JPS63279196A - 原子炉制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は原子炉内の燃料集合体中に挿設された複数の制
御棒の挿入・引抜を監視・制御する原子炉制御装置に係
り、特に制御棒引抜順序データの入力・変更作業を容易
にするものに関する。

（従来の技術） 原子炉例えば沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲという）は以
下のような構成となっている。すなわち原子炉格納容器
内には原子炉圧力容器が設置され、この原子炉圧力容器
内には冷却材が収容されているとともに炉心が配置され
ている。この炉心は複数の燃料集合体及び制御棒等から
構成されている。上記冷却材は炉心を上方に向って流通
しその際炉心の核反応熱により昇温しで水と蒸気との二
相流状態となる。蒸気は気水分離器にて分離された後蒸
気乾燥器により乾燥されて乾燥蒸気となり上記原子炉圧
力容器に接続された主蒸気管を介してタービン系に移送
されて発電に供される。

上記制御棒は上記燃料集合体間に挿設されており夫々制
御棒駆動機構に連結され、この制御棒駆動機構を水圧駆
動装置により駆動することにより制御棒の炉心内への挿
入・引抜を制御する。それによって炉心出力制御がなさ
れる。父上配水圧駆動装置はオペレータのスイッチ操作
による制御棒駆動回路の動作によって作動する。各制御
棒は燃料集合体に対して挿脱する位置が軸方向に夫々数
十段階になっている。制御棒が燃料集合体に対して挿入
されるにしたがって中性子束が減少し、一方引抜かれる
にしたがって中性子束が増加する。

そして各制御棒は各燃料集合体に対して挿脱されること
によって中性子束が局部に集中しないように換言すれば
原子炉が安定な状態に保持されるように作用する。よっ
て原子炉を起動・停止させる場合に万一制御棒の駆動順
序を誤ると中性子が局部的に集中して原子炉の安定性が
損われる恐れがある。そこでオペレータは百数十本もあ
りかつ挿脱する位置が数十段階もある制御棒を順序正し
く選゛択し駆動することとなる。しかしながらこのよう
な数多くの制御棒を一定の操作順序で常に駆動すること
は非常に難しく誤操作する恐れがあった。

そこで近年制御棒価値ミニマイザシステム（以下ＲＷＭ
システムと称す）が開発された。このＲＷＭシステ、ム
とは前述したような装置に電子計算機等の中央処理装置
を設けて、この処理装置に制御棒の選択順序及び挿脱位
置を記憶させる。そしてオペレータが選択順序及び挿脱
位置を誤ってスイッチ□操作した場合にそのスイッチ操
作によって前記制御棒駆動回路から前記水圧駆動装置に
供給される指令信号を上記中央処理装置から発生するブ
ロック信号でブロックするようにし、オペレータの誤操
作が制御棒の駆動に伝達されないようにしている。また
新しいＲＷＭシステムでは上記中央処理装置から表示装
置を介してオペレータに前記制御棒駆動装置にセットす
べき制御情報を指示できるようになっている。゛ ところで上記処理装置に記憶される制御棒の選択順序及
び引抜位置等の制御棒操作順序情報は予め炉心管理技術
者により入力される。こ、の制御棒操作順序は例えば次
の表−１に示すようにして入力する。

