(57)【要約】【課題】給水ポンプの１台がトリップした場合の原子炉がスクラムする可能性を低減する。【解決手段】原子炉容器１に水を供給する３台以上の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃと、その給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃを駆動する電動機５ａ，５ｂ，５ｃと、この電動機５ａ，５ｂ，５ｃに接続された電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃとを備えた原子力発電プラントの給水制御装置７に、検出された原子力発電プラントの状態を示す量、および、原子炉容器１の水位の設定値に基づいて、原子炉容器１への給水流量を計算し、給水流量指令信号として出力する水位制御器と、給水流量指令信号に基づいて、電動機の回転数指令信号を生成する流量制御器と、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのうちの１台がトリップした場合に、トリップしていない給水ポンプを駆動する電動機の回転数を増加させるトリップ補償手段と、を備える。【選択図】図１
2008051805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉で発生した熱により蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムに水を供給する３台以上の給水ポンプと、その給水ポンプを駆動する電動機と、この電動機に接続された電力変換器とを備えた原子力発電プラントの給水制御装置において、検出された前記原子力発電プラントの状態を示す量、および、前記原子力蒸気供給システムの水位の設定値に基づいて、前記原子力蒸気供給システムへの給水流量を計算し、給水流量指令信号として出力する水位制御器と、前記給水流量指令信号に基づいて、前記電動機の回転数指令信号を生成する流量制御器と、前記給水ポンプのうちの１台がトリップした場合に、トリップしていない前記給水ポンプのうち少なくとも１台を駆動する前記電動機の回転数を増加させるトリップ補償手段と、を有することを特徴とする給水制御装置。
【請求項２】
前記トリップ補償手段は、前記回転数指令信号が示す回転数と前記電動機の回転数との偏差が所定の差以上の状態が所定の時間経過した場合に前記給水ポンプはトリップしていると判定するトリップ判定回路を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の給水制御装置。
【請求項３】
前記給水ポンプのうちの少なくとも１台は、通常時に運転されずに待機する予備給水ポンプであって、前記トリップ補償手段は、前記給水ポンプのうちの１台がトリップした場合に前記予備給水ポンプを駆動する前記電動機を電圧および周波数が一定の電源に直結して起動するバックアップ起動回路とを備える、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水制御装置。
【請求項４】
前記トリップ補償手段は、前記予備給水ポンプが起動してから所定の時間が経過した後に前記予備給水ポンプを駆動する電動機を前記電源から切り離し前記電力変換器に接続する制御切替器、を備えることを特徴とする請求項３記載の給水制御装置。
【請求項５】
前記トリップ補償手段は、前記予備給水ポンプの回転数が時間の経過に伴って減少するように前記予備給水ポンプを駆動する電動機の回転数を変化させる流量調整器を備え、前記水位制御器は、前記予備給水ポンプの回転数の減少に伴う給水流量の変化量を補うように前記給水ポンプの回転数を変化させる指令を出力するものである、ことを特徴とする請求項４記載の給水制御装置。
【請求項６】
全ての前記給水ポンプは通常時に運転される常用給水ポンプであって、前記トリップ補償手段は、前記給水ポンプのうちの１台がトリップした場合に前記給水流量指令信号が示す前記給水流量を増加させるトリップ時制御信号を前記水位制御器に伝達するトリップ時制御器を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水制御装置。
【請求項７】
トリップした前記給水ポンプを再起動した際に、この給水ポンプに対応する前記流量制御器に単位時間あたり所定の割合で増加する前記給水流量指令信号を伝達し、前記水位制御器に前記給水流量を単位時間あたり前記所定の割合で減少させる補正信号を伝達する再起動時流量調整器を有することを特徴とする請求項６に記載の給水制御装置。
【請求項８】
原子炉で発生した熱により蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムと、前記原子力蒸気供給システムから供給される蒸気によって駆動される発電タービンと、前記発電タービンを駆動した蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で凝縮されて生成された水を前記原子力蒸気供給システムに供給する複数の給水ポンプと、検出された前記原子力発電プラントの状態を示す量、および、前記原子力蒸気供給システムの水位の設定値に基づいて、前記原子力蒸気供給システムへの給水流量を計算し、給水流量指令信号として出力する水位制御器と、前記給水流量指令信号に基づいて、前記電動機の回転数指令信号を生成する流量制御器と、前記給水ポンプのうちの１台がトリップした場合に、トリップしていない前記給水ポンプのうち少なくとも１台を駆動する前記電動機の回転数を増加させるトリップ補償手段と、を有することを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項９】
