JPH0421838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉の破断検知装置に係り、特に
沸騰水型原子炉における格納容器内の原子炉圧力
容器等に生じた破断を検知するのに好適な原子炉
の破断検知装置に関するものである。

従来、例えば沸騰水型原子炉では、原子炉圧力
容器内の圧力と水位の検出信号を用いて、原子炉
圧力容器自体、あるいはこの容器に接続する配管
に生じた破断の破断の位置及び破断面積を検知す
る方法はあつた。

しかし、上記した従来方法では、破断面積が小
さい破断、すなわち小破断が発生した場合には、
破断位置による水位変化の違いが小さいために、
破断位置及び破断面積の検知が困難、あるいは時
間的に遅くなるという問題点があつた。

また、上記した方法の問題点を解決するための
方法として、従来例えば、原子炉圧力容器を格納
する格納容器内の圧力と温度の検出信号を用いる
という方法があつた。

しかし、この従来方法では、破断が生じた際の
格納容器内温度変化は格納容器内で均一ではな
く、場所により大きく異なるために、破断位置及
び破断面積の検知結果の精度が悪いという問題点
があつた。

一般に、破断発生時の現象および事故の進展速
度は破断位置及び破断面積により大きく異なる。
そのため、破断位置及び破断面積が精度良く検知
されない場合には、破断発生時の現象の予測、あ
るいは事故収束のための操作ガイドを破断位置及
び破断面積に応じて選定し示すことは不可能とな
り、事故収束のための判断は運転員にたよらざる
を得ぬため、運転員に多大の負担をかけることに
なる。

本発明の特許請求の範囲第１項記載の発明の目
的は、小破断が生じたときでも適切な対応操作の
早期実行を可能にする原子炉の破断検知装置を提
供することにある。

本発明の特許請求の範囲第２項記載の発明の目
的は、上記特許請求の範囲第１項記載の発明の目
的の達成に加えて、小破断が生じたときでもその
破断個所のレベルを精度良く求めることができる
原子炉の破断検知装置を提供することにある。

本発明の特許請求の範囲第１項記載の発明の特
徴は、原子炉容器およびこれに接続された配管を
収納する格納容器内の圧力を、検出する第１圧力
検出装置と、前記原子炉容器内の圧力を検出する
第２圧力検出装置と、前記第１圧力検出装置で測
定された圧力の変化度合を用い、予め設定された
格納容器内圧力の変化度合と破断面積の対応関係
から、前記原子炉容器あるいは前記配管の破断面
積を求める第１装置と、前記第１圧力検出装置で
測定された圧力の変化度合および得られた前記破
断面積を用い、液相および気相毎に予め設定され
た破断面積と原子炉容器内圧力の変化度合の対応
関係から、前記原子炉容器あるいは前記配管の破
断個所にある流体が液相であるか気相であるかを
求める第２装置とを備えたことにある。

本発明の特許請求の範囲第２項記載の発明の特
徴は、原子炉容器およびこれに接続された配管を
収納する格納容器内の圧力を、検出する第１圧力
検出装置と、前記原子炉容器内の圧力を検出する
第２圧力検出装置と、前記原子炉容器内の液面の
レベルを検出する装置と、前記第１圧力検出装置
で測定された圧力の変化度合を用い、予め設定さ
れた格納容器内圧力の変化度合と破断面積の対応
関係から、前記原子炉容器あるいは前記配管の破
断面積を求める第１装置と、前記第１圧力検出装
置で測定された圧力の変化度合および得られた前
記破断面積を用い、液相および気相毎に予め設定
された破断面積と原子炉容器内圧力の変化度合の
対応関係から、前記原子炉容器あるいは前記配管
の破断個所にある流体が液相であるか気相である
かを周期的に求める第２装置と、前記第２装置に
よつて求められた前記流体の相が液相から気相に
変化した時の、検出された前記液面レベルを、前
記破断個所のレベルとして出力する第３装置とを
備えたことにある。

以下本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は沸騰水型原子炉の配置概要図である。
第１図において、１は原子炉圧力容器（以下圧力
容器と呼ぶ）、２は炉心、３は原子炉一次格納容
器（以下格納容器と呼ぶ）、４はドライウエル、
５はサプレツシヨン・プール、６はベント管であ
る。通常運転時、炉心２において発生した蒸気
は、主蒸気隔離弁７の設けられた主蒸気管８を通
り、タービン９に導かれ、タービン９を回転駆動
させた後に復水器１０で凝縮され、給水ポンプ１
１により、給水管１２を介して再び原子炉に戻さ
れる。圧力容器１あるいはそれに接続する配管が
格納容器３内で破断すると、高温かつ高圧の冷却
水が格納容器３に噴き出し、ドライウエル４の圧
力が上昇する。一方、圧力容器１内の圧力および
水位は低下する。また、圧力容器１内の水位の低
下により、プラント・インターロツクが働き、主
蒸気隔離弁７が閉じ、その後、非常用炉心冷却系
のポンプ１３が起動、復水貯蔵タンク１４に貯え
られていた冷却水が圧力容器１内に注入される。
本発明の実施例では、ドライウエル４内、及び圧
力容器１内に設けられた圧力計１５，１６および
水位計３０の信号を利用して破断位置及び破断面
積を検知する。

