KR20050018507A - Apparatus for preventing unwanted control rod dropping in nuclear power plant and Method thereof - Google Patents
Apparatus for preventing unwanted control rod dropping in nuclear power plant and Method thereofInfo
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Abstract
Description
본 발명은 원자력 발전소에서 제어봉이 불시에 낙하하는 것을 방지하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 원자력 발전소에서 원자로의 출력을 조절하기 위해 제어봉의 위치를 제어하는 제어봉 제어계통의 단일고장으로 인하여 제어봉을 잡고 있는 제어봉 구동장치의 집게 권선으로의 전력공급이 중단되어 제어봉이 불시에 낙하하는 것을 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for preventing accidental dropping of a control rod in a nuclear power plant, and in particular, the control rod due to a single failure of the control rod control system for controlling the position of the control rod to adjust the output of the reactor in the nuclear power plant The present invention relates to a method and an apparatus for preventing the control rod from falling unexpectedly due to the interruption of the power supply to the tong windings of the control rod driving device holding the control rod.
원자력 발전소에서 제어봉 제어계통은 발전소 운전 중에 운전원의 수동제어 명령과 원자로출력조절계통의 자동제어 명령에 따라 중성자 흡수체인 제어봉을 삽입 또는 인출하여 원자로의 출력을 제어하는 역할과, 급격한 부하 감발 또는 급수펌프의 고장으로 인하여 초래된 원자로와 터빈발전기 간의 출력 불균형을 해소하기 위해 미리 선정된 특정 제어봉을 원자로 노심 내로 자유낙하시켜 원자로 출력을 급히 감발하는 역할과, 원자로 보호계통의 원자로 정지신호에 따라 모든 제어봉을 원자로 노심 내로 자유낙하시켜 원자로를 안전하게 정지시키는 역할을 수행한다.The control rod control system in the nuclear power plant controls the output of the reactor by inserting or withdrawing the control rod which is the neutron absorber according to the manual control command of the operator and the automatic control command of the reactor power control system during the operation of the power plant, and the sudden load reduction or water supply pump. In order to relieve the output imbalance between the reactor and the turbine generator caused by the failure of the reactor, the control rod suddenly decelerates the reactor output by freely dropping a predetermined control rod into the reactor core, and all the control rods according to the reactor stop signal of the reactor protection system. Free fall into the reactor core to safely stop the reactor.
가압경수로형(PWR, Pressurized Water Reactor) 원자력발전소에서 제어봉 제어계통은 전기적 신호에 따라 해당 제어봉 구동장치의 집게 및 올림 권선에 미리 정해진 크기의 직류전류를 정해진 순서에 따라 공급하고, 권선에 의해 유기된 자기력을 이용하여 내부의 기계적 구동장치를 작동시켜 제어봉을 유지하거나 삽입 또는 인출하는데 사용된다. In the PWR (Pressurized Water Reactor) nuclear power plant, the control rod control system supplies a predetermined magnitude of DC current to the tongs and the up winding of the control rod drive device according to an electrical signal in a predetermined order, and is discharged by the winding. It is used to maintain, insert or withdraw the control rod by using magnetic force to operate the internal mechanical drive.
제어봉 구동장치는 구조 및 작동방식에 따라 3권선형과 4권선형으로 구분되며, 4권선형은 3권선형에 올림 권선이 1개 더 있는 구조이다. The control rod driving device is divided into three winding type and four winding type according to the structure and operation method, and the four winding type is the three winding type, and there is one additional winding winding.
발전소 출력 운전 중에는 대부분의 제어봉은 정지 여유도를 확보하기 위해 최대한 높게 인출되어 정지된 상태로 유지되며, 이 상태에서 집게권선에는 일정한 크기의 유지전류가 공급된다. 즉, 제어봉이 이동하고 있지 않고 정지된 상태에서는 집게 권선에 일정한 직류전류가 공급되고 해당 제어봉은 정지상태로 유지된다.During operation of the power plant, most control rods are drawn out as high as possible in order to secure a stop margin and remain in a stopped state. In this state, a constant amount of holding current is supplied to the tong winding. That is, in the state in which the control rod is not moving and stopped, a constant DC current is supplied to the tong winding and the control rod is kept in the stopped state.
제어봉들은 약 18개월에 해당하는 1주기 운전기간 동안 대부분 정지상태로 계속 유지되며, 제어봉 구동장치에 동력을 공급하는 제어회로에서 단일고장이 발생하여 전력공급이 중단되면 해당 제어봉은 현재 위치를 유지하지 못하고 원자로 노심 내로 자유낙하하여 삽입되게 된다.The control rods remain mostly in a stopped state for one cycle of operation for about 18 months, and if the power supply is interrupted due to a single failure in the control circuit that powers the control rod drive, the control rod does not maintain its current position. Free fall into the core of the reactor will be inserted.
일 예로 발전소 운전 중에 집게 권선에 전류를 공급하는 전력제어계통의 회로차단기, 보호용 휴즈, 시퀀스 제어 신호에 따라 제어봉 구동장치를 구성하는 각 권선에 직류전압을 공급하는 실리콘 제어정류기(SCR : Silicon Controlled rectifier) 스위칭소자, 다이오드, 커넥터 등의 단일 구성품이 불시에 용단되거나 차단될 수 있으며, SCR을 제어하는 관련 전자회로에도 동작 이상이나 고장이 발생할 수 있다. For example, a silicon controlled rectifier (SCR) that supplies a DC voltage to each winding constituting a control rod drive device according to a circuit breaker, a protective fuse, and a sequence control signal of a power control system that supplies current to a tong winding during operation of a power plant. Single components such as switching devices, diodes, connectors, etc. may be uninterrupted or interrupted, and malfunctions or failures may occur in the related electronic circuits that control the SCR.
이러한 문제가 발생하면, 제어봉을 잡고 있는 집게권선에 공급되는 유지전류가 순간적으로 차단되고 관련 제어봉(1개 또는 제어봉 4개로 구성된 하나의 부그룹)이 원자로 노심 내에 삽입될 수 있다.If this problem occurs, the holding current supplied to the tong winding holding the control rods is momentarily interrupted and the associated control rods (one or one subgroup of four control rods) can be inserted into the reactor core.