原子炉で発生した熱により蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムに水を供給する３台以上の給水ポンプと、その給水ポンプを駆動する電動機と、この電動機に接続された電力変換器とを備えた原子力発電プラントの給水制御方法において、検出された前記原子力発電プラントの状態を示す量、および、前記原子力蒸気供給システムの水位の設定値に基づいて、前記原子力蒸気供給システムへの給水流量を計算し、給水流量指令信号として出力する工程と、前記給水流量指令信号に基づいて、前記電動機の回転数指令信号を生成する工程と、前記給水ポンプのうちの１台がトリップした場合に、トリップしていない前記給水ポンプのうち少なくとも１台を駆動する前記電動機の回転数を増加させる工程と、を有することを特徴とする給水制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水制御装置およびこれを用いる原子力発電プラント、ならびに、給水制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉への給水流量の制御方法として、タービン駆動原子炉給水ポンプの回転数制御と電動機駆動原子炉給水ポンプの給水調節弁制御が知られている。
【０００３】
それに対して、電力変換器を用いた回転数可変の電動機で給水ポンプを駆動する給水装置が検討されている（たとえば特許文献１参照）。この給水装置では、電動機駆動原子炉給水ポンプのうち１台が何らかの原因により給水できない状態（トリップ）となった場合には、予備の電動機駆動原子炉給水ポンプがインタロックにより急速に立ち上がりバックアップ起動するようになっている。
【特許文献１】特公昭６１−５９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動機を急速に立ち上げる時には、通常の運転時と比較して大きな電流を必要とする。これに対し、電力変換器に流せる電流には制限があり、電動機には制限範囲内での電流しか供給することができない。そのため、電動機が起動を完了するのに時間を要する。一方、電動機を急速に立ち上げるために必要な電流を流せるような電力供給装置を設置する場合には、通常運転に必要な容量以上の電力供給装置を設置せざるを得ないため、経済的ではない。
【０００５】
このため、大容量の電力供給装置を設置しない場合には、バックアップ起動の信号が入っても、予備の給水ポンプおよび駆動する電動機は停止状態から最低回転数に到達するまでに約１０秒を要し、また定格回転数に達するまでには約１５秒程度を必要とするのが通例である。
【０００６】
また、給水ポンプ１台のトリップにより給水流量は急激に減少する。一方、バックアップ起動した予備の給水ポンプの始動特性は遅く定格流量に達するまでには長い時間を要するため、予備の給水ポンプを設置し、起動しているにもかかわらず、原子炉水位も低下し続けて、原子炉がスクラムするおそれがある。
【０００７】
このように、電力変換器を用いた回転数可変の電動機で給水ポンプを駆動する給水装置では、予備の給水ポンプを駆動する電動機を急速に立ち上げることが難しい。このため、運転中の給水ポンプのうち１台がトリップした場合に、原子炉への給水流量が一時的に低下するという問題がある。
【０００８】
また、従来は、給水ポンプのトリップ要因のうち、電力変換器の故障を電力変換器自身の自己診断により検出している。そのため、電力変換器の故障状態によっては、自己診断が正常に動作せず、故障を検出できない可能性がある。この場合、予備の電動機駆動原子炉給水ポンプはバックアップ起動せず、給水流量が減少するため、原子炉水位も低下し続け、原子炉がスクラムするおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明は、給水ポンプがトリップした場合の原子炉がスクラムする可能性を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明は、原子炉で発生した熱により蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムに水を供給する３台以上の給水ポンプと、その給水ポンプを駆動する電動機と、この電動機に接続された電力変換器とを備えた原子力発電プラントの給水制御装置において、検出された前記原子力発電プラントの状態を示す量、および、前記原子力蒸気供給システムの水位の設定値に基づいて、前記原子力蒸気供給システムへの給水流量を計算し、給水流量指令信号として出力する水位制御器と、前記給水流量指令信号に基づいて、前記電動機の回転数指令信号を生成する流量制御器と、前記給水ポンプのうちの１台がトリップした場合に、トリップしていない前記給水ポンプのうち少なくとも１台を駆動する前記電動機の回転数を増加させるトリップ補償手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、原子力発電プラントにおいて、原子炉で発生した熱により蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムと、前記原子力蒸気供給システムから供給される蒸気によって駆動される発電タービンと、前記発電タービンを駆動した蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