JP4045431B2 - 原子炉注水設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉注水設備の改良に係わり、特に原子炉への注水ポンプの駆動機として、原子炉圧力容器の蒸気により駆動される蒸気タービンと非常時に給電可能な電源設備から給電される電動モーターを持つことを特徴とした原子炉注水設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラントの原子炉隔離時冷却系は、原子炉圧力容器内の圧力が高圧時に原子炉圧力容器内に注水を行う。その注水を行う原子炉注水設備としては、沸騰水型原子力発電（ＢＷＲ）プラントの場合、原子炉隔離時冷却系（ＲＣＩＣ）と高圧炉心注水系（ＨＰＣＦ）とが同時に採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
原子炉隔離時冷却系は、原子炉圧力容器内で発生した蒸気の一部を配管を介して蒸気タービンに導入してその蒸気タービンを駆動し、その蒸気タービンで原子炉隔離時冷却ポンプを起動する。原子炉隔離時冷却ポンプが起動すると、復水貯蔵タンクやサプレッションプール内の冷却水が配管を通じて原子炉圧力容器内へ圧送されて注水される。
【０００４】
また、高圧炉心注水系（ＨＰＣＦ）は、電動モーター駆動のポンプを用いるもので、電動モーターにより高圧炉心注水ポンプを駆動し、復水貯蔵タンクやサプレッションプール内の冷却水を配管を通じて前記原子炉圧力容器内へ注水している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２５３４９２号公報（第４頁００１３項，図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
原子力プラントにおいては、安全性が最も優先される課題である。その一方で安全性は確保しつつ、ある程度の経済性を有することは現実問題として必要なことである。そのため、安全性と経済性を両立する設備の開発は常に存在する課題である。このような状況の中で本発明が解決する課題は原子炉圧力容器内の圧力が高圧時に原子炉圧力容器へ注水する機能を有する設備に関するものである。
【０００７】
従来の原子力プラントでは、原子炉隔離時冷却系は原子炉圧力容器内の圧力が低くなると原子炉隔離時冷却ポンプを駆動するのに十分な動力を蒸気タービンから得ることができなくなるため、原子炉圧力容器内が高圧の間（図２の斜線で示した領域）しか注水を行えない。一方、高圧炉心注水系は原子炉圧力容器内の圧力の低下とは駆動力が無関係な電力であるため、原子炉圧力容器内の蒸気の圧力が低圧時にも注水可能（図３の曲線の特性で注水する）である。
【０００８】
原子炉隔離時冷却系と高圧炉心注水系は共に高圧時の炉心への注水を行える設備であるため、この２つの系統を統合することができれば系統の削減が可能になり必要機器が削減されるため経済性向上につながる。
【０００９】
しかし、この２つの系統を現状のままどちらかに統合するには次のような問題点が存在する。上述したように原子炉隔離時冷却系は低圧時での炉心注水が行えないため高圧炉心注水系の代替とはなり得ない。一方、高圧炉心注水系で原子炉隔離時冷却系の代替とすることは、機能上は大きな問題は生じないが次のような理由で経済性への寄与があまり大きくない。
【００１０】
即ち、従来の原子力プラントでは高圧炉心注水系の注水ポンプは、非常用ディーゼル発電機から給電されることとなっており、事故発生直後の非常用ディーゼル発電機への負荷が最も集中する時間帯に起動しなければならない。さらに、高圧炉心注水系は高圧状態の原子炉圧力容器内に注水を行うため高揚程が必要であり、また原子炉圧力容器内の炉心を水没状態に維持すること、即ち炉心冠水維持のためにある程度の流量を確保しなければならない。そのため、その駆動力は非常に大きなものとなる。
