JP4441499B2 - 沸騰水型原子炉、及び沸騰水型原子炉における音響振動抑制方法 - Google Patents
沸騰水型原子炉、及び沸騰水型原子炉における音響振動抑制方法 Download PDFInfo
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Description
本発明の沸騰水型原子炉は、主蒸気系における圧力振動の主たる要因が音響共鳴であることに着目し、その音響共鳴を回避するために、主蒸気系における圧力振動の変動を監視し、圧力振動が制限値以上にならないように、原子炉圧力容器に流入する給水の温度(エンタルピ)を制御すると共に、炉心シュラウド内のウラン燃料の核分裂生成エネルギをコントロールするための制御棒を制御して、原子炉圧力容器から流出する蒸気流量を制御する。
図1は、本発明の第1の実施形態による沸騰水型原子炉の蒸気系及び給水系を示す構成図である。原子炉圧力容器1の内部では、炉心シュラウド2に囲まれたウラン燃料(図示せず)が核分裂したときに生成された熱エネルギによって給水3が加熱気化され、そこで発生した蒸気4は気水分離器5及び蒸気乾燥器(ドライヤ)6によって水分が除去された後、蒸気ドーム7の中へ流入する。なお、気水分離器5で除去された水分は再び給水3に混入される。一方、原子炉圧力容器1の内部で生成された蒸気4は、蒸気ドーム7から蒸気配管8を通って高圧タービン9へ流入してその高圧タービン9を高速回転させる。さらに、高圧タービン9から排気された蒸気4は湿分分離器10を介して低圧タービン11へ流入してその低圧タービン11を高速回転させる。このとき、高圧タービン9及び低圧タービン11と図示しない発電機は1軸で構成されているので、高圧タービン9及び低圧タービン11の回転によって発電機を高速回転させて所望の電力を発生させる。
図3は、本発明の第2の実施形態による沸騰水型原子炉の蒸気系及び給水系を示す構成図である。図3に示す第2の実施形態の沸騰水型原子炉の構成が、図1に示す第1の実施形態の沸騰水型原子炉の構成と異なるところは、監視・制御装置19が抽気弁14に加えて制御棒駆動装置15も制御している点である。その他の構成は全く同じであるので、重複する説明は省略する。
以上説明したように、本発明の沸騰水型原子炉によれば、従来の沸騰水型原子炉に対して監視・制御装置を追加し、この監視・制御装置によって、高圧タービンから給水加熱器へ蒸気を抽気する抽気弁の開度を制御したり、ウラン燃料の核分裂エネルギを制御する制御棒を制御するだけで、主蒸気系を通過する蒸気流量を調整して音響共鳴に伴う圧力振動を抑制することができる。このとき、原子炉圧力容器へ供給される給水の温度とその原子炉圧力容器から蒸気配管へ送出される蒸気の温度との温度差であるエンタルピ差(Es)が拡大するので、蒸気流量(Q)が低下しても、エンタルピ差(Es)と蒸気流量(Q)の積(Es×Q)を一定の値に保持することができる。これによって、蒸気流量(Q)を低下させても原子力発電プラントから出力される原子炉熱出力を一定値に保持することが可能となる。その結果、信頼性の高いレベルを維持しながら更なる増出力を可能にした原子力発電プラントを構築することができる。
2 炉心シュラウド
3 給水
4 蒸気
5 気水分離器
6 蒸気乾燥器(ドライヤ)
7 蒸気ドーム
8 蒸気配管
9 高圧タービン
10 湿分分離加熱器
11 低圧タービン
12 復水器
13 給水加熱器
14 抽気弁
15 制御棒駆動装置
16 制御棒
17,18 圧力センサ
19 監視・制御装置
Claims (10)
- 原子炉圧力容器と、該原子炉圧力容器で発生した蒸気を該原子炉圧力容器の上部の蒸気ドームから外部へ輸送する蒸気配管と、該蒸気配管に連結して前記蒸気により駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの抽気により前記原子炉圧力容器へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、該給水加熱器へ供給する抽気流量を調節するための抽気弁と、前記蒸気ドームと前記蒸気配管からなる主蒸気系に設置された圧力センサとを含んで構成される沸騰水型原子炉において、
前記圧力センサが検出した前記主蒸気系の変動圧力の大きさに基づいて、前記抽気弁の開度を制御する監視・制御装置を備える
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。 - 前記監視・制御装置は、前記給水加熱器が前記原子炉圧力容器へ供給する給水の温度と前記原子炉圧力容器から外部へ送出される蒸気の温度との差に基づくエンタルピ差(Es)と、該原子炉圧力容器から外部へ送出される蒸気流量(Q)との積(Es×Q)が一定値になるように、前記抽気弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の沸騰水型原子炉。 - 前記監視・制御装置は、前記圧力センサが検出した前記主蒸気系の変動圧力が所定のレベルより大きいとき、前記抽気弁の開度を絞って前記給水加熱器から前記原子炉圧力容器へ供給する給水の温度を低下させる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の沸騰水型原子炉。 - 前記監視・制御装置が前記原子炉圧力容器へ供給する給水の温度を低下させたときは、前記給水の温度の低下度合に比例して前記エンタルピ差(Es)を拡大させる