で凝縮されて生成された水を前記原子力蒸気供給システムに供給する複数の給水ポンプと、検出された前記原子力発電プラントの状態を示す量、および、前記原子力蒸気供給システムの水位の設定値に基づいて、前記原子力蒸気供給システムへの給水流量を計算し、給水流量指令信号として出力する水位制御器と、前記給水流量指令信号に基づいて、前記電動機の回転数指令信号を生成する流量制御器と、前記給水ポンプのうちの１台がトリップした場合に、トリップしていない前記給水ポンプのうち少なくとも１台を駆動する前記電動機の回転数を増加させるトリップ補償手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、原子炉で発生した熱により蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムに水を供給する３台以上の給水ポンプと、その給水ポンプを駆動する電動機と、この電動機に接続された電力変換器とを備えた原子力発電プラントの給水制御方法において、検出された前記原子力発電プラントの状態を示す量、および、前記原子力蒸気供給システムの水位の設定値に基づいて、前記原子力蒸気供給システムへの給水流量を計算し、給水流量指令信号として出力する工程と、前記給水流量指令信号に基づいて、前記電動機の回転数指令信号を生成する工程と、前記給水ポンプのうちの１台がトリップした場合に、トリップしていない前記給水ポンプのうち少なくとも１台を駆動する前記電動機の回転数を増加させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、給水ポンプがトリップした場合に原子炉がスクラムする可能性が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る給水制御装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【００１６】
原子力発電プラントは、炉心を収めた原子炉容器１および発電タービン２を有している。発電タービン２には復水器３が接続されている。原子炉容器１と発電タービン２の間は、主蒸気配管４０で接続されている。復水器３と原子炉容器１の間は給水配管４１で接続されている。給水配管４１は、途中で３つの並行する配管に分岐しており、並行するそれぞれの配管には、回転数可変の電動機５ａ，５ｂ，５ｃによって駆動される給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃが挿入されている。
【００１７】
３台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ原子炉容器１への全給水量の５０％以上の容量を有している。起動時、停止時および通常運転時は、これらの３台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのうち、２台が常用の給水ポンプとして用いられ、残りの一台が予備の給水ポンプとなる。なお、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃを駆動する電動機５ａ，５ｂ，５ｃとしては、誘導電動機、同期電動機などが使用される。
【００１８】
以下の説明では、符号４ａおよび４ｂは、常用の給水ポンプを示し、符号４ｃは予備の給水ポンプを示すものとする。なお、３台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのいずれの２台も常用の給水ポンプとして用いることができるようにしておいてもよい。
【００１９】
原子炉で発生した熱によって発生した蒸気は、主蒸気配管４０を介して、原子炉容器１から発電タービン２へ送られて、発電タービン２を駆動する。発電タービン２を駆動した蒸気は復水器３で凝縮されて水に戻り、給水配管４１を介して原子炉容器１に再び供給される。
【００２０】
なお、ここでは、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を用いた原子力発電所を例として説明しているが、給水ポンプによって水を供給される原子力蒸気供給システムを有する原子炉、たとえば加圧水型原子炉（ＰＷＲ）などにも、本実施の形態は適用可能である。
【００２１】
給水制御装置７は、トリップ判定回路２２、流量調整器２５および制御切替器２４を有している。給水制御装置７は、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃを駆動する電動機５ａ，５ｂ，５ｃからモータ回転数信号２６ａ，２６ｂ，２６ｃなどの信号を受け取って、電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃに、バックアップ起動回路２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して、回転数指令信号８ａ，８ｂ，８ｃなどの信号を伝達する。
【００２２】
図２は、第１の実施の形態の給水制御装置７の一部のブロック図である。
【００２３】
給水制御装置７は、水位制御器１５、水位設定器１６を有している。また、３台の電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃに回転数指令信号８ａ，８ｂ，８ｃを伝達する流量制御器１９ａ，１９ｂ，１９ｃを有している。また、それぞれの流量制御器１９ａ，１９ｂ，１９ｃに対応する流量設定器２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有している。
