JPS5833001A - 蒸気発生器二次側閉回路冷却系 - 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】 この発明は原子力発電所の蒸気発生器二次側冷却系の改
良に関するものである。

加圧水型原子炉（ＰＷＲという）の発電原理はすでに周
知のところであるが、第１図を用いて簡単に説明すると
、最近建設されている１００万誼級の大型ＰＷＲ発電所
は１基の原子炉１と４基の蒸気発生器２（２基しか図示
してないが）を含んでいる。−次冷却材（通常は軽水）
は約１５７’ｆ／ｄｋ保たれ、この圧力の下で原子炉１
内の炉心の核分裂によって発生した熱によって一次冷却
材社沸騰することなく平均して３２０℃程度に加熱され
原子炉１〜蒸気発生器２〜−次冷却材ポンプ１０〜原子
炉１の閉ループ（−次冷却系という）を循環する。

一方、通常やはシ軽水である二次冷却材は蒸気発生器２
内の伝熱細管３を介して一次冷却材の熱を受は蒸気とな
ったのち、各々の蒸気発生器よシ引出された主蒸気管４
によシ主蒸気ヘッダー５に導かれ、さらに１この蒸気は
タービン６に送られタービンに接続した発電機７を回転
応せ最終的に熱エネルギーを電気エネルギーに変換する
。

タービン６で働きを終えた蒸気は復水器８で通常は海水
等の冷却水と非接触の熱交換により水に戻されたのち復
水ボンダ９によりて再び蒸気発生器２に送られる。即ち
、二次冷却系も閉ループであるが、二次冷却系は一次冷
却系にくらべて温度、圧力ともにかなり低く保たれてい
る。

このような加圧水型原子炉の発電設備においては通常、
原子炉の出力レベルとタービンの負荷とは互いに一致し
ておシ特別の操作を必要としないのであるが、例えば発
電機故障、タービントリップあるいは急速な負荷減少の
ような事故時もしくは異常時には二次冷却系は一時的に
蒸気過剰の状態となることがあり、このような情況にお
いては主蒸気止め弁１１を閉じタービンバイパス弁１２
を開くことによって蒸気を直接復水器８に送シ凝縮する
手段が採られる６しかしながら、タービントリップや負
荷遮断といった情況下においては、二次冷却系の過圧状
態は前記タービンバイパスの措置のみでは許容し得ない
ことがあシ、このため二次冷却系の圧力がある設定値以
上となった場合主蒸気逃がし弁１３、主蒸気安全弁１４
が開放され、二次系の余剰蒸気は大気中へ放出される。

二次冷却材は通常はとんど放射能を含まないので大気中
への放出が環境汚染防止上問題となることはないが、例
えば、蒸気発生器２の伝熱細管３に漏洩あるいは破断が
生じると、主に放射性よう素を含む一次冷却材が二次冷
却系に移行することとなるので、このような情況下にお
いては二次冷却系蒸気の大気放出によシ環境汚染される
こととなる。

さらに、二次系蒸気の大気放出は前記の生蒸気逃がし弁
、生蒸気安全弁からばかりでなく、事故発生後の蒸気発
生器冷却のために駆動されるタービン動補助給水ポンプ
の駆動蒸気も大気放出される。第２図は、従来の蒸気発
生器二次側冷却系統を示すもので、事故時の各弁の開閉
情況を同時に示している。第１図同様２ループのみを示
しているが、二次冷却系の過圧を招くような事故時ある
いは異常時には主蒸気逃がしｊＰｉａおよび主蒸気安全
弁１４が開放され、原子炉保護系信号により、主給水隔
離弁１５が閉じると、二次系蒸気の大気放出によって失
われた二次冷却材の不足分は、予め蓄えられた復水タン
ク及び二次系純水夕／り（図示してない）からの給水に
よって補われる。この際、通常は閉じられているタービ
ン動補助給水ポンプ起動弁１６．１６’を開き蒸気の一
部を補助給水ポンプ駆動タービン１７へ導き補助給水ポ
ンプ１８を駆動し、及び電動補助給水ポンプ１９の運転
によって復水タンクまだは二次系純水夕／りからの水を
蒸気発生器２に送り蒸気発生器の冷却を行なう。弁２０
．２０’および２１．２１’は各蒸気発生器への給水量
を制御するための流電制御弁である。このようＫして事
故発生後の蒸気発生器二次側の冷却を行うが、前記した
ように、タービン補助給水ポンプ１８を駆動した場合は
、働きを終えた蒸気も大気放出される。

