JPS6279397A - Fast reactor - Google Patents

Fast reactor

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JPS6279397A
JPS6279397A JP60217901A JP21790185A JPS6279397A JP S6279397 A JPS6279397 A JP S6279397A JP 60217901 A JP60217901 A JP 60217901A JP 21790185 A JP21790185 A JP 21790185A JP S6279397 A JPS6279397 A JP S6279397A
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JP
Japan
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core
flow rate
pump
reactor
coolant
Prior art date
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JP60217901A
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Japanese (ja)
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研 天野
紀行 定岡
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6279397A publication Critical patent/JPS6279397A/en
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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

Landscapes

  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野] 本発明は高速炉の事故時の流量側脚装置および制御法に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a flow rate side landing gear device and a control method in the event of an accident in a fast reactor.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

一般に高速炉炉心内の冷却材温度は、循環ポンプによっ
て供給される冷却材流量と炉心の出力との比によって決
まる。すなわち、冷却材流IIkF(kt /see 
)  f トリウム比熱Cp (cal/kgc’l炉
心出力Q (”’sec )とするとき、炉心出入口で
の冷却材温度差ΔTは。
Generally, the coolant temperature in the fast reactor core is determined by the ratio of the coolant flow rate supplied by the circulation pump to the core power. That is, the coolant flow IIkF (kt/see
) f Thorium specific heat Cp (cal/kg c'l When core power Q ('''sec) is given, the coolant temperature difference ΔT at the core entrance and exit is:

F−Cp・ΔT=Q         ・・・(1)で
与えられる。ここにΔTは、 ΔT=(炉心出口温度−炉心入口温度)である。冷却材
の流量は、ポンプを回転する電動機(以後ポンプモータ
ーと称す)の回転数を制御することによυ制御できる。
F−Cp·ΔT=Q (1) is given. Here, ΔT is ΔT=(core outlet temperature−core inlet temperature). The flow rate of the coolant can be controlled by controlling the rotation speed of an electric motor (hereinafter referred to as pump motor) that rotates the pump.

炉心の出力は、制御棒を操作することに°よシ制調でき
る。冷却材温度が沸点(930C)を越えると、冷却材
が沸騰し。
The power output of the reactor core can be controlled by controlling the control rods. When the coolant temperature exceeds the boiling point (930C), the coolant boils.

燃料棒の溶融等の破損を生じる可能性があるので。This may cause damage such as melting of the fuel rods.

冷却材温度が沸点を越えることは許されない。Coolant temperature is not allowed to exceed the boiling point.

また、出力/流量比(Q/F)が急激に変化すると、炉
心出口の冷却材温か急激に変化し、原子炉の構造材に熱
応力を与えるので好ましくない。
Further, if the power/flow rate ratio (Q/F) changes suddenly, the temperature of the coolant at the exit of the reactor core changes rapidly, which is undesirable because it gives thermal stress to the structural members of the reactor.

従来、高速炉のポンプシステムは次のようなものであっ
た。外部電源はMFGセットと呼ばれる電動機−流体継
手一発電機からなる。一連の発電システムへ供給される
。外部電源によって回転するMFGセットの電動機は、
発電機を転し、これにより発電するが、′1動機と発電
機を継ぐ流体継手により、電動機から発電機へ伝えられ
るトルクを制御することができ、発電機の回転数f1を
制御することができる。これにより、M F Gセット
による発電電力の周波数はf、となる。このMFGセッ
トによる発電電力は、ポンプモーターである誘導電動機
に供給されて、ポンプを回転させるが、ポンプモーター
の回転数は、MFGセット電力の周波数f、と等しくな
るので、結局流体継手により、ポンプ流量が制御される
ことになる。
Conventionally, the pump system for fast reactors was as follows. The external power source consists of a motor, fluid coupling, and generator called an MFG set. It is supplied to a series of power generation systems. The electric motor of the MFG set is rotated by an external power source.
The generator is rotated, thereby generating electricity.The fluid coupling that connects the '1 motor and the generator allows the torque transmitted from the motor to the generator to be controlled, and the rotational speed f1 of the generator to be controlled. can. As a result, the frequency of the power generated by the M FG set becomes f. The power generated by this MFG set is supplied to the induction motor, which is the pump motor, to rotate the pump. Since the number of rotations of the pump motor is equal to the frequency f of the MFG set power, the fluid coupling eventually causes the pump to rotate. The flow rate will be controlled.

