JPS5948696A - 原子炉プラントの蒸気分配装置 - 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〕 本発明は電気エネルギ及び熱エネルギの両方を供給でき
る多目的利用原子炉プラントの蒸気分配装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、原子炉プラントは核反応熱によって蒸気を発生
させ、その蒸気でタービンを駆動し、タービンによって
発電機を駆動する。そして発電機によって得られた電力
は送電線を介して遠隔地まで広範囲に送電され、広域社
会における動力源となる。

また核反応熱によって得られた蒸気を熱変換器へ送出し
て熱エネルギを生じさせ、これを石油等に代るエネルギ
源として熱利用設備へ供給する、いわゆる熱的利用も検
討されている。

ところが熱エネルギの形で遠隔地まで送出することはロ
スが多すぎて得策ではない。したがって熱的利用の地域
的範囲は原子炉プラントに近接した地域社会に限られる
。このためあまり大形のプラントは不向きである。

また、利用範囲が狭い地域社会に限られるため熱利用設
備における需要量が著しく変動することも予想されるが
、需要量に応じて原子炉出力を制御することは、出力制
御を濫りに複雑にしてしまう不具合がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情Ｅともとづいてなされたもので
、その目的は、核反応熱により発生した蒸気を熱変換器
とタービンの双方へ供給して熱的利用と電気的利用が同
時になされるようＩこするとともに、熱利用設備におけ
る熱エネルギの需要の変動を電力供給量によって調整す
るものとし、原子炉出力の制御を容易にすることができ
る原子炉プラントの蒸気分配装置を提供することにある
。

〔発明の概要〕 本発明に係る原子炉プラントの蒸気分配装置は、発電機
駆動用のタービンと、熱利用設備へ熱エネルギを供給す
る熱変換器と、核反応熱により発生した蒸気を前記熱利
用設備における需要量だけ前記熱交換器へ分配し余剰の
蒸気を前記タービンへその回転駆動源として分配する制
御部とを具備したことを特徴とするものである〇〔発明
の実施例〕 以下、本発明を第１図にｙｒＫ−４施例にもとづいて説
明する。

原子炉圧力容器１で発生した高温高圧の蒸気は高圧配管
ＩＡにより蒸気発生器２を介して循環し、蒸気発生器２
内の水へ授熱してこの蒸気発生器２内に蒸気を発生させ
る。なお、高圧配管ＩＡの戻り配管中には給水ポンプを
介挿してもよいが、圧力水頭差を利用して圧力容器１へ
給水がなされるようにすれば、給水ポンプは必ずしも必
要でない。そして給水ポンプを省略することによって、
経済上の利点及び構成を簡略化できる利点が得られる。

蒸気発生器２で発生した蒸気は蒸気供給配管２人を経て
蒸気ヘッダー３内に一時滞留した後、タービン蒸気供給
配管４と熱利用蒸気供給配管５に分流する。

タービン蒸気供給配管４へ分流した蒸気はタービン止め
弁６、タービン入口蒸気調節弁７を経て高圧タービン８
へ供給される。そして高圧タービン８を駆動した後の蒸
気は、高圧タービン８の仕事量に応じて、圧力が低下゛
するが、この蒸気の一部は湿分分離器９において湿分を
除去されたのち低圧タービン１０へ供給される。なお高
圧タービン８と低圧タービン１０とは同軸的に設けられ
ており、これらは発電機１１を駆動する。ここで、低圧
タービン１０を駆動した後の蒸気は復水器１２により凝
縮されて復水となる。そしてこの復水は、まず低圧復水
ポンプ１３により若干昇圧され、低圧給水加熱器１４１
こよシ加熱された後、高圧復水ポンプ１６によシさらに
昇圧され、高圧給水加熱器１６によりさらに加熱される
。そして給水ポンプ１７により蒸気発生器２へ戻される
。

一方、蒸気ヘッダ３から蒸気供給配管５へ分流した蒸気
は、熱交換器入口蒸気止め弁１８及び熱交換器入口蒸気
調節弁１９を経て高圧側熱交換器２０へ流入し、熱交換
２ｏ内の水へ授熱して熱交換器２０内に蒸気を発生させ
る。そしてその蒸気は高圧側熱利用設備２１へ供給され
る。また蒸気供給配管５内の水は高圧熱交換器２０内で
の熱交換によｐ凝縮され、復水となって復水器１２内へ
流入した後、前述の如く蒸気発生器２へ戻される。

一方、前記高圧タービン８を駆動した後の蒸気の一部は
低圧側熱交換器２２へ流入し、この熱交換器２２内の水
へ授熱して熱交換器２２内に蒸気を発生させる。そして
その蒸気は低圧側熱利用設備２３へ供給される。また低
圧側熱交換器２２で授熱した後の凝縮水は前記低温給水
加熱器１４の熱源として利用された後、ドレンスとして
低温ヒータドレンポンプ２４にょシ前記復水器１２へ移
送される。

