JPH0587968A - 原子炉の再循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は原子炉起動時のように原子炉復水・
給水系から給水の戻りがない場合にも必要な炉心流量を
確保し、この炉心流量によっても炉出力制御が可能な原
子炉の再循環装置を提供することにある。 【構成】この発明に係る原子炉の再循環装置は、原子炉
復水・給水系２３から給水ジェットポンプ駆動系３０を
分岐させ、この給水ジェットポンプ駆動系３０の先端を
原子炉圧力容器２２内に配列されたジェットポンプ３８
に臨ませた原子炉の再循環装置において、前記原子炉圧
力容器２２内の原子炉冷却材を外部ループを用いて循環
可能な冷却材循環系統４０を設ける一方、この冷却材循
環系統４０から分岐された接続管４７を前記給水ジェッ
トポンプ駆動系３０に接続したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は給水ジェットポンプを
採用した原子炉の再循環装置に係り、特に原子炉の起動
時にも冷却材の流量制御を可能とした沸騰水型原子炉の
再循環装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軽水炉としての沸騰水型原子炉には、原
子炉冷却材を強制的に循環させる手段として、インター
ナルポンプを採用した原子炉内再循環系や、原子炉外に
再循環ポンプを設置した原子炉再循環系、給水ジェット
ポンプを採用した原子炉の再循環装置がある。

【０００３】このうち、給水ジェットポンプを採用した
原子炉の再循環装置は、図２に示すように構成され、原
子力発電プラント１に備えられる。この原子炉再循環装
置は原子炉格納容器（ＰＣＶ）２内にポンプやモータ等
の動的機器を配設しない構成とすることができる長所が
ある。

【０００４】この原子力発電プラント１は原子炉圧力容
器３に原子炉復水・給水系４が設けられ、図示しない復
水器からの復水を原子炉復水・給水系４を通して原子炉
圧力容器３内に供給している。原子炉復水・給水系４に
は復水を濾過・脱塩処理する復水脱塩装置５や濾過・脱
塩された復水を加熱する給水加熱器６が設けられてい
る。

【０００５】また、原子炉復水・給水系４は給水加熱器
６で加熱された給水（復水）を原子炉圧力容器３内に供
給する給水ポンプ７の下流側から給水ジェットポンプ駆
動系８が分岐されており、この給水ジェットポンプ駆動
系８はジェットポンプ駆動ポンプ９により給水をポンプ
アップし、ヘッダ配管１０を介して原子炉圧力容器３内
に配列されたジェットポンプ１１に圧送しており、この
給水をジェットポンプ１１の駆動水として利用してい
る。なお、符号１２は残留熱除去系（ＲＨＲ）であり、
符号１３はＲＨＲポンプ、１４はＲＨＲ熱交換器であ
る。

【０００６】このように原子炉復水・給水系４を通る給
水（復水）は復水脱塩装置５で浄化された後、給水加熱
器６で加熱され、給水ポンプ７により一部は原子炉圧力
容器３内に給水として戻され、残りは、給水ジェットポ
ンプ駆動系８に案内されてジェットポンプ駆動ポンプ９
により加圧される。

【０００７】ジェットポンプ駆動ポンプ９で加圧された
給水は、ヘッダ配管１０を経てジェットポンプ１１にそ
の駆動水として供給される。

【０００８】ジェットポンプ１１に供給された給水はそ
のジェットポンプノズルからポンプスロート部１１ａに
高速で噴射される。この噴射により周囲の原子炉冷却材
を巻き込んで炉心下方の下部プレナム１５に強制的に案
内し、原子炉圧力容器３内で原子炉冷却材を強制的に循
環させている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】給水ジェットポンプ１
１を採用した従来の原子炉の再循環装置においては、原
子炉起動時のように原子炉内で蒸気が充分発生しなてい
ない間は、原子炉復水・給水系４を通る給水の戻りがな
いため、ジェットポンプ駆動用の駆動水が得られない。

【００１０】このため、原子炉起動時等には、ジェット
ポンプ１１は駆動されず、ジェットポンプ１１により原
子炉圧力容器３内で原子炉冷却材を強制的に再循環させ
ることができず、炉心流量は自然循環流だけとなる。し
かも、この場合、自然流による自然循環により原子炉冷
却材を再循環しようとしても、再循環流を生じさせる流
路面積はジェットポンプ１１のポンプスロート部１１ａ
の開口面積に限られるため、制限を受ける一方、冷却材
の圧力損失が大きく、充分な量を再循環させることがで
きず、結果として炉心流量が少なくなる。