원자력 발전소 정상 출력운전 중에 1개 제어봉 또는 1개 부그룹의 제어봉이 불시에 낙하하여 원자로 노심 내로 삽입되면, 노심 내의 출력분포가 변하게 되고, 제어봉이 낙하된 부분의 출력손실을 보상하기 위해 노심 내의 다른 지역의 원자로 출력이 상승하게 되어 출력 상승 부분의 핵연료 손상을 초래할 수 있다.If one control rod or one subgroup of control rods accidentally falls and is inserted into the reactor core during the normal power operation of the nuclear power plant, the output distribution in the core will change, and the control rod will be changed to compensate for the output loss of the dropped portion. Regional reactor output will rise, resulting in fuel damage in the rising portion of the output.
이와 같은 비정상적인 결과를 방지하기 위하여 핵계측 장비에 의해 원자로 출력분포가 항상 감시된다. 제어봉의 불시낙하로 인한 원자로의 출력분포의 변화가 원자로의 안전을 저해할 가능성이 감지되면 원자로보호계통에 의해 나머지 제어봉들의 유지동력도 모두 차단되고 제어봉들은 모두 자유낙하하여 노심에 삽입된다. 모든 제어봉이 노심에 삽입되면 원자로는 안전하게 정지되며 터빈발전기도 더 이상 전력을 생산할 수 없게 된다.In order to prevent such abnormal results, nuclear power distribution equipment is always monitored by nuclear instrumentation. If a change in the output distribution of the reactor due to a sudden drop of the control rods is detected, the safety of the rest of the control rods is also blocked by the reactor protection system, and the control rods are all free-falling and inserted into the core. Once all control rods are inserted into the core, the reactor is safely shut down and the turbine generator can no longer produce power.
따라서, 원자력 발전소 정상 출력운전 중 시스템 일부의 고장으로 인해 불필요한 제어봉 낙하가 발생하게 되면, 전력생산이 중단되어 커다란 경제적 손실을 가져오게 되어 문제가 된다.Therefore, if an unnecessary control rod drop occurs due to a failure of a part of the system during the normal power operation of the nuclear power plant, power generation is interrupted, which causes a large economic loss.
이러한 경제적 손실의 발생을 방지하기 위하여 상기와 같은 불필요한 제어봉 낙하를 방지하는 기술 및 장치에 관한 연구가 계속하여 이루어지고 있다.In order to prevent the occurrence of such economic losses, the research on the technology and apparatus for preventing the unnecessary control rod fall as described above are continuously made.
도 1은 종래 4권선형 제어봉 구동장치에 전력을 공급하는 제어봉 제어계통의 전력제어시스템을 예시한 것으로, 불필요한 제어봉의 낙하를 최소화하고 제어봉 구동권선을 보호하기 위해 고장감지 전자회로를 채용하고, 집게권선의 전류에 이상이 감지되면 다른 집게권선에 유지전류를 공급하고 이상경보를 제공하도록 되어 있다. 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.1 illustrates a power control system of a control rod control system for supplying power to a conventional four-wound control rod driving apparatus, and employs a fault detection electronic circuit to minimize unnecessary drop of the control rod and protect the control rod driving winding, and tongs If an abnormality is detected in the current of the winding, it supplies the holding current to the other tong winding and provides the abnormal alarm. Specifically, it is as follows.
시스템전원(180)으로부터 공급되는 3상 240V 교류전압은 SCR 점호펄스를 만들기 위해, 교류전압의 파형에서 전압이 0V인 지점을 검출하는 부그룹(Subgroup) 전력제어회로(120)의 영점검출기(121)를 거쳐서 전압제어회로(131)에 입력된다.The three-phase 240V AC voltage supplied from the system power supply 180 is a zero point detector 121 of the subgroup power control circuit 120 for detecting a point where the voltage is 0V in the waveform of the AC voltage to make an SCR firing pulse. Input to the voltage control circuit 131 via the ().
전압제어회로(131)에서는 영점검출기의 입력을 이용하여 제어봉구동장치를 구동하는데 사용되는 고전압과 구동 상태를 유지하는데 사용되는 저전압을 발생시킬 수 있는 SCR 점호펄스를 발생시킨다.The voltage control circuit 131 generates an SCR firing pulse capable of generating a high voltage used to drive the control rod drive device and a low voltage used to maintain the driving state using the input of the zero detector.
제어봉제어기(133)는 시스템제어기(150)의 제어에 따라 제어봉 구동장치(110)의 4개의 권선 각각에 대하여 구동용 고전압을 제공할 것인지, 유지용 저전압을 제공할 것인지 또는 전원을 차단할 것인지를 결정하는 제어신호를 동작 시간표에 따라 순차적으로 전압선택회로(132)에 출력한다.The control rod controller 133 determines whether to provide a high driving voltage, a low voltage for maintenance, or to cut off the power for each of the four windings of the control rod driving apparatus 110 according to the control of the system controller 150. The control signal is sequentially output to the voltage selection circuit 132 according to the operation timetable.
전압선택회로(132)는 제어봉제어기(133)의 시퀀스 제어신호에 따라 SCR 점호회로(122)의 공급 전압에 맞는 점호펄스 신호를 결정하여 제공한다.The voltage selection circuit 132 determines and provides a firing pulse signal corresponding to the supply voltage of the SCR firing circuit 122 according to the sequence control signal of the control rod controller 133.
SCR 점호회로(122)는 전압선택회로(132)로부터 출력된 신호를 이용하여 SCR(123)을 점호하고 SCR(123)은 제어봉 구동장치(110)의 상부올림권선(111), 상부집게권선(112), 하부올림권선(113) 및 상부올림권선(114) 각각에 정해진 직류전류를 공급한다.The SCR firing circuit 122 arcs the SCR 123 using the signal output from the voltage selection circuit 132, and the SCR 123 is the upper raising winding 111 of the control rod drive device 110, the upper clamp winding ( 112, a predetermined direct current is supplied to each of the lower winding windings 113 and the upper winding windings 114.