【００２４】
水位制御器１５は、原子炉水位検出器９から原子炉水位信号１２が、主蒸気流量検出器１０から主蒸気流量信号１３が、給水流量検出器１１から原子炉給水流量信号１４が、水位設定器１６から原子炉水位設定信号１７が伝達される。水位制御器１５は、原子炉水位信号１２、主蒸気流量信号１３および原子炉給水流量信号１４に基づいて演算を行い、さらにその演算結果を原子炉水位設定信号１７と比較することにより、原子炉水位設定信号１７に合うような給水流量指令信号１８を出力する。
【００２５】
流量制御器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、給水流量指令信号１８、もしくは、流量設定器２０ａ、２０ｂ、２０ｃから伝達される流量設定信号２１ａ，２１ｂ，２１ｃによって、電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃに回転数指令信号８ａ，８ｂ，８ｃを伝達する。このようにして、電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃの周波数を調節して電動機５ａ，５ｂ，５ｃの速度、すなわち、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃの速度を制御することにより、原子炉給水流量を制御する。
【００２６】
また、給水制御装置７は、３台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃを駆動する電動機５ａ，５ｂ，５ｃに対応するトリップ判定回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有している。トリップ判定回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、回転数指令信号８ａ，８ｂ，８ｃおよび電動機５ａ，５ｂ，５ｃのモータ回転数信号２６ａ，２６ｂ，２６ｃに基づいて給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのトリップを判定する。
【００２７】
図３は、第１の実施の形態のトリップ判定回路２２のブロック図である。なお、給水制御装置７は、３台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃに対応する３つのトリップ判定回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有しているが、図３では、そのうちの１つの回路のみを示している。また、符号「ａ」、「ｂ」および「ｃ」は、それぞれ３台の給水ポンプに対応する機器、回路などであることを示しており、図３では符号「ａ」、「ｂ」および「ｃ」の記載を省略している。
【００２８】
トリップ判定回路２２は、減算器２７、閾値判定回路２８とタイマー２９を有している。トリップ判定回路２２には、回転数指令信号８とモータ回転数信号２６が入力され、減算器２７は、これらの偏差をとる。閾値判定回路２８は、この偏差が許容しうる値か否かを判定する。許容しうる値でなかった場合には、信号がタイマー２９に出力される。タイマー２９は、この信号が所定の時間以上継続した場合に、ポンプトリップ信号３０を出力する。不要なトリップ判定を防止するために、タイマー２９がポンプトリップ信号３０を出力するまでの時間は電力変換器６ｃが再起動により復旧可能な時間よりも長く設定する。
【００２９】
なお、本実施の形態では、トリップ判定回路２２は、全ての給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃに対応して設置しているが、常用の給水ポンプ４ａ，４ｂにのみ対応して設置しておいてもよい。
【００３０】
このように、本実施の形態の給水制御装置７では、回転数指令信号８とモータ回転数信号２６とを比較し、偏差が大きい状態が継続した場合にポンプトリップと判定し、ポンプトリップ信号３０を出力する。このため、電力変換器６ａ，６ｂの自己診断機能によらないで、電力変換器６ａ，６ｂが故障した際の給水不能状態を検出することが可能となり、バックアップの給水ポンプ４ｃを起動することが可能となる。これにより、原子炉水位低によってスクラムにいたる可能性を低減できる。またタイマー２９を設けることにより、電力変換器６ｃが再起動することにより復帰可能な場合にまで、不要に給水ポンプをトリップさせることがない。
【００３１】
図４は、第１の実施の形態のバックアップ起動回路２３および制御切替器２４の周辺のブロック図である。なお、給水制御装置７は、３台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃに対応する３つのバックアップ起動回路２３ａ，２３ｂ，２３ｃおよび制御切替器２４ａ，２４ｂ，２４ｃを有しているが、図４では、そのうちの１つずつを示している。また、符号「ａ」、「ｂ」および「ｃ」は、それぞれ３台の給水ポンプに対応する機器、回路などであることを示しており、図４では符号「ａ」、「ｂ」および「ｃ」の記載を省略している。
【００３２】
バックアップ起動回路２３は、電力変換器６、電力変換器制御スイッチ３１とバックアップ起動スイッチ３２を有している。バックアップ起動回路２３には、発電所の変圧母線から供給される、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度の電源３３が接続されている。
【００３３】
