(57)【要約】【課題】改良型沸騰水型原子炉について主蒸気配管の閉止時における原子炉の安定性をより高めるために、原子炉への装荷燃料に応じて再循環ポンプのトリップ台数を最適化できるようにした再循環ポンプトリップ制御システムの提供。【解決手段】原子炉に複数台のインターナル再循環ポンプを有し、主蒸気配管が閉止された際に再循環ポンプの一部をトリップさせるようになっている沸騰水型原子力発電プラントで設置される再循環ポンプトリップ制御システムについて、原子炉に装荷される燃料棒体数についての燃料棒体数信号４０１などを設定台数条件として再循環ポンプのトリップ台数を例えば４台〜８台の間で選択的に設定できるようにしている。【選択図】図４
2005189038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉にインターナルの再循環ポンプを複数台有し、前記原子炉からタービンへ蒸気を送る主蒸気配管が閉止された際に前記複数台の再循環ポンプの一部をトリップさせるようになっている沸騰水型原子力発電プラントに前記再循環ポンプのトリップ制御用として設置されている再循環ポンプトリップ制御システムにおいて、
前記原子炉に装荷されている燃料の量またはこの燃料量に相関する適宜なパラメータを設定台数条件として前記再循環ポンプのトリップ台数を選択的に設定できるようにされていることを特徴とする再循環ポンプトリップ制御システム。
【請求項２】
設定された再循環ポンプトリップ台数が前記設定台数条件に対応していない場合にそれを報せることができるようにされている請求項１に記載の再循環ポンプトリップ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉にインターナルの再循環ポンプを複数台有し、原子炉からタービンへ蒸気を送る主蒸気配管が閉鎖された際に再循環ポンプの一部をトリップさせるようになっている沸騰水型原子力発電プラントにおける再循環ポンプトリップ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）には、再循環ポンプを原子炉圧力容器の外部に設ける方式と内部に設ける方式（インターナルポンプ方式）がある。インターナルポンプ方式の沸騰水型原子炉は改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）と呼ばれ、そのインターナルの再循環ポンプ（インターナルポンプ）が例えば１０台設けられているのが通常で、原子炉からタービンへ蒸気を送る主蒸気配管が閉止された際に再循環ポンプの一部をトリップ（緊急停止）させるようになっており、そのために再循環ポンプトリップ制御システムが設けられている。なお、インターナルポンプのトリップについては例えば特許文献１や特許文献２に開示の例が知られている。
【０００３】
図８にＡＢＷＲにおける従来の再循環ポンプトリップ制御システムの全体構成を示す。原子炉１には、その炉心２における燃料棒の燃焼で発生される蒸気を図外のタービンに送るための主蒸気配管（ＭＳ配管）３（３ａ）が接続されている。この主蒸気配管３は４系統で設けられているのが通常で、各主蒸気配管３には主蒸気止め弁（ＭＳＶ）４（４ａ）と主蒸気加減弁（ＣＶ）５（５ａ）が設けられている。なお図中には、４系統の主蒸気配管３ａ〜３ｄの主蒸気配管３ａだけを示してあり、他は図示を省略してある。
【０００４】
これらの主蒸気止め弁４や主蒸気加減弁５は、発電機の負荷が遮断された際あるいはタービンがトリップした際に、タービン保護のために閉じられ（主蒸気加減弁５については急閉と呼ぶのが通常である）、これにより主蒸気配管３が閉止される。主蒸気配管３が閉止されると、原子炉１の圧力が上昇するとともに、ボイドが減少し、このボイドの減少により炉心２に反応度が投入されて出力上昇を生じる。この反応度投入による出力上昇を抑制するためにＡＢＷＲでは、原子炉１の圧力容器下部に設置されている複数台（図の例では１０台）の再循環ポンプ（インターナルポンプ）６（６ａ〜６ｊ）の一部をトリップさせることにより、炉心におけるボイドの減少を防止する。この再循環ポンプトリップ（ＲＰＴ）について、従来の再循環ポンプトリップ制御システムでは、例えば再循環ポンプ６ａと６ｂそれに６ｆと６ｇの４台をトリップさせるというように、予め求められた最適なトリップ台数が固定的に設定されている。
