JPH0560890A - 制御棒駆動水圧装置 - Google Patents

制御棒駆動水圧装置

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JPH0560890A
JPH0560890A JP3219740A JP21974091A JPH0560890A JP H0560890 A JPH0560890 A JP H0560890A JP 3219740 A JP3219740 A JP 3219740A JP 21974091 A JP21974091 A JP 21974091A JP H0560890 A JPH0560890 A JP H0560890A
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JP
Japan
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control rod
rod drive
water
reactor
pressure
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Withdrawn
Application number
JP3219740A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sugano
弘士 菅野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0560890A publication Critical patent/JPH0560890A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 HCUと制御棒駆動機構が1対1に対応して
いる場合における原子炉のスクラム時に、水撃現象によ
り発生する過大なピーク圧力を低減させ、制御棒駆動機
構やスクラム配管等の健全性を維持すると共に、適切な
評価基準で設計できる制御棒駆動水圧装置を提供する。 【構成】 1台の水圧制御ユニットで複数体の制御棒駆
動機構に連結された制御棒を原子炉の異常時に炉心に緊
急挿入させる改良型の沸騰水型原子炉用の制御棒駆動水
圧装置において、1台の水圧制御ユニットで1体のみの
制御棒駆動機構を緊急挿入させるためのスクラム配管か
ら分岐してバイパス配管を設け、このバイパス配管に圧
力を制限する制御オリフィスと絞り弁を介挿したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、改良型の沸騰水型原子
炉(以下、改良型BWRという。)において、制御棒の
炉心への緊急挿入動作(以下、スクラム動作という。)
を行う制御棒駆動機構へスクラム動作用の圧力水を供給
する制御棒駆動水圧装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、改良型BWRの炉心部には、通
常運転時の原子炉の出力制御および異常時の原子炉の緊
急停止のために、多数体の制御棒が挿入設置されてい
る。
【0003】各制御棒は、電動機とボールネジを使用し
た制御棒駆動機構に連結されて炉心に挿入・引抜きされ
る。また、緊急時には水圧制御ユニット(以下、HCU
という。)からスクラム配管を介して制御棒駆動機構の
水圧ピストンに加わる圧力水によってスクラム動作が行
われる。即ち、HCUには駆動水ポンプで加圧された圧
力水が貯蔵されており、原子炉保護系の信号に応答して
HCU内スクラム弁が急開し、制御棒駆動機構のピスト
ン下面へアキュムレータ内の高圧力水を供給し、制御棒
を炉心に挿入して原子炉のスクラム動作を行うようにな
っている。
【0004】以下、図7および図8を用いて従来の制御
棒駆動水圧装置を説明する。なお、図7は1台のHCU
で1体の制御棒駆動機構をスクラムさせる場合の例を、
図8は改良型BWRにおいて大多数を占める1台のHC
Uで2体の制御棒駆動機構をスクラムさせる組合せの例
を示す。
【0005】復水貯蔵タンク1からポンプ吸込み配管2
を通り、サクションフィルタ3で濾過されて駆動水ポン
プ4で加圧された復水は、駆動水フィルタ5、減圧オリ
フィス6、逆止弁7、絞り弁8を通り、充填水配管9を
経てHCU10内のアキュムレータ11へ貯蔵される。
HCU10内には、スクラム弁12と、これを駆動する
スクラムパイロット電磁弁13と、窒素容器14等が設
置されており、アキュムレータ11内の圧力水はスクラ
ム配管15,17を通して制御棒駆動機構16,18へ
供給される。
【0006】一方、制御棒駆動機構16,18へのパー
ジ水は、駆動水ポンプ4から駆動水フィルタ5を経て、
パージ水流量調整弁20により原子炉圧力+1kg/cm2程
度に制御され、パージ水配管21を流れ、その後分岐し
て約100台余りの他のHCU(図示せず)内のスクラ
ム弁12の下流側へそれぞれ接続され、それぞれのスク
ラム配管15,17を経由して制御棒駆動機構16,1
8へ流入することにより、原子炉圧力容器31の低部か
ら制御棒駆動機構16,18内への異物の落下等による
