(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された目標発電機出力値とフィードバックされた発電機出力との偏差に基づいて算出した目標原子炉出力値と、フィードバックされた原子炉出力との偏差から、負荷設定偏差信号又は負荷設定信号を演算してタービン制御装置に出力するタービン制御と、制御棒操作信号を演算して制御棒駆動制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉の制御棒制御と、水位設定信号を演算して給水制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉内の水位制御と、フィードバックされた発電機出力，原子炉出力及び水位と、切換ルール及び判定値に従って前記制御棒制御と水位制御のいずれかを選択して出力する切換判定器を有する原子炉出力制御装置。
【請求項２】
設定された目標発電機出力値とフィードバックされた発電機出力との偏差に基づいて算出した目標原子炉出力値と、フィードバックされた原子炉出力との偏差から、負荷設定偏差信号又は負荷設定信号を演算してタービン制御装置に出力するタービン制御と、制御棒操作信号を演算して制御棒駆動制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉の制御棒制御と、水位設定信号を演算して給水制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉内の水位制御と、フィードバックされた発電機出力，原子炉出力及び水位と、切換ルール及び判定値に従って前記制御棒制御が選択されると、給水制御装置に偏差がゼロの信号を送信する切換判定器を有する原子炉出力制御装置。
【請求項３】
設定された目標原子炉出力値とフィードバックされた原子炉出力の偏差である原子炉出力偏差から、負荷設定偏差信号又は負荷設定信号を演算してタービン制御装置に出力するタービン制御と、制御棒操作信号を演算して制御棒駆動制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉の制御棒制御と、水位設定信号を演算して給水制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉内の水位制御と、フィードバックされた原子炉出力，発電機出力，水位を予め記憶手段に格納した切換ルール及び判定値と比較し、その結果に基づいて制御棒制御と水位制御を切換える切換判定器を備えた原子炉出力制御装置。
【請求項４】
設定された目標発電機出力値とフィードバックされた発電機出力との偏差に基づいて算出した目標原子炉出力値と、フィードバックされた原子炉出力との偏差から、負荷設定偏差信号又は負荷設定信号を演算してタービン制御装置に出力するタービン制御と、制御棒操作信号を演算して制御棒駆動制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉の制御棒制御と、設定された炉心流量設定値と炉心流量測定値との偏差に基づいて水位設定値信号を演算し給水制御装置に出力する水位制御と、フィードバックされた発電機出力，原子炉出力，炉心流量及び水位と、切換ルール及び判定値に従って前記制御棒制御と水位制御のいずれかを選択して出力する切換判定器を有する原子炉出力制御装置。
【請求項５】
設定された目標発電機出力値とフィードバックされた発電機出力との偏差に基づいて算出した目標原子炉出力値と、フィードバックされた原子炉出力との偏差から、負荷設定偏差信号又は負荷設定信号を演算してタービン制御装置に出力するタービン制御と、制御棒操作信号を演算して制御棒駆動制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉の制御棒制御と、設定された炉心最小限界出力比とプロセスコンピュータで評価した最小限界出力比の偏差に基づき、原子炉水位を制御する水位制御と、フィードバックされた原子炉出力，発電機出力，最小限界出力比，水位と、予め記憶装置に格納した切換ルール及び判定値に従って制御棒制御と水位制御を切換える切換判定器とを備えた原子炉出力制御装置。
【請求項６】
前記原子炉出力制御装置が標準水位信号を生成する標準水位信号生成装置を具備するものであって、前記切換判定器が切換ルール及び判定値に従って前記制御棒駆動制御装置と給水制御装置と標準水位信号生成装置への出力のいずれかを選択する請求項１から５のいずれかに記載の原子炉出力制御装置。
【請求項７】
