JP4363853B2 - 反応炉炉心出口での冷却材の平均温度制御方法、原子反応炉出口温度制御装置及び原子力発電所 - Google Patents

Description

本発明は、反応炉炉心出口での冷却材の平均温度を制御する方法及び制御装置に関する。又、本発明は、前記制御装置を備えた原子力発電所に関する。

原子炉プラントでは、反応炉が過熱しないことが望まれる。従って、中性子発生率及びその結果引き起こされ、そのエネルギーが熱として得られる核分裂反応の反応率を制御する必要がある。これは、可変挿入深度で原子炉炉心に挿入可能な、中性子吸収材からなる制御棒の位置調整により達成される。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を検出する工程と、前記反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度と設定温度とを比較して、温度制御偏差信号を生成する工程と、反応炉中性子力感知装置を用いることによって、反応炉炉心内における熱発生率を感知し、それに対応する信号を発生する工程と、反応炉流体力感知装置を用いることによって、反応炉炉心を通る作動流体の伝熱率を感知し、それに対応する信号を発生する工程と、前記反応炉中性子力感知装置からの信号と前記反応炉流体力感知装置からの信号とを比較し、前記反応炉中性子力感知装置からの信号と反応炉流体力感知装置からの信号との比較結果と、前記温度制御偏差信号を変換したパワー信号とを比較し、それに対応するパワー制御偏差信号を発生する工程と、前記パワー制御偏差信号に従い、前記反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を調整する工程と、を含むことを特徴とする、反応炉炉心出口での冷却材の平均温度制御方法が提供される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記パワー制御偏差信号を制御棒調節信号へ変換する工程を含むことを特徴とする、反応炉炉心出口での冷却材の平均温度制御方法が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を調節する工程が、制御棒調節信号を制御棒制御装置へ供給し、その信号に応じて制御棒挿入深度を調節することを含むことを特徴とする、反応炉炉心出口での冷却材の平均温度制御方法が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を検出する検出器と、前記検出器により検出された反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度と反応炉炉心出口での冷却材の設定温度とを比較し、温度制御偏差信号を生成する温度比較器と、温度制御偏差信号をパワー信号へ変換する温度制御偏差信号変換手段と、を備える外側ループと；反応炉炉心内で熱発生率を感知し、それに対応する信号を発生する反応炉中性子力感知装置と、反応炉炉心を流れる作動流体の伝熱率を直接感知し、それに対応する信号を直接発生する反応炉流体力感知装置と、前記反応炉中性子力感知装置からの信号と前記反応炉流体力感知装置からの信号とを受信及び比較し、外側ループからのパワー信号を受信し、それを前記反応炉中性子力感知装置からの信号と反応炉流体力感知装置からの信号との比較結果と比較し、パワー制御偏差信号を発生するよう構成されたパワー比較器と、前記パワー制御偏差信号に従って、制御棒の位置を調節する制御棒調節手段と、を備える内側ループと；を含むことを特徴とする、原子反応炉出口温度制御装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記制御棒調節手段が、制御棒の原子反応炉炉心への挿入深度を制御する制御棒挿入深度制御器であることを特徴とする、原子反応炉出口温度制御装置が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記パワー比較器からのパワー制御偏差信号を受信し、このパワー制御偏差信号を制御棒調節信号へと変換し、この制御棒調節信号を前記制御棒調節手段に供給するパワー制御偏差信号変換手段を含むことを特徴とする、原子反応炉出口温度制御装置が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項４〜６のいずれかの構成に加えて、前記温度比較器に接続されて、設定温度を明示する参照手段を含むことを特徴とする、原子反応炉出口温度制御装置が提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を検出する検出器と、前記検出器により検出された反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度と反応炉炉心出口での冷却材の設定温度とを比較し、温度制御偏差信号を生成する温度比較器と、温度制御偏差信号をパワー信号へ変換する温度制御偏差信号変換手段と、を備える外側制御ループと；反応炉炉心内で熱発生率を感知し、それに対応する信号を発生する反応炉中性子力感知装置と、反応炉炉心を流れる作動流体の伝熱率を直接感知し、それに対応する信号を直接発生する反応炉流体力感知装置と、前記反応炉中性子力感知装置からの信号と前記反応炉流体力感知装置からの信号とを受信及び比較し、外側ループからのパワー信号を受信し、それを前記反応炉中性子力感知装置からの信号と反応炉流体力感知装置からの信号との比較結果と比較し、パワー制御偏差信号を発生するよう構成されるパワー比較器と、前記パワー制御偏差信号に従って、制御棒の位置を調節する制御棒調節手段と、を備える内側ループと；を含む原子反応炉出口温度制御装置を備えたことを特徴とする、原子力発電所が提案される。

