JPH03251797A

JPH03251797A - 全容量バイパスシステムを持つ沸騰水型原子炉の再循環流量制御装置

Info

Publication number: JPH03251797A
Application number: JP2048245A
Authority: JP
Inventors: Akira Kojima; 小島　景
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1991-11-11

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、全容量バイパスシステムを持つ沸騰水型原子
炉（以下、全容量バイパスプラントという）における再
循環流量制御装置に関する。

（従来の技術）沸騰水型原子力発電プラントにおいて、電力系統事故な
どにより発電機負荷遮断が発生した場合には、タービン
系を保護するためにタービン蒸気加減弁が急速閉鎖され
、主蒸気のタービンへの流入が停止される。

この急激な蒸気遮断により原子炉出力は過渡的に上昇し
、炉に正の反応度が加わるため、このままでは、出力の
異常上昇に至る。

そこで、全容量バイパスプラントでは、タービン蒸気加
減弁の急閉と同時にタービンバイパス弁を急速開放し、
過渡的に最大１００％の蒸気をタービン復水器へバイパ
スすることにより、上記圧力上昇を抑制するようにして
いる。

この全容量バイパスシステムの動作ブロック図を第２図
に示す。

同図において、発電機の負荷遮断が４０％を超える（１
）と、タービンＥＨＣ制御盤に内蔵のパワーロードアン
バランスリレーが動作（２）Ｌ、タービン蒸気加減弁を
急閉する（３）と同時に、タービンバイパス弁は急開す
る（４）。

一方、原子炉には数十本の制御棒が挿入（選択制御棒挿
入（５）。以下、ＳＲＩという）され、それと同時に再
循環ポンプトリップ（６）を行うことにより、炉出力は
３０〜５０％に減少（７）する。

この時の原子炉出力は負荷遮断事故が回復するまでのタ
ービン復水器の熱吸収能力の制限値により決まる。

また、タービンバイパス弁が急開不能（８）の場合には
、負荷遮断より所定の時限をおき、タービン出力が４５
％を超えた段階（９）で、原子炉は緊急停止（１０）す
る。この動作はタービンバイパス弁制御装置に設置した
動作検出装置と時限リレーの組合わせにより行われる。

ここで、再循環ポンプトリップはタービンバイパス弁の
開閉動作に関係なく、タービン蒸気加減弁急開の信号に
より行われるが、炉心流量を自然循環流量まで減少させ
ることにより原子炉出力を抑制する（第３図のＡ点−Ａ
′点）ように設計されている。

ところで、原子炉炉心部の安定性は、一般的に高出力／
低流量域はど悪くなり、通常運転中に安定性が最も厳し
くなるのは、不安定領域に最も近づく自然循環最大出力
点（第３図のＡ−点）である。

この場合、実際にはタービン蒸気加減弁の急開によりＳ
ＲＩが作動するため、トリップ後の出力は、Ａ′点より
低いＡｏ点付近まで下げられているため、安定性への余
裕は確保されている。

（発明が解決しようとする課１！ｉ）ところで、最近の発電プラントにおいては、燃料の経済
性向上を目的に、第４図に示すような高出力／低流量で
の運転が実施されている。このようなプラントにおいて
、定格出力Ｂ点で運転中に発電機負荷遮断が発生した場
合、従来と同じ反応度でＳＲＩが作動し、再循環ポンプ
がトリップすると、自然循環状態のＢｏ点に示すような
安定性の余裕の少ない状態に落着く危険性がある。

この場合には、原子炉炉心部の安定性は極めて低くなり
、時には、原子炉出力が大きく変化する振動現象を生じ
る恐れがある。また、従来の運転領域においても、ＳＲ
１作動が失敗した場合には同じような現象が生じる恐れ
がある。

なお、この場合、安定性の余裕を広げる手段の一つとし
て、ＳＲＩの反応度を大きくすることも考えられるが、
その場合には、水位低スクラムに対する余裕が少なくな
るという不都合がある。

このため、自然循環状態で高出力運転を長時間継続する
ことは、原子炉の安定運転上、好ましいことではない。

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、
全容量バイパスプラントにおいて、原子炉出力を抑制し
なければならないような異常事象が発生した場合でも、
炉心出力の変動を防止し、安定した運転状態を維持する
ことが可能な沸騰水型原子炉の再循環流量制御装置を提
供することを目的とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の全容量バイパスプラントの再循環流量制御装置
は、発電機負荷遮断のような異常事故が発生した際に、
タービン主蒸気加減弁を急閉させると共にタービンバイ
パス弁を急開させ、原子炉で発生している蒸気をタービ
ン復水器に直接導入して復水化する全容量バイパスプラ
ントにおいて、原子炉出力が所定値以上で発電機負荷遮
断を生じた場合、選択制御棒挿入および再循環ポンプの
許容最小流量を与える回転速度までのランバックにより
原子炉出力を低下させ、再循環ポンプのランバック失敗
時またはタービンバイパス弁の不動作時に、原子炉をス
クラムさせると共に再循環ポンプをトリップさせるよう
構成したことを特徴とするものである。