ここで、破断発生時に原子炉において発生する
現象について簡単に説明する。

第２図は格納容器３内で圧力容器１に接続する
配管に破断が生じた際の圧力容器内圧力、圧力容
器内水位（液相部水位）、及びドライウエル圧力
の時間変化の１例をシミユレーシヨンにより求め
て示したものである。破断が発生すると、圧力容
器内圧力及び水位が低下し始める。水位低下によ
り、プラント・インターロツクが働き、まずスク
ラムが時点t_Sで発生し原子炉は停止する。その
後、主蒸気隔離弁が時点t_Mで閉じ原子炉圧力は上
昇する。また、非常用炉心冷却系からの注水が時
点t_Eで開始し、水位が上昇し始める。一方、ドラ
イウエル圧力は、破断後上昇する。なお、シミユ
レーシヨンには、原子炉の安全評価において一般
に使用されている破断時現象解析プログラムを用
いている。

次ぎに、本発明の各実施例である原子炉の破断
検知装置に適用される破断検知の概要を先ず説明
する。本発明の各実施例における破断検知では、
破断発生により生じる変化が大きく、かつ精度良
く測定できる圧力容器及び格納容器内の圧力信号
を用いる。すなわち、圧力容器を格納する格納容
器内の圧力変化が、破断面積に対する依存性が大
きくかつ破断位置に対する依存性が小さいという
特性を利用し、格納容器内の圧力変化と破断面積
との関係をあらかじめシミユレーシヨンあるいは
実測により求めて整理しておく。破断事故発生時
に格納容器内の圧力及び圧力容器内の圧力の測定
値を取り込み、上記のあらかじめ整理した関係を
用いて、発生した破断箇所の位置とその面積を求
める。以下に、具体的に説明する。

第３図は、破断が発生した後のドライウエル圧
力の時間変化を、破断面積或は破断位置（すなわ
ち破断が気相部において発生したものか、それと
も液相部において発生したものか）が異なる６つ
の場合についてシユミレーシヨンにより求め示し
たもので、横軸、縦軸にはそれぞれ破断後の経過
時間（対数目盛）およびドライウエル圧力がとつ
てある。この図から、ドライウエル圧力変化は、
破断面積に大きく依存するが、破断位置には余り
影響を受けないことがわかる。この特性を利用
し、あらかじめ定めた適当な時間区間でのドライ
ウエル圧力変化と破断面積との関係を整理する。
例えば、スクラムが発生した時点t_Sを起点とした
時間Δt_A間のドライウエル圧力増加幅と破断面積
との関係は、第４図のように整理できる。第４図
において、横軸、縦軸はそれぞれドライウエル圧
力増加幅、破断面積（対数目盛）にとつてある。
この図の関係を用いれば、破断が発生した際に、
ドライウエル圧力についての測定信号をとり込
み、スクラムした時点t_S後時間Δt_A間のドライウ
エル圧力変化幅を求めれば破断面積を求めること
ができる。

第５図は、破断が発生した後の圧力容器内圧力
の時間変化を、破断面積あるいは破断位置が異な
る６つの場合についてシミユレーシヨンにより求
め示したもので、横軸、縦軸にはそれぞれ破断後
の経過時間および圧力容器内圧力がとつてある。
この図から、圧力容器内圧力変化は、破断位置す
なわち気相部に生じた破断か液相部に生じた破断
かにより、大きく異なることがわかる。この特性
を利用し、あらかじめ定めた適当な時間区間内で
の圧力容器内圧力変化と破断面積との関係を、気
相破断と液相破断のそれぞれについて整理する。
例えば、主蒸気隔離弁が閉鎖した時点t_Mを起点と
した時間Δt_B間の圧力容器内圧力変化幅と破断面
積との関係は、気相および液相破断について、第
６図のように整理できる。第６図において、横
軸、縦軸はそれぞれ、破断面積および圧力容器内
圧力変化幅である。図から、圧力容器内圧力と破
断面積との関係は、気相破断の場合と液相破断の
場合で顕著に異なることがわかる。したがつて、
この図の関係を基にして、圧力容器内圧力につい
ての測定信号をとり込み、さらに第４図の関係に
基づき決定された破断面積の値を用いれば、破断
位置を求めることができる。すなわち、気相破断
か、もしくは、液相破断かの判定を行なうことが
できる。

