JPH01132998A - 原子炉の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子力発電設備において一次系！ａ器・配管に
付着する放射性核種からの放射線による被曝を低減する
ために、プラント停止時に発生する放射線不溶解物のス
パイク的生成を抑制するようにした原子炉の運転方法に
関する。

（従来の技術） 一般に原子力発電設備においては、原子炉内で発生する
微分の腐食生成物および給水系から持ち込まれる微量の
不純物が放射化され、放射化生成物を生成する。原子炉
内で生成した放射化生成物は、原子炉冷却材浄化系フィ
ルタデミネでその一部が除去されるが、一部は原子炉水
中に溶解し、原子炉−次系冷却水中に残存し、−次系配
管・機器接液面被膜中に取り込まれると共に、流１停滞
部等に沈積、堆積することによって機器・配管の表面放
射Ｉｎ率を上昇させる。そのため、プラント定期点検時
において、−次系ｌｉｌ器・配管の放射線量率が高い場
合には、定損点検作業従事者の放射線被曝ＩｇＡを上昇
させる結果となる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、原子炉水中の燃料表面においては、蒸気発生
があるため微視的には燃料表面で濃縮作用が生じており
、原子炉水中に存在する放射性の不溶解物は燃料表面上
への析出、付着を引き起す。

燃料表面上に付着、析出している放射性不溶解物はプラ
ント停止時に剥離し、原子炉水中に拡散される現象が認
められている。原子炉水中に拡散した放射性不溶解物は
沈降して流量停滞部などへ付着、堆積するととなり、付
着、堆積した放射線不溶解物によって機器・配管表面線
同率がプラント停止に伴い一層上昇し、定検時作業従事
者の被曝１１ｍ増加をもたらす。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、プラン
ト停止操作時に燃料表面に付着している放射性不溶解物
の剥離に起因する原子炉水中放射性不溶解物のスパイク
的濃度の上昇を抑制することによって、スパイク的に濃
度上昇した原子炉水中の放射性不溶解物が沈積、堆積お
よび再付着して生じる一次系配管・機器表面の線量率上
昇を抑えることができる原子炉の運転方法を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る原子炉の運転方法は、原子炉を停止した後
、主蒸気止め弁を閉じる一方、タービンバイパス弁、主
蒸気ドレン弁、蒸気式空気抽出器駆動蒸気弁およびター
ビンシール蒸気供給弁から蒸気を排出する原子炉の運転
方法において、原子炉未臨界となった優、主蒸気ドレン
弁、蒸気式空気抽出器駆動蒸気弁およびタービンシール
蒸気供給弁ヲ閉じる一方、タービンバイパス弁を制御し
て、原子炉圧。力を高く維持するものである。

（作用） 原子炉圧力が高く維持されると、燃料表面で発生する蒸
気ボイドの粒径が小さくなる。蒸気ボイドの粒径が小さ
（なると、燃料表面で発生した蒸気ボイドが燃料表面に
付着している放射性不溶解物の層を通り後けるときに放
射性不溶解物を剥離させる確率が、ボイドが大きい場合
に比較して低くなる。したがって、燃料表面からの放射
性不溶解物の剥離が抑制されて、原子炉停止操作時の放
射性不溶解物のスパイク的濃度上昇が抑制され、結果と
して一次系配管・機器等の流量停滞部への放射性不溶解
物の沈降、堆積が抑えられ、機器・配管の表面１ｍ糟率
の上昇が抑えられる。

（実施例） 本発明に係る原子炉の運転方法の一実施例について図面
を参照して説明する。

第２図は原子力発電プラントの概略を示す構成図である
。第２図において原子炉１で発生した蒸気は主蒸気管２
を通り、主蒸気隔離弁３、主蒸気止め弁４を通ってター
ビン５へ案内される。タービン５へ案内された蒸気は、
ここで仕事をし、その後復水器６で凝縮して復水となる
。復水器６に一旦貯留された復水は、その後給水ポンプ
７により昇圧され、給水ライン８を通って原子炉１へ供
給される。

また、原子炉運転中における原子炉１内の圧力を：ａｍ
するため、原子炉圧力計１０により原子炉１内の圧力が
検出され、原子炉圧力設定器１１によりタービンバイパ
ス弁１２が制御されて原子炉１内の蒸気がタービン５を
バイパスして復水器６へ排出される。その他、原子炉１
内の蒸気は主蒸気隔離弁３、主蒸気止め弁４の各主蒸気
ドレン弁１３、タービンシール蒸気供給弁１４、蒸気式
空気抽出器駆動蒸気弁１５等を経て復水器６に流入する
ようになっている。