만약, 부그룹 전력제어회로(120)에 신호를 전달하는 회로 등에 문제가 발생하여 전압선택회로(132)에서 SCR 점호회로(122)에 신호가 전달되지 않으면, SCR 점호회로(122)는 무조건적으로 SCR(123)에서 상부집게권선으로 고전압이 출력되도록 SCR(123)을 점호하여 제어봉이 낙하하는 것을 방지하고 경보를 발생시킨다.If a problem occurs in a circuit that transmits a signal to the subgroup power control circuit 120, and thus a signal is not transmitted from the voltage selection circuit 132 to the SCR firing circuit 122, the SCR firing circuit 122 is unconditional. By firing the SCR 123 so that the high voltage is output from the SCR 123 to the upper tong winding, it prevents the control rod from falling and generates an alarm.
또한, 제어봉제어기(133)는 제1전류검출기(160)를 통해 제어봉을 유지하고 있는 집게권선(112 또는 114)에 공급되는 전류를 감시하여 비정상상태가 검출되면 다른 집게권선에 전류를 공급하여 제어봉을 잡는 집게를 전환하고 경보를 발생시킨다.In addition, the control rod controller 133 monitors the current supplied to the tongs winding 112 or 114 holding the control rods through the first current detector 160, and if an abnormal state is detected, supplies the current to the other tongs winding control rod. Switch the tongs to catch it and raise an alarm.
경보가 발생하면 운전원은 비정상적인 부그룹을 확인하고, 계통 캐비닛에 설치된 유지전원공급장치(140)의 유지전원수동제어반(141)을 조작하여 전원공급기(142)와 해당 집게권선을 연결하는 절체스위치(170)를 연결하여 해당 집게권선으로 대체전원이 공급되도록 하고, 비정상적인 부그룹의 전력제어회로(120)의 동작을 정지시킨 후 원인 조사 및 보수를 수행한다. 특정 부그룹이 대체전원으로 전환되어 있는 동안에는 제어봉의 인출, 삽입이 불가능하며, 보수기간 동안 해당 제어봉은 현재 위치에 그대로 유지된다.When the alarm occurs, the operator checks the abnormal subgroup, and operates the maintenance power manual control panel 141 of the maintenance power supply 140 installed in the system cabinet to connect the power supply 142 and the corresponding clamp winding ( 170 is connected to supply the alternative power to the corresponding tong winding, stops the operation of the power control circuit 120 of the abnormal subgroup and performs the cause investigation and repair. It is not possible to withdraw and insert the control rods while a particular subgroup is switched to an alternative power source. During the maintenance period the control rods remain in their current position.
그러나, 도 1과 같은 종래의 시스템에 의하면 일부 단일 부품의 고장으로 인하여 제어봉이 불시에 낙하하는 것을 줄이기 위하여 전류감시회로에 의한 집게 절체 및 상부집게권선의 3상 SCR을 모두 고전압으로 점호시킨 후 긴급경보를 제공하도록 되어 있어, 제어봉 낙하를 방지할 수 있는 적용 대상이, 정상적인 다른 집게로 바꿔 잡거나 상부집게 권선의 3상 SCR을 모두 고전압으로 점호시킬 수 있는 일부 고장만으로 제한되어 있어, 그 밖의 다양한 고장 요인에 대처하여 제어봉의 낙하를 방지할 수 없다. However, according to the conventional system as shown in FIG. It is designed to provide an alarm, so that the application to prevent falling of the control rod is limited to only a few faults that can be replaced by other normal tongs or that can cause all three-phase SCRs of the upper tong windings to fire at high voltages. It is not possible to prevent the falling of the control rod in response to the factor.
특히, 전원 및 권선 전력선 연결핀 소손, 다이오드 및 휴즈 소손, SCR 제어카드 커넥터핀 접촉불량, SCR 위상제어카드 고장, 전류센서 이상 등과 같은 고장이 발생하는 경우에는 제어봉의 낙하를 방지할 수 없다는 단점이 있다.In particular, it is impossible to prevent the falling of control rods in case of failures such as power supply and winding power line connection pin damage, diode and fuse damage, SCR control card connector pin contact failure, SCR phase control card failure, current sensor abnormality, etc. have.
또한, 상부집게권선의 3상 SCR을 모두 고전압으로 점호시키는 방법은 운전원의 조치가 지연되어 장시간 고전압 상황에 노출될 경우 권선의 물리적인 손상을 초래할 수 있고, 궁극적으로 권선의 물리적인 손상으로 인해 유지전류의 공급이 중단되어 제어봉이 낙하할 수 있는 문제점이 있다. In addition, the method of firing all three-phase SCR of the upper tong winding to high voltage may cause physical damage to the winding when the operator's action is delayed and exposed to high voltage situation for a long time, and ultimately maintained by physical damage of the winding. There is a problem that the supply of the current is interrupted and the control rod can fall.
또한, 제어봉구동장치의 권선이 손상되면 제어봉의 구동이 불가능하므로 정상적인 권선으로 교체하여야 하며, 작업자의 방사선 피폭이 불가피하고 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있다.In addition, if the winding of the control rod drive device is damaged, it is impossible to drive the control rod, so it must be replaced with a normal winding, and the radiation exposure of the operator is inevitable and takes a lot of time and money.
상기한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 원자력 발전소에서 원자로의 출력을 조절하기 위해 제어봉의 위치를 제어하는 제어봉제어계통을 개선하여 보다 광범위한 단일고장에 대해서도 제어봉이 불시에 낙하하는 것을 방지하여 발전소의 안정적인 운전을 보장하고 불시 운전 중단으로 인한 비용을 절감하여 원전의 경제성을 향상시킬 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention improves the control rod control system for controlling the position of the control rod to control the output of the nuclear reactor in the nuclear power plant, thereby preventing the control rod from falling unintentionally even in the event of a wider single failure. It aims to provide a system that can improve the economics of nuclear power plants by guaranteeing operation and reducing the cost of accidental shutdown.
상기한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 상기한 시스템을 구동하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for driving the above-described system.