第７図は、本発明の好適な一実施例である原子
炉の破断検知装置の構成概要を示している。１７
はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器、１８１および１８２は時間遅れ回路、１
９１，１９２，１９３、および１９４はトリガー
信号が入つた時点の入力信号の値を記憶するホー
ルド回路、２０，２０１，２０２，２０３は加算
器、２１１，２１２および２１３は関数発生器で
ある。すなわち、第１図の圧力計１５および１６
からのドライウエル圧力および圧力容器内圧力に
ついての信号が常時とり込まれホールド回路１９
１〜１９４に導びかれている。破断が発生し原子
炉がスクラムすると、スクラム信号によりホール
ド回路１９１にトリガーがかかり、ホールド回路
１９１は、スクラムした時点t_Sのドライウエル圧
力の値（デジタル値）をホールドする。スクラム
信号は同時に時間遅れ回路１８１に導びかれ、時
間Δt_A経過後、他のホールド回路１９２にトリガ
ーをかける。これにより、ホールド回路１９２に
は、スクラム後、時間Δt_Aが経過した後のドライ
ウエル圧力の値がホールドされる。ホールド回路
１９２に値がホールドされると、その値及びホー
ルド回路１９１に入つている値が加算器２０に導
びかれ、スクラム信号が入つた時点t_S以降、Δt_A
間のドライウエル圧力増加幅が出力される。この
出力信号が関数発生器２１１に導びかれ、ここで
第４図に示した関係を基に、破断面積A_BRKがこ
のように、測定された格納容器内の圧力の増加速
度に基づいて破断面積を求めているので、圧力容
器等に小破断が生じても、この破断箇所の破断面
積を短時間にかつ精度良く求めることができる。
一方水位低下により主蒸気隔離弁が時点t_Mで閉鎖
すると、その閉鎖信号によりホールド回路１９３
にトリガーがかかり、ホールド回路１９３には時
点t_Mの圧力容器圧力の値がホールドされる。主蒸
気隔離閉鎖信号は時間遅れ回路１８２に導びか
れ、時間Δt_B経過後ホールド回路１９４にトリガ
ーをかける。これにより、ホールド回路１９４に
は、主蒸気隔離閉鎖後、時間Δt_Bが経過した後の
圧力容器内圧力の値がホールドされる。ホールド
回路１９４に値がホールドされると、その値及び
ホールド回路１９３に入つている値が加算器２０
に導びかれ、主蒸気隔離弁閉鎖信号が入つた時点
t_M以降Δt_B間の圧力容器内圧力の変化幅ΔP_RPVが
出力される。

上記した、関数発生器２１１で求められた破断
面積A_BRKの値が関数発生器２１２、および２１
３に導びかれる。これらの関数発生器２１２、お
よび２１３ではそれぞれ、第６図に示した気相お
よび液相破断についての関係を基に、破断面積が
A_BRKの場合に、気相破断を仮定した場合の原子
炉圧力変化幅ΔP^g _RPV、および液相破断を仮定した
場合の圧力容器内圧力変化幅ΔP^f _RPVが求められ
る。これらの求められた値は、それぞれ、加算器
２０１及び２０２に導びかれ、測定値を基に求め
られた実際の圧力容器内圧力変化ΔP_RPVとの差が
求められる。これらの差の値が加算器２０３に導
びかれ加えられる。そして、加算器２０３の出力
が正であれば気相破断、負であれば液相破断であ
ると判定される。

すなわち、本実施例によれば、小破断が生じた
ときでも、その破断箇所が気相部分にあるか液相
部分にあるかを精度良く求めることができる。こ
のため、第８図の実施例で示されるように、大破
断のときはもとより小破断が生じたときでもその
破断箇所のある位置、すなわち破断箇所が気相部
分及び液相部分のいずれにあつても、適切な対応
操作の実行を早期に行うことができる。このた
め、原子炉の安全性が向上する。第８図は、第７
図の実施例を沸騰水型原子炉の事故時運転支援シ
ステムに適用した場合のシステム構成を示したも
ので、２２は沸騰水型原子炉、２３は本実施例に
なる破断規模検知装置、２４は運転ガイド装置、
２５は状態予測装置、２６１，２６２、および２
６３は表示装置である。破断規模検知装置２３
は、第７図に示す構成を有する。すなわち、破断
規模検知装置２３で求められた破断位置及び破断
面積についての情報は、表示装置２６１を介して
直接運転員に示される。これにより、運転員は破
断の大きさ、緊急度を知り操作にあたることがで
きる。また、破断し配管に設けられた弁を閉鎖す
るなどの応急処置の操作をとることができる。さ
らに、事故収束後の破断箇所の発見、修復を容易
に行なうことができる。同時に破断位置及び破断
面積についての情報は、運転ガイド装置２４に送
られ、運転ガイド装置２４は、破断位置及び破断
面積に応じた運転ガイドを選定し、表示装置２６
２を介して運転員に示す。運転員はこのガイドに
従い、適切な対応操作をとることができる。さら
に、破断位置及び破断面積についての情報は、状
態予測装置２５に送られる。この状態予測装置２
５は事故の進展状況を予測し、表示装置２６３に
示す。運転員は、この表示装置２６３を見て、事
故の今後の進展、及びガイドされた操作の時間的
余裕等を知ることができる。