ある給水ポンプが常用の給水ポンプ４ａ，４ｂとして運転される場合には、バックアップ起動回路２３の電力変換器制御スイッチ３１は入、バックアップ起動スイッチ３２は切として、その給水ポンプを駆動する電動機５は電力変換器６により回転数制御される。
【００３４】
一方、ある給水ポンプが予備の給水ポンプ４ｃとして使用される場合には、電力変換器制御スイッチ３１が切、バックアップ起動スイッチ３２が入として、その給水ポンプを駆動する電動機５は、電力変換器６を介さず、電源３３により直接駆動される。
【００３５】
つまり、本実施の形態の給水制御装置７では、運転中の給水ポンプをトリップと判定した場合に、トリップしていない予備の給水ポンプ４ｃを駆動する電動機５ｃの回転数を増加させてトリップによる給水流量の低下を補償する。具体的には、予備の給水ポンプ４ｃは、バックアップ起動回路２３によって、電源３３を直接用いて急速起動され、電源３３の電圧および周波数で運転される。つまり、大容量の電力変換器を設置することなく、急速に予備の給水ポンプを起動することができる。このように、電力変換器６の出力電流制限に制約されることなく急速起動が可能となるため、電力変換器６として最適な容量のものを選定することが可能となり、経済的である。
【００３６】
制御切替器２４は、バックアップ起動した予備の給水ポンプ４ｃに対応する電力変換器６ｃを制御する流量設定器２０に対し、電源３３で運転した場合の回転数に対応する定格流量設定信号３５を出力する。給水ポンプの流量設定器２０は、流量制御器１９に対し、電源３３で運転した場合の回転数に対応する流量設定信号を出力するよう設定される。
【００３７】
また、制御切替器２４は、切替指令信号３４を出力して、バックアップ起動スイッチ３２を切にした後、電力変換器制御スイッチ３１を入にすることによって、予備の給水ポンプの駆動電源を電源３３から電力変換器６に切り替える。電動機５の回転数は、切替により一旦減少する。その後、給水ポンプの流量制御器１９から伝達される電源３３で運転した場合の回転数に対応する回転数指令信号に従い、切替前の回転数に復帰する。
【００３８】
なお、本実施の形態では、バックアップ起動回路２３および制御切替器２４は、全ての給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃに対応して設置しているが、予備の給水ポンプ４ｃにのみ対応して設置しておいてもよい。
【００３９】
図５は、第１の実施の形態の流量調整器２５の周辺のブロック図である。
【００４０】
ここでは、符号４ｂで示す給水ポンプがトリップし、符号４ｃで示す予備のポンプがバックアップ起動した場合について説明する。
【００４１】
流量調整器２５は、バックアップ起動した給水ポンプ４ｃに対応する電力変換器６ｃを制御する流量制御器１９ｃに対する流量要求信号を一定の割合で減少させる減少信号３６を出力するとともに、減少信号３６と正負逆の補正信号３７を水位制御器１５に出力する。また、流量調整器２５は、水位制御器１５からの給水流量指令信号１８と流量設定信号２１ｃの偏差をとる。この偏差が許容範囲内の場合、流量調整器２５は減少信号３６および補正信号３７の出力を停止するとともに、流量制御器１９ｃへの入力を流量設定信号２１ｃから給水流量指令信号１８へと変更する。バックアップ起動した予備の給水ポンプ４ｃの流量を減少させながら他の給水ポンプの流量を増加させるよう制御される。
【００４２】
予備の給水ポンプ４ｃは、定格回転数による運転から電力変換器６ｃによる制御運転に自動的に移行し、さらに自動的に給水流量指令信号１８に従った回転数に制御されるため、原子炉給水流量を安定して供給し続けることができる。なお、運転員の操作の負担も小さい。
【００４３】
このように本実施の形態の給水制御装置によれば、電力変換器の自己診断機能によらず電力変換器が故障した際の給水不能状態を検出して、バックアップの給水ポンプを起動することができる。このため、原子炉水位低によるスクラムの可能性を低減できる。また、電力変換器による起動に比べて、予備の給水ポンプを急速にバックアップ起動することが可能となり、原子炉水位低によるスクラムの可能性を低減できる。また、電力変換器の出力電流制限に制約されることなく急速起動が可能となるため、電力供給装置として最適な容量のものを選定することが可能となり、経済的である。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明に係る第２の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【００４５】
本実施の形態の給水制御装置は、第１の実施の形態の給水制御装置からトリップ判定回路を省いたものである。
【００４６】
本実施の形態でも、運転中の給水ポンプを、たとえば電力変換器自身の自己診断によってトリップと判定した場合、予備の給水ポンプはバックアップ起動回路により電源３３（図４）にて急速起動され、電源３３（図４）の電圧および周波数で運転される。このため、常用の給水ポンプが１台トリップした場合に、電力変換器による起動に比べて、予備の給水ポンプを急速にバックアップ起動することが可能となり、給水ポンプトリップ時に原子炉水位低によるスクラムの可能性を低減できる。また、電力変換器の出力電流制限に制約されることなく急速起動が可能となるため、電力供給装置として最適な容量のものを選定することが可能となり、経済的である。
【００４７】
