JPS62129796A - 原子炉出力制御方法とその装置 - 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〕 本発明は原子力発電所における原子炉出力制御方法とそ
の装置に係り、とりわけ原子炉圧力を制御することによ
り原子炉出力の制御を行う制御方法およびその装置に関
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

原子力発電所においては、例えば１年間などの運転サイ
クルに見合う燃料を原子炉の炉心に装荷し、最適に燃焼
させることにより熱エネルギーを電気エネルギーに変換
し、経済的な運転が行われている。

ところで、原子炉の余剰反応度は、通常第３図に示すよ
うに、燃料の燃焼に伴い変化し、運転サイクルの末期に
おいては急勾配でその反応度が低下する特性を有してい
る（第３図符号ａ１→ａ２）。

余剰反応度が正のうちはく第３図符号ａ１）、すなわち
定格出力運転を維持するのに余剰な反応度があるうちは
、制御棒や冷却材・減速材である炉心流口を調整するこ
とによって余剰反応度を制御することができるが、余剰
反応度が負になると（第３図符号ａ２）、制御棒をすべ
て引抜き、炉心流量を上限まで増加させても定格出力運
転をもはや維持することができなくなる。

このため運転サイクルの末期においては、余剰反応度の
低下に伴い原子炉出力を低下させざるを得なくなり（第
４Ｎｄ号ａ２）、設備稼鋤曵の低下を１０来させる原因
となる。特に燃焼計画の設訓や予瀾が狂ったり、運転期
間が延長されたり、炉心流口が予想外に出せなかった場
合などには、原子力発電所の設備稼動率を大きく低下さ
せ、当初の発電計画を変更ｔざるを得なくなる。

原子力発電所においては、原子炉とタービンとを接続す
る主蒸気管の途中に圧力制御弁を配設し、この圧力制御
弁を圧力制御信号により制御することにより原子炉の圧
力の制御を行うようになされているが、従来この原子炉
の圧力制御は、原子炉出力または主蒸気流迅の低下に伴
い２乗特性的に減少さＵる圧力設定となっている（第６
図符号ａ　→ａ２）。このため、従来の原子力発電所に
おいては、運転サイクル末期に余剰反応度が急減し負と
なると、定格出力を維持できなくなるため炉出力が低下
しく第４Ｎｄ号ａ２）、これに伴い炉圧が低下しく第６
図符号ａ２）、炉圧を低下させつつ運転が終了される（
第５図符号ａ２）。

燃料経済性の観点からは、定格出力を維持できなくても
なるべく多く燃焼させることが望ましいが、運転サイク
ル末期に急速な出力低下による設備稼働率の低下を招く
ので、できるだけ高出力で良く燃焼させたいという要求
が出されている。

〔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あり、
原子炉の運転サイクル末期における余剰反応度の低下に
よる急速な出力低下を緩和し、定格出力の運転期間を長
くすることのできる原子炉出力制御方法とその装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は圧力設定信号、原子炉系信号およびタービン・
発電機系信号に基づいて圧力制御信号を演算し、この圧
力制御信号により、原子炉とタービンを接続する主蒸気
管の途中に配設された圧力制御弁を制御して原子炉の圧
力制御を行い、原子炉出力を制御する方法であって、航
記圧ツノ設定信号を調整することにより、原子炉圧力を
原子炉出力の低下にもかかわらず定格出力時の圧力４上
に維持することを特徴としている。

また、本発明は、圧力設定信号、原子炉系信号おにびタ
ービン・発電機系信号に基づいて演→された圧力制御信
号を出力する圧力ｉ、ＩＩ御器と、原子炉とタービンと
を接続する主蒸気管の途中に配設され、前記圧力制御器
から出力された圧力制御信号に基プいて原子炉圧力を制
御する圧力制御弁とを備えた原子炉出力制御装置であっ
て、前記圧力制ｉｌｌ器には、前記原子炉系信号、ター
ビン・発電は系信号および圧力設定条件信号に基づいて
前記圧力設定信号を演０する圧力設定調整器が接続され
ていることを特徴どしている。