一方、事故時に原子炉がスクラムされると、炉心出力は
、2〜3秒で定格の7%程度まで落ちる。
On the other hand, when a nuclear reactor is scrammed in the event of an accident, the core output drops to about 7% of its rated power in 2 to 3 seconds.

そこで従来は、スクラムと同時に、MFGセットへの電
源を切り、MFGセット、ポンプモーターおよびポンプ
を停止して、出力/流量化の急激な変化を防いでいた。
Therefore, conventionally, at the same time as the scram, the power to the MFG set was turned off and the MFG set, pump motor, and pump were stopped to prevent sudden changes in output/flow rate.

ポンプモーター−\の電力が切られると、ポンプは慣性
のみで回転し、流量は指数関数的に減少するので、構造
材・\の熱衝翠が緩流体継手の他に、ポツプモーターの
回転数を直接に制御する装置を設はスクラム時には、ポ
ンプモーターに制動をかけて、ポツプモーターを急停止
させ、出力の減少速度と流量の減少速度を近づけて、熱
衝撃を緩和している。
When the power to the pump motor is cut off, the pump rotates only by inertia and the flow rate decreases exponentially, so the thermal shock of the structural material \, in addition to the slow-flow coupling, controls the rotation speed of the pop motor. A direct control device is installed to dampen thermal shock by applying braking to the pump motor and stopping the pop motor suddenly during scram, bringing the rate of decrease in output closer to the rate of decrease in flow rate.

しかしながら、従来のポンプシステムでは、事故時にポ
ンプを停止するのみで、事故時に流量を適切に制御する
機構を有していない。このため、万一、原子のスクラム
が失敗した場合には、原子炉は停止せず、出力や冷却材
温度は過渡的な変動をするにもかかわらず、#、亀のみ
が減少することになる。この結果、冷却材温度は上昇し
て、沸騰を起し、遂には、燃料や炉心の破損に至るとい
う問題があった。
However, conventional pump systems only stop the pump in the event of an accident, and do not have a mechanism to appropriately control the flow rate in the event of an accident. Therefore, in the unlikely event that the atomic scram fails, the reactor will not shut down and only #, turtle will decrease despite transient fluctuations in output and coolant temperature. . As a result, the coolant temperature rises, causing boiling, which ultimately leads to damage to the fuel and core.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、スクラムの失敗時の原子炉の過渡的挙
動を1手動スクラムにより原子炉を停止するまでの間、
冷却材の沸騰や燃料の破損を起さないように制御できる
制(lIa装置を有する原子炉を提供することにある。
The purpose of the present invention is to control the transient behavior of a nuclear reactor when a scram fails until the reactor is stopped by one manual scram.
The object of the present invention is to provide a nuclear reactor having a control system (IIa) that can be controlled to prevent coolant boiling and fuel damage.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

スクラムに失敗した原子炉では、手動スクラムの処置が
ほどこされるまでの間、制御棒を用いて炉出力を制御す
ることはできない。このため、外部から制御しうるのは
、流量(又はポンプの回転数)のみとなる。同時に、高
速炉では、炉心の冷却材温度が上昇すると、炉心の熱膨
張によシ、中囲子のもれが大きくなり、負の反応度が入
るという性質があり、この負の反応度効果を原子炉の出
力の開開に利用することができる。
In a reactor that fails a scram, control rods cannot be used to control reactor power until a manual scram is performed. Therefore, only the flow rate (or the rotational speed of the pump) can be controlled from the outside. At the same time, in fast reactors, when the temperature of the coolant in the core increases, the leakage of the inner shield increases due to thermal expansion of the core, which causes negative reactivity. can be used to increase the output of a nuclear reactor.