【００１１】
このことから非常用ディーゼル発電機から給電されて駆動する高圧炉心注水系に高圧時の炉心注水機能を統合することは発電機負荷の低減にはならず統合の経済的効果が少ない。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、原子炉圧力容器内の圧力が高圧時の炉心への注水を行う２系統の注水設備の統合に当たって発電機負荷の低減と言う観点で経済的効果が上げられるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本的手段は、安全性を高めるために原子炉注水ポンプの駆動源を蒸気タービンと電動モーターの２つの設備とすることで、多重性を持たせることができ非常時の炉心注水設備をより確実に起動できるようにしたことである。
【００１４】
これにより従来の原子炉隔離時冷却系と高圧炉心注水系が統合しても、原子炉注水ポンプの駆動源に多重性を持たせて、安全性を確保しながら機器削減につながり、かつその多重性によって電動モーターによる駆動力負担が軽減されて電動モーターへの給電に用いられる非常用発電機の容量低減が可能になるため経済性も向上する。
【００１５】
また、好ましくは、その基本的手段に加えて、事故発生直後の原子炉圧力容器内が高圧である場合には蒸気タービンにより原子炉注水ポンプを起動し、原子炉圧力容器内の圧力が低下し蒸気タービンを駆動できなくなると非常用発電機から給電される電動モーターによる駆動に切り替える要にしたことである。
【００１６】
これにより従来の原子炉隔離時冷却系と高圧炉心注水系が統合され機器削減につながり、かつ電動モーターへの給電に用いられる非常用発電機の容量低減が可能になるため経済性も向上する。
【００１７】
更に、原子炉注水ポンプを蒸気タービンと電動モーターのどちらかで駆動する際に、用いていない機器が回転することは駆動源にとって負荷になってしまうため適宜連軸機を設置することによりその負荷を取り除くことができるようにした。
【００１８】
また、電動モーターの起動に関するインターロックを設けることで低圧時の必要なときにのみ電動モーターによる原子注水ポンプの駆動を可能に構成しても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明による原子炉注水設備の実施例を説明する。図１において、核燃料が装荷された炉心２は、原子炉圧力容器１内の冷却水中に冠水している。炉心２には原子炉圧力容器１内の冷却水が主循環ポンプ（図示せず）にて循環させられる。その冷却水は、循環途中、炉心２で加熱されて、原子炉圧力容器１内で高温高圧な蒸気となる。
【００２０】
その蒸気は、主蒸気配管３１を通じて発電機を駆動するための発電機駆動用蒸気タービンへ供給され、その発電機駆動用蒸気タービンを駆動するために用いられる。そのように用いられた蒸気は復水化され、復水化された水は給水配管３２を通じて原子炉圧力容器１内に戻し入れられて、再度炉心２へ循環させられることを繰り返す。
【００２１】
原子炉圧力容器１は、原子炉格納容器３内に気密に格納配備されている。その原子炉格納容器３内には、冷却水が貯留されたサプレッションプール７が装備されている。又、原子炉格納容器３の外側には、冷却水が貯留された復水貯蔵タンク８が配備されている。
【００２２】
原子炉注水ポンプ４の吸込口には、注水ポンプ吸込配管９の一端側が接続され、その注水ポンプ吸込配管９の他端はサプレッションプール７の水中に開口して配備されている。その注水ポンプ吸込配管９の途中には、復水吸込配管３３の一端が接続され、その他端は復水貯蔵タンク８の水中に開口して配備されている。
