JPS6363997A - 加圧水型原子炉の負荷追従運転制御方法 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は原子炉の運転制御方法に関し、特に、負荷追従
用制御棒を用いた加圧木型原子炉の負荷追従運転制御方
法に関するものである。

［従来の技術］ 例えば特開昭６１−１４４５９８号公報には、炉心の軸
方向出力分布に大きな歪みを生じさせることなく炉心の
速い出力変化及び即時復帰能力を実現すると同時に、ほ
う素濃度変化の少ない負荷追従運転方法を提供するため
に、通常の出力制御用制御棒と共に、中性子の弱吸収材
からなる弱吸収制御棒と負荷追従用制御棒として併用す
ることが示されている、この公報に示される負荷追従制
御系では、負荷追従用制御棒はバンク間に御坊オーバー
ラップはなく、かつ各バンクは全引き抜きあるいは全挿
入で使用される。この場合、負荷追従用制御棒を全挿入
から全引き抜き（あるいはその逆の場合も）まで駆動す
るのに要する時間以上の間隔で間欠的に制御信号が発信
される。

具体例として第１図に部分１−＆で示すように原子炉出
力を１００％から５０％へ１時間で低下させ、低下させ
た状態で部分１−ｂに示すように出力を８時間一定に保
ち、次に部分１−ｃに示すようにまた１時間で出力を１
００％に上昇させ、その後、部分１−ｄに示すように出
力を一定に保つ負荷追従運転を行った場合の負荷追従運
転開始２８目の制御応答について説明する。

部分１−ａに示す出力降下中には第２図の部分２−ａに
示すように出力制御用制御棒が出力欠損を補償するため
に挿入されるので、第３図の部分３−ａに示すように炉
心軸方向出力分布パラメータ八■（原子炉炉心上半分の
出力から下半分の出力を差し引いたもの）が負側に移行
し、運転領域（第７図の従来の△Ｉ運転領域を示す図を
参照）を逸脱すると、第・１図の部分４−ｎに示すよう
に、５バンクＩ、■、１ｕ、■、■（この場合、１バン
ク当りの制御棒価値は約１００ｐｃ−である）ある負荷
追従用制御棒のうちのバンクｌの挿入が開始される。負
荷追従用制御棒の全バンクが挿入されても、なお炉心軸
方向出力分布パラメータΔ１が運転領域よりも負側にあ
るので、第５図の部分５−ａに示されるようにほう水濃
度のｆ４縮が起こる。５０％出力に到達した後は、第６
図の部分６−ａに示されるキセノン（以下Ｘｅ）の蓄積
に伴う負の反応度添加を補償すべく、まず第２図の部分
２−ｂに示されるように出力制御用制御棒の引き抜きが
起こる。これにより炉心軸方向出力分布パラメータΔＩ
が第３図の部分３−ｂに示すように正側に移行し、運転
領域を逸脱すると第４図の部分４−ｂに示すように負荷
追従用制御棒の引き抜きが開始され、負荷追従用制御棒
の全バンクが引き抜かれる。

９時間後からの第１図の部分１−ｃに示す出力上昇時に
は第２図の部分２−ｄに示すように出力制御用制御棒が
出力欠損を補償するために引き抜がれるので、第３図の
部分３−ｃに示すように炉心軸方向出力分布パラメータ
ΔＩが正側に移行する。ここで負荷追従用制御棒の全バ
ンクが引き抜かれているので、第５図の部分５−ｂに示
すようにほう水濃度の希釈が起こる。１００％出力に到
達した後は、第６図の部分６−ｃに示されるＸｅの消滅
に伴う正の反応度添加を補償すべく、第２図の部分２−
ｃに示すように出力制御用制御棒の挿入が起こる。これ
により炉心軸方向出力分布パラメータΔＩが第３図の部
分３−ｄに示すように負側に移行し、運転領域を逸脱す
ると第４図の部分４−ｃに示すように負荷追従用制御棒
の挿入が開始され、全バンクが挿入されてもなお炉心軸
方向出力分布パラメータΔｌが運転領域よりも負側にあ
るので、第５図の部分５−ｃに示されるようにほう水濃
度のｉ！４縮が起こる。その後第６図に示す部分６−ｄ
のＸｅの生成に伴う負の反応度添加により出力制御用制
御棒の引き抜き−Δ■の正側への移行−口荷追従用制御
鉢の引き抜きが起こる。

