JP6444098B2 - 原子力発電プラントの監視制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部電源が喪失したときに、原子炉を安定して停止させるための機能を有する原子力発電プラントの監視制御装置に関するものである。

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を有する原子力発電プラントは、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、原子炉の炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。そして、蒸気発生器は、原子炉からの高温高圧の一次系冷却水の熱を二次系冷却水に伝え、二次系冷却水で水蒸気を発生させるものである。

このような原子力発電プラントにて、津波や地震などの発生により、海水による冷却機能が喪失すると共に、全ての交流電源が喪失して外部からの電力供給が停止すると、非常用電源に切替え、補助給水ポンプにより蒸気発生器の二次系に給水を行って一次系、つまり、原子炉を冷却すると共に、主蒸気逃がし弁を開放して二次系の圧力を低下させて冷却する。そして、この間に交流電源の復旧を行う。

なお、災害の発生時に、プロセス計算機が使用不能になったとき、別のプロセス信号取得装置を用いてプラントを監視するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２０１３−１４５４８５号公報

従来、外部電源が喪失したとき、中央制御室に設けられたプラント監視制御装置は、非常用電源からの給電を受け、運転員がこのプラント監視制御装置を操作して原子炉を安全に停止させるようにしている。ところが、プラント監視制御装置へ給電を行う場合、長期の給電確保のために多くの非常用電源（バッテリ）が必要となる。しかし、このバッテリを多数配備するには、配置や空調の面で、設備の増加が必要であり、コストが大幅に増加してしまう。また、特許文献１に記載されたプロセス信号取得装置は、プロセス計算機が使用不能のときに、複数のケーブルのコネクタを差し替えるようにしており、作業性が悪く、迅速な対応が困難となる。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、外部電源を喪失したときにプラントを安全に運転することができる原子力発電プラントの監視制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の原子力発電プラントの監視制御装置は、原子炉の起動操作、運転操作、停止操作を行う第１監視制御部と、前記原子炉の停止操作だけを行う第２監視制御部と、前記原子炉の信号入出力ラインを前記第１監視制御部と前記第２監視制御部との間で分配または切替える切替装置と、前記第２監視制御部に給電する非常用電源と、を有することを特徴とするものである。

従って、原子炉の起動操作、運転操作、停止操作を行う第１監視制御部に対して、原子炉の停止操作だけを行う第２監視制御部を設けることで、外部電源の喪失時に、切替装置により、原子炉の信号入出力ラインを第１監視制御部から第２監視制御部に分配または切替えると共に、非常用電源により第２監視制御部に給電する。そのため、外部電源が喪失しても、運転員は、第２監視制御部を用いて原子炉を安全に停止することができる。このとき、第２監視制御部は、必要な機能だけに集約されていることから、消費電力を抑えることができ、長時間にわたって第２監視制御部による操作が可能となる。

本発明の原子力発電プラントの監視制御装置では、前記非常用電源から前記第１監視制御部に給電する第１給電ラインと、前記非常用電源から前記第２監視制御部に給電する第２給電ラインと、前記第１給電ラインにより給電を遮断する遮断装置とが設けられることを特徴としている。

従って、外部電源の喪失時に、遮断装置により、非常用電源から第１監視制御部に給電する第１給電ラインを遮断することで、第１監視制御部の消費電力をなくして長時間にわたって第２監視制御部による操作を可能とすることができる。

本発明の原子力発電プラントの監視制御装置では、前記信号入出力ラインは、前記原子炉の状態を検出した検出信号が入力する検出信号入力ラインと、前記原子炉の状態を変更するための機器を操作するための操作信号を出力する操作信号出力ラインとを有することを特徴としている。

従って、外部電源の喪失時に、切替装置により、検出信号入力ラインと操作信号出力ラインを第２監視制御部に分配または切替えることで、運転員は、この第２監視制御部を用いて原子炉を安全に停止することができる。

本発明の原子力発電プラントの監視制御装置では、前記第２監視制御部は、前記原子炉を冷却させるための冷却機能と、前記原子炉の格納容器の温度と圧力を低下させるための減温減圧機能とを有することを特徴としている。

従って、運転員は、この第２監視制御部を用いて、冷却機能により原子炉を適正に冷却させながら安全に停止することができ、また、炉心溶融時には、減温減圧機能により原子炉の格納容器の温度と圧力を低下させることができる。

本発明の原子力発電プラントの監視制御装置では、外部電源の喪失時に、前記切替装置を作動して前記信号入出力ラインを前記第１監視制御部から前記第２監視制御部に分配または切替える制御装置が設けられることを特徴としている。