前記原子炉出力制御装置が運転員により手動切換の選択操作が設定される手動切換器を具備するものであって、該手動切換の選択操作が設定された場合は、前記切換判定器からの切換信号をオフ状態とし、手動切換器からの切換信号により前記制御棒駆動制御装置と給水制御装置と標準水位信号生成装置の切換を行う請求項６に記載の原子炉出力制御装置。
【請求項８】
前記切換判定器により制御棒制御が選択された場合は、一定の水位設定値信号を前記給
水制御装置に出力する請求項１，３，４，５のいずれかに記載の原子炉出力制御装置。
【請求項９】
前記水位設定信号が水位設定範囲を逸脱しないための出力制限を行う出力制限器を具備した請求項１から４のいずれかに記載の原子炉出力制御装置。
【請求項１０】
前記最小限界出力比と設定信号との偏差である最小限界出力比偏差を入力し、最小限界出力比偏差が正で、かつ水位設定値が設定上限未満の場合に、水位設定増加器において一定の変化率で水位設定値を増加し、給水制御系に水位設定信号として出力する請求項５に記載の原子炉出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然循環型沸騰水型原子炉の出力を自動制御するための原子炉出力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の反応度調整は、中性子吸収材を含んだ制御棒の炉心への引抜・挿入操作と、中性子減速材を兼ねた炉心冷却水の炉心への再循環流量を調節することで行っている。起動時の出力上昇過程のうち、起動開始後から発電機並列までの間は制御棒引抜き操作により反応度調整を行い、発電機並列後は制御棒引抜き操作と再循環流量を増加させ反応度調整を行っている。起動時は、これらの反応度調整に加えて、補機の起動や弁の開閉操作などを実施する必要があり、運転員の負担が大きいため、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）では、起動時の制御棒操作及び再循環流量操作を自動化して、運手員の負担軽減を図っている。
【０００３】
例えば、〔特許文献１〕には、原子炉の出力が制御棒駆動装置により制御される制御棒の位置と、インターナルポンプにより制御される冷却水の再循環流量により制御され、制御棒駆動装置は制御棒駆動制御装置により、インターナルポンプは再循環流量制御装置によりインバータコントローラを介して制御されることが記載されている。又、原子炉内で発生した蒸気は主蒸気系を通ってタービン装置に送られ、復水器で復水されて給水系統及び給水ポンプを経て原子炉に戻され、主蒸気系からタービン装置に供給される蒸気量はタービン制御装置により制御されることが記載されている。
【０００４】
又、〔特許文献２〕には、水位設定手段で設定した水位設定値より低く設定した選択水位設定手段と、水位設定手段からの水位設定信号を選択水位設定手段の水位設定信号に切換える切替要素と、予め選択された制御棒の挿入動作により切換要素を切換える水位設定変更信号を出力する水位設定変更手段を備えて、保護系おける原子炉水位高の検出がなく、選択制御棒作動に際してのタービンのトリップ，原子炉スクラムを回避する給水制御装置が開示されている。
【０００５】
このような既存の沸騰水型原子炉や改良型沸騰水型原子炉に対して、より経済性を追求した原子炉として自然循環型沸騰水型原子炉が開発されつつある。この自然循環型沸騰水型原子炉は、既存の沸騰水型原子炉や改良型沸騰水型原子炉で用いられていたインターナルポンプやジェットポンプといった原子炉冷却水を強制的に再循環させる装置、それに付随した設備，制御装置がない簡素化された構造である。このため、従来は、インターナルポンプ等を使用した再循環流量制御による原子炉出力制御を行っていたが、この重要な制御ができないようになっている。
【０００６】
このように、自然循環型沸騰水型原子炉では、原子炉出力制御は、主として制御棒の引抜・挿入操作により行われるが、制御棒操作による出力制御では出力の微調整が難しいこと、制御棒操作に伴って比較的大きな出力分布の変化が生じるために局所的に加熱され熱的制限範囲外となる可能性が大きいことから、定格出力付近での出力制御が難しい点がある。
【０００７】
制御棒操作による出力制御を補完するものとして、〔特許文献３〕に記載のように、原子炉容器と炉心を取囲むシュラウドとの間に形成されて炉心から吐出された冷却材を炉心へ戻す冷却材下降流路内における冷却材液位を、原子炉出力要求信号に基づいてシュラウド内における冷却材液位よりも下方で調整し、この冷却材液位内で冷却材液位の調整により原子炉出力を要求される所定の原子炉出力になるように制御して、炉心流量の調整幅を大きくし、炉心流量調整による負荷変動に追従させる出力制御装置がある。