（作用）上述のように構成した本発明の再循環流量制御装置によ
れば、全容量バイパスプラントにおいて発電機負荷遮断
のような異常事象が発生した場合、タービン蒸気加減弁
急閉の信号により、速度制御器が再循環ポンプの許容最
小流量を与える回転速度まで減速させるランバック信号
を再循環ポンプに出力するので、安定性の余裕の少ない
自然循環状態での運転が回避される。また、燃料経済性
を図る目的で運転領域を拡大した場合においても、炉心
出力の少ない安定した低出力運転状態を保持することが
できる。

また、ランバック失敗を検出した場合には、再循環ポン
プをトリップさせると同時に原子炉をスクラムさせるこ
とにより、復水器の健全性を確保することかできる。

（実施例）次に、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明にかかる再循環流量制御装置の実施例を
示すもので、本発明が適用される全容量バイパスプラン
トは、原子炉圧力容器１１と、その内周に配設された複
数台のジェットポンプ１２またはインターナルポンプを
介して原子炉冷却材を強制循環させ、炉心１１ａの出力
を調整する再循環ポンプ１３と、主蒸気管１４に介挿さ
れ、蒸気タービン１５に導入される蒸気量を加減するタ
ービン主蒸気加減弁１６と、主蒸気管１４から分岐し、
タービン復水器１７へ蒸気を導＜ノ（イノくス管１８に
介挿したタービンＩくイノくス弁１９とから構成されて
いる。

検出器２０は、タービン主蒸気加減弁１６の開閉状態を
検出するもので、これから出力される弁閉鎖信号２１は
速度制御器２２に導かれる。

また、炉心流量計装系２３、再循環配管２４および再循
環ポンプ１３からの炉心入口流量信号２５、再循環ポン
プ駆動流量信号２６および再循環ポンプ駆動回転数信号
２７は速度制御器２２に入力される。

速度制御器２２は、再循環ポンプ１３に、その許容最小
流量を与える回転速度まで減速させるランバック信号２
８を出力する機能と、炉心入口流量信号２５、再循環ポ
ンプ駆動流量信号２６および再循環ポンプ回転数信号２
７のいずれか一つあるいは二つ以上の組合わせによりラ
ンバック失敗を検出し、再循環ポンプ１３をトリップさ
せるトリップ信号２９を出力すると共に、制御棒駆動制
御装置３０に向けて原子炉スクラム信号３１を出力する
機能とを備えている。

上述のように構成した本発明の再循環流量制御装置にお
いては、プラントの平常運転時には、再循環ポンプ１３
の回転数を調整して原子炉炉心１１ａとジェットポンプ
１２またはインターナルポンプ（図示せず）との間を循
環する冷却材の流量を制御し、炉心出力が：Ａ整される
。

原子炉圧力容器１１にて発生した蒸気は主蒸気管１４を
通り、タービン主蒸気加減弁１６で流量を調整されて蒸
気タービン１５へ供給される。蒸気タービン１５で仕事
を終えた蒸気はタービン復水器１７に案内され、ここで
冷却されて復水となる。

一方、全容量バイパスプラントに発電機負荷遮断のよう
な異常事故が発生した場合には、タービン主蒸気加減弁
１６が急速閉鎖されると同時にタービンバイパス弁１９
が急関し、主蒸気は蒸気タービン１５をバイパスして直
接、タービン復水器１７に導入され、凝縮する。

この場合、タービン主蒸気加減弁１６の急速閉鎖が検出
器２０によって検出されると、それから出力される弁閉
鎖信号２１によって速度制御器２２が作動する。この速
度制御器は、再循環ポンプの許容最小流量を与える回転
速度まで減速させるランバック信号２８を再循環ポンプ
１３に向けて出力する。これによって、再循環ポンプ１
３は所定の回転速度まで減速される。

ところで、全容量バイパスプラントにおいて異常事故が
発生した場合、炉心流量の変化速度は、炉出力の早期低
減のために、できるだけ大きいことが望ましい。そのた
め、再循環ポンプ１３の回転速度の変化率を、可能な限
り再循環ポンプのトリップ時の応答に近似させ、その変
化率に対応するようにランバック信号２８を設定するこ
とが望ましい。

