JPH0644070B2 - 原子炉発電プラントのキヤビテ−シヨン防止装置 - Google Patents
原子炉発電プラントのキヤビテ−シヨン防止装置Info
- Publication number
- JPH0644070B2 JPH0644070B2 JP57036485A JP3648582A JPH0644070B2 JP H0644070 B2 JPH0644070 B2 JP H0644070B2 JP 57036485 A JP57036485 A JP 57036485A JP 3648582 A JP3648582 A JP 3648582A JP H0644070 B2 JPH0644070 B2 JP H0644070B2
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- Japan
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- water
- deviation
- pump
- water supply
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気ドラムを有する沸騰水形原子力発電プラン
トの給水流量喪失時におけるキヤビテーシヨンを防止す
る原子炉発電プラントのキヤビテーシヨン防止装置に関
する。
トの給水流量喪失時におけるキヤビテーシヨンを防止す
る原子炉発電プラントのキヤビテーシヨン防止装置に関
する。
蒸気ドラムを有する原子炉発電プラントにおいては、給
水ポンプからの給水流量が喪失すると再循環ポンプ内に
キヤビテーシヨンが発生し、この状態のままで原子炉が
長時間運転されるという不具合が生じることがある。す
なわち、この種のものは第１図に示すように原子炉１を
通る冷却水は加熱され２相流となり、上昇管２を通り蒸
気ドラム３に入る。蒸気ドラム３内の気水分離器４によ
り前記２相流は蒸気と飽和水とに分離される。飽和水は
気水分離器４から落下し、蒸気ドラム３内にドラム水面
５を形成する。
水ポンプからの給水流量が喪失すると再循環ポンプ内に
キヤビテーシヨンが発生し、この状態のままで原子炉が
長時間運転されるという不具合が生じることがある。す
なわち、この種のものは第１図に示すように原子炉１を
通る冷却水は加熱され２相流となり、上昇管２を通り蒸
気ドラム３に入る。蒸気ドラム３内の気水分離器４によ
り前記２相流は蒸気と飽和水とに分離される。飽和水は
気水分離器４から落下し、蒸気ドラム３内にドラム水面
５を形成する。
一方、蒸気は主蒸気管９を通り、タービン加減弁１１に
て流量制御されたのちタービン１２に送られ発電機２０
によつて発電を行う。タービン１２で仕事をした蒸気は
復水器１３で凝縮され、復水管１４を通り給水ポンプ１
５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに送られる。給水ポンプ１５Ａ等
にて昇圧された給水はその中間に給水調整弁１８を設け
た給水管１６により蒸気ドラム３内に導かれる。そして
給水管１６の排出口には給水スパージヤ１９が設けられ
ている。この給水スパージヤ１９から蒸気ドラム３の飽
和水内に排出された給水は、前記飽和水をサブクール
し、飽和水と混同して下降管７により再循環ポンプ８に
送られ、再び原子炉１に戻ることになる。
て流量制御されたのちタービン１２に送られ発電機２０
によつて発電を行う。タービン１２で仕事をした蒸気は
復水器１３で凝縮され、復水管１４を通り給水ポンプ１
５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに送られる。給水ポンプ１５Ａ等
にて昇圧された給水はその中間に給水調整弁１８を設け
た給水管１６により蒸気ドラム３内に導かれる。そして
給水管１６の排出口には給水スパージヤ１９が設けられ
ている。この給水スパージヤ１９から蒸気ドラム３の飽
和水内に排出された給水は、前記飽和水をサブクール
し、飽和水と混同して下降管７により再循環ポンプ８に
送られ、再び原子炉１に戻ることになる。
給水ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの内、１５Ｃは予備
機として待期させられ、通常は１５Ａおよび１５Ｂの２
台が運転されている。この状態において、次のような場
合に給水流量の喪失が生ずる。
機として待期させられ、通常は１５Ａおよび１５Ｂの２
台が運転されている。この状態において、次のような場
合に給水流量の喪失が生ずる。