また、高圧タービン８を駆動した後の残りの蒸気は前記
高温給水加熱器１６へ供給されてその熱源として利用さ
れた後、ドレン水として高温ヒータドレンポンプ２５に
よシ復水器１２へ移送される。

また図中２６は事故時対策として設けられたタービンバ
イパス弁であり、図中２７は同じく低圧蒸気バイパス弁
である。タービンバイパス弁２６はタービン蒸気供給配
管４よシ前記蒸気ヘッダー３の下流側にて分岐して、蒸
気ヘッダー３を通過した蒸気を直接、復水器１２へ流入
させるためのものであシ、低圧蒸気バイパス弁２７は同
じく蒸気ヘッダー３を通過した後の蒸気を、高圧タービ
ン８をバイパスして低圧コンバータ２２へ直接、流入さ
せるためのものである。

図中−３０は制御部であって、この制御部−５Ｏ−は、
前記高圧側熱交換器２０の二次側戻り配管２１に中の流
体温度を検出する温度検出器３１と、この温度検出器３
１の検出信号３１人を入力する温度調節装置３２と、前
記タービン入口蒸気調節弁２の上流側圧力を検出する圧
力検出器３３と、この圧力検出器３３の検出信号３３Ａ
を入力する圧力調節装置３４とから構成されている。そ
して温度調節装置３２では温度検出器３１からの検出信
号３１にと予め設定された基準信号Ｊ２Ａとを比較して
熱交換器入口蒸気調節弁１９へ信号を送出する。これに
よって熱交換器入口蒸気調節弁１９の開度は、温度検出
器３１の検出値（すなわち前記二次側戻り配管２１に中
の流体温度）の変動を抑える方向に調節される。また圧
力調節装置３４では圧力検出器３３からの検出信号３３
．にと予め設定された基準信号Ｊ４Ａとを比較して、タ
ービン入口蒸気調節弁７へ信号を送出する。これによっ
てタービン入口蒸気調節弁７の開度は、圧力検出器３３
の検出値（すなわちタービン入口蒸気調節弁７の上流側
圧力）の変動を抑える方向に調節される。

また図中３５は主制御装置で、この主制御装置３５は温
度調節装置３２からの信号と圧力調節装置３４からの信
号とを入力し、制御棒駆動装置３６を制御して原子炉出
力を制御するとともに、バイパス弁制御装置Ｊ７へも出
力信号を送出する。上記バイパス弁制御装置３７はター
ビンバイパス弁２６及び低圧蒸気バイパス弁２１の開度
を調節するものである。

次に、この実施例の作用について説明する。

原子炉出力は、定格出力運転を行なうことを原則とし、
高圧タービン８、低圧タービン２０゜高圧側熱交換器２
０及び低圧側熱交換器２２はそれぞれ原子炉定格出力に
よって賄われ得る容量に設定されている。ここで、発電
機１１によって得られる電気エネルギと、高低側熱交換
器２０．２２によって得られる熱エネルギとの配分は、
たとえば原子炉定格出力の各５０％として計画されるが
、高圧側熱利用設備２１の熱需要が増加した場合は高圧
側熱交換器２０の二次側戻り配管！ＺＡ中の流体温度が
低下することになる。そこで、温度検出器３１の検出信
号３１が温度調節装置３２において基準信号３２にと比
較された結果、温度調節装置３２は両信号値が等しくな
るまで熱交換器入口蒸気調節弁Ｉ９に対して“開弁信号
を送出する。これによって調節弁１９の開度は大となり
、熱利用蒸気供給配管５内の蒸気流量が増加する。そし
て二次側戻り配管２１人中の流体温度が次第に回復する
ようになる。

一方、熱利用蒸気供給配管５への蒸気流量増加に伴ない
タービン蒸気供給配管４内の蒸気流量は減少する。この
ためタービン蒸気供給配管４内の圧力が低下することに
なる。そこで圧力検出器３３の検出信号３３Ａが圧力調
節装置３４において基準信号３４Ａと比較された結果、
圧力調節装置３４は両信号値が等しくなるまで、すなわ
ち蒸気流量の減少量に相当する分だけタービン蒸気調節
弁７の開度を減少させる。

また高圧側熱利用設備２１の熱需要が低下した場合には
、熱交換器入口蒸気調節弁１９の開度が減少してタービ
ン入口蒸気調節弁７の開度が増加する。

したがって、第２図に示す如く、高圧側熱利用設備の熱
需要が変動してもタービン８．１０への蒸気供給量を調
節して発電機１１の出力電力を増減することによって原
子炉出力は一定に保持される。

なお、以上は熱需要のうち高圧側熱利用設備２１の需要
変動についてのみ考慮したものであるが、低圧側熱利用
設備２２の熱需要の変動に対しても、温度調節装置及び
温度検出器を付設することによシ、同様の調節を行なう
ことが可能である。

