(57)【要約】      （修正有）【課題】各制御棒駆動機構の特性やその経時的変化に応じ、各制御棒駆動機構毎に各制御弁毎の開閉タイミングを規定するタイミングテーブルを作成し、制御棒を目標位置に的確に駆動停止させる。【解決手段】炉内配置の複数の制御棒に接続され、開閉弁を適宜開閉し高圧駆動水により制御棒を挿入・引抜駆動する複数の制御棒駆動機構の制御棒駆動制御装置１０において、運転前、定検試験時計測の制御棒のアンラッチ、挿入、引抜及び停止の時間データが格納される制御棒駆動時間測定部１６と、制御棒選択及び駆動指令により制御棒を選択する制御棒選択部１１と、選択制御棒について制御棒駆動時間測定部１６格納の駆動時間データにより、アンラッチ、挿入、引抜又は停止時の各制御弁開閉タイミングを規定するタイミングテーブル作成部１２と、作成タイミングテーブルにより選択された制御棒を駆動制御する制御棒駆動制御部１３と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内に配置された複数の制御棒のそれぞれに接続され、複数の開閉弁を適宜開閉することで高圧の駆動水により制御棒を挿入・引抜駆動する複数の制御棒駆動機構を制御する制御棒駆動制御装置において、
各制御棒について原子炉の運転開始前及び定検時に実施する挿入・引抜試験により計測された制御棒のアンラッチ、挿入、引抜及び停止動作の駆動時間データが格納される制御棒駆動時間測定部と、制御棒選択指令及び駆動指令に基づいて複数の制御棒から少なくとも一つの制御棒を選択する制御棒選択部と、前記選択された制御棒について制御棒駆動時間測定部に格納された駆動時間データに基づき、アンラッチ、挿入、引抜又は停止動作における各制御弁の開閉タイミングを規定するタイミングテーブルを作成するタイミングテーブル作成部と、前記作成されたタイミングテーブルに基づいて前記選択された制御棒を駆動制御する制御棒駆動制御部と、を有することを特徴とする制御棒駆動制御装置。
【請求項２】
前記制御棒駆動時間測定部の代わりに全制御棒駆動時間測定部を設けたことを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動制御装置。
【請求項３】
タイミングテーブル作成部で作成されたデータを記録する記録部と、制御棒の位置等の情報を表示する表示部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の制御棒駆動制御装置。
【請求項４】
前記タイミングテーブル作成部は、各制御弁の開閉タイミングを設定する際に上限値及び下限値を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の制御棒駆動制御装置。
【請求項５】
原子炉内に配置された複数の制御棒のそれぞれに接続され、複数の開閉弁を適宜開閉することで高圧の駆動水により制御棒を挿入・引抜駆動する複数の制御棒駆動機構を制御する制御棒駆動制御方法において、
各制御棒について原子炉の運転開始前及び定検時に実施する挿入・引抜試験により計測された制御棒のアンラッチ、挿入、引抜及び停止動作の駆動時間データを制御棒駆動時間測定部又は全制御棒駆動時間測定部に格納し、制御棒選択指令及び駆動指令に基づいて複数の制御棒から少なくとも一つの制御棒を選択し、前記選択された制御棒について制御棒駆動時間測定部又は全制御棒駆動時間測定部に格納された駆動時間データに基づき、アンラッチ、挿入、引抜又は停止動作における各制御弁の開閉タイミングを規定するタイミングテーブルを作成し、前記作成されたタイミングテーブルに基づいて前記選択された制御棒を駆動制御することを特徴とする制御棒駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御棒を原子炉に挿入、引抜きするための制御棒駆動制御装置及び制御棒駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉では、複数の制御棒が炉心に配置され、原子炉圧力容器の下部に各制御棒を高圧の駆動水により挿入・引抜駆動する制御棒駆動機構がそれぞれ設けられている。