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 원자력 발전소에서 소정의 전력제어회로를 이용하여 제어봉구동장치에 전류를 공급하는 제어봉 제어시스템에서 사용되는 제어봉 불시낙하 방지 장치에 있어서, 상기 제어봉구동장치에 공급되는 전류를 검출하기 위한 제1전류검출수단; 상기 제1전류검출수단으로부터 검출된 전류의 값과 소정의 설정값을 비교하여 상기 검출된 전류의 값이 제어봉의 낙하를 방지하기 힘든 값이라고 판단되는 경우 상기 제어봉구동장치에 대체전원의 공급을 요청하는 대체전원요구신호를 출력하는 권선전류감시수단; 및 상기 권선전류감시수단으로부터 대체전원요구신호가 출력되는 경우, 상기 제어봉구동장치에 대체전원을 공급하는 대체전원공급수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소에서의 제어봉 불시낙하 방지 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a control rod sudden drop prevention device used in a control rod control system for supplying a current to the control rod driving apparatus using a predetermined power control circuit in a nuclear power plant, the control rod is supplied to the driving apparatus First current detecting means for detecting a current; When the value of the detected current is determined to be difficult to prevent the falling of the control rod by comparing the value of the current detected by the first current detecting means with a predetermined set value, requesting the control rod driving device to supply replacement power. Winding current monitoring means for outputting an alternative power request signal; And alternative power supply means for supplying alternative power to the control rod drive device when an alternative power request signal is output from the winding current monitoring means. .
여기서, 상기 대체전원공급수단은 대체전원을 공급하는 대체전원공급기; 상기 대체전원공급기와 상기 제어봉구동장치의 연결을 스위칭시키는 스위칭수단; 및 상기 권선전류감시수단으로부터 대체전원요구신호가 출력되는 경우 상기 스위칭수단을 제어하는 대체전원자동제어수단;을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the alternative power supply means includes an alternative power supply for supplying alternative power; Switching means for switching the connection of said alternative power supply and said control rod drive device; And an automatic replacement power supply control means for controlling the switching means when an alternative power supply request signal is output from the winding current monitoring means.
또한, 상기 제어봉 불시낙하 방지 장치는 상기 스위칭수단과 상기 제어봉구동수단 사이에 흐르는 전류를 검출하여 상기 대체전원자동제어수단에 전달하는 제2전류센서;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The control rod sudden drop prevention device may further include a second current sensor that detects a current flowing between the switching means and the control rod driving means and transmits it to the automatic replacement power control means.
또한, 상기 대체전원공급수단은 대체전원이 공급되고 있는 제어봉구동장치와 연결된 권선전류감시수단으로부터 다시 대체전원요구신호가 수신되더라도 이에 반응하여 동작하지 않으며, 상기 대체전원공급수단은 원자로의 출력이 급감함을 나타내는 원자로출력급감발신호가 수신되는 경우, 상기 대체전원요구신호가 수신되더라도 대체전원을 공급하지 않는 것이 바람직하다.In addition, the alternative power supply means does not operate in response to receiving the alternative power request signal from the winding current monitoring means connected to the control rod driving device to which the alternative power is supplied, and the alternative power supply means suddenly decreases the output of the reactor. In the case where the reactor output sudden deceleration signal is received, it is preferable not to supply the alternative power even if the alternative power request signal is received.
또한, 상기 대체전원공급수단은 관리자에 의해 수동모드로 전환될 수 있으며, 상기 제어봉구동장치에 대체전원이 공급되고 있는 중에 수동모드로 전환되는 경우에도 상기 제어봉구동장치에 계속하여 전원을 공급하도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the alternative power supply means may be switched to the manual mode by the administrator, and set to continue to supply power to the control rod drive device even when the alternative power to the control rod drive device is switched to the manual mode. It is preferable that it is done.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 원자력 발전소에서 소정의 전력제어회로를 이용하여 제어봉구동장치에 전류를 공급하는 제어봉 제어시스템에서 제어봉의 불시낙하를 방지하는 방법에 있어서, (a) 상기 제어봉구동장치에 공급되는 전류를 검출하는 단계; (b) 상기 검출된 전류의 값과 소정의 설정값을 비교하여 상기 검출된 전류의 값이 제어봉의 낙하를 방지하기 힘든 값인지 판단하는 단계; 및 (c) 상기 검출된 전류의 값이 상기 제어봉의 낙하를 방지하기 힘든 값이라고 판단되는 경우 상기 제어봉의 구동장치에 대체전원을 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소에서의 제어봉 불시낙하 방지 방법을 제공한다.On the other hand, in order to achieve the above object, the present invention provides a method for preventing a sudden drop of the control rod in the control rod control system for supplying current to the control rod drive device using a predetermined power control circuit in the nuclear power plant, (a) the Detecting a current supplied to the control rod drive device; (b) comparing the value of the detected current with a predetermined set value to determine whether the value of the detected current is a value that is difficult to prevent the control rod from falling; And (c) supplying alternative power to the driving device of the control rod when it is determined that the value of the detected current is difficult to prevent the falling of the control rod. Provide a method of preventing falling.
여기서, 상기 (c) 단계는 상기 제어봉 구동장치에 대체전원을 공급하고 있는 것으로 확인되는 경우와 미리 선정된 제어봉들을 낙하시켜 원자로의 출력을 급격히 줄이기 위한 원자로출력급감발신호가 수신되는 경우에는 수행되지 않는 것이 바람직하다.Here, the step (c) is not performed when it is confirmed that supplying alternative power to the control rod driving device and when a nuclear reactor sudden output signal for rapidly reducing the output of the reactor by dropping a predetermined control rod is received. It is preferable.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 시스템의 구성을 도시한 블록선도이다.2 is a block diagram showing the configuration of the system of the present invention.
