JPS58182595A - 原子炉高水位防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は沸騰水形原子力発電プラントの原子炉圧力容器
内の異常な水位上弁を抑制する原子炉高水位防止装置に
関する。

［発明の技術的背Ｗ４］ 一般に沸騰水形原子力発電プラントの原子炉圧力容器内
水位（以下水位という）は、タービンへ送られる蒸気へ
の水分のキャリア・オーバや原子炉圧力容器へ流入する
給水の蒸気のキャリア・アンプを低く押えるとともに、
原子炉圧力容器内に配設される炉心が露出することがな
いように主蒸気流量、給水流量および水位の三種類の信
号を取り入れたいわゆる三要素給水制御方式によって蒸
気タービン駆動給水ポンプの速度調整、あるいは電動機
駆動ポンプ吐出側に配設される給水制御弁の開度調整が
行なわれ、給水流量が自動的に調整され水位が一定に保
たれている。

この水位の維持は、沸騰水形原子力発電プラントの安全
な運転にとって最も重要なものであり、多数の水位検出
装置によりモニターされており、原子炉圧力容器内には
プラントインターロック上の種々の水位設定値が設けら
れている。

第１図はプラントインターロック上の水位設定ｆｔ１間
の関係を示すもので、符号１は炉心２を収容する原子炉
圧力容器を示している。この原子炉圧力容器１の上方に
は、主蒸気隔離弁３ａの介挿される主蒸気ライン３が接
続されている。また図において符号４〜１０はそれぞれ
水位設定値を示している。

このような原子炉圧力容器１では原子炉圧力容器１の通
常運転中は水位が水位設定値６（以下通常水位という）
に保たれるように給水流量が１ｌＩＩＩｌｌＩＩされる
。水位がこの通常水位より増加し水位設定値５（以下Ｌ
７という）に達した場合には、運転員に異常を知らせる
ため警報装置が作動される。

水位がさらに上昇し水位設定１１４（以下［８という）
に達した場合には、蒸気への水分のキャリア・オーバの
増加によるタービンの破損を防止するため、タービンが
トリップされ同時に給水ポンプがトリップされる。逆に
水位が通常水位より減少し水位設定値７（以下Ｌ４とい
う）に達した場合には、水位が１７に達した時と同様に
運転員に水位の異常を知らせるため警報装置が作動する
。水位がさらに減少し水位設定値８（以下Ｌ３という）
達した場合には、水位がさらに減少し炉心２が露出する
ことを防止するため原子炉がスクラムされる。水位がこ
のし３よりさらに減少し水位設定値９（以下Ｌ２という
）に達した場合には、非常用炉心冷却系のうち高圧炉心
冷却系が作動し、低圧炉心スプレィ系は待機状態となる
。また、このときには原子炉圧力容器１から蒸気をター
ビンへ送る主蒸気ライン３に介挿される主蒸気隔離弁３
ａが閉とされる。高圧非常用炉心冷却系によっても水位
の減少が押えられず、水位がさらに減少し水位設定ｆｉ
ｆｆｉ１０（以下し１という）に達した場合には、自動
減圧装置が作動され原子炉圧力容器１内の圧力が低下さ
れ低圧炉心冷却系が起動し原子炉圧力容器１内へ冷却水
が注入される。

し背景技術の問題点］ このような沸騰水形原子力発電プラントの通常運転中に
おける水位の異常の上昇または減少の原因として、給水
流量の異常増加または減少、冷却水の系統外への流出、
原子炉の減圧によるフラッシング等が考えられる。水位
が減少する場合には、原子炉の安全上水位の回復が最も
重要であるが、前述したようにこの水位の回復に対して
は１分な対策が施されている。

しかしながら水位が上昇した場合については、前述した
ように水位Ｌ７による水位高警報およびＬ８によるター
ビントリップが施されているだけであり、水位がＬ８に
達した場合には、給水ポンプがタービンと同時にトリッ
プし、一時的に原子炉への給水が停止した状態となる。

そして、このような場合には、タービンおよび原子炉を
急激に停止するため機器の健全性および安全性からも好
ましいものではない。そして水位Ｌ８によるタービント
リップに失敗し、さらに水位が上昇した場合には、水分
を含んだ蒸気がタービンに流入しタービンを破損するお
それがある。