表−１ しかしながら上記構成によると以下のような問題がある
。すなわち１本の制御棒（例えば座標が（３０−３１）
のもの）について１１２２・・・・・・６４ステツプの
ように引抜位置を入力していき、かかる入力を他の制御
棒金てについて行なう必要がある。前述したようにｍ制
御棒はおよそ百数十本あり、かつ夫々の制御棒を４〜２
４ステツプに分けて引抜く必要があり、よって通常１０
００〜２０００ステツプという大量のデータを人力しな
ければならない。さらには上記制御棒操作順序は１年間
に数回ある制御棒パターン交換の度に入替える必要があ
る。これらの点を考慮すると制御棒操作順序を入力する
操作は炉心管理技術者にとって大きな負担となりかつチ
ェックも困難であり、誤入力の恐れもあった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の構成にあっては、制御棒操作順序情報
の入力・変更作業が困難であり、誤って入力する恐れも
あるという問題があり、本発明はこのような点に基づい
てなされたものでその目的とするところは、制御棒操作
順序情報の入力・変更作業を容易にして誤入力それによ
って安定した原子炉の運転が損われるという問題を効果
的に解決することが可能な原子炉制御装置を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明による原子炉制御装置は、複数の燃料集
合体中に複数の制御棒を挿設してなる炉心を備えるとと
もに上記制御棒を制御棒駆動装置により駆動して制御棒
を炉心内に挿脱する原子炉を１１＋制御する原子炉制御
装置において、上記制御棒の位置を検出する制御棒位置
検出部と、操作員が制御棒の挿脱位置を操作するべく操
作する制御棒操作部と、上記制御棒を複数のグループに
分け複数の制御棒がどのグループに属するかを記憶する
制御棒グループ記憶部と、各グループ内においてそのグ
ループの属する複数の制御棒の引抜順序を記憶する制御
棒グループ内引抜順序記憶部と、制御棒グループ単位で
の引抜順序及び引抜位置を入力する操作部と、この操作
部を介して入力された制御棒グループ単位での引抜順序
及び引抜位置を記憶する制御棒グループ引抜順序・引抜
位置記憶部と、上記制御棒グループ記憶部、制御棒グル
ープ内引抜順序記憶部、及び制御棒グループ引抜順序・
引抜位置記憶部に記憶されてる情報を基にして制御棒引
抜順序を算出する制御棒引抜順序演算部と、この制御棒
引抜順序演算部により算出された制御棒引抜順序情報と
上記制御棒位置検出部からの位置検出情報と制御棒操作
部からの操作員による操作情報とから操作員による操作
の正誤を判断して操作員による操作が誤っている場合に
は該操作情報の上記制御棒駆動装置への出力を停止する
制御棒引抜許可判定部とを具備したことを特徴とするも
のである。

（作用） つまり複数の制御棒をグループ分けして、複数の制御棒
の夫々がどのグループに属するかを予め制御棒グループ
記憶部に記憶しておくとともに、各グループ内での引抜
順序についても予め制御棒グループ内引抜順序記憶部に
記憶しておく。そしてあとは操作部を介してグループ単
位での引抜順序及び引抜位置を入力するだけでよ（、そ
れが制御棒グループ引抜順序・引抜位置記憶部に記憶さ
れる。そして制御棒引抜順序演算部はこれら各記憶部に
記憶されている情報から制御棒引抜順序を算出する。そ
して例えばオペレータが制御棒操作部を介して操作した
場合には制御棒引抜許可判定部により上記制御棒引抜順
序演算部により算出された情報と制御棒位置検出部によ
り検出された情報からその正誤を判定して、誤っている
場合には制御棒駆動装置への操作指令の出力を停止する
ものである。

（実施例） 以下第１図乃至第１０図を参照して本発明の一実施例を
説明する。第１図はＢＷＲの概略及び本実施例による原
子炉制御装置の構成を示す図であり、図中符号１は原子
炉圧力容器である。この原子炉圧力容器１内には冷却材
２及び炉心３が収容されており、上記炉心３は複数の燃
料集合体（図示せず）及び制御棒４等から構成されてい
る。

上記制御棒４は夫々制御棒駆動装置５に連結されており
、この制御棒駆動装置５により炉心３内に挿入・引抜さ
れる。制御棒４は中性子吸収材として使用されるボロン
或いはカーバイト等からなり、上記燃料集合体間に挿入
されることにより中性子束を減少させて発熱量を減少さ
せる。逆に引抜かれることにより中性子束を増大させて
発熱量を増大させる。また定格出力状態では通常０乃至
ｌＯ数本の制御棒４が挿入された状態にあり、よって冷
温停止状態の全制御棒全挿入状態から定格出力状態に移
行させる為にはほとんどの制御棒４を予め決定された順
序５にしたがって引抜く必要がある。