本発明の目的を達成するために1本発明では、先ず、原
子炉の出力、炉心出入口の冷却材温度。
In order to achieve the object of the present invention, firstly, the power of the reactor and the temperature of the coolant at the entrance and exit of the reactor core are determined.

流量などを検出する検出器系と、これらの信号を入力し
て、制菌流量を算出する演算器を設ける。
A detector system that detects the flow rate, etc., and a calculator that inputs these signals and calculates the bacteriostatic flow rate are provided.

次に、ポンプ流量を制御するために、ポンプモーターに
供給される電源周波数を変化させる周波数変換器を設け
る。これは、外部電源喪失事故などの場合MFGセット
自体が停止するので、流体継手による流量側脚が不可能
になるためである。
A frequency converter is then provided to vary the power frequency supplied to the pump motor in order to control the pump flow rate. This is because in the event of an external power loss accident, the MFG set itself will stop, making it impossible to use the flow rate leg using the fluid coupling.

また、外部電源喪失時には、ポンプを回す動力自体が失
なわれるから、蓄エネルギー素子として。
In addition, when external power is lost, the power to turn the pump itself is lost, so it can be used as an energy storage element.

フライホイールをMFGセットの回転動に取りつけ、外
部電源喪失時にも、MFGセットがしばらくの間回りつ
づけるようにする。
A flywheel is attached to the rotating motion of the MFG set so that the MFG set continues to rotate for a while even when external power is lost.

以上の装置を用いて、冷却材の流量を側副するが、外部
電源喪失事故などのときには、蓄エネルギー素子どして
のフライホイールの回転エネルギーを用いて、ポンプを
回すことになり、このときの回転エネルギーは、原理的
に、外部電源喪失時のポンプが流しうる冷却材の質量に
比例している。
The above device is used to control the flow rate of the coolant, but in the event of an accident such as loss of external power, the rotational energy of the flywheel as an energy storage element will be used to rotate the pump. The rotational energy of is, in principle, proportional to the mass of coolant that the pump can flow in the event of a loss of external power.

蓄積されているエネルギーの量は有限であるから、でき
るだけ長時間の劃−をするためには、ポンプの流量をで
きるだけ節約して運転するべきである。
Since the amount of stored energy is finite, the pump should be operated with as little flow rate as possible in order to keep the pump running for as long as possible.

そのためには、流量を絞って、炉心冷却材温度ができる
だけ高くなるように制御する。
To achieve this, the flow rate is reduced to control the core coolant temperature to be as high as possible.

原子炉の負の反応度効果によシ、原子炉の出力は減少す
る傾向を示すので、さらに流量を減少させることができ
、全体としてポンプを駆動するエネルギーをかなり節約
できる。しかし、すでに述べたように、冷却材が沸騰し
たり、燃料が溶融することは許されないので、冷却材温
度には、上限値があり、上限値以下で、冷却材流量をで
きるだけ少なく制御する最適な制御が存在する。本発明
の演算器には、そのような最適値を算出する機能を含ん
でいる。上水のような、最適制菌をすることは、フライ
ホイール等の蓄エネルギー素子の設備容量を小さくでき
る利点があシ、あるいは、手動スクラムの処置を実施す
るまでの時間的余裕を増大させる利点がある。
Due to the negative reactivity effects of the reactor, the power of the reactor tends to decrease, so the flow rate can be further reduced, and overall the energy to drive the pumps can be saved considerably. However, as already mentioned, it is not allowed that the coolant boils or the fuel melts, so there is an upper limit to the coolant temperature, and it is optimal to control the coolant flow rate as low as possible below the upper limit. There are certain controls. The arithmetic unit of the present invention includes a function to calculate such an optimal value. Optimal bactericidal control, such as water supply, has the advantage of reducing the installed capacity of energy storage elements such as flywheels, or increasing the time available for manual scram treatment. There is.