【０００５】
ここで、再循環ポンプ６ａ〜６ｊは、６ａと６ｂ、６ｃ〜６ｅ、６ｆと６ｇ、６ｈ〜６ｊというようにそれぞれ独立した再循環ポンプ用電源系に分けられている。そして再循環ポンプ６ａ、６ｂの電源系と再循環ポンプ６ｆ、６ｇの電源系には、母線７（７ａ、７ｃ）、外部操作で開閉される遮断器８（８ａ、８ｃ）、変圧器９（９ａ、９ｃ）、機器の保護に機能する断路器１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｆ、１０ｇ）、およびインバータ機能を負うＡＳＤ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｆ、１１ｇ）が設けられている。また再循環ポンプ６ｃ〜６ｅの電源系と再循環ポンプ６ｈ〜６ｊの電源系には、母線７（７ｂ、７ｄ）、遮断器８（８ｂ、８ｄ）、変圧器９（９ｂ、９ｄ）、断路器１０（１０ｃ〜１０ｅ、１０ｈ〜１０ｊ）、ＡＳＤ１１（１１ｃ〜１１ｅ、１１ｈ〜１１ｊ）に加えて、ＭＧセット１２（１２ａ、１２ｂ）が設けられている。このＭＧセット１２は、フライホイールを有した電動機に発電機を組み合わせて形成されている。
【０００６】
再循環ポンプ６ａ、６ｂ、６ｆ、６ｇのトリップはＲＰＴ設備（再循環ポンプトリップ設備）１００による制御の下で以下のようにしてなされる。ＲＰＴ設備１００には主蒸気止め弁４や主蒸気加減弁５の閉止という条件を判定する弁閉止条件判定回路１０１が、４系統の主蒸気配管３ａ〜３ｄに対応して、１０１ａ〜１０１ｄの４系統で設けられている。弁閉止条件判定回路１０１ａ〜１０１ｄには、弁閉止条件判定回路１０１ａについて図中に示すように、主蒸気止め弁４（４ａ）の閉止や主蒸気加減弁５（５ａ）の急閉を伝える信号が入力するようにされ、この両信号をＯＲ回路１０４（図中には１０４ａだけを示す）で判断するようにされている。すなわち何れか一方の信号が入力すると、弁閉止条件成立信号１０５（１０５ａ〜１０５ｄ）がＯＲ回路１０４から出力される。なお主蒸気止め弁４の閉止や主蒸気加減弁５の急閉に際しては、安全性を高めるための多重化として、閉止と急閉のそれぞれについてそれを報せる信号が複数、独立に発生するようにされているが、以下の説明では閉止信号と急閉信号それぞれについて４つの信号が発生されるものとしている。
【０００７】
ＯＲ回路１０４からの弁閉止条件成立信号１０５は、再循環ポンプトリップの論理（ＲＰＴ論理）を形成する手段であるＲＰＴ論理２００に入力する。図９にＲＰＴ論理２００の構成例を示す。ＲＰＴ論理２００にはＲＰＴ論理回路２０１（２０１ａ〜２０１ｆ）が設けられており、これらのそれぞれに弁閉止条件成立信号１０５ａ〜１０５ｄが入力する。ＲＰＴ論理回路２０１（２０１ａ〜２０１ｆ）は、弁閉止条件成立信号１０５ａ〜１０５ｄそれぞれについて２out of４条件（２／４条件）の成立、つまり弁閉止条件成立信号１０５ａ〜１０５ｄそれぞれにおける上記４つの信号の少なくとも２つが発信されているかどうかを判定し、２out of４条件が成立している場合には制御信号１０３（１０３ａ〜１０３ｆ）を出力する。
【０００８】
図９と図８の例では制御信号１０３ａが遮断器８ａを開かせる信号であり、制御信号１０３ｂがＡＳＤ１１ａを停止させる信号であり、制御信号１０３ｃがＡＳＤ１１ｂを停止させる信号であり、制御信号１０３ｄが遮断器８ｃを開かせる信号であり、制御信号１０３ｅがＡＳＤ１１ｆを停止させる信号であり、そして制御信号１０３ｆがＡＳＤ１１ｇを停止させる信号である。遮断器８が開くだけでも再循環ポンプ６をトリップさせることができるが、さらにトリップさせたい再循環ポンプ６に対応するＡＳＤ１１を停止させるようにしているのは、多重化により確実性を高めるためである。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２５７９８０号公報