一方各制御棒４は制御棒位置検出装置６によりその位置
を検出される。図中符号７は制御棒引抜監視装置であり
又符号８は制御棒操作盤である。オペレータが制御棒操
作を行なう場合にはこの制御棒操作盤８を使用する。上
記制御棒引抜監視装置７は上記制御棒位置検出装置６に
よって検出された制御棒位置情報と、予め入力されて記
憶されている制御棒引抜順序情報と、上記制御棒操作盤
８を介してオペレータにより指示された制御棒操作指示
情報とを比較照合して、オペレータの制御棒操作が予め
設定されている手順にそって行われているか否かを判別
するものである。

以下詳細に説明する。まず上記制御棒引抜順序情報は炉
心運転管理者が予め入力するものであり、該入力は上記
制御棒引抜監視装置７の制御棒引抜監視操作部９を使用
して行われる。

ここで入力操作を説明するに先だって制御棒４のグルー
プ分け等について説明する。まず冷温停止状態の全制御
棒全挿入状態から順次制御棒を引抜いて出力を上昇させ
てい（場合には、第２図乃至第５図に示すように炉心３
内にてできるだけ平゛均的に制御棒４を引抜いていく操
作が取られる。

それによって反応度が局所的に集中することを防止する
とともに、制御棒価値（制御棒４を引抜いた時の反応度
印加量）を小さくすることにより、万一制御棒４が外れ
て炉心３から抜落ちるような事故が発生したとしても、
燃料の損傷に伴う放射性物質の放出量を小さくするよう
にしている。尚第２図では番号１が付されている制御棒
４がまず全引抜される。次に第３図に示すように番号２
が付されている制御棒４が全引抜される。尚第３図では
既に引抜かれた制御棒（第２図中番号１で示されたもの
）３はＸ印で示されている。以下同様に第４図では番号
３が付されている制御棒３が全引抜され、さらに第５図
に示すように番号４が付されている制御棒３が全引抜さ
れる。これら第２図乃至第５図に示した制御棒引抜パタ
ーンは典型的な制御棒引抜順序の最初の４グループを示
したものである。これは本実施例における前記制御棒引
抜監視装置７で定義する制御棒グループに対応するもの
である。尚図中制御棒４の位置を座標で特定するべく横
軸及び縦軸に座標を示している。

上記制御棒４のグループ分けには通常第６図に示すシー
ケンスＡの場合と、第７図に示すシーケンスＢの場合と
がある。夫々番号１乃至４を付して示している。シーケ
ンスＡ及びシーケンスＢのいずれの場合もグループ１乃
至４の制御棒３の全てが全引抜されるとチェッカーボー
ド状になる。

尚他の制御棒４についてもグループ分けがなされており
その例を第８図に示す。また制御棒グループはグループ
内にあって制御棒４の引抜・挿入順序を変更しても制御
棒効果が大幅に変動しないように設定されている。また
グループ分けには上述したように通常シーケンスＡ及び
シーケンスＢとがあるが、基本的にはほとんど変更しな
いものである。本実施例にあってもかかる制御棒４のグ
ループ分けを採用し、グループ単位で引抜監視をなすも
のである。

本実施例ではシーケンスＡ及びシーケンスＢについて各
制御棒４がどの制御棒グループに属するかを前記制御棒
引抜監視装置７の制御棒グループ屹′今部１０に予め記
憶しておく。尚かかるグループ分けは前記制御棒引抜監
視装置操作部９により変更可能である。次に各Ｘｉ、１
　’！ｎｌ棒グループに属する°複数本の制御棒４のグ
ループ内での引抜順序であるが、これも予め設定され制
御棒グループ内引抜順序記憶部１１に記憶しておく。制
御棒グループ内引抜順序の一例を第９図に示す。第９図
はシーケンスＢの場合の１グループ内の制御棒引抜順序
を示す図であり、１乃至２１の引抜番号が付されている
。またこのような引抜順序を全てのグループについて記
憶した例を第１０図に示す。これら引抜順序は基本的に
はほとんど変更しないものであるが前記引抜監視装置操
作部９により変更することは可能である。