【０００３】
この制御棒駆動機構には駆動水供給装置から高圧の駆動水が供給され、制御棒駆動機構から排出された駆動水は再び駆動水供給装置に戻される。
このような制御棒駆動機構の構成を図３及び図４により説明するが、ここでは複数の制御棒のうち、一本の制御棒及び対応する制御棒駆動機構について説明する。
【０００４】
制御棒１は、図３に示すように、制御棒駆動機構２０のピストン３に接続され、制御棒１を停止させる場合は制御棒１を制御棒案内管２に設けられたラッチ４により保持する。このラッチ４は制御棒が引抜かれる方向に荷重がかかったときのみ動作して制御棒１を保持する一方、制御棒１の挿入動作を妨げない。ラッチ４は制御棒１が複数の位置で停止できるように、制御棒案内管２の長手方向に複数設けられている。
【０００５】
ピストン３の上部または下部に圧力を与えるための駆動水は駆動水ポンプ５より昇圧され、引抜方向制御弁（駆動水側）６を通じてピストン３の上部へ、又は挿入方向制御弁（駆動水側）７を通じてピストン３の下部へ供給される。その際、ピストン３の動作により圧縮される側の駆動水は、引抜方向制御弁（排出水側）８又は挿入方向制御弁（排出水側）９を通じて排出される。
【０００６】
制御棒１の挿入駆動時には、挿入方向制御弁（駆動水側）７を開き、引抜方向制御弁（駆動水側）６を閉じて駆動水をピストン３の下部に供給すると同時に、挿入方向制御弁（排出水側）９を開き、引抜方向制御弁（排出水側）８を閉じてピストン３上部の駆動水を排出する。これによりピストン３は挿入方向に移動し、これにより制御棒１が挿入方向に駆動される。
【０００７】
制御棒１を所定距離挿入駆動した後、制御棒１を停止する際は、挿入方向制御弁（駆動水側）７及び挿入方向制御弁（排出水側）９を閉じ、引抜方向制御弁（排出水側）８を開く。これによりピストン３は引抜方向に移動し、荷重がかかることによりラッチ４が作動し所定の位置に保持される（セトル）。
【０００８】
制御棒１の引抜駆動時には、まず挿入方向制御弁（駆動水側）７及び挿入方向制御弁（排出水側）９を開いてラッチ４による保持を解除する（アンラッチ）。次に挿入方向制御弁（駆動水側）７及び挿入方向制御弁（排出水側）９を閉じた後、引抜方向制御弁（駆動水側）６を開いて駆動水をピストン３の上部に供給すると同時に、引抜方向制御弁（排出水側）８を開いてピストン３下部の駆動水を排出する。
【０００９】
これによりピストン３は引抜方向に移動しこれにより制御棒１が引抜方向に駆動される。制御棒１を所定距離引抜駆動した後、制御棒１を停止する際は、引抜方向制御弁（排出水側）８を開いたまま、引抜方向制御弁（駆動水側）６を閉じる。これによりピストン３は引抜方向に移動し、荷重がかかることによりラッチ４が作動し制御棒１は所定の位置に保持される。
【００１０】
制御棒駆動制御装置１０は、運転員による制御棒選択指令、及び引抜又は挿入の駆動指令を受けて、選択された制御棒１に対応する制御棒駆動機構２０の制御弁６〜９に対し開閉指令を出力する。その際、選択された制御棒１のアンラッチ、挿入、引抜及び停止（セトル）操作の際に各制御弁６〜９を開閉するタイミングは、当該制御棒１の挿入又は引抜距離に応じて予め設定される。図４（ａ）は挿入駆動時のタイミングテーブルの例であり、図４（ｂ）は引抜駆動時のタイミングテーブルの例である。運転員は図４（ａ）、（ｂ）に示すタイミングテーブルに従って各制御弁の開閉動作を行うことで、選択された制御棒を所定距離挿入又は引抜駆動する。
【００１１】
例えば、図４（ａ）のタイミングテーブル（挿入駆動時）の例では、運転員は基準時刻から０．４秒後に挿入方向制御弁（駆動水側）７と挿入方向制御弁（排出水側）９を開き、３．３秒後に両者を閉じると同時に、引抜方向制御弁（排出水側）８を開き、８．６秒後に当該引抜方向制御弁（排出水側）８を閉じる。なお、これらの制御弁７、８、９の操作の間、引抜方向制御弁（駆動水側）６は閉止状態にある。また、図４（ｂ）のタイミングテーブル（引抜駆動時）の例でも、運転員は図４（ｂ）の駆動タイミングに従い、各制御弁６〜９を開閉する。