【特許文献２】特開平１０−２３９４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
再循環ポンプのトリップにおいてはトリップ台数が多い程、出力上昇時の緩和効果は大きい。その一方で、トリップ台数が多すぎると炉心での冷却水流量急減の効果が大きくなり過ぎ、燃料の熱的健全性を示す最小限界出力比が厳しくなる。このため再循環ポンプのトリップには最適台数があることになる。その最適台数はボイド反応度係数（ボイド係数）に依存する。すなわち主蒸気配管の閉止時の圧力上昇に伴う反応度投入はボイド反応度係数が大きい程大きく、反応度投入による出力上昇を抑制するための再循環ポンプトリップにおけるトリップ最適台数はボイド反応度係数に依存することになる。
【００１１】
ボイド反応度係数は原子炉に装荷される燃料棒の種類や体数に相関する。以前には燃料棒の種類や装荷体数にそれほど大きな変化がなく、したがってボイド反応度係数もそれほど大きく変化することがなかった。このため従来では予め最適な再循環ポンプのトリップ台数を求めておき、この最適なトリップ台数を例えば上記の例のように４台に固定的に設定して再循環ポンプトリップ制御システムを構成していた。
【００１２】
しかし近年は核燃料技術にも大きな変化があり、燃料棒の種類や装荷体数が大きく変化する場合をしばしば生じるようになってきている。このような状況にあって再循環ポンプトリップ台数が固定のままであると、装荷する燃料によりボイド反応度係が大きく変わる場合に、トリップ台数の最適化を実現できず、最小限界出力比を厳しくしてしまうような状況を招く可能性が予測される。
【００１３】
本発明は、以上のような沸騰水型原子炉、特に改良型沸騰水型原子炉における事情についての知見に基づいてなされたものであり、主蒸気配管の閉止時における原子炉の安定性をより高めるために、原子炉への装荷燃料に応じてトリップ台数を変えることができるようにした再循環ポンプトリップ制御システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的のために本発明では、原子炉にインターナルの再循環ポンプを複数台有し、前記原子炉からタービンへ蒸気を送る主蒸気配管が閉止された際に前記複数台の再循環ポンプの一部をトリップさせるようになっている沸騰水型原子力発電プラントに前記再循環ポンプのトリップ制御用として設置されている再循環ポンプトリップ制御システムにおいて、前記原子炉に装荷されている燃料の量またはこの燃料量に相関する適宜なパラメータを設定台数条件として前記再循環ポンプのトリップ台数を選択的に設定できるようにされていることを特徴としている。
【００１５】
また本発明では上記のような再循環ポンプトリップ制御システムについて、設定された再循環ポンプトリップ台数が前記設定台数条件に対応していない場合にそれを報せることができるようにしている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では原子炉への装荷燃料などを設定台数条件としてトリップ台数を選択的に設定できるようにしている。このため本発明によると、原子炉の運転状態に応じて、より適切な台数で再循環ポンプをトリップさせることができるようになり、主蒸気配管の閉止時における原子炉の安定性をより高めることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明を実施する上で好ましい第１の実施形態では、現行の再循環ポンプ用電源設備を前提にし、再循環ポンプのトリップ台数を原子炉における燃料的条件に応じて４台と５台の２者択一で切り替えるように再循環ポンプトリップ制御システムを構成する。図１に第１の実施形態による再循環ポンプトリップ制御システムの全体構成を示す。本再循環ポンプトリップ制御システムは、変圧器９とＡＳＤ１１の間に遮断器１３（１３ａ〜１３ｊ）を新たに加えた点で、図８における従来の再循環ポンプトリップ制御システムと相違している。また図８と図９におけるＲＰＴ設備１００に代えてＲＰＴ設備１１００を用いている点でも従来の再循環ポンプトリップ制御システムと相違している。この他の構成については図８と図９における従来の再循環ポンプトリップ制御システムと同様である。したがって共通する部分には同一の符号を付し、それらについての説明は上での説明を援用することで適宜省略する。なお、以下では、数字とアルファベットの組み合わせによる符号を付した要素において数字部分が共通し、その要素の動作や挙動が共通する要素については適宜に数字部分だけの符号を用いて説明を進めている。