〔発明の実施例」 以下、実施例を用いて本発明を説明する。第1因に本発
明の実施例を示す。外部電源9は、 MFGセットの電
動機3を回し、このトルクは、流体継手4を経て発電機
6に伝えられる。発g!機6には蓄エネルギー素子とし
て、フライホイール5が設けられている。発電機6で発
電された電力は。
[Examples of the Invention] The present invention will be described below using Examples. Examples of the present invention are shown as the first factor. The external power source 9 turns the electric motor 3 of the MFG set, and this torque is transmitted to the generator 6 via the fluid coupling 4. G! The machine 6 is provided with a flywheel 5 as an energy storage element. The electric power generated by generator 6 is.

ポンプモーター2に供給されて、ポンプ1を転わし原子
炉に冷却材を供給する。冷却材の流1tは。
It is supplied to the pump motor 2 to turn the pump 1 and supply coolant to the reactor. The flow of coolant is 1 ton.

原子炉12と熱交換器20とを循環するループを構成す
る。発電機6とポンプモーター2の中間に。
A loop is configured that circulates between the nuclear reactor 12 and the heat exchanger 20. Between generator 6 and pump motor 2.

周波数変換器10を設ける。通常時は、流体継手により
、発電機6の電力周波数を制御してポンプモーター2の
回転数を制御するが、スクラム時には1発電機6の電力
周波数を周波数変換器10で制御してポツプモーター2
の回転数を劃−する。
A frequency converter 10 is provided. Normally, the power frequency of the generator 6 is controlled by the fluid coupling to control the rotation speed of the pump motor 2, but during a scram, the power frequency of the 1 generator 6 is controlled by the frequency converter 10 and the pump motor 2 is controlled by the frequency converter 10.
Change the rotation speed.

原子炉からは、炉心出力Q、冷却材流量F、炉心入ロ冷
却材温度’p in、炉心出口冷却材1M度Toutを
検出する検出器と信号ライン12.17,14゜16の
各ラインが設けられている。さらに演算器18が設けら
れており、信号ライン12.17゜14.16は、演算
器18につながれている。
From the reactor, there are detectors and signal lines 12, 17, 14, and 16 that detect core output Q, coolant flow rate F, core inlet coolant temperature 'pin, and core outlet coolant 1M degrees Tout. It is provided. Furthermore, a computing unit 18 is provided, and signal lines 12.17° and 14.16 are connected to the computing unit 18.

演算器18は、次の・機能を有している。The computing unit 18 has the following functions.

冷却材が沸騰しないための冷却材温度の上限値’p c
、 maXと燃料が溶融しないための燃料温度の上限値
Tf、 max  をあらかじめ与えておく。現実的な
値は、TC,maxが880C程度、 Tf、 max
が2200tll’程度である。
Upper limit of coolant temperature to prevent coolant from boiling 'p c
, max and the upper limit value Tf, max of the fuel temperature at which the fuel does not melt are given in advance. The realistic values are: TC, max is about 880C, Tf, max
is about 2200 tll'.

演算器は、次の演算をおこなう。The computing unit performs the following operations.

(1)燃料温度がTf、maxとなるときの冷却材温度
Tc、 fを計算する。’l’cfはT(maXI  
Q。
(1) Calculate the coolant temperature Tc, f when the fuel temperature becomes Tf, max. 'l'cf is T(maXI
Q.

Tin の関数として Tcf = f (Tf、 max、 Q、 Tin)
   ・・(2)で計算される。関数fは、設計計算又
は実験によシ求めておき、アナログ又はデジタルのプロ
グラムとして演算器に内蔵しておく。
Tcf = f (Tf, max, Q, Tin) as a function of Tin
...Calculated in (2). The function f is determined by design calculation or experiment, and is stored in the arithmetic unit as an analog or digital program.

(2)  TcfとTc、 maxのうち小さい方をT
mとして定める。
(2) The smaller of Tcf, Tc, and max is T.
Defined as m.

Tm = Min (Tcf、  Tc、 max )
    −(3)(3)炉心出口温匿がTmとなるよう
な流量Fmを鼻出する。
Tm = Min (Tcf, Tc, max)
-(3) (3) Deliver a flow rate Fm such that the core outlet thermal insulation becomes Tm.