【０００８】
【特許文献１】特許２９０２２１７号公報
【特許文献２】特開平６−１２３７９７号公報
【特許文献３】特開昭６３−２２３５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
自然循環型沸騰水型原子炉では、経済性や保守性の追求に加え、沸騰水型原子炉より運転性が優れていることが望まれている。そのためには、起動時の反応度制御を自動化することが必要である。しかし、前述したように、制御棒操作による出力制御では、出力の微調整が難しいこと、局所的な加熱による熱的制限範囲外となる可能性が大きいため、定格出力付近での出力制御が難しいという問題がある。このため、〔特許文献３〕に記載のように、水位による出力制御と組み合わせる方法がある。
【００１０】
〔特許文献３〕の方法は、切換えスイッチを動作させて一要素制御を行っているので、水位を制御棒操作とは独立に手動又は自動で制御するものである。水位を制御棒操作とは独立に手動又は自動で制御すると、例えば制御棒を挿入すると水位が下がるが、出力を下げるために水位制御が行われると水位が下がるように制御され、水位監視レベルの下限に到達する可能性が生じる。このように、制御棒の操作による出力変化に伴う水位変動と、給水制御での水位設定変更の制御が同一方向になされた場合には、大きな変動を生じ水位監視レベルの上限または下限に到達して、自動制御停止やスクラムに至るという問題がある。この自動制御停止やスクラムに至るのを防止しようとすると、水位設定範囲を限定して余裕を確保する必要が生じ、出力制御に利用できる水位設定範囲が狭められてしまうという問題が生じる。
【００１１】
本発明の第１の目的は、制御棒操作と水位調整による反応度制御を行う場合に、安定した水位を保つことができる原子炉出力制御装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、制御棒操作と水位調整による反応度制御を行う場合に、水位調整範囲を大きく確保して出力制御できる原子炉出力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の原子炉出力制御装置は、設定された目標発電機出力値とフィードバックされた発電機出力との偏差から、又は目標原子炉出力値とフィードバックされた原子炉出力との偏差から、負荷設定偏差信号又は負荷設定信号を演算してタービン制御装置に出力するタービン制御と、制御棒操作信号を演算して制御棒駆動制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉の制御棒制御と、水位設定信号を演算して給水制御装置に出力する自然循環型沸騰水原子炉内の水位制御と、フィードバックされた発電機出力，原子炉出力及び水位と、切換ルール及び判定値に従って前記制御棒制御と水位制御のいずれかを選択して出力する切換判定器を有するものである。
【００１４】
特に、制御棒追従制御では、一定の水位設定値信号を給水制御装置に出力することで、制御棒操作時の大きな水位変動を防止する。また、給水制御装置から手動操作信号または自動操作信号を取り込み、給水制御装置が出力制御装置による自動水位設定を受け付けている場合に、自動出力制御を可能とすることで、手動による水位設定変更と自動出力制御による水位変動が重なることを防止する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、自然循環型沸騰水型原子炉において、制御棒操作による出力制御と水位調整による出力制御とを出力制御装置で一括して実施することにより、制御棒操作時の出力変化に伴う水位変動と給水制御での水位設定変更が同一方向に重なって制御されるのを防止でき、水位調整により安定した出力制御を実現するとともに、水位調整範囲を大きく確保できる。これにより、制御棒操作と水位調整を組み合わせた自動反応度制御が可能となり、定格出力付近での出力の微調整や熱的制限値抵触の回避ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施例を図１から図７により説明する。図１は、本実施例の原子力発電設備の構成を示す図、図２は本実施例の原子炉の縦断面図である。
【００１７】
原子炉６は、自然循環型沸騰水原子炉であり、図２に示すように、原子炉圧力容器５１内の下方側には燃料集合体５７が設けられた炉心５２が設置され、炉心５２の上部には自然循環量を増加させるためのチムニ５３が設置されている。チムニ５３の上部には、チムニ５３を通過した冷却水の気液分離を行うための気液分離器５４，蒸気ドーム５８に設置された気液分離器５４で分離された蒸気を乾燥させるための蒸気乾燥器５５が設けられている。