第７図及び第８図の各実施例では、第４図およ
び第６図に示した関係に基づき、スクラム発生後
Δt_A間のドライウエル圧力増加幅および主蒸気隔
離弁閉鎖後Δt_B間の圧力容器内圧力変化幅を測定
値から計算して破断位置及び破断面積を評価す
る。この装置では、上記した計算は、ドライウエ
ル圧力増加幅および圧力容器内圧力増加幅のそれ
ぞれについて、１回ずつしか実行されない。その
ためプラントからとり込む測定信号のゆらぎ、雑
音などの影響により、求められた破断位置及び破
断面積についての信頼性が低下する恐れがある。
次に示す本発明の他の実施例である原子炉の破断
検知装置は、信号のとり込み回数、および計算の
回数を増すことにより、求められた破断位置及び
破断位値についての信頼性を上げようというもの
である。

第９図、および第１０図は上記した本発明の他
の実施例である原子炉の破断検知装置で用いる関
係を示したものである。第９図は、第４図に示し
た関係と全く同様の関係を、スクラム信号が入つ
てから時間Δt_A後のみでなく、ある時間Δt_A,1後お
よびΔt_A,2後についても整理したものである。こ
こで、 Δt_A,1＜Δt_A,2＜Δt_A である。一方、第１０図は、第６図に示した関係
と全く同様の関係を、主蒸気隔離弁閉鎖よりΔt_B
後のみでなく、ある時間Δt_B,1後およびΔt_B,2後に
ついても整理したものである。ここで、 Δt_B,1＜Δt_B,2＜Δt_B である。

本実施例になる装置では、スクラム信号が入つ
た時点、及びその時点からΔt_A,1後、Δt_A,2後、Δt_A
後の時点におけるドライウエル圧力信号をとり込
み、それらの値からΔt_A,1間、Δt_A,2間およびΔt_A間
のドライウエル圧力増加幅を計算する。これら計
算値を用い、第９図に示した関係に基づいて、破
断面積の値A_A,1、A_A,2及びA_Aをそれぞれ求める。
これら３つの値が求まつた後、それらを平均し、
破断面積A_BRKの値とする。つまり、 A_BRK＝（A_A,1＋A_A,2＋A_A）／３ この破断面積A_BRKが求まると、第１０図の関
係に基づき、液相破断を仮定した場合、および気
相破断を仮定した場合のそれぞれについて、主蒸
気隔離弁閉鎖からΔt_B,1間、Δt_B,2間、Δt_B間の圧力
容器内圧力変化幅ΔP_l,B1、ΔP_l,B2、ΔP_l,B（液相破断
を仮定）およびΔP_S,B1、ΔP_S,B2、ΔP_S,B（気相破断
を仮定）が第１０図のように求まる。

一方、主蒸気隔離弁閉鎖信号が入つた時点、及
びそれが入つた時点からΔt_B,1後、Δt_B,2後、Δt_B後
の圧力容器内圧力信号をとり込み、それらの値か
ら、Δt_B,1間、Δt_B,2間およびΔt_B間の圧力容器内圧
力変化幅ΔP_B1、ΔP_B2、ΔP_Bを計算する。以上の
圧力容器内圧力変化幅に関する値から気相破断か
液相破断かを次のように判定する。すなわち、 （ΔP_l,B1−ΔP_B1）×ΔP_l,B−ΔP_S,B／ΔP_l,B1−ΔP
_S,B1＋（ΔP_l,B2−ΔP_B2）×ΔP_l,B−ΔP_S,B／ΔP_l,B2
−ΔP_S,B2＋（ΔP_l,B−ΔP_B） ＋（ΔP_S,B1−ΔP_B1）×ΔP_l,B−ΔP_S,B／ΔP_l,B1
−ΔP_S,B1＋（ΔP_S,B2−ΔP_B2）×ΔP_l,B−ΔP_S,B／ΔP
_l,B2−ΔP_S,B2＋（ΔP_S,B−ΔP_B） を計算し、この値が正ならば、気相破断と、負な
らば液相破断と判定する。

