JPH0287097A - 原子炉隔離時給水方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の原子炉冷却系を有する複数ループ型原
子炉の原子炉隔離時給水方法に係り、特に、ループ間圧
力が非平衡である場合でも複数ループに注水でき、かつ
原子炉冷却系水位を制御するのに好適な原子炉隔離時給
水方法に関する。

〔従来の技術〕

本発明の説明に先立ち、従来型原子炉隔離時給水装置の
概要を、第２図にもとづいて説明する。

第２図において、１は原子炉冷却系、２はポンプ、３は
タービン、４はタービン入口蒸気加減弁、５は液面発振
器、６は流量発振器、７は弁開度制御部、８は貯水槽、
９は蒸気放出槽である。

しかして、第２図に示す従来型原子炉隔離時給水装置は
、原子炉隔離時、原子炉冷却系１の水位と注水流量とを
、液面発振器５ならびに流量発振器６により検出し、こ
れらの検出値にもとづき、タービン入口蒸気加減弁４の
開度を調節して、原子炉冷却系水位ならびに注水流量を
制御するようにしている。

例えば、第３図に示す特開昭５７−３３３９１号公報に
記載のこの種給水装置では、原子炉隔離時、原子炉Ａの
水位が低下し、液面計Ｂによって「水位低」信号が発生
する。この時、タービン入口弁Ｃが開となり、タービン
Ｄに原子炉Ａの蒸気が流入し、タービンＤが回転を開始
する。一方、「水位低」信号により注水弁Ｅが開、バイ
パス弁Ｆが閉となり、原子炉Ａへの注水を開始するが、
その際、タービン入口蒸気加減弁Ｇの開度は、注水流量
（またはタービン回転数）により調節されることになる
。また、注水により原子炉Ａの水位が回復した場合には
、水位設定器Ｈ，Ｉ、Ｊにより「水位高」信号が発生し
、タービン人口弁Ｃおよび注水弁１０は全開、バイパス
弁Ｆは全開となる。

一方、第４図に示す特開昭５９−１１４４９６号公報に
記載のこの種給水装置では、原子炉隔離信号あるいは原
子炉水位低信号等により発信器２４から開信号が発信し
、タービン入口弁Ｋが開となり、これ以降、水位設定器
りで設定された水位設定信号Ｍと、水位計Ｎからの測定
信号○とが水位制御部Ｐに入力され、両信号の偏差信号
Ｑが給水量制御部Ｒに出力される。さらに、流量計Ｓの
測定信号Ｔが制御部Ｒに入力され、これら面入力信号に
もとづき原子炉水位が設定値となるよう演算して制御信
号Ｕを開度調整弁■に送出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかして、上記した従来技術は、ＢＷＲ等の１ループ型
原子炉に適用したものであるが、これを複数ループ型原
子炉に適用しようとすると、ルプ数と同数の原子炉隔離
時給水装置が必要となる。

また、原子炉隔離時給水装置本体（タービンおよびポン
プ）を１基とし、注水ラインおよび蒸気吸入ラインを各
ループに接続した場合、ループ間で原子炉冷却系水位と
圧力とのアンバランスが発生するため、タービン入口蒸
気加減弁の開度のみで各ループの原子炉冷却系水位およ
び各注水ラインへの注水流量を制御することは困難であ
る。例として、２ループ型原子炉に適用した場合の構成
ならびに動作を第５図に示す。なお、本ケースでは、２
ループそれぞれにつき、液面計５Ａ、５Ｂおよび流量計
６Ａ、６Ｂからの入力信号を演算部である制御部７Ａ、
７Ｂが受け、注水信号に変換するものとする。さらに、
この２つの注水信号は、制御部（加算器）１０により加
算され、タービン入口蒸気加減弁４の開度を調節するも
のとし、これにより、タービン入口蒸気加減弁４は、両
ループへの必要注水量の合計となるように開度を調節す
る。

このような制御方式を採用した場合の注水特性を第６図
に示す。なお、本ケースでは、Ａ、Ｂループの原子炉冷
却系圧力が異なるが、初期の水位低下については同一の
挙動を示す場合について考察する。そして、その場合、
両ループからの原子炉冷却系水位低信号により原子炉隔
離時給水装置が作動し、両ループに注水を開始するが、
Ａループの方がＢループよりも原子炉冷却系の圧力が高
いため、注水量が少なくなっている。したがって、Ａル
ープは、Ｂループよりも原子炉冷却系の水位回復時間が
大幅に遅れることになり、この現象は、ループ間の原子
炉冷却系圧力の差が大きくなればなるほど顕著となり、
最終的には、高圧側ループに対する注水が低圧側ループ
への注水が完了してからでないと開始しないという問題
がある。