Ftn = g (Tm 、 Q、 Tin )   
   ・・(4)ここで・関数gは、(1)式を用いる
ならば1で与えられる。
Ftn = g (Tm, Q, Tin)
(4) Here, the function g is given by 1 if formula (1) is used.

(4)流iFmを与えるポンプの回転数f1を算出する
(4) Calculate the rotation speed f1 of the pump that provides the flow iFm.

f−”h (Fm)           =・(5)
ここで関数りは、ポンプのトルク%曲から決まる。
f−”h (Fm) =・(5)
Here, the function is determined by the torque percentage curve of the pump.

(5)° 崩壊熱除去のために最小限必要なポンプの回
転数をfIIIglとする。これは補助冷却系として、
設けられているポニーモータ−7の回転数と等しい。f
mとf、のうち大きい方をf、として定める。
(5)° Let fIIIgl be the minimum number of revolutions of the pump required for decay heat removal. This is used as an auxiliary cooling system.
It is equal to the rotation speed of the provided pony motor 7. f
The larger of m and f is defined as f.

f、 = MaX (r、、、  fM 、]    
  −(a)以上のようにして、演算a18によって算
出された回転数らは、信号ライン19により、川波数変
換器10に伝送される。周波数変換atort。
f, = MaX (r,,, fM,]
-(a) The rotational speeds calculated by the calculation a18 as described above are transmitted to the river wave number converter 10 via the signal line 19. Frequency conversion atort.

発電機6による電力の周波数をf、に変換する。The frequency of the electric power from the generator 6 is converted to f.

この結果ポンプ1の回転数はf、  となる。As a result, the rotation speed of the pump 1 becomes f.

本実施例による動作を事故時のスクラムが成功した場合
と失敗した場合について述べる。
The operation according to this embodiment will be described with respect to the case where the scram at the time of an accident is successful and the case where it is unsuccessful.

スクラムに成功した場合、炉心出力Qは急速に減少し、
崩壊熱レベルに達する。このため、(4)式および(5
)式であたえられる。冷却材流量Fmポンプ回転数f1
 も小さくなり、流nが急速に絞られる。しかし、(6
)式による流量が崩壊熱除去レベル以下になることはな
い。本制御方法により、ポンプには実際上ブレーキがか
けられることになる。
If the scram is successful, the core power Q will decrease rapidly,
reaches decay heat level. Therefore, equation (4) and (5
) is given by the formula. Coolant flow rate Fm Pump rotation speed f1
also becomes smaller, and the flow n is rapidly narrowed down. However, (6
) The flow rate according to the formula will never fall below the decay heat removal level. With this control method, the pump is effectively braked.

スクラムに失敗した場合、炉心出力Qはかならずしも減
少せず、原子炉は過渡的な変化をする。
If the scram fails, the core power Q does not necessarily decrease, and the reactor undergoes a transient change.

代表的な事故である流量喪失事故と過出力事故を取シ上
げる。
We will discuss typical accidents such as flow loss accidents and overpower accidents.

第2図に、外部電源喪失事故(流量喪失事故)の場合の
過渡変化を示す。外部電源喪失事故の場合、(3)式で
与えられるTmは、定格の炉心出口温度(530C’)
よりも高い。このため、初期には。
Figure 2 shows transient changes in the case of an external power loss accident (flow loss accident). In the case of an external power loss accident, Tm given by equation (3) is the rated core exit temperature (530C')
higher than Because of this, in the early days.

流量を絞シ冷却材温度が上昇するように側御が行なわt
’Lる原子炉の反応贋湛度係数は、約−2X10−’Δ
に/Cであるので、冷却材温度が上昇することにより、
出力は、第2図のように減少する。出力の減少にあわせ
て流量も減少するように制御される。
The side control is performed so that the flow rate is throttled and the coolant temperature rises.
'L reactor's reaction flaw coefficient is approximately -2X10-'Δ
/C, so as the coolant temperature increases,
The output decreases as shown in FIG. The flow rate is controlled to decrease as the output decreases.