【００１８】
ＲＰＴ設備１１００は、図２にその具体的構成を示すＲＰＴ論理１２００を有している。図２に見られるように、ＲＰＴ論理１２００にはトリップ台数切替スイッチ３００（３００ａ〜３００ｄ）が接続されている。トリップ台数切替スイッチ３００は、再循環ポンプのトリップ台数を４台と５台で切り替えて選択できるように構成されており、４台選択信号３０１（３０１ａ〜３０１ｄ）または５台選択信号３０７（３０７ａ〜３０７ｄ）のいずれかがＲＰＴ論理１２００に入力するようにされている。４台と５台の何れを選択するかは、原子炉１に装荷する燃料の量（燃料棒の体数）、原子炉１における取出燃焼度、あるいは原子炉１における反応度などの設定台数条件に応じて定められる。取出燃焼度や反応度は装荷燃料の種類や量、特に燃料棒の体数に相関するパラメータといえる。したがって通常は燃料棒の体数を設定台数条件としてトリップ台数を選択することになる。
【００１９】
ここで、本実施形態ではトリップ台数切替スイッチ３００を３００ａ〜３００ｄとして４つ設けるようにしている。これは４系統で設けられている主蒸気配管３からの４系統の弁閉止条件成立信号１０５ａ〜１０５ｄに対応させたものである。このような構成は必ずしも必要でなく、トリップ台数切替スイッチ３００は１つで済ませることもできる。
【００２０】
原子炉１に装荷される燃料は例えばＭＯＸ燃料である。このＭＯＸ燃料の装荷体数が最大で例えば３６０体であるとする。この条件で２００体以下と燃料棒体数が少ない場合には、加圧過渡事象緩和の観点からは４台で十分であり、これを設定する。トリップ台数切替スイッチ３００で４台を選択すると、４台選択信号３０１がトリップ台数選択回路３０９（３０９ａと３０９ｂ）に入力し、トリップ台数選択回路３０９における第１のＡＮＤ回路３０２（３０２ａ〜３０２ｄ）が成立して４台設定信号３０３（３０３ａ〜３０３ｄ）が出力する。そして４台設定信号３０３が出力されると開閉式のトリップ切替回路３０４（３０４ａ〜３０４ｄ）が開く。トリップ切替回路３０４は、トリップ台数が５台の場合にのみトリップさせることになる再循環ポンプ６ｊのトリップ用のＲＰＴ論理回路２０１ｇに弁閉止条件成立信号１０５が入力される信号路の途中に設けられている。なお、図２中では省略してあるが、再循環ポンプ６ｊの多重化トリップ用であるＲＰＴ論理回路２０１ｈについても同様なトリップ切替回路３０４が設けられている。したがってトリップ台数切替スイッチ３００で４台が選択された状態では、ＲＰＴ論理回路２０１ｇやＲＰＴ論理回路２０１ｈに弁閉止条件成立信号１０５が入力しない。この結果、弁閉止条件が成立した場合には、遮断器８ａを開かせて再循環ポンプ６ａをトリップさせる制御信号１０３ａ、ＡＳＤ１１ａを停止させて再循環ポンプ６ａと６ｂをトリップさせる制御信号１０３ｂ、ＡＳＤ１１ｂを停止させて再循環ポンプ６ｂをトリップさせる制御信号１０３ｃ、遮断器８ｃを開かせて再循環ポンプ６ｆと６ｇをトリップさせる制御信号１０３ｄ、ＡＳＤ１１ｆを停止させて再循環ポンプ６ｆをトリップさせる制御信号１０３ｅ、およびＡＳＤ１１ｇを停止させて再循環ポンプ６ｇをトリップさせる制御信号１０３ｆだけが出力され、遮断器１３ｊを開かせて再循環ポンプ６ｊをトリップさせる制御信号１０６ａとＡＳＤ１１ｊを停止させて再循環ポンプ６ｊをトリップさせる制御信号１０６ｂは出力されないことになる。すなわち再循環ポンプ６ａ、６ｂ、６ｆ、６ｇの４台だけがトリップすることになる。
【００２１】