ここで第１に問題となるのは第２図に２−ｃ、２−ｆで
示すように現れる出力制御用制御棒の振動的応答である
。これは炉心軸方向出力分布パラメータΔ■が運転領域
を超えると負荷追従用制御棒が全引き抜きあるいは全挿
入になるため、負荷追従用制御棒１バンク分の反応度の
添加が起こり、この反応度を補償するため出力制御用制
御棒が駆動するために発生する。換言すれば、炉心軸方
向出力分布パラメータΔ工が運転領域内に納まっても一
度引き抜きあるいは挿入要求信号が出ると全引き抜きあ
るいは全挿入になるまで負荷追従用制御棒が駆動するた
めに発生する。

前に触れたように負荷追従用制御棒はほう水濃度変化を
少なくするために、本来ほう素の代わりに炉心軸方向出
力分布を制御するものとして考え出されたものであるが
、全引き抜きあるいは全挿入で使用するために連続的な
反応度添加ではなく負荷追従用制御棒１バンク分の離散
的な反応度添加しか行うことができず、従ってほう素濃
度制御のような連続的な反応度添加が行えず、この意味
で完全なほう素の代替にはなっていない。

第２に問題となるのは出力降下中に第４図の部分４−ａ
及び第５図の部分５−ａのように現れる負荷追従用制御
棒の挿入とほう素濃縮である。これは低出力における炉
心軸方向出力分布パラメータΔＩの運転領域で制限（こ
の場合負側）され、出力制御用制御棒の挿入度が制限さ
れ、出力欠損の補償が充分でないために起こる。

第３に問題となるのは、全出力復帰して長時間後に第２
図の部分２−Ｈのように現れる出力制御用制御棒が全引
き抜きとなる状態である。これは全出力におけるΔＩ運
転領域が正側に設定されているために発生する。

第４に問題となるのは、日負荷追従開始時の負荷追従用
制御棒の位置が全引き抜き、全挿入あるいは中間位置の
いずれが運用上好ましいがである。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上記述したように従来の技術では、負荷追従用制御棒
を全引き抜きあるいは全挿入で使用するために負荷追従
用制御棒１バンク分という術数的な反応度添加しか行え
ず、従って負荷追従用制御棒の全引き抜きあるいは全挿
入に伴う余剰な反応度添加と補償するために出力制御用
制御棒を駆動することが必要となる。これは原子炉出力
制御上、無駄な出力制御用制御棒の駆動であり、制御棒
駆動装置の負担増加につながるので運用上好ましくない
、また原子炉出力、冷却材温度、圧力が繰り返し変動し
、機器や配管の強度上においても好ましいものではない
。

また出力制御用制御棒は出力欠損と補償し、即時全出力
復りｊ能力を確保するのに最も適した制御要素であり、
低出力において充分な挿入度が得られるよう炉心軸方向
出力分布パラメータへＩの制御基準値（△Ｉ　ＲＢＰ）
あるいは運転領域を最適化する必要がある。さらに全出
力時に出力制御用制御棒を適正位置に保つため、負荷追
従用制御棒の炉心軸方向出力分布パラメータΔＩへの影
響を考慮してΔＩ　ＲＲＦあるいは運転領域を最適化す
る必要がある。また運用上好ましい負荷追従用制御棒の
初期位置を最適化する必要がある。

［問題点を解決するための手段及び作用］この目的から
、本発明による負荷追従用制御棒を用いた加圧水型原子
炉の負荷追従運転方法は、負荷追従用制御棒をバンク間
で適度にオーバーラツプさせ炉心軸方向出力分布への影
響及び微分反応度を平均化し、その挿入及び引き抜きは
連続的に行い、炉心軸方向出力分布制御の基準値を全出
力運転時には負荷追従用制御棒の炉心軸方向出力分布の
影響分だけ引き下げ、低出力運転時には即時全出力復帰
能力を確保するのに必要なだけ出力制御用制御棒が挿入
されるように引き下げ、負荷追従用制御棒が全挿入の状
態から負荷追従運転を開始することを特徴とする。

