JPH0666994A - 原子炉水位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】沸騰水型原子力発電所において、万一の事故時
に制御棒挿入が失敗した場合には、低圧注水系統の注入
弁制御装置を利用することで、低圧注水系統による多量
の注水を防止する。 【構成】原子炉水位制御系は、原子炉圧力容器１内の水
位を測定するための原子炉水位計３，水位変化割合から
必要な流量を計算するアナログ変換器６，アナログ変換
器６の信号に基づき低圧注水系注入調整弁８を制御する
ための注入弁開度制御器７から構成される。 【効果】原子炉水位の大幅な上昇、及び原子炉出力の再
上昇の誘発を防止することができ、さらに運転員の対応
操作も確認のみとなり負担軽減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子力発電所に
おいて、制御棒挿入失敗時に高圧注水系統による原子炉
水位維持ができなくなった場合の低圧注水系統による原
子炉水位制御操作を自動的に制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子力発電所では、万一の事故
時には制御棒を挿入して原子炉を停止させるが、このと
きに制御棒挿入に失敗する事態も考えられ、このような
事態には次の対応操作が行われる。

【０００３】原子炉水位を低下させることにより自然
循環流量を減少させて原子炉出力を抑制させる水位制御
操作。

【０００４】ほう酸水注入系を起動させて原子炉を未
臨界にさせる操作。

【０００５】ここで、の原子炉水位制御は高圧注水系
及び原子炉隔離時冷却系の高圧注水系統によって行われ
るが、この高圧注水系統が万一作動不能になってしまっ
た場合でも、低圧注水系統によって対応できる。しか
し、低圧注水系統は注水流量が調整できないため作動開
始圧力になると、図４に示す作動ロジックにより注入弁
全開及びポンプ起動していると多量の冷却水が原子炉へ
注水される。このため原子炉水位は急激に上昇し、これ
に伴い、炉心内ボイド率が減少して原子炉出力の上昇を
起こしてしまう。また、のほう酸水は、多量の水が注
水されると原子炉水位が上昇し主蒸気管ラインまで到達
し、ほう酸が逃し安全弁を介してサプレッションプール
へ放出される。この場合の水位制御は、原子炉水位，圧
力、及び出力を監視しながら低圧注水系統の注入弁の開
閉操作を繰り返して行う必要があり、運転員に対しての
負担も大きい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】制御棒挿入失敗時にお
いて、低圧注水系統による原子炉水位制御を行う場合
に、低圧注水系統による多量の冷却水が注水されること
によって起こる原子炉出力及び圧力の上昇を防止するた
め、低圧注水系統の注入弁の開度制御により流量を制御
し、多量の冷却水が注入されないように必要な流量だけ
注水し、原子炉水位を整定させる必要がある。また、何
らかの原因により原子炉水位が上昇しても原子炉停止に
必要なほう酸が原子炉外に放出されることがないように
低圧注水系統の注入弁の開度制御、もしくは、制御棒挿
入失敗及び原子炉水位高の同時信号による低圧注水ポン
プの自動停止により、原子炉水位制御を行う必要があ
る。また、本装置による原子炉水位制御操作を自動化す
ることによって、運転員の対応操作及び負担を軽減する
必要がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御棒挿入失
敗時における原子炉水位制御を運転員の対応操作に頼ら
ず、原子炉水位の変化に基づき、低圧注水系統の注入弁
開度を制御することにより原子炉水位を整定させる。

【０００８】更に、何らかの原因により原子炉水位が上
昇してしまった場合にも、原子炉出力を抑制させるため
に注入したほう酸が原子炉外に放出されるのを防ぐため
に低圧注水系統の注入弁開度制御もしくは、制御棒挿入
失敗及び原子炉水位高の同時信号による低圧注水ポンプ
を自動停止することにより原子炉水位制御を行う。

【０００９】

【作用】沸騰水型原子力発電所において、万一の事故時
には原子炉を停止するために制御棒を挿入する。このと
き万一制御棒挿入に失敗するような事象を想定したとし
ても、再循環ポンプ停止時の自然循環状態で、原子炉水
位を低下させることで原子炉出力は低下する。これは、
原子炉シュラウド内外を一巡する自然循環流量は原子炉
シュラウド内外の水頭差を駆動力としており、原子炉水
位を低下させることでその水頭差を小さくでき自然循環
流量は抑制され、自然循環流量が減少すると炉心内平均
ボイド率が増加し負のボイド反応度が印加され、原子炉
出力が抑制されることによる。