【００１８】
原子炉圧力容器５１の上方の蒸気乾燥器５５位置には、主蒸気管５６が設けられ、主蒸気管５６は主蒸気加減弁１３及びバイパス弁１４に接続されている。主蒸気加減弁１３はタービン７を介して復水器９に接続されている。タービン７は、詳細には図示していないが、高圧タービンと低圧タービンで構成され、高圧タービンと低圧タービンの間に湿分分離器又は湿分分離過熱器が設けられている。タービン７には発電機８が連結され、タービン７により回転駆動されて発電を行う。一方、バイパス弁１４も復水器９に接続されている。復水器９は、給水ポンプ１０，給水流量調整弁１１を介して給水管５９により原子炉６に接続されている。給水は、原子炉圧力容器５１内の給水スーパーチャージャー６０で行われ、再循環水と混合してシュラウド６１と原子炉圧力容器５１との間のダウンカマ
６２を通り、炉心５３に下側から供給される。炉心支持板には差圧計が設けられており、差圧計により計測される圧力差から求められる炉心流量が出力制御装置１にフィードバックされるようになっている。
【００１９】
原子炉６内の下方の炉心５２には制御棒１５が設けられ、制御棒１５を駆動する制御棒駆動装置４に接続されている。制御棒駆動装置４は、制御棒駆動制御装置２に接続されている。給水ポンプ１０及び給水流量調整弁１１は給水制御装置１８に接続されている。主蒸気加減弁１３及びバイパス弁１４はタービン制御装置１２に接続されている。
【００２０】
制御棒駆動制御装置２，給水制御装置１８及びタービン制御装置１２は出力制御装置１に接続され、出力制御装置１はプロセス計算機１７に接続されている。出力制御装置１は、制御棒駆動制御装置２に制御棒操作信号を出力する一方、制御棒駆動制御装置２から制御棒位置情報等がフィードバックされ、給水制御装置１８に水位設定信号を出力する一方、給水制御装置１８の制御結果がフィードバックされ、タービン制御装置１２に負荷設定信号を出力する一方、タービン制御装置１２の制御結果及び発電機出力がフィードバックされるようになっている。
【００２１】
図３は、出力制御装置１の詳細を示す図である。出力制御装置１には、入力装置から運転員により直接入力された目標発電機出力値、又はプロセス計算機１７を介して設定された目標発電機出力値から目標発電機出力信号を発生させる目標出力発生器１９が設けられている。演算器により目標出力発生器１９からの目標発電機出力信号と、フィードバックされた発電機出力との偏差である発電機出力偏差が演算され、発電機出力偏差を入力して比例積分演算器２０にて比例積分演算が行われる。比例積分演算器２０で演算された目標原子炉出力信号と、原子炉出力との偏差である原子炉出力偏差が演算され、制御棒操作信号生成装置２３にて制御棒操作信号が生成される。原子炉出力偏差は、負荷設定偏差信号としてタービン制御装置１２に出力される。水位設定信号生成装置２４では、原子炉出力偏差を入力して水位設定信号が生成され、標準水位信号生成装置２８で発生される標準水位信号との切換えにより水位設定信号が出力されるようになっている。ここで、タービン制御装置１２に出力されるのは負荷設定偏差信号の代わりに負荷設定信号を用いてもよい。
【００２２】
出力制御装置１には、発電機出力，原子炉出力及び水位をフィードバックし、メモリ
２２に記憶された切換ルール及び判定のための判定値により切換判定を行う切換判定器
２１，運転員により設定される手動切換器２７が設けられている。通常は、切換判定器
２１からの信号により水位設定信号生成装置２４と標準水位信号生成装置２８の出力信号が切換えられるようになっている。運転員により手動切換の選択操作が手動切換器２７に設定された場合は、切換判定器２１から切換信号はスイッチによりオフ状態となり、手動切換器２７からの切換信号により、制御棒操作信号生成装置２３，水位設定信号生成装置２４，標準水位信号生成装置２８の切換が行われるようになっている。
【００２３】
ここで、給水制御装置１８から制御状態、すなわち手動操作状態か自動操作状態かの信号を入力し、手動操作がオフ、自動操作がオンの時には、制御棒駆動制御装置２へ制御棒操作信号を、及び給水制御装置１８に水位設定信号を出力するようになっている。
【００２４】
水位設定信号生成装置２４は、図４に示すように構成されている。原子炉出力偏差信号を入力して比例積分演算器２５により比例積分を行い、出力制限器２６により水位設定範囲を逸脱しないように出力制限を行い、水位設定信号を生成する。
