JPH0616382Y2 - 加圧器内冷却材の温度上昇制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、加圧水形原子炉に関し、特にその一次冷却系
に接続された加圧器内の冷却材の温度上昇制御装置に関
するものである。

［従来の技術］ 加圧水形原子炉においては、その冷態起動時に、一次冷
却系の冷却材循環ポンプと一次冷却系に接続された加圧
器内のヒータとを運転して一次冷却系の冷却材を運転圧
力及び温度まで昇温、昇圧するヒートアップを行う。

かかるヒートアップに際し、冷却材温度の上昇率即ち昇
温率は、圧力容器その他の一次冷却系構成機器の熱応力
を過大にしないよう、原子炉の運転等に関する安全管理
要領書に規定されており、その上限は加圧器については
55.6℃／Hr以下に制限されている。また、この安全管理
要領書とは別に運転要領書があり、実際には運転要領書
の規定に従って上記昇温率の1/2の昇温率（加圧器につ
いては27.8℃／Hr）を上限として運転が行われている。
一方、昇温率が極端に低いと、原子炉の起動工程が遅延
することになるため、昇温率の下限についても規定され
ており、昇温率が許容範囲に入るようにヒートアップが
行われる。

このような昇温率で一次冷却系の冷却材を加熱するため
の熱源としては、加圧器ヒータ、即ち加圧器内に設けら
れている電気ヒータと、一次冷却材ポンプの入熱（即
ち、一次冷却材ポンプの駆動時の軸馬力を発熱量に換算
すると、原子炉の種類により様々ではあるが、ポンプ１
基につき例えば約３×１０^６kcal／Hrあり、そのうちの
一部が冷却材昇温のために使われる）とであり、原子力
発電プラントのオペレータはこれ等を熱源として一次冷
却系の昇温操作を行っている。

そして、昇温率の調整は、一次冷却系側については、一
次冷却系に接続されている余熱除去系のクーラ出口弁の
開度調節により行われ、加圧器側については、上述した
電気ヒータのオン・オフ操作及び加圧器に付設されたス
プレイ弁の開閉操作により行われる。加圧器は一次冷却
系に接続されているので両者の昇温率は互いに関連して
いるが、加圧器内の冷却材は電気ヒータの発熱量を直接
受けるため一次冷却系温度より常時高くなっており、加
圧器及び一次冷却系の各々について、上述したように安
全管理要領書で上限、下限が規定されている。また、実
際にはそれよりかなり低い値を目標値（加圧器上限約20
℃／Hr、一次冷却系上限約10℃／Hr）とし、それ等を順
守すべくオペレータによる操作が行われている。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、加圧器及び一次冷却系の冷却材を目標昇温率と
するための上述の操作は、従来、手動にて行われてお
り、オペレータは、常時、加圧器と一次冷却系との間の
温度差も50〜70℃になるよう配慮しながら、昇温率を監
視し、手動にて調整する必要があった。しかも、この作
業は、加圧器内の冷却材を所定温度にし保持するまで12
〜13時間連続して行われなければならないので、目標昇
温率を達成するにはオペレータの負担が非常に重かつ
た。

従って、オペレータの負担を可及的に軽減するよう、冷
却材の昇温率を制御しうる装置の必要性があり、本考案
の目的はそのような温度上昇制御装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため、本考案による加圧器内冷却材
の温度上昇制御装置は、原子炉容器、蒸気発生器、及び
冷却材循環ポンプを含む閉ループの一次冷却系と、該一
次冷却系に接続された加圧器とを有し、同加圧器は、内
部の冷却材の温度を上昇させる加圧器ヒータ、同内部冷
却材の温度を低下させるスプレイ弁、及び同内部冷却材
の温度を検出する温度検出装置を備えた加圧水形原子炉
において、初期温度と昇温率とから上昇冷却材温度を出
力する加圧器温度設定器と、該加圧器温度設定器及び前
記温度検出装置に接続され、前記加圧器温度設定器の前
記上昇冷却材温度及び前記温度検出装置の検出温度の温
度差に応答して出力信号を発生する温度制御器と、該温
度制御器に接続され、その出力信号に応答して前記加圧
器ヒータ及び前記スプレイ弁をそれぞれ制御する加圧器
ヒータ制御器及びスプレイ弁制御器とを有することを特
徴とするものである。