従って、制御装置は、外部電源が喪失すると、切替装置を作動することで、信号入出力ラインを第１監視制御部から第２監視制御部に自動的に切替えることとなり、運転員は、第２監視制御部を用いて原子炉を安全に停止することができる。

本発明の原子力発電プラントの監視制御装置では、前記非常用電源が複数設けられ、前記複数の非常用電源の蓄電量に応じて前記第２監視制御部に給電する前記非常用電源を切替える制御装置が設けられることを特徴としている。

従って、制御装置は、非常用電源の蓄電量に応じて第２監視制御部に給電する非常用電源を切替えるため、長時間にわたって効率良く第２監視制御部に給電することができ、安全性を向上することができる。

本発明の原子力発電プラントの監視制御装置では、前記第１監視制御部と前記第２監視制御部とは、中央制御室に配置され、外部電源が接続されることを特徴としている。

従って、第１監視制御部と第２監視制御部は、常時、外部電源から電力が供給されることで、常時、第１監視制御部だけでなく、第２監視制御部の故障を早期に検出して安全性を向上することができる。

本発明の原子力発電プラントの監視制御装置によれば、原子炉の起動操作、運転操作、停止操作を行う第１監視制御部と、原子炉の停止操作だけを行う第２監視制御部と、原子炉の信号入出力ラインを第１監視制御部と第２監視制御部との間で切替える切替装置と、第２監視制御部に給電する非常用電源とを設けるので、外部電源の喪失時に、第２監視制御部を用いて原子炉を安全に停止することができる。

図１は、第１実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置を表す概略構成図である。 図２は、原子力発電プラントを表す概略構成図である。 図３は、第２実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置を表す概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の原子力発電プラントの監視制御装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図２は、原子力発電プラントを表す概略構成図である。

本実施形態において、図２に示すように、原子力発電プラント１０は、原子炉を有している。この原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を後述する蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。なお、原子炉は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）であってもよい。

原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２と複数（図示は１個）の蒸気発生器１３が格納されている。加圧水型原子炉１２と各蒸気発生器１３は、高温側送給配管１４と低温側送給配管１５を介して連結されており、低温側送給配管１５に一次系冷却水ポンプ１６が設けられている。

加圧器１７は、下部が１個の高温側送給配管１４に連結されており、低温側送給配管１５から延びるスプレイ配管１８がこの加圧器１７の上部に連通し、中途部にスプレイ弁１９が設けられ、先端部にスプレイノズル２０が設けられている。加圧器１７は、上部に加圧器安全弁２１を有する加圧器安全配管２２の一端部が連結されており、加圧器安全配管２２の他端部が大気に開放している。また、加圧器１７は、上部に加圧器逃がし弁２３を有する加圧器逃がし配管２４の一端部が連結されており、加圧器逃がし配管２４の他端部に加圧器逃がしタンク２５が連結されている。

加圧水型原子炉１２は、内部に炉心２６が設けられており、この炉心２６は、複数の燃料集合体（燃料棒）２７により構成されている。また、加圧水型原子炉１２は、炉心２６における燃料集合体２７の間に複数の制御棒２８が配置されている。この各制御棒２８は、制御棒駆動装置２９により上下移動可能となっている。制御棒駆動装置２９は、制御棒２８を炉心２６に対して抜き差しすることで、原子炉出力を制御することができる。

蒸気発生器１３は、内部に逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管からなる伝熱管群３１が設けられている。複数の伝熱管は、各端部が管板に支持され、入室３２と出室３３に連通しており、入室３２に高温側送給配管１４の端部が連結され、出室３３に低温側送給配管１５の端部が連結されている。また、蒸気発生器１３は、図示しないが、伝熱管群３１の上方に給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、この分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器が設けられている。

また、加圧水型原子炉１２は、化学体積制御系（ＣＶＣＳ）３４が設けられている。低温側送給配管１５は、一次系冷却水循環ライン３５が設けられており、一次系冷却水循環ライン３５に再生熱交換器３６、非再生冷却器３７、脱塩塔３８、体積制御タンク３９、充填ポンプ４０が設けられている。一次系冷却水循環ライン３５は、一次系冷却水補給ライン４１を介して一次系純水タンク４２に連結され、一次系冷却水補給ライン４１に補給水ポンプ４３が設けられている。一次系冷却水補給ライン４１は、ホウ酸水供給ライン４４を介してホウ酸タンク４５が連結され、ホウ酸水供給ライン４４にホウ酸ポンプ４６が設けられている。加圧水型原子炉１２は、化学体積制御系３４により炉心２６におけるホウ素濃度を調整可能である。