【００２５】
このように構成された原子力発電設備の動作について説明する。入力装置から入力された目標発電機出力値、又はプロセス計算機１７を介して設定された目標発電機出力値に発電機８の出力を追従させるため、出力制御装置１は、制御棒駆動制御装置２を介して、制御棒駆動装置４を制御して原子炉６の出力を調整する。
【００２６】
タービン制御装置１２は、出力制御装置１から負荷設定偏差信号を受け、原子炉出力の変化に発電機出力が追従するように主蒸気加減弁１３及びバイパス弁１４を制御する。主蒸気加減弁１３を通った蒸気はタービン７に導かれ、タービン７を駆動して発電機８により発電を行う。タービン７を駆動した蒸気は、復水器９で復水され、給水ポンプ１０により再び原子炉６に戻される。
【００２７】
このとき、出力制御装置１は、給水制御装置１８に水位設定信号を出力し、制御棒駆動制御装置２に制御棒操作指令信号を出力しているので、水位調整による出力制御及び制御棒操作による出力制御と一括して制御することができる。
【００２８】
運転員により発電機出力の目標値及び目標値までの変化率が設定されると、目標出力発生器１９では、時々刻々に実現すべき目標発電機出力値を出力する。この目標発電機出力値と実際の発電機出力の偏差が比例積分演算器２０に入力されて演算され、時々刻々の目標原子炉出力値が出力される。この目標原子炉出力値の演算をファジィ制御等で行うことにより、よりスムーズに制御可能な演算結果を得ることが可能である。
【００３０】
演算された目標原子炉出力値と実際の原子炉出力の偏差は、負荷設定偏差信号又は負荷設定信号としてタービン制御装置１２に出力され、タービン制御装置１２では、発電機出力が原子炉出力の変化に追従するように負荷設定値を調整する。又、原子炉出力偏差信号は、制御棒操作信号生成装置２３と水位設定信号生成装置２４に出力される。このとき、切換判定器２１では、発電機出力，原子炉出力及び水位と、メモリ２２に記憶された切換ルール及び判定値に従って、制御棒追従制御，水位追従制御，標準水位制御のいずれかを選択する。原子炉出力偏差信号は、制御棒追従制御が選択された場合には制御棒操作信号生成装置２３に、水位追従制御が選択された場合には水位設定信号生成装置２４に出力される。標準水位制御が選択された場合には、水位設定信号生成装置２４の信号は出力されなく、標準水位信号生成装置２８から水位設定信号が出力される。又、制御棒追従制御，水位追従制御，標準水位制御のいずれもが選択されなかった場合は、原子炉出力偏差信号は出力されないようになっている。
【００３１】
運転員により手動切換器２７の選択操作が入力された場合は、切換判定器２１の切換信号はオフとなり、代わりに手動切換器２７の切換信号により、制御棒追従制御，水位追従制御，標準水位制御のいずれかが選択される。このように、本実施例によれば、制御棒追従制御，水位追従制御，標準水位制御の切換選択が可能となる。
【００３２】
制御棒操作信号生成装置２３では、原子炉出力偏差が予め設定した正の値よりも大きい場合は制御棒を１操作単位だけ引抜き、予め設定した負の値よりも小さい場合には制御棒を１操作単位だけ挿入し、それ以外の場合には制御棒操作を実施しないというルールにより制御棒操作信号を生成し、制御棒駆動制御装置２に出力する。
【００３３】
水位設定信号生成装置２４では、図４に示すように比例積分演算を行って水位設定信号を生成し、比例積分演算器２５の後段に設けている出力制限器２６により、水位設定信号が水位設定範囲を逸脱しないように制御される。
【００３４】
このように、出力制御装置１に水位設定信号生成装置２４を設けているので、切換判定器２１により制御棒操作による出力制御が選択されると、水位設定信号生成装置２４には原子炉出力偏差としてゼロが送信されるため、水位設定は一定値に保たれる。このように、制御棒操作による出力変更時に水位が変動しても水位設定値が水位変動方向に変更されることがないので、大きな水位変動を防ぐことができる。
【００３５】
図５は、本実施例の出力制御装置１により制御した場合の起動時の炉心出力−炉心流量曲線の一例を示す図である。図５中に示す実線は、水位を通常の位置、すなわち、図２に示すように気液分離器５５の下端より少し上の位置の時に、制御棒操作だけで原子炉出力の上昇を行った場合を示している。このように、制御棒操作だけで原子炉出力を定格値まで上昇させる場合は、熱的制限値に達することがあり、熱的制限値に達した場合は、図示しない熱的制限値監視装置による自動化除外や制御棒操作禁止などが発生し、出力上昇が中断することがある。
【００３６】