【００２３】
一方、原子炉注水ポンプ４の吐出口には、注水ポンプ吐出配管１０の一端が接続され、その注水ポンプ吐出配管１０の他端が原子炉圧力容器１に接続されて原子炉圧力容器１内と連通している。
【００２４】
高圧な蒸気をタービン翼に当ててタービン軸を回転駆動する蒸気タービン５が、原子炉注水ポンプ４の駆動機器として採用されている。タービン翼に当てる蒸気を受け入れるための蒸気タービン５の蒸気入口には、蒸気タービン吸気配管
１１の一端が接続され、その他端は原子炉圧力容器１に接続されて原子炉圧力容器１内と連通している。その蒸気タービン５内でタービンを回転させるために用いられた使用済みの蒸気を排出する蒸気タービン５の蒸気出口には、蒸気タービン排気配管３４の一端が接続され、その他端はサプレッションプール７の水面上方に連通して配備されている。
【００２５】
電力を受けてモーター回転軸を回転駆動する電動モーター６が、原子炉注水ポンプ４のもう一つの駆動機器として採用されている。その電動モーター６へ電力を給電する非常用の電源設備としては、ディーゼル発電機３５が採用されている。ディーゼル発電機３５で発生させた電力の送電線は、電動モーター６の受電部に接続されて、その電力で電動モーター６が回転駆動されるようになっている。そのディーゼル発電機３５は、通常は停止状態で待機させておき、原子炉隔離事象が生じたなどの原子力プラントが異常な場合や事故時に起動されて、発電機能を発揮する。
【００２６】
原子炉注水ポンプ４のポンプ軸の端部はポンプケーシングの両側に延長して出されており、そのポンプ軸の一端に電動モーター６のモーター回転軸が接続され、もう一端には蒸気タービン５のタービン軸が接続されている。
【００２７】
原子力プラントには、原子炉圧力容器１内の圧力と温度と冷却水の水位と原子炉格納容器３内の圧力を検出する計装装置３６が装備されている。原子炉格納容器３内の圧力としては、ドライウェル内の圧力を検出する。これらの検出による各検出信号は計装装置３６から制御装置３７に通信線を通じて入力されている。その制御装置３７には、原子炉格納容器３内の圧力の検出圧力が予め設定した圧力よりも大きいことを示す検出信号、又は原子炉圧力容器１内の水位が予め設定した水位低を示す検出信号と原子炉圧力容器１内の圧力が蒸気タービン５を駆動できる範囲の圧力を示す検出信号とが同時に制御装置３７に入力された場合に、蒸気タービン吸気配管１１途中に設けた電動式の蒸気入口弁３８を開くように、そうでない場合には蒸気入口弁３８を閉じるように、蒸気入口弁３８の電動駆動装置との間で制御回路が組み込まれている。更に、その制御装置３７には、原子炉圧力容器１内の圧力が予め設定した圧力低を示す検出信号と前述の水位低を示す検出信号とが制御装置３７に入力された場合に電動モーター６にディーゼル発電機３５からの電力を供給して電動モーター６を起動するように電動モーター６の制御装置３７との間で制御回路が組み込まれている。
【００２８】
このような、注水系統の設備を備える原子力プラントにあっては、通常の原子力プラントの運転時では、蒸気入口弁３８が閉じられているので、原子炉圧力容器１内の蒸気が主蒸気配管３１を通じて発電に供せられ、蒸気タービン吸気配管１１側には蒸気が供給されない。しかし、主蒸気配管３１が破断することで引き起こされることが想定される原子炉隔離事象におちいると、その破断口から高温高圧蒸気が原子炉格納容器３内へ漏洩して、原子炉格納容器３内の圧力が予め設定した圧力よりも高い圧力となって計装装置３６で検出される。その検出信号は制御装置３７に伝送され、その検出信号を受けた制御装置３７は蒸気入口弁３８の電動駆動装置に弁を開する指令を発し、蒸気入口弁３８は開かれる。高温高圧蒸気が原子炉格納容器３内へ漏洩する量が多いと、原子炉圧力容器１内の水位が低下して水位低の検出信号が計装装置３６から出された場合、原子炉圧力容器１内の圧力が蒸気タービンを駆動するに必要な範囲の圧力を示す検出信号が計装装置３６から出されていれば、同じく制御装置３７は蒸気入口弁３８の電動駆動装置に弁を開ける指令を発し、蒸気入口弁３８は開かれる。