原子炉格納容器１１は、内部に原子炉非常用冷却装置４７が設けられている。原子炉格納容器１１は、下部に燃料取替用水ピット４８が設けられており、この燃料取替用水ピット４８から原子炉格納容器１１の外部を通って再び原子炉格納容器１１内に戻り、加圧水型原子炉１２の上方まで延出される冷却水散布ライン４９が設けられている。この冷却水散布ライン４９は、中間部にスプレイポンプ５０と冷却器５１が設けられ、先端部に多数の噴射ノズル５２が設けられている。また、燃料取替用水ピット４８から原子炉格納容器１１の外部を通って再び原子炉格納容器１１内に戻り、加圧水型原子炉１２に連結される冷却水供給ライン５３が設けられている。この冷却水供給ライン５３は、安全注入ポンプ５４、開閉弁５５が設けられている。

加圧水型原子炉１２は、炉心２６の燃料集合体２７により一次系冷却水として軽水が加熱され、高温の一次系冷却水が加圧器１７により所定の高圧に維持された状態で、高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３は、高温高圧の一次系冷却水と二次系冷却水との間で熱交換を行うことで二次系蒸気を生成し、冷やされた一次系冷却水が加圧水型原子炉１２に戻される。このとき、制御棒駆動装置２９は、炉心２６から制御棒２８を抜き差しすることで、炉心２６内での核分裂を調整する。即ち、燃料集合体２７を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、軽水が放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。制御棒駆動装置２９は、全ての制御棒２８を炉心２６に挿入することで、加圧水型原子炉１２を停止することができる。

各蒸気発生器１３は、上端部が配管６１ａを介して蒸気タービン６２と連結されており、この配管６１ａに主蒸気隔離弁６３が設けられている。蒸気タービン６２は、高圧タービン６４と低圧タービン６５を有すると共に、発電機（発電装置）６６が接続されている。また、高圧タービン６４と低圧タービン６５は、その間に湿分分離加熱器６７が設けられている。低圧タービン６５は、復水器６８を有しており、この復水器６８は、配管６１ａからバイパス弁６９を有するタービンバイパス配管７０が接続されると共に、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管７１及び排水管７２が連結されており、取水管７１に給水ポンプ（海水ポンプ、循環水ポンプ）７３が装着されている。

復水器６８は、配管６１ｂが接続されており、この配管６１ｂに復水ポンプ７４、グランドコンデンサ７５、復水脱塩装置７６、低圧給水加熱器７７、脱気器７８、主給水ポンプ７９、高圧給水加熱器８０、主給水制御弁８１が設けられている。

また、配管６１ａは、主蒸気逃がし弁８２を有する主蒸気逃がし配管８３の一端部と、主蒸気安全弁８４を有する主蒸気安全配管８５の一端部が接続されており、各配管８３，８５の他端部が大気に開放している。一方、配管６１ｂは、主給水制御弁８１と蒸気発生器１３との間に補助給水配管８６の一端部が接続されており、この補助給水配管８６は開閉弁８７が設けられ、他端部に復水タンク８８が接続されている。補助給水配管８６は、並列して２個の分岐補助給水配管８９，９０が設けられ、分岐補助給水配管８９に補助給水ポンプ９１が設けられ、分岐補助給水配管９０に電動補助給水ポンプ９２が設けられている。補助給水ポンプ９１は、蒸気によりタービンが回転することで駆動し、電動補助給水ポンプ９２は、非常用電源により駆動する。

そのため、蒸気発生器１３にて、二次系冷却水が高温高圧の一次系冷却水と熱交換を行って生成された二次系蒸気は、配管６１ａを通して蒸気タービン６２（高圧タービン６４から低圧タービン６５）に送られ、この蒸気により蒸気タービン６２を駆動して発電機６６により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン６４を駆動した後、湿分分離加熱器６７で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン６５を駆動する。そして、蒸気タービン６２を駆動した蒸気は、復水器６８で海水を用いて冷却されて復水となり、配管６１ｂを通って蒸気発生器１３に戻される。