(1)高出力運転時に給水ポンプ１５Ａおよび１５Ｂの両
方にトリツプが生じ、予備機１５Ｃの起動が失敗した場
合。
方にトリツプが生じ、予備機１５Ｃの起動が失敗した場
合。
(2)給水ポンプ１５Ａのみが運転される低出力運転時に
おいて、給水ポンプ１５Ａがトリツプし、予備機である
１５Ｂおよび１５Ｃの起動が失敗した場合。
おいて、給水ポンプ１５Ａがトリツプし、予備機である
１５Ｂおよび１５Ｃの起動が失敗した場合。
(3)給水制御弁１８等の給水制御系の故障により給水制
御弁１８が全閉した場合。
御弁１８が全閉した場合。
このような給水流量の喪失が生ずると、給水スパージヤ
１９から下降管７に流出する給水がなくなるため、再循
環ポンプ８には蒸気ドラム内の飽和水のみが送られる。
従つて、このまま放置しておくと、飽和水の静圧が飽和
水の蒸気圧力よりも小さくなるため、いわゆるキヤビテ
ーシヨンが再循環ポンプ８内に発生することになる。
１９から下降管７に流出する給水がなくなるため、再循
環ポンプ８には蒸気ドラム内の飽和水のみが送られる。
従つて、このまま放置しておくと、飽和水の静圧が飽和
水の蒸気圧力よりも小さくなるため、いわゆるキヤビテ
ーシヨンが再循環ポンプ８内に発生することになる。
従来技術では、蒸気ドラム３内のドラム水面５の位置を
水位を水位計６により測定し、飽和水が下降してドラム
水面５が一定量（約３０cm）だけ下つた時点で再循環ポ
ンプ８を自動的にトリツプさせるようにしている。しか
しながら、蒸気ドラム３のドラム水面５の面積は広く、
かつ、水面降下速度は緩やかであるため、上記のドラム
水面５の一定量の降下には時間を要し、プラントの高出
力運転時においても約１分程度を必要とする。さらに、
低出力運転（２０％出力）では５分程度を必要とする。
水位を水位計６により測定し、飽和水が下降してドラム
水面５が一定量（約３０cm）だけ下つた時点で再循環ポ
ンプ８を自動的にトリツプさせるようにしている。しか
しながら、蒸気ドラム３のドラム水面５の面積は広く、
かつ、水面降下速度は緩やかであるため、上記のドラム
水面５の一定量の降下には時間を要し、プラントの高出
力運転時においても約１分程度を必要とする。さらに、
低出力運転（２０％出力）では５分程度を必要とする。
この不具合を除去するため、再循環ポンプ８をトリツプ
させるドラム水面５の位置を通常水位に近づけ、給水流
量の喪失時に速やかに再循環ポンプ８をトリツプさせる
ようにすることが考えられるが、ガバナフリー運転や給
水ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ間の切控時における水
位変動を考慮すると、発電プラントの稼動率向上の面か
らも余り通常水位に上記ドラム水面５の動作位置を近づ
けることはできない。このため、従来技術では、前記し
たごとく、給水流量の喪失時において、再循環ポンプ８
内にキヤビテーシヨンが発生し、原子炉１はこの状態の
ままで比較的長時間運転される欠点を有していた。
させるドラム水面５の位置を通常水位に近づけ、給水流
量の喪失時に速やかに再循環ポンプ８をトリツプさせる
ようにすることが考えられるが、ガバナフリー運転や給
水ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ間の切控時における水
位変動を考慮すると、発電プラントの稼動率向上の面か
らも余り通常水位に上記ドラム水面５の動作位置を近づ
けることはできない。このため、従来技術では、前記し
たごとく、給水流量の喪失時において、再循環ポンプ８
内にキヤビテーシヨンが発生し、原子炉１はこの状態の
ままで比較的長時間運転される欠点を有していた。
本発明は以上の欠点を解消するために創案されたもので
あり、その目的は原子炉発電プラントの給水流量の喪失
時に再循環ポンプを確実に、かつ速やかにトリツプさ
せ、キヤビテーシヨンの発生を防止し、プラントの正常
運転を確保しうる原子炉発電プラントのキヤビテーシヨ
ン防止装置を提供することにある。
あり、その目的は原子炉発電プラントの給水流量の喪失
時に再循環ポンプを確実に、かつ速やかにトリツプさ
せ、キヤビテーシヨンの発生を防止し、プラントの正常
運転を確保しうる原子炉発電プラントのキヤビテーシヨ
ン防止装置を提供することにある。
本発明は以上の目的を達成するため、主蒸気の相当流量
と給水ポンプの給水流量との偏差とこの偏差の継続する
継続時間とを監視する監視装置を設け、この偏差と継続
時間との監視値のそれぞれが予め定めた規定値以上に達
したことを検知し、この検知信号によつて再循環ポンプ