【００２９】
このような状態になると、原子炉圧力容器１内の高温高圧蒸気が蒸気タービン吸気配管１１を通じて蒸気タービン２４に入り、タービン軸が回転し始める。蒸気タービン２４のタービン軸が回転することによって原子炉注水ポンプ４のポンプ軸も回転して原子炉注水ポンプ４が復水貯蔵タンク８やサプレッションプール７の冷却水を注水ポンプ吸込配管９を通じて吸込み、その冷却水を原子炉圧力容器１内に注水する。
【００３０】
この注水作用によって炉心２が原子炉圧力容器１内の冷却水水位よりも下に冠水して冷却される状態が維持できる。その注水が続く間にも、原子炉圧力容器１内から蒸気と圧力が原子炉格納容器３内に抜けて、原子炉圧力容器１内の圧力が低下する。その圧力の低下により、蒸気タービン５の蒸気入口圧力が低下して、蒸気タービン５による原子炉注水ポンプ４の駆動力が低下し、原子炉圧力容器１内の冷却水が蒸気となって原子炉格納容器３内に漏洩する量に比べて原子炉圧力容器１内への注水量が減る。このように成ると、原子炉圧力容器内の冷却水の水位が低下して、水位低の検出信号を計装装置３６が発する。
【００３１】
そのため、原子炉圧力容器１内の圧力低と水位低の両検出信号が計装装置３６から発せられて制御装置３７に入力される。その両検出信号を受けた制御装置
３７は電動モーター６に起動の指令信号を発し、ディーゼル発電機３５で発電された電力が電動モーター６に給電されて、その電動モーター６が駆動される。事故直後には既にディーゼル発電機３５を起動されている。
【００３２】
電動モーター６が駆動されることによって、蒸気タービン５に引き続いて電動モーター６が原子炉注水ポンプ４を駆動する。そのため、原子炉注水ポンプ４は引き続いてサプレッションプール７内の冷却水や復水貯蔵タンク８内の冷却水を注水ポンプ吐出配管１０を通じて原子炉圧力容器１内に注水する。その注水によって原子炉圧力容器１内の水位が上昇して水位低の検出信号が検出されなくなった場合には、計装装置３６が制御装置３７に水位低の検出信号を発信しないので、制御装置３７は電動モーター６に起動の指令信号をキャンセルして電動モーター６に停止の指令信号を発する。そのため、原子炉注水ポンプ４による注水作用が停止する。しかし、再び原子炉圧力容器１内の水位が低下して水位低の検出信号が検出された場合には、計装装置３６が制御装置３７に水位低の検出信号を発信するので、原子炉圧力容器１内の圧力低と水位低の両検出信号が計装装置３６から制御装置３７に入力される。その両検出信号を受けた制御装置３７は電動モーター６に起動の指令信号を発し、ディーゼル発電機３５で発電された電力が電動モーター６に給電されて、その電動モーター６が駆動される。したがって、再び原子炉注水ポンプ４による原子炉圧力容器１内への注水作用が開始される。
【００３３】
このように、本実施例では、蒸気タービン５による原子炉注水ポンプ４の駆動により図４の細実線上を原子炉圧力容器内の圧力の変化に伴い注水流量を変化させながら注水作用を行い、電動モーター６を駆動後は原子炉注水ポンプ４により図４の太実線による曲線のように注水作用を行う。そのため、従来のように配管破断等による漏洩事故直後の原子力圧力容器内圧力の高い時点から原子炉注水ポンプを電動モーターで駆動して注水するのに対して電動モーター６の負荷が少ない。
【００３４】