また、原子力発電プラント１０は、加圧水型原子炉１２や蒸気発生器１３などの運転状態を検出するための各種センサが設けられている。加圧水型原子炉１２は、内部の温度を検出する温度センサ１０１と、内部の圧力を検出する圧力センサ１０２が設けられている。蒸気発生器１３は、二次冷却水の水位を検出する水位センサ１０３と、内部の圧力を検出する圧力センサ１０４が設けられている。また、低温側送給配管１５は、一次冷却水の温度を検出する温度センサ１０５と、圧力を検出する圧力センサ１０６が設けられている。加圧器１７は、一次冷却水の水位を検出する水位センサ１０７と、内部の圧力を検出する圧力センサ１０８が設けられている。配管６１ａは、主蒸気（一次冷却水）の圧力を検出する圧力センサ１０９と、流量を検出する流量センサ１１０が設けられている。

また、原子炉格納容器１１は、内部の放射線量を検出する放射線モニタ１１１と、水素濃度を検出する濃度センサ１１２と、温度を検出する温度センサ１１３と、圧力を検出する圧力センサ１１４が設けられている。原子炉非常用冷却装置４７は、冷却水散布ライン４９を流れる冷却水の流量を検出する流量センサ１１５が設けられている。補助給水配管８６は、給水ポンプ９１，９２により供給される冷却水の流量を検出する流量センサ１１６が設けられている。また、図示しないプラント機器の監視操作を行う監視操作画面における母線の電圧を表示する電圧センサ１１７が設けられている。この安全系ＶＤＵにより外部電源の有無や非常用電源の有無を検出することができる。

中央制御室２００は、本実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置２０１が設けられている。監視制御装置２０１は、運転コンソールや大型表示盤、運転指令コンソールなどを有するプラントの制御設備である。運転コンソールは、運転員による一体的な監視操作を可能とするため、ハードウェアの監視器具や操作器が設置された中央制御盤などを有する。大型表示盤は、プラント全体の情報を提供したり、運転員間の情報を共有したりするため、常時表示すべきパラメータや代表警報を表示する。

原子力発電プラントの監視制御装置２０１は、上述した温度センサ１０１，１０５，１１３、圧力センサ１０２，１０４，１０６，１０８，１０９，１１４、水位センサ１０３，１０７、流量センサ１１０，１１５，１１６、放射線モニタ１１１、濃度センサ１１２、電圧センサ１１７などの検出結果が入力される。

また、監視制御装置２０１は、手動または自動により加圧水型原子炉１２や蒸気発生器１３などの状態を変更するための機器を操作可能となっている。中央制御室２００は、空調設備２１１が設けられると共に、非常用循環ファン２１２が設けられており、監視制御装置２０１は、空調設備２１１と非常用循環ファン２１２を操作可能である。監視制御装置２０１は、原子炉非常用冷却装置４７（スプレイポンプ５０、安全注入ポンプ５４）を操作可能である。監視制御装置２０１は、化学体積制御系３４（充填ポンプ４０、補給水ポンプ４３、ホウ酸ポンプ４６）を操作可能である。監視制御装置２０１は、主蒸気逃がし弁８２を操作可能である。また、監視制御装置２０１は、非常用電源が喪失した際にプラント設備への給電を可能とする空冷式非常用電源装置（電源車）２１３を操作可能である。

図１は、第１実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置を表す概略構成図である。

図１に示すように、監視制御装置２０１は、加圧水型原子炉１２の起動操作、運転操作、停止操作を行う第１監視制御部３０１と、加圧水型原子炉１２の停止操作だけを行う第２監視制御部３０２と、加圧水型原子炉１２の信号入出力ラインを第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２との間で分配または切替える切替装置３０３と、第１及び第２監視制御部３０１，３０２に給電する非常用電源３０４と第２監視制御部３０２に給電する非常用電源３０５とを有している。

第１監視制御部３０１は、加圧水型原子炉１２を含む原子力発電プラント１０の通常時（正常時）にて、加圧水型原子炉１２などの起動操作、運転操作、停止操作を行うものであり、多重化されて設けられている。ここで、複数の第１監視制御部３０１は、ほぼ同様の機能を有するものとなっている。第２監視制御部３０２は、加圧水型原子炉１２を含む原子力発電プラント１０の非常時にて、加圧水型原子炉１２などの停止操作だけを行うものであり、特に外部電源（交流電源）の喪失時に使用するものである。各監視制御部３０１，３０２は、監視操作盤３０１ａ，３０２ａと、制御盤３０１ｂ，３０２ｂとから構成されている。