【００１２】
ところで、制御棒１の駆動速度は制御棒案管２に供給される駆動水の差圧により決定されるが、差圧が変動することにより制御棒１の駆動時間も変動する。そのため、駆動水の供給及び排出配管に流量調整弁を設け、流量調整弁を制御することにより駆動水の差圧を一定に保つことで駆動時間の変動を防止する制御棒駆動機構が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平６−１７４８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した従来の制御棒駆動機構において、制御棒１の挿入及び引抜速度は基本的に制御棒案内管２に供給される駆動水がピストン３に作用する差圧により決定されるが、実際には制御棒駆動機構２０及び各制御弁６〜９の機械的な特性の相違や経時的変化によりある程度のバラツキが存在する。その個体差を補正するために、各制御弁６〜９に対し個別に流量調整弁を設け、流量及び差圧を調整することにより駆動速度を一定にしているが、運転中は確認試験を行うことができないことや起動中又は運転中に流量調整弁を調整すると原子炉の核熱水力特性が変化することから、原子炉の起動中又は運転中に流量調整弁を調整することができないという課題がある。
【００１５】
また、従来の各制御弁６〜９を駆動させるためのタイミングは全ての制御棒１について共通に設定されており、個別に設定する仕様とはなっていないため、個々の制御棒１についてアンラッチ、挿入、引抜及び停止動作のタイミングを個別に調整、設定することができない。そのため、２本以上の制御棒１を同時に駆動させた場合、機械的な特性の相違等により個々の制御棒１の駆動速度にバラツキが生じ、これにより制御棒１の移動距離に差が生じ、その差が許容範囲を越える場合がある。その場合、異常監視部からの指示により制御棒１の駆動操作が停止されるため、その復旧等に時間を要し、原子炉の起動又は運転に影響を及ぼすという課題があった。
【００１６】
また、制御棒駆動のうち引抜操作前に行うアンラッチ操作について、機械側の要因（個体差、老朽化など）により設定された時間でラッチを解除できない場合があるが、この場合もアンラッチ時間を個別に設定できないため、このような制御棒１を引き抜くためには複数回の引抜き操作を行う等複雑な操作が必要となるという課題があった。
【００１７】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、各制御棒駆動機構の特性やその経時的変化に応じて、各制御棒駆動機構毎に各制御弁毎の開閉タイミングを規定するタイミングテーブルを作成することにより、制御棒を目標の位置に的確に駆動停止することができる信頼性及び安全性の高い制御棒駆動制御装置及び制御棒駆動制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御棒駆動制御装置は、原子炉内に配置された複数の制御棒のそれぞれに接続され、複数の開閉弁を適宜開閉することで高圧の駆動水により制御棒を挿入・引抜駆動する複数の制御棒駆動機構を制御する制御棒駆動制御装置において、各制御棒について原子炉の運転開始前及び定検時に実施する挿入・引抜試験により計測された制御棒のアンラッチ、挿入、引抜及び停止動作の駆動時間データが格納される制御棒駆動時間測定部と、制御棒選択指令及び駆動指令に基づいて複数の制御棒から少なくとも一つの制御棒を選択する制御棒選択部と、前記選択された制御棒について制御棒駆動時間測定部に格納された駆動時間データに基づき、アンラッチ、挿入、引抜又は停止動作における各制御弁の開閉タイミングを規定するタイミングテーブルを作成するタイミングテーブル作成部と、前記作成されたタイミングテーブルに基づいて前記選択された制御棒を駆動制御する制御棒駆動制御部と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る制御棒駆動制御方法は、原子炉内に配置された複数の制御棒のそれぞれに接続され、複数の開閉弁を適宜開閉することで高圧の駆動水により制御棒を挿入・引抜駆動する複数の制御棒駆動機構を制御する制御棒駆動制御方法において、各制御棒について原子炉の運転開始前及び定検時に実施する挿入・引抜試験により計測された制御棒のアンラッチ、挿入、引抜及び停止動作の駆動時間データを制御棒駆動時間測定部又は全制御棒駆動時間測定部に格納し、制御棒選択指令及び駆動指令に基づいて複数の制御棒から少なくとも一つの制御棒を選択し、前記選択された制御棒について制御棒駆動時間測定部又は全制御棒駆動時間測定部に格納された駆動時間データに基づき、アンラッチ、挿入、引抜又は停止動作における各制御弁の開閉タイミングを規定するタイミングテーブルを作成し、前記作成されたタイミングテーブルに基づいて前記選択された制御棒を駆動制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、各制御棒駆動機構の特性やその経時的変化に応じて、各制御棒駆動機構毎に各制御弁毎の開閉タイミングを規定するタイミングテーブルを作成することにより、制御棒を目標の位置に的確に駆動停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る制御棒駆動制御装置の構成図。
【図２】第２の実施形態に係る制御棒駆動制御装置の構成図。
【図３】制御棒駆動機構の全体構成図。
【図４】（ａ）は制御棒挿入駆動時のタイミングテーブルの例、（ｂ）は制御棒引抜駆動時のタイミングテーブルの例。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る制御棒駆動制御装置及び制御棒駆動制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る制御棒駆動制御装置及び制御棒駆動制御方法を、図１、図３及び図４を参照して説明する。なお、従来の制御棒駆動制御装置と同一又は類似の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００２４】
（構成）
本実施形態における制御棒駆動制御装置１０は、複数の制御棒１から駆動対象の選択する制御棒選択部１１、選択された制御棒について各制御弁６〜９の開閉タイミングを規定するタイミングテーブル作成部１２、選択された制御棒１に対応する制御棒駆動機構２０の各制御弁６〜９に開閉信号を送出する制御棒駆動制御部１３、タイミングテーブル作成部１２のデータを記録する記録部１４及び制御棒１の位置情報や測定情報等を表示する表示部１５、複数の制御棒駆動時間測定部１６、から構成されている。
【００２５】
制御棒駆動時間測定部１６では、原子炉の運転開始前及び定検時に、各制御棒毎に全挿入又は全引抜試験、及び／又は各ラッチ毎の挿入・引抜試験を行い、アンラッチ、挿入、引抜及び停止動作における各制御弁の開閉タイミング等の駆動時間データを個別に計測し、その計測値が対応する制御棒駆動時間測定部１６に格納される。
【００２６】
（作用）
このように構成された制御棒駆動制御装置１０において、外部の中央制御室等から駆動対象の制御棒１の選択指令、並びに挿入又は引抜駆動及びその駆動距離を指示する駆動指令が制御棒選択部１１に入力されると、タイミングテーブル作成部１２は選択された制御棒１に対応する制御棒駆動時間測定部１６から駆動時間データを抽出し、選択された制御棒１について、図４（ａ）（挿入駆動時）又は図４（ｂ）（引抜駆動時）に示すようなタイミングテーブルを作成する。
【００２７】
制御棒駆動制御部１３は、タイミングテーブル作成部１２で作成したタイミングテーブルに従って、選択された制御棒１の引抜方向制御弁（駆動水側）６、挿入方向制御弁（駆動水側）７、引抜方向制御弁（排出水側）８及び／又は挿入方向制御弁（排出水側）を開閉することで制御棒１を所定距離挿入又は引抜駆動する。
【００２８】
設定値記録部１４は、タイミングテーブル作成部１２にて作成されたデータを記録する。
表示部１５は、各制御棒の制御棒位置信号、タイミングテーブル及び駆動時間等の情報を適宜表示する。
