(57)【要約】【課題】複数本の制御棒を同時に駆動するのに必要な容量のＣＲＤ駆動水ポンプ、配管等を設備することなく従来の設備容量で制御棒操作時間を短縮することのできる制御棒駆動制御方法および装置を提供する。【解決手段】原子炉の出力制御を行う複数の制御棒１を引抜きまたは挿入駆動する制御棒駆動制御装置において、前記複数の制御棒１の駆動開始タイミングをずらすタイミング調整手段１２を備えている構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の出力制御を行う複数の制御棒を引抜きまたは挿入駆動する制御棒駆動制御装置において、前記複数の制御棒の駆動開始タイミングをずらすタイミング調整手段を備えていることを特徴とする制御棒駆動制御装置。
【請求項２】
前記タイミング調整手段は、予め設定した遅れ時間後次の制御棒の駆動開始となるように調整する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】
前記タイミング調整手段は、制御棒駆動機構の駆動水圧が設定圧力以上となったときに次の制御棒の駆動開始となるように調整する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４】
前記タイミング調整手段は、制御棒駆動時に開閉する方向制御弁の動作状態により次の制御棒の駆動開始となるように調整する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５】
原子炉の出力制御を行う複数の制御棒を引抜きまたは挿入駆動する制御棒駆動制御方法において、複数の制御棒を挿抜駆動する場合に前記複数の制御棒の駆動開始タイミングをずらして駆動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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉の出力制御を行う制御棒の引抜きまたは挿入を制御する制御棒駆動制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉の出力制御を行う制御棒は炉心の燃料集合体間に挿設され、それぞれ制御棒駆動機構（ＣＲＤ）に連結されている。この制御棒駆動機構を水圧駆動装置によって駆動することにより制御棒の炉心内への挿入・引抜を制御し、それによって炉心出力制御がなされる。また上記水圧駆動装置はオペレータのスイッチ操作による制御棒駆動制御回路の動作によって作動する（下記特許文献１参照）。
【０００３】
従来の制御棒駆動制御装置においては、ＣＲＤ駆動水ポンプや配管の容量は、制御棒を駆動するのに必要な水圧で駆動水が供給可能となる仕様で製作されている。例えば同時に１本の制御棒を操作する場合には１本分の容量で製作されており、１本の制御棒の操作、駆動が完了した後、次の制御棒の操作を開始する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−８０６９１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年原子力発電所の稼働率向上の観点から、停止状態から所定の発電量を出力するまでの起動時間を短縮したいという要望が高まっている。また、運転中原子炉内の各燃料棒の燃焼状態を調整するため各制御棒の位置の調整（パターン変更）を行うが、このとき原子炉の出力低下を伴うため、パターン変更が完了するまでの時間を短縮したいという要望も高まってきており、これらに関わる主な操作である制御棒操作についても時間短縮が求められている。
【０００６】
制御棒操作時間を短縮する方法として、複数の制御棒を同時に操作する方法がある。ところが制御棒１本分の容量で製作されたＣＲＤ駆動水ポンプや配管では、容量不足から複数制御棒を同時に操作することは困難であるため、複数本の制御棒を同時に駆動するのに必要な容量以上にＣＲＤ駆動水ポンプ、配管を設計し交換するしか方法がなかった。
【０００７】
そこで本発明は、複数本の制御棒を同時に駆動するのに必要な容量のＣＲＤ駆動水ポンプ、配管等を設置することなく従来の設備容量で制御棒操作時間を短縮することのできる制御棒駆動制御方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、原子炉の出力制御を行う複数の制御棒を引抜きまたは挿入駆動する制御棒駆動制御装置において、前記複数の制御棒の駆動開始タイミングをずらすタイミング調整手段を備えている構成とする。
請求項２の発明は、前記タイミング調整手段は、予め設定した遅れ時間後次の制御棒の駆動開始となるように調整する構成とする。
【０００９】
請求項３の発明は、前記タイミング調整手段は、制御棒駆動機構の駆動水圧が設定圧力以上となったときに次の制御棒の駆動開始となるように調整する構成とする。
請求項４の発明は、前記タイミング調整手段は、制御棒駆動時に開閉する方向制御弁の動作状態により次の制御棒の駆動開始となるように調整する構成とする。
【００１０】