一般に加圧水形原子炉は、一次冷却系内の冷却材を一定
圧力に維持するために、加圧器圧力制御器と、加圧器ヒ
ータ制御器と、スプレイ弁制御器とを有し、該加圧器圧
力制御器による制御下に加圧器ヒータ制御器及びスプレ
イ弁制御器を介し加圧器ヒータ及びスプレイ弁を圧力制
御モードで制御している。

従って、本考案の好適な実施例においては、温度制御装
置における加圧器ヒータ制御器及びスプレイ弁制御器と
して、圧力制御のために使用されている上述のものを利
用することができ、その場合、加圧器ヒータ制御器及び
スプレイ弁制御器に切替えスイッチを接続し、加圧器ヒ
ータ及びスプレイ弁の制御を圧力制御モードから温度制
御モードに切り替え可能としている。

［作用］ 加圧器温度設定器には、初期値としての昇温開始前の冷
却材温度（初期温度）と、所望の昇温率を得るための最
終目標温度及び到達時間とを設定する。これ等の設定値
に基づいて、加圧器温度設定器は上昇冷却材温度を出力
する。一方、加圧器内の実際の液相温度が温度検出装置
により検出されており、この液相温度と上述の上昇冷却
材温度との温度差が温度制御器に入力される。

温度制御器はこの温度差に応じた信号を加圧器ヒータ制
御器とスプレイ弁制御器とに出力し、実際の温度が上昇
冷却材温度に一致するように加圧器ヒータ及びスプレイ
弁を制御する。即ち、実際の冷却材温度が上昇冷却材温
度よりも高ければ、低くなるように加圧器ヒータのオフ
操作及び／又はスプレイ弁の開操作を自動的に行い、逆
であれば、高くなるように、加圧器ヒータのオン操作及
びスプレイ弁の閉操作を自動的に行う。このような操作
により所望の昇温率が達成される。

加圧器ヒータ制御器及びスプレイ弁制御器が圧力制御の
ためのものと共用である場合には、ヒートアップに先立
って切替えスイッチを操作し、温度制御モードに切り替
えておく。

［実施例］ 次に、本考案の好適な実施例について図面を参照して詳
細に説明すると、第１図は本考案が実施される加圧水形
原子炉における一次冷却系回りの概略系統図であり、周
知のように、一次冷却系１の閉ループの配管1a、1b、1cに
は、原子炉容器２と、蒸気発生器３と、冷却材循環ポン
プ４とが接続されている。循環ポンプ４を運転すると、
一次冷却系１内の冷却材は、原子炉容器２から蒸気発生
器３のホットレッグ側3aに給送され、図示しないＵ形管
を経てコールドレッグ側3bから蒸気発生器３を出て、循
環ポンプ４の吸込側4aに入り、その吐出側4bから原子炉
容器２に戻される。

上述の一次冷却系１には、原子炉運転中の原子炉内での
冷却材の沸騰を防ぐよう冷却材圧力を一定に保持するた
めの加圧器５が、循環ポンプ４の吐出側4bと蒸気発生器
３のホットレッグ側3aとの間において、配管5a、5bを介
して接続されている。一次冷却系１の配管1aから冷却材
を取り入れ加圧器５に導く配管5aにはスプレイ弁６及び
連続スプレイ弁７が設置されており、加圧器５内の一定
圧力の冷却材は配管5bを介して一次冷却系１の配管1bに
戻される。また、加圧器５内には液浸型の電気ヒータ８
が設置されると共に、加圧器５からは管９、10が導出さ
れており、該管９、10には、それぞれ弁9a、10aを介し
て、加圧器５内の液相温度を検出するための液相温度検
出装置9bと気相温度を検出するための気相温度検出装置
10bとが設けられている。

更に、原子炉停止後等に残留している余熱を除去するた
めに、一次冷却系１には、そのホットレッグ側配管1bか
ら冷却材を抽出し冷却した後コールドレッグ側配管1aに
戻す余熱除去系11が接続されている。この余熱除去系11
は、余熱除去ポンプ11aと、余熱除去クーラ11bとを備え
ると共に、余熱除去クーラ11bの出口側には出口弁11cが
設けられ、また、余熱除去クーラ11bのバイパスライン
にはバイパス弁11dが設けられている。

