JPS6239916B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子力発電プラントの運転訓練用シ
ユミレータに関する。

一般に原子力発電プラントの起動、停止運転、
プラントの異常時及び事故時における運転員の対
応を訓練するために、運転訓練シユミレータが用
いられている。

この運転訓練シユミレータは、例えば、第１図
に示すように、原子力発電プラントで起こること
が予想される主要な事故をインストラクターの操
作により事故模擬情報を出力する事故模擬出力装
置１と、原子力発電プラントの運転状態を模擬す
ると共に、前記事故模擬出力装置１から出力され
た事故模擬情報により模擬される原子力発電プラ
ントの運転状態の変化を計算するプラント動特性
解析装置２と、このプラント動特性解析装置２で
模擬される原子力発電プラントの運転状態を監視
及び制御する運転制御装置３と、前記プラント動
特性解析装置で模擬される原子力発電プラントの
運転状態に影響する主要なパラメータ値を表示す
る表示装置４とから構成されている。

このように構成された運転訓練シユミレータを
用いての運転訓練は以下述べるようにして行なわ
れる。

すなわち、異常時及び事故時を仮想してインス
トラクターが事故模擬出力装置１を操作すると、
模擬された事故模擬情報がプラント動特性解析装
置２に伝送される。

プラント動特性解析装置２は、この事故模擬情
報に基づいて、原子力発電プラントの運転状態が
決定されると、原子炉部、蒸気発生器等のプラン
ト構成機器について微分方程式より成るモデルを
計算し、この運転状態に特に影響する主要なパラ
メータ値を運転制御装置３及び表示装置４に出力
する。

訓練生は、この表示装置４に出力されたパラメ
ータ値が異常な場合にはこれを正常状態にするた
め、運転制御装置３を操作する。

この操作によりパラメータ値は再び変化するこ
ととなるが、この変化は再びプラント動特性解析
装置２に入力され、新たにその変化量に対する動
特性計算が行なわれ、構成機器の主要変数が運転
制御装置３及び表示装置４に出力される。

この値が正常状態の範囲内であれば訓練生の操
作は正しかつたことになる。

このようにして訓練生は原子力発電プラント異
常時及び事故時における処理、処理方法を訓練さ
れる。

このような運転訓練シユミレータを用いて訓練
すべき項目については各原子力発電プラント毎に
決められている。

例えば、ナトリウム冷却形高速増殖炉において
は、この運転訓練シユミレータを用いて、運転員
の対応を訓練するための主要項目の一つとして、
重要機器の一つである蒸気発生器の流動不安定現
象に対する訓練が挙げられている。

すなわち、蒸気発生器における水側の流動不安
定現象はプラントの安全性、経済性及び運転制御
性の面において避けねばならない問題であり、運
転訓練シユミレータにおいても、当然起り得るプ
ラント事象として、この流量不安定現象を模擬す
る必要がある。

しかし、この蒸気発生器の流動不安定現象は、
振動モードが複雑であり、又時間のきざみ幅も大
きくとれないため、従来の運転訓練シユミレータ
では、この流動不安定現象を実時間でかつ現実に
即して模擬することは非常に困難であるという欠
点があつた。

すなわち、従来の運転訓練シユミレータのプラ
ント動特性解析装置２は実時間でプラント過渡現
象を模擬するものであり、したがつて蒸気発生器
の不安定現象まで模擬しうる詳細モデルにはなつ
ていない。

本発明はかかる従来の欠点を解消すべくなされ
たもので、蒸気発生器の流動不安定現象を実時間
でかつ現実に即して模擬する運転訓練シユミレー
タを提供しようとするものである。

以下本発明の詳細を図面に示す一実施例につい
て説明する。

第２図に示す運転訓練シユミレータは、不安定
現象解析装置５、記憶装置６、事故模擬出力装置
７、プラント動特性解析装置８、不安定領域判定
装置９、不安定振動形状決定装置１０、給水流量
決定装置１１、運転制御装置１２および表示装置
１３とから構成されている。

不安定現象解析装置５は、予め、オフラインで
蒸気発生器の不安定現象に影響を与える主要パラ
メータ変化毎に不安定現象解析コードを用いて、
不安定領域マツプ及び不安定領域における給水流
量の不安定振動の形状を計算により作成する。

すなわち、蒸気発生器の流動不安定現象に影響
を与える主要なパラメータである蒸気発生器にお
ける蒸気圧力、ナトリウム流量、給水流量および
蒸発器入口ナトリウム温度をあらゆる状態におい
て各パラメータの一定変化量ごとに不安定現象解
析装置５の入力とする。

不安定現象解析装置５は、不安定現象解析コー
ドを用いて入力された各パラメータの値から、そ
のパラメータ値のときに不安定振動が発生するか
どうかを計算し、この結果が従がつて不安定領域
マツプを作成し、不安定振動が発生する場合には
その条件における給水流量の不安定振動の形状を
作成する。