【００２９】
なお、複数の制御棒１を同時に駆動する指令を受けた場合は、タイミングテーブル作成部１２は選択された複数の制御棒１に対応する制御棒駆動時間測定部１６から各駆動時間データを抽出し、駆動指令の内容に応じて、各制御棒について図４（ａ）又は図４（ｂ）に示すようなタイミングテーブルを作成する。制御棒駆動制御部１３は、タイミングテーブル作成部１２で作成したタイミングテーブルに従って、選択された複数の制御棒１の引抜方向制御弁（駆動水側）６、挿入方向制御弁（駆動水側）７、引抜方向制御弁（排出水側）８及び／又は挿入方向制御弁（排出水側）９を開閉することで複数の制御棒１をそれぞれ所定距離挿入又は引抜駆動する。
【００３０】
また、タイミングテーブル作成部１２では、各制御弁６〜９の開閉時間について、予め定められた所定の上限値及び下限値を設定してもよく、タイミングテーブルの作成の際に、各制御弁６〜９の開閉時間が上限値と下限値との間の範囲を逸脱した場合は、開閉時間を所定の上限値あるいは下限値に設定する。
【００３１】
（効果）
本実施形態によれば、制御棒ごとにアンラッチ、挿入、引抜及び停止動作のタイミングテーブルを作成することにより、複数の制御弁を有する制御棒駆動機構に個体差や経時的変化によるバラツキがあったとしても、選択された制御棒について指令とおり、的確に挿入又は引抜くことが可能なる。これにより制御棒駆動機構の信頼性及び安全性を高めることができる。
【００３２】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る制御棒駆動制御装置及び制御棒駆動制御方法、図２乃至図４を参照して説明する。
なお、第１の実施形態と同一又は類似の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００３３】
本第２の実施形態に係る制御棒駆動制御装置１０は、第１の実施形態の制御棒駆動時間測定部１６の代わりに全制御棒駆動時間測定部１７を備えた構成としている。
本実施形態の全制御棒駆動時間測定部１７では、原子炉の運転開始前及び定検時に、全制御棒について、同時に全挿入又は全引抜試験、及び／又は各ラッチ毎の挿入又は引抜試験を行い、各制御棒毎のアンラッチ、挿入、引抜及び停止動作における各制御弁６〜９の開閉タイミング等の駆動時間データを一括して計測し、その計測値が全制御棒駆動時間測定部１７に格納される。
【００３４】
外部の中央制御室等から駆動対象の制御棒１の選択指令、並びに挿入又は引抜駆動及びその駆動距離を指示する駆動指令が制御棒選択部１１に入力されると、タイミングテーブル作成部１２は選択された制御棒１に対応する駆動時間データを全制御棒駆動時間測定部１７から抽出し、駆動指令の内容に応じて、選択された制御棒１について、図４（ａ）（挿入駆動時）又は図４（ｂ）（引抜駆動時）に示すようなタイミングテーブルを作成する。
【００３５】
本実施形態によれば、上記第１の実施形態の作用効果に加え、全制御棒駆動時間測定部を用いたことで、運転開始前及び定検時に行う挿入又は引抜試験を短時間で行うことができるため、挿入又は引抜試験の効率化及び定検期間等の短縮化を図ることができるとともに、制御棒駆動制御装置の部品点数を少なくすることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１…制御棒、２…制御棒案内管、３…ピストン、４…ラッチ、５…駆動水ポンプ、６…引抜方向制御弁（駆動水側）、７…挿入方向制御弁（駆動水側）、８…引抜方向制御弁（排出水側）、９…挿入方向制御弁（排出水側）、１０…制御棒駆動制御装置、１１…制御棒選択部、１２…タイミングテーブル作成部、１３…制御棒駆動制御部、１４…記録部、１５…表示部、１６…制御棒駆動時間測定部、１７…全制御棒駆動時間測定部、２０…制御棒駆動機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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