ポンプ流量の曲線を時間的に積分した第2図の斜線部分
がフライホイールに蓄積されていたエネルギーのする仕
事に比例している。初期に冷却材温度を急速に立ち上げ
ることにより、原子炉の負の反応度効果を積極的に利用
できるので、フライホイールのエネルギーを節約するの
に役立つ。
The shaded area in FIG. 2, which is the time-integrated curve of the pump flow rate, is proportional to the work done by the energy stored in the flywheel. By ramping up the coolant temperature quickly in the beginning, negative reactivity effects of the reactor can be actively exploited, thus helping to save energy in the flywheel.

約20分にわたシ、冷却材が沸騰することなく事故は推
移し、この間1手動スクラムにより原子炉を停止するこ
とができる。
The accident continued for about 20 minutes without the coolant boiling, and during this time it was possible to shut down the reactor with one manual scram.

尚、事故の初期にポンプ流量を急激に下げる過程では、
ポンプの回転速度の方が誘導電kJJ機2を回す動作と
なるので、誘導電動機は発電機として動作し、フライホ
イールのついたMF’Gセットにエネルギーを蓄えるこ
とになる。結局1本運転法におけるエネルギーの偵失は
、電気機器の1近気損と1回転体および流体のまさっ損
だけでめり、これらは蓄エネルギー量に比して十分に小
さい。
In addition, in the process of rapidly reducing the pump flow rate at the beginning of an accident,
Since the rotational speed of the pump turns the induction kJJ machine 2, the induction motor operates as a generator and stores energy in the MF'G set with a flywheel. In the end, the energy loss in the single-operation method consists of only one near-air loss of electrical equipment and one major loss of rotating bodies and fluids, which are sufficiently small compared to the amount of stored energy.

本運転法による炉心出ガの低下は、冷却材&[の上昇に
よる反応度効果によるものであるから。
The reduction in core outgassing due to this operating method is due to the reactivity effect due to the increase in coolant &[.

原子炉を完全に安全に止めるためには1手動スクラム等
の何らかの負の反応度を投入する処置を構じなければな
らない。本運転法を用いることにより、上記の処置をす
る念めの十分な時間的余裕が生じることになる。フライ
ホイールに蓄えたエネルギーを消費した後は、ポニーモ
ータ−7により。
In order to completely and safely shut down the reactor, it is necessary to take measures to inject some kind of negative reactivity, such as a manual scram. By using this operating method, there will be sufficient time to take the above measures. After consuming the energy stored in the flywheel, the pony motor 7 is used.

崩壊熱除去レベルに流量を維持すればよい。It is sufficient to maintain the flow rate at a decay heat removal level.

従来のものでは1本発明のように、演算器をもちいたフ
ィードバック制御の概念が含まれていないので、スクラ
ム発生後の最適な流量側−ができない。従来技術では、
外部電源喪失事故の場合。
The conventional method does not include the concept of feedback control using an arithmetic unit as in the present invention, so it is not possible to achieve the optimum flow rate after a scram occurs. In the conventional technology,
In case of external power loss accident.

第3図のような過渡変化となる。ここでは、ポンプ流量
は、指数関数的に減少するのみである。流量減少をゆる
やかKするため、大きな慣性モーメントを有するフライ
ホイールが必要となる。!@3図の場合、流量の半rs
N、時間は約40秒であ′る。流量の減少とともに冷却
材崗度が上昇するが、原子炉には負の反応度か入る之め
に、出力は秋少し。
This results in a transient change as shown in Figure 3. Here, the pump flow rate only decreases exponentially. In order to reduce the flow rate slowly, a flywheel with a large moment of inertia is required. ! @ In the case of figure 3, half the flow rate rs
N, the time is about 40 seconds. As the flow rate decreases, the coolant hardness increases, but as negative reactivity enters the reactor, the output decreases slightly.