第１１図は、本実施例なる装置の動作を時系列
的に示したものである。スクラム信号が入つた時
点、及びそのΔt_A,1後、Δt_A,2後、およびΔt_A後にそ
れぞれドライウエル圧力信号の値がとり込まれ、
A_A,1、A_A,2、A_Aが決定される。これらが求まる
と、前記したようにして破断面積A_BRKが決定さ
れる。一方、主蒸気隔離弁閉鎖信号が入つた時
点、及び、そのΔt_B,1間、Δt_B,2間およびΔt_Bにそれ
ぞれ、圧力容器内圧力信号の値がとり込まれ、
ΔP_B1、ΔP_B2、及びΔP_Bが計算され、これらの計
算が終了すると、気相、液相の判定が実行され
る。ここで、気相、液相の判定には、破断面積の
値A_BRKが必要である。したがつて、もしも、破
断面積A_BRKの決定がΔP_Bの計算終了よりも遅れた
場合には、気相、液相の判定は、破断面積A_BRK
の決定を持つて実行される。

本実施例は、前述した第７図の実施例によつて
得られる効果を生じる。

次ぎに、本発明の他の実施例である原子炉の破
断検知装置について述べる。この実施例は、気相
破断か、あるいは液相破断かによつて破断面積と
ある時間区間内のドライウエル圧力増加幅との関
係が僅かに異なることがあるため、第６図の関係
に基づき決定された気相破断か液相破断かの結果
を用いて、破断面積の結果を補正しようというも
のである。第１２図は、スクラム発生の時点t_Sか
ら時間Δt_Cの間のドライウエル圧力増加幅と破断
面積との関係を、液相破断および気相破断のそれ
ぞれについて整理し示したものである。この第９
図で、破断面積とドライウエル圧力増加幅との関
係が、液相破断か、気相破断かによつて、わずか
に異なつていることがわかる。本実施例になる装
置では、第１２図の関係を用いる。

第１３図は、本実施例になる装置における上記
した破断面積補正について、その処理の流れを示
した図である。すなわち、本装置では、まず液相
破断を仮定し、第１２図に示した関係に基づい
て、ドライウエル圧力の測定値を用いて、破断面
積A_BRKを求める。次に、第６図に示した関係に
基づいて、圧力容器内圧力の測定値および前に求
めた破断面積A_BRKを用いて、気相破断か液相破
断かの判定をする。この判定結果が仮定どおりで
あれば、求まつている破断面積A_BRKと気相破断、
液相破断の別を、最終結果として採用する。一
方、仮定と上記の判定結果が相違する場合には、
気相破断か、液相破断かについての仮定を変更
し、もう一度、破断面積を求めるための処理を実
行する。なお、本実施例になる装置の構成は、第
１３図に示した破断面積の補正処理部を除けば、
第７図に示した前の実施例になる装置の構成と同
様である。本実施例は、第７図の実施例と同様な
効果を得ることができるが、破断面積の補正処理
部を設けているので、第７図の実施例に比べて破
断面積をより高精度で求めることができ、しかも
液相破断及び気相破断のいずれであるかもより精
度良く求めることができる。

次ぎに、本発明の他の実施例である原子炉の破
断検知装置を説明する。この実施例は、圧力容器
内水位が破断により低下し、破断高さ以下になつ
た時点に、破断箇所から流出する冷却水が液相か
ら気相に変化するという特性を利用し、初期に液
相破断と判定された場合に、その後も液相破断か
気相破断かの判定をくり返し行ない、気相破断に
転じた時点に圧力容器内水位の測定値をとり込
み、破断の高さを求めるものである。以下、図を
参考に実施例について説明する。

第１４図は、液相破断について、破断後の圧力
容器内圧力変化シミユレーシヨンにより求めを示
したもので、横軸、縦軸にはそれぞれ破断後時
間、圧力容器内圧力がとつてあり、図中には主蒸
気隔離弁閉鎖時点（t_M）、液相放出から気相放出
への遷移時点（t_lS）を示している。液相破断の場
合、初期には破断口から液相が放出されるが、水
位が低下し破断位置以下となると、蒸気放出が開
始する。蒸気放出が開始すると、この図に示され
るように、減圧速度が急激に変化する。本実施例
では、液相放出から気相放出への遷移時点（t_lS）
を変化させて、圧力容器内圧力の変化をあらかじ
め整理しておき、破断発生時にその整理した関係
に基づき、破断位置の高さを求める。

第１５図は、破断面積A₀の場合について、主
蒸気隔離弁閉鎖時間Δt_Mとあらかじめ定めた時間
区間Δt_D間の圧力容器内圧力変化幅との関係を、
液相放出が継続している場合とΔt_M経過後に液相
放出から気相放出に遷移した場合とについてシミ
ユレーシヨンで求め整理したものである。図中に
示したように、例えば、時点t₁を起点とする時間
区間Δt_D間の圧力容器内圧力の変化幅は、液相放
出が継続している場合にはΔP_L′に、時点t₁にお
いて気相放出に遷移した場合にはΔP_S′になる。
このような関係を、破断面積をパラメータとし
て、幾つか用意しておく。