したがって予め蓄えられた復水タンクあるいは二次系純
水タンク水によって事故後の蒸気発生器冷却を行う場合
、二次系蒸気を前記弁１３．１４及びポンプ駆′動ター
ビン１７から大気放出していたのでは前記タンク水の量
的制約によシ蒸気発生器の長時間冷却ができないという
ことを考慮する必要がちりだ。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、上記従来技術における問題点を解消し、即ち、事故
時にあっても放射能の環境放出を零とし得、かつ、大量
の補助給水の備蓄を必要とせず長期間蒸気発生器の冷却
を可能とした蒸気発生器二次側閉回路冷却系を提供する
ことを目的とするものである。

この目的に対応して、この発明の蒸気発生器二次側閉回
路冷却系は、蒸気発生器と、少なくとも復水タンクおよ
び補助給水ポンプを包含する補助給水系を備えた蒸気発
生器二次側冷却系において、複数の蒸気発生器の各々か
ら引き出された主蒸気管と、主蒸気管より分岐して配設
された主蒸気逃がし弁及び主蒸気安全弁と、内部に凝縮
用水を保有する主蒸気逃がしタンクと、一端が主蒸気逃
がし弁及び主蒸気安全弁の下流側に接続されて他の一端
が主蒸気逃がしタンクに連通しかつ凝縮用水中に開口す
る主蒸気逃がし配管と、一端がタービン動補助給水ポン
プ駆動タービンの蒸気吐出側に接続されて他の一端が主
蒸気逃がしタンクに連通しかつ凝縮用水中に開口するタ
ービン動補助給水ポンプ駆動蒸気吐出配管と、一端が主
蒸気逃がしタンクの底部に連通して管路式冷却器、循環
ポンプ及び流量制御弁を備えて他の一端が主蒸気逃がし
タンクに連通ずる凝縮用水冷却ループと、流量制御弁と
循環ポンプ間の凝縮用水冷却ループから分岐して補助給
水ポンプ吸込側に連通する補、助給水ポンプ遅絡弁付連
結管とを備えたことを特徴としている。

以下この発明の詳細を、一実施例を示す図面について説
明する。

本発明の蒸気発生器二次側閉回路冷却系１００を第３図
及び第４図に示す。蒸気発生器二次側閉回路冷却系１０
０は主蒸気逃がしタンク３２と主蒸気逃がし配管３０と
、タービン動補助給水ポンプ駆動蒸気吐出配管３１と、
凝縮用水冷却ループ３９と、及び連結管３３とを備えて
いる。

主蒸気逃がしタンク３２は復水タンクとは別に設けられ
るものであって、内部に凝縮用水３８を保有する。

主蒸気逃がし配管３０は一端が前記の主蒸気逃がし弁１
３および主蒸気安全弁１４の下流側に接続され、他端が
生蒸気逃がしタンク３２に連通し、かつ凝縮用水３８中
に開口する。

タービン動補助給水ポンプ駆動蒸気吐出配管３１は一端
が前記タービン動補助給水ポンプ駆動タービン１７の蒸
気吐出側に接続され、他端が前記主蒸気逃がしタンク３
２に連通し、かつ凝縮用水３８中に開口する０ 凝縮用水冷却ループ３９は一端が前記主蒸気逃がしタン
ク３２の底部に連通し、管路の途中に冷却器３５．３５
’、循環ポンプ３６．３６’及び流量制御弁３７を備え
、かつ他端が前記主蒸気逃がしタンク３２に連通する。

連結管３３は流量制御弁３７と前記循環ポンプ３６゜３
６′との間の凝縮用水冷却ループ３９から分岐し、補助
給水ポンプ１８．１９の吸込側に連通し、かつ補助給水
ポンプ連絡弁３４．３４’を管路の途中に備えている。

このように構成された蒸気発生器二次側閉回路冷却系１
００は第３図及び第４図に示す如く、従来の蒸気発生器
二次系に接続して使用される。第３図は通常時の、第４
図は事故時の６弁の開閉情況を同時に示しているが、こ
れらから明らかなように１従来設備に対し本発明を適用
した場合の増加部分は主蒸気逃がし配管３０、タービン
動補助給水ポンプ駆動蒸気吐出配管３１、主蒸気逃がし
タンク３２、主蒸気逃がしタンク冷却器３５及び／ｌた
は３５′、主蒸気逃がしタンクポンプ３６及び／または
３６′、流量制御弁３７、補助給水ポンプ連絡弁３４及
び／または３４′、及び凝縮用水冷却ループ３９である
。