第３図はこのようにして作成された不安定領域
マツプを示している。

図において、横軸には蒸発器入口ナトリウム温
度が、縦軸にはナトリウム流量を給水流量で除し
た値であるナトリウム／給水流量比がとられてい
る。

ここで曲線ａおよびｂはそれぞれ蒸気圧力Ｐが
PaおよびPbの時の不安定領域の境界を示してお
り、図において曲線ａおよび曲線ｂの右側領域が
それぞれ蒸気圧力PaおよびPbにおける不安定領
域である。すなわち蒸気圧力ＰがPaの時には図
に示す斜線の部分が不安定領域である。なお点線
で示される曲線ｃは飽和圧力曲線である。

また給水流量の不安定振動の形状は、具体的に
は振動モード、周期、振幅および位相から構成さ
れている。

記憶装置６は、このようにして作成された不安
定領域マツプ及び給水流量の不安定振動の形状を
不安定現象解析装置５から入して、これを記憶し
ておく。

なお、不安定現象解析装置５としては、運転訓
練シユミレータとは別にオンラインで演算する計
算機を使用する。

記憶装置６は不安定領域判定装置９として使用
している計算機に内臓されているバツフア及びデ
スク又は磁気テープを使用する。

事故模擬出力装置７は原子力発電プラントの異
常及び事故を模擬し、事故模擬情報をプラント動
特性解析モデル８に出力する。

模擬される異常及び事故のうち、蒸気発生器の
流動不安定現象に影響を与えるものとしては、例
えば、主給水ポンプ軸回転事故、給水ポンプ回転
数制御系異常、二次ナトリウム流量制御系異常等
を挙げることができる。

プラント動特性解析装置８は、原子力発電プラ
ントの運転状態を訓練中常に模擬しており、例え
ば上記のような蒸気発生器の流動不安定現象に影
響を与える事故模擬情報が事故模擬出力装置７か
ら入力された場合には、蒸気圧力、ナトリウム流
量、給水流量、蒸発器入口ナトリウム温度等の主
要パラメータ値の変化に対して適当なサンプリン
グ時間ごとに計算する。

不安定領域判定装置９は、プラント動特性解析
装置８で計算された値のうち、蒸気発生器の流動
不安定現象に影響を与える主要パラメータである
蒸気圧力、ナトリウム流量、給水流量、蒸発器入
口ナトリウム温度の４パラメータをプラント動特
性解析装置８から読出し、記憶装置６に記憶され
た不安定領域マツプを基にして、この４変数によ
つて決定される蒸気発生器運転条件が安定領域に
あるか不安定領域にあるかを判定する。

そして不安定領域にあるときには、これを不安
定振動形状決定装置１０及び不安定領域に入つて
いることを知らせるため、表示装置１３に出力す
る。

この不安定振動形状決定装置１０は、不安定領
域判定装置９から出力された蒸気圧力、ナトリウ
ム流量、給水流量、蒸発器入口ナトリウム温度の
４パラメータの値に対応する不安定振動の形状を
記憶装置６に記憶された不安定振動の形状から読
込む。

給水流量決定装置１１は、記憶装置６から不安
定振動形状決定装置１０に読込まれた不安定振動
の形状を入力し、この不安定振動によつて引きお
こされる給水流量の変化を計算する。

この給水流量の変化量は例えば次式によつて計
算することができる。

GFW＝A_1sio（ω₁T＋φ_１）＋A_2sio（ω₂T＋ω
_２） ……＋Ai_sio（ωiT＋ωｉ） ここでGFWは給水流量の変化量を、Ａは振幅
を、ωは周期を、Ｔは時間を、φは位相をそれぞ
れ表わしている。

この不安定振動に起因する給水流量の変化量
GFWは、プラント動特性解析装置８にフイード
バツクされ、このプラント動特性解析装置８で計
算されていた給水流量に加算される。

運転制御装置１２は、プラント動特性解析装置
８で模擬されている原子力発電プラントの運転状
態を制御する。

表示装置１３は、プラント動特性解析装置８が
模擬している原子力発電プラントの運転状態のう
ち主要なパラメータを表示する。給水流量決定装
置１１で計算された給水流量の変化もこれに表示
されることとなる。

そしてこの表示装置１３には、訓練生に臨場感
を与えるために不安定振動形状装置１０から出力
された不安定振動の形状が適当な変換器を通して
アナログ信号とされて、表示される。

以上のように構成された運転訓練シユミレータ
では、以下に示すような流れで蒸気発生器の流動
不安定現象に対するシユミレートが行なわれる。

すなわち、蒸気発生器の流動不安定現象に影響
を与える、主給水ポンプ軸回転事故、給水ポンプ
回転数制御故障、二次ナトリウム流量制御故障等
の異常および事故を仮想して、インストラクター
が事故模擬出力装置７を操作すると、模擬された
事故模擬情報がプラント動特性解析装置８に出力
される。