【００１１】自然循環による炉心流量が少ないと、原子
炉圧力容器３の上下間で温度差が生じ、この温度差に起
因して熱応力が発生し、悪影響を与えるおそれがある。

【００１２】また、既設の原子力発電プラントにおいて
は、原子炉の出力制御は制御棒駆動機構による制御棒の
出し入れ操作に加えて炉心流量の増加あるいは減少によ
り行なっているが、給水ジェットポンプ１１を採用した
原子炉では、原子炉起動時にシステム構成上、ある程度
出力が上昇し、原子炉復水・給水系４を通って給水が戻
ってくるまでは、炉心流量による出力制御が困難となっ
ており、原子炉の出力制御は全て制御棒の操作に依存す
ることとなる。

【００１３】この発明は上述した事情を考慮してなされ
たもので、原子炉起動時のように原子炉復水・給水系か
ら給水の戻りがない場合にも必要な炉心流量を確保し、
この炉心流量によっても炉出力制御が可能な原子炉の再
循環装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る原子炉の
再循環装置は、上述した課題を解決するために請求項１
に記載したように原子炉復水・給水系から給水ジェット
ポンプ駆動系を分岐させ、この給水ジェットポンプ駆動
系の先端を原子炉圧力容器内に配列されたジェットポン
プに臨ませた原子炉の再循環装置において、前記原子炉
圧力容器内の原子炉冷却材を外部ループを用いて循環可
能な冷却材循環系統を設ける一方、この冷却材循環系統
から分岐された接続管を前記給水ジェットポンプ駆動系
に接続したものである。

【００１５】また、この原子炉の再循環装置は、請求項
２に記載したように冷却材循環系統は、残留熱除去系熱
交換器を有する残留熱除去系で構成し、この残留熱除去
系の熱交換器の下流側から分岐された接続管を、給水ジ
ェットポンプ駆動系のジェットポンプ駆動ポンプ吸込側
に接続したものである。

【００１６】

【作用】この原子炉の再循環装置は、原子炉圧力容器に
原子炉冷却材を外部ループを用いて循環可能な冷却材循
環系統を設け、この冷却材循環系統から分岐された接続
管を給水ジェットポンプ駆動系に接続したので、原子炉
起動時等のように原子炉復水・給水系から給水の戻りが
ない場合や不充分な場合でも、ジェットポンプ駆動水を
充分に確保することができ、このジェットポンプ駆動水
で炉心流量を制御して炉出力の制御が可能となり、原子
炉の運転性を向上させることができる。

【００１７】また、原子炉起動時等にも、炉出力制御の
一部を炉心流量制御で負担することができるので、制御
棒の操作だけによる炉出力制御に比べ、制御棒の負担が
低減し、その信頼性を向上させることができる。

【００１８】また、この原子炉の再循環装置は、原子炉
起動時等においても、原子炉冷却材の炉内循環流量を充
分に確保できるため、原子炉圧力容器上下間で温度差の
発生を有効的に防止でき、原子炉の健全性を向上させる
ことができる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明に係る原子炉の再循環装置の
一実施例について添付図面を参照して説明する。

【００２０】図１はこの発明の原子炉の再循環装置を備
えた軽水炉としての沸騰水型原子炉の原子力発電プラン
トを示すもので、この原子力発電プラント２０は原子炉
格納容器２１内に原子炉圧力容器２２が格納されてい
る。原子炉圧力容器２２の図示しない炉心部で発生した
蒸気は主蒸気系を通して蒸気タービン系（共に図示せ
ず）に送られ、蒸気タービンを駆動して発電機で発電す
るようになっている。

【００２１】蒸気タービンで仕事をした蒸気は図示しな
い復水器で凝縮されて復水となる。この復水は原子炉復
水・給水系２３を経て原子炉圧力容器２２内に戻される
ようになっている。

【００２２】原子炉復水・給水系２３には低圧復水ポン
プ２４、復水を浄化する復水脱塩装置２５、高圧復水ポ
ンプ２６、給水加熱器２７および給水ポンプ２８が順次
シリーズに配設され、給水ポンプ２８から圧送される給
水は隔離弁２９を経て原子炉圧力容器２２内に戻され
る。

