(57)【要約】【課題】原子炉熱出力監視装置について、熱出力演算で用いる給水流量計測値の精度に対する信頼性を高め、それにより熱出力演算における見込誤差をより小さくできるようにする。【解決手段】原子炉熱出力監視装置は、熱出力演算手段２６を備え、給水配管１に設けられた給水流量計３による給水流量計測値２１を入力として原子炉熱出力を演算するようになっている。このような原子炉熱出力監視装置に、給水流量計に対して設定される複数段階の計測精度状態を判定する計測精度判定手段３３を設けるとともに、計測精度判定手段で判定された計測精度状態の段階に応じた熱出力目標値を選択的に設定できるようにされた熱出力目標値設定手段３１を設けるようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉に給水する給水配管に設けられた給水流量計による給水流量計測値を入力として原子炉熱出力を演算する熱出力演算手段を備えた原子炉熱出力監視装置において、
前記給水流量計に対して設定される複数段階の計測精度状態を判定する計測精度判定手段を備えるとともに、前記計測精度判定手段で判定された前記給水流量計における計測精度状態の段階に応じた熱出力目標値を選択的に設定できるようにされた熱出力目標値設定手段を備えていることを特徴とする原子炉熱出力監視装置。
【請求項２】
前記給水流量計を前記給水配管に複数個併置し、前記複数個の給水流量計のいずれか１つによる給水流量計測値を前記熱出力演算手段による原子炉熱出力の演算に優先的に用いるようにする一方で、前記原子炉熱出力の演算に優先的に使用中の給水流量計の計測精度状態が前記計測精度判定手段で所定の異常状態と判定された際には、前記複数個の給水流量計の内の他の一つの給水流量計を代替用とし、この代替用給水流量計による給水流量計測値を前記熱出力演算手段による原子炉熱出力の演算に用いるようにされている請求項１に記載の原子炉熱出力監視装置。
【請求項３】
前記原子炉熱出力の演算に優先的に用いる給水流量計が超音波流量計である請求項２に記載の原子炉熱出力監視装置。
【請求項４】
前記代替用給水流量計がフローノズル流量計である請求項２または請求項３に記載の原子炉熱出力監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントにおける原子炉熱出力監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型炉（ＢＷＲ）における従来の原子炉熱出力監視装置の一般的な構成例を図３に示す。図外の原子炉に給水する給水配管１には、給水流量を計測するための給水流量計として、フローノズル流量計（オリフィス式流量計）２と超音波流量計３が併直されている。フローノズル流量計２は、給水配管１に設けられたフローノズル２ａと流量検出器２ｂからなり、フローノズル２ａの上流と下流における差圧を計測し、その差圧から流量検出器２ｂが給水流量を演算する。超音波流量計３は、それぞれ超音波受発信器３ｓを対で設けて構成される８つの計測パス３−１〜３−８を有している。計測パス３−１〜３−４は、それぞれの出力信号を流量変換器３ｉ−１に入力させ、計測パス３−５〜３−８は、それぞれの出力信号を流量変換器３ｉ−２に入力させる。流量変換器３ｉ−１と流量変換器３ｉ−２はそれぞれ給水流量を演算する。そして流量変換器３ｉ−１と流量変換器３ｉ−２で演算された各給水流量信号は流量演算器３ｃに入力し、流量演算器３ｃで最終的な給水流量が演算される。こうした超音波流量計３は、フローノズル流量計２よりも高精度な流量計測を可能とする。なお図中に丸で囲って示してあるのは、８つの計測パスの平面的な配置関係である。
【０００３】
以上のように給水配管１の給水流量をフローノズル流量計２と超音波流量計３のそれぞれ計測するようになっているが、原子炉熱出力の計算にはフローノズル流量計２にて計測された給水流量だけ使用されている。すなわち、原子炉熱出力監視装置４には、流量検出器２ｂからの計測値信号だけが入力する。原子炉熱出力監視装置４は熱出力演算手段５を備えており、この熱出力演算手段５が流量検出器２ｂからの給水流量計測値とその他の計測値（主蒸気流量や主蒸気温度などについての計測値）を用いて熱出力を演算する。その演算結果は表示装置６に表示される。一方、超音波流量計３は、フローノズル流量計２の校正に用いられる。すなわち、給水流量の高精度な計測を可能とする超音波流量計３の計測値を用いてフローノズル流量計２を定期的に校正することで、フローノズル流量計２で生じ易いしドリフトの影響を避けるようにしている。なお、原子炉熱出力監視に関連する給水流量の計測については、例えば特許文献１〜特許文献３に開示の例が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−１５３４０９号公報