プラント動特性解析装置８は、この事故模擬情
報に基づいて模擬された原子力発電プラントの運
転状態を決定する各種パラメータの変化及び原子
炉部、蒸気発生器部等からなる各モデルを計算す
る。

すなわち、ここで、蒸気圧力、ナトリウム流
量、給水流量および蒸発器入口ナトリウム温度の
４パラメータの変化が計算される。

このように計算された４パラメータの値から不
安定領域判定装置９は、蒸気発生器の運転状態が
安定領域にあるのか不安定領域にあるのかを判断
し不安定領域にある場合にはこの４パラメータの
値を不安定振動決定装置１０に出力する。

不安定振動形状決定装置１０はこの４パラメー
タの値に対応する不安定振動の形状を記憶装置６
から読込み、この不安定振動の形状を給水流量決
定装置１１に出力する。

給水流量決定装置１１は、この不安定振動の形
状から蒸気発生器の流動不安定現象による給水流
量の変化を計算しプラント動特性解析装置８にフ
イードバツクする。

さらに、この給水流量の変化量はプラント動特
性解析装置８を介して運転制御装置１２の表示装
置１３に表示される。

訓練生は、表示装置１３に表示された、この給
水流量の変化量についてこの流動不安定現象を解
除すべく運転制御装置１２を操作する。

この運転制御装置１２の操作により、給水流量
その他流動不安定現象を引きおこす要因が変化し
た場合には、その変化量に応じて、表示装置１３
に表示される給水流量の変化量および不安定振動
の形状も実時間で変化することとなる。

訓練生は、表示装置１３に表示されるこれらの
値及び形状が正常状態となるまで、運転制御装置
１２を操作する。

以上述べたように本発明の運転訓練シユミレー
タによれば、従来の運転訓練シユミレータでは模
擬することが困難であつた蒸気発生器の流動不安
定現象を予め、オフラインで不安定現象を解析す
る装置を使用することにより実時間でかつ現実に
即して模擬することができる。

なお、以上述べた実施例では本発明をナトリウ
ム冷却形高速増殖炉の運転訓練シユミレータに適
用した例について述べたが、本発明はかかる実施
例に限定されるものではなく、蒸気発生器を有す
る原子炉例えば加圧水形原子炉においても適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の運転訓練シユミレータの一実施
例を示すブロツク図、第２図は本発明の運転訓練
シユミレータの一実施例を示すブロツク図、第３
図は不安定領域マツプである。 １，７……事故模擬出力装置、２……プラント
動特性解析装置、３……運転制御装置、４……表
示装置、５……不安定現象解析装置、６……記憶
装置、８……プラント動特性解析装置、９……不
安定領域判定装置、１０……不安定振動形状決定
装置、１１……給水流量決定装置、１２……運転
制御装置、１３……表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子力発電プラントで起こることが予想され
   る主要な事故をインストラクターの操作に応じて
   オンライン処理として模擬し、事故模擬情報を出
   力する事故模擬出力装置と、原子力発電プラント
   の運転状態を模擬すると共に、前記事故模擬出力
   装置から出力された事故模擬情報により模擬され
   る原子力発電プラントの運転状態の変化を計算す
   るプラント動特性解析装置と、このプラント動特
   性解析装置で模擬される原子力発電プラントの運
   転状態を制御する運転制御装置と、前記プラント
   動特性解析装置で模擬される原子力発電プラント
   の運転状態に影響する主要なパラメータ値を表示
   する表示装置と、一方、これとは別途オフライン
   処理により蒸気発生器の給水流動不安定現象に影
   響を与える主要パラメータ変化毎に不安定現象解
   析コードを用いて不安定領域マツプおよび不安定
   領域における不安定振動の形態に関する情報を計
   算しておく不安定現象解析装置と、この不安定現
   象解析装置で計算された不安定領域マツプおよび
   不安定振動の形態を記憶し、オンラインで使用す
   る記憶装置と、前記プラント動特性解析装置で計
   算された原子力発電プラントの運転状態の変化値
   のうち、前記蒸気発生器の流動不安定現象に影響
   を与える主要パラメータの変化値を読出し、この
   値から前記記憶装置に記憶された不安定領域マツ
   プに基づいて、前記蒸気発生器の運転状態が安定
   領域にあるか不安定領域にあるかを判定する不安
   定領域判定装置と、この不安定領域判定装置が前
   記蒸気発生器の運転状態が不安定領域にあると判
   断した場合に入力される蒸気発生器の流動不安定
   現象に影響を与える主要パラメータの変化値か
   ら、前記記憶装置に記憶された不安定振動の形態
   のうち、この変化値に対応する不安定振動の形態
   を合成するための情報を読出す不安定振動形状決
   定装置と、この不安定振動形状決定装置に読出さ
   れた不安定振動の形態から、この不安定振動によ
   つて引きおこされる給水流量の変化を計算し、こ
   の値を前記プラント動特性解析装置にフイードバ
   ツクする給水流量決定装置とを有することを特徴
   とする運転訓練シユミレータ。