第１監視制御部３０１は、第１外部電源ライン３１１を介して外部電源３１２が接続されている。第２監視制御部３０２は、第２外部電源ライン３１３を介して外部電源３１２が接続されている。また、第１監視制御部３０１及び第２監視制御部３０２は、非常用電源ライン３１４を介して非常用電源３０４が接続されている。この場合、非常用電源３０４から第１監視制御部３０１に給電する第１給電ラインは、非常用電源ライン３１４と第１外部電源ライン３１１により構成され、非常用電源３０４から第２監視制御部３０２に給電する第２給電ラインは、非常用電源ライン３１４と第２外部電源ライン３１３により構成される。

第１給電ラインは、給電を遮断する遮断装置３１５が設けられている。遮断装置３１５は、第１外部電源ライン３１１に設けられており、運転員により操作可能となっている。また、第２監視制御部３０２は、非常用電源ライン３１４に遮断装置３１６が設けられている。原子力発電プラント１０の通常時（正常時）は、遮断装置３１５が接続状態にあり、遮断装置３１６が遮断状態にある。なお、非常用電源３０５は、非常用電源３０４のバックアップ用の電源であり、第３外部電源ライン３１７を介して第１監視制御部３０１及び第２監視制御部３０２に接続されており、第３外部電源ライン３１７に遮断装置３１８が設けられている。

加圧水型原子炉１２の信号入出力ラインは、検出器により検出された加圧水型原子炉１２の運転状態の検出信号を入力する検出信号入力ライン３２１と、加圧水型原子炉１２の状態を変更するための各種機器を操作するための操作信号を出力する操作信号出力ライン３２２とから構成されている。ここで、検出器とは、前述した温度センサ１０１，１０５，１１３、圧力センサ１０２，１０４，１０６，１０８，１０９，１１４、水位センサ１０３と，１０７、流量センサ１１０，１１５，１１６、放射線モニタ１１１、濃度センサ１１２、電圧センサ１１７である。また、各種機器とは、非常用循環ファン２１２、原子炉非常用冷却装置４７、化学体積制御系３４、主蒸気逃がし弁８２、空冷式非常用電源装置２１３である。

この検出信号入力ライン３２１と操作信号出力ライン３２２は、切替装置３０３に接続され、この切替装置３０３を介して第１監視制御部３０１に接続されると共に、第２監視制御部３０２に接続されている。切替装置３０３は、運転員より操作可能であり、検出信号入力ライン３２１と操作信号出力ライン３２２を第１監視制御部３０１または第２監視制御部３０２に分配または切替えることができる。この場合、切替装置３０３は、操作信号出力ライン３２２により監視信号を第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２との間で分配し、操作信号出力ライン３２２により制御信号を第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２との間で切替える。

第１監視制御部３０１は、前述したように、原子力発電プラント１０の正常時に、加圧水型原子炉１２などの起動操作、運転操作、停止操作を行うことができる。一方、第２監視制御部３０２は、原子力発電プラント１０の非常時、つまり、外部電源喪失時に、加圧水型原子炉１２などの停止操作だけを行うものである。そのため、第１監視制御部３０１は、原子力発電プラント１０における全ての検出器の検出信号が入力されると共に、全ての機器に対して操作信号を出力することができる。一方、第２監視制御部３０２は、原子力発電プラント１０における一部の検出器の検出信号が入力すると共に、一部の機器に対して操作信号を出力することができる。即ち、第２監視制御部３０２は、原子力発電プラント１０の停止操作と事故対応操作に必要となる監視制御が集約されたものである。

具体的に、第２監視制御部３０２は、加圧水型原子炉１２を冷却させるための冷却機能と、加圧水型原子炉１２の原子炉格納容器１１（図２参照）の温度と圧力を低下させるための減温減圧機能とを有している。この冷却機能と減温減圧機能を有するための設備として、検出器としての温度センサ１０１，１０５，１１３、圧力センサ１０２，１０４，１０６，１０８，１０９，１１４、水位センサ１０３，１０７、流量センサ１１０，１１５，１１６、放射線モニタ１１１、濃度センサ１１２、電圧センサ１１７と、操作機器としての非常用循環ファン２１２、原子炉非常用冷却装置４７、化学体積制御系３４、主蒸気逃がし弁８２、空冷式非常用電源装置２１３が必要となる。即ち、第２監視制御部３０２は、この検出器からの信号に基づいてこの操作機器を操作することで、加圧水型原子炉１２を安定して停止させるものである。

ここで、第１実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置２０１の作用を説明する。

原子力発電プラント１０の正常時、外部電源３１２は、第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２に電力を供給しており、運転員は、第１監視制御部３０１を用いて加圧水型原子炉１２を含む原子力発電プラント１０の起動操作、運転操作、停止操作を行うと共に、運転状態を監視している。