また、再循環ポンプ１３の許容最小流量は各ポンプ種別
毎に規定されており、再循環ポンプがジェットポンプ１
２などの付属機器に接続された状態で、過熱や騒音、あ
るいは振動などを発生させることなく、安全に連続運転
できる最小流量値（２０％定格回転速度）に設定される
。

第５図は本発明装置の動作ブロック図を示すもので、第
２図におけると同一動作には同一の符号を付しである。

同図において、発電機の負荷遮断が所定値、例えば４０
％を超える（１）と、パワーロードアンバランスリレー
が動作（２）Ｌ、タービン蒸気加減弁を急閉（３）する
と同時に、タービンバイパス弁は急開（４）する。

原子炉には選択制御棒挿入（５）が行われ、それと同時
に原子炉出力が所定値以上（例えば８０％以上）であれ
ば再循環ポンプはランバック（４ｏ）され、炉出力は低
下（７）する。

再循環ポンプのランバックが失敗（４１）した場合には
、原子炉はスクラムされ（１０）、再循環ポンプはトリ
ップ（６）される。

また、タービンバイパス弁が急開不能（８）の場合には
、負荷遮断より所定の時限をおき、タービン出力が４５
％を超えた段階（９）で、原子炉はスクラム（１０）さ
れ、それと同時に再循環ポンプはトリップ（６）される
。

第６図は、本発明装置において、許容最小流量に対する
回転速度で再循環ポンプを運転した場合の炉心流星と炉
心出力との関係を示している。

この図からも明らかなように、再循環ポンプ１３を最低
速度で運転した場合の制御油１１Ｘ−Ｙは自然循環曲線
Ｍ−Ｎより高流量側にあり、不安定領域から遠いため、
安定性の余裕Ｂｌは自然循環曲線における安定性の余裕
ＢＯよりも増加している。

実際に運転領域拡大が行われ、Ｂ点で運転中に発電機負
荷遮断が発生した場合、従来の方法ではＳＲ１作動と共
に再循環ポンプがトリップするため、図中のＢｏ点に至
り、安定性の余裕が減少する恐れがあるが、本発明によ
る場合には、Ｂ１点に止どまるので、安定性に対する余
裕が確保される。

また、本発明の再循環流量制御装置においては上述した
再循環ボンプランバックが失敗した場合には、再循環ポ
ンプをトリップさせるようにしているので、再循環ポン
プのランバック失敗時に、そのまま運転を継続した場合
に生じるタービン復水器の損傷を回避することができる
。

さらに、タービンバイパス弁が不作動の場合には、従来
と同様に原子炉はスクラムされ、それと同時に再循環ポ
ンプはトリップされる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の係る全容量バイパスプラ
ントの再循環流量制御装置によれば、全容量バイパスプ
ラントにおいて、発電機負荷遮断などの異常が発生した
場合、再循環ポンプの回転速度が許容最小流量を与える
回転速度まで自動的に降下する。

従って、自然循環状態よりも大きな炉心流量が確保され
、炉心部の安定性を維持できるため、炉心出力の変動や
振動の発生が少なく、安定した低出力運転状態を保持す
ることができる。

また、ランバック失敗時には、再循環ポンプをトリップ
すると同時に原子炉がトリップされるので、復水器の健
全性を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す系統図、第２図は従
来の全容量バイパスシステムの動作ブロック図、第３図
および第４図は原子炉の再循環流量と熱出力との関係を
示すグラフ、第５図は本発明装置における動作ブロック
図、第６図は本発明装置における再循環流量と熱出力と
の関係を示すグラフである。１１・・・・・・原子炉圧力容器１２・・・・・ジェットポンプ１３・・・・・・再循環ポンプ１４・・・・・・主蒸気管１６・・・・・・タービン主蒸気加減弁１９・・・・・
・タービンバイパス弁２３・・・・・・炉心流量計装系３０・・・・・・制御棒駆動制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

発電機負荷遮断のような異常事故が発生した際に、ター
ビン主蒸気加減弁を急閉させると共にタービンバイパス
弁を急開させ、原子炉で発生している蒸気をタービン復
水器に直接導入して復水化する全容量バイパスシステム
を持つ沸騰水型原子炉において、原子炉出力が所定値以
上で発電機負荷遮断を生じた場合に、選択制御棒挿入お
よび再循環ポンプの許容最小流量を与える回転速度まで
のランバックにより原子炉出力を低下させ、再循環ポン
プのランバック失敗時またはタービンバイパス弁の不動
作時に、原子炉をスクラムさせると共に再循環ポンプを
トリップさせるよう構成したことを特徴とする再循環流
量制御装置。