また、電動機５の回転数は、切替により一旦減少した後、給水ポンプの流量制御器１９（図４）から伝達される電源３３（図４）で運転した場合の回転数に対応する回転数要求信号に従い、切替前の回転数に復帰する。起動した予備の給水ポンプは、定格回転数による運転から電力変換器による制御運転に自動的に移行し、さらに自動的に給水制御信号に従った回転数に制御されるため、原子炉給水流量を安定して供給し続けることができる。
【００４８】
また、バックアップ起動した給水ポンプの流量を減少させながら他のポンプの流量を増加させるよう制御される。また、あらかじめ運転側のポンプの給水流量指令をバックアップ側の減少分に対応した増分の割合で増加させることにより、全給水流量が変動せず、原子炉水位の変動を抑えることができる。
【００４９】
［第３の実施の形態］
図７は、本発明に係る第３の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【００５０】
本実施の形態の給水制御装置７は、第１の実施の形態からバックアップ起動回路、制御切替器および流量調整器を省いたものである。
【００５１】
この実施の形態でも、回転数指令信号８ａ，８ｂ，８ｃと電動機５ａ，５ｂ，５ｃの回転数を比較し、偏差が大きい状態が継続した場合にポンプトリップと判定し、ポンプトリップ信号３０を出力する。このため、電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃの自己診断機能によらず電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃが故障した際の給水不能状態を検出することが可能であり、バックアップの給水ポンプ４ｃを起動することができる。したがって、原子炉水位低によるスクラムの可能性を低減できる。またタイマー２９を設けることにより、電力変換器の自己診断により復帰可能な場合に不要に給水ポンプをトリップさせることがない。
【００５２】
［第４の実施の形態］
図８は、本発明に係る第４の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【００５３】
本実施の形態の原子力発電プラントでは、それぞれ全給水量の５０％以上の容量を有する給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃの３台全てが、常用給水ポンプとして運転される。つまり、通常運転時には、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれが、全給水容量の３分の１ずつを給水する。
【００５４】
また、本実施の形態の給水制御装置７は、トリップ判定回路２２、再起動時流量調整器５４およびトリップ時制御器５１を有している。給水制御装置７は、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃを駆動する電動機５ａ，５ｂ，５ｃからモータ回転数信号２６ａ，２６ｂ，２６ｃなどの信号を受け取って、電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃに、バックアップ起動回路２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して、回転数指令信号８ａ，８ｂ，８ｃなどの信号を伝達する。
【００５５】
図９は、本実施の形態の給水制御装置の一部のブロック図である。
【００５６】
給水制御装置７は、水位制御器１５、水位設定器１６およびトリップ時制御器５１を有している。また、３台の電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃに回転数指令信号８ａ，８ｂ，８ｃを伝達する流量制御器１９ａ，１９ｂ，１９ｃを有している。また、それぞれの流量制御器１９ａ，１９ｂ，１９ｃに対応する流量設定器２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有している。また、給水制御装置７は、第１の実施の形態と同様に、３台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃを駆動する電動機５ａ，５ｂ，５ｃに対応するトリップ判定回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有している（図３参照）。
【００５７】
水位制御器１５は、原子炉水位検出器９から原子炉水位信号１２が、主蒸気流量検出器１０から主蒸気流量信号１３が、給水流量検出器１１から原子炉給水流量信号１４が、水位設定器１６から原子炉水位設定信号１７が伝達される。また、トリップ時制御器５１は、何らかの理由で給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのうちの１台がトリップした際にこれを検出し、水位制御器１５にトリップ時制御信号５２を出力する。
【００５８】
水位制御器１５は、原子炉水位信号１２、主蒸気流量信号１３および原子炉給水流量信号１４に基づいて演算を行い、さらにその演算結果を原子炉水位設定信号１７と比較することにより、原子炉水位設定信号１７に合うような給水流量指令信号１８を出力する。
【００５９】
また、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのうちの１台がトリップした際には、水位制御器１５は、トリップ時制御信号５２に基づいて給水流量指令信号１８を出力する。これにより給水流量指令信号１８が増加し、トリップしていない他の給水ポンプを駆動する電動機の回転数を増加させてトリップによる給水流量の低下を補償する。具体的には、トリップしていない運転中の給水ポンプの流量制御器１９の設定が増加する。以下の説明では、給水ポンプ４ｃがトリップした場合について説明するが、他の給水ポンプ４ａ，４ｂがトリップした場合でも、同様である。