本発明の目的は、ループ間に圧力差があっても、それぞ
れのループの必要量に応じて注水できるようにした原子
炉隔離時給水力法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、複数ループ型原子炉を冷却する複数の原子
炉冷却系と、冷却注水循環ポンプと、ポンプ駆動タービ
ンと、前記各原子炉冷却系とポンプ吐出部とを結ぶルー
プ数の注水ラインと、上記各原子炉冷却系とタービンと
を結ぶループ数の蒸気吸入ラインとを備える原子炉隔離
時給水装置において、上記各注水ラインに、注水量の原
子炉冷却系水位と注水ライン流量とを制御するループ数
の流量調整弁と、タービン入口蒸気圧力とポンプ吐出圧
力との差圧を一定に制御するタービン入口蒸気加減弁と
を設け、タービン入口蒸気加減弁の開度を、最高圧力ル
ープの原子炉冷却系圧力よりも高めに設定することによ
って達成される。

これを換言すると、本発明の目的は、各ループの原子炉
冷却系に水位計を、また各ループへの注水ラインに流量
計および流量調整弁を設け、各ループごとに原子炉冷却
系水位および注水流量を検出して、設定値となるように
流量調整弁の開度を調節するとともに、タービン蒸気吸
入ラインとポンプ吐出ラインに差圧計を設け、タービン
入口蒸気圧力とポンプ吐出圧力との差圧を検出して、注
水ライン（ポンプ吐出部〜注水点）の両端差圧が流量調
整弁の制御可能範囲内となるよう、ポンプ吐出圧力をタ
ービン入口蒸気圧力、すなわち高圧ループの原子炉冷却
系圧力より若干高くなるよう設定することによって達成
される。

〔作用〕

しかして、上記した本発明の給水方法によれば、各ルー
プへの注水ラインに設けられた流量調節弁の開度は、そ
のループに設けられた水位計ならびに流量計からの検出
信号にもとづき制御されるため、各ループそれぞれに必
要注水流量を供給することが可能となる。

また、タービン入口蒸気加減弁の開度は、タービン蒸気
吸入ラインとポンプ吐出ラインとの差圧が一定となるよ
うに制御されるため、各ループに対する注水流量の変化
によるポンプ吐出圧の変動をなくし、注水ライン（ポン
プ吐出部〜注水点）の両端差圧を流量調整弁の制御可能
範囲内におさえることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を、第１図にもとづいて説明すると、第１
図（ａ）は本発明方法の実施に供して好適な原子炉隔離
時給水装置の具体的−例を示す全体系統説明図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）の動作説明図である。なお、第１
図は本発明を２ループ型原子炉に適用した例であり、２
つの原子炉冷却系への注水ラインにそれぞれ流量調節弁
１１Ａ。

１１Ｂを設け、この流量調節弁１１Ａ、ＩＩＢの開度は
、そのループに設けられた水位計５Ａ。

５Ｂと流量計６Ａ、６Ｂからの検出信号にもとづき制御
される。この場合の制御方法としては、従来型原子炉隔
離時給水装置に採用されている制御方法を用いることが
でき、例えば（イ）水位計５Ａ、５Ｂの検出水位と設定
水位との差に対応してあらかじめ目標注水流量をプログ
ラム入力しておき、この目標注水流量と流量計６Ａ、６
Ｂの検出信号との偏差にもとづき流量調節弁１１Ａ。

１１Ｂの開度を調節する方法（注水流量カスケード方式
）（ロ）原子炉冷却系水位については、単に注水の開始
あるいは停止のオンオフ用信号として用い、注水時には
、流量調節弁１１Ａ、ＩＩＢの開度を、注水流量が設定
値となるように調節する方法（注水流量一定方式）が考
えられる。一方、タービン入口蒸気加減弁４の開度につ
いては、タービン蒸気吸入ラインとポンプ吐出部との差
圧−定制御とする。このような制御方式を採用した場合
の注水特性を第７図に示す。なお、本ケースでは、前記
した第５図および第６図の場合と同様、Ａ、Ｂループの
原子炉冷却系圧力が異なる場合の挙動について考察する
。また、注水方式については、注水流量一定方式を採用
した場合について記述する。

しかして、本ケースにおいて、両ループで原子炉冷却系
水位低信号が発生すると、流量調節弁が開き出し、それ
ぞれの注水ラインの流量は設定値流量に達する。この時
、Ａループ側の原子炉冷却系圧力の方が高いため、Ａル
ープ側の流量調節弁の開度の方がＢループ側よりも大き
くなる。一方、タービン蒸気吸入ラインについては、高
圧のＡループ側から多量の蒸気が流入するため、タービ
ン蒸気吸入ラインの圧力は、Ａループの原子炉冷却系圧
力とほぼ等しくなる。そして、タービン入口蒸気加減弁
による差圧一定制御により、ポンプ吐出圧は、高圧ルー
プの原子炉冷却系圧力よりも一定差圧だけ常に高めに制
御されるため、全てのループへの注水が可能となり、な
おこの点に関しては、ループ数が増えても同様に成り立
つ。