一方、原子炉１に装荷される燃料棒体数が２００体以上の場合には、加圧過渡事象緩和の観点から５台とする必要があり、これを設定する。トリップ台数切替スイッチ３００で５台を選択すると、５台選択信号３０７（３０７ａ〜３０７ｄ）がトリップ台数選択回路３０９に入力し、トリップ台数選択回路３０９における第２のＡＮＤ回路３０８（３０８ａ〜３０８ｄ）が成立して５台設定信号３０５（３０５ａ〜３０５ｄ）が出力する。そして５台設定信号３０５が出力されるとトリップ切替回路３０４が閉じる。したがってトリップ台数切替スイッチ３００で５台が選択された状態では、ＲＰＴ論理回路２０１ｇとＲＰＴ論理回路２０１ｈにも弁閉止条件成立信号１０５が入力することになる。この結果、制御信号１０６ａと制御信号１０６ｂも出力され、遮断器１３ｊが開くとともにＡＳＤ１１ｊが停止されて再循環ポンプ６ｊもトリップすることになる。すなわち再循環ポンプ６ａ、６ｂ、６ｆ、６ｇおよび６ｊの５台がトリップすることになる。
【００２２】
なお、本実施形態では再循環ポンプ６ａ、６ｂ、６ｆ、６ｇ、６ｊをトリップ対象としているが、本実施形態のように変圧器９とＡＳＤ１１の間に遮断器１３を追加する構成とする場合であれば、再循環ポンプ６ａ〜６ｊの何れについても個々にトリップ対象とすることが可能であり、したがってトリップ対象の再循環ポンプは任意に決めることができる。また、本実施形態ではトリップ切替回路３０４をＲＰＴ論理回路２０１ｊや２０１ｈに弁閉止条件成立信号１０５を入力する信号路の途中に設けるようにしているが、これに代えて、ＲＰＴ論理回路２０１ｊや２０１ｈからの出力信号の信号路の途中に設けるようにしてもよい。
【００２３】
以上のようにＲＰＴ論理１２００にトリップ台数切替スイッチ３００を設け、原子炉１への装荷燃料棒体数を設定台数条件としてトリップ台数を選択的に設定できるようにしたことにより、原子炉の運転状態で変化する装荷燃料棒体数に対して、より適切な台数で再循環ポンプをトリップさせることができるようになり、主蒸気配管の閉止時における原子炉の安定性をより高めることができるようになる。
【００２４】
以上のような装荷燃料棒体数に応じてトリップ台数を選択的に設定する制御においては、選択したトリップ台数と実際の装荷燃料棒体数の間に齟齬を来たす可能性を必ずしも排除できない。本発明ではこれに対応するために設定トリップ台数と実際の装荷燃料棒体数（設定台数条件）の関係を監視する手段としてＲＰＴ設定異常監視装置を設けるようにしている。以下ではこのＲＰＴ設定異常監視装置について説明する。
【００２５】
図３にＲＰＴ設定異常監視装置の構成例を示す。この例のＲＰＴ設定異常監視装置４００は、トリップ台数が設定台数条件に対応していないことを報知する手段である警報器４１１が設けられ、またトリップ台数の設定状態報知手段である４台設定ランプ４１２と５台設定ランプ４１３が設けられている。これらの報知系の作動制御を行う制御回路は、トリップ台数切替スイッチ３００で選択されたトリップ台数についての監視用トリップ台数設定信号３１２と原子炉１に装荷される燃料棒の体数についての燃料棒体数信号４０１を入力信号としている。
【００２６】
本実施形態ではトリップ台数切替スイッチ３００で４台が選択されている場合に監視用トリップ台数設定信号３１２が成立するようにしている。したがって監視用トリップ台数設定信号３１２は、それが成立していることで直接に４台設定ランプ４１３を点灯させ「４台ＲＰＴ設定」であることを表示する。一方、監視用トリップ台数設定信号３１２が成立していない場合には、ＮＯＴ回路４０３を介することで５台設定ランプ４１２を点灯させ「５台ＲＰＴ設定」であることを表示する。
【００２７】