請求項５の発明は、原子炉の出力制御を行う複数の制御棒を引抜きまたは挿入駆動する制御棒駆動制御方法において、複数の制御棒を挿抜駆動する場合に前記複数の制御棒の駆動開始タイミングをずらして駆動する方法とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１から図３を参照して説明する。
図１に示すように、制御棒１は制御棒駆動機構２のピストン３に接続され、停止時はラッチ４により保持される。このラッチ４は制御棒引抜方向に荷重がかかったときのみ動作し、制御棒挿入方向動作を妨げない。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ＣＲＤ駆動水ポンプ５により昇圧され、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、または挿入方向制御弁（駆動水側）７を通じてピストン３の下部へ供給される。ピストン３の動作により圧縮される側の水は、引抜方向制御弁（排出水側）８または挿入方向制御弁（排出水側）９を通じて排出される。
【００１２】
制御棒の挿入駆動時には、挿入方向制御弁（駆動水側）７を開し、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を開し、引抜方向制御弁（排出水側）８を閉じてピストン３上部の水を排出する。これによりピストン３は挿入方向に駆動しこれにより制御棒１が挿入方向に駆動される。停止時は挿入方向制御弁（駆動水側）７、挿入方向制御弁（排出水側）９をともに閉し、引抜方向制御弁（排出水側）８を開する。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が作動し所定の位置に保持される。
【００１３】
引抜き駆動時には、まず挿入方向制御弁（駆動水側）７、挿入方向制御弁（排出水側）９ともに開してラッチ４を解除する。次に挿入方向制御弁（駆動水側）７、挿入方向制御弁（排出水側）９ともに閉した後、引抜方向制御弁（駆動水側）６を開し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を開してピストン３下部の水を排出する。これによりピストン３は引抜方向に駆動しこれにより制御棒１が引抜方向に駆動される。停止時は引抜方向制御弁（排出水側）８を開したまま、引抜方向制御弁（駆動水側）６を閉する。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が作動し所定の位置に保持される。
【００１４】
制御棒選択回路１１は制御棒選択指令を入力し、操作すべき制御棒を選択し制御棒駆動開始タイミング調整回路１２及び制御棒駆動制御回路１３へ出力する。なお制御棒選択回路１１での制御棒選択方法として、予め決められた制御棒選択手順に従って運転員が選択する方法などがある。
【００１５】
制御棒駆動開始タイミング調整回路１２は、引抜指令または挿入指令を入力することにより、制御棒選択回路１１から入力した操作すべき制御棒が同時に複数選択された場合にはその選択された複数の制御棒の駆動開始のタイミング（時間）を調整し、駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。
【００１６】
制御棒駆動制御回路１３は引抜指令または挿入指令に従い、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２からの駆動開始指令に従って、順次制御棒選択回路１１で選択された各制御棒の引抜方向制御弁（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及び挿入方向制御弁（排出水側）９の開閉を制御することにより選択された各制御棒を駆動する。
【００１７】
これにより複数本の制御棒を同時に選択し、並行して駆動させた場合でも、制御棒駆動開始時の制御棒駆動速度上昇に伴うＣＲＤの駆動水の圧力低下が同時に発生することなく駆動することができる。その結果１本ずつ制御棒を駆動させる場合と比較し、制御棒操作時間を短縮させることができる。
【００１８】
なお、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２からの駆動開始指令を制御棒選択回路１１へ出力し、制御棒選択回路１１にて駆動開始指令入力により次の制御棒を選択し制御棒駆動制御回路１３に出力することにより順次制御棒を駆動する方法もあるが、この方法によっても同様の効果が得られる。
【００１９】