そのため、図５に示す事故直後から電動モーターを駆動する従来例に比べて、電力負荷も図６のように事故直後において低く維持できる。そのため、事故直後に原子力プラントの多数の個所で必要とされるその他の電力負荷に対して十分対応できる余裕が生じる。また、原子炉注水ポンプ４の駆動源を蒸気タービン５から電動モーター６へ切り替えて継続的に原子炉圧力容器内への注水を行うので、事故後における注水による安全確保と電力負荷の低減による経済的効果を生じる。しかも、ディーゼル発電機３５の負荷も図７のように軽減される。
【００３５】
本実施例のように、事故時における、原子炉注水ポンプ４の通常駆動には当初蒸気タービン５を用いている。しかし、蒸気タービン５の駆動に必要な系統に異常が発生した場合には、事故後当初から電動モーター６を原子炉注水ポンプ４の駆動機器として使用する。そのような異常事態に対応できるように、制御装置
３７には、手動でディーゼル発電機３５と電動モーター６とを起動させる指令信号をディーゼル発電機３５と電動モーター６に与える回路も装備されている。このようにすることで、より確実に原子炉圧力容器１内への注水作用が可能になり、非常用炉心冷却系の一部として用いる時にも信頼性が向上する。
【００３６】
本実施例は、原子炉圧力容器への注水状況下で蒸気タービン５の入口圧力、即ち原子炉圧力容器内の圧力がタービン駆動可能範囲内、即ち蒸気タービン５を駆動可能な設定圧力以上では、蒸気タービン５の蒸気入口弁３８を開とし蒸気タービン５により原子炉注水ポンプ４を駆動する。その蒸気タービン５の入口圧力がタービン駆動可能範囲外、即ち蒸気タービン５を駆動可能な設定圧力未満では、蒸気タービン５の蒸気入口弁３８を閉とともに電源設備のディーゼル発電機３５から電動モーター６への給電を開始し、原子炉注水ポンプ４を駆動する。その設定圧力は、原子炉注水ポンプ４をどの程度の駆動力で駆動するかで、その駆動力を得られる蒸気タービン５への圧力として予め設定しておけばよい。
【００３７】
このように原子炉注水ポンプ４の駆動源を蒸気タービン５の入口圧力に応じて切り替えることで、原子炉圧力容器１への注水が必要となるような事故時において原子炉圧力容器１内が高圧の時には原子炉圧力容器１内の蒸気を利用して原子炉圧力容器１への注水を行うことができ、さらに原子炉圧力容器１内の圧力が下がって蒸気タービン５を駆動できなくなっても原子炉注水ポンプ４の駆動源は非常時に給電可能な電源設備のディーゼル発電機３５からの給電に切り替わっており更なる注水が可能となる。
【００３８】
つまり原子炉注水ポンプ４の駆動源を切り替えて原子炉圧力容器１内の高圧から低圧までいずれの場合においても炉心２を冠水状態に維持するに必要な注水を可能とすることができる。これにより系統数の削減とそれに伴うポンプ・配管などの機器削減が可能となり、経済性の向上・機器配置の利便性の向上などが期待できる。
【００３９】
また、本実施例では、ディーゼル発電機３５などのような非常時に給電可能な電源設備の容量を低減することも可能である。非常時のディーゼル発電機３５の容量は同時に必要となる最大負荷容量と大きな負荷を投入した際の電圧や周波数の変動率を考慮して決定されるが、本実施例は最大負荷容量と電圧や周波数の変動率の双方に対して利点を持つ。
【００４０】
即ち、まず、原子炉注水ポンプ４の駆動が電動モーター６に切り替わる時には原子炉内の圧力が低下しているためポンプ揚程は低くて良い。また、従来の高圧炉心注水系の低圧時の注入量は高圧時の仕様点とポンプの特性から大きな流量になってしまうが、本実施例の原子炉圧力容器への注水系では安全要求による流量に最適化でき高圧炉心注水系より小さな流量でよい。この結果、電動モーター６の駆動による原子炉注水ポンプ４の特性は図４の太線部のようになり、原子炉注水ポンプ４を駆動するのに必要な動力は従来の高圧炉心注水ポンプよりも小さくなる。