次に炉心運転管理者による入力操作であるが、管理制御
棒引抜監視操作部９により各制御棒グループ単位での引
抜順序及び引抜位置を入力して制御棒グループ引抜位置
記憶部１２に記憶する。上記制御棒グループ引抜位置は
例えば次の表−２に示すようにして入力する。

表−２ この表−２に示すように制御棒グループ番号（例えば１
）について１，２・・・・・・４という制御棒グループ
引抜番号及び引抜位置を入力していき、これを他の制御
棒グループ全てについて入力する。上記表−２の例では
制御棒引抜番号１は従来の入力例の１〜２１ステツプに
相当する。そして全制御棒全挿入状態から全制御棒全引
抜状態までの制御棒グループ引抜番号数は通常８０〜１
５０程度である。

前記制御棒グループ記憶部１０、制御棒グループ内引抜
順序記憶部１１、及び制御棒グループ引抜位置記憶部１
２に記憶された情報は制御棒引抜順序演算部１３に人力
される。この制御棒引抜順序演算部１３はこれら各記憶
部からの情報を基にして制御棒引抜順序を算出し、その
算出結果を制御棒引抜順序情報として制御棒引抜順序記
憶部１４に出力する。尚上記制御棒引抜順序演算部１３
で算出される制御棒引抜順序は従来炉心管理技術者が入
力していたデータと全く同様のデータとなる。そして制
御棒引抜順序演算部１３による具体的な計算方法は以下
のようである。向側として第８図に示したシーケンスＢ
の制御棒グループ、及び第１０図に示した制御棒グルー
プ内の制御棒引抜順序の例を使用する。まず制御棒引抜
順序演算部１３は制御棒グループ引抜位置記憶部１２の
最初のデータである制御棒グーループ引抜番号ｌについ
てデータを処理して、制御棒グループ１について引抜位
置００１２ノツチの計算を行なう。制御棒グループ１の
制御棒４は制御棒グループ記憶部１０のデータを参照す
ると第８図に示すデータが取込まれ制御棒座標（３０−
３１）・・・・・・（３８−３９）を含む２１本が選択
される。次に（３０−３１）・・・・・・（３Ｂ−３９
）を含む２１本の制御棒について制御棒グループ内引抜
順序記憶部１１よりデータを取込む。

それによって１番は（３０−３１）、２番は（３ｇ−３
９）・・・・・・２１番は（０１３−３９）という制御
棒引抜順序が指定される。すなわち第１０図に示した全
データの内指定された２１本の制御棒のみをピックアッ
プした情報。すなわち第９図に示すようなデータとなる
。これで制御棒引抜順序が判別されたので、Ｇｏ−１２
という制御棒引抜と合成すると、次の表−３に示すステ
ップが決定される。

表−３ この表−３で示すステップは従来の場合のステップと同
様である。

次に制御棒グループ引抜番号２についてデータ処理して
制御棒グループ１について引抜位置１２−２４ノツチの
計算を実行する。尚処理は制御棒引抜番号１の場合と同
様であり、ステップ数は制御棒グループ引抜番号１の最
終ステップ２１の次の２２がら開始する。その結果法の
表−４に示すようなステップとなる。

表−４ そしてかかる演算を制御棒グループ引抜位置記憶部１２
に記憶されている全てのデータについて行ない、制御棒
グループ引抜番号の最終グループまで処理する。それに
よって制御棒引抜順序が全て計算されて従来の場合の制
御棒引抜順序例と同様のデータが得られる。

尚制御棒グループ番号は制御棒グループの識別の為に使
用されるもので、制御棒引抜順序を示すものではない。

よって各制御棒グループの引抜順序は制御棒グループの
小さい順番である必要はなく自由に選択可能である。特
に５グループ以降の引抜順序は定格出力運転状態で原子
炉内に挿入されたままの制御棒すなわち制御棒パターン
によって異なるものである。その為制御棒パターンを変
更する場合には、各制御棒グループの引抜順序及び引抜
位置を制御棒引抜監視装置操作部９より入力して記憶部
１２のデータを変更することにより行なう。その際記憶
部１０及び１１に記憶されているデータの変更は原則的
には必要ない。