侵入を防止している。
【0007】なお、22は駆動水加熱器を、23は充填
水配管アキュムレータを、32は炉心を、33は制御棒
を、34は原子炉給水系配管を、35は原子炉冷却材浄
化系配管をそれぞれ示している。
【0008】異常時における原子炉のスクラム動作は、
原子炉保護系の信号に応答してスクラムパイロット電磁
弁13の電源が励磁断となると、スクラム弁12のダイ
ヤフラム内の圧縮空気を解放することによりスクラム弁
12が急開し、アキュムレータ11内に貯蔵された圧力
水がスクラム弁12、スクラム配管15,17を経て制
御棒駆動機構16,18のピストン下面に作用し、制御
棒駆動機構16,18を急速に上方に移動させ、これら
の制御棒駆動機構に連結された制御棒33を急速に炉心
32に挿入することによって行われ、原子炉は緊急停止
される。
【0009】原子炉のスクラム時に必要なHCU10内
のアキュムレータ11に貯蔵されている圧力水は、図8
に示すように、2体の制御棒駆動機構16,18を同時
にスクラムさせるに十分な水量と圧力を保持している
が、制御棒駆動機構16,18のピストンシール部から
の漏水量も考慮してかなりの余裕を持っている。
【0010】改良型BWRにおいては、制御棒33の総
本数は205体であり、HCU10の総台数は103台
である。原則として1台のHCU10で2体の制御棒駆
動機構16,18を動作させるよう設計されていること
から、102台のHCU10で204体の制御棒駆動機
構16,18をスクラムできる。従って、205体目の
制御棒駆動機構16は、1体で1台のHCU10と対応
していることになる。しかしながら、全てのHCU10
は2体の制御棒駆動機構16,18をスクラムさせる能
力(水量と圧力)を保持している。
【0011】ところで、原子炉のスクラム動作に際して
は、HCU10内のアキュムレータ11の圧力水は1〜
2秒程度のごく短時間で制御棒駆動機構16,18のピ
ストン下面に作用し、制御棒33の炉心への全挿入後、
制御棒駆動機構16,18は急激に停止する。従って、
スクラム配管15,17及び制御棒駆動機構16,18
内には急激な圧力上昇、すなわち水撃現象により、過大
なピーク圧力が発生する。
【0012】そのため、スクラム配管15,17や制御
棒駆動機構16,18内の構成部品は、水撃現象により
発生する過大なピーク圧力や振動等に十分耐えられるよ
う、設計上の考慮を払う必要がある。設計上からは過大
な過大なピーク圧力を生じさせる原子炉のスクラム回数
は少い方が良いが、現実には、プラントの安全に係わる
原子炉のスクラムを故意に制限することは、安全運転を
維持する上からも、許されない。従って、原子炉のスク
ラム時に水撃現象により発生する過大なピーク圧力を極
力低減させるような設計上の配慮が必要となり、実際に
も、そのように考慮されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、異常
時における原子炉のスクラム時には、制御棒駆動機構1
6,18の全挿入後の急速停止により、スクラム配管1
5,17や制御棒駆動機構16,18内に、水撃現象に
よる過大なピーク圧力が発生する。水圧制御ユニット1
0内のアキュムレータ11に貯蔵される圧力水の水量は
緊急停止の機能上から要求される水量で、しかも2体の
制御棒駆動機構16,18を同時にスクラムさせるのに
十分な容量を保有している。
【0014】しかしながら、1体の制御棒駆動機構16
を1台のHCU10でスクラムさせる組み合わせが1組
だけ存在しており、この場合、制御棒駆動機構16が原
子炉保護系の信号に応答してスクラムすると、他の制御
棒駆動機構18よりも、より過大なピーク圧力が発生す
る。このため、制御棒駆動機構16内の構成部品やスク
ラム配管15は、この過大なピーク圧力により変形や損
傷を受け、その健全性を損なう恐れがある。また、この
健全性維持のために制御棒駆動機構16やスクラム配管
15の材料や肉厚、そして振動防止方法等の設計におい
て、より過大なピーク圧力をベースに評価することにな
り、かなりの過剰設計を余儀なくされているものといえ
る。
【0015】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、HCUと制御棒駆動機構が1対1に対応している
場合における原子炉のスクラム時に、水撃現象により発
生する過大なピーク圧力を低減させ、制御棒駆動機構や
スクラム配管等の健全性を維持すると共に、適切な評価
基準で設計できる制御棒駆動水圧装置を提供することを
目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の制御棒駆動水圧
装置は、1台の水圧制御ユニットで複数体の制御棒駆動
機構に連結された制御棒を原子炉の異常時に炉心に緊急
挿入させる改良型の沸騰水型原子炉用の制御棒駆動水圧
装置において、1台の水圧制御ユニットで1体のみの制
御棒駆動機構を緊急挿入させるためのスクラム配管から
分岐してバイパス配管を設け、このバイパス配管に圧力
を制限する制御オリフィスと絞り弁を介挿したことを特
徴とする。
【0017】