このようにモーター駆動によるポンプの注水特性が変化することで生じる発電機負荷の変化を図５，図６を用いて説明する。従来の高圧炉心注水ポンプを用いる場合には図５中の高圧炉心注水ポンプの駆動に必要な負荷Ａ(Ｗ)とその他の同時起動する機器の積算負荷Ｂ(Ｗ)を加えたものが最大発電機負荷として発電機容量決定の大きな要素となっていた。これに対し、本発明では前述したように原子炉注水ポンプを電動モーターで駆動するのに必要な動力が従来の高圧炉心注水ポンプに比べて小さくなっているため、図７に示すように原子炉注水ポンプは原子炉注水ポンプと比較して負荷低減（α(Ｗ)）が可能となる。同時起動するその他の機器は変化する要因は小さいのでＢ(Ｗ)のままとすると、合計発電機負荷はＡ＋Ｂ−α(Ｗ)となり、原子炉注水ポンプの駆動力が小さくなったことによる負荷低減が可能となる。
【００４１】
次に電圧や周波数の変動率については、次のような効果がある。従来の高圧炉心注水系の電動モーターでの原子炉注水ポンプの起動は事故発生直後であるため急速な起動が要求され、従来の電動モーターや原子炉注水ポンプの大きな初動負荷がディーゼル発電機３５に加わり、図７の点線のように電圧や周波数の変動率が大きくなってしまう。一方、本実施例の注水系では、事故発生からある程度の時間蒸気タービン５により原子炉注水ポンプ４を駆動し炉心２側への注水を行った後に電動モーター６での駆動に切り替わるため、事故発生直後よりも電動モーター６の起動時間に対する制限が厳しくなく、電動モーター６や原子炉注水ポンプ４の初動負荷を小さく抑えることができ、図７の実線のように電圧や周波数の変動率も小さく抑えることができる。
【００４２】
このようにディーゼル発電機３５の容量決定の際に特に重要となる、同時に必要となる最大負荷容量と大きな負荷を投入した際の電圧や周波数の変動率の双方を小さく抑えることが可能となり非常用のディーゼル発電機３５の容量を低減することが可能になる。
【００４３】
又、原子炉注水ポンプ４や蒸気タービン５，電動モーター６の種類によっては蒸気タービン５で原子炉注水ポンプ４を駆動する際には電動モーター６が、電動モーター６で原子炉注水ポンプ４を駆動する際には蒸気タービン５が、それぞれ駆動源としてではなく回転してしまうと慣性負荷が生じてしまい、効率が落ちてしまう。
【００４４】
そこで、図８のように電動モーター６，蒸気タービン５，原子炉注水ポンプ４の順番で並んでいるような場合には、電動モーター６と蒸気タービン５の間にクラッチで代表されるような連軸機３０を設置し、蒸気タービン５で原子炉注水ポンプ４を駆動する際には連軸機３０をはずして電動モーター６の慣性負荷が蒸気タービン５にかからないようにし、電動モーター６駆動に切り替わる際に連軸機３０をつないで原子炉注水ポンプ４を駆動する。
【００４５】
また、図９のように蒸気タービン５，電動モーター６，原子炉注水ポンプ４を並べる場合には、蒸気タービン５と電動モーター６の間に連軸機３０を設置し、電動モーター６で原子炉注水ポンプ４を駆動する際には連軸機３０をはずして蒸気タービン５の慣性負荷が電動モーター６にかからないようにし、蒸気タービン５で駆動する際には連軸機３０をつないで原子炉注水ポンプ４を駆動する。
【００４６】
図１０のように電動モーター６，原子炉注水ポンプ４，蒸気タービン５を並べる場合に、電動モーター６と原子炉注水ポンプ４の間に連軸機３０を設置し、蒸気タービン５で原子炉注水ポンプ４を駆動する際には連軸機３０をはずして電動モーター６の慣性負荷が蒸気タービン５にかからないようにし、電動モーター６での駆動の際には連軸機３０をつないで原子炉注水ポンプ４を駆動する。
【００４７】