図５中の破線は、例えばチムニ５３の上端付近まで水位を低下させ、自然循環量を減少させて、水位を低く保持したまま制御棒を引抜いて出力を定格値まで上昇させ、最終的に出力を定格値に到達させる段階で数％の出力上昇を、水位設定を上昇させて炉心流量増加させている。このように制御を行うことにより、高出力状態での制御棒操作を減少し、炉心流量増加で出力を調整しているので、燃料棒の単位長さ当りの発生する熱量である線出力密度や最小限界出力比などの局所的な熱的パラメータが制限値に近づくのを防ぐことができる。このため、熱的制限値に達することがなくなり、自動化除外や制御棒操作禁止などが発生することがなくなるため、運転員の負担軽減となり、起動時間が延びるのを防止できる。ここで、最小限界出力比は、各燃料集合体毎に、集合体内の燃料が沸騰遷移（液膜消失）しない限界出力ＣＰを現在の出力ＢＰで割った比のうち最小のものをいう。最小限界出力値が、余裕をみて１.３ 程度以上となるように制御される。限界出力ＣＰ，出力ＢＰは、プロセス計算機１７が、検出した流量，原子炉出力，熱的ヒートバランスから炉心性能計算を行うことにより、求めることができる。
【００３７】
又、燃料は燃焼にともなって反応度が大きく変化するため、これを調節して一定出力に保つためには反応度を制御する必要があるが、制御棒による反応度変化幅は大きく、微調整には炉心流量を制御させなければならない。
【００３８】
定格出力運転中の原子炉出力の調整を制御棒操作だけで行うと、微調整ができないため、図７に示すように、定格出力以下の出力で運転する期間が長くロスが大きいが、一旦水位を低下させて水位を低く保持したまま制御棒を引抜いて出力を上昇させ、制御棒操作後に水位調整により出力の微調整を行う場合は、図６に示すように、定格出力を維持できるため、制御棒操作だけの場合に比べてトータルの発電量を大きくできる。
【００３９】
図８は、本発明の他の実施例で、図８に示すように、給水制御装置１８からの自動設定された給水制御装置水位自動信号により制御棒操作信号生成装置２３と水位設定信号生成装置２４の出力信号の切換を行うようになっている。この給水制御装置水位自動信号は、給水制御装置１８が出力制御装置１により自動設定された水位設定値を用いているか、手動により給水制御装置１８に直接設定された設定値を用いているか示しており、給水制御装置水位自動信号を取り込み、自動設定された水位設定値を用いている場合には、制御棒操作信号，水位設定値信号、及び負荷偏差信号を出力し、自動設定された水位設定値を用いていない場合は、出力制御装置１による自動化を停止する。
【００４０】
このように構成することにより、給水制御装置１８での手動による水位設定値変更と、出力制御装置１での出力変更に伴う水位変動とが重なることを防止することができ、大きな水位変動を防ぐことができる。
【００４１】
図９は、本発明の他の実施例で、出力制御装置１は、図３に示す例と同様に構成されているが、本実施例では、出力制御装置１に設けられた入力装置から運転員により直接入力された設定値から目標原子炉出力信号を発生させる目標出力発生器１９が設けられ、原子炉出力との偏差である原子炉出力偏差が演算され、制御棒操作信号生成装置２３にて制御棒操作信号が生成される。原子炉出力偏差は、負荷設定偏差信号としてタービン制御装置１２に出力される。水位設定信号生成装置２４では、原子炉出力偏差を入力して水位設定信号が生成され、標準水位信号生成装置２８で発生される標準水位信号との切換えにより水位設定信号が出力されるようになっている。
【００４２】
このように構成することにより、原子炉出力を目標値に追従させる制御ができ、制御棒操作による出力制御と水位設定変更による出力制御を切換可能とできる。
【００４３】
図１０は、本発明の他の実施例で、出力制御装置１は、図３に示す例と同様に構成されているが、本実施例では、図１に示したフィードバックされる炉心流量と炉心流量の設定信号の偏差を演算しており、切換判定器２１は、発電機出力，原子炉出力，炉心流量及び水位に基づいて、制御棒追従制御と流量制御とを切換えるようになっている。炉心流量の設定値は、運転員が入力して設定するか、出力制御装置１により自動的に設定される。流量制御は、切換判定器２１の信号により、標準水位信号生成装置２８からの出力と、炉心流量偏差信号の切換えが行われ、炉心流量偏差信号を出力する場合は、炉心流量偏差を入力として比例積分演算器２９で、流量偏差が０になるような水位設定値を算出し、出力制限器２６で水位設定範囲内に制限した後、水位設定信号として給水制御装置１８に出力する。制御棒追従制御が選択された場合は、比例積分演算器２９に入力される流量偏差は０となり、一定の水位設定信号が出力される。