【作用】上述のように構成した本発明の制御棒駆動水圧
装置においては、原子炉のスクラム時にHCUのアキュ
ムレータからスクラム配管を経由して制御棒駆動機構の
ピストン下面へ流入する水量の約1/2を制限オリフィ
スと絞り弁を調整することにより、スクラム配管と同等
の配管抵抗を持ったバイパス配管を通してポンプ吸込み
配管または他の配管へ排出させる。これにより、1台の
HCUで2体の制御棒駆動機構を同時にスクラムさせる
のと同等の機能が得られ、スクラム時にスクラム配管や
制御棒駆動機構内に水撃現象により発生する過大なピー
ク圧力を低減することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の制御棒駆動水圧装置の実施例
を画面を参照して説明する。なお、各図において、図7
および図8と同一の部分については同一符号を付し、重
複した説明は省略する。
【0019】図1は、1台のHCU10で1体の制御棒
駆動機構16をスクラムさせる制御棒駆動水圧装置にお
いて、スクラム弁12の出口側のスクラム配管15とポ
ンプ吸込み配管2との間はバイパス配管41によってバ
イパス接続されている。このバイパス配管の途中には、
制限オリフィス42と絞り弁43が介挿されている。こ
のような構成の本発明装置においては、原子炉保護系か
らの信号に応答してスクラムパイロット電磁弁13が作
動し、スクラム弁12のダイヤフラム部の圧縮空気を排
出してスクラム弁12が開くと、アキュムレータ11内
の圧力水は、スクラム配管15を通って制御棒駆動機構
16のピストン下面へ急速に流れ込み、制御棒駆動機構
16を上方へ急速に押し上げ、それによって制御棒駆動
機構16に連結されている制御棒33を炉心32内へ急
速に挿入する。
【0020】その際、アキュムレータ11内の圧力水が
バイパス配管41へも流れ、制限オリフィス42及び絞
り弁43を経て、低圧のポンプ吸込み配管2へ流入す
る。バイパス配管41内の配管抵抗は制限オリフィス4
2と絞り弁43の組み合わせにより、スクラム配管15
とほぼ同じ値に調整しておく。これにより、バイパス配
管41内とスクラム配管15内には、ほぼ同容量の圧力
水が分割して流れる。すなわち、2体分の制御棒駆動機
構に供給される水量の圧力水が1体の制御棒駆動機構1
6とスクラム配管15に全量流れるという好ましくない
状態が解消される。よって、制御棒駆動機構16の急激
な停止で水撃現象により発生するピーク圧力も大幅に低
減され、制御棒駆動機構16の構成部分やスクラム配管
15等に対する変形や損傷を防止でき、その健全性を維
持することができる。
【0021】このように、上記実施例によれば、原子炉
のスクラム時に水撃現象により発生する過大なピーク圧
力を低減でき、制御棒駆動機構16及びスクラム配管1
5等の健全性を維持できる。
【0022】なお、絞り弁43は、電動弁、空気作動
弁、ニュードル弁等、流体を絞れる弁であればどんな弁
でも良い。
【0023】図2は本発明の他の実施例を示すもので、
HCU10内のスクラム弁12の出口側から分岐するバ
イパス配管41の他端側をパージ水流量調整弁20の下
流側に合流させたものである。この実施例によっても、
原子炉のスクラム時において2体の制御棒駆動機構を同
時にスクラムさせるのと同等の効果を奏し、制御棒駆動
機構やスクラム配管に水撃現象により発生する過大なピ
ーク圧力を低減できる。 図3の実施例は、スクラム弁
12の出口側からのバイパス配管41の他端側を原子炉
冷却材浄化系(CUW系)35へ合流させたものであ
る。原子炉冷却材浄化系は原子炉圧力とほぼ同等である
ことから原子炉の圧力変動(0〜70kg/cm2)に合わせ
て絞り弁43を調整してバイパス配管41の流体抵抗を
変化させることにより、図1の場合と同様の効果が得ら
れる。
【0024】図4の実施例は、バイパス配管41の他端
側を原子炉給水系(FDW系)34へ合流させたもので
あり、図3の実施例の場合と同様に、絞り弁43を調整
してバイパス配管41の流体抵抗を変化させることによ
り、図1の場合と同様の効果が得られる。
【0025】図5の実施例は、バイパス配管41の他端
側を原子炉圧力容器(RPV)31へ接続したものであ
り、この実施例も図1の場合と同様の効果が得られる。
【0026】図6の実施例は、スクラム弁12の出口側
から分岐するバイパス配管41の途中に、水撃現象によ
り発生する過大なピーク圧力を逃すための圧力逃し弁4
4を介挿したものである。この圧力逃し弁44の入口側
の圧力が、ある規定の圧力値に達した時、この圧力逃し
弁44が作動して、スクラム配管15をも含めたバイパ
ス配管41内の圧力を低下させ、過大なピーク圧力の発
生をバイパス配管41の効果ともども防止することによ
り、制御棒駆動機構16やスクラム配管15の健全性を
維持できる。
【0027】なお、圧力逃し弁44は図1〜図5に示し
た他の実施例においても介挿してもよく、いずれの場合
も図6の場合と同様の効果が得られる。
【0028】
【発明の効果】上述のように本発明においては、1台の
水圧制御ユニットで2体の制御棒駆動機構を動作させた
と同じ効果を奏し、スクラム完了後の制御棒駆動機構の