次に何らかの事故が発生し、たとえば高圧側熱利用設備
２１の熱需要が喪失したり、高圧側熱交換器２０と高圧
側熱利用設備２１とを結ぶ二次側配管が破断した場合に
は、温度調節装置３２は温度検出器３１からの検出信号
３１にと予め設定された高低限界値とを比較して、検出
信号３１人が高低いずれかの限界値に達すると熱交換器
入口蒸気止め弁１８へ全閉信号を送出し、この止め弁１
８を緊急閉弁させる。

一方、発電機１２に接続された電力系統（図示せず）の
事故による負荷遮断が発生したり、タービン８，１“０
や発電機１１が停止するような事故が発生した場合には
、主制御装置３５はタービン８．１０及び発電機１１の
保護装置（図示せず）からの停止信号を入力してタービ
ン止め弁６へ全閉信号を送出し、この止め弁６を緊急閉
弁させると同時に、タービン８．ｌＯ又は発電機１１が
停止する直前の出力に相当す′　る信号を圧力調節装置
３４より入力してバイパス弁制御装置３７へ信号を送出
する。そこで、バイパス弁制御装置３１は主制御装置３
５からの入力に相当する分だけタービンバイパス弁２６
及び低圧蒸気バイパス弁２７を開弁させる。

これによって、タービン８へ供給されていた分の蒸気量
がタービンバイパス弁２６と低圧蒸気バイパス弁２７と
を通して流れるようになるので、高圧側熱利用設備２１
及び低圧側熱利用設備２３には何らの影響も及ぼすこと
なく原子炉運転を継続することができる。

ところで、タービン８，１０又は発電器１１が停止した
場合、これに伴なう余剰蒸気がまったく利用されずにタ
ービンバイパス弁２６を通して直接、復水器１２へ流れ
、冷却液化されることは不経済であるため、第３図に示
す如く、主制御装置３５は、タービン８．１０又は発電
機１１が停止してタービンバイパス弁２６が開弁したと
き、その開度に相当する信号を制御棒駆動装置３６に送
出し、この制御棒駆動装置３６を作動させて制御棒（図
示せず）の一部を挿入動作させ、原子炉出力を低下させ
るようになる。そしてこのようにタービンバイパス弁２
６をタービン８．１０又は発電機ＩＩの停止時に一時的
に開弁させることによって、原子炉出力の急激な変化を
緩和することができる。

なお、以上の実施例は原子炉圧力容器ｌの外部に設置さ
れた蒸気発生器２より熱交換器２０及びタービン８への
蒸気供給を行なう構成であるが、圧力容器１よシ発生す
る主蒸気をそのまま熱交換器２０及びタービン８へ供給
する構成としてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係る原子炉プラントの蒸
気配分装置によれば、核反応熱により発生した蒸気を熱
交換器とタービンの双方へ供給して熱的利用と電気的利
用が同時になされる。また、熱利用設備における熱エネ
ルギの需要が変動しても、その変動を電力供給量によっ
て調整することにより原子炉定格出力運転を維持するこ
とができ、熱利用設備の需要に十分応えることができる
とともに、原子炉出力の制御も容易になる。また熱利用
設備の需要が極度に低下した場合でも原子炉運転は継続
されるので、原子炉稼働率が向上するなど優れた効果が
得られる０

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は概略構成
図、第２図は熱利用設備の熱需要変動と出力電力との関
係を示す図、第３図はタービン系事故発生時の原子炉出
力の変化を示す図である。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・蒸気発生器、４・・
・蒸気供給配管、５・・・熱利用蒸気供給配管、７・・
・タービン入口蒸気調節弁、８・・・高圧タービン・１
０・・・低圧タービン、１１・・・発電機、１９・・・
熱交換器入口蒸気調節弁、２０・・・高圧側熱交換器、
２１・・・高圧側熱利用設備、２ＺＡ・・・二次側戻り
配管、２２・・・低圧側熱交換器、２３・・・低圧側熱
利用設備、Ｊ　Ｏ−・−制御部、３２・・・温度調節装
置、３３・・・圧力検出器、３４・・・圧力調節装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発電機駆動用のタービンと、熱利用設備へ熱エネ
   ルギを供給する熱変換器と、核反応熱により発生した蒸
   気を前記熱利用設備における需要分だけ前記熱交換器へ
   分配し余剰の蒸気を前記タービンへその回転駆動源とし
   て分配する制御部とを具備したことを特徴とする原子炉
   プラントの蒸気分配装置。
2. （２）　　前記制御部は、前記熱交換器の二次側戻り配
   管中の流体温度を検出する温度検出器と、この温度検出
   器の検出値の変動を抑える方向に、前記熱交換器の一次
   側供給配管中に介挿された熱交換器入口蒸気調節弁の開
   度を調節する温度調節装置と、前記タービンへ蒸気を供
   給する蒸気供給配管中に介挿されたタービン入力蒸気調
   節弁の上流側圧力を検出する圧力検出器と、この圧力検
   出器の検出値の変動を抑える方向に前記タービン入口蒸
   気調節弁の開度を調節する圧力調節装置とを具備したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の原子炉
   プラントの蒸気分配装置。