【００４４】
このように構成することにより、水位設定値を炉心流量偏差に基づいて演算することができ、炉心流量と炉心出力から熱的パラメータや炉心安定性の評価が行えるので、炉心性能予測計算に基づいて炉心状態が制御でき、予測に沿って熱的パラメータや炉心安定性を管理することができる。
【００４５】
図１１は、本発明の他の実施例で、出力制御装置１は、図１０に示す例と同様に構成されているが、本実施例では、炉心流量をフィードバックする代わりに最小限界出力比をフィードバックしており、比例積分演算器２９と出力制限器２６の代わりに水位設定増加器３１が設けられている。設定信号には、例えば上述した１.３程度に余裕を加えた１.４が設定される。
【００４６】
切換判定器２１は発電機出力，原子炉出力，最小限界出力比及び水位に基づいて、制御棒追従制御と熱的制限値制御とを切換える。水位制御は、最小限界出力比と設定信号との偏差である最小限界出力比偏差を入力し、最小限界出力比偏差が正で、かつ水位設定値が設定上限未満の場合に、水位設定増加器３１において一定の変化率で水位設定値を増加し、給水制御系に水位設定信号として出力する。偏差が負の場合は、水位設定信号の変更は行われない。制御棒追従制御が選択された場合は、水位設定増加器３１に入力される最小限界出力比偏差が０となり、一定の水位設定信号が出力される。
【００４７】
このように構成されているので、水位設定値を熱的制限値偏差に基づいて演算することができ、熱的制限値に達することがなくなり、自動化除外や制御棒操作禁止などが発生することがなくなるため、運転員の負担軽減となり、起動時間が延びるのを防止できる。
【００４８】
本実施例によれば、自然循環型沸騰水型原子炉において、制御棒操作による出力制御と水位調整による出力制御とを出力制御装置で一括して実施することにより、制御棒操作時の出力変化に伴う水位変動と給水制御での水位設定変更が同一方向に重なって制御されるのを防止でき、水位調整により安定した出力制御を実現するとともに、水位調整範囲を大きく確保できる。これにより、制御棒操作と水位調整を組み合わせた自動反応度制御が可能となり、定格出力付近での出力の微調整が行え、熱的制限値を超えるのを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例である原子力発電設備の構成図である。
【図２】本実施例の原子炉の縦断面図である。
【図３】本実施例の出力制御装置の構成図である。
【図４】水位設定値信号生成装置の構成図である。
【図５】起動時の原子炉出力−炉心流量曲線の例を示す図である。
【図６】定格出力運転時の出力の微調整方法を説明する図である。
【図７】定格出力運転時の出力の微調整方法を説明する図である。
【図８】本発明の他の実施例である水位設定が手動の場合の自動停止の例を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例である出力制御装置の構成図である。
【図１０】本発明の他の実施例である出力制御装置の構成図である。
【図１１】本発明の他の実施例である出力制御装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…出力制御装置、２…制御棒駆動制御装置、３…再循環流量制御装置、４…制御棒駆動装置、６…原子炉、７…タービン、８…発電機、９…復水器、１０…給水ポンプ、１１…給水流量調整弁、１２…タービン制御装置、１３…主蒸気加減弁、１４…バイパス弁、１５…制御棒、１６…モード選択スイッチ、１７…プロセス計算機、１８…給水制御装置、１９…目標出力発生器、２０…比例積分演算器、２１…切換判定器、２２…メモリ、
２３…制御棒操作信号生成装置、２４…水位設定信号生成装置、２５…比例積分演算器、２６…出力制限器、２７…手動切換器、２８…標準水位信号生成装置。
【図１】
0004556883.tif 000002
【図２】
0004556883.tif 000003
【図３】
0004556883.tif 000004
【図４】
0004556883.tif 000005
【図５】
0004556883.tif 000006
【図６】
0004556883.tif 000007
【図７】
0004556883.tif 000008
【図８】
0004556883.tif 000009
【図９】
0004556883.tif 000010
【図１０】
0004556883.tif 000011
【図１１】
0004556883.tif 000012