JP2546568B2 - 原子炉水位制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉水位制御方法に
係り、復水給水系の給水ポンプが予備容量を持たない場
合あるいは予備容量が小さい場合において、復水給水系
統のポンプにトリップ等の故障（以下、トリップとい
う）が発生した後の原子炉給水流量の低下による原子炉
水位低下量を低減するために好適な原子炉水位制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７および図８に、従来の原子力発電プ
ラントを示す。図７は、主蒸気系統と復水給水系統と原
子炉再循環制御系統を示すもので、復水器１によって凝
縮された復水は、低圧復水ポンプ２によって昇圧され、
復水浄化装置３によって適正水質に浄化され、高圧復水
ポンプ４によって昇圧され、低圧給水加熱器５によって
加熱され、タービン駆動給水ポンプ７または電動機駆動
給水ポンプ６によって昇圧され、高圧給水加熱器８によ
って加熱され、原子炉圧力容器９に給水される。原子炉
圧力容器９によって発生した蒸気は、蒸気タービン１１
を駆動し、発電機Ｇを回転させ、発電する。

【０００３】原子炉水位制御においては、低負荷時は原
子炉水位検出器１５による単要素制御を行い、高負荷時
は給水流量検出器１４と、原子炉水位検出器１５と、主
蒸気流量検出器１６とを合わせた三要素制御を行う。負
荷変動、過渡事象に対して、タービン駆動給水ポンプ７
においては蒸気加減弁１２によって、一方電動機駆動給
水ポンプ６においては給水流量調節弁１３によって給水
流量を制御して追従させ、原子炉圧力容器９の水位を一
定に保持している。

【０００４】また、プラント出力の制御は、制御棒によ
る原子炉出力制御の他に、通常運転においては原子炉再
循環ポンプ１０により炉心流量を制御し、原子炉出力を
制御している。なお、図７中、１７は原子炉再循環ポン
プ１０と蒸気加減弁１２と給水量制御弁１３の制御器を
示す。

【０００５】前記従来の復水給水系統では、低圧復水ポ
ンプ２、高圧復水ポンプ４が予備機を持っていない場
合、または予備容量が小さい場合において、低圧復水ポ
ンプ２、あるいは高圧復水ポンプ４がトリップした場合
には、原子炉水位を次のように制御する。すなわち、
“原子炉水位低”でかつ“タービン駆動給水ポンプ７ト
リップ”によって、原子炉再循環ポンプ１０をランバッ
クさせ、炉心流量を低下させ、原子炉出力を低下させ、
主蒸気流量を低減させることにより、原子炉水位の低下
を防ぐ。しかし、この従来技術では、低圧復水ポンプ
２、高圧復水ポンプ４が予備機を持たない場合には、原
子炉給水流量の回復が困難で、原子炉水位は水位低で回
復せず、“水位低低”となり、原子炉はスクラムしてし
まう可能性がある。

【０００６】ここで、低圧復水ポンプ２、高圧復水ポン
プ４がトリップすると、下流側ポンプの押込圧力確保の
ため、下流側ポンプもトリップさせる。つまり、例えば
低圧復水ポンプ２の１台がトリップした場合、給水の押
込圧力が低下するので、高圧復水ポンプ４を１台、ター
ビン駆動給水ポンプ７を１台、トリップさせる。そし
て、低圧復水ポンプ２および高圧復水ポンプ４のトリッ
プを、タービン駆動給水ポンプ７のトリップを検出する
ことによって検出している。

【０００７】図８は、原子炉スプレー系統を示すもの
で、電動機駆動給水ポンプ６が１台しかない場合におい
て、プラント起動停止時は電動機駆動給水ポンプ６を使
用するが、その１台の電動機駆動給水ポンプ６がトリッ
プした場合は、原子炉給水が喪失し、“原子炉水位低
低”でスクラムする。