図２は、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２に、予め設定した遅れ時間後次の制御棒の駆動開始となるよう調整するタイミング調整手段、例えばタイマを備えた場合の動作を示したものである。ステップＳ１１で、制御棒選択回路１１から選択された制御棒を入力し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、引抜指令または挿入指令が入力されたか確認し入力された場合にステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、選択された制御棒のうち１本目の制御棒の駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力し、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４ではタイマにより設定された時間の後、同時に複数の制御棒が選択されている場合、その選択された制御棒のうち２本目の制御棒の駆動開始指令を出力する。以降、他の同時に選択された制御棒についてもステップＳ１４と同様にタイマにより設定された時間後順次駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。同時に選択された制御棒すべてに駆動開始指令を出力した段階で動作を終了する。
【００２０】
なお、ここで「同時に選択された制御棒」とは、選択された制御棒すべてに駆動開始指令が出力されるまでに別途後で選択される制御棒のことも含まれることはもちろんである。
【００２１】
制御棒駆動開始タイミング調整回路１２のタイマの設定時間は、制御棒駆動時の駆動水圧の低下が次の制御棒が駆動できる水圧まで回復する時間を設定し、例えば図３より制御棒駆動開始から駆動水側の方向制御弁が閉じるまでの設定時間、制御棒駆動時の駆動水圧挙動等を基に設定する。
【００２２】
図３は制御棒引抜または挿入時の引抜方向制御弁（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及び挿入方向制御弁（排出水側）９の開閉タイミングの例である。この引抜、挿入時の開閉タイミングはそれぞれタイマに設定してあり、自動的に行われる。
なお図３に記載されているセトルとは、現在駆動させている制御棒の駆動水側方向制御弁が閉、排出水側方向制御弁が開になっている状態をいう。
【００２３】
この第１の実施の形態の制御棒駆動制御方法および装置においては、制御棒駆動水圧が回復した状態で次の制御棒の駆動が行えるため、ＣＲＤ駆動水ポンプ、配管等を複数本の制御棒を同時に駆動するのに必要な容量以上に改造せずに、駆動水圧不足により制御棒駆動が失敗することなく、確実に複数本の制御棒を並行して駆動することができ、１本ずつ駆動する場合に比較して制御棒操作時間を短縮することができる。
【００２４】
つぎに、図４と図５を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。
図４に示すように、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２に、駆動水圧を監視し制御棒駆動により低下した水圧が次の制御棒を駆動するのに必要な水圧まで回復したことを検出して、次の制御棒の駆動開始となるよう調整するタイミング調整手段を備えている。配管１０に設けられた圧力検出器１４は、駆動水圧を検出し、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２へ出力する。
【００２５】
制御棒駆動開始タイミング調整回路１２は、引抜指令または挿入指令を入力することにより、制御棒選択回路１１から入力した操作すべき制御棒が同時に複数選択された場合には、その選択された複数の制御棒の駆動開始のタイミング（時間）を、圧力検出器１４から入力した駆動水圧が制御棒駆動に必要な水圧以上であるか否か監視することにより調整し、次の駆動すべき制御棒の駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。その他の構成及び作用は図１と同様である。
【００２６】
この第２の実施の形態の制御棒駆動制御装置の動作は図５のようになる。すなわち、ステップＳ２１で、制御棒選択回路１１から選択された制御棒を入力し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、引抜指令または挿入指令が入力されたか否か確認し入力された場合にステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３では、圧力検出器１４から入力した駆動水圧が設定された水圧以上であるか否かを監視し、設定水圧以上である場合にステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、選択された制御棒のうち１本目の制御棒の駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。以降、他の同時に選択された制御棒についてもステップＳ２３からステップＳ２４と同様に駆動水圧が設定水圧以上である場合に順次駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。同時に選択された制御棒すべてに駆動開始指令を出力した段階で動作を終了する。
【００２７】
この第２の実施の形態の制御棒駆動制御方法および装置においては、駆動水圧を直接検出することにより水圧が回復したことを確実に検出できるため、駆動水圧不足により制御棒駆動が失敗することなく、確実に複数本の制御棒を並行して駆動することができ、１本ずつ駆動する場合に比較して制御棒操作時間を短縮することができる。