冷却材は沸騰することがない。ポンプ流量の半減時間を
40秒以下に設定する(すなわち、フライホイールの慣
性モーメントを小さくする)と、出力/流量比が大きく
なり炉心出口温度は沸点を越える。第4図の斜線部分は
1本発明の実施例(第2図)を用いた場合と従来技術(
第3図)を用いた場合とのポンプ流量の差である。本発
明の方がポンプの駆動する流量を約172 に節約でき
る。
Coolant never boils. When the half-life time of the pump flow rate is set to 40 seconds or less (that is, the moment of inertia of the flywheel is reduced), the output/flow rate ratio increases and the core exit temperature exceeds the boiling point. The shaded area in Fig. 4 shows the case where the embodiment of the present invention (Fig. 2) is used and the case where the conventional technology (Fig. 2) is used.
This is the difference in pump flow rate compared to when using the pump (Fig. 3). According to the present invention, the flow rate driven by the pump can be reduced to about 172 ml.

これは、フライホイールの蓄4責エネルギーが約1/2
  ですむことになる。
This means that the energy stored in the flywheel is approximately 1/2
It will be fine.

次にスクラムに失敗した過出力事故の場合の過渡変化を
述べる。第5図に、本発明の実施t+lj(41図)に
よる過出力事故時の過渡変化を示す。
Next, we will discuss the transient changes in the case of an overpower accident in which scram fails. FIG. 5 shows a transient change at the time of an overpower accident according to the embodiment t+lj (FIG. 41) of the present invention.

本来、過出力事故では、外部電源9の喪失は仮定されな
いので、ポンプを駆動するエネルギーは常に供給可能と
考えられる。過出力事故では、出力が定格出力を越えて
しまうので、(3)式のTmは。
Originally, in the event of an overpower accident, loss of the external power source 9 is not assumed, so it is considered that the energy to drive the pump can always be supplied. In an overpower accident, the output exceeds the rated output, so Tm in equation (3) is.

しばしば、燃料が溶融しない念めの上限値T c fで
規定される。炉心出口4Kが、(3)式のTmになるよ
うに流量は制御きれる。冷却材温度の上昇にょシ原子炉
には負の反応度が入る。この負の反応度が、過出力事故
の原因となった正の反応五よシも大きければ、出力はし
だいに減少するが、正の反応度効果の方が大きければ、
出力は増大しつづける。出力が増大しつづける場合には
、いずれは、燃料の溶融や冷却材の沸騰に至る。その場
合でも、本発明を実施することにより、燃料の溶融や、
冷却材の沸騰に至るまでの時間を最大限に引き伸すこと
ができる。従来技術では、演算618会用いた流量のフ
ィードバック副−ができないため、流量は指数関数的に
減少するのみであり、スクラムに失敗した過出力事故で
は直ちに冷却材の沸騰を起すことになる。
Often, an upper limit value T c f is specified to ensure that the fuel does not melt. The flow rate can be controlled so that the core outlet 4K reaches Tm of equation (3). As the coolant temperature increases, negative reactivity enters the reactor. If this negative reactivity is greater than the positive reaction that caused the overpower accident, the output will gradually decrease, but if the positive reactivity effect is greater,
Output continues to increase. If the output continues to increase, the fuel will eventually melt and the coolant will boil. Even in that case, by implementing the present invention, it is possible to melt the fuel,
The time it takes for the coolant to reach boiling can be extended to the maximum. In the prior art, since the flow rate feedback sub-system using the calculation method is not possible, the flow rate only decreases exponentially, and in the event of an overpower accident due to a failure in scram, the coolant immediately boils.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に述べたごとく1本発明によれば、原子炉の事故時
にスクラムに失敗しても1手動スクラムにより原子炉を
停止するまでの闇、冷却材の沸騰や燃料の破損を起さな
いように、制御棒を用いることなく、原子炉を制御する
ことができる。
As described above, according to the present invention, even if a scram fails in the event of a nuclear reactor accident, it is possible to prevent boiling of coolant and damage to fuel until the reactor is shut down by manual scram. , nuclear reactors can be controlled without using control rods.