燃料棒体数信号４０１は、判定回路４１４に入力し、そこにおいて台数切替設定手段４１５で与えられる基準燃料棒体数信号４１６と比較される。すなわち台数切替設定手段４１５には、例えば上の例のように、燃料棒の最大装荷体数３６０体について２００体を４台と５台の切替え目安にする場合にはこの２００体が基準燃料棒体数として設定されており、燃料棒体数信号４０１がこの基準燃料棒体数信号４１６と比較される。そして装荷燃料棒体数が基準燃料棒体数より大きい場合に燃料棒体数基準以上信号４１７が出力される。この燃料棒体数基準以上信号４１７の成立中に監視用トリップ台数設定信号３１２が成立している場合、つまり装荷燃料棒体数からは５台設定であるべきなのにトリップ台数切替スイッチ３００で４台が選択されている場合には、ＡＮＤ回路４０９が成立する。そしてこれにより警報４１１が点灯し、装荷燃料棒体数に対して設定トリップ台数が不足しているとして「ＲＰＴ設定異常」を報せる。一方、燃料棒体数基準以上信号４１７が非成立で監視用トリップ台数設定信号３１２も非成立の場合、つまり装荷燃料棒体数からは４台設定であるべきなのにトリップ台数切替スイッチ３００で５台が選択されている場合には、ＮＯＴ回路４０２とＮＯＴ回路４０３によりＡＮＤ回路４０８が成立する。そしてこれにより、警報４１１が点灯し、装荷燃料棒体数に対して設定トリップ台数が過剰であるとして「ＲＰＴ設定異常」を報せる。
【００２８】
ここで、監視用トリップ台数設定信号３１２は、４台選択信号３０１や５台選択信号３０７あるいは４台設定信号３０３や５台設定信号３０５から直接的に得るようにしてもよいが、本実施形態では図２に示すように、４台設定信号３０３ａ〜３０３ｄとＮＯＴ回路を通した５台設定信号３０５ａ〜３０５ｄそれぞれのＡＮＤをとって得られる信号についてさらにＡＮＤをとって監視用トリップ台数設定信号３１２を得るようにしている。一方、燃料棒体数信号４０１は、原子炉１に装荷される燃料棒の体数に応じて信号を発する図外の信号発生手段により得るようにしている。
【００２９】
図４に第２の実施形態による再循環ポンプトリップ制御システムの全体構成を示す。本実施形態では、原子炉１に装荷される燃料棒の体数に応じて例えば４台〜８台の間で最適なトリップ台数を自動的に設定できるようにしている。またそのために現行の再循環ポンプ用電源設備に大幅な変更を加えることで、全ての再循環ポンプを同等にトリップ対象とすることができるようにしている。具体的にいうと、再循環ポンプ用電源設備について、図８におけるＭＧセット１２を省略する構成とし、再循環ポンプ６ａ〜６ｊのそれぞれについて母線７（７ａ〜７ｄ）と変圧器９（９ａ〜９ｊ）の間に遮断機８（８ａ〜８ｊ）を設けるようにしている。
【００３０】
本実施形態の再循環ポンプトリップ制御システムは、ＲＰＴ設備２１００を有しており、そのＲＰＴ論理２２００には図５に示すＲＰＴ切替論理（ＲＰＴ台数切替論理）２３００が設けられている。このＲＰＴ切替論理２３００は、原子炉１に装荷される燃料棒の体数に応じてトリップ対象の再循環ポンプ６を決めることで燃料棒体数に応じたトリップ台数を選択するための手段であり、再循環ポンプ６ａ〜６ｊのそれぞれに対応させて再循環ポンプごとに設けられる。ただ各ＲＰＴ切替論理２３００の構成は何れの再循環ポンプ６についても同一なので、図５ではその一つだけについて示してある。
【００３１】
ＲＰＴ切替論理２３００は、燃料棒体数信号４０１とＲＰＴ成立信号５０１を入力信号としている。燃料棒体数信号４０１は、上述のＲＰＴ設定異常監視装置４００におけるそれと同じである。ＲＰＴ成立信号５０１は、再循環ポンプトリップの必要性が生じていることを表わす信号であり、図９に関して説明した２out of４条件（２／４条件）がＲＰＴ論理回路２０１（図９）で成立している場合に出力される信号として得られる。
【００３２】
ＲＰＴ成立信号５０１は直接にＡＮＤ回路５０２に入力する。一方、燃料棒体数信号４０１は、変換回路５０３に入り、そこで再循環ポンプのトリップ台数信号５０４に変換される。すなわち変換回路５０３は、図５中に例示するような燃料棒体数と再循環ポンプトリップ台数の間の対応関係を燃料棒の種類に応じて定めた燃料棒体数・ＲＰＴ台数変換表を有しており、この変換表に基づいて燃料棒体数信号４０１をＲＰＴ台数信号５０４に変換する。
【００３３】
ＲＰＴ台数信号５０４は加算器５０５に入力する。また加算器５０５には再循環ポンプ６ａ〜６ｊそれぞれの設定値に応じた設定値信号５０６も入力する。設定値信号５０６は、設定値入力手段５０７により与えられる。すなわち設定値入力手段５０７において、図５中に例示する設定値表のようにして再循環ポンプ６ａ〜６ｊのそれぞれについて予め定められている設定値が設定され、この設定値に応じた設定値信号５０６が設定値入力手段５０７から出力する。そして加算器５０５においてＲＰＴ台数信号５０４から設定値信号５０６が減算され、その結果が判定回路５０８で判定され、０以上であった場合に当該再循環ポンプがトリップ対象であることを指定するトリップ対象信号５０９が判定回路５０８から出力する。