【００６０】
図１０は、本実施の形態の再起動時流量調整器のブロック図である。
【００６１】
再起動時流量調整器５４は、トリップ後再起動した給水ポンプ４ｃに対応する電力変換装置６ｃを制御する流量制御器１９ｃに対する流量要求信号を一定の割合で増加させる増加信号５３を出力する。また、増加信号５３と正負逆の補正信号３７を水位制御器１５に出力する。さらに、水位制御器１５からの給水流量指令信号１８と流量設定信号２１ｃの偏差をとり、偏差が許容値内の場合、増加信号５３および補正信号３７の出力を停止する。また、流量制御器１９ｃへの入力を流量設定信号２１ｂから給水流量指令信号１８へと変更する。
【００６２】
このような給水制御装置７では、回転数指令信号とモータ回転数を比較し、偏差が大きい状態が継続した場合にポンプトリップと判定し、ポンプトリップ信号３０を出力する。また、運転中の給水ポンプをトリップと判定した場合、トリップと判定されていない残り２台の給水ポンプの給水指令信号を増加させる。さらに、トリップ後再起動した給水ポンプの流量を増加させながら他のポンプの流量を減少させるよう制御する。
【００６３】
したがって、電力変換器の自己診断機能によらず給水不能状態を検出することが可能となる。このため、原子炉水位低によるスクラムをより確実に回避できる。またタイマー２９を設けることにより、電力変換器が再起動することにより復帰可能な場合には、給水ポンプをトリップさせることがない。
【００６４】
また、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのうちの１台がトリップした場合、トリップしていない給水ポンプの給水流量指令を増加させることにより、給水ポンプトリップ時の原子炉水位低によるスクラムを回避できる。
【００６５】
また、本実施の形態の原子力発電プラントでは、全数の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃを常用の給水ポンプとしているため、このうちの１台がトリップした場合に、回転が停止している状態の給水ポンプを急速に起動する必要がない。このため、電力変換器の出力電流制限に制約されることなく電力供給装置として最適な容量のものを選定することが可能となり、経済的である。
【００６６】
また、再起動した給水ポンプは、自動的に給水制御信号に従った回転数に制御されるため、原子炉給水流量を安定して供給し続けることができる。さらに、あらかじめ運転側のポンプの給水流量指令をトリップ後再起動した給水ポンプの増加分に対応した割合で減少させることにより、全給水流量は変動せず、原子炉水位の変動を抑えることができる。
【００６７】
運転中に給水ポンプのうち１台の保守点検が必要となった場合も、残り２台の給水ポンプが運転することにより定格給水流量を維持することが可能である。また、流量調整回路の機能によって速やかに通常状態に復旧可能であり、保守性も高い。
【００６８】
［第５の実施の形態］
図１１は、本発明に係る第５の実施の形態における原子力発電プラントの系統図である。
【００６９】
本実施の形態の給水制御装置７は、第４の実施の形態の給水制御装置７からトリップ判定回路およびトリップ時制御器５１を削除したものである。このような給水制御装置７であっても、第４の実施の形態の給水制御装置７と同様に、トリップ後再起動した給水ポンプ４ｃの流量を増加させながら他の給水ポンプ４ａ，４ｂの流量を減少させるよう制御される。
【００７０】
このような給水制御装置７を用いても、トリップ後に再起動した給水ポンプ４ｃは、最低回転数による運転から電力変換器６ｃによる制御運転に自動的に移行する。さらに、自動的に給水流量指令信号１８に従った回転数に制御されるため、適切な給水流量を安定して供給し続けることができる。
【００７１】
また、運転中の給水ポンプ４ａ，４ｂの給水流量指令信号１８を、トリップ後再起動したポンプ４ｃの増加分に対応した割合で減少させることにより、全給水流量が変動せず、原子炉水位の変動を抑えることができる。運転中に給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃのうち１台の保守点検が必要となった場合も、残り２台の給水ポンプが運転することにより定格給水流量を維持することが可能である。さらに、再起動時流量調整器５４の機能によって速やかに通常状態に復旧可能であり、保守性が高い。
【００７２】
［第６の実施の形態］
図１２は、本発明に係る第６の実施の形態における原子力発電プラントの系統図である。
【００７３】
本実施の形態の原子力発電プラントは、第４の実施の形態の原子力発電プラントに、給水ポンプ４ｄおよび、これを駆動する電動機５ｄ、電力変換器６ｄ、流量制御器１９およびトリップ判定回路２２を追加したものである。この給水ポンプ４ｄは、他の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃと並列に設けられている。４台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、それぞれ原子炉容器１への全給水量の３分の１以上の容量を有している。通常運転時には、４台の給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは全て常用給水ポンプとして運転され、１台の給水ポンプあたり原子炉容器１への全給水量の４分の１ずつを給水する。