次に、本発明による原子炉出口温度制御装置の模式図を示す添付の図面を参照して、本発明を実施例により説明する。

図中、符号１０は本発明による原子炉出口温度制御装置全体を示す。

制御装置１０は、反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を検出する検出器１６を備える。検出器１６は温度比較器１８に接続される。装置１０は、比較器１８に接続された参照手段１７を更に備える。参照手段１７は、反応炉炉心出口での冷却材の設定温度と通常よばれる反応炉炉心出口での冷却材の所望平均温度を明示する。

使用の際には、温度比較器１８は、検出器１６により検出された反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度と、参照手段１７により明示された反応炉炉心出口での冷却材の設定温度とを比較し、その比較の結果に応じて温度制御偏差信号を生成する。

制御装置１０は、温度比較器１８が生成した温度制御偏差信号をパワー信号に変換する温度制御偏差信号変換手段２０を備える。

制御装置１０は、反応炉中性子力を感知する反応炉中性子力センサ２２と、反応炉流体力を感知する流体力センサ２４とを更に備える。又、制御装置１０は、前記変換手段２０及び前記各センサ２２、２４が接続されたパワー比較器２６を備える。

使用の際には、パワー比較器２６が、センサ２２により検出された中性子力と、センサ２４により検出された流体力と、変換手段２０から入力されたパワー信号とを比較し、その比較の結果に従ってパワー制御偏差信号を生成する。

制御装置１０は、比較器２６が生成したパワー制御偏差信号を制御棒調節信号へ変換するパワー制御偏差信号変換手段４０を備える。制御装置１０は、制御棒調節手段３０として、変換手段４０から送信された制御棒調節信号を受信し、その信号に応じて原子炉制御棒の反応炉炉心への挿入深度を調節するように構成された制御棒挿入深度制御器を備える。

制御装置１０は、全体を符号１２で示される外側制御ループ又は温度制御ループと、全体を符号１４で示される内側制御ループ又はパワー制御ループとの２つのカスケード式制御ループを備えており、外側制御ループが内側制御ループを順に作動させる。前記検出器１６と参照手段１７と比較器１８と変換手段２０とはすべて外側制御ループ１２の部分を構成し、前記反応炉中性子力センサ２２と反応炉流体力センサ２４と比較器２６と変換手段４０とはすべて内側制御ループ１４の部分を構成する。外側制御ループ１２からの出力信号（すなわち、パワー信号）は、反応炉炉心出口での冷却材の設定（又は、所望）温度に対する反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度の偏差の関数である。このパワー出力信号が、内側制御ループ１４を起動させる。内側制御ループ１４は次に、外側制御ループ１２からの出力パワー信号に従って、制御棒を変位させて反応炉中性子力を制御する。

従って、外側制御ループ１２への入力信号は、反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度と反応炉炉心出口での冷却材の設定温度である。これら２つの入力信号の制御偏差がパワー信号に変換され、そのパワー信号が外側制御ループ１２の出力信号を構成し、ひいては、反応炉中性子力センサ２２により検知された実測反応炉中性子力及びセンサ２４により検知された実測反応炉流体力とともに内側制御ループ１４への入力信号となる。

使用の際には、制御装置１０は通常、原子炉が待機モード又は操作モードにある時、及び異なる操作モード間の移行中に作動する。

本発明には、本発明による制御装置を備えた原子力発電所も含まれる。

作動流体へ伝導される熱エネルギーへの原子力エネルギーの変換を促進する反応炉ユニットと、熱エネルギーの電気への変換を促進するパワー変換ユニットとを有する原子力発電所では、反応炉ユニットとパワー変換ユニットとを相互に接続する作動流体用閉循環路の最高温度が、反応炉炉心出口での冷却材の平均温度により設定される。本発明による制御装置１０によれば、上記のような閉循環路での最高温度の調整が容易となる。

又、本発明者等は、反応炉の原子力（すなわち原子炉炉心出口温度）にハンチングの問題があり、その結果、原子力の大きさにピーク（又はスパイク）が存在し、そのピークが核燃料に損害を与える可能性のあることを認識している。本発明者らは、上記の一体型温度制御器を使用することにより、ハンチングとスパイクの問題が少なくとも軽減できるであろうと考えている。