【００３４】
ここで、図５に例示の燃料棒体数・ＲＰＴ台数変換表のように２００体以下を４台、８７２体以上を８台とし、その間が５台から７台となる場合に図５に例示の設定値表のようであると、再循環ポンプ６ｃ〜６ｆについては、設定値が１〜４であるため、燃料棒体数が何れの場合でも０以上となり、再循環ポンプ６ｇについては、設定値が５であるため、燃料棒体数が２００体以上で０以上となり、再循環ポンプ６ｈについては、設定値が６であるため、燃料棒体数が３３１体以上で０以上となり、再循環ポンプ６ｊについては、設定値が７であるため、燃料棒体数が６０１体以上で０以上となり、そして再循環ポンプ６ａと６ｂについては、設定値が１０と９であるため、燃料棒体数が何れでも０以下となる。
すなわち本実施形態では、設定値表により、１０台の再循環ポンプ６ａ〜６ｊの内で再循環ポンプ６ａと６ｂを除いた８台の再循環ポンプ６ｃ〜６ｊを燃料棒体数数の増加に応じて順次トリップ対象とするようにしている。
【００３５】
トリップ対象信号５０９はＲＰＴ成立信号５０１とともにＡＮＤ回路５０２に入力する。そしてトリップ対象信号５０９とＲＰＴ成立信号５０１がともに成立してＡＮＤ回路５０２が成立すると、トリップ指示信号５１０がＡＮＤ回路５０２から出力する。トリップ指示信号５１０は二つに分岐される。例えばＲＰＴ切替論理２３００が再循環ポンプ６ｃ用であった場合には、図５の例のように、トリップ指示信号５１０からの分岐信号の一つは遮断器８ｃを開かせて再循環ポンプ６ｃをトリップさせる制御信号１０３ａとなり、分岐信号の他の一つはＡＳＤ１１ｃを停止させて再循環ポンプ６ｃをトリップさせる制御信号１０３ｂとなる。この結果、再循環ポンプ６ｃが遮断器８ｃの開とＡＳＤ１１ｃの停止により多重化された状態でトリップされる。
【００３６】
またトリップ対象信号５０９とＲＰＴ成立信号５０１は、ＮＯＴ回路５１１ないしＮＯＴ回路５１２を介してＯＲ回路５１３に入力する。そしてトリップ対象信号５０９とＲＰＴ成立信号５０１の何れもが成立していない場合および何れかが成立していない場合にＯＲ回路５１３から非トリップ信号５１４が出力し、当該再循環ポンプが非トリップ対象であることを表示するランプ５１６が点灯する。
【００３７】
以上のように再循環ポンプごとにＲＰＴ切替論理２３００を設け、燃料棒体数に応じて自動的に必要な再循環ポンプをトリップさせるようにした、つまり再循環ポンプごとに個々に燃料棒体数に応じてトリップさせるか否かを決めるようにしことにより、原子炉の運転状態に対する再循環ポンプのトリップ台数の最適化がさらに進み、主蒸気配管の閉止時における原子炉の安定性をより一層高めることができるようになる。図６にその効果についてトリップ台数固定の場合と比較した例を示す。図６の縦軸は燃料の熱的健全性であり、横軸は燃料棒体数である。図は燃料棒体数が３３１〜８７２本の間の場合についてのデータ例であり、この間で装荷燃料棒体数が変化する場合に、本発明であると、燃料棒の熱的健全性の目標範囲（目標値以下の範囲）を常に達成することができるのに対し、トリップ台数が６台または７台の何れかに固定される場合には燃料棒体数によっては目標範囲を保てない状態を招くことになる。
【００３８】
すなわち燃料棒体数によらずにトリップ台数が固定である従来のシステムでは、図中に点線で示すように、６台固定の場合には、燃料棒体数が少なければ熱的健全性の指標であるΔＭＣＰＲを目標範囲とすることが可能であるが、燃料棒体数が多くなると再循環ポンプトリップ効果が不足して目標範囲を満足することができなくなる。一方、７台固定の場合には、燃料棒体数が多ければ目標範囲を満足させることが可能であるが、燃料棒体数が少なくなると再循環ポンプトリップ効果が過剰になって目標範囲を満足することができなくなる。これに対して、燃料棒体数に応じてトリップ台数を調整する本発明では、図中に実線で示すように、燃料棒体数にかかわりなく常に目標範囲を達成することができる。