【００１０】原子炉水位の低下操作は、注水系を停止す
るのではなく流量を調整して所定の水位に維持する操作
である。初めに高圧注水系及び原子炉隔離時冷却系によ
る水位制御を行うが、この２系統が作動不能となってし
まった場合には、原子炉を減圧して低圧注水系統により
水位制御を行う。低圧注水系統の作動可能圧力まで原子
炉圧力が低下すると多量の冷却水が原子炉内へ注水され
る。このため、炉心内平均ボイド率が減少し、原子炉出
力が上昇し、また、原子炉圧力も上昇するため注水は停
止され、圧力が低下すると注水は再開される。このた
め、十分な水位制御ができない。

【００１１】以上の制御棒挿入失敗における原子炉水位
制御を運転員の対応操作に頼らず、低圧注水系統の注入
弁制御により調整するものである。

【００１２】更に、何らかの原因により原子炉水位が上
昇してしまった場合にも原子炉を停止させるために注入
したほう酸が原子炉外に放出されるのを防ぐために、低
圧注水系統の注入弁開度制御もしくは、制御棒挿入失敗
及び原子炉水位高の同時信号による低圧注水ポンプの自
動停止により、原子炉水位の制御を行う。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２により
説明する。

【００１４】原子炉圧力容器１からタービン側へ主蒸気
管１２が接続されており、その主蒸気管１２に原子炉圧
力容器１内の蒸気をサプレッションプール２へ逃すため
の逃し安全弁４が設置されている。

【００１５】また、低圧注水系統は低圧注水系統ポンプ
１１，低圧注水系注入調整弁９、これらを接続する配
管，サプレッションプール２と低圧注水系統ポンプ１１
と接続する配管、及び低圧注水系注入調整弁９と原子炉
圧力容器１を接続する配管から構成される。

【００１６】一方、原子炉水位制御系は、原子炉圧力容
器１内の水位を測定するための原子炉水位計３，水位変
化割合から必要な流量を計算するアナログ変換器６，ア
ナログ変換器６の信号に基づき低圧注水系注入調整弁８
を制御するための注入弁開度制御器７から構成される。
また、注入弁開度制御器７は制御棒挿入失敗時に作動す
るように、図２に示す注入弁制御器作動ロジック、すな
わち、制御棒挿入失敗及び高圧注水系停止並びに原子炉
隔離時冷却系停止の同時信号により作動される。

【００１７】次に、注入弁開度制御方法を以下に示す。

【００１８】あらかじめ原子炉水位の目標水位を設定
し、その目標水位を基準水位とし、原子炉水位計３から
得られる現在の水位との水位差の変化割合（ΔＸ）を算
出し、その変化割合からアナログ変換器６で調整が必要
な注水流量（ΔＦ）に変換する。さらに、必要な注水流
量（ΔＦ）から低圧注水系統の注入弁開度制御器８で調
整が必要な注入調整弁開度差に変換する。また、制御棒
挿入失敗時には、ほう酸水注入系ポンプ５を起動させ、
ほう酸を原子炉圧力容器１へ注入させることができる
が、注入弁開度制御器８が何らかの故障により注水流量
の調整ができなくなり、原子炉水位が上昇して、ほう酸
水注入系ポンプ５より注入されたほう酸が原子炉圧力容
器１の外に放出するような場合にも、図３に示す低圧注
水系ポンプ停止ロジック、すなわち、制御棒挿入失敗時
と原子炉水位高とほう酸水注入系作動の同時信号により
低圧注入系ポンプを停止させ原子炉水位の上昇を防ぐ。

【００１９】沸騰水型原子力発電所では、万一の事故時
には制御棒を挿入して原子炉を停止させる。しかし、こ
のときに制御棒挿入に失敗する事態も考えられ、このよ
うな事態には次の対応操作が行われる。

【００２０】すなわち、 原子炉水位を低下させることにより自然循環流量を減
少させて原子炉出力を抑制させる水位制御操作。

【００２１】ほう酸水注入系ポンプ５を起動させて原
子炉を未臨界にさせる操作の並行操作。

【００２２】である。

【００２３】の水位制御は基本的には原子炉が高圧領
域であるので高圧注水系及び原子炉隔離時冷却系によっ
て行われるが、この２系統が何らかの原因で作動不能に
なってしまった場合にも本実施例を用いて、低圧注水系
統により原子炉水位制御を行うことができる。