し発明の目的］ 本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
原子炉水位が水位Ｌ８に達することを防止し、かつ水分
を一含／υだ蒸気の流入によるタービンの破損を防ぐこ
とのできる原子炉＾水位防止装置を提供しようとするも
のである。

［発明の概要］ すなわち本発明は、原子炉圧力容器内の水位を検出し水
位信号を出力する原子炉高水位検出器と、この原子炉高
水位検出器から前記水位信号を入力し、この値があらか
じめ定められた一定値を越えたときに、前記原子炉圧力
容器に開口する給水ラインの給水流量を減少する原子炉
高水位制御装置とからなることを特徴とする原子炉高水
位防止装置である。

［発明の実施例〕 以下本発明の詳細を図面に示す一実施例について説明す
る。

第２図において符号１１は、炉心１２を収容する原子炉
圧力容器を示しており、この原子炉圧力容器１１の上部
側面には一端を主タービン１３に開口する主蒸気ライン
１４が配設されている。この主蒸気ライン１４には上流
から順に主蒸気隔離弁１５、主蒸気流量流量計１６、主
タービン蒸気止め弁１７が介挿されている。主タービン
１３の下部には復水器１日が配設されており、この復水
器１８には原子炉圧力容器１１に開口する給水ライン１
９が接続されている。この給水ライン１９には３本の給
水ポンプライン２０ａ　、２０ｂ　、２０Ｃが並列に配
設されており、それぞれの給水ポンプライン２０ａ　、
２０ｂ　１２０ｃには上流から順に給水ポンプ２１ａ　
、２１ｂ、２１Ｃ、給水ポンプ吐出弁２２ａ　、２２ｂ
　、２２Ｇが介挿されている。またそれぞれの給水ポン
プライン２０ａ、２０ｂ　、２０ｃの給水ポンプ２１ａ
　、２１ｂ　、２１Ｃと給水ポンプ吐出弁２２ａ　、２
２ｂ　、２２ｃの間から分岐して復水器１８に開口する
給水ポンプ最小流量調整弁２３ａ　、２３ｂ　、２３ｃ
の介挿される給水ポンプ最小流鏝ライン２４ａ、２４ｂ
、２４Ｃが配設されている。給水ライン１９の給水ポン
プライン２０ａ　、２０ｂ　、２０ｃ上流には給水流量
流量計２５が配設されている。また原子炉圧力容器１１
には、この原子炉圧力容器１１内の水位を検出する原子
炉水位検出器２６および原子炉＾水位検出器２７が配設
されている。

なお３台配設される給水ポンプ２１ａ　、２１ｂ　。

２ＩＣのうち２台の給水ポンプ２１ａ　、２１ｂは蒸気
タービン駆動給水ポンプであり、残りの１台２１ｃは電
動機駆動給水ポンプとされている。

図において符号２８は給水流量制御装置を示しており、
この給水流量制御装置２８は原子炉水位検出器２６から
の水位信号Ｓ１、給水流量流量計２５からの給水流■信
号Ｓ２および主蒸気流量流Ｉδ１１６からの主蒸気流量
信号Ｓ３を入力し、蒸気タービン駆動の給水ポンプ２１
ａ　、２１ｂについてはその速度調整を行ない、電動機
駆動の給水ポンプ２１０については給水ポンプ２１ｃの
吐出側に設けられた制御弁２２ｃの開ｉ＊整により給水
流量を調節する。

また図において符号２９は、原子炉高水位制御装置を示
しており、この原子炉高水位制御ＨＭ２９は、原子炉＾
水位検出器２７から水位信号Ｓ４を入力し、必要に応じ
て給水ポンプ２１ａ、２１ｂ、２ＩＣに停止信号Ｓ５を
、給水ポンプ最小流量調整弁２３ａ　、２３ｂ　、２３
Ｃに全開信号Ｓ６を給水ポンプ吐出弁２２ａ　、２２ｂ
　、２２ｃに全閉信号Ｓ７を出力する。