急激な停止後に水撃現象により発生する過大なピーク圧
力を低減することができ、制御棒駆動機構内の構成部
品、スクラム配管及びそれに付属する弁等に対して、過
大なピーク圧力による変形、損傷等を防止することがで
きると共に、過大な圧力により付随して発生する関連部
分の振動や機能低下等を防止でき、制御棒駆動水圧装置
の健全性の維持及び信頼性の向上を図ることができる。
また、原子炉の安全運転にも寄与できるさらにスクラム
配管等の設計における過剰設計を排除できるので、コス
トの低減、すなわち建設費の削減にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制御棒駆動水圧装置の実施例を系
統構成図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す系統構成図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す系統構成図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す系統構成図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す系統構成図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す系統構成図である。
【図7】従来の制御棒駆動水圧装置を示す系統構成図で
ある。
【図8】1台の水圧制御ユニットで2体の制御棒駆動機
構を動作させる場合の従来の制御棒駆動水圧装置を示す
系統構成図である。
【符号の説明】
1………復水貯蔵タンク 2………ポンプ吸込み配管 3………サクションフィルタ 4………駆動水ポンプ 5………駆動水フィルタ 6………減圧オリフィス(充填水配管) 7………逆止弁 8………絞り弁 9………充填水配管 10………水圧制御ユニット 11………アキュムレータ 12………スクラム弁 13………スクラムパイロット電磁弁 14………窒素容器 15,17…スクラム配管 16,18…制御棒駆動機構 20………パージ水流量調整弁 21………パージ水配管 22………駆動水加熱器 23………充填水配管アキュムレータ 31………原子炉圧力容器 32………炉心 33………制御棒 34………原子炉給水系配管(FDW) 35………原子炉冷却材浄化系配管(CUW) 41………バイパス配管 42………制限オリフィス 43………絞り弁 44………圧力逃し弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1台の水圧制御ユニットで複数体の制御
    棒駆動機構に連結された制御棒を原子炉の異常時に炉心
    に緊急挿入させる改良型の沸騰水型原子炉用の制御棒駆
    動水圧装置において、1台の水圧制御ユニットで1体の
    みの制御棒駆動機構を緊急挿入させるためのスクラム配
    管から分岐してバイパス配管を設け、このバイパス配管
    に圧力を制限する制御オリフィスと絞り弁を介挿したこ
    とを特徴とする制御棒駆動水圧装置。
JP3219740A 1991-08-30 1991-08-30 制御棒駆動水圧装置 Withdrawn JPH0560890A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3219740A JPH0560890A (ja) 1991-08-30 1991-08-30 制御棒駆動水圧装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3219740A JPH0560890A (ja) 1991-08-30 1991-08-30 制御棒駆動水圧装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0560890A true JPH0560890A (ja) 1993-03-12

Family

ID=16740244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3219740A Withdrawn JPH0560890A (ja) 1991-08-30 1991-08-30 制御棒駆動水圧装置

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JP (1) JPH0560890A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007187518A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Hitachi Ltd 原子力プラントの制御棒水圧供給システム
JP2015158459A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 水圧制御ユニット

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19981112