第１６図は、第４図と第１５図に示した関係に
基づいて破断位置及び破断面積の検知を行なう本
実施例における装置の構成の概要を示すもので、
１７１，１７２、及び１７３はＡ／Ｄ変換器、１
８１および１８３は時間遅れ回路、１９１，１９
２，１９３，１９４、および１９５はホールド回
路、２０，２０１，２０２，２０３、および２０
４は加算器、２１１，２１４１〜２１４Ｎ、およ
び２１５１〜２１５Ｎは関数発生器、２７は周期
的にパルスを発生するクロツクパルス発生器、２
８は入力信号に応じて関数発生器２１４１〜２１
４Ｎあるいは２１５１〜２１５Ｎの中からそれぞ
れ１つの関数発生器を選択する関数発生器選択回
路、２９は符号変化の有無を判定する符号変化判
定回路である。すなわち、スクラム信号およびド
ライウエル圧力の測定値を用いて、第７図に示し
た装置と全く同様にして、第４図に示した関係を
基に、関数発生器２１１において、破断面積
A_BRKが求められる。この破断面積の値A_BRKが関
数発生器選択回路２８に導びかれ、この回路によ
り、関数発生器２１４１〜２１４Ｎおよび２１５
１〜２１５Ｎから破断面積A_BRKに応じた関数発
生器２１４ｉおよび２１５ｉがそれぞれ選択され
る。ここで、関数発生器２１４ｉおよび２１５ｉ
はそれぞれ、破断面積A_BRKの場合について第１
４図に示した液相放出が継続している場合、及び
液相放出から気相放出に遷移した場合について
の、時間Δt_D間の圧力容器内圧力変化幅を、主蒸
気隔離弁閉鎖時間の関数として求めるものであ
る。一方、主蒸気隔離弁閉鎖信号が入るとクロツ
クパルス発生器２７が起動し、周期的にパルスを
発生する。このパルスおよび時間遅れ回路１８３
を介して発生する時間Δt_D後のパルスによつてホ
ールド回路１９３および１９４にそれぞれ、パル
スの入つた時点の圧力容器内圧力の値がホールド
される。ホールド回路１９４に値がホールドされ
ると、その値及びホールド回路１９３にホールド
されている値が加算器２０４に導びかれ、クロツ
クパルス発生器からパルスが入つた時点t_p,j（主蒸
気隔離弁閉鎖時刻を基準）以降Δt_D間の圧力容器
内圧力の変化幅ΔP_RPV,jが出力される。

クロツクパルス発生器２７でパルスの発生した
時点t_p,jの値が、同時に、関数発生器２１４ｉ及
び２１５ｉに導びかれ、液相放出継続あるいは気
相放出への遷移を仮定した場合についての時間
Δt_D間の圧力容器内圧力変化幅が求められる。こ
れらの結果は、加算器２０１、及び２０２に導び
かれ、それぞれ、実際に測定された圧力変化幅
ΔP_RPV,jを減じた後、加算器２０３で加え合わせ
られる。第１回目の処理において、つまり主蒸気
隔離弁閉鎖信号をトリガーにして行なわれた処理
において、加算器２０３の出力値が正であれば、
気相破断とされ、第１６図に示した処理は全て終
了する。一方、第１回目の処理において加算器２
０３の出力値が負であれば、液相破断と判定さ
れ、以後、クロツクパルスに従い、符号変化判定
回路２９で、符号変化が判定されるまで、圧力容
器内圧力のとり込み、処理をくり返し実行する。
符号判定回路において、符号が負から正に変化し
たと判定されると、Ａ／Ｄ変換器を介し導びかれ
ている圧力容器内水位の値が、ホールド回路１９
５にホールドされ、この値が破断の高さとして出
力される。なお、圧力容器内水位についての信号
としては、第１図に示した水位計３０の測定信号
を用いる。

第１７図は、以上述べた本実施例になる装置の
動作状況を、時系列的に表わしたものである。こ
の装置はスクラム時に発生するスクラム信号によ
り、まずドライウエル圧力のとり込みを実行し、
破断面積を決定する。主蒸気隔離弁閉鎖信号が入
ると、圧力容器内圧力のとり込み、気相破断か液
相破断かを判定する。この結果、気相破断と判定
された場合には、処理を終了する。一方、液相破
断と判定された場合には、以後周期的に圧力容器
内圧力をとり込み、液相放出が継続しているか、
あるいは気相放出に遷移したかを判定する。気相
放出に遷移したと判定された場合には、その時点
の圧力容器内水位信号をとり込み、その値を破断
発生位置の高さとして出力する。