영점검출기(121), SCR점호회로(122) 및 SCR(123)을 포함하는 각 부그룹별 전력제어회로(120)와, 전압제어회로(131), 전압선택회로(132) 및 제어봉제어기(133)를 포함하는 각 부그룹별 논리회로(130)와, 상부올림권선(111), 상부집게권선(112), 하부올림권선(113) 및 하부집게권선(114)의 4개의 권선을 포함하거나 올림(Lift)권선, 이동집게(Moving Latch)권선, 고정집게(Stationary Latch)권선을 포함하는 3개의 권선(미도시)을 포함하는 제어봉구동장치(110)와, 시스템제어기(150) 및 시스템전원(180)에 대한 설명은 이미 종래 기술 분야에서 설명을 하였으므로, 이하에서는 본 발명의 특징적인 부분을 중심으로 설명을 한다.The power control circuit 120 for each subgroup including the zero detector 121, the SCR call circuit 122, and the SCR 123, the voltage control circuit 131, the voltage selection circuit 132, and the control rod controller 133. Each of the sub-groups including the logic circuit 130, and four windings of the upper winding winding 111, the upper tong winding 112, the lower tong winding 113 and the lower tong winding 114 (Lift) control rod drive device 110 including three windings (not shown) including a winding, a moving latch winding, a stationary latch winding, a system controller 150 and a system power supply ( Since the description of 180 has already been made in the prior art, the following description focuses on the characteristic parts of the present invention.
권선전류 감시모듈(210)은 각 제어봉구동장치(110)마다 하나씩 설치되며, 제1전류검출기(160)로부터 검출된 전류를 판단하여 대체전원자동제어기(240)에 대체전원요구신호를 출력할 것인지를 결정한다.Winding current monitoring module 210 is installed one for each control rod drive device 110, judging the current detected from the first current detector 160 to output a replacement power request signal to the automatic replacement power controller 240? Determine.
도면에서는 간략화를 위해서 제1전류검출기(160)를 하나만 도시하였지만, 제1전류검출기(160)는 각 권선마다 하나씩 구비되어 있어서 각 권선에 흐르는 전류를 검출한다. 즉, 도 2에서와 같이 하나의 제어봉구동장치(110)를 구성하는 권선이 4개인 경우에는 하나의 제어봉구동장치(110)에 4개의 제1전류검출기(160)가 구비되고, 권선이 3개인 경우에는 3개의 제1전류검출기(160)가 구비된다.In the drawing, only one first current detector 160 is shown for the sake of simplicity. However, one first current detector 160 is provided for each winding to detect current flowing through each winding. That is, in the case of four windings constituting one control rod driving apparatus 110 as shown in FIG. 2, four first current detectors 160 are provided in one control rod driving apparatus 110 and three windings are provided. In this case, three first current detectors 160 are provided.
구체적으로, 제1전류검출기(160)는 각 권선에 흐르는 전류를 검출하여 검출된 전류의 크기에 비례하는 전압신호로 변환하여 이를 권선전류 감시모듈(210)에 제공한다.Specifically, the first current detector 160 detects a current flowing in each winding, converts it into a voltage signal proportional to the magnitude of the detected current, and provides it to the winding current monitoring module 210.
권선전류 감시모듈(210)의 구체적인 구성은 도 3에 도시되어 있다.A detailed configuration of the winding current monitoring module 210 is illustrated in FIG. 3.
권선전류 감시모듈(210)은 신호처리회로(211), A/D(Analog to Digital) 변환회로(212), 대체전원요구신호출력회로(213), 권선전류파형 송신회로(214)를 포함하여 구성된다. The winding current monitoring module 210 includes a signal processing circuit 211, an analog-to-digital (A / D) conversion circuit 212, an alternative power request signal output circuit 213, and a winding current waveform transmitting circuit 214. It is composed.
제1전류검출기(160)에서 출력된 신호는 권선전류 감시모듈(210)의 신호처리회로(211)에 입력되어 신호에 포함된 오프셋(offset) 전압과 잡음이 제거되고, A/D 변환회로(212)로의 입력에 적합한 크기로 증폭되어 A/D 변환회로(212)에 입력된다. The signal output from the first current detector 160 is input to the signal processing circuit 211 of the winding current monitoring module 210 to remove the offset voltage and noise included in the signal, and the A / D conversion circuit ( It is amplified to a size suitable for input to 212 and input to the A / D conversion circuit 212.
A/D 변환회로(212)에서 디지털 신호로 변환된 후, 마이크로프로세서를 통하여 구현되는 대체전원요구신호출력회로(213)에 입력된다. After the A / D conversion circuit 212 is converted into a digital signal, it is input to an alternative power request signal output circuit 213 implemented through a microprocessor.
대체전원요구신호출력회로(213)는 입력된 전류측정값을 설정값과 비교하여 공급전류의 이상여부를 판단하고, 전류측정값이 설정값을 벗어나 현재 공급되고 있는 전류가 제어봉을 유지하기 어렵다고 판단되는 경우에는 대체전원요구신호를 출력한다. 이 때, 전류가 비정상적으로 낮은 경우에는 제어봉을 유지하지 못하여 제어봉 낙하를 유발할 수 있고, 전류가 비정상적으로 높은 경우에는 고전압에 의한 권선 손상을 초래하고, 결과적으로 제어봉 낙하를 유발할 수 있기 때문에 전류측정값이 소정의 설정값 범위를 벗어나는 모든 경우에 대체전원요구신호를 출력한다.The replacement power request signal output circuit 213 compares the input current measurement value with the set value to determine whether the supply current is abnormal, and determines that the current being supplied is difficult to maintain the control rod because the current measured value is out of the set value. If so, a replacement power request signal is output. At this time, if the current is abnormally low, the control rod may not be maintained, and the control rod may fall, and if the current is abnormally high, the winding damage may be caused by a high voltage, and as a result, the current may be reduced. In all cases out of this predetermined setting value range, a replacement power request signal is output.
대체전원요구신호출력회로(213)는 항시 여자된 계전기(미도시)와 계전기 제어회로(미도시)를 구비하고 있어서, 계전기가 비여자되는 신호를 대체전원요구신호로 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 권선전류 감시모듈(210)에 공급되는 전원이 차단되어 계전기를 제어할 수 없게 되거나, 계전기 제어회로에 고장이 발생하는 경우에도 자동으로 비여자된 계전기의 출력신호가 대체전원자동제어기(240)에 공급되게 함으로써 혹시 발생할 수 있는 제어봉의 낙하를 미연에 방지하게 된다.The alternative power request signal output circuit 213 is provided with a relay (not shown) and a relay control circuit (not shown) that are always excited, so that it is preferable to use a signal for which the relay is not excited as a replacement power request signal. In this way, the power supplied to the winding current monitoring module 210 is cut off so that the relay cannot be controlled, or even when a failure occurs in the relay control circuit, the output signal of the non-excited relay automatically replaces the automatic power supply controller 240. ) To prevent the fall of control rods that may occur.