加圧木型原子炉を以上のように負荷追従運転することに
より、即時全出力復帰能力を常時備えつつ炉心軸方向出
力分布を基準値に追従させ、出力制御用制御棒及び負荷
追従用制御棒の駆動回数を極力抑え、はつ素濃度変化に
伴うほう素希釈のための冷却材の排出を不要とすること
が可能となる。

「実施例」 次に第８図〜第１５図に基づいてこの発明の実施例につ
いて説明する。第８図は負荷追従制御方式を表わす図で
ある。タービン負荷や原子炉出力等の変化により一次冷
却材温度Ｔ　ＡＶＱが変化するが、それを基準値に追従
させるべく出力制御用制御棒制御系すなわち原子炉出力
制御系により出力制御用制御棒が駆動される。出力制御
用制御棒は炉心軸方向出力分布に与える影響が大きいの
で、その駆動に件って炉心軸方向出力分布がその基準値
から逸脱し、このように基準値を逸脱すると負荷追従用
制御棒制御系もしくはほう素濃度制御系からなる炉心軸
方向出力分布制御系の働きにより炉心軸方向出力分布が
是正される。この方式は従来も同じである。

第９図は炉心軸方向出力分布制御系における負荷追従用
制御棒制御系を示すブロック図であり、これを用いて説
明を行う、炉心軸方向出力分布パラメータ基準値ΔＩ　
ＲＥＦを設定するブロック９−ａ内に点線９−ｂで示さ
れる従来Ｃ＾ＱＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ａｘｉａｌ０ｆ
ｆｓｅｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　　すなわち炉心軸方向出力
分布パラメータ△Ｉを出力で除したアキシャルオフセラ
１〜を一定に保つ運転）の炉心軸方向出力分布パラメー
タ基県値に対し、１００％出力で４％、５０２６出力で
１１％負側にシフトしたものを、実線９−ｃて示される
本方式の炉心軸方向出力分布パラメータ基準値ΔＩ　Ｒ
ＥＰとする。これは全出力時の負荷追従用制御棒の炉心
軸方向出力分布への影響をｙ、慮し、かつ即時全出力復
帰能力を確保するための処置である。出力制御用制御棒
の駆動等の理由により炉心軸方向出力分布パラメータΔ
■が上昇（減少）シ、加算点９−ｄの出力である、ＡＩ
と基準値へＩｔ（ＩＥＦとの偏差△Ｉ　Ｄ［ＥＶが、所
定値△ＩＤ［ＥＶ′（ＡＩ　ＤＥＶ″）を超えると、ブ
ロック９−ｅにおいて負荷追従用制御棒の引き抜き（挿
入）信号が発せられるが、負荷追従用制御棒の引き抜き
（挿入）は−次冷却材温度上昇（降下）を伴うので、出
力制ｆｉｌ用制御棒の挿入（引き抜き）が起こり、炉心
軸方回出力分布パラメータΔＩは減少（上昇）する。

すなわち炉心軸方向出力分布が制御されることになろ。

第１０図は全５バンクの場合の負荷追従用制御棒のバン
ク間でのオーバーラツプの様子を示し。

第１１図は負荷追従用制御棒の炉心挿入時の対ＡＯ（△
Ｉ÷出力）効果を炉心サイクルノｒ命初＋ｔｌ＋につい
て示すものである。１バンク当たりの制御棒価６ｒ（は
約１５０　ｐｅａである。この第１０図に示すようにバ
ンク間で１００ステツプのオーバーラツプをかけること
により、負荷追従用制御棒の挿入・引き抜きによる炉心
軸方向出力分布への影響は第１１図に示すように、第５
バンクが半分挿入されてから（１１−ｂ）、第１バンク
が半分挿入されるまで（１１−ａ）、あるいは逆に第１
バンクが半分引き抜かれてから（１１−ａ）、第５バン
クが半分引き抜かれるまで（１１−ｂ）の間においてほ
ぼ一様であることか分かる。微分反応度も同様である。