図１１のように電動モーター６，原子炉注水ポンプ４，蒸気タービン５を並べる場合に、蒸気タービン５と原子炉注水ポンプ４の間に連軸機３０を設置し、電動モーター６で原子炉注水ポンプ４を駆動する際には連軸機３０をはずして蒸気タービン５の慣性負荷が電動モーター６にかからないようにし、蒸気タービン５での駆動の際には連軸機３０をつないで原子炉注水ポンプ４を駆動する。
【００４８】
図１２のように電動モーター６，原子炉注水ポンプ４，蒸気タービン５を並べた際に、電動モーター６と原子炉注水ポンプ４，蒸気タービン５と原子炉注水ポンプ４のそれぞれの間に連軸機３０を設置する。蒸気タービン５を用いて原子炉注水ポンプ４を駆動する際には、電動モーター６と原子炉注水ポンプ４の間の連軸機３０をはずして蒸気タービン５と原子炉注水ポンプ４の間の連軸機３０を接続することで、電動モーター６の慣性負荷が蒸気タービン５にかからないようにすることができる。一方、電動モーター６を用いて原子炉注水ポンプ４を駆動する際には、蒸気タービン５と原子炉注水ポンプ４の間の連軸機３０をはずして電動モーター６と原子炉注水ポンプ４の間の連軸機３０を接続することで、蒸気タービン５の慣性負荷が電動モーター６にかからないようにすることができる。
【００４９】
制御装置３７による電動モーター６の起動についてのインターロックの具体的条件を述べれば、以下のとおりである。即ち、インターロックに用いる信号の一例としては、原子炉圧力低信号として従来プラントで原子炉隔離時冷却系タービンの作動下限圧力として設定されている１.０３ＭＰａ［gage］ 、原子炉水位低の信号として従来プラントにおいて非常用炉心冷却系の起動などに用いられる信号であるＬ２やＬ１.５ が考えられる。これらの信号がともに出ているときには蒸気タービン５では原子炉注水ポンプ４の駆動に必要な動力（圧力）が得られない可能性があり、かつ安全上要求される原子炉圧力容器１内の水位（炉心２を確実に冠水させることを担保する水位）が維持されていないことを示すため電動モーター６を起動して原子炉圧力容器１内へ注水を行う必要がある。
【００５０】
一方、原子炉圧力が上述した１.０３ＭＰａ［gage］ よりも高い時には蒸気タービン５による注水が可能であるため電動モーター６の起動は必要なく、また、原子炉水位が低水位の信号を出していなければ水位低下は発生しておらず注水の必要はない。よって、原子炉圧力低と原子炉水位低の２つの信号を合わせて電動モーター６の起動条件とすることで、必要な場合のみ電動モーター６を起動することになり効率がよい。
【００５１】
さらに、連軸機３０の接続・分離に関しても、自動的に行おうとするならば、その連軸機３０の接続・分離を司る駆動機構への指令信号として前述のインターロックの信号が利用できる。例えば、電動モーター６の起動条件と同じ条件で電動モーター６と原子炉注水ポンプ４との間の連軸機３０の接続を行い、そうでない場合には、電動モーター６と原子炉注水ポンプ４との間の連軸機３０の分離を行う、ようにすればよい。
【００５２】
又、連軸機３０の接続・分離の制御は、蒸気入口弁３８を開く指令信号が制御装置３７から出たことを条件に電動モーター６と原子炉注水ポンプ４との間の連軸機３０の分離を行い、蒸気タービン５と原子炉注水ポンプ４との間の連軸機３０の接続を行い、電動モーター６を起動する指令信号が制御装置３７から出たことを条件に電動モーター６と原子炉注水ポンプ４との間の連軸機３０の接続を行い、蒸気タービン５と原子炉注水ポンプ４との間の連軸機３０の分離を行う、ように組んだ制御回路を制御装置３７と連軸機３０の接続・分離を司る駆動機構との間に装備して実施しても良い。
【００５３】
当然ながら、連軸機３０や蒸気タービン５や電動モーター６の制御については手動で行うように構成されていても良い。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、原子炉圧力容器への原子炉注水ポンプの駆動源を二重に確保することで、より確実に非常時の原子炉注水系を駆動することができるようになり、安全性を高めることが可能となる。