災害により外部電源３１２が喪失すると、外部電源３１２は、第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２に電力を供給することができず、運転員は、第１監視制御部３０１を用いて加圧水型原子炉１２を含む原子力発電プラント１０の停止操作を行うことが困難となる。このとき、運転員は、外部電源３１２の喪失が判明すると、遮断装置３１５を遮断状態とし、遮断装置３１６を接続状態とする。また、運転員は、切替装置３０３により、検出信号入力ライン３２１と操作信号出力ライン３２２を第１監視制御部３０１から第２監視制御部３０２に分配または切替える。

そのため、全ての第１監視制御部３０１は、電力供給が停止されることから、操作不能となり、第２監視制御部３０２は、非常用電源３０４から電力が供給されることから、操作可能となる。運転員は、第２監視制御部３０２を用い、各検出器からの検出結果を受け、各操作機器を操作することで、加圧水型原子炉１２の停止操作を行う。ここで、第１監視制御部３０１への電力供給が停止され、且つ、第２監視制御部３０２は、機能が制限され、加圧水型原子炉１２などの停止操作だけを行うものであることから、消費電力が低減される。

このように第１実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置にあっては、加圧水型原子炉１２の起動操作、運転操作、停止操作を行う第１監視制御部３０１と、加圧水型原子炉１２の停止操作だけを行う第２監視制御部３０２と、加圧水型原子炉１２の信号入出力ライン３２１，３２２を第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２との間で分配または切替える切替装置３０３と、第２監視制御部３０２に給電する非常用電源３０４，３０５とを設けている。

従って、加圧水型原子炉１２の起動操作、運転操作、停止操作を行う第１監視制御部３０１に対して、加圧水型原子炉１２の停止操作だけを行う第２監視制御部３０２を設けることで、外部電源３１２の喪失時に、切替装置３０３により、加圧水型原子炉１２の信号入出力ライン３２１，３２２を第１監視制御部３０１から第２監視制御部３０２に分配または切替えると共に、非常用電源３０４，３０５により第２監視制御部３０２に給電する。そのため、外部電源３１２が喪失しても、運転員は、第２監視制御部３０２を用いて加圧水型原子炉１２を安全に停止することができる。このとき、第２監視制御部３０２は、必要な機能だけに集約されていることから、消費電力を抑えることができ、長時間にわたって第２監視制御部３０２による操作が可能となる。

第１実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置では、非常用電源３０４から第１監視制御部３０１に給電する第１給電ラインとして非常用電源ライン３１４と第１外部電源ライン３１１を設けると共に、非常用電源３０４から第２監視制御部３０２に給電する第２給電ラインとして非常用電源ライン３１４と第２外部電源ライン３１３を設け、第１給電ラインにより給電を遮断する遮断装置３１５を第１外部電源ライン３１１に設けている。従って、外部電源３１２の喪失時に、遮断装置３１５により、非常用電源３０４から第１監視制御部３０１に給電する第１給電ラインを遮断することで、第１監視制御部３０１の消費電力をなくし、第２監視制御部３０２に給電する非常用電源３０４の電力を確保し、長時間にわたって第２監視制御部３０２による操作を可能とすることができる。

第１実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置では、信号入出力ラインとして、加圧水型原子炉１２の状態を検出した検出信号が入力される検出信号入力ライン３２１と、加圧水型原子炉１２の状態を変更するための機器を操作するための操作信号を出力する操作信号出力ライン３２２を設けている。従って、外部電源３１２の喪失時に、切替装置３０３により、検出信号入力ライン３２１と操作信号出力ライン３２２を第２監視制御部３０２に分配または切替えることで、運転員は、この第２監視制御部３０２を用いて加圧水型原子炉１２を安全に停止することができる。

第１実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置では、第２監視制御部３０２は、加圧水型原子炉１２を冷却させるための冷却機能と、加圧水型原子炉１２の原子炉格納容器１１の温度と圧力を低下させるための減温減圧機能とを有している。従って、運転員は、この第２監視制御部３０２を用いて、冷却機能により加圧水型原子炉１２を適正に冷却させながら安全に停止することができ、また、炉心溶融時には、減温減圧機能により原子炉格納容器１１の温度と圧力を低下させることができる。