尚、従来設備については第１図、第２図と同一符号を用
いている。

このような構成の蒸気発生器二次側閉回路冷却系１００
の作用は次、の通シである。

まず、本発明の第１の目的が放射能を含む二次冷却系蒸
気の大気放出を零とすることにあるので、その典型例と
して蒸気発生器伝熱細管３の破断事故時について述べる
。蒸気発生器２の伝熱細管３の破断事故は、はとんど起
り得ないだろうと考えられている、いわゆる仮想事故で
あるが、万一このような事故が発生すると、先に説明し
たように一次冷却系の圧力は二次冷却系の圧力よシ相尚
高圧であるため、破断個所を通じて一次系冷却材が二次
冷却系へ流れ込み、二次冷却系の放射能汚染をきたすば
かシでは碌く、−水冷却系の高圧が二次冷却系に伝−し
、他の要因、即ち、発電機故障あるいは負荷遮断等の発
生がなくても、原子炉トリップ信号によシ主蒸気止め弁
１１が閉となるため二次冷却系の過圧を招くととになる
。従来設備で鉱破損側の主蒸気管４から主蒸気逃がし弁
１３、主蒸気安全弁１４を介して前記過圧蒸気が大気放
出されることになるので放射能による環境汚染の問題が
あったのは前述の通シである。この発明の蒸気発生器二
次側閉回路冷却系においては、蒸気発生器伝熱細管破損
事故時には主蒸気管４に設けられた圧力計２３の信号あ
るいは主蒸気管４の外部近傍に設けた放射能検知器（図
示してない）の信号等により蒸気発生器の細管破損が検
知されると、主蒸気隔離弁２２および主給水隔離弁１５
社閉じられ、伝熱細管３の破損個所から漏出した放射能
は二次冷却系の蒸気と共に主蒸気逃がし弁１３、主蒸気
安全弁１４の下流側に接続した主蒸気逃がし配管３０に
よりて主蒸気逃がしタンク３２へ導かれ、前記タンクに
予め蓄えおいた凝縮用水３８中にスパージャ配管を通し
て放出され凝縮し高温水となる。同時に、原子炉圧力異
常低によシ安全注入信号が発せられ主給水隔離弁１５が
閉じ、電動補助給水ポンプ１９が起動し、蒸気発生器水
位異常低になると、補助給水ポンプ駆動タービン１７が
起動する。これにより、復水タンク水（ｔたは二次系純
水タンク水）が蒸気発生器２に給水され、補助給水ポン
プ駆動、タービン１７の駆動蒸気（主蒸気の一部）はタ
ービン動補助給水ポンプ駆動蒸気吐出配管３１によシ主
蒸気逃がしタンク３２に導かれ主蒸気逃がし配管３０か
らの蒸気と同様に主蒸気逃がしタンク３２において凝縮
される。

その後、主蒸気逃がしタンク水温度検出器４１の信号に
より主蒸気逃がしタンクポンプ３６及び／または３６′
が作動し、高温となった主蒸気逃がしタンク内水３Ｂ（
初期の凝縮用水を含む）を海水冷却の主蒸気逃がしタン
ク冷却器３５及び／または３５′にて冷却し、主蒸気逃
がしタンク内水が補助給水ポンプの取扱い流体として適
切な温度まで冷却されたときに流量制御弁３７を閉じ補
助給水ポンプ連絡弁３４及び／または３４′を開き、主
蒸気逃がしタンク内水を補助給水ポンプ（電動及び／ま
たはタービン動）にて蒸気発生器２へ供給し事故後の蒸
気発生器を冷却する。尚、主蒸気逃がしタンク内水３８
の温度制御は液温検出器４１の信号を利用し、周知の技
術、手段により流量制御弁３７を自動操作するか、ある
いは、主蒸気逃がしタンク冷却器３５及び／または３５
′の冷却水（海水）の流量を制御することｋよって行い
、また、液位制御は液位検出器４ｏの信号を利用し、周
知の技術手段にょシ補助給水ポンプ連絡弁３４及び／ま
たは３４’を制御することによって前記王蒸気逃がしタ
ンク内に流入する蒸気を凝縮可能な液位に保つ。また主
蒸気逃がしタンク３２内に予め蓄えておく凝縮用水３８
としては純水、好ましくはイオン交換水がよく、その量
は前記タンク容量を３００−として４強の１８０ｔ／＠
度がよい〇 この発明でｉｔ第２の目的として、大量の補助給水を備
蓄することなく事故後長期間の蒸気発生器冷却を可能と
するため、主蒸気逃がしタンク３２で凝縮した蒸気（主
に二次冷却材）を補助給水をして再び利用するため、補
助給水ポンプ連絡弁３４及び／または３４′を設けて凝
縮水を補助給水ポンプ吸込側に供給し得るように構成し
ているが、第１の目的（放射能の環境への放出を零とす
る）のみを達成しようとするならば、前記補助給水ポン
プ連絡弁３４及び／または３４′と連結管３３を不用と
することができ、この場合、復水タンクの保有する補助
給水的９００−と４基の蒸気発生器が保有する各々約５
０ｔｔ／（合計２００・−）の冷却水が全て蒸気となっ
たのち再び凝縮されて主蒸気逃がしタンク３２内に収容
されることｋなるので、前記タンクの容量杖、予め蓄え
ておく凝縮用水も計算に入れ約１５００　／程度となる
。