【００５５】
また、非常時の原子炉注水系の系統数削減による機器の削減が可能になる。
【００５６】
更には、非常時の電力消費量を減らすことが可能であるから、非常時の原子炉注水系の電動モーターに給電するための非常用の電源設備の容量を小さくすることができ、機器の削減による効果と合わせて経済性の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による原子炉注水系統の系統図である。
【図２】従来の原子炉隔離時冷却系の原子炉圧力−流量の関係を示す概念図である。
【図３】従来の高圧炉心注水系の原子炉圧力−流量の関係を示す概念図である。
【図４】本発明の実施例による原子炉注水系による原子炉圧力−流量の関係を示す概念図である。
【図５】従来の高圧炉心注水系を用いた場合の発電機負荷の事故後の経過時間との関係を示す概念図である。
【図６】本発明の実施例による原子炉注水系を用いた場合の発電機負荷の事故後の経過時間との関係を示す概念図である。
【図７】本発明の実施例による原子炉注水系の電動モーターの回転数の変化と発電機負荷の時間経過における関係を示す概念図である。
【図８】本発明の実施例における連軸機の装備配置例を示した図である。
【図９】本発明の実施例における連軸機の他の装備配置例を示した図である。
【図１０】本発明の実施例における連軸機の一層他の装備配置例を示した図である。
【図１１】本発明の実施例における連軸機の更に他の装備配置例を示した図である。
【図１２】本発明の実施例における連軸機の一層更に他の装備配置例を示した図である。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…炉心、３…原子炉格納容器、４…原子炉注水ポンプ、５…蒸気タービン、６…電動モーター、７…サプレッションプール、８…復水貯蔵タンク、９…注水ポンプ吸込配管、１０…注水ポンプ吐出配管、１１…蒸気タービン吸気配管。

Claims (3)

1. 原子炉圧力容器内と水源とを連通する配管の途中に設置され前記水源から前記原子炉圧力容器内に水を圧送するポンプと、
   前記ポンプの回転軸の一端に連結され前記原子炉圧力容器内で発生した蒸気の圧力により前記ポンプを駆動する蒸気タービンと、
   前記ポンプの回転軸の他端に連結され前記ポンプを非常用電源設備からの電力により駆動する電動モーターと、
   前記電動モーター及び前記蒸気タービンの少なくとも一方と前記ポンプとを連結，離脱自在に接続する連軸機と、
   前記蒸気タービンに供給される前記蒸気の圧力が前記蒸気タービンを駆動可能な設定圧力以上であるとき、前記非常用電源設備から前記電動モーターへの給電を遮断し、前記蒸気の圧力が前記設定圧力未満のとき、前記非常用電源設備から前記電動モーターへの給電を行う制御手段とを備えた原子炉注水設備。
2. 請求項１に記載の原子炉注水設備において、
   前記制御手段が、原子炉圧力低、原子炉水位低、かつ、前記蒸気タービンと前記ポンプとが離脱の条件が成立したとき、前記非常用電源設備から前記電動モーターへの給電を行うことを特徴とする原子炉注水設備。
3. 請求項１に記載の原子炉注水設備において、
   前記制御手段が、原子炉圧力低、原子炉水位低、かつ、前記蒸気タービンと前記ポンプとが離脱、及び、前記電動モーターと前記ポンプとが連結の条件が成立したとき、前記非常用電源設備から前記電動モーターへの給電を行うことを特徴とする原子炉注水設備。

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