第１実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置では、第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２とを中央制御室２００に配置し、外部電源３１２を接続している。従って、第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２は、常時、外部電源３１２から電力が供給されることで、常時、第１監視制御部３０１だけでなく、第２監視制御部３０２の故障を早期に検出して安全性を向上することができる。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図３に示すように、監視制御装置２０１は、加圧水型原子炉１２の起動操作、運転操作、停止操作を行う第１監視制御部３０１と、加圧水型原子炉１２の停止操作だけを行う第２監視制御部３０２と、加圧水型原子炉１２の信号入出力ラインを第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２との間で分配または切替える切替装置３０３と、第２監視制御部３０２に給電する非常用電源３０４，３０５とを有している。

第１給電ラインは、給電を遮断する遮断装置３１５が設けられている。遮断装置３１５は、第１外部電源ライン３１１に設けられており、制御装置３３１により操作可能となっている。また、第２監視制御部３０２は、非常用電源ライン３１４に遮断装置３１６が設けられ、第３外部電源ライン３１７に遮断装置３１８が設けられており、遮断装置３１６，３１８は、制御装置３３１により操作可能となっている。

加圧水型原子炉１２の信号入出力ラインは、検出器が加圧水型原子炉１２の運転状態を検出した検出信号を入力する検出信号入力ライン３２１と、加圧水型原子炉１２の状態を変更するための各種機器を操作するための操作信号を出力する操作信号出力ライン３２２とから構成されている。この検出信号入力ライン３２１と操作信号出力ライン３２２は、切替装置３０３に接続され、この切替装置３０３を介して第１監視制御部３０２に接続されると共に、第２監視制御部３０２に接続されている。切替装置３０３は、制御装置３３１により操作可能となっている。

制御装置３３１は、外部電源３１２に設けられた検出器３３２の信号が入力される。この検出器３３２は、例えば、外部電源３１２の電圧を監視しており、外部電源３１２が喪失して電圧が低下すると、制御装置３３１に対して外部電源喪失信号を出力する。そのため、制御装置３３１は、検出器３３２から外部電源喪失信号を受けると、切替装置３０３を作動し、検出信号入力ライン３２１と操作信号出力ライン３２２を第１監視制御部３０１から第２監視制御部３０２に切替える。また、このとき、制御装置３３１は、検出器３３２から外部電源喪失信号を受けると、遮断装置３１５を遮断する一方、遮断装置３１６を接続状態とする。

また、非常用電源３０４，３０５は、充電センサ３３３，３３４が設けられ、非常用電源３０４，３０５の蓄電量を制御装置３３１に出力している。制御装置３３１は、充電センサ３３３，３３４の検出結果に基づいて遮断装置３１６，３１８を操作し、第２監視制御部３０２に給電する非常用電源３０４，３０５を切替える。

ここで、第２実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置２０１の作用を説明する。

災害により外部電源３１２が喪失すると、外部電源３１２は、第１監視制御部３０１と第２監視制御部３０２に電力を供給することができず、検出器３３２は、制御装置３３１に外部電源喪失信号を出力する。すると、制御装置３３１は、遮断装置３１５を遮断状態とし、遮断装置３１６を接続状態とする。また、制御装置３３１は、切替装置３０３により、検出信号入力ライン３２１と操作信号出力ライン３２２を第１監視制御部３０１から第２監視制御部３０２に分配または切替える。

そのため、全ての第１監視制御部３０１は、電力供給が停止されることから、操作不能となり、第２監視制御部３０２は、非常用電源３０４から電力が供給されることから、操作可能となる。運転員または制御装置３３１は、第２監視制御部３０２を用い、各検出器からの検出結果を受け、各操作機器操作することで、加圧水型原子炉１２の停止操作を行う。ここで、第１監視制御部３０１への電力供給が停止され、且つ、第２監視制御部３０２は、機能が制限され、加圧水型原子炉１２などの停止操作だけを行うものであることから、消費電力が低減される。その後、非常用電源３０４の蓄電量が低下すると、制御装置３３１は、遮断装置３１６を遮断状態とし、遮断装置３１８を接続状態とし、第２監視制御部３０２への給電を非常用電源３０４から非常用電源３０５に切替える。

このように第２実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置にあっては、外部電源喪失信号を受けて切替装置３０３により検出信号入力ライン３２１と操作信号出力ライン３２２を第１監視制御部３０１から第２監視制御部３０２に切替える制御装置３３１を設けている。

従って、外部電源３１２の喪失時に、制御装置３３１は、切替装置３０３を作動し、加圧水型原子炉１２の信号入出力ライン３２１，３２２を自動的に第１監視制御部３０１から第２監視制御部３０２に切替えることとなる。そのため、運転員は、第２監視制御部３０２を用いて加圧水型原子炉１２を安全に停止することができる。