한편, 권선전류 감시모듈(210)은 소정의 주기마다 신호처리회로(211), A/D 변환회로(212), 대체전원요구신호출력회로(213)를 점검하고 그 점검 결과를 LED를 통한 출력이나, 경보 출력 등의 방식으로 상태정보를 제공한다.Meanwhile, the winding current monitoring module 210 checks the signal processing circuit 211, the A / D conversion circuit 212, and the alternative power request signal output circuit 213 at predetermined intervals, and outputs the check result through the LED. In addition, status information is provided through an alarm output method.
하나의 부그룹은 일반적으로 4개의 제어봉구동장치(110)로 구성되어 있으며, 각 제어봉구동장치(110)에는 하나의 권선전류 감시모듈(210)이 구비되어 있다. 하나의 부그룹을 구성하는 각 권선전류 감시모듈(210)로부터 출력되는 대체전원요구신호는 부그룹신호통합모듈(220)에서 조합되어 대체전원자동제어기(240)에 입력된다.One subgroup is generally composed of four control rod drive devices 110, each control rod drive device 110 is provided with one winding current monitoring module 210. The replacement power request signal output from each winding current monitoring module 210 constituting one subgroup is combined in the subgroup signal integration module 220 and input to the automatic replacement power controller 240.
부그룹신호통합모듈(220)은 부그룹을 구성하는 4개의 제어봉구동장치(110) 중 어느 하나의 권선전류 감시모듈(210)에서라도 대체전원요구신호가 출력되면, 해당 부그룹에 대한 대체전원요구신호가 대체전원자동제어기(240)에 입력된다. 부그룹별로 대체전원요구신호의 처리를 행하는 것은 각각의 권선전류 감시모듈(210)의 대체요구신호를 전부 별개의 신호로 하여 대체전원자동제어기(240)에 입력되도록 하면 대체전원자동제어기(240)의 용량도 좀 더 커져야 하고, 배선도 복잡해지며, 관리도 불편해지기 때문이며, 각 제어봉구동장치(110)별로 발생하는 대체전원요구신호가 개별적으로 대체전원자동제어기(240)에 입력되도록 하는 것도 가능하다.If the sub-group signal integration module 220 outputs a substitute power request signal from any one of the winding current monitoring module 210 of the four control rod drive devices 110 constituting the sub-group, the sub power signal for the sub-group The signal is input to the alternative power automatic controller 240. Substituting the alternative power request signal for each subgroup is to substitute the automatic request for the alternative power supply controller 240 with all the alternative request signal of each winding current monitoring module 210 as a separate signal 240 This is because the capacity of the circuit should be larger, the wiring becomes complicated, and the management becomes inconvenient, and the alternative power request signal generated for each control rod drive device 110 may be individually input to the alternative power automatic controller 240. .
다만, 각 제어봉구동장치(110)별로 발생하는 대체전원요구신호가 개별적으로 대체전원자동제어기(240)에 입력되도록 하는 경우와 각 부그룹별로 신호가 통합되어 대체전원자동제어기(240)에 부그룹 대체전원공급신호가 입력되도록 한 경우 모두 유지전원 공급장치(140)에서 공급되는 전원은 개별 제어봉구동장치(110)별이 아닌 각 부그룹별로 전원이 공급되도록 설정되는 것이 바람직하다.However, when the alternative power request signal generated for each control rod drive device 110 is individually input to the alternative power automatic controller 240 and the signal for each subgroup is integrated to the sub power automatic controller 240 subgroup. In the case where the alternative power supply signal is input, the power supplied from the maintenance power supply 140 is preferably set to be supplied to each subgroup rather than to the individual control rod driver 110.
물론, 각 제어봉구동장치(110)별로 발생하는 대체전원요구신호가 개별적으로 대체전원자동제어기(240)에 입력되도록 하는 경우에는 유지전원 공급장치(140)에서 공급되는 전원이 개별 제어봉구동장치(110)별로 전원이 공급되도록 설정하는 것도 가능하다.Of course, when the alternative power request signal generated for each control rod driving device 110 is input to the automatic replacement power controller 240 individually, the power supplied from the maintenance power supply 140 is the individual control rod driving device 110. It is also possible to set the power to be supplied for each unit.
대체전원자동제어기(240)는 부그룹대체전원요구신호가 입력되면, 해당 부그룹과 유지전원공급장치(140)의 전원공급기(142)를 연결하는 절체스위치(170)를 작동시켜 해당 부그룹의 각 제어봉구동장치(110)에 대체전원이 공급되도록 한다.When the sub-group alternative power request signal is input, the substitute power automatic controller 240 operates the transfer switch 170 for connecting the sub-group and the power supply 142 of the maintenance power supply 140 to the sub-group. Alternative power is supplied to each control rod drive device (110).
각 부그룹으로 공급되는 대체전원은 각 부그룹을 구성하는 각 제어봉구동장치(110)의 집게 권선 중 상부집게권선(112)에 공급되도록 하는 것이 설계 및 설치시 보다 용이하므로 바람직하다. Alternative power supplied to each subgroup is preferable to be supplied to the upper tong winding 112 of the tong winding of each control rod drive device 110 constituting each subgroup because it is easier in design and installation.
이 경우에 상부집게권선(112) 대신 하부집게권선(114)에 대체전원이 공급되도록 할 수도 있고, 상부집게권선(112) 및 하부집게권선(114) 모두에 대체전원이 공급되도록 할 수도 있다.In this case, alternative power may be supplied to the lower tongs windings 114 instead of the upper tongs windings 112, or alternative power may be supplied to both the upper tongs windings 112 and the lower tongs windings 114.
상기한 구성은 올림(Lift)권선, 이동집게(Moving Latch)권선, 고정집게(Stationary Latch)권선을 포함하는 3개의 권선(미도시)을 포함하는 제어봉구동장치의 경우에도 동일하게 적용된다.The above configuration is equally applicable to a control rod driving apparatus including three windings (not shown) including a lifting winding, a moving latch winding, and a stationary latch winding.
