JPS5928802B2 - 原子力プラントの蒸気温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子カプラントの蒸気温度特に蒸発器出口の蒸
気温度を制御する装置に関する。

原子カプラント例えば高速増殖炉プラントにおいて通常
負荷（３０係〜１００％）運転の制御方式はすでにかな
りの検討がなされ一応の方式が得られているようである
が、起動・停止（０係〜３０係負荷）に対しては、はと
んど未着手の状態にあり積極的な制御を加えたものは見
かけられない。

この理由は起動・停止時のように蒸気圧力の大幅な変化
がある場合にはその変化が沸騰の状況に多大の影響を及
ぼし不都合な結果をまねくためである。

例えば起動時には起動時間を短かくするためにまず蒸発
器出口の蒸気を早い時機に過熱蒸気とする必要がある。

それには初め圧力を低い状態にして被加熱流体の飽和温
度を下げて２次ナトリウムとの温度差を大きくすること
によって入熱を増やし定格の圧力まで徐々に増圧して行
（方法が考えられるが次のような問題があって充分な効
果が得られな℃・のが現状である。

いま蒸発器内の圧力が上がると（一般に６０〜１７Ｏａ
ｔａの範囲にある）その圧力に対応する飽和水エンタル
ピが比例的に上昇し、最初あるエンタルピで飽和域に入
っていた蒸気が昇圧により減温し、はなはだしい場合に
は再びサブクール域に戻ってしまうという現象が生じ、
蒸発器出口以降の配管や過熱器、タービン等に腐食や熱
サイクル疲労破壊を発生させるという不具合を生ずる。

又、停止時には蒸気圧力を減少させるとかえって、蒸気
発生量や蒸気温度が増大し、起動時と同様な不具合が発
生する。

本発明は、前記したような予想される不具合を発生させ
ずにプラントを効率よくかつ迅速に起動。

停止させるためになされたものである。

すなわち本発明は、熱媒体循環系に対応して蒸発器を貫
流する蒸気循環系の前記蒸発器より上流側に流量制御器
を設け、前記蒸発器より下流側の前記蒸気循環系に圧力
設定器を含む蒸気圧力制御装置を設け、前記流量制御器
に減算器を経由して連絡する給水信号発生器を設け、前
記減算器に調整器を経由して前記圧力設定器を連絡した
原子カプラントの蒸気温度制御装置に係り、本発明によ
れば、蒸気循環系の圧力を増減する場合に蒸気圧力制御
装置の圧力設定器による圧力設定信号を流量制御系に付
加し給水流量を圧力変化に先立って調整するので、蒸気
温度を所定の値に保持しながら蒸気圧力の増減を行なう
ことができ、ひいてはプラントの起動停止を効率よくか
つ迅速に行なうことができる。

次に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、本実施例の制御装置によって蒸気圧力が制御
される高速増殖炉プラントの系統図である。

第１図において１は原子炉の炉心で、この炉心１には、
制御棒駆動装置２を具備する制御棒３が挿入される。

前記炉心１を流れる熱媒体すなわち液体ナトリウムの循
環系４は、中間熱交換器５および１次循環ポンプ６を通
る。

前記循環系４は通常１次Ｎａループ４と呼ばれる。

同１次Ｎａループ４に対応して前記中間熱交換器５を通
る熱媒体すなわち液体ナトリウムの２次循環系すなわち
２次Ｎａループ７は、過熱器８と再熱器９とを分れて通
り、合流後蓋発器１０と２次循環ポンプ１１とを順次通
り前記中間熱交換器５に帰環する。

給水ポンプ１２を出て給水制御弁１３を通り、前記２次
Ｎａループ７に対応して蒸発器１０および過熱器８を順
次通り、更に調速弁１４を通って高圧タービン１５に至
り、同高圧タービン１５を出て再熱器９を通り低圧ター
ビンに至った後前記給水ポンプ１３′に帰環する蒸気循
環系１６が設げられている。

第２図は本実施例の制御装置の系統を示したもので、第
２図において蒸発器１０より出る蒸気循環系１６に設げ
られた温度検出器１７、比較器１８を介して蒸発器出口
温度設定器１９に連絡し、同比較器１８は比例積分動作
調節器２０を介して加算器２１に連絡し、これら温度検
出器１７、比較器１８、蒸発器出口温度設定器１９、比
例積分動作調節器２０および加算器２１はいわゆる補償
回路を形成している。

図示しない中央制御装置に関して設けられた給水信号発
生器２２は、減算器２３、および加算器２１を介して制
御器すなわち回転数調節器２４に電気的に連絡し、前記
回転数調節器２４は給水ポンプ１２に付設されている。

前記調速弁１４に関して蒸気循環系１６に設げられた圧
力検出器２５は比較器２６を介して、比例積分動作調節
器２７と圧力設定器２８とに電気的に連絡し、前記比例
積分動作調節器２７は前記調速弁１４に連絡している。

これら調速弁１４、圧力検出器２５、比較器２６、比例
積分動作調節器２７および圧力設定器２８は一体となっ
て蒸気圧力制御装置２９を形成すると共に前記圧力設定
器２８は調節器すなわち比例微分動作調節器３０を介し
て前記減算器２３に電気的に連絡□している。

まず前記した構成の本実施例が適用されたプラント（第
１図）の通常運転について説明すると炉心１で発生した
核反応熱は１次Ｎａループ４を流れる液体ナトリウムに
伝えられ、受熱して昇温しだ液体ナトリウムは中間熱交
換器５に流入し、ここで２次Ｎａループ７を流れる液体
ナトリウムに授熱し、それ自体は減温して低温となり１
次循環ポンプ６を通って再び炉心１に戻り、運転中はこ
のサイクルを繰返す。