【００３９】
本実施形態のように燃料棒体数に応じて自動的にトリップ台数を設定する場合にもＲＰＴ設定異常監視装置を設けるのが好ましい。そのＲＰＴ設定異常監視装置の構成例を図７に示す。このＲＰＴ設定異常監視装置６００は、ＲＰＴ切替論理２３００と同様に再循環ポンプ６ａ〜６ｊのそれぞれについて設けられるものであり、ＲＰＴ切替論理２３００によりトリップ対象と指定された再循環ポンプについてその指定が誤っている場合にそのことを報知する手段である警報器６０１が設けられている。この警報器６０１の作動制御を行う制御回路は、燃料棒体数信号４０１とＲＰＴ切替論理２３００におけるトリップ対象信号５０９を入力信号としている。
【００４０】
燃料棒体数信号４０１は判定回路６０２に入力する。判定回路６０２では、図中に例示するような燃料棒体数・トリップ対象ポンプ対応表として形成された対応データ６０３から得られる燃料棒体数と当該再循環ポンプのトリップ対象化の関係についてのデータを基に判定がなされ、当該再循環ポンプがトリップ対象となるべきでない場合には非トリップ対象信号６０４が出力される。この非トリップ対象信号６０４はトリップ対象信号５０９とともにＡＮＤ回路６０５に入力する。そして非トリップ対象信号６０４とトリップ対象信号５０９がともに成立している場合にＡＮＤ回路６０５が成立して警報６０１が点灯し、装荷燃料棒体数に対して当該再循環ポンプのトリップ指定が誤りであるとして「ＲＰＴ設定異常」を報せる。なお、以上の実施形態ではトリップ対象指定の誤りを報せる方式としているが、これに代えて、トリップ対象除外指定の誤りを報せる方式とするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、インターナル再循環ポンプ方式の改良型沸騰水型原子炉における再循環ポンプのトリップ制御に適用することができる。そして本発明を適用することにより、原子炉の運転状態に応じて、より適切な台数で再循環ポンプをトリップさせることで、主蒸気配管の閉止時における原子炉の安定性をより高めることが可能となる。したがって本発明は、改良型沸騰水型原子炉の安全性をさらに高めるのに大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態による再循環ポンプトリップ制御システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１のＲＰＴ設備におけるＲＰＴ論理の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態におけるＲＰＴ設定異常監視装置の構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態による再循環ポンプトリップ制御システムの全体構成を示す図である。
【図５】図４のＲＰＴ設備におけるＲＰＴ論理に組み込まれるＲＰＴ切替論理の具体的構成を示す図である。
【図６】本発明による効果についてトリップ台数固定の場合と比較した例を示す図である。
【図７】第２の実施形態におけるＲＰＴ設定異常監視装置の構成を示す図である。
【図８】従来の再循環ポンプトリップ制御システムの全体構成を示す図である。
【図９】図８のＲＰＴ設備におけるＲＰＴ論理の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    原子炉
３    主蒸気配管
６    再循環ポンプ
３００    トリップ台数切替スイッチ
４００    ＲＰＴ設定異常監視装置
４０１    燃料棒体数信号
１１００、２１００    再循環ポンプトリップ設備
１２００、２２００    ＲＰＴ論理
２３００    ＲＰＴ切替論理
【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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