KR20180079642A

KR20180079642A - 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법

Info

Publication number: KR20180079642A
Application number: KR1020170000044A
Authority: KR
Inventors: 김성민; 박중우; 김광수
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2017-01-02
Filing date: 2017-01-02
Publication date: 2018-07-11

Abstract

본 발명은 원자력 발전소 출력변동으로 반응도 제어장치가 구동되어 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출하고자 할 때 현재의 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 도로 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작되는 문제를 해결하기 위한 방법으로, 조절봉군 1개 군이 인입/인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하고, 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하며, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하고, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 반응도 제어장치 구동설계방법에 관한 것이다.

Description

반응도 제어장치의 설계방법{Design Method of Reactivity Control Device}

중수로(CANDU-600) 반응도 제어장치는 액체영역제어장치, 조절봉, 흡수봉 등이 있다. 액체영역제어계통은 14개 영역으로 나뉘어져 있고, 조절봉은 총 21개, 7개 군(Bank)으로 구성되어 있다.

흡수봉은 4개로 2개 군으로 나뉘어져 있다. 액체영역제어장치는 경수이며 평상시 약 40%로 유지하고 있고, 조절봉은 항상 노내 인입되어 있으며, 흡수봉은 항상 노외에 인출되어 있다[도 1].

액체영역제어계통은 개별 영역과 노심전체에 대해 출력오차(현재의 출력과 요구 출력과의 차이)를 “0”으로 유지하기 위해 액체영역제어계통 밸브 개도를 조정하여 수위변화를 제공한다.

조절봉 한 개 군은 액체영역제어계통 수위 20%에서 인출되고 70%에서 인입된다. 또한 출력오차 ±3% 에서 인출/인입되며, 2개 군 동시 인출은 출력오차 -4%에서 발생된다[도 2]. 한 개 군이 인출되는 이동속도는 50% 속도인 120초 동안 구동되도록 구성되어 있다. 출력 오차가 커 2개 군이 인출될 때는 100% 속도인 60초 동안 인출되도록 되어 있으며, 이는 원자로 정지시 증가되는 제논 부반응도를 빠르게 보상하기 위한 목적이다.

흡수봉 한 개 군은 액체영역제어계통 수위 80%에서 인입되고 70% 아래에서 인출된다. 또한 출력오차 +1.5%에서 인입되며, 2개 군 동시 인출/인입은 출력오차 ±4%에서 발생된다[도 2]. 이동 속도는 조절봉과 같다.

발전소 운영중 출력변동으로 조절봉 인출시 출력오차가 과다해져(+1.5% 이상) 흡수봉 한 개 군이 노심으로 인입되고 인출되던 조절봉이 중간 정지 또는 다시 인입되는 조건이 반복 발생된다[도 3 참조].

발전소 운영중 출력변동으로 조절봉 인출되어야만 반응도 부족을 보상하여 미임계를 방지 할 수 있는데 출력편차가 과다해져 흡수봉이 동작되는 문제가 발생되므로 발전소 과도현상(Stepback, setback등)으로 인해 출력감소시 제논증가에 의 한 부반응도를 보상이 이루어지지 못하면 연료손상이 발생되며, 중성자고출력계 통 트립 등이 유발 될 수 있어 발전소 안전 운전에 저해가 된다.

관련된 종래기술로 한국공개특허공보 제10-2012-0029111호에는 중수로 백금계측기 신호와 온라인 반응도 계산기에 의해 구한 반응도를 이용한 노심상태 평가 방법 및 시스템이 개시되어 있고, 일본공표특허공보 특표2004-529340에는 반응로 출구의 온도 제어 방법 및 제어 장치가 개시되어 있으나, 이와 대비되는 본 발명은 작동하지 않아야 할 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작되는 것을 방지하기 위하여 조절봉군 1개 군이 인입/인출되는 출력오차를 3%에서 ±4%로 확대하고, 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 대하며, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하고, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 출력 오차를 확대 적용하는 것이므로 선행기술들과 대비하여 구성의 곤란성이 현저하며, 이에 따른 상승된 작용효과가 있습니다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 중수로에서 조절봉군, 인입이 운전원 감시가 없더라도 제어용 전산기에 의해 한번 인입과 인출이 발생되면, 운전원 조작이 있을 때까지 자동으로 동작되어야 하나 불필요한 흡수봉군이 동작되어 발전소 안전운전에 저해가 되는 것을 예방하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 조절봉군의 구성은 노심내 출력분포를 가능한 평탄화가 되도록 설계되었으나 설계대로 동작되지 못할 때 연료손상을 유발을 예방할 수 있으며, 조절봉군의 중간 정지등에 의해 발생할 수 있는 중성자고출력계통 트립을 예방하는데 있다.

본 발명 과제의 해결 수단은 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서, 발전소 출력변동으로 반응도 제어장치가 구동되어 제논 증가 및 감소시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은: 조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계와, 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계와, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계 및 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서, 중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은: 조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계; 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계; 및 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서, 중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은: 조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계; 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계; 및 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서, 중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은: 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계; 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계; 및 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 중수로에서 조절봉군, 인입이 운전원 감시가 없더라도 제어용 전산기에 의해 한번 인입과 인출이 발생되면, 운전원 조작이 있을 때까지 자동으로 동작되어야 하나 불필요한 흡수봉군이 동작되어 발전소 안전운전에 저해가 되는 것을 예방하게 되는 상승된 효과가 있다.