【０００８】そして、原子炉スクラム後、炉内を冷却す
る冷却水がないため、“原子炉水位低低”を水位検出器
１５によって検出し、図８に示す冷却水ポンプ２２を起
動する。この冷却水ポンプ２２により、復水貯蔵タンク
２１内の復水を原子炉圧力容器９に注水し、熱除去を行
う。これと同時に、“原子炉水位低低”により高圧炉心
スプレーポンプ２３を起動し、サプレッションプール２
６内の復水を原子炉圧力容器９内に注水する。冷却水ポ
ンプ２２、高圧炉心スプレーポンプ２３により原子炉圧
力容器９内を減圧後、低圧炉心スプレーポンプ２４によ
りサプレッションプール２６内の復水を原子炉圧力容器
９内に注水し、さらに減圧、減温し原子炉の停止を行
う。なお、図８中、２５は原子炉格納容器を示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】復水貯蔵タンク２１内
には、常に復水浄化装置によって浄化された復水を貯
蔵、あるいは純水を補給しているため、その復水は清浄
であり、問題がない。ところが、サプレッションプール
２６内の復水は浄化されていないため、この復水を原子
炉圧力容器９内に注入した後、原子炉の再起動時に、原
子炉圧力容器９内の清浄化が必要である。前記原子炉圧
力容器９は、多くの内部構造物を有しているため、清浄
化に要する作業時間および経費が膨大になるという問題
がある。

【００１０】本発明の目的は、前記従来技術の問題を解
決し、プラント起動停止時において、電動機駆動給水ポ
ンプのトリップ時における原子炉スクラム時のサプレッ
ションプール水による原子炉圧力容器の冷却を未然に防
止し得る原子炉水位制御方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、プラントの
起動，停止時に前記ポンプの１つである電動機駆動給水
ポンプがトリップし且つ給水流量検出器の検出した給水
流量から求められるプラント負荷が所定負荷以下のと
き、冷却水ポンプを起動し復水貯蔵タンク内の復水を原
子炉圧力容器内に注入して該原子炉圧力容器内の水位を
前記通常水位に制御することで、達成される。

【００１２】

【作用】電動機駆動給水ポンプがトリップし且つ給水流
量検出器の検出した給水流量から求められるプラント負
荷が所定負荷以下のときには、冷却水ポンプにて復水貯
蔵タンク内の復水を原子炉圧力容器内に注入するため、
原子炉スクラム時にサプレッションプール水が原子炉圧
力容器内に注入されるのを回避できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図４は、主蒸気系統と復水給水系統と原子炉再循環
制御系統を示すもので、復水器１によって凝縮された復
水は、低圧復水ポンプ２によって昇圧され、復水浄化装
置３によって適正水質に浄化され、高圧復水ポンプ４に
よって昇圧され、低圧給水加熱器５によって加熱され、
タービン駆動給水ポンプ７または電動機駆動給水ポンプ
６によって昇圧され、高圧給水加熱器８によって加熱さ
れ、原子炉圧力容器９に給水される。原子炉圧力容器９
によって発生した蒸気は、蒸気タービン１１を駆動し、
発電機Ｇを回転させ、発電する。

【００１４】次に、原子炉水位制御において、低負荷時
は原子炉水位検出器１５による単要素制御を行い、高負
荷時は給水流量検出器１４と、原子炉水位検出器１５
と、主蒸気流量検出器１６とを合わせた三要素制御を行
う。また、負荷変動、過渡事象に対して、タービン駆動
給水ポンプ７においては蒸気加減弁１２によって、電動
機駆動給水ポンプ６にあっては給水調節弁１３によっ
て、それぞれ給水流量を制御することにより追従させ、
原子炉圧力容器９の水位を一定に保持している。

【００１５】さらに、プラント出力の制御は制御棒によ
る原子炉出力制御の他に、通常運転においては原子炉再
循環ポンプ１０により炉心流量を制御し、原子炉出力を
制御している。

【００１６】本実施例における復水給水系統のポンプ容
量および台数は、 低圧復水ポンプ２…３３％×３台 高圧復水ポンプ４…３３％×３台 タービン駆動給水ポンプ７…５０％×２台 電動機駆動給水ポンプ６…２５％×１台 とされている。なお、図４中、１７は通常運転時の原子
炉再循環ポンプ１０と蒸気加減弁１２と給水量制御弁１
３の制御器を示す。

【００１７】図４に示す水位制御装置は、ランバック判
定器３１を備えている。このランバック判定器３１は、
低圧復水ポンプ２、高圧復水ポンプ、タービン駆動給水
ポンプ７および電動機駆動給水ポンプ６の運転台数と、
給水流量検出器１４による給水流量信号により、ポンプ
のトリップを検出し、原子炉再循環ポンプ１０のランバ
ック要否を判定し、必要時に前記原子炉再循環ポンプ１
０をランバックさせる。