（発明の実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明づる
。

第１図は本発明による原子炉出ツノ制御装置を示す第１
の実施例である。図において符号１１は原子炉で（ちり
、原子炉１１は燃料の収納された炉心１２、通常の出力
制御を行うための炉心流量制御系１３および制御棒制御
系１４から構成されている。原子炉１１は主蒸気管１５
および給水管１６を介してタービン１７および復水器１
８に接続され、タービン１７により発電機１９が駆動さ
れるようになっている。また、主蒸気管１５の途中には
圧力制御弁２１が配設され、この圧力制御弁２１を圧力
設定信号２６と、原子炉系２２の炉出力、炉心流量、制
御棒位置、炉圧力などからなる原子炉系信号２２ａと、
タービン・発電機系２３の発電機出力などからなるター
ビン・発電機系信号２３ａとに基いて圧力制御器２４に
おいて演算され出力された圧力制御信号２５により制御
し、原子炉１１の圧力が制御されるようになっている。

ここで本実施例においては、圧力設定信号２６は、従来
とは逆に炉出力（又は主蒸気流量）が低下した場合には
、これを補償するように背圧設定され（第６口筒号す、
ｂ２＞、炉出力の低下に伴い炉圧力が上昇するように調
整されている。この圧力設定信号２６の調整は運転員が
サイクル末期の出力低下を監視しながら手動操作によっ
て行ってもよいし、自動的になされてもにい。、運転サ
イクル末期において、余剰反応度が急減すると炉出力ら
低下するが、本実施例ではこの炉出力の低下に逆比例さ
せて炉圧を上昇させるようにしであるので（第５口筒号
ｂ）、炉心入口サブクーリングが増加しくすなりも、圧
力上昇により沸騰までの余裕が増大し）、炉内ボイド（
蒸気泡）がつぶれ、負の反応度をもつボイド反応度の低
下により正の反応度が増加するとともに、ボイド減少に
よる減速拐密磨の増加により中性子経済が向上し、炉出
力を増加さけることができる。これにより余剰反応度の
急減期において余剰反応度が負となる１４期を遅（シ（
第３口筒号ｂ）、定格出力を従来より長く保持すること
ができる（第４口筒号ｂ）。

また、炉圧力の上昇は、原子炉系およびタービン系によ
り定められた上限値に余裕をもたせた圧力まで行うこと
ができるので（第６口筒号ｂ１→ｂ２）、比較的長期間
圧力上昇操作を行うことができ、定格出力の維持を長期
間行うことができる。

ただし、更に余剰反応度が低下してくると、炉圧力上昇
操作のみでは補償しきれなくなるため、ある点く第２図
乃至第４図におけるＥ２点）を越えると、余剰反応度の
低下に伴い炉出ノＪも低下することとなる。

第２図は本発明による原子炉出力制御装置の第２の実施
例を示す系統図である。この実施例においては、圧力制
御器２４に入力される圧力設定信号２６を自動的に調整
し１７るよう圧力設定調整器３１が設けられていること
を特徴としている。その他の構成については、第１図に
示した実施例と同様であるので、同一の符号を付するこ
とによりその説明を省略する。

圧力設定調整器３１は、原子炉系２２、タービン・発電
様系２３および圧力制御器２４に接続され、原子炉系信
号２２ａ、タービン・発電機系信号２３ａおよびあらか
じめ設定された原子炉圧力上昇の上限値、運転サイクル
末１１１ノの圧力設定条件、通常運転時の圧力設定条件
などからなる圧力設定条件信号３２に基づいて圧力設定
信号２６を演ｎし、圧力制御器２４に対し出力する機能
を有している。

木実陥例において圧力設定調整器３１は、余剰反応度が
正のとぎ【ま通常運転時の圧力設定信号２６を出力して
、圧力制御器２４により従来と同様に圧力制御弁２１を
制御する。余剰反応度が負となったときは、炉出力の低
下に逆比例して炉圧を上背させるよう調整された圧力設
定信号２６を出力し、圧力制御弁２１を制御することに
より原子炉圧力を高める。これにより、前述した実施例
と同様、原子炉出力を定格出力に維持する期間を長くす
ることができる。