【特許文献２】特開平２−１４３１９４号公報
【特許文献３】特開平３−４８７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような原子炉熱出力監視における熱出力演算の精度は、熱出力一定の下で定格電気出力以上の発電電力を得る運転を行う場合の効率に大きく影響する。すなわち、熱出力一定の下で定格電気出力以上の発電電力を得るには熱出力の定格値（１００％）にできるだけ近い熱出力目標値で運転することになるが、この場合の熱出力目標値は、原子炉熱出力監視装置４の熱出力演算手段５でなされる熱出力演算で見込まれる誤差分の余裕を熱出力定格値に対してもたせた値とする必要がある。熱出力演算における見込誤差は、従来の原子炉熱出力監視装置４の場合、約２％である。このため１００％−約２％＝約９８％を熱出力目標値として運転する必要がある。この約２％という見込誤差は、熱出力演算手段５に入力する各計測値の計測精度によって決定されるが、中でも給水流量の計測精度が占めるウエイトが大きい。したがって給水流量の計測精度に対する信頼性を高めることにより、熱出力演算における見込誤差を小さくすることができ、それにより熱出力目標値を現状の約９８％から１００％に近づけることでプラントの運転効率を高めることが可能となる。
【０００６】
なお、従来の原子炉熱出力監視装置では、フローノズル流量計による給水流量の計測結果を熱出力の演算に用い、超音波流量計はフローノズル流量計の校正に用いているだけである。したがってフローノズル流量計に異常を生じた場合には、熱出力の演算が不能となるので、原子力発電プラントの出力を定格電気出力まで低下させた運転を行うことになる。
【０００７】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、給水流量計による給水流量の計測精度に対する信頼性を高めることができ、それにより熱出力演算における見込誤差をより小さくすることを可能とする原子炉熱出力監視装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的のために本発明では、原子炉に給水する給水配管に設けられた給水流量計による給水流量計測値を入力として原子炉熱出力を演算する熱出力演算手段を備えた原子炉熱出力監視装置において、前記給水流量計に対して設定される複数段階の計測精度状態を判定する計測精度判定手段を備えるとともに、前記計測精度判定手段で判定された前記給水流量計における計測精度状態の段階に応じた熱出力目標値を選択的に設定できるようにされた熱出力目標値設定手段を備えていることを特徴としている。
【０００９】
また本発明では、上記のような原子炉熱出力監視装置について、前記給水流量計を前記給水配管に複数個併置し、前記複数個の給水流量計のいずれか１つによる給水流量計測値を前記熱出力演算手段による原子炉熱出力の演算に優先的に用いるようにする一方で、前記原子炉熱出力の演算に優先的に使用中の給水流量計の計測精度状態が前記計測精度判定手段で所定の異常状態と判定された際には、前記複数個の給水流量計の内の他の一つの給水流量計を代替用とし、この代替用給水流量計による給水流量計測値を前記熱出力演算手段による原子炉熱出力の演算に用いるようにしている。
【００１０】
また本発明では、上記のような原子炉熱出力監視装置について、前記原子炉熱出力の演算に優先的に用いる給水流量計として超音波流量計を用いるようにしている。
【００１１】
また本発明では、上記のような原子炉熱出力監視装置について、前記代替用給水流量計としてフローノズル流量計を用いるようにしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、給水流量計に対して設定される複数段階の計測精度状態について判定し、その判定結果に応じた熱出力目標値を選択的に設定できるようにしている。したがって本発明によれば、給水流量計の計測精度に対する信頼性を高めることができ、それにより熱出力演算における見込誤差をより小さくすることが可能となり、その結果、熱出力目標値を熱出力定格値に対してより近づけることができるようになり、プラントの運転効率を高めることを可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施する上で好ましい形態について説明する。図１に一実施形態による原子炉熱出力監視装置の構成を示す。本実施形態の原子炉熱出力監視装置はＢＷＲに適用される場合の例である。図外の原子炉に給水する給水配管１には、フローノズル流量計２と超音波流量計３が併直されている。これらは、上で図４に関して説明した流量計と同様である。
【００１４】