をトリツプさせる制御装置を設けることによりキヤビテ
ーシヨンの発生を防止するように構成したものである。
と給水ポンプの給水流量との偏差とこの偏差の継続する
継続時間とを監視する監視装置を設け、この偏差と継続
時間との監視値のそれぞれが予め定めた規定値以上に達
したことを検知し、この検知信号によつて再循環ポンプ
をトリツプさせる制御装置を設けることによりキヤビテ
ーシヨンの発生を防止するように構成したものである。
以下、本発明の一実施例につき説明する。
第１図に示すごとく、主蒸気管には主蒸気流量計１０が
設けられ、給水管１６には給水流量計１７が設けられて
いる。定常運転中には主蒸気流量計１０の指示と給水流
量計１７の指示とは殆んど一致していて偏差は生じな
い。また、カバナフリー運転やＡＦＣ運転時の通常の比
較的速い負荷運転においての主蒸気流量と給水流量との
関係が第３図に示されている。第３図において、縦軸は
流量Ｑを示し、定格に対する％値で表示され、横軸は時
間ｔ（秒）を示している。そして、実線は主蒸気流量Ｑ
Ｓ，点線は給水流量ＱＷの変化をそれぞれ示している。
設けられ、給水管１６には給水流量計１７が設けられて
いる。定常運転中には主蒸気流量計１０の指示と給水流
量計１７の指示とは殆んど一致していて偏差は生じな
い。また、カバナフリー運転やＡＦＣ運転時の通常の比
較的速い負荷運転においての主蒸気流量と給水流量との
関係が第３図に示されている。第３図において、縦軸は
流量Ｑを示し、定格に対する％値で表示され、横軸は時
間ｔ（秒）を示している。そして、実線は主蒸気流量Ｑ
Ｓ，点線は給水流量ＱＷの変化をそれぞれ示している。
図に示すごとく、この場合には主蒸気流量と給水流量と
の間には偏差δが生じている。しかし、この偏差δは２
０％以下の小さな値であると共にこの偏差δが継続して
いる継続時間ＴＰは１０秒以下である。
の間には偏差δが生じている。しかし、この偏差δは２
０％以下の小さな値であると共にこの偏差δが継続して
いる継続時間ＴＰは１０秒以下である。
次に、第４図に給水ポンプ１５Ａ等がトリツプしたとき
の偏差δの値を示す。図において、縦軸は流量Ｑを表わ
し、定格に対する％にて表示される。また、横軸は時間
ｔ（秒）を表わす時間ｔがＯ秒時点においては給水ポン
プ１５Ａおよび１５Ｂの２台が運転されている。そのと
きの流量Ｑは線afo，すなわち100％にて示される。今、
給水ポンプ１５Ａがトリツプすると、給水ポンプ１５Ａ
の流量ＱＡは線ｂｇのごとく下降する。一方、この場
合、給水ポンプ１５Ｂの流量ＱＢは点線fbのごとくやや
上昇する。その結果、全給水流量ＱＷは線ａｂのごとく
減少する。そして、給水ポンプ１５Ｃが立ち上るまでは
全給水流量ＱＷは線ｂｃのごとくなる。次に、給水ポン
プ１５Ｃの給水流量ＱＣは軸ｈｊのごとく増加して給水
されるが、給水ポンプ１５Ｂの給水流量ＱＢは点線ｃｊ
のごとく減少する。その結果、全給水流量ＱＷは線ｃｄ
のごとく上昇する。そして、その後全給水流量ＱＷは線
ｄｅのごとく１００％の値を保持する。
の偏差δの値を示す。図において、縦軸は流量Ｑを表わ
し、定格に対する％にて表示される。また、横軸は時間
ｔ（秒）を表わす時間ｔがＯ秒時点においては給水ポン
プ１５Ａおよび１５Ｂの２台が運転されている。そのと
きの流量Ｑは線afo，すなわち100％にて示される。今、
給水ポンプ１５Ａがトリツプすると、給水ポンプ１５Ａ
の流量ＱＡは線ｂｇのごとく下降する。一方、この場
合、給水ポンプ１５Ｂの流量ＱＢは点線fbのごとくやや
上昇する。その結果、全給水流量ＱＷは線ａｂのごとく
減少する。そして、給水ポンプ１５Ｃが立ち上るまでは
全給水流量ＱＷは線ｂｃのごとくなる。次に、給水ポン
プ１５Ｃの給水流量ＱＣは軸ｈｊのごとく増加して給水
されるが、給水ポンプ１５Ｂの給水流量ＱＢは点線ｃｊ
のごとく減少する。その結果、全給水流量ＱＷは線ｃｄ
のごとく上昇する。そして、その後全給水流量ＱＷは線
ｄｅのごとく１００％の値を保持する。
一方、主蒸気流量ＱＳは線adeのごとく１００％にて示
される。従つて、主蒸気流量ＱＳと全給水流量ＱＷとの
偏差δはabcd間に表示されたものになる。従つて、偏差
δの値は５０％近くになる場合も生ずるが、その継続時
間ＴＰは２０秒以内である。
される。従つて、主蒸気流量ＱＳと全給水流量ＱＷとの
偏差δはabcd間に表示されたものになる。従つて、偏差
δの値は５０％近くになる場合も生ずるが、その継続時
間ＴＰは２０秒以内である。
以上のごとく、前記した給水流量の喪失の場合に相当し