圧力制御弁２１を動作させることにより、炉出力、炉圧
力あるいは発電機出力などの原子力発電プラントのパラ
メータが変化するが、これらの変化は原子炉系信号２２
ａおよびタービン・発電機系信号２３ａとして圧力設定
調整器３１に入力されるため、先に出力された圧ツノ設
定信号２６との゛　比較によりそのＱ差をなくすよう、
例えばフィードバック制御を行うことにより調整され、
原子炉の実出力のＨｉｌｌ　ＩＩＩを精度良く行うこと
ができる。

このように本実施例によれば、圧力制御器２４に入力さ
れる圧力設定信号２６の調整を自動化し、運転員の負担
を軽減するとともに、原子炉出力制御の精度を向上させ
ることができる。

なお、本実施例の説明においては、炉出力の低下に伴い
炉圧力を上昇させる例を示したが、炉圧力を定格出力時
の値に保持しても、従来のように炉出力低下に伴って炉
圧力を低下させるものと比べ、定格出力維持期間を長く
することができる。

これは、従来の出力制御方法に比べ、同じ出力での炉圧
力は相対的に高くしたことに相当するからであり、炉圧
りを陽に高めなくとも高めたと同等の効果となり、しか
も圧力の上限に至るまでの余裕が大きくとれるからであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、原子炉の余剰反応
度の低下を補償し、原子炉運転サイクル末１１１）にお
ける原子炉出力の低下を緩和することができるとともに
、定格出力維持期間を艮くすることができる。これによ
り、原子力発電プラントの設備稼動率の向上、運転融通
性の向上および運転経済性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にＪ：る原子炉出力制御装置の第１の実
施例を示ず系統図、第２図は本発明の第２の実施例を示
す系統図、第３図は原子炉の余剰反応度と燃焼度との関
係を示すグラフ、第４図は原子炉出力と燃焼度とのＩ！
１係を示すグラフ、第５図は原子炉の炉圧と燃焼度との
関係を示すグラフ、第６図は炉出力又は主蒸気流量に対
する炉圧力設定条件を示すグラフである。 １１・・・原子炉、１５・・・主蒸気管、１７・・・タ
ービン、２１・・・圧力制御弁、２２・・・原子炉系、
２２ａ・・・原子炉系信号、２３・・・タービン・発電
曙光、２３ａ・・・タービン・発電機系信号、２４・・
・圧力制ｔＩｌ器、２５・・・圧力制御信号、２６・・
・圧力設定信号、３１・・・圧力設定調整器、３２・・
・圧力設定条件信号。 出願人代理人　　佐　　藝　　−雄 第１図 １　ス２ 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力設定信号、原子炉系信号およびタービン・発電
   機系信号に基づいて圧力制御信号を演算し、この圧力制
   御信号により、原子炉とタービンを接続する主蒸気管の
   途中に配設された圧力制御弁を制御して原子炉の圧力制
   御を行い、原子炉出力を制御する方法において、前記圧
   力設定信号を調整することにより、原子炉圧力を原子炉
   出力の低下にもかかわらず定格出力時の圧力以上に維持
   することを特徴とする原子炉出力制御方法。 ２、原子炉圧力が原子炉出力の低下に伴い上昇するよう
   に圧力設定信号を調整することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の原子炉出力制御方法。 ３、圧力設定信号は自動的に調整されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の原子炉出力制御方法。 ４、圧力設定信号、原子炉系信号およびタービン・発電
   機系信号に基づいて演算された圧力制御信号を出力する
   圧力制御器と、原子炉とタービンとを接続する主蒸気管
   の途中に配設され、前記圧力制御器から出力された圧力
   制御信号に基づいて原子炉圧力を制御する圧力制御弁と
   を備えた原子炉出力制御装置において、前記圧力制御器
   には、前記原子炉系信号、タービン・発電機系信号およ
   び圧力設定条件信号に基づいて前記圧力設定信号を演算
   する圧力設定調整器が接続されていることを特徴とする
   原子炉出力制御装置。