또한, 본 발명은 조절봉군의 구성은 노심내 출력분포를 가능한 평탄화가 되도록 설계되었으나 설계대로 동작되지 못할 때 연료손상을 유발을 예방할 수 있으며, 조절봉군의 중간 정지등에 의해 발생할 수 있는 중성자고출력계통 트립을 예방할 수 있는 상승된 효과가 있다.

도 1은 반응도제어장치와 원자로(정면도)를 도시한 것이다.
도 2는 조절봉, 흡수봉 제어 로직(Logic)을 도시한 것이다.
도 3은 조절봉 #6 구동 상태에서의 출력오차 및 흡수봉군 구동 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명이 적용된 조절봉, 흡수봉 제어 로직(Logic)을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 발전소 제어용 운전원 감시 모니터 화면을 도시한 것이다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.

본 발며은 발전소 출력변동으로 반응도 제어장치가 구동되어 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출하고자 할 때 현재의 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 도로 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작되는 문제를 해결하기 위한 것입니다.

상기 특허내용에 대해 중수로형 원전 제어 화면 디스플레이(Display)를 같은 방법으로 개선하기 위한 기술적 구성이다.

본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다.

<실시 예>

본 발명에 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다.

도 1은 반응도제어장치와 원자로(정면도)를 도시한 것이다.

도 2는 기존의 조절봉, 흡수봉 제어 로직(Logic)을 도시한 것이다.

도 3은 조절봉 #6 구동 상태에서의 출력오차 및 흡수봉군 구동 상태를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명이 적용된 조절봉, 흡수봉 제어 로직(Logic)을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 발전소 제어용 운전원 감시 모니터 화면을 도시한 것이다.

발전소 출력변동으로 반응도 제어장치가 구동되어 제논 증가 및 감소시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출하고자 할 때 현재의 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 도로 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작되는 문제를 해결하기 위한 것이다.

조절봉군 1개 군이 인입/인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계를 포함하고, 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계를 포함한다.

흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계와, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 기술적 구성이 포함된다[도 4].

또한 본 발명은 상기 특허내용에 대해 중수로형 원전 제어 화면 디스플레이(Display)를 같은 방법으로 개선하는 기술적 구성을 포함한다[도 5].

본 발명에 따라 앞서 제안된 조절봉군과 흡수봉군의 조합들을 보다 구체적으로 살펴본다.

본 발명에 따른 반응도 제어장치 구동설계방법의 하나의 실시 예로 조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계를 포함하고, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계를 포함한다.

또 다른 하나의 실시 예는 조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계를 포함하고, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 기술적 구성을 포함한다.

또 다른 하나의 실시 예는 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계를 포함하고, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계를 포함한다.

또 다른 하나의 실시 예는 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계를 포함하고, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계의 기술적 구성을 포함한다.

또 다른 하나의 실시 예는 조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계를 포함하고, 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계를 포함하며, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계를 포함한다.

또 다른 하나의 실시 예는 조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계를 포함하고, 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계를 포함하며, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계의 기술적 구성을 포함한다.

또 다른 하나의 실시 예는 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계를 포함하고, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계와, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 기술적 구성이 포함된다.

또 다른 하나의 실시 예는 조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계를 포함하고, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계와, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 기술적 구성이 포함된다.

또한 본 발명은 앞서 기술한 조절봉군과 흡수봉군의 인입/인출 출력 오차의 4가지 기술적 구성 중 하나 또는 하나 이상의 조합으로 구성할 수 있다.

본 발명은 원자력 발전소 출력변동으로 반응도 제어장치가 구동되어 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출하고자 할 때 현재의 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 도로 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작되는 문제를 해결하기 위한 방법으로, 조절봉군 1개 군이 인입/인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하고, 조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하며, 흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하고, 흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 반응도 제어장치 구동설계방법을 제공하여 원자력 발전소 출력변동으로 반응도 제어장치가 구동되어 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출하고자 할 때 현재의 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 도로 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작되는 문제를 해결하기 위한 방법이므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims

중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.
중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.
중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.
중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.
중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계;
조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.
중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계;
조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.
중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계;
흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.
중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
중수발전소의 제논 증가 및 감소 시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계;
흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.
중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법에 있어서,
발전소 출력변동으로 반응도 제어장치가 구동되어 제논 증가 및 감소시 또는 출력변동으로 신속하게 조절봉군을 인출할 때 설계범위를 초과하는 출력오차가 생겨 인출되던 조절봉군이 다시 인입되고, 작동되지 않아야할 흡수봉군이 동작하는 것을 방지하기 위한 방법은:
조절봉군 1개 군이 인입 및 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4%로 확대하는 단계;
조절봉군 2개 군이 인출되는 출력오차를 -4%에서 -5%로 확대하는 단계;
흡수봉군 1개 군이 인출되는 출력오차를 1.5%에서 3%로 확대하는 단계; 및
흡수봉군 2개 군이 입입 또는 인출되는 출력오차를 ±3%에서 ±4.5%로 확대하는 단계를 포함하는 중수발전소의 반응도 제어장치 구동설계방법.