上述の加圧器５及び余熱除去系11を有する原子炉冷却系
において、冷却材は、前述したように加圧器ヒータ８と
循環ポンプ４の入熱とにより昇温され、昇温率の制御
は、一次冷却系側においては余熱除去系11の出口弁11c
の開度調節により行われ、加圧器側においては加圧器ヒ
ータ８のオン・オフ及びスプレイ弁６、７の開度調節に
より行われる。スプレイ弁６、７は一次冷却系１のコー
ルドレッグ側配管1aに接続されているので、昇温率は、
スプレイ弁の開度を増すことにより低下する。

さて、本考案によると、上述の加圧器ヒータ８のオン・
オフ制御及びスプレイ弁６、７の開度制御は、第２図に
ブロック図で示した構成を有する温度制御装置によって
自動的に行われる。

即ち、第２図において、12は温度保持機能付きの加圧器
温度設定器であり、ここには、昇温開始前の加圧器内の
冷却材の温度と、同温度を初期値として所望の昇温率を
得るための最終目標温度及び到達時間とが設定され、こ
れ等の設定値に基づいて、加圧器温度設定器は上昇冷却
材温度を出力する。また、第１図に関連して説明した加
圧器液相温度検出装置9bと上述の加圧器温度設定器12と
が比較器13に接続されており、温度検出装置9bにより測
定された実際の冷却材温度信号と、上述の昇温率に従っ
た加圧器温度設定器12からの上昇冷却材温度信号とが比
較器13に入力され、その温度差信号が温度制御器14に入
力される。

温度制御器14の出力は、従来から加圧器圧力制御系にお
いて使用されているものとすることができる加圧器ヒー
タ制御器15とスプレイ制御器16とに接続されており、前
述した温度差に応答して、加圧器ヒータ制御器15及びス
プレイ弁制御器16に信号が供給される。

原子炉の運転中、加圧器５により一次冷却系１の冷却材
圧力を一定に保持しておくために、原子炉は一般に加圧
器圧力制御器17を備えており、加圧器ヒータ８及びスプ
レイ弁６、７はこの加圧器圧力制御器17により圧力制御
モードで制御されている。従って、温度制御モードで加
圧器ヒータ８及びスプレイ弁６、７を制御するために、
例えば加圧器ヒータ制御器15及びスプレイ弁制御器16の
出力側に切替えスイッチ18、19、20を設けて、加圧器ヒー
タ８、＃１加圧器スプレイ弁６、＃２加圧器スプレイ弁
７をどちらのモードでも制御可能としている。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば昇温率を自動的に制御す
ることができるので、オペレータは、加圧器側と一次冷
却系側との温度差を監視するだけでよく、昇温率の手動
調整による負担から解放される。しかも、言うまでもな
く、制御は手動の場合よりも正確となるから、手動によ
る調整の行き過ぎを防止したり、昇温率をできるだけ上
限に近付けて昇温時間の短縮も図ることができる。

また、冷却材の圧力制御のために使用されていた加圧器
ヒータ制御器及びスプレイ弁制御器を利用すれば、構成
をより簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案が実施される加圧水形原子炉における
一次冷却系回りの概略系統図、第２図は、第１図の加圧
水形原子炉に実施される本考案の温度上昇制御装置のブ
ロック図である。 １……一次冷却系、２……原子炉容器 ３……蒸気発生器、４……冷却材循環ポンプ ５……加圧器、６……スプレイ弁 ７……スプレイ弁、８……加圧器ヒータ 9b……温度検出装置、12……加圧器温度設定器 14……温度制御器、15……加圧器ヒータ制御器 16……スプレイ弁制御器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉容器、蒸気発生器、及び冷却材循環
   ポンプを含む閉ループの一次冷却系と、該一次冷却系に
   接続された加圧器とを有し、同加圧器は、内部の冷却材
   の温度を上昇させる加圧器ヒータ、同内部冷却材の温度
   を低下させるスプレイ弁、及び同内部冷却材の温度を検
   出する温度検出装置を備えた加圧水形原子炉において、
   初期温度と昇温率とから上昇冷却材温度を出力する加圧
   器温度設定器と、該加圧器温度設定器及び前記温度検出
   装置に接続され、前記加圧器温度設定器の前記上昇冷却
   材温度及び前記温度検出装置の検出温度の温度差に応答
   して出力信号を発生する温度制御器と、該温度制御器に
   接続され、その出力信号に応答して前記加圧器ヒータ及
   び前記スプレイ弁をそれぞれ制御する加圧器ヒータ制御
   器及びスプレイ弁制御器とを有する、加圧器内冷却材の
   温度上昇制御装置。