【００２４】すなわち、制御棒挿入失敗時に低圧注水系
注入弁開度制御器７作動ロジックにより、低圧注水系注
入弁開度制御器７が作動し、原子炉水位低下に伴い、原
子炉水位の目標水位からの変化割合に基づき、アナログ
変換器６から目標水位に維持するために必要な注水流量
を求め、低圧注入弁開度制御器７により低圧注水系注入
調整弁８の開度を調整し、原子炉水位を制御することが
できる。このため、制御棒挿入失敗時、低圧注水系の作
動により多量の水が急激に原子炉内へ注水されることは
なく、原子炉圧力や原子炉出力の上昇を起こすことはな
い。また、原子炉水位の上昇により、ほう酸水注入系ポ
ンプ５で注入されたほう酸が原子炉圧力容器１から流出
する事態も回避される。さらに、運転員が低圧注水系の
操作を行う必要がないため、運転員への負担軽減もでき
る。

【００２５】何らかの原因で低圧注水系注入弁制御器７
が故障し、原子炉水位制御ができなくなり、原子炉水位
が上昇した場合にも、低圧注入系停止ロジックにより低
圧注水系ポンプ１２を停止させ、のほう酸水注入系の
起動操作により注入されたほう酸が原子炉圧力容器１か
ら逃し安全弁４を介してサプレッションプール２への流
出を防ぐことができる。

【００２６】本実施例によれば、制御棒挿入失敗時、さ
らに高圧注水系統の注水に失敗するような事象を考えて
も、運転員に依存することなく、原子炉水位制御を行う
ことができ、事故を収束させることができる。また、制
御棒挿入失敗信号にのみ本実施例が作動する制御ロジッ
クとなっているため、冷却材喪失事故のように低圧注水
系により、多量の水が原子炉圧力容器内へ注水しなけれ
ばならない事象に対しても、十分所定の機能を発揮する
ことができる。

【００２７】また、制御棒挿入失敗信号と低圧注水系統
の注入弁制御器作動機能，低圧注水系統のポンプ停止機
能を組み合わせることにより、冷却材喪失事故のように
多量の注水が必要とされるその他の事故時には所定の機
能が発揮でき、かつ、制御棒挿入失敗時にのみ本制御装
置が有効に作動するようにしている。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、沸騰水型原子力発電所
において、万一の事故時に制御棒挿入が失敗した場合に
は、低圧注水系統の注入弁制御装置を利用することで、
低圧注水系統による多量の注水を防止することができ、
原子炉水位の大幅な上昇、及び原子炉出力の再上昇の誘
発を防止することができ、さらに運転員の対応操作も確
認のみとなり負担軽減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制御棒挿入失敗時の低圧注水系統
の注入弁制御装置を実施した場合の系統図。

【図２】本発明による注入弁制御器作動の説明図。

【図３】低圧注水系統ポンプ停止の説明図。

【図４】従来の低圧注水系統の注入弁全開及びポンプ起
動のフローチャート。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…サプレッションプール、３…
原子炉水位計、４…逃がし安全弁、５…ほう酸水注入系
ポンプ、６…アナログ変換器、７…注入弁開度制御器、
８…低圧注水系注入調整弁、９…低圧注水系統ポンプ、
１０…注入弁制御器作動信号、１１…低圧注水系統ポン
プ停止信号。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沸騰水型原子力発電所における制御棒挿入
   失敗を想定するような事象に対する原子炉水位制御装置
   において、原子炉水位変化割合と低圧注水系統の注入弁
   開度を制御することにより原子炉水位を自動的に整定さ
   せることを特徴とする原子炉水位制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、制御棒挿入失敗及び高
   圧注水系統不作動の同時信号により前記低圧注水系統の
   前記注入弁の開度を制御する原子炉水位制御装置。
3. 【請求項３】請求項１の原子炉水位制御に失敗し、原子
   炉水位が上昇して逃し安全弁からサプレッションプール
   ヘ原子炉停止に必要なほう酸が放出されるような場合
   に、低圧注水系統のポンプを制御棒挿入失敗及び原子炉
   水位高同時信号により自動停止させ、原子炉水位の上昇
   を止める原子炉水位制御装置。