原子炉熱出力監視装置２０は、超音波流量計計測値信号２１とフローノズル流量計計測値信号２２を選択的に入力信号とすることができるようにされている。すなわち原子炉熱出力監視装置２０は、給水流量信号切替え手段である給水流量信号切替えスイッチ２３を備えており、給水流量信号切替えスイッチ２３の接続状態を切替えることにより、超音波流量計計測値信号２１とフローノズル流量計計測値信号２２のいずれかを選択して熱出力演算用給水流量信号２５とすることができるようにされている。超音波流量計計測値信号２１とフローノズル流量計計測値信号２２の使い分けは超音波流量計３における計測精度状態に応じてなす。すなわち通常の状態では、より高精度な計測を可能とする超音波流量計３による超音波流量計計測値信号２１を熱出力演算用給水流量信号２５に優先的に使用し、超音波流量計３における計測精度状態が一定以上に低下した所定の異常状態ではフローノズル流量計２を代替用としてフローノズル流量計計測値信号２２を熱出力演算用給水流量信号２５とする。超音波流量計３の計測精度状態の判定については後述する。
【００１５】
熱出力演算用給水流量信号２５は、熱出力演算手段２６に入力する。熱出力演算手段２６には熱出力演算用給水流量信号２５の他に、主蒸気流量や主蒸気温度などについての計測値信号２７が入力する。熱出力演算手段２６は、これらの入力信号を用いて熱出力を演算し、その結果を熱出力信号２８として出力する。熱出力信号２８として出力された熱出力演算結果は、表示装置２９に表示される。
【００１６】
また熱出力信号２８は、熱出力偏差演算手段３０に入力する。熱出力偏差演算器３０には、熱出力目標値設定手段３１で設定される熱出力目標値信号３２も入力する。熱出力目標値設定手段３１は、超音波流量計３の計測精度状態を判定する計測精度判定手段３３による判定結果に応じた熱出力目標値を選択的に設定する。その詳細については後述する。熱出力偏差演算手段３０は、熱出力信号２８と熱出力目標値信号３２を比較し、両者の偏差、つまり実際の熱出力と熱出力目標値との偏差を演算し、その結果を熱出力偏差信号３４として出力する。熱出力偏差信号３４は、熱出力監視手段３５に入力し、また原子炉出力制御装置Ｃに入力する。熱出力監視手段３５は、熱出力偏差を監視し、実際の熱出力が熱出力目標値を上回ったと判定した場合に警報を発する。すなわち熱出力一定運転では、熱出力定格値に基づいて設定される熱出力目標値を実際の熱出力が上回ることのないようにする必要があるので、熱出力監視手段３５により熱出力偏差を監視して必要時に警報を発する。原子炉出力制御装置Ｃは、熱出力偏差信号３４に基づいて原子炉の出力制御を行う。
【００１７】
図２に、熱出力目標値設定手段３１でなされる熱出力目標値の設定に用いる回路構成の例を示す。熱出力目標値設定手段３１は、計測精度判定手段３３で判定される超音波流量計３の計測精度状態に基づいて熱出力目標値を設定する。計測精度状態は複数の段階に分ける。本実施形態では、「流量計測不確かさ極小」が成立している状態、「流量計測不確かさ小」が成立している状態、および「流量計測不確かさ極小」も「流量計測不確かさ小」も成立していない状態の３段階に分け、この３段階の計測精度状態に対応して３段階の熱出力目標値、具体的には熱出力目標値レベル１、熱出力目標値レベル２、熱出力目標値レベル３を使い分けるようにしている。
【００１８】
計測精度判定手段３３による超音波流量計３の計測精度状態の判定は、以下のような論理で行うことができる。流量計測不確かさ極小は、超音波流量計３の８つの計測パス３−１〜３−８が冗長性をもっていることから、例えば計測パス３−１〜３−８の何れにも異常がないか、または計測パス３−１〜３−８の内の１つだけが異常になっている状態で成立するものとする。計測パスの異常は、計測パス３−１〜３−８のそれぞれは異常がない限りほぼ同じ計測値を出力することから、計測パス３−１〜３−８それぞれの出力値を互いに比較することにより判定することができる。
【００１９】
流量計測不確かさ小は、例えば（１）計測パス３−１〜３−８の内の２つに異常がある、（２）流量変換器３ｉ−１または流量変換器３ｉ−２のいずれか一方のみに異常がある、（３）流量演算器３ｃに軽微な異常がある、という３つの条件の内の１つだけが成立する場合に成立するものとする。流量変換器３ｉの異常は、計測パスの場合と同様の理由から、流量変換器３ｉ−１と流量変換器３ｉ−２それぞれの出力値を比較することにより、判定することができる。また流量演算器３ｃの軽微な異常は、結果として超音波流量計３による給水流量計測値の軽微な異常となるので、例えば超音波流量計３による計測値をフローノズル流量計２による計測値と比較することで判定可能である。
【００２０】