このようにして得られた制御棒引抜順序情報は前述した
ように制御棒引抜順序記憶部１４に記憶され、かつ必要
に応じて適宜制御棒引抜順序印字部１５から出力される
。炉心管理技術者はこの印字結果を参照して計算結果の
制御棒引抜順序をチェックする。又制御棒引抜監視装置
操作部９からの指令により制御棒グループ記憶部１０に
記憶されている制御棒グループ情報、制御棒グループ内
引抜順序記憶部９に記憶されている制御棒グループ内引
抜順序情報、及び制御棒グループ引抜位置記憶部１２に
記憶されている制御棒グループの引抜順序と引抜位置情
報を入力データ印字部１６から出力する。これによって
も入力データのチェックを行なう。また制御棒引抜監視
装置操作部９からの指令により制御棒引抜順序演算部１
３の計算途中で得られる制御棒パターンを適当なステッ
プ毎（例えば各制御棒グループ引抜呑号毎が最適）に制
御棒パターン印字部１７より出力する。これによって制
御棒パターンの推移経過をチェックする。

以上のようにして得られかつ制御棒引抜順序記憶部１４
に記憶された制御棒引抜順序を使用して制御棒引抜許可
判定部１８は次のような手順でオペレータの制御棒操作
指示の判定をなす。制御棒引抜許可判定部１８は制御棒
位置検出部６からのデータを順次取込んで炉心３の制御
棒４の挿脱位置情報を記憶する。そして制御棒引抜順序
記憶部１４より取込んだ制御棒引抜順序情報を使用して
現在の制御棒パターンと次にオペレータが操作すべき制
御情報（制御棒位置と挿脱位置）を制御棒操作ガイド表
示部１９に表示する。オペレータが制御棒操作部８を使
用して制御棒操作指示を行なった場合にはその操作指示
と上記制御情報とを比較してその正誤をチェックする。

そしてオペレータの操作指示が正しい場合には制御棒駆
動装置５に該操作指示を送り、制御棒４の挿脱をなす。

逆に操作指示が誤っている場合には制御棒駆動装置５へ
の指示を阻止する。さらに判定の結果は制御棒４の挿脱
位置情報と共にオペレータパネル２０に表示される。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

■すなわち従来のように制御棒１本ずつ制御棒引抜順序
を入力するのではなく、制御棒グループ単位で入力する
構成である。すなわち制御棒４のグループ分けの情報及
び各グループ内での引抜順序情報は予め各記憶部１０及
び１１に記憶されているので、あとは制御棒グループ単
位での引抜順序及び引抜位置を操作部９より入力するだ
けである。

したがって入力するデータの量は従来に比べて大幅に減
少し約１１０程度になる。また制御棒座標（ｘｘ−ｙｙ
）ではなく制御棒グループ（Ｎ）で入力するので入力作
業も極めて簡単である。これは変更作業の場合も同様で
ある。このように制御棒引抜順序の入力及び変更作業が
大幅に容易になり、炉心管理技術者に掛る負担が大幅に
軽減されるとともに操作ミスの発生も防止される。

■またオペレータの操作指示が誤っている場合には制御
棒駆動装置５への操作指示の出力が自動的に阻止される
ので、原子炉の健全性は確実に保持される。

■また制御棒グループ記憶部１０及び制御棒グループ内
引抜順序記憶部１１に記憶されているデータの変更が操
作部９を介して可能であることは前述した通りである。

尚本発明は前記一実施例に限定されるものではなく種々
の構成が考えられる。まず前記実施例における制御棒グ
ループ記憶部１０、制御棒グループ内引抜順序記憶部１
１、及び制御棒グループ引抜位置記憶部１２に予備記憶
領域を設置することが考えられ、この場合には原子炉運
転中にあって次期の制御棒パターン交換後の制御棒引抜
順序の立案が可能となる。その場合には制御棒引抜途中
の制御棒パターンの推移が制御棒パターン印字部１７に
印字されるので制御棒引抜順序立案の参考となる。