ここで、上記したごとき各ループへの必要注水流量を確
実に確保する方法としては、第８図に示す「ポンプ吐出
圧カ一定制御方式」が考えられる。

ただし、その場合、ポンプ吐出圧力の設定値は、いかな
る運転状態においても各ループへの注水が可能なように
、原子炉冷却系の運転時最大圧力よりも高めに設定する
必要がある。このような「ポンプ吐出圧カ一定制御方式
」と本発明で実施した「差圧一定制御方式」との性能比
較を第９図に示す。なお、第９図は、全ループのうち、
原子炉冷却系圧力が最も高いループの原子炉冷却系圧力
変化と、原子炉隔離時給水装置のポンプ吐出圧力、さら
にはタービン入口蒸気流量の時間的変化を示したもので
ある。また、第９図においては、高圧ループの原子炉冷
却系圧力が時間とともに減少した場合を想定しているが
、「ポンプ吐出圧カ一定制御方式」を採用した場合には
、注水先の原子炉冷却系の圧力が下がっているにもかか
わらず、ポンプ吐出圧力を高圧に保持するため、タービ
ン入口蒸気流量は増加していく（これは、原子炉冷却系
の圧力の低下にともない、タービンで得られる蒸気のエ
ンタルピ落差が小さくなるにもかかわらず、ポンプ側の
必要動力が一定であるため）とともに、注水ラインの両
端の差圧が増大するため、流量調節弁の開度が低下し、
注水流量の制御可能範囲外となる。

一方、「差圧一定制御方式」を採用した場合には、注水
先である原子炉冷却系の圧力の低下にともない、ポンプ
吐出圧力も低下していくため、タービン入口蒸気流量も
低下していくとともに、注水ラインの両端の差圧も一定
あるいは最小限の増加でおさえられるので、注水流量の
制御、さらにはタービン部分での消費蒸気量の観点から
好適である。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり、本発明によって奏される
効果は以下のとおりでる。

（１）複数の原子炉冷却系を有する原子炉において、従
来であれば、原子炉冷却系と同数の原子炉隔離時給水装
置が必要であったが、本発明では、各ループへの注水制
御性を悪化させることなく、ポンプおよびタービンを共
用化したため、コスト上有利である。

（２）タービン入口蒸気加減弁の開度調節をタービン入
口圧力とポンプ吐出圧力との差圧一定制御とすることに
より、タービン消費蒸気量の低減、さらには注入ライン
における流量調節弁の注水制御性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方法の実施に供して好適な原子炉
隔離時給水装置の具体的−例を示す全体系統説明図、第
１図（ｂ）は第１図（ａ）の動作説明図、第２図（ａ）
は従来型原子炉隔離時給水装置の全体系統説明図、第２
図（ｂ）は第１図（、）の動作説明図、第３図および第
４図はそれぞれ第２図と異なる従来型原子炉隔離時給水
装置の全体系統説明図、第５図（、）は従来採用されて
いる原子炉隔離時給水装置の技術を２ループ型原子炉に
適用した場合の全体系統説明図、第５図（ｂ）は第５図
（ａ）の動作説明図、第６図は第５図に示す原子炉隔離
時給水装置の注水特性線図、第７図は第１図に示す原子
炉隔離時給水装置の注水特性線図、第８図（ａ）は本発
明との比較のために２ループ型原子炉にポンプ吐出圧一
定制御方式を採用した原子炉隔離時給水装置の全体系統
説明図、第８図（ｂ）は第８図（ａ）の動作説明図、第
９図はポンプ吐出圧一定制御方式を採用した第８図に示
す原子炉隔離時給水装置と差圧一定制御方式を採用した
第１図に示す原子炉隔離時給水装置との注水比較特性線
図である。 １・・・原子炉冷却系、２・・・ポンプ、３・・・ター
ビン、４・・・タービン入口蒸気加減弁、５・・・水位
計、６・・流量計、７・・・弁開度制御部、１０・・・
流量調節弁。 司 いに きＬ　−１−１ ′呉′４−− 知″！−キト便 ｙ−’ｗ＞１．、ｏ呈）〈キＦ隻で 旧 Ｐ 区−−・）イ［−１疲柳牟

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数ループ型原子炉を冷却する複数の原子炉冷却系
   と、冷却注水循環ポンプと、ポンプ駆動用タービンと、
   前記各原子炉冷却系とポンプ吐出部とを結ぶループ数の
   注水ラインと、上記各原子炉冷却系とタービンとを結ぶ
   ループ数の蒸気吸入ラインとを備える原子炉隔離時給水
   装置において、上記各注水ラインに、注水先の原子炉冷
   却系水位と注水ライン流量とを制御するループ数の流量
   調整弁と、タービン入口蒸気圧力とポンプ吐出圧力との
   差圧を一定に制御するタービン入口蒸気加減弁とを設け
   、タービン入口蒸気加減弁の開度を、最高圧力ループの
   原子炉冷却系圧力よりも高めに設定することを特徴とす
   る原子炉隔離時給水方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、タービ
   ン入口蒸気加減弁の開度調節がカスケード制御である原
   子炉隔離時給水方法。