【００２３】一方、原子炉復水・給水系２３の給水ポン
プ２８の下流側から給水ジェットポンプ駆動系３０が分
岐されており、この給水ジェットポンプ駆動系３０は、
途中から２系統３０ａ，３０ｂに分岐される。分岐され
た各給水ジェットポンプ駆動系３０ａ，３０ｂはジェッ
トポンプ駆動ポンプ３３、隔離弁３４、およびヘッダ配
管３５を経て先端にジェットノズル（図示せず）が設け
られる。このジェットノズルは原子炉圧力容器２２のダ
ウンカマ部３７に配列されたジェットポンプ３８のポン
プスロート部３８ａを臨むようになっている。その際、
分岐された一方の給水ジェットポンプ駆動系３０ａは原
子炉圧力容器２２内に配列される各ジェットポンプ３８
のうち、半円周状に配列される半分のジェットポンプを
受け持ち、他方の給水ジェットポンプ駆動系３０ｂは残
りの半分のジェットポンプ３８を受け持つようになって
いる。

【００２４】また、原子炉圧力容器２２には上部プレナ
ム側の原子炉冷却材を抽出する冷却材循環系統として残
留熱除去系（以下、ＲＨＲという。）４０が設けられ
る。このＲＨＲ４０は隔離弁４１、ＲＨＲポンプ４２、
ＲＨＲ熱交換器４３から隔離弁４４を経て原子炉圧力容
器２２の上部プレナム側に接続され、原子炉冷却材を外
部に循環させる閉じた外部ループ方式を形成している。

【００２５】ＲＨＲ４０はＲＨＲ熱交換器４３の下流側
から接続管４７が分岐されており、この接続管４７は途
中に流量調整弁４８を介して給水ジェットポンプ駆動系
３０のジェットポンプ駆動ポンプ３３の吸込側に接続さ
れる。この流量調整弁４８は原子炉の通常運転時に閉塞
されており、原子炉起動時（再起動時を含む）等におい
て開弁される。

【００２６】また、この原子力発電プラント２０は給水
ジェットポンプ３８を備えたもので、原子炉再循環ポン
プを備えた従来の原子炉再循環系とは異なり、原子炉格
納容器２１内にポンプやモータ等の動的機器を設けなく
てもよい構成上のメリットを有する。

【００２７】次に、原子炉の再循環装置の作用を説明す
る。

【００２８】原子力発電プラント２０の通常運転時に
は、蒸気タービン系で仕事をした蒸気は復水器で冷却さ
れて復水となり、この復水は原子炉復水・給水系２３を
通り、給水ポンプ２８により一部は給水として原子炉圧
力容器２２に戻される。残りは、給水ジェットポンプ駆
動系３０に案内され、この給水ジェットポンプ駆動系３
０のジェットポンプ駆動ポンプ３３によりポンプアップ
され、加圧された後、ダウンカマ部３７に配設されたジ
ェットポンプ３８にその駆動水として供給される。

【００２９】給水ジェットポンプ駆動系３０からジェッ
トポンプ３８に供給される駆動水により、ジェットポン
プ３８が駆動され、周辺の原子炉冷却材を巻き込んで炉
心下方の下部プレナムに案内し、原子炉圧力容器２２内
で冷却材を強制的に循環させている。

【００３０】このとき、残留熱除去系（ＲＨＲ）４０と
給水ジェットポンプ駆動系３０を接続するライン（接続
管４７）は流量調整弁４８で閉塞されている。

【００３１】一方、原子炉の起動時等には、原子炉圧力
容器２２内で蒸気が発生しておらず、原子炉復水・給水
系２３からは給水の戻りがない。原子炉の再循環装置は
給水の戻りがない間は、残留熱除去系（ＲＨＲ）４０を
起動し、ＲＨＲ４０内を循環している冷却材の一部を給
水ジェットポンプ駆動系３０に案内している。その際、
ＲＨＲ４０から分岐される接続管４７はＲＨＲポンプ４
３の下流側から分岐されているので、ＲＨＲポンプ４３
でポンプアップされた冷却材の一部が給水ジェットポン
プ駆動系３０に案内され、ジェットポンプ駆動水とな
る。このときのジェットポンプ駆動水流量は必要な炉心
流量やジェットポンプ３８の冷却材の巻き込み量（Ｍ
比）を考慮して流量調整弁４８により流量調整を行な
う。