【００１８】図５はランバック判定器３１の判定ロジッ
クを示すものである。プラントの１００％負荷運転中に
は、低圧復水ポンプ２は３台とも運転される。この時、
給水流量検出器１４からは１００％負荷時給水流量が給
水されていることがランバック判定器３１に送られてい
る。この運転状態において、低圧復水ポンプ２が１台ト
リップすると、トリップ信号がランバック判定器３１に
入り、このランバック判定器３１は図５から判るよう
に、ポンプの給水能力が運転負荷である１００％に不足
していることを判定し、原子炉再循環ポンプ１０をラン
バックさせ、原子炉出力を低下させる。これにより、原
子炉圧力容器９の水位低下量を低減し、原子炉スクラム
を防止することができる。

【００１９】６６％負荷運転中において、低圧復水ポン
プ２が３台運転中であれば、１台トリップしても初期負
荷が６６％であるから、低圧復水ポンプ２台で原子炉給
水は可能で、原子炉水位も低下しないため、ランバック
判定器３１は、原子炉再循環ポンプ１０をランバックさ
せない。前記低圧復水ポンプ２が２台運転中に、１台ト
リップした場合には、給水能力が不足するため、ランバ
ック判定器３１は原子炉再循環ポンプ１０をランバック
させ、原子炉圧力容器９の水位低下量を低減させる。そ
の結果、原子炉スクラムを防ぐことが可能となる。前記
ランバック判定器３１は、図５から判るように、高圧復
水ポンプ４、タービン駆動給水ポンプ７がトリップした
場合も、同様に作動する。

【００２０】このように、この実施例のランバック判定
器３１では、復水給水系統のポンプがトリップした場合
に、稼動しているポンプ運転台数と、プラントの負荷と
しての給水流量とを比較し、ポンプ運転台数が不足した
時に原子炉再循環ポンプ１０をランバックさせ、原子炉
圧力容器９の水位低下量を低減し、原子炉スクラムを防
止する。前述のごとく、この実施例のランバック判定器
３１では、プラントの負荷判定要素として、給水流量に
よって行う場合を示しているが、他に発電機の出力、高
圧タービン初段後の圧力等、適正にプラントの負荷を検
出できるものを採用してもよい。

【００２１】図６は、前記実施例と従来技術による水位
制御特性の違いを示ものであり、従来技術を一点鎖線
で、前記実施例による変化を実線で、それぞれ１００％
負荷運転時に低圧復水ポンプ２がトリップした場合の変
化を示している。この図６から判るように、従来技術に
おいては低圧復水ポンプ２がトリップ後、約５０秒で原
子炉圧力容器９の“水位が低低”となり、原子炉スクラ
ムが発生する可能性があったが、前記の実施例において
は水位低下量が小さく、また回復も早くなり、原子炉ス
クラムを回避することができる。

【００２２】図１は、原子炉スクラム後に、原子炉圧力
容器に復水を注入する復水注入系統とサプレッションプ
ール内の復水を注入するサプレッションプール水注入系
統とを示す図である。尚、電動機駆動給水ポンプが予備
機を持っていない場合を示す。

【００２３】図１に示す水位制御装置は、復水貯蔵タン
ク２１内の復水を冷却水ポンプ２２により、原子炉圧力
容器９内に注水する。一方、高圧炉心スプレーポンプ２
３と、低圧炉心スプレーポンプ２４とにより、サプレッ
ションプール２６内の復水を原子炉圧力容器９内に注入
するようになっている。

【００２４】本発明では、前記装置において、プラント
起動停止時に運転される電動機駆動給水ポンプ６のトリ
ップ時に、ランバック判定器３１により前記トリップを
検出し、前記冷却水ポンプ２２を起動させるように構成
したことを特徴としている。

【００２５】図２は前記ランバック判定器３１の判定ロ
ジックを示すものである。図１および図２により、本発
明の原子炉水位制御方法の一例を説明する。プラント起
動停止時、電動機駆動給水ポンプ６が運転中にトリップ
した場合に、ランバック判定器３１により冷却水ポンプ
２２を起動し、復水貯蔵タンク２１内の復水を原子炉圧
力容器９内に即座に注入し、水位低下量を抑え、高圧炉
心スプレーポンプ２３と、低圧炉心スプレーポンプ２４
の起動を防止し、原子炉圧力容器９内がサプレッション
プール２６内の復水で汚染されることを防止する。