本実施例は、第７図の実施例と同様の効果を生
じることができる。更に、圧力容器内の水位の測
定値を利用して破断箇所のレベルを精度良く求め
ることができる。すなわち、液相部分で破断が生
じたときは、破断箇所にある流体の相変化を検出
する手段である符号判定回路２９が流体の気相へ
の変化を検知した時点の水位のレベルが破断箇所
のレベルであり、逆に、破断箇所が気相部分にあ
る場合は、破断箇所が、ドライウエル圧力が上昇
する時点での水位のレベルよりも上方にあること
が分かる。このことは、第８図の実施例で述べた
ような事故後における破断箇所の発見がより容易
になる。従つて、破断箇所の修復完了までに要す
る時間がより短縮できる。

本実施例は、液相放出から気相放出に遷移する
場合について、第１５図に示した関係を用いて、
破断位置の高さを求めるものである。逆に、気相
破断が生じた後、非常用炉心冷却系等からの注水
により水位が上昇し、気相放出から液相放出に遷
移することがある。この場合にも、第１５図の関
係と同様な関係を、気相放出が継続する場合と、
気相放出から液相放出に遷移する場合について用
意することにより、本実施例と全く同様にして、
気相部に生じた破断の高さを検知することができ
る。また、第１５図に示した関係を、主蒸気隔離
弁閉鎖後時間以外の量について整理することも可
能であり、例えば、圧力容器内圧力の関数として
時間区間Δt_D間の圧力容器内圧力変化幅を整理し
た場合にも、本実施例と同様な考え方に基づい
て、破断の高さを検知することが可能である。ま
た、非常用炉心冷却系の動作状態により、圧力容
器内圧力の変化が幾分異なる。この非常用炉心冷
却系の動作状態を考慮に入れて、前記したような
関係を整理しても、本実施例と同様にして、破断
の高さを検知することができる。

さらに、他の実施例について説明する。この実
施例は、本発明を加圧水型原子炉に対して適用し
たものである。第１８図は加圧水型原子炉の配置
概要図であり、３１は原子炉圧力容器、３２は蒸
気発生器である。また、３３は加圧器であり、こ
こには液相の領域と気相の領域とが存在する。圧
力容器３１で加熱された冷却水は蒸気発生器３２
に導びかれ、ここで２次系冷却水に熱を受け渡
す。２次系冷却水は、１次系冷却水からの熱によ
り蒸気となり、タービン３４、復水器３５を経
て、給水ポンプ３６により再び蒸気発生器３２に
導びかれる。原子炉圧力容器３１、加圧器３３、
蒸気発生器３２は格納容器３７により格納されて
おり、この格納容器３７の圧力は、圧力計３８に
より測定されている。一方、加圧器３３には、圧
力計３９及び水位計４０が設けられている。

格納容器３７内で、原子炉圧力容器３１、加圧
器３３、蒸気発生器３２あるいはそれらに接続す
る配管が破断した際には、格納容器３７の圧力、
加圧器３３の圧力、水位は、前記した沸騰水型原
子炉の場合と同様に変化する。したがつて、格納
容器３７内に設けられた圧力計３８、および圧力
容器３１内の圧力、水位に関連する圧力、水位を
測定する、加圧器に設けられた圧力計３９及び水
位計４０の信号を用いることにより、前に示した
沸騰水型原子炉についての実施例と全く同様にし
て、破断位置及び破断面積を検知することができ
る。

特許請求の範囲第１項記載の発明によれば、第
１装置で、測定された格納容器内圧力の変化度合
を用い、予め設定された格納容器内圧力の変化度
合と破断面積の対応関係から、原子炉容器あるい
は配管の破断面積を求めているので、原子炉容器
あるいは配管に小破断が生じた場合でも、それを
確実に検出できしかも破断部分の面積、すなわち
破断規模を早期に知ることができる。また、上記
の格納容器内圧力及び第１装置で求めた破断面積
を用い、液相および気相毎に予め設定された破断
面積と原子炉容器内圧力の変化度合の対応関係か
ら、前記原子炉容器あるいは前記配管の破断個所
にある流体が液相であるか気相であるかを求めて
いるので、破断個所が液相であるか気相であるか
を精度良く判定できる。このように、小破断発生
時でも、破断規模及び破断個所の位置（液相か気
相か）を早期に精度良く求めることができるの
で、適切な対応操作の早期実行が可能になる。