【００３２】また、給水ジェットポンプ駆動系３０から
ジェットポンプ３８に注入される駆動水の温度が高い
と、先端のジェットノズルからポンプスロート部３８ａ
に噴射される駆動水が必要以上に高速で噴射されるため
に、ポンプスロート部３８ａの静圧が低下し、キャビテ
ーションが発生するおそれがある。静圧が低下すると、
飽和蒸気圧を低下させるため、ＲＨＲ４０の二次側流量
を制御し、給水ジェットポンプ駆動系３０に案内される
冷却材の温度を予め低下させるように調節して静圧の低
下を防止している。

【００３３】この原子炉の再循環装置においては、原子
炉起動時等のように、給水の戻りがない場合にも、ジェ
ットポンプ駆動水を充分に確保できるので、炉心流量を
制御することができて炉出力の制御が可能となり、外部
原子炉再循環系を有する従来の原子炉と同様に原子炉の
運転性が向上する。また、原子炉の炉出力制御を炉心流
量制御によって分担させることができ、制御棒操作だけ
による炉出力制御ではないので、制御棒の負担が低減
し、その信頼性を向上させることができる。

【００３４】また、この原子炉の再循環装置において
は、原子炉起動時等においても原子炉冷却材の炉内循環
流量を充分に確保することができるので、原子炉冷却材
の温度差は原子炉圧力容器２２の上下間において小さ
く、原子炉圧力容器２２の上下間で大きな温度差が発生
するのを確実に防止できるので、温度差に起因する熱応
力を緩和でき、原子炉の健全性が向上する。

【００３５】なお、この発明の一実施例の説明において
は、冷却材再循環系統として残留熱除去系を用いた例を
説明したが、残留熱除去系以外の循環系統であってもよ
い。

【００３６】

【発明の効果】以上に述べたように、この発明に係る原
子炉の再循環装置においては、原子炉圧力容器内の冷却
材を外部ループを用いて循環可能な冷却材循環系統を設
け、この冷却材循環系統から分岐された接続管を給水ジ
ェットポンプ駆動系に接続したので、原子炉起動時のよ
うに原子炉復水・給水系から給水の戻りがない場合や不
充分な場合でも、ジェットポンプ駆動水を充分に確保す
ることができ、このジェットポンプ駆動水で炉心流量を
制御することができ、炉出力の制御も可能となるので原
子炉の運転性を向上させることができる。

【００３７】また、原子炉起動時等にも炉出力制御の一
部を炉心流量制御で負担することができるので、制御棒
操作による負担が軽減し、制御棒の信頼性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る原子炉の再循環装置の一実施例
を示す系統図。

【図２】従来の原子炉の再循環装置を示す系統図。

【符号の説明】

２０ 原子力発電プラント ２１ 原子炉格納容器 ２２ 原子炉圧力容器 ２３ 原子炉復水・給水系 ２５ 復水脱塩装置 ２７ 給水加熱器 ２８ 給水ポンプ ３０，３０ａ，３０ｂ 給水ジェットポンプ駆動系 ３３ ジェットポンプ駆動ポンプ ３８ ジェットポンプ ４０ 残留熱除去系（冷却材循環系統） ４２ ＲＨＲポンプ ４３ ＲＨＲ熱交換器 ４７ 接続管 ４８ 流量調整弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉復水・給水系から給水ジェットポ
   ンプ駆動系を分岐させ、この給水ジェットポンプ駆動系
   の先端を原子炉圧力容器内に配列されたジェットポンプ
   に臨ませた原子炉の再循環装置において、前記原子炉圧
   力容器内の原子炉冷却材を外部ループを用いて循環可能
   な冷却材循環系統を設ける一方、この冷却材循環系統か
   ら分岐された接続管を前記給水ジェットポンプ駆動系に
   接続したことを特徴とする原子炉の再循環装置。
2. 【請求項２】 冷却材循環系統は、残留熱除去系熱交換
   器を有する残留熱除去系で構成し、この残留熱除去系の
   熱交換器の下流側から分岐された接続管を、給水ジェッ
   トポンプ駆動系のジェットポンプ駆動ポンプの吸込側に
   接続した請求項１記載の原子炉の再循環装置。