以上のように構成された沸騰水形原子力発電プラントで
は原子炉圧力容器１１で発生した蒸気は主蒸気ライン１
４上に介挿される原子炉を隔ｌｌ１ｌするための主蒸気
隔離弁１５および主タービン１３に流入する蒸気を遮断
し主タービン１３を保ＩＩＩるための主タービン蒸気止
め弁１７を通った後、主タービン１３に流入する。主タ
ービン１３に流入した蒸気は主タービン１３を駆動した
後、復水器１８に流入し冷却され凝縮し復水とされ、こ
の復水は図示しない復水ポンプ、復水脱塩器、給水加熱
器等を通り給水ポンプ２１ａ　、２１ｂ　、２ＩＣに流
入しここで昇圧され給水ポンプ吐出弁２２ａ　、２２ｂ
　、２２Ｃを通った後、原子炉圧力容器１１内に再循環
される。なお給水ポンプ２１ａ、２１ｂ　、２１ｃのう
ら、電動機駆動の給水ポンプ２１ｃは通常運転時には待
機状態とされている。

そして原子炉圧力容器１１内の水位は給水流量制御装置
２８により一定に維持されている。

しかして、この給水流量制御装置ｆ２８の異常により原
子炉圧力容器１１内水位が異常に増加した場合には、原
子炉＾水位制御装置２９により給水流量が急減され原子
炉水位が１８に達することが防止される。

すなわち前述した原子炉＾水位検出器２７には、第３図
に示すように通常水位６とＬ７との間に水位膜、定ｆ１
５ａが設けられ、また［７とＬ８との間に水位設定値４
ａが設けられている。そして原子炉高水位制御１置２９
は原子炉高水位検出器２７からの水位信号Ｓ４を入力し
、第４図に示す論理回路により給水ポンプ２１ａ　、２
１ｂ　、２１ｃ　。

給水ポンプ最小流ＩＩＩ整弁２３ａ　、２３ｂ　、２３
Ｇおよび給水ポンプ吐出弁２２ａ　、２２ｂ　、２２Ｇ
を制御する。

すなわち、原子炉高水位制御袋Ｍ２９は、第４図へに示
すように原子炉高水位検出器２７から人力される水位信
号８４の値がし７以上になった時には、給水ポンプ最小
法事ライン２４ａ　１２４ｂ、２４Ｃに設けられた給水
ポンプ最小流ｌ調整弁２３ａ　、２３ｂ　、２３ｃに弁
開信号Ｓ６を出力し給水−ポンプ最小流量調整弁２３ａ
　、２３ｂ　、２３ｃを開とし、給水流量の一部を復水
器１８に戻し、水位の上昇を抑制する。水位がさらに増
加し水位設定値４ａに達した場合には、原子炉高水位検
出器２７からこの水位低＠Ｓ４を入力した原子炉＾水位
制御ｌ装置２９は、第４図Ｂに示すように使用中の給水
ポンプ２１ａ　、２１ｂのうち、あらかじめ選択されて
いた給水ポンプ例えば２１ｂをトリップさせるか、また
は給水ポンプ２１ｂ吐出側の給水ポンプ吐出弁２２ｂを
閉止し給水流量を急減させ水位の上昇を急激に抑制し水
位が１−８に達するごとを防止する。

づなわち第４図Ｂに示すように、あらかじめ選択されて
いる給水ポンプ例えば２１ｂが運転中であるかがＡＮＤ
回路３１により判断され、また原子炉水位が水位設定値
４８以上であり、この時に給水ポンプ２１ａ　、２１ｂ
　、２１ｃが２台以上運転されているがどうかがＡＮＤ
回路３２により判断され、またポンプトリップが選択さ
れているかどうかがＡＮＤ回路３３により判断され、こ
れらのすべての条件を満たしている時には給水ポンプ２
１ｂがトリップされる。

−ｈ、ポンプトリップが選択されていない時には、この
ことがＮＯＴ回路３４によって判断され、給水ポンプ２
１ｂが選択され、給水ポンプ２１ｂが運転中であり、水
位設定値が４ａ以上であり、かつ給水ポンプが２台以上
運転されている場合には、給水ポンプ吐出弁２２ｂが閉
とされる。そして水位の上昇が収まり水位が減少しＬ７
に回復した場合には、第４図へに示すように水位が１７
以下であることがＮＯＴ回路３５によって判断され、給
水ポンプ最小流量調整弁２３ａ　、２３ｂ　、２３Ｃが
開であることがＡＮＤ回路３６によって判断され、給水
ポンプ最小直鎖調整弁２°３ａ、２３ｂ、２３ｃは閉と
される。