以上の説明から明らかな通り、この発明によれば、従来
、主蒸気逃がし弁、主蒸気安全弁及びタービン動補助給
水ポンプ駆動蒸気吐出口等よシ大気放出していた二次系
の過剰蒸気を大気放出することなく主蒸気逃がしタンク
へ導き、凝縮すると共に、凝縮した前記タンク水を補助
給水として再使用し得るように構成したことｋよシ、蒸
気発生器伝熱細管の破断事故をはじめ、二次冷却系の過
圧を招く事故あるいは異常時においても二次冷却系にお
ける余剰の主蒸気を大気放出することなく凝縮すること
ができ、かつ、前記凝縮した水を蒸気発生器冷却のため
補助給水として再利用できるので、二次冷却系へ放射能
が移行するような事態。

が生じても環境への放射能放出を零におさえることがで
き、また、大量の補助給水を備蓄することなく長期間の
蒸気発生器冷却が可能となシ、シたがって復水タンクあ
るいは二次系純水タンク等補助給水備蓄のため設備を縮
少でき、更には、事故発生と同時に主蒸気隔離弁が閉じ
られ、蒸気発生器二次側閉回路冷却系のみで処置される
ので、タービン、復水器を含む二次冷却系における放射
能汚染拡大も最少限にくい止めることができる等、数多
くの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、加圧水屋原子炉の冷却系統の概略説明図、第
２図は従来の蒸気発生器二次側冷却系を示す図、第３図
は本発明の蒸気発生器二次側閉回路冷却系と通常時の弁
の開閉情況を示す図、及び第４図は本発明の蒸気発生器
三次側閉回路冷却系と事故時の弁の開閉情況を示す図で
ある。 ２・・・・・・蒸気発生器、　３・・・・・・蒸気発生
器伝熱細管、　４・・・・・・主蒸気管、　１３・・・
・・・主蒸気逃が・シ弁、１４・・・・・・主蒸気安全
弁、１７・・・・・・補助給水ポンプ駆動タービン、１
８・・・・・・タービン動補助給水ポンプ、１９・・・
・・・電動補助給水ポンプ、２２・・・・・・主蒸気隔
離弁、３０・・・・・・主蒸気逃がし配管、３１・・・
・・・タービン動補助給水ポンプ駆動蒸気吐出配管、３
２・・・・・・主蒸気逃がしタンク、３３・・・・・・
連結管、　３４．３４’・・・・・・補助給水ポンプ連
絡弁、　３５．３５’・・・・・・主蒸気逃がしタンク
冷却器、　３６．３６’・・・・・・主蒸気逃がしタン
クポンプ、３７・・・・・・流量制御弁、３８−・・・
・・凝縮用水（主蒸気逃がしタンク内水）、３９・・・
・・・凝縮用水冷却ループ 特許出願人　三菱原子カニ業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 蒸気発生器と、少なくとも復水タンク及び補助給水ポン
   プを包含する補助給水系を備えた蒸気発生器二次側冷却
   系において、複数の蒸気発生器の各々から引き出された
   主蒸気管と、前記主蒸気管より分岐して設置された主蒸
   気逃がし弁及び主蒸気安全弁と、内部に凝縮用水を保有
   する主蒸気逃がしタンクと、一端が前記主蒸気逃がし弁
   及び主蒸気安全弁の下流側に接続されて他の一端が前記
   主蒸気逃がしタンクに連通しかつ凝縮用水中に開口する
   主蒸気逃がし配管と、一端がタービン動補助給水ポンプ
   駆動タービンの蒸気吐出側に接続されて他の一端が前記
   主蒸気逃が１しタンクに連通しかつ凝縮用水中に開口す
   るタービン動補助給水ポンプ駆動蒸気吐出配管と、一端
   が前記主蒸気逃がしタンクの底部に連通して管路に冷却
   器、循環ポンプおよび流量制御弁を備え他の一端が前記
   主蒸気逃４１　Ｌタンクに連通する凝縮用水冷却ループ
   と、。 前記流量制御弁と前記循環ポンプ間の前記凝縮用水冷却
   ループから分岐して補助給水ポンプ吸込側に連通する補
   助給水ポンプ連絡弁付連結管とを備えたことを特徴とす
   る蒸気発生器二次側閉回路冷却基。