインとの関係を示すグラフ、
第15図は本発明の沸騰水形原子炉の制御手段選択方法
を使用した原子炉出力自動制御装置を示すフローチャー
トである。 代理人弁理士   須 山 佐 − 第1図 第2図 5え量 第5図 清1 第6因 流量+7) 第3図 芭4 鼎 出力 第7図 出力 第8図 第11図 第2図 第9図 5R量(%) 第10図 巴刀 第13図 胤i 第14図 大1 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原子炉出力の制御に制御棒と再循環流量の2種類
    の制御方式を有し、炉心に一定の制約条件を荷して運転
    される沸騰水形原子炉の制御手段選択方法において、制
    御棒パターンを固定したときに前記各制約条件が満足さ
    れる領域を運転許容領域として出力・流量マップ上に表
    現し、前記運転許容領域と現在の運転点に対応するフロ
    ーコントロールラインとの関係から制御手段を選択する
    ことを特徴とする沸騰水形原子炉の制御手段選択方法。
JP59209557A 1984-10-05 1984-10-05 沸騰水形原子炉の制御手段選択方法 Pending JPS6188186A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181622A (ja) * 1987-01-23 1988-07-26 株式会社日立製作所 電力系統の発電機負荷配分決定方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181622A (ja) * 1987-01-23 1988-07-26 株式会社日立製作所 電力系統の発電機負荷配分決定方法

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