ことを特徴とする請求項3に記載の沸騰水型原子炉。 - 原子炉圧力容器と、該原子炉圧力容器で発生した蒸気を該原子炉圧力容器の上部の蒸気ドームから外部へ輸送する蒸気配管と、該蒸気配管に連結して前記蒸気により駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの抽気により前記原子炉圧力容器へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、該給水加熱器へ供給する抽気流量を調節するための抽気弁と、前記蒸気ドームと前記蒸気配管からなる主蒸気系に設置された圧力センサと、前記原子炉圧力容器内のウラン燃料の核分裂反応を制御するための制御棒を駆動制御する制御棒駆動装置とを含んで構成される沸騰水型原子炉において、
前記圧力センサが検出した主蒸気系の変動圧力の大きさに基づいて、前記抽気弁の開度を制御すると共に前記制御棒駆動装置を制御する監視・制御装置を備える
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。 - 前記監視・制御装置は、前記給水加熱器が原子炉圧力容器へ供給する給水の温度と前記原子炉圧力容器から外部へ送出される蒸気の温度との差に基づくエンタルピ差(Es)と、該原子炉圧力容器から外部へ送出される蒸気流量(Q)との積(Es×Q)が一定値になるように、前記抽気弁の開度を制御すると共に前記制御棒駆動装置を制御する
ことを特徴とする請求項5に記載の沸騰水型原子炉。 - 前記監視・制御装置は、前記圧力センサが検出した前記主蒸気系の変動圧力が所定のレベルより大きいとき、前記抽気弁の開度を絞って前記給水加熱器から前記原子炉圧力容器へ供給する給水の温度を低下させると共に、前記制御棒駆動装置を制御して前記ウラン燃料の核分裂生成エネルギを制御して蒸気の発生量を低下させる
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の沸騰水型原子炉。 - 前記監視・制御装置が前記原子炉圧力容器内の蒸気の発生量を低下させたときは、前記蒸気の発生量の低下度合に比例して前記エンタルピ差(Es)を拡大させる
ことを特徴とする請求項7に記載の沸騰水型原子炉。 - 原子炉圧力容器と、該原子炉圧力容器で発生した蒸気を該原子炉圧力容器の上部の蒸気ドームから外部へ輸送する蒸気配管と、該蒸気配管に連結して前記蒸気により駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの抽気により前記原子炉圧力容器へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、該給水加熱器へ供給する抽気流量を調節するための抽気弁と、前記蒸気ドームと前記蒸気配管からなる主蒸気系に設置された圧力センサとを含んで構成される沸騰水型原子炉における音響振動抑制方法において、
前記主蒸気系で発生した音響共鳴に起因する変動圧力を検出するステップと、
検出された変動圧力が最小となるように前記抽気弁の開度を制御するステップと、
前記抽気弁の開度の制御によって実現された蒸気流量(Q)と、前記原子炉圧力容器へ供給する給水の温度と該原子炉圧力容器から外部へ送出される蒸気の温度との差に基づくエンタルピ差(Es)との積(Es×Q)が一定になるように、前記抽気弁の開度を再び制御するステップとを含む
ことを特徴とする沸騰水型原子炉における音響振動抑制方法。 - 原子炉圧力容器と、該原子炉圧力容器で発生した蒸気を該原子炉圧力容器の上部の蒸気ドームから外部へ輸送する蒸気配管と、該蒸気配管に連結して前記蒸気により駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの抽気により前記原子炉圧力容器へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、該給水加熱器へ供給する抽気流量を調節するための抽気弁と、前記蒸気ドームと前記蒸気配管からなる主蒸気系に設置された圧力センサと、前記原子炉圧力容器内のウラン燃料の核分裂反応を制御するための制御棒を駆動制御する制御棒駆動装置とを含んで構成される沸騰水型原子炉における音響振動抑制方法において、
前記主蒸気系で発生した音響共鳴に起因する変動圧力を検出するステップと、
検出された変動圧力が最小となるように前記抽気弁の開度を制御すると共に制御棒駆動装置を制御するステップと、
前記抽気弁の開度の制御と前記制御棒駆動装置の制御とによって実現された蒸気流量(Q)と、前記原子炉圧力容器へ供給する給水の温度と該原子炉圧力容器から外部へ送出される蒸気の温度との差に基づくエンタルピ差(Es)との積(Es×Q)が一定になるように、前記抽気弁の開度を再び制御するステップとを含む
ことを特徴とする沸騰水型原子炉における音響振動抑制方法。
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