上記のように負荷追従用制御棒にオーバーラツプをかけ
、従来の炉心軸方向出力分布パラメータ基準値（第９図
の点線９−ｂで示される従来ＣＡＯＣのＡＩ　ＲＥＦ）
に対して１００％で４％、５０％出力で１１％負側にシ
フトさせたものを炉心軸方向出力分布パラメータの基準
値（第９図の実線９−ｃで示した本方式のＡＩ　Ｒ訃）
とした場合の第１図の出力変化パターンに対する負荷追
従運転の負荷追従運転開始２日日の制御応答について、
第１２図〜第１５図を参照して述べる。

時間目盛りで１時間経過して５０％出力に到達した後、
ＸｅＮ積（第６図の６−ａ）に従い第１２図の部分１２
−ａに示すように出力制御用制御棒が抜けるのに（ｒい
、第１３図の部分１３−ａにおいて炉心軸方向出力分布
パラメータ△■が正の不感帯を逸脱するので（第９図の
ＡＩ　Ｄ［ＥＶ′）、第１４図に１４−ａで示すように
負荷追従用制御棒が連続的に引き抜かれていく、負荷追
従用制御棒は最も引き抜かれた状態（第１４図の１４−
ｃ）でも全引き抜きに対し余裕が、Ｐ）るのでほう耐水
の希釈は行われていない、やがてＸｃの蓄積は止まり、
崩壊が始まる（第６図の部分６−ｂ）。すると第１２図
の部分１２−ｂに示すように出力制御用制御棒が挿入さ
れ始め、第１３図のｔ、■が負ｎｔｑの不感帯を逸脱し
く第９図のＡＩ　ＤＩ−：Ｖ〜参１１ｒ、１　）、負荷
追従用制御棒の挿入が始まる。

第１４図に１４−ｂで示されるように、高出力到達後も
同様にＸｅの消滅（第６図の６−ｃ）を追って負荷追従
用制御棒は連続的に挿入されるが、第２バンク全挿入後
は第１５図の部分１５−ａに示すように、ほう耐水の濃
縮も負荷追従用制御棒の挿入と並行して行われる。

また、即時出力復帰能力は出力制御用制御棒と１１荷追
従用制御棒が最大に引き抜かれた第１２図の部分１２−
ｃ及び第１４図の部分１４−Ｃで一番小さいが、この状
ｇでも負荷追従用制御棒と出力制御用制御棒を全引き抜
きとすることで得られる反応度が５０％出力上昇による
出力欠損を上回っているので、即時全出力１Ｋ　）’Ｔ
ｒ能力も常時備わっている。

前述のように本発明においては負荷追従用制御棒は全挿
入の状態から負荷追従運転を開始するようにしているが
、これに対し負荷追従用制御棒が全引き抜きの状態から
日負荷追従運転を開始する上：！１　かにト【　　　箪
　１　（１の　ＬＰ；　答りこす）　いて　　　ハ　１
６１！Ｈこ１６−ａで示すように負荷追従用制御棒が全
引き抜き状態であるので、Ｘｅ蓄積時（第６図の部分６
−ａ）、第１７ＵＡの部分１７−ａに示すようにほう水
濃度の低下、すなわち希釈か起こる。同時に即時出力復
１・１１能力は出力制御用制御棒共のみとなり、全出力
復帰は保証されないこととなる。従って負荷追従用制御
棒を全挿入の状態から負荷追従運転を開始するようにす
る方が良いのが分かる。

し発明の効果］ 以上のように本発明によれば、負荷追従用制御棒をバン
ク間で適度にオーバーラツプさせ、その挿入・引き抜き
は連続的に行い、全挿入から負荷追従運転を開始し、即
時全出力復帰能力が得られるように炉心軸方向出力分布
パラメータΔＩの目標値を負側に設定するので、従来の
運転法と比較して下記のような優れた特徴を有する。