第２実施形態の原子力発電プラントの監視制御装置では、複数の非常用電源３０４，３０５を設け、制御装置３３１は、各非常用電源３０４，３０５の蓄電量に応じて第２監視制御部３０２に給電する非常用電源３０４，３０５を切替えるようにしている。従って、長時間にわたって効率良く第２監視制御部３０２に給電することができ、安全性を向上することができる。

なお、上述した実施形態にて、第２監視制御部３０２は、加圧水型原子炉１２の停止操作だけを行うものとして、冷却機能と減温減圧機能を有し、具体的に、複数の検出器と操作機器を例示して説明したが、これは一例であって限定されるものではなく、検出器や操作機器は、加圧水型原子炉１２の安全性などを考慮して適宜設定すればよいものである。

１０ 原子力発電プラント
１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
１４ 高温側送給配管
１５ 低温側送給配管
１７ 加圧器
２３ 加圧器逃がし弁
２６ 炉心
２７ 燃料集合体
２８ 制御棒
２９ 制御棒駆動装置
３１ 伝熱管群
３４ 化学体積制御系
４７ 原子炉非常用冷却装置
６１ａ，６１ｂ 配管
６２ 蒸気タービン
６６ 発電機
６８ 復水器
１０１，１０５，１１３ 温度センサ
１０２，１０４，１０６，１０８，１０９，１１４ 圧力センサ
１０３，１０７ 水位センサ
１１０，１１５，１１６ 流量センサ
１１１ 放射線モニタ
１１２ 濃度センサ
１１７ 電圧センサ
２００ 中央制御室
２０１ 原子力発電プラントの監視制御装置
２１１ 空調設備
２１２ 非常用循環ファン
２１３ 空冷式非常用電源装置
３０１ 第１監視制御部
３０２ 第２監視制御部
３０３ 切替装置
３０４，３０５ 非常用電源（バッテリ）
３１１ 第１電源ライン
３１２ 外部電源
３１３ 第２電源ライン
３１４ 非常用電源ライン
３１５，３１６，３１８ 遮断装置
３１７ 第３電源ライン
３２１ 検出信号入力ライン（信号入出力ライン）
３２２ 操作信号出力ライン（信号入出力ライン）
３３１ 制御装置
３３２ 検出器
３３３，３３４ 充電センサ

Claims (8)

1. 原子炉の起動操作、運転操作、停止操作を行う第１監視制御部と、
   前記原子炉の起動操作、運転操作、停止操作のうち、停止操作だけを行う第２監視制御部と、
   前記原子炉の信号入出力ラインを前記第１監視制御部と前記第２監視制御部との間で分配または切替える分配切替装置と、
   前記第２監視制御部に給電する非常用電源と、
   を有することを特徴とする原子力発電プラントの監視制御装置。
2. 前記非常用電源から前記第１監視制御部に給電する第１給電ラインと、前記非常用電源から前記第２監視制御部に給電する第２給電ラインと、前記第１給電ラインからの給電を遮断する遮断装置とが設けられることを特徴とする請求項１に記載の原子力発電プラントの監視制御装置。
3. 前記信号入出力ラインは、前記原子炉の状態を検出した検出信号が入力する検出信号入力ラインと、前記原子炉の状態を変更するための機器を操作するための操作信号を出力する操作信号出力ラインとを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の原子力発電プラントの監視制御装置。
4. 前記第２監視制御部は、前記原子炉を冷却させるための冷却機能と、前記原子炉の格納容器の温度と圧力を低下させるための減温減圧機能とを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの監視制御装置。
5. 外部電源の喪失時に、前記分配切替装置を作動して前記信号入出力ラインを前記第１監視制御部から前記第２監視制御部に分配または切替える制御装置が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの監視制御装置。
6. 前記非常用電源が複数設けられ、前記複数の非常用電源の蓄電量に応じて前記第２監視制御部に給電する前記非常用電源を切替える制御装置が設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの監視制御装置。
7. 前記第１監視制御部と前記第２監視制御部とは、中央制御室に配置され、外部電源が接続されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの監視制御装置。
8. 前記分配切替装置は、前記信号入出力ラインからの監視信号を前記第１監視制御部と前記第２監視制御部との間で分配し、前記信号入出力ラインからの制御信号を前記第１監視制御部と前記第２監視制御部との間で切替えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの監視制御装置。

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