さらに水位が減少し水位が水位設定値５８以下となった
場合には、このことと給水ポンプ２１ｂがトリップして
いるかどうかがＡ小り回路３７により判断され給水ポン
プ２１Ｃが起動され、また給水ポンプ吐出弁２２ｂが閉
とされている場合には、このことがＡＮＤ回路３８によ
り判断され給水ポンプ吐出弁２２ｂｔｆｉ開とされ水位
の減少が抑制される。

第５図は以上のように構１．成された原子炉高水位防止
装置を備えた原子炉圧力容器１１！７１水位変化を示す
もので、横軸には時間が縦軸には水位が取られている。

すなわも何らかの原因により水位が通常水位からＬ７ま
で上昇した場合には、原子炉高水位検出器２７からこの
水位信号Ｓ４を入力した原子炉＾水位制御袋＠２９は給
水ポンプ最小直置ライン２４′ａ、２４ｂ、２４Ｃ上に
介挿される給水ポンプ最小流量調整弁２３ａ　、２３ｂ
　１２３Ｃを開とする。

しかしながら一般に給水ポンプ最小流量ライン２４ａ　
、２４ｂ　、２４ｃの配管径は小さいため、水位がさら
に上昇し水位設定Ｗｉ４ａに達した場合には、原子炉高
水位制御袋Ｈ２９は原子炉高水位検出器２７からこの水
位信号Ｓ４を入力し、あらかじめ選択された給水ポンプ
例えば２１ｂを゛トリップさせるか、給水ポンプ吐出弁
２２ｂを閉とし水位を抑制する。

一定時間経過後、水位の異常上弁の原因が取除かれるか
、水位低下用９が生じた場合には、水位は徐々に減少し
てくるため、この水位が１７になった時点で原子炉高水
位制御袋［２９はこの水位信号Ｓ４を入力し、給水ポン
プ最小流量ライン２４ａ　、２４ｂ　、２４ｃに介挿さ
れる給水ポンプ最小流Ｉ調整弁２３ａ　、２３ｂ　、２
３０を閉とする。

そしてさらに水位が減少し水位設定値５ａになった場合
には、原子炉＾水位制御装置２９は給水ポンプ２１ｃを
起動または給水ポンプ吐出弁２’２ｂを閉とし水位がさ
らに減少することを抑制する。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の原子炉＾水位防止装置によれ
ば、原子炉水位異常増加時に主タービン、＾正性水系等
のインターロック条Ｍ　ｒ−ある原ｆ炉＾水位を未然に
防止し、もって給水系の稼働率を向上することができ、
沸騰水形原子力発電プラントの経済性並びに安全性を大
幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉圧力容器の水位設定値を示す説明
図、第２図は本発明の一実施例の原子炉＾水位防止装置
を示す系統図、第３図は本発明の一実施例の原子炉高水
位防止装置の水位設定値を示す説明図、第４図は本発明
の一実施例の原子炉高水位防止装置の原子炉高水位制御
装置の論理回路を示すブロック図、第５図は第２図に示
１原子炉高水位防止装置の作用を説明するためのグラフ
である。 １１・・・・・・・・・・・・原子炉圧力容器１９・・
・・・・・・・・・・給水ライン２１ａ　、２１ｂ　１
２１ｃ・・・・・・・・・・・・給水ポンプ２２ａ　、
２２ｂ　、２２ｃ・・・・・・・・・・・・給水ポンプ
吐出弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉圧力容器内の水位を検出し水位信号を出力
   する原子・炉高水位検出器と、この原子炉高水位検出器
   から前記水位信号を入力し、この値があらかじめ定めら
   れた一定値を越えたときに、前記原子炉圧力容器に開口
   する給水ラインの給水流量−を減少する原子炉＾水位制
   御装置とからなることを特徴とする原子炉高水位防止装
   置。
2. （２）原子炉高水位制御装置は、水位信号があらかじめ
   定められた一定値を越えたときに給水ラインに並列に複
   数介挿される給水ポンプのうち１台以上の給水ポンプに
   停止信号を出力することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の原子炉高水位防止装置。
3. （３）原子炉高水位制御Ｉ装置は、水位信号があらかじ
   め定められた一定値を越えたときに給水ポンプの下流に
   それぞれ介挿される給水ポンプ吐出弁のうち１つ以上の
   給水ポンプ吐出弁に閉信号を出力することを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の原子炉高水位防止装置。