（ｉ）負荷追従用制御棒、出力制御用制御棒共に無駄な
動きが極力省ける。

（ｉｉ）１次冷却材中のほう素の希釈が不要で、排出水
量が低減され、日負荷追従運転可能期間が拡大される。

（ｉｉｉ）常時、即時全出力復帰能力３備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来及び本発明における負荷追従運転の動作を
説明するために、原子炉の出力レベルの変化の一例を示
す図、第２図〜第５図は第１図に示された出力レベル変
化に対する従来の負荷追従運転を説明するための図であ
り、それぞれ出力制御用制御棒位置、炉心軸方向出力分
布パラメータΔ１、負荷追従用制御棒位置及びほう水濃
度の負荷追従運転開始２日目の時間変化を示す制御応答
図、第６図は従来及び本発明の負荷追従運転例における
キセノン濃度の時間変化を示す図、第７図は従来方式の
炉心軸方向出力分布パラメータ△Ｉの出力レベルに対す
る運転領域を示す図、第８図は負荷追従制御方式を示す
図、第９図は本発明による負荷追従用制御棒制御系を示
すブロック図、第１０図及び第１１図は本発明による負
荷追従用制御棒のオーバーラツプの様子を示す図、及び
その対ＡＯ効果を示す図、第１２図〜第１５図は第１図
に示された出力レベル変化に対する本発明による負荷追
従運転を説明するための図であり、それぞれ出力制御用
制御棒位置、炉心軸方向出力分布パラメータ△■、負荷
追従用制御棒位置、及びほう水濃度の負荷追従運転開始
２日目の時間変化を示す制御応答図、第１６図及び第１
７図は本発明において負荷追従用制御棒を全引き抜き状
態から負荷追従運転を開始した場合の不具合を説明する
ためのもので、負荷追従用制御棒位置とほう水濃度の第
１　Ｂ目の時間変化を示す制御応答図である。 図に才３いて、 ”「ＡＶｑ　　　・・−次冷却材平均温度；△■　　　
・・炉心軸方向出力分布パラメータ；△Ｉ　ＲＲＦ　　
・・炉心軸方向出力分布パラメータの基準値； ９−ｃ　　　・・本発明における△Ｉ　ＲＥＥＦ；△Ｉ
　ＤＩＥＶ　　・・炉心軸方向出力分布パラメータへＩ
の△Ｉ　ＲＥＦとの偏差； ΔＩへτ戸ｒ′−−ｎｉ：ン；Ｐ、ｔ；六ｍ勺１消ｔに
ぬｄｌへｊＬ−へ１■始を設定する所定量； ΔＩ　ＤｔＥＶ″　・・負荷追従用制御棒の挿入開始を
設定する所定量。 特許出願人　　三菱原子カニ業株式会社時開→ 第５図 第６図 第７図 Ｕ　　　　　　　　　　　Δ工 位置　（ステップ） 第１２図 晶 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 時間−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 出力制御用制御棒制御系すなわち原子炉出力制御系と、
   負荷追従用制御棒制御系及びほう素濃度制御系から成る
   炉心軸方向出力分布制御系とを備え、前記出力制御用制
   御棒制御系により一次冷却材平均温度を制御すると共に
   、前記負荷追従用制御棒制御系により負荷追従用制御棒
   の挿入・引き抜きを優先し、不足分を前記ほう素濃度制
   御系により一次冷却材中のほう素濃度の濃縮・希釈を行
   うようにして、炉心軸方向出力分布を制御する加圧水型
   原子炉の負荷追従制御系において、 前記負荷追従用制御棒をバンク間で適度にオーバーラッ
   プさせ、炉心軸方向出力分布への影響及び微分反応度を
   平均化し、その挿入及び引き抜きは連続的に行い、 炉心軸方向出力分布制御の基準値を全出力運転時には前
   記負荷追従用制御棒の炉心軸方向出力分布への影響分だ
   け引き下げ、低出力運転時には即時全出力復帰能力を確
   保するのに必要なだけ出力制御用制御棒が挿入されるよ
   うに引き下げ、負荷追従用制御棒が全挿入の状態から負
   荷追従運転を開始する、 ようにしたことを特徴とする加圧水型原子炉の負荷追従
   運転方法。