以上のような論理で超音波流量計３の計測精度状態を判定することにより、計測精度判定手段３３は、流量計測不確かさ極小の成立または不成立の信号４０と流量計測不確かさ小の成立または不成立の信号４１を出力して熱出力目標値設定手段３１に入力させる。熱出力目標値設定手段３１は、両信号４０、４１がともに成立信号である状態、つまり超音波流量計３による給水流量計測が正常に行われている正常状態では、両信号４０、４１を入力信号とするＡＮＤ回路４２から信号が出力し、この信号を受けて熱出力目標値レベル１設定手段４３が熱出力目標値レベル１信号４４を出力し、これがＯＲ回路４５から熱出力目標値信号３２として図１における熱出力偏差演算器３０に出力される。
【００２１】
また信号４０が流量計測不確かさ極小不成立信号であり、信号４１が流量計測不確かさ小成立信号である状態、つまり超音波流量計３に軽い故障があり計測精度が若干低下する故障レベル１の状態では、信号４０をＮＯＴ回路４６で反転させた信号と信号４１を入力信号とするＡＮＤ回路４７から信号が出力し、この信号を受けて熱出力目標値レベル２設定手段４８が熱出力目標値レベル２信号４９を出力し、これがＯＲ回路４５から熱出力目標値信号３２として図１における熱出力偏差演算器３０に出力される。
【００２２】
さらに信号４０が流量計測不確かさ極小不成立信号であり、信号４１も流量計測不確かさ小不成立信号である状態、つまり超音波流量計３に大きな故障があり超音波流量計３による給水流量計測値を信頼できない故障レベル２の異常状態では、信号４０をＮＯＴ回路５１で反転させた信号と信号４１をＮＯＴ回路５２で反転させた信号を入力信号とするＡＮＤ回路５３から信号が出力し、この信号を受けて熱出力目標値レベル３設定手段５４が熱出力目標値レベル３信号５５を出力し、これがＯＲ回路４５から熱出力目標値信号３２として図１における熱出力偏差演算器３０に出力される。またＡＮＤ回路５３からの出力信号は、異常信号発生手段５６に入力し、これを受けて異常信号発生手段５６が超音波流量計３による計測値の異常を伝える異常信号５７を発生する。そしてこの異常信号５７を受けて図１における給水流量信号切替えスイッチ２３がその接続状態を切替え、フローノズル流量計計測値信号２２を熱出力演算用給水流量信号２５とする状態にする。したがって熱出力目標値レベル３は、フローノズル流量計２における計測精度に基づく熱出力演算誤差を前提にした熱出力目標値、例えば９８％となる。これに対して、熱出力目標値レベル２は９８％と１００％の間の値として設定され、熱出力目標値レベル１は、同じく９８％と１００％の間の値として熱出力目標値レベル２によりも高い値に設定される。
【００２３】
以上のように、本発明の１つの実施形態では、フローノズル流量計２と超音波流量計３という複数の給水流量計を併直し、その内から高精度な計測を可能とする超音波流量計３による計測値を熱出力の演算に優先的に使用するようにしている。また超音波流量計３に対して設定される複数段階の計測精度状態について計測精度判定手段３３で判定し、その判定結果に応じた熱出力目標値を熱出力目標値設定手段３１で選択的に設定できるようにしており、このことにより超音波流量計３の計測精度に対する信頼性を高めることができる。このため本実施形態によれば、計測精度に優れた超音波流量計３による計測値を高い信頼性の下で使用して熱出力演算を行うことができ、その熱出力演算における見込誤差を小さくすることができ、それにより熱出力目標値を熱出力定格値により近づけてプラントの運転効率を高めることを可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、給水流量計の計測精度に対する信頼性を高め、それにより熱出力演算における見込誤差をより小さくすることで、熱出力目標値を熱出力定格値に近づけることでプラントの運転効率を高めることを可能とするものであり、原子力発電の分野に有用なものとして広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態による原子炉熱出力監視装置の構成を示す図である。
【図２】熱出力目標値設定手段でなされる熱出力目標値の設定に用いる回路構成の例を示す図である。
【図３】従来の原子炉熱出力監視装置の一般的な構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    給水配管
２    フローノズル流量計
３    超音波流量計
２０    原子炉熱出力監視装置
２１    超音波流量計による給水流量計測値
２２    フローノズル流量計による給水流量計測値
２６    熱出力演算手段
３１    熱出力目標値設定手段
３３    計測精度判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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