主冷却系のポンプかMHD方式のポンプであれば、ポン
プに印加する直流電圧を制御することにより、本発明と
同様の制御を実施できる。この場合、lVF’Gセット
の流体継手は必要でなくなり。
If the pump is a main cooling system pump or an MHD type pump, the same control as in the present invention can be performed by controlling the DC voltage applied to the pump. In this case, the fluid coupling of the lVF'G set is no longer necessary.

周波数変換器は、より構造の簡単な整流器におきかえる
ことができるなど、さらに設備容屑を低減することがで
きる。
The frequency converter can be replaced with a rectifier with a simpler structure, and the amount of equipment waste can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す機器システムの構成図
、第2図は本発明を実施した場合のスクラムに失敗した
流量喪失事故時の出力、流量、炉心出口温度の1咥時変
化を示す線図、WJ3図は従来技術におけるスクラムに
失敗し、た流量喪失事故時の出力、流量、炉心出口温度
の経時変化を示す線図、第4図は本発明(第2図)と従
来技術(第3図)におけるポンプ流量の差の説明図、第
5図は本発明を実施した場合のスクラムに失敗した過出
力事故時の出力、流量、炉心出口温度の経時変化を示す
線図である。 1・・・ポンプ、2・・・ポンプモーター、3・・・電
動機、4・・・流体継手、5・・・フライホイール、6
川発電機、7・・・ポニーモータ−18・・・補助電源
、9・・・外部電源、10・・・尚波数変換器、11・
・・炉心、12・・・原子炉容器、13・・・制御棒駆
動機構。
Figure 1 is a configuration diagram of an equipment system showing an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing changes in output, flow rate, and core exit temperature per mouth during a flow loss accident due to scram failure when the present invention is implemented. Figure 4 is a diagram showing changes in output, flow rate, and core exit temperature over time during a flow loss accident caused by failure of scram in the conventional technology. An explanatory diagram of the difference in pump flow rate in the technology (Figure 3), and Figure 5 is a diagram showing changes over time in output, flow rate, and core outlet temperature during an overpower accident in which scram failed when the present invention was implemented. be. 1... Pump, 2... Pump motor, 3... Electric motor, 4... Fluid coupling, 5... Flywheel, 6
River generator, 7... Pony motor - 18... Auxiliary power supply, 9... External power supply, 10... Wave number converter, 11.
...Reactor core, 12...Reactor vessel, 13...Control rod drive mechanism.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、炉心を内蔵する原子炉容器と前記炉心に冷却材を供
給する循環ポンプを有する冷却系および炉心出力を制御
する制御棒を有するナトリウム冷却高速炉において、炉
心出力、炉心出口冷却材温度炉心入口冷却材温度、炉心
流量の各々を検出する検出器と、これらの検出器の出力
信号を用いて、炉心内燃料棒の中心温度を算出する演算
器を有し、かつ、演算器の出力信号によつて制御され、
循環ポンプを直接に駆動している電動機の電源周波数を
変化させることにより電動機の回転数を変化させる回転
数制御器、および、電動機の電源電力を発電する発電機
に接続され発電電力の一部を蓄積する蓄エネルギー素子
を具備してなることを特徴とする高速炉。
1. In a sodium-cooled fast reactor that has a reactor vessel containing a reactor core, a cooling system that has a circulation pump that supplies coolant to the core, and a control rod that controls the core output, the core power, core outlet coolant temperature, core inlet It has a detector that detects each of the coolant temperature and core flow rate, and a computing unit that uses the output signals of these detectors to calculate the center temperature of the fuel rods in the core. controlled by
A rotation speed controller that changes the rotation speed of the electric motor by changing the power frequency of the electric motor that directly drives the circulation pump, and a rotation speed controller that is connected to a generator that generates power for the electric motor and uses a part of the generated power. A fast reactor characterized by being equipped with an energy storage element that stores energy.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63302394A (en) * 1987-06-02 1988-12-09 Toshiba Corp Operating control device of fast breeder reactor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63302394A (en) * 1987-06-02 1988-12-09 Toshiba Corp Operating control device of fast breeder reactor

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