【００２６】ここで、図２から判るように、電動機駆動
給水ポンプ６がタービン駆動給水ポンプ７と並列運転中
にトリップした場合は、プラント運転継続可能であり、
冷却水ポンプ２２を起動する必要がないため、ランバッ
ク判定器３１は電動機駆動給水ポンプ１台のみの運転範
囲であるプラントの負荷を、つまり本実施例においては
２５％負荷以下の場合にだけ、冷却水ポンプ２２を起動
する。負荷の検出は、給水流量検出器１４によって行
う。

【００２７】なお、この実施例ではプラントの負荷を電
動機駆動給水ポンプ６の運転範囲を上限とするととも
に、その上限を２５％としているが、この数値に限らな
い。さらに、前記冷却水ポンプ２２の起動条件として、
原子炉水位低下信号を取り出して利用することもでき
る。

【００２８】図３は、本発明の図１，図２に示す実施例
と従来技術の水位制御特性の違いを示すものであり、従
来技術を一点鎖線で、本発明の実施例による変化を実線
で示す。さらに、この図３はプラントの２５％負荷運転
時、電動機駆動給水ポンプ６が運転中にトリップした場
合の原子炉水位変化を示す。この図３から判るように、
従来技術においては、原子炉水位は約６０秒後に高圧炉
心スプレーポンプ２３の起動水位となるが、本発明の実
施例によれば、水位低下量は小さく、また水位も回復
し、高圧炉心スプレーポンプ２３の起動を回避すること
が可能となる。その結果、浄化されていないサプレッシ
ョンプール２６内の復水注入による原子炉圧力容器９の
汚染を未然に防止することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、電動機駆動給水ポンプ
がトリップし且つ給水流量検出器の検出した給水流量か
ら求められるプラント負荷が所定負荷以下のときには、
冷却水ポンプにて復水貯蔵タンク内の復水を原子炉圧力
容器内に注入するため、原子炉スクラム時に、浄化され
ていないサプレッションプール水の注入による原子炉圧
力容器の汚染を未然に防止し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための原子炉水位制御装置の
一実施例を示すものであって、原子炉水位制御装置を構
成しているランバック判定器と原子炉スプレー系統との
接続関係を示す図である。

【図２】図１に示すランバック判定器の判定ロジックを
示す図である。

【図３】従来技術と図１に示す原子炉水位制御装置の水
位制御特性を比較して示した図である。

【図４】原子炉水位制御装置を構成しているランバック
判定器と原子力発電プラントの各系統との接続関係を示
す図である。

【図５】図４に示すランバック判定器の判定ロジックを
示す図である。

【図６】従来技術と図４に示す原子炉水位制御装置の水
位制御特性を比較して示した図である。

【図７】従来の原子炉水位制御方法を説明するための原
子力発電プラントの各系統を示す図である。

【図８】従来の原子炉スプレー系統を示す図である。

【符号の説明】

１…復水器、２…復水給水系統を構成している低圧復水
ポンプ、４…同高圧復水ポンプ、６…同電動機駆動給水
ポンプ、７…同タービン駆動給水ポンプ、９…原子炉圧
力容器、１０…原子炉再循環系統を構成している原子炉
再循環ポンプ、１１…蒸気タービン、１４…給水流量検
出器、１５…原子炉の水位検出器、１６…蒸気流量検出
器、２１…原子炉スプレー系統を構成している復水貯蔵
タンク、２２…同冷却水ポンプ、２３…同高圧炉心スプ
レーポンプ、２４…同低圧炉心スプレーポンプ、２５…
原子炉格納容器、２６…サプレッションプール、３１…
原子炉水位制御装置を構成しているランバック判定器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数台のポンプを有する復水給水系統を
   通じて復水器内の復水を原子炉へ給水するとともに、プ
   ラント低負荷時に原子炉水位検出値に応じて前記復水給
   水系統による原子炉への給水流量と原子炉再循環ポンプ
   による炉心流量とを制御し原子炉水位を通常水位に制御
   する原子炉水位制御方法において、プラントの起動，停
   止時に前記ポンプの１つである電動機駆動給水ポンプが
   トリップし且つ給水流量検出器の検出した給水流量から
   求められるプラント負荷が所定負荷以下のとき、冷却水
   ポンプを起動し復水貯蔵タンク内の復水を原子炉圧力容
   器内に注入して該原子炉圧力容器内の水位を前記通常水
   位に制御することを特徴とする原子炉水位制御方法。