さらに前記実施例の構成に三次元シュミレータあるいは
制御棒引抜順序最適住人ニブログラムを接続することも
考えられ、この場合には制御棒引抜順序の立案がさらに
最適なものとなる。

さらに前記実施例では同時に引抜可能な制御棒の本数が
１本のものについて説明したが、これに限定されるもの
ではなく同時に複数本の制御棒を引抜けるものにも適用
可能であり、またＢＷＲ以外の原子炉であっても同様の
構成を備えるものには適用することができる。

［発明の効果ｊ　　　′ 以上詳述したように本発明による原子炉制御装置による
と、制御棒引抜順序のデータの入力及び変更が大幅に容
品になり、炉心管理技術者に掛る負担を大幅に軽減させ
ることができるとともに誤操作を無くすことができる等
その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１０図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図は制御棒引抜監視装置の構成を示す図、第２図乃至
第５図は制御棒をいくつかのグループに分けて引抜く操
作を順次示す炉心の模式図、第６図及び第７図は制御棒
のグループ分けの種類を示す炉心の殖模式図、第８図は
炉心をｔＭ　ｆｆｌする全ての制御棒がグループ分けさ
れている様子を示す炉心の模式図、第９図はある制御棒
グループ内に属する制御棒のグループ内での引抜順序を
示す炉心の模式図、第１０図は全ての制御棒グループに
ついてグループ内の制御棒に引抜順位を付した様子を示
す炉心の模式図である。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・冷却材、３・・・炉
心、４・・・制御棒、５・・・制御棒駆動装置、６・・
・制御棒位置検出部、７・・・・・・制御棒引抜監視装
置、８・・・制御棒操作部、９・・・制御棒引抜監視装
置操作部、１０・・・制御棒グループ記憶部、１１・・
・制御棒グループ内引抜順序記憶部、１２・・・制御棒
グループ引抜順序・引抜位置記憶部、１３・・・制御棒
引抜順序演算部、１８・・・制御棒引抜許可判定部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の燃料集合体中に複数の制御棒を挿設してな
   る炉心を備えるとともに上記制御棒を制御棒駆動装置に
   より駆動して制御棒を炉心内に挿脱する原子炉を制御す
   る原子炉制御装置において、上記制御棒の位置を検出す
   る制御棒位置検出部と、操作員が制御棒の挿脱位置を操
   作するべく操作する制御棒操作部と、上記制御棒を複数
   のグループに分け複数の制御棒がどのグループに属する
   かを記憶する制御棒グループ記憶部と、各グループ内に
   おいてそのグループの属する複数の制御棒の引抜順序を
   記憶する制御棒グループ内引抜順序記憶部と、制御棒グ
   ループ単位での引抜順序及び引抜位置を入力する操作部
   と、この操作部を介して入力された制御棒グループ単位
   での引抜順序及び引抜位置を記憶する制御棒グループ引
   抜順序・引抜位置記憶部と、上記制御棒グループ記憶部
   、制御棒グループ内引抜順序記憶部、及び制御棒グルー
   プ引抜順序・引抜位置記憶部に記憶されてる情報を基に
   して制御棒引抜順序を算出する制御棒引抜順序演算部と
   、この制御棒引抜順序演算部により算出された制御棒引
   抜順序情報と上記制御棒位置検出部からの位置検出情報
   と制御棒操作部からの操作員による操作情報とから操作
   員による操作の正誤を判断して操作員による操作が誤っ
   ている場合には該操作情報の上記制御棒駆動装置への出
   力を停止する制御棒引抜許可判定部とを具備したことを
   特徴とする原子炉制御装置。
2. （２）上記制御棒グループ記憶部及び制御棒グループ内
   引抜順序記憶部に記憶されているデータは上記操作部を
   介して変更可能であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の原子炉制御装置。
3. （３）前記制御棒グループ記憶部、制御棒グループ内引
   抜順序記憶部、及び制御棒グループ引抜順序・引抜位置
   記憶部は予備領域を備えるものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の原子炉制御装置。