【００２８】
つぎに図６および図７を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。
この実施の形態の制御棒駆動制御装置は、図６に示すように、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２に制御棒駆動時に開閉する各方向制御弁の動作状態を監視し、駆動水圧を供給する側の弁が閉じたことを検出することにより、次の制御棒の駆動開始となるよう調整するタイミング調整手段を備えている。
【００２９】
引抜方向制御弁（駆動水側）開閉状態検出器１５は、引抜方向制御弁（駆動水側）６の開閉状態を検出し、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２へ開閉状態信号を出力する。挿入方向制御弁（駆動水側）開閉状態検出器１６は、挿入方向制御弁（駆動水側）７の開閉状態を検出し、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２へ開閉状態信号を出力する。引抜方向制御弁（排出水側）開閉状態検出器１７は、引抜方向制御弁（排出水側）８の開閉状態を検出し、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２へ開閉状態信号を出力する。挿入方向制御弁（排出水側）開閉状態検出器１８は、挿入方向制御弁（排出水側）９の開閉状態を検出し、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２へ開閉状態信号を出力する。
【００３０】
制御棒駆動開始タイミング調整回路１２は、引抜指令または挿入指令が入力されると、制御棒選択回路１１から入力した操作すべき制御棒が同時に複数選択された場合には、その選択された複数の制御棒の駆動開始のタイミング（時間）を、各開閉状態検出器１５，１６，１７，１８から入力した信号により、現在駆動させている制御棒の引抜方向制御弁（駆動水側）６が閉、かつ引抜方向制御弁（排出水側）８が開の状態（セトル状態）となったことを監視することにより調整し、次の駆動すべき制御棒の駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。その他の構成及び作用は図１と同様である。
【００３１】
なお、各方向制御弁６，７，８，９の開閉状態を、各方向制御弁６，７，８，９の開指令または閉指令の出力により検出する方法があるが、この方法によっても同様の効果が得られる。
【００３２】
この第３の実施の形態の制御棒駆動制御装置の動作は次のようになる。すなわち、図７に示すように、ステップＳ３１で、制御棒選択回路１１から選択された制御棒を入力し、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、引抜指令または挿入指令が入力されたか否か確認し入力された場合にステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３では、選択された制御棒のうち１本目の制御棒の駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力し、ステップＳ３４へ進む。ステップＳ３４では各各開閉状態検出器１５，１６，１７，１８から入力した信号により、各方向制御弁６，７，８，９の開閉状態を監視し、セトル状態である場合にステップＳ３５へ進む。ステップＳ３５ではステップＳ３３と同様に同時に選択された制御棒のうち２本目の制御棒の駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。以降、他の同時に選択された制御棒についてもステップＳ３４からステップＳ３５と同様に現在駆動している制御棒の各方向制御弁がセトル状態である場合に順次駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。同時に選択された制御棒すべてに駆動開始指令を出力した段階で動作を終了する。
【００３３】
この第３の実施の形態によれば、制御棒駆動水圧を供給する側の方向制御弁が閉じていることを検出することにより制御棒の引抜または挿入駆動のための駆動水圧の供給が停止したことを認識し、次の制御棒を駆動するための駆動水圧の供給が可能であると判定するので、駆動水圧不足により制御棒駆動が失敗することなく、確実に複数本の制御棒を並行して駆動することができ、１本ずつ駆動する場合に比較して制御棒操作時間を短縮することができる。
【００３４】
次に本発明の第４の実施の形態を図８を参照して説明する。
この実施の形態は、制御棒駆動開始タイミング調整回路１２として、予め設定した遅れ時間後次の制御棒の駆動開始となるよう調整するタイミング調整手段を用いたものである。前述の第１の実施の形態（図２）と異なる点は、第１の実施の形態においては引抜指令または挿入指令を１回入力すると選択された各制御棒への駆動開始指令がタイミングを調整されて順次制御棒駆動制御回路１３へ出力されるのに対し、この実施の形態では、駆動開始指令の出力タイミングを調整後、引抜指令または挿入指令が入力されることで、駆動開始指令が制御棒駆動制御回路１３へ出力する。つまり、引抜指令、または挿入指令を入力するたびに選択された制御棒１本に対する駆動開始指令がタイミングを調整した後出力される。