절체스위치(170)는 대체전원자동제어기(240)가 지정한 부그룹의 제어봉구동장치(110)의 상부집게권선(112)에 유지전원공급장치(140)에 의해 생산된 대체전원을 투입하기 위한 스위칭소자이다. 절체스위치(170)는 대체전원자동제어기(240)의 절체명령에 따라 작동하며, 기계식 계전기 또는 반도체 소자를 사용하여 구성할 수 있다. Switching switch 170 is a switching for inputting the replacement power produced by the maintenance power supply 140 to the upper tong winding 112 of the control rod drive device 110 of the sub-group designated by the automatic replacement power controller 240. Element. The transfer switch 170 operates according to a transfer command of the automatic replacement power controller 240 and may be configured using a mechanical relay or a semiconductor element.
절체스위치(170)가 작동하여 집게 권선에 유지전원이 제대로 공급되고 있는지를 확인하기 위하여 대체전원공급장치(140)의 출력 전력선에는 제2전류검출기(230)가 설치되어 검출된 결과가 대체전원자동제어기(240)에 입력된다. 입력된 결과는 별도의 상태표시창을 통하여 관리자가 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In order to check whether the transfer switch 170 operates and the maintenance power is properly supplied to the tong winding, a second current detector 230 is installed in the output power line of the alternative power supply device 140 so that the detected result is automatically replaced by the alternative power supply. It is input to the controller 240. It is desirable to allow the administrator to visually check the input result through a separate status display window.
제2전류검출기(230)가 있음으로 인해서 전원공급기(142)로부터 해당 부그룹으로 제대로 대체전원이 공급되고 있는지를 확인할 수 있다.Due to the presence of the second current detector 230, it is possible to check whether the replacement power is properly supplied from the power supply 142 to the corresponding subgroup.
도 2에서는 도면 표현의 편이를 위하여 절체스위치(170)를 하나만 도시하였으나, 절체스위치(170)는 부그룹을 구성하는 각 제어봉구동장치(110)의 상부집게권선(112)별로 하나씩 구비되어 있다.In FIG. 2, only one switching switch 170 is illustrated for ease of representation. However, one switching switch 170 is provided for each upper clamp winding 112 of each control rod driving device 110 constituting a subgroup.
대체전원자동제어기(240)내에 저장된 정보에 의하여 이미 특정 부그룹에 전원이 공급되고 있다고 판단되는 경우에는 대체전원자동제어기(240)는 또 다른 대체전원요구신호가 접수되더라도 대체전원요구신호가 접수되었다는 사실만을 관리자에게 알리고 이에 반응하여 동작하지 않도록 설정되는 것이 바람직하다.When it is determined that power is already supplied to a specific subgroup based on the information stored in the automatic replacement power controller 240, the automatic replacement power controller 240 indicates that the alternative power request signal has been received even if another alternative power request signal is received. It is desirable to notify only the administrator and not to respond in response.
이는 일반적으로 전원공급기(142)의 용량이 하나의 부그룹에 대체전원을 공급할 수 있을 정도인 경우가 많이 있으므로, 대체전원요구신호가 수신되는 모든 부그룹에 대체전원을 공급하도록 설정하면 과부하가 걸려 제기능을 하지 못하여서 오히려 문제가 될 수 있고, 또한 어느 하나의 부그룹으로만 대체전원을 공급하도록 하는 것이 일반적인 설계조건이기 때문이다.In general, since the capacity of the power supply 142 is often enough to supply alternative power to one subgroup, when the alternative power request signal is set to supply alternative power to all subgroups, an overload occurs. This can be a problem because it is not functioning properly, and it is a general design condition to supply only one subgroup with an alternative power supply.
또한, 자동 모드에서 특정 부그룹으로 이미 대체전원이 공급되고 있는 상황에서 관리자가 유지전원수동제어반(141)을 통하여 해당 부그룹으로의 대체전원 공급을 수동으로 설정하더라도 대체전원을 계속 공급하도록 설정되는 것이 바람직하다.In addition, in a situation where the alternative power is already supplied to a specific subgroup in the automatic mode, the administrator is configured to continue to supply the alternative power even if the administrator manually sets the alternative power supply to the subgroup through the manual maintenance power control panel 141. It is preferable.
그러나, 이미 관리자가 유지전원수동제어반(141)을 통하여 해당 부그룹으로의 대체전원 공급을 수동으로 설정한 상태에서 대체전원요구신호가 입력되는 경우에는 대체전원자동제어기(240)는 이에 반응하여 동작하지 않도록 설정되는 것이 바람직하다.However, when the replacement power request signal is input while the administrator has manually set the replacement power supply to the corresponding subgroup through the maintenance power manual control panel 141, the automatic replacement power controller 240 operates in response thereto. It is preferable to set so as not to.
또한, 시스템제어기(150)를 통하여 미리 선정된 제어봉들을 낙하시켜 원자로의 출력을 급격히 줄이기 위한 원자로출력급감발신호가 대체전원자동제어기(240)에 입력된 경우에도 대체전원요구신호에 반응하여 동작하지 않도록 설정되는 것이 바람직하다.In addition, the reactor output sudden deceleration signal for rapidly reducing the output of the reactor by dropping the predetermined control rods through the system controller 150 so as not to operate in response to the alternative power request signal, even if input to the automatic power controller 240 alternate. It is preferable to be set.
도 4는 본 발명의 방법을 도시한 흐름도이다. 구체적인 구성요소의 기능에 대해서는 이미 도 2 및 도 3을 통하여 설명하였으므로 이하에서는 본 발명의 방법을 간략하게 설명한다.4 is a flow chart illustrating a method of the present invention. Since the functions of the specific components have already been described with reference to FIGS. 2 and 3, the method of the present invention will be briefly described below.