ない上記の運転状態においては、偏差δの値（％）が規
定値２０％以上となり、かつ、その偏差δの継続時間Ｔ
Ｐが２０秒以上になる場合は発生しない。
ない上記の運転状態においては、偏差δの値（％）が規
定値２０％以上となり、かつ、その偏差δの継続時間Ｔ
Ｐが２０秒以上になる場合は発生しない。
そこで、第２図に示すごとく、まず、主蒸気流量計１０
と給水流量計１０との偏差δと、この偏差δの継続時間
ＴＰを監視する監視装置２１を設ける。
と給水流量計１０との偏差δと、この偏差δの継続時間
ＴＰを監視する監視装置２１を設ける。
そして、この監視装置２１で検知した検知信号を制御装
置２２に送る。制御装置２２には、予め定めた規定値が
記憶されており、監視装置２１より入力された偏差δと
継続時間ＴＰと規定値が比較される。規定値として
は、偏差δが２０％以上、継続時間ＴＰが２０秒以上
と定めてあり、偏差δと継続時間ＴＰのいづれもがこ
の規定値をこえると、制御装置２２から再循環ポンプ８
をトリツプさせる信号が送られる。再循環ポンプ８のト
リツプにより、原子炉１はスクラムさせられる。すなわ
ち、高出力運転時に給水ポンプ１５Ａおよび１５Ｂの両
方にトリツプが生じ、かつ予備の給水ポンプ１５Ｃの起
動失敗が生じたような前記した給水流量の喪失が生じた
ときには、偏差δと継続時間ＴＰのいづれもが、前記
規定値をこえることになるので、再循環ポンプ８はただ
ちにトリツプすることになる。そして前記したごとくこ
れ以外の原因による場合には再循環ポンプ８はトリツプ
しない。
置２２に送る。制御装置２２には、予め定めた規定値が
記憶されており、監視装置２１より入力された偏差δと
継続時間ＴＰと規定値が比較される。規定値として
は、偏差δが２０％以上、継続時間ＴＰが２０秒以上
と定めてあり、偏差δと継続時間ＴＰのいづれもがこ
の規定値をこえると、制御装置２２から再循環ポンプ８
をトリツプさせる信号が送られる。再循環ポンプ８のト
リツプにより、原子炉１はスクラムさせられる。すなわ
ち、高出力運転時に給水ポンプ１５Ａおよび１５Ｂの両
方にトリツプが生じ、かつ予備の給水ポンプ１５Ｃの起
動失敗が生じたような前記した給水流量の喪失が生じた
ときには、偏差δと継続時間ＴＰのいづれもが、前記
規定値をこえることになるので、再循環ポンプ８はただ
ちにトリツプすることになる。そして前記したごとくこ
れ以外の原因による場合には再循環ポンプ８はトリツプ
しない。
なお、給水流量が定格の３０％相当の低出力運転におい
ては、再循環ポンプ８の回転速度を定格速度の５０％程
度とすることにより、原子炉冷却性能を維持しつつ、蒸
気ドラム３のドラム水面５から再循環ポンプ８の入口ま
での水頭差により再循環ポンプ８の必要水頭（NPSH）を
確保でき、キヤビテーシヨンの発生を回避できるため、
再循環ポンプ８をトリツプさせる必要はない。勿論、こ
の場合においても偏差δおよび継続時間ＴＰは前記制
御装置２２の規定値をこえないため、制御装置２２によ
る再循環ポンプ８のトリツプも生じない。
ては、再循環ポンプ８の回転速度を定格速度の５０％程
度とすることにより、原子炉冷却性能を維持しつつ、蒸
気ドラム３のドラム水面５から再循環ポンプ８の入口ま
での水頭差により再循環ポンプ８の必要水頭（NPSH）を
確保でき、キヤビテーシヨンの発生を回避できるため、
再循環ポンプ８をトリツプさせる必要はない。勿論、こ
の場合においても偏差δおよび継続時間ＴＰは前記制
御装置２２の規定値をこえないため、制御装置２２によ
る再循環ポンプ８のトリツプも生じない。
以上のごとく、給水流量の喪失の場合には、ただちに再
循環ポンプ８がトリツプするため、再循環ポンプ８には
キヤビテーシヨンが発生しない。また、この場合、前記
したごとく原子炉１もスクラムするため、給水流量喪失
後の蒸気ドラム３の水位の低下も併せて緩和される。
循環ポンプ８がトリツプするため、再循環ポンプ８には
キヤビテーシヨンが発生しない。また、この場合、前記
したごとく原子炉１もスクラムするため、給水流量喪失
後の蒸気ドラム３の水位の低下も併せて緩和される。
以上の実施例において、主蒸気流量ＱＳの検出手段とし
て主蒸気流量計１０を用いたが、この流量信号のかわり
に原子炉核計装から求めた原子炉出力信号を用い、一次
おくれ回路を通して主蒸気相当流量を求め、この値と給
水流量ＱＷとの偏差δを求める方法によつても同様の効
果が上げられる。
て主蒸気流量計１０を用いたが、この流量信号のかわり
に原子炉核計装から求めた原子炉出力信号を用い、一次
おくれ回路を通して主蒸気相当流量を求め、この値と給