【００３５】
この実施の形態の動作は次のとおりである。
ステップＳ４１で、制御棒選択回路１１から選択された制御棒を入力し、ステップＳ４２に進む。ステップＳ４２では、引抜指令または挿入指令が入力されたか否か確認し入力された場合にステップＳ４３へ進む。ステップＳ４３では、選択された制御棒のうち１本目の制御棒の駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力し、ステップＳ４４へ進む。ステップＳ４４ではステップＳ４２と同様に引抜指令または挿入指令が入力されたか確認し入力された場合にステップＳ４５へ進む。ステップＳ４５では、タイマにより設定された時間の選択された制御棒のうち２本目の制御棒の駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。以降、他の選択された制御棒についてもステップＳ４４からステップＳ４５と同様に引抜指令または挿入指令が入力されるたびにタイマにより設定された時間後順次駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する。選択された制御棒すべてに駆動開始指令を出力した段階で動作を終了する。
【００３６】
前述の第１の実施の形態においては、１回の引抜指令または挿入指令で同時に選択された複数の制御棒すべてが駆動するため、引抜指令または挿入指令をその後の事情によってＯＦＦした場合、そのとき選択した制御棒のうち一番先行している制御棒の位置に他の選択された制御棒がすべて到達するまで制御棒は駆動されることとなるが、この第４の実施の形態においては、引抜指令または挿入指令がＯＦＦした場合、現在駆動している制御棒が停止した時点で動作が終了し、残りの選択された制御棒は駆動されない。
【００３７】
以上のように動作するこの第４の実施の形態によれば、複数本の制御棒を並行して駆動することができ、制御棒操作時間を短縮することができるとともに、前述の第１の実施の形態の場合と比較して、より細かく原子炉の出力調整を行うことができる。
【００３８】
なお、前述の第２，第３の実施の形態の図５または図７に示した動作において、図８と同様に引抜指令または挿入指令が入力されるたびに順次駆動開始指令を制御棒駆動制御回路１３へ出力する動作とした場合でも、前記第２，第３の実施の形態の効果に加え、この第４の実施の形態と同様により細かく原子炉の出力調整を行うことができるという効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、複数本の制御棒を同時に駆動するのに必要な容量のＣＲＤ駆動水ポンプ、配管等を設備することなく従来の設備容量で制御棒操作時間を短縮することのできる制御棒駆動制御方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の制御棒駆動制御装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の制御棒駆動制御装置の動作を示すフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施の形態において制御棒を引抜または挿入するときの方向制御弁の開閉タイミングを示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の制御棒駆動制御装置の構成を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の制御棒駆動制御装置の動作を示すフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施の形態の制御棒駆動制御装置の構成を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態の制御棒駆動制御装置の動作を示すフローチャート。
【図８】本発明の第４の実施の形態の制御棒駆動制御装置の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…制御棒、２…制御棒駆動機構、３…ピストン、４…ラッチ、５…ＣＲＤ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…配管、１１…制御棒選択回路、１２…制御棒駆動開始タイミング調整回路、１３…制御棒駆動制御回路、１４…圧力検出器、１５…引抜方向制御弁（駆動水側）開閉状態検出器、１６…挿入方向制御弁（駆動水側）開閉状態検出器、１７…引抜方向制御弁（排出水側）開閉状態検出、１８…挿入方向制御弁（排出水側）開閉状態検出。
【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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