タービンシール蒸気供給弁１４はタービン５内の蒸気が
タービン軸の隙間から洩れることを防止するためにター
ビン５へ蒸気を供給するものであり、蒸気式空気抽出器
駆動蒸気弁１５は復水器６の上部に溜ったオフガスをオ
フガス系１６へ抽出するために蒸気式空気抽出器１７へ
蒸気を供給するものである。また、タービンシール蒸気
供給弁１４および蒸気式空気抽出器駆動蒸気弁１５は、
補助蒸気発生ボイラ１８がらタービンシール補助蒸気供
給弁１９および蒸気式空気抽出器駆動補助蒸気供給弁２
０を通って蒸気が供給されるようになっている。

その他、原子力発電プラントには、原子炉１内で生成し
た放射化生成物を分離除去するための原子炉冷却水浄化
系２２が設けられる。原子炉冷却水浄化系２２において
は原子炉１内の冷却水が原子炉冷却水浄化系ポンプ２３
により昇圧された後、原子炉冷却水浄化系熱交換器２４
または原子炉冷却水浄化系熱交換器バイパス弁２５を通
って原子炉冷却水浄化系フィルタデミネ２６へ送られ、
ここで冷却水中の放射化生成物が分離された後、冷却水
が原子炉１へ還流されるようになっている。

第３図は従来の原子炉停止時における原子炉出力、原子
炉水温度および原子炉圧力の変化を示す特性図である。

原子炉熱出力は出力降下を開始したＭ点からＣのように
減少し、制御棒を全挿入したＮ点で原子炉未臨界となり
、原子炉水温度および原子炉圧力はＡ、Ｂに示したよう
に、それぞれ降下し始める。この場合、原子炉出力を降
下し、プラントを停止しても燃料そのものは残留熱を持
つため、燃料自体が充分に冷却されるまでは、燃料表面
で原子炉冷却水である水が沸騰し続け、この沸騰により
燃料表面に気泡（ボイド）が生成する。燃料表面で発生
したボイドは燃料表面に付着している放射性不溶解物の
層を通り抜けるときに放射性不溶解物を剥離させる。

ところで、気泡の発生量、発生速度は燃料自体の残留熱
が大きい程大きくなり、また一定の残留熱が存在する条
件下では原子炉圧力が高い程発生する気泡は加圧され縮
小傾向となる。つまり、プラント停止操作時の原子炉降
圧条件は、残留熱による蒸気ボイド生成に大きく関係し
ている。すなわち、原子炉圧力をＰ　Ｋｇ　／　ｔｒｉ
、発生ボイド体積をＶｄとすると、残留熱が同じで単位
時間当りの蒸気発生量が一定の場合、蒸気ボイドの体積
は原子炉圧力に反比例し、次式（１）で表わされる。

となることから生成蒸気ボイドは小さくなる。発生する
蒸気ボイドが小さ（なることにより、燃料表面で発生し
た蒸気ボイドが燃料表面に付着している放射性不溶解物
の層を通り抜けるときに放射性不溶解物を剥離させる確
率は、ボイドが大きい場合に比べ大幅に低くなる。

したがって、原子炉水中に拡散される放射性不溶解物量
を抑制するためには、プラント停止操作において残留熱
が減少するまで炉圧を高く一定に維持するか、または高
い状態で緩かに減圧することにより、発生蒸気ボイドの
体積を小さくし、ボイドが燃料表面に付着した放射性不
溶解物層を通過する際に生じる燃料付着放射性不溶解物
の剥離を抑える運転方法を用いることが有効となる。

そこで、本実施例においては、原子炉未臨界となった後
、主蒸気ドレン弁１３、蒸気式空気抽出器駆動蒸気弁１
５およびタービンシール蒸気供給弁１４を閉じる一方、
タービンバイパス弁１２を原子炉圧力設定器１１からの
要求圧力を維持するようにυ１１Ｉｌシて、原子炉蒸気
の流出抑制を行ない、原子炉圧力を高く維持する。ター
ビン５および蒸気式空気抽出器１７へは補助蒸気発生ボ
イラ１８から蒸気を供給する。

また、原子炉水温度の低下を極力抑制して残留熱を保持
するために、原子炉冷却水浄化系２２の原子炉冷却水浄
化系熱交換器２４をバイパスし、原子炉冷却水浄化系熱
交換器バイパス弁２５から原子炉水を還流させる運転を
行なう。