前記したように中間熱交換器５で受熱し高温となった２
次Ｎａループ７の液体ナトリウムは、過熱器８および再
熱器９を流れて蒸気循環系１６の蒸気に授熱し、更に蒸
発器１０に入って蒸気循環系１６を流れて蒸発器１０に
入る給水に授熱し従って前記給水は沸騰蒸発し蒸気とな
る。

蒸発器１０を出た液体ナトリウムは２次循環ポンプ１１
を通り中間熱交換器５に戻り、運転中は前述したような
サイクルを繰返して２次Ｎａループ７を循環する。

又前述のように蒸気循環系１６はある部分では水が流れ
、ある部分では蒸気が流れる。

次に前記した構成を有する本実施例の作用を起動時を例
にとって説明する。

制御棒１駆動装置２は図示しない通常の制御装置により
指令を受けて制御され、炉心１は所要の熱出力を発生し
ている。

１次循環ポンプ６と２次循環ポンプとは適宜作動し、前
記炉心１の熱出力に見合う量の液体ナトリウムをそれぞ
れ１次Ｎａループ４および２次Ｎａループ７に循環させ
ている。

これに対し給水ポンプ１２は給水信号発生器２２の基準
給水信号を受けて回転制御され所定の給水を蒸発器１０
に供給し規定の特性に達しない蒸気（又は水）は蒸気循
環系１６に設けられた図示しない排出系から外部に逃が
している。

蒸気循環系１６の初期圧力は通常の方法で予め所定の圧
力（例えば６０ａｔａ程度）にあげられているから、蒸
気圧力制御装置２９は前記初期圧力からタービン併入圧
力を超えて所定の値まで蒸気循環系１６の圧力を徐々に
一様の勾配で上昇させる。

この変化する設定圧力は圧力設定器２８から時間の関数
として出力され、比較器２６で圧力検出器２５による検
出圧力と比較されて圧力偏差が出力される。

同圧力偏差は比例積分動作調節器２７に入力し処理され
てその出力により調速弁１４の弁開度が調整され蒸気循
環系１６の圧力は前記設定圧力に従って上昇する。

この蒸気圧力制御装置２９の作用と同時に前記設定圧力
は比例微分動作調節器３０に送られ、ここで圧力勾配に
比例する項と圧力変化に比例する項との合算の出力信号
すなわちフィードフォワード信号が発生され減算器２３
に入力する。

同フィードフォワード信号は前記基準信号に負に作用し
減算器２３から回転数調整器２４に入る入力は前記フィ
ードフォワード信号の分だけ減少し、従って給水ポンプ
１２の回転数は減少し、蒸発器１０に供給される給水量
が減少し、従って蒸発器１０における単位流量当りの受
熱量は増大する。

前記蒸気圧力制御装置２９の作用による昇圧により蒸発
器１０内で沸騰領域の変化はおきるが、前記比例微分動
作調節器３０の作用により予め、かつ昇圧作用中給水流
量が減少されているので蒸気循環系１６の蒸発器１０の
出口温度は所定の値に保持される。

温度検出器１７等を含む補償回路は、前記所定の値の設
定温度を出力する蒸発器出口温度設定器１９の作用によ
り補償信号を加算器２１に付加し前述のフィードフォワ
ード信号による作用を補完する。

なお前述の設定圧力は一様勾配の上昇圧力としたが、他
のパターン例えば階段状に上昇する変化圧力としてもよ
いことは勿論であり、又前記基準給水信号は一定に保持
しなくても徐々に増加させることも考えられる。

前述したように本実施例によれば蒸気圧力制御装置２９
の圧力設定器２８の設定圧力を比例微分することにより
蒸気循環系１６の昇圧に先立ちかつ並行して給水流量を
減少するので昇圧による温度降下を防止しえ、ひいては
蒸気循環系１６の配管、過熱器９およびタービン等に過
大な熱応力や腐食等を発生することなく、プラントを効
率よく迅速に起動することができる。

以上本実施例による起動時の蒸発器出口温度の制御作用
を詳述したが、停機時は起動時とは逆に圧力設定器２８
の設定圧力として一様に減少する圧力を使用すれば所期
の目的が達成されることは当業者なら容易に理解できる
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例が適用されたプラントの系統図
、第２図は本発明の実施例を示す系統図である。 １・・・炉心、７・・・２次Ｎａループ、１０・・・蒸
発器、１２・・・給水ポンプ、１４・・・調速弁、１６
・・・蒸気循環系、２１・・・加算器、２２・・・給水
信号発生器、２３・・・減算器、２４・・・回転数調整
器、２５・・・圧力検出器、２６・・・比較器、２７・
・・比例積分動作調整器、２８・・・圧力設定器、２９
・・・蒸気圧力制御装置、３０・・・比例微分動作調節
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱媒体循環系に対応して蒸発器を貫流する蒸気循環
   系の前記蒸発器より上流側に流量制御器を設け、前記蒸
   発器より下流側の前記蒸気循環系に圧力設定器を含む蒸
   気圧力制御装置を設け、前記流量制御器に減算器を経由
   して連絡する給水信号発生器を設け、前記減算器に調整
   器を経由して前記圧力設定器を連絡したことを特徴とす
   る原子カプラントの蒸気温度制御装置。