【００７４】
常用給水ポンプが３台の場合には、給水ポンプの１台がトリップした場合は、他の給水ポンプの給水流量は全給水流量の１／３から１／２に増加されなければならない。しかし、本実施の形態の原子力発電プラントでは、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの１台がトリップした場合に、他の給水ポンプの給水流量は全給水流量の１／４から１／３に増加されればよい。
【００７５】
このため、給水ポンプのトリップ時における給水流量は、速やかに定格流量に戻る。また、給水ポンプ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの１台がトリップした場合の、電動機５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄおよび電力変換器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの負荷も小さくなる。このため、電力変換器の出力電流制限に制約されることなく電力供給装置として最適な容量のものを選定することが可能となり、経済的である。
【００７６】
［その他の実施の形態］
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。たとえば、上述の実施の形態は、沸騰水型原子力発電プラントを例として説明しているが、他の形式の原子力発電プラントにも適用可能である。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の給水制御装置の一部のブロック図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態のトリップ判定回路のブロック図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態のバックアップ起動回路および制御切替器の周辺のブロック図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態の流量調整器の周辺のブロック図である。
【図６】本発明に係る第２の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【図７】本発明に係る第３の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【図８】本発明に係る第４の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【図９】本発明に係る第４の実施の形態の給水制御装置の一部のブロック図である。
【図１０】本発明に係る第４の実施の形態の再起動時流量調整器のブロック図である。
【図１１】本発明に係る第５の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【図１２】本発明に係る第６の実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…原子炉容器、２…発電タービン、３…復水器、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…給水ポンプ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…電動機、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…電力変換器、７…給水制御装置、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…回転数指令信号、９…原子炉水位検出器、１０…主蒸気流量検出器、１１…給水流量検出器、１２…原子炉水位信号、１３…主蒸気流量信号、１４…原子炉給水流量信号、１５…水位制御器、１６…水位設定器、１７…原子炉水位設定信号、１８…給水流量指令信号、１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…流量制御器、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…流量設定器、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…流量設定信号、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…トリップ判定回路、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…バックアップ起動回路、２４…制御切替器、２５…流量調整器、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ…モータ回転数信号、２７…減算器、２８…閾値判定回路、２９…タイマー、３０…ポンプトリップ信号、３１…電力変換器制御スイッチ、３２…バックアップ起動スイッチ、３３…電源、３４…切替指令信号、３５…定格流量設定信号、３６…減少信号、３７…補正信号、４０…主蒸気配管、４１…給水配管、５１…トリップ時制御器、５２…トリップ時制御信号、５３…増加信号、５４…再起動時流量調整器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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