原子炉圧力のコントロールは原子炉圧力設定器１１の圧
力設定により任意にコントロールすることができ、少な
くとも残留熱による発生蒸気により原子炉圧力の維持が
困難となる時点までは任意に設定圧力を維持し、蒸気ボ
イドの生成を抑制することができる。

第１ｅは本実施例による原子炉停止時の原子炉出力、原
子炉水温度および原子炉圧力の変化を示す特性図である
。第１図に示すように原子炉未臨界となった後の任意の
時点Ｐで原子炉圧力Ｂおよび原子炉水温度Ａを高い状態
で一定に維持し、残留熱が消耗するまで一定時間保持し
、残留熱が消耗した時点で降下させるようにしている。

また、第１図においては原子炉圧力および原子炉水温度
を高い状態で一定に維持するようにしているが、高い状
態で緩やかに降下させるようにしてもよい。

このように、上記実施例によれば、原子炉停止時におい
て原子炉圧力および原子炉水温度を高く雑持し、残留熱
により生成する蒸気ボイドに圧力を掛け、その体積の成
長を抑制することにより、燃料表面に付着する放射性不
溶解物を通り抜は出る蒸気ボイドの粒径が小さくなって
、燃料表面からの放射性不溶解物の剥離を抑制すること
ができる。したがって、原子炉停止時の放射性不溶解物
のスパイク的濃度上昇を抑υ１し、結果として一次系配
管・機器等の流量停ｎ部への放射性不溶解物の沈降、堆
積を抑え、機器・配管の表面線ｍ率の上昇を抑えること
ができる。

なお、人為的にエア、窒素あるいは水で別途原子炉を加
圧する方法は、さらに長時間に亘り原子炉圧力を任意に
コントロールする上で有効な方法と言える。

〔発明の効果〕

本発明に係る原子炉の運転方法は、原子炉未臨界となっ
た後、主蒸気ドレン弁、蒸気式空気抽出器駆動蒸気弁お
よびタービンシール蒸気供給弁を閉じる一方、タービン
バイパス弁を１Ｉ１１１１１シて、原子炉圧力を高く維
持するから、原子炉停止時に残留熱により燃料表面に生
成する蒸気ボイドの粒径が小さくなって、燃料表面から
の放射性不溶解物の剥離を抑制することができる。した
がって、原子炉停止時の放射性不溶解物のスパイク的１
１度上昇を抑制し、結果として一次系配管・機器等の流
量停滞部への放射性不溶解物の沈降、１ｆｆ積を抑え、
機器・配管の表面線ｍ率の上昇を抑え、作業員を被曝か
ら守ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉の運転方法の一実施例にお
ける原子炉停止時の原子炉出力、原子炉水温度および原
子炉圧力の変化を示す特性図、第２図は一般的な原子力
発電プラントの概略を示す構成図、第３図は従来の原子
炉の運転方法における原子炉停止時の原子炉出力、原子
炉水温度および原子炉圧力の変化を示す特性図である。 １・・・原子炉、２・・・主蒸気管、３・・・主蒸気隔
離弁、４・・・主蒸気止め弁、５・・・タービン、６・
・・復水器、１０・・・原子炉圧力計、１１・・・原子
炉圧力設定器、１２・・・タービンバイパス弁、１３・
・・主蒸気ドレン弁、１４・・・タービンシール蒸気供
給弁、１５・・・蒸気式空気抽出器駆動蒸気弁、１８・
・・補助蒸気発生ボイラ、２２・・・原子炉冷却水浄化
系、２６・・・原子炉冷却水浄化系フィルタデミネ。 代理人弁理士　　則　近　　憲　体 向　　　　　　　　　第　　子　　丸　　　　健第ａ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉停止時に、主蒸気止め弁を閉じる一方、ター
   ビンバイパス弁、主蒸気ドレン弁、蒸気式空気抽出器駆
   動蒸気弁およびタービンシール蒸気供給弁から蒸気を排
   出する原子炉の運転方法において、原子炉未臨界となっ
   た後、主蒸気ドレン弁、蒸気式空気抽出器駆動蒸気弁お
   よびタービンシール蒸気供給弁を閉じる一方、タービン
   バイパス弁を制御して、原子炉圧力を高く維持すること
   を特徴とする原子炉の運転方法。 ２、蒸気式空気抽出器駆動蒸気弁およびタービンシール
   蒸気供給弁を閉じるとともに、補助蒸気発生ボイラから
   蒸気式空気抽出器およびタービンへ蒸気を供給する特許
   請求の範囲第１項記載の原子炉の運転方法。