本発明による原子炉出口温度制御装置の模式図である。

１０・・・原子炉出口温度制御装置
１２・・・外側制御ループ
１４・・・内側制御ループ
１６・・・検出器
１７・・・参照手段
１８・・・温度比較器
２０・・・温度制御偏差信号変換手段
２２・・・反応炉中性子力センサ（反応炉中性子力感知装置）
２４・・・反応炉流体力センサ（反応炉流体力感知装置）
２６・・・パワー比較器
３０・・・制御棒調節手段
４０・・・パワー制御偏差信号変換手段

Claims (8)

1. 反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を検出する工程と、
   前記反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度と設定温度とを比較して、温度制御偏差信号を生成する工程と、
   反応炉中性子力感知装置を用いることによって、反応炉炉心内における熱発生率を感知し、それに対応する信号を発生する工程と、
   反応炉流体力感知装置を用いることによって、反応炉炉心を通る作動流体の伝熱率を感知し、それに対応する信号を発生する工程と、
   前記反応炉中性子力感知装置からの信号と前記反応炉流体力感知装置からの信号とを比較し、前記反応炉中性子力感知装置からの信号と反応炉流体力感知装置からの信号との比較結果と、前記温度制御偏差信号を変換したパワー信号とを比較し、それに対応するパワー制御偏差信号を発生する工程と、
   前記パワー制御偏差信号に従い、前記反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を調整する工程と、
   を含むことを特徴とする、反応炉炉心出口での冷却材の平均温度制御方法。
2. 前記パワー制御偏差信号を制御棒調節信号へ変換する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の反応炉炉心出口での冷却材の平均温度制御方法。
3. 前記反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を調節する工程が、制御棒調節信号を制御棒制御装置へ供給し、その信号に応じて制御棒挿入深度を調節することを含むことを特徴とする、請求項２に記載の反応炉炉心出口での冷却材の平均温度制御方法。
4. 反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を検出する検出器と、
   前記検出器により検出された反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度と反応炉炉心出口での冷却材の設定温度とを比較し、温度制御偏差信号を生成する温度比較器と、
   温度制御偏差信号をパワー信号へ変換する温度制御偏差信号変換手段と、
   を備える外側ループと；
   反応炉炉心内で熱発生率を感知し、それに対応する信号を発生する反応炉中性子力感知装置と、
   反応炉炉心を流れる作動流体の伝熱率を直接感知し、それに対応する信号を直接発生する反応炉流体力感知装置と、
   前記反応炉中性子力感知装置からの信号と前記反応炉流体力感知装置からの信号とを受信及び比較し、外側ループからのパワー信号を受信し、それを前記反応炉中性子力感知装置からの信号と反応炉流体力感知装置からの信号との比較結果と比較し、パワー制御偏差信号を発生するよう構成されたパワー比較器と、
   前記パワー制御偏差信号に従って、制御棒の位置を調節する制御棒調節手段と、
   を備える内側ループと；
   を含むことを特徴とする、原子反応炉出口温度制御装置。
5. 前記制御棒調節手段が、制御棒の原子反応炉炉心への挿入深度を制御する制御棒挿入深度制御器であることを特徴とする、請求項４に記載の原子反応炉出口温度制御装置。
6. 前記パワー比較器からのパワー制御偏差信号を受信し、このパワー制御偏差信号を制御棒調節信号へと変換し、この制御棒調節信号を前記制御棒調節手段に供給するパワー制御偏差信号変換手段を含むことを特徴とする、請求項４に記載の原子反応炉出口温度制御装置。
7. 前記温度比較器に接続されて、設定温度を明示する参照手段を含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の原子反応炉出口温度制御装置。
8. 反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度を検出する検出器と、
   前記検出器により検出された反応炉炉心出口での冷却材の実際の平均温度と反応炉炉心出口での冷却材の設定温度とを比較し、温度制御偏差信号を生成する温度比較器と、
   温度制御偏差信号をパワー信号へ変換する温度制御偏差信号変換手段と、
   を備える外側制御ループと；
   反応炉炉心内で熱発生率を感知し、それに対応する信号を発生する反応炉中性子力感知装置と、
   反応炉炉心を流れる作動流体の伝熱率を直接感知し、それに対応する信号を直接発生する反応炉流体力感知装置と、
   前記反応炉中性子力感知装置からの信号と前記反応炉流体力感知装置からの信号とを受信及び比較し、外側ループからのパワー信号を受信し、それを前記反応炉中性子力感知装置からの信号と反応炉流体力感知装置からの信号との比較結果と比較し、パワー制御偏差信号を発生するよう構成されるパワー比較器と、
   前記パワー制御偏差信号に従って、制御棒の位置を調節する制御棒調節手段と、
   を備える内側ループと；
   を含む原子反応炉出口温度制御装置を備えたことを特徴とする、原子力発電所。

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