水流量ＱＷとの偏差δを求める方法によつても同様の効
果が上げられる。
以上の説明によつて明らかのごとく、本発明によれば、
給水流量喪失時に再循環ポンプを早急にかつ確実にトリ
ツプすることができ、キヤビテーシヨンの発生を防止
し、原子炉発電プラントの正常運転を確保し得る効果を
上げることができる。
給水流量喪失時に再循環ポンプを早急にかつ確実にトリ
ツプすることができ、キヤビテーシヨンの発生を防止
し、原子炉発電プラントの正常運転を確保し得る効果を
上げることができる。
第１図は蒸気ドラムを有する沸騰水型原子力発電プラン
トの概要構成図、第２図は本発明の実施例の機能を示す
ブロツク図、第３図は通常の出力変更運転時の主蒸気流
量および給水流量の時間的変化とその偏差を示す線図、
第４図は定格出力運転中に給水ポンプの１台がトリツプ
し、予備の給水ポンプが正常に起動したときの主蒸気流
量および給水流量の時間的変化とその偏差を示す線図で
ある。 １…原子炉、３…蒸気ドラム、８…再循環ポンプ、１０
…主蒸気流量計、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…給水ポン
プ、１７…給水流量計、２１…監視装置、２２…制御装
置。
トの概要構成図、第２図は本発明の実施例の機能を示す
ブロツク図、第３図は通常の出力変更運転時の主蒸気流
量および給水流量の時間的変化とその偏差を示す線図、
第４図は定格出力運転中に給水ポンプの１台がトリツプ
し、予備の給水ポンプが正常に起動したときの主蒸気流
量および給水流量の時間的変化とその偏差を示す線図で
ある。 １…原子炉、３…蒸気ドラム、８…再循環ポンプ、１０
…主蒸気流量計、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…給水ポン
プ、１７…給水流量計、２１…監視装置、２２…制御装
置。
Claims (1)
- 【請求項１】原子炉からの２相流を主蒸気と飽和水とに
分離する蒸気ドラムと、前記飽和水を原子炉に送る再循
環ポンプと、タービン等からの復水を前記蒸気ドラムに
送る給水ポンプ等から構成される原子炉発電プラントに
おいて、前記主蒸気の相当流量と前記給水ポンプの給水
流量との偏差とこの偏差の継続時間とを監視する監視装
置と、前記偏差およびその継続時間のいずれもが規格値
以上になつたことを検知して前記再循環ポンプをトリツ
プさせる制御装置とを備えることを特徴とする原子炉発
電プラントのキヤビテーシヨン防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036485A JPH0644070B2 (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 原子炉発電プラントのキヤビテ−シヨン防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036485A JPH0644070B2 (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 原子炉発電プラントのキヤビテ−シヨン防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58154697A JPS58154697A (ja) | 1983-09-14 |
| JPH0644070B2 true JPH0644070B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=12471118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57036485A Expired - Lifetime JPH0644070B2 (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 原子炉発電プラントのキヤビテ−シヨン防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644070B2 (ja) |
-
1982
- 1982-03-10 JP JP57036485A patent/JPH0644070B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58154697A (ja) | 1983-09-14 |
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