特許請求の範囲第２項記載の発明によれば、特
許請求の範囲第１項記載の発明で得られる効果に
加えて、第２装置によつて求められた流体の相が
液相から気相に変化した時の、検出された液面レ
ベルを、破断個所のレベルとして出力するので、
小破断が生じたときでもその破断個所のレベルを
精度良く求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水型原子炉の配置概要図、第２図
は破断発生時の圧力容器内圧力、水位およびドラ
イウエル圧力の時間変化を示す線図、第３図は破
断発生時のドライウエル圧力変化を様々な破断規
模について示した線図、第４図はスクラム発生際
のある時間におけるドライウエル圧力増加幅と破
断面積の関係を示す線図、第５図は破断発生時の
圧力容器内圧力の変化を様々な破断規模について
示した線図、第６図は主蒸気隔離弁閉鎖後のある
時間における圧力容器内圧力変化幅と破断面積と
の関係を気相および液相破断のそれぞれについて
示した線図、第７図は実施例になる装置の構成を
示すブロツク図、第８図は実施例になる装置を沸
騰水型原子炉の事故時運転支援システムに適用し
た場合のシステム構成を示すブロツク図、第９図
はスクラム後の経過時間をパラメータとしてその
時間内のドライウエル圧力増加幅と破断面積の関
係を示した線図、第１０図は主蒸気隔離弁閉鎖後
の経過時間をパラメータとしてその時間内の圧力
容器内圧力変化幅と破断面積との関係を気相及び
液相破断について示した線図、第１１図は実施例
になる装置の動作を時系列的に示した図、第１２
図はスクラム発生後のある時間区間におけるドラ
イウエル圧力増加幅と破断面積の関係を液相及び
気相破断の場合について示す線図、第１３図は実
施例になる装置における処理の流れを示す流れ
図、第１４図は破断発生時の圧力容器内圧力の変
化を示す線図、第１５図は主蒸気隔離弁閉鎖後の
時間とある時間区間内の圧力容器内圧力変化幅の
関係を液相放出が継続している場合と気相放出に
遷移した場合について示す線図、第１６図は実施
例になる装置の構成を示すブロツク図、第１７図
は実施例になる装置の動作を時系列的に示した
図、第１８図は加圧水型原子炉の配置概要図であ
る。 １……原子炉圧力容器、２……炉心、３……原
子炉一次格納容器、４……ドライウエル、５……
サプレツシヨン・プール、６……ベント管、７…
…主蒸気隔離弁、８……主蒸気管、９……タービ
ン、１０……復水器、１１……給水ポンプ、１２
……給水管、１３……非常用炉心冷却系ポンプ、
１４……復水貯蔵タンク、１５，１６……圧力
計、１７……Ａ／Ｄ変換器、１８１，１８２，１
８３……時間遅れ回路、１９１，１９２，１９
３，１９４，１９５……ホールド回路、２０，２
０１，２０２，２０３，２０４……加算器、２１
１，２１２，２１３，２１４１〜２１４Ｎ，２１
５１〜２１５Ｎ……関数発生器、２２……沸騰水
型原子炉、２３……実施例になる破断規模検知装
置、２４……運転ガイド装置、２５……状態予測
装置、２６１，２６２，２６３……表示装置、２
７……クロツクパルス発生器、２８……関数発生
器選択回路、２９……符号変化判定回路、３０…
…水位計、３１……原子炉圧力容器、３２……蒸
気発生器、３３……加圧器、３４……タービン、
３５……復水器、３６……給水ポンプ、３７……
格納容器、３８，３９……圧力計、４０……水位
計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器およびこれに接続された配管を収
   納する格納容器内の圧力を、検出する第１圧力検
   出装置と、前記原子炉容器内の圧力を検出する第
   ２圧力検出装置と、前記第１圧力検出装置で測定
   された圧力の変化度合を用い、予め設定された格
   納容器内圧力の変化度合と破断面積の対応関係か
   ら、前記原子炉容器あるいは前記配管の破断面積
   を求める第１装置と、前記第１圧力検出装置で測
   定された圧力の変化度合および得られた前記破断
   面積を用い、液相および気相毎に予め設定された
   破断面積と原子炉容器内圧力の変化度合の対応関
   係から、前記原子炉容器あるいは前記配管の破断
   個所にある流体が液相であるか気相であるかを求
   める第２装置とを備えたことを特徴とする原子炉
   の破断検知装置。 ２ 原子炉容器およびこれに接続された配管を収
   納する格納容器内の圧力を、検出する第１圧力検
   出装置と、前記原子炉容器内の圧力を検出する第
   ２圧力検出装置と、前記原子炉容器内の液面のレ
   ベルを検出する装置と、前記第１圧力検出装置で
   測定された圧力の変化度合を用い、予め設定され
   た格納容器内圧力の変化度合と破断面積の対応関
   係から、前記原子炉容器あるいは前記配管の破断
   面積を求める第１装置と、前記第１圧力検出装置
   で測定された圧力の変化度合および得られた前記
   破断面積を用い、液相および気相毎に予め設定さ
   れた破断面積と原子炉容器内圧力の変化度合の対
   応関係から、前記原子炉容器あるいは前記配管の
   破断個所にある流体が液相であるか気相であるか
   を周期的に求める第２装置と、前記第２装置によ
   つて求められた前記流体の相が液相から気相に変
   化した時の、検出された前記液面レベルを、前記
   破断個所のレベルとして出力する第３装置とを備
   えたことを特徴とする原子炉の破断検知装置。