먼저, 제1전류검출기(160)는 시스템전원(180)을 이용하여 제어봉구동장치(110)에 공급되는 전류를 검출하여 이를 전류에 비례하는 전압으로 변경하여 권선전류 감시모듈(210)에 출력한다(401).First, the first current detector 160 detects a current supplied to the control rod driving apparatus 110 using the system power supply 180, changes the voltage to a voltage proportional to the current, and outputs it to the winding current monitoring module 210. (401).
권선전류 감시모듈(210)은 제1전류검출기(160)로부터 출력된 신호를 미리 저장된 설정값과 비교하여 공급전류의 이상여부를 판단(402)하고, 현재 공급되고 있는 전류가 제어봉을 유지하기 어렵다고 판단되는 경우에는 대체전원요구신호를 출력한다(403).The winding current monitoring module 210 compares the signal output from the first current detector 160 with a preset stored value to determine whether the supply current is abnormal (402), and the current being supplied is difficult to maintain the control rod. If it is determined, a replacement power request signal is output (403).
대체전원자동제어기(240)는 각 권선전류 감시모듈(210)로부터 또는 각 부그룹신호통합모듈(220)로부터 대체전원요구신호를 수신하면, 대체전원요구신호를 출력한 권선전류 감시모듈(210) 또는 부그룹신호통합모듈(220)에 해당되는 부그룹의 제어봉구동장치(110)의 상부집게권선(112)에 전원공급기(142)로부터 대체전원이 공급되도록 해당되는 절체스위치(170)를 작동시켜 대체전원을 공급한다(404).When the automatic replacement power controller 240 receives the replacement power request signal from each winding current monitoring module 210 or from each subgroup signal integration module 220, the winding current monitoring module 210 outputs the replacement power request signal. Alternatively, by operating the corresponding switch 170 so that alternative power is supplied from the power supply 142 to the upper clamp winding 112 of the control rod drive device 110 of the subgroup corresponding to the subgroup signal integration module 220. Supply alternate power (404).
이 때, 대체전원자동제어기(240)에 의해 이미 특정 부그룹에 대체전원이 공급되고 있거나, 관리자에 의해서 수동 모드로 전환이 되어 있거나, 시스템제어기(150)로부터 원자로출력급감발심호가 수신된 경우에는 대체전원요구신호가 수신되더라도 이에 반응하여 동작하지 않음은 이미 살펴본 바와 같다.At this time, when the alternative power is already supplied to the specific subgroup by the automatic replacement power controller 240, the manual mode is switched by the administrator, or the reactor output sudden detection signal is received from the system controller 150. Even if the alternative power request signal is received, it does not operate in response to this.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 SCR 제어신호 상실시 상부집게권선의 3상 SCR을 모두 고전압 상태로 점호시키는 종래의 기술과 달리 SCR을 고전압 상태로 점호시키지 않으므로 운전원의 조치가 지연되어 장시간 고전압 상황에 노출될 경우 권선의 물리적인 손상을 초래할 수 있다는 단점을 해결할 수 있다.As described above, according to the present invention, unlike the conventional technology of all three-phase SCR of the upper tong winding of the SCR control signal lost to high voltage state, the SCR is not fired to the high voltage state, so the operator's action is delayed and the high voltage situation is long. This can solve the disadvantage of being exposed to physical damage of the windings.
또한, 광범위한 단일 고장 및 인적실수에 대해서도 제어봉의 불시낙하를 예방함으로써 발전소의 안정적인 운전을 보장하고 발전중단으로 인한 비용을 절감하여 원전의 경제성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the economics of nuclear power plants by ensuring the stable operation of the power plant and reducing the cost of power generation by preventing the unplanned fall of the control rod for a wide range of single failure and human error.
또한, 제어봉 제어계통의 단일고장으로 인한 제어봉의 불시낙하를 염려하여 매 정기점검마다 과도하게 수행하는 제어봉제어계통에 대한 예방정비 작업 및 관련비용을 최소화하고 정비담당자의 정신적인 부담을 경감시키는 효과를 기대할 수 있다.In addition, it is possible to minimize the preventive maintenance work and related costs for the control rod control system, which is excessively performed at each regular inspection due to the fear of sudden drop of the control rod due to a single failure of the control rod control system, and to reduce the mental burden of maintenance personnel. You can expect
도 1은 종래 4권선형 제어봉 구동장치에 전력을 공급하는 제어봉 제어계통의 전력제어시스템을 예시한 도면1 is a diagram illustrating a power control system of a control rod control system for supplying power to a conventional four-wound control rod drive device;
도 2는 본 발명이 적용된 제어봉 구동장치에 전력을 공급하는 제어봉 제어계통의 전력제어시스템을 도시한 도면2 is a diagram illustrating a power control system of a control rod control system for supplying power to a control rod driving apparatus to which the present invention is applied;
도 3은 본 발명의 권선전류감시모듈의 구성을 도시한 블록선도Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the winding current monitoring module of the present invention
도 4는 본 발명의 방법을 도시한 흐름도4 is a flow chart illustrating a method of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
110 제어봉 구동장치 111 상부올림권선110 Control rod drive 111 Upper lifting winding
112 상부집게권선 113 하부올림권선112 Upper tong winding 113 Lower towing winding
114 하부집게권선 120 부그룹 전력제어회로114 Lower tong winding 120 Sub-group power control circuit
121 영점 검출기 122 SCR 점호회로121 Zero Detector 122 SCR Calling Circuit
123 SCR 130 부그룹 논리회로123 SCR 130 Subgroup Logic Circuit
131 전압제어회로 132 전압선택회로131 Voltage Control Circuit 132 Voltage Selection Circuit
133 제어봉 제어기 140 유지전원공급장치133 Control Rod Controller 140 Maintenance Power Supply
141 유지전원 수동 제어반 142 전원공급기141 Manual Power Control Panel 142 Power Supply
150 시스템 제어기 160 제1전류검출기150 System Controller 160 First Current Detector
170 절체스위치 180 시스템 전원 170 Transfer Switch 180 System Power
181, 182 회로차단기 210 권선전류 감시모듈181, 182 Circuit Breaker 210 Winding Current Monitoring Module
220 부그룹신호통합모듈 230 제2전류검출기220 Sub-group Signal Integration Module 230 Second Current Detector
240 대체전원자동제어기 240 alternative power automatic controller
Claims (9)
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