JPS6010597B2 - 原子炉冷却材浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子力発電所における燃料崩壊熱除去機能を有
する原子炉冷却材浄化装置に関する。

従来沸騰水形原子力発電所において燃料の崩壊熱を除去
する装置として残留熱除去装置がある。本装置は、燃料
を内蔵する原子炉圧力容器を囲経して設けられた原子炉
格納容器外部に強制循環装置及び熱交換器を設け、前記
原子炉圧力容器及び原子炉格納容器と直蓬あるいは間接
に配管で接続され構成されている。この装置は、嫁子炉
袷温停止時の崩壊熱除去機能の他にタービン系が隔離さ
れた場合等の高温待機時において、原子炉蒸気を直接前
記熱交換器で凝縮させ「その凝縮水を原子炉隔離時冷却
装置のターン駆動ポンプで原子炉へ戻し、原子炉を高温
に待機せしめる機能を有している。一方、原子炉冷却材
を浄化するために、前記原子炉格納容器外に強制循環装
置、熱交換器および浄化装置を設けた原子炉圧力容器と
配管で接続した原子炉冷却材浄化装置がある。

本源子炉冷却材浄化装置においては、熱損失を出来るだ
け少なくするために、浄化装置で浄化された冷却材は再
生熱交換器を通して、原子炉冷却材の熱を回収するよう
にしている。以下添付図を参照しながら説明を行なうも
のとする。

第１図は沸騰水形原子力発電所における従来の原子炉冷
却材浄化装置を示す系統図ぜある。

原子炉炉心を内蔵して原子炉圧力容器１が設けられ、更
にこの原子炉圧力容器翼を園績して原子炉格納容器２が
設けられている。該原子炉格納容器２外部には強制循環
装置であるポンプ３、再生熱交換器４、非再生熱交換器
Ｓおよび浄化装置であるろ過脱塩装置６が配管７ａによ
り接続されている。また配管？ｂはろ過脱塩装置６下流
側から冷却材の熱回収のため前記再生熱交換器４を経て
給水配管１４に接続されている。前記ポンプ３下流側に
は再生熱交換器４以下下流の機器等をバイパスするため
の配管８が弁を介して前記給水配管軍４に接続されてい
る。また前記ろ過脱塩装置６の上流には配管？ｂにバイ
パスする配管９が弁を介して設けられている。前記ろ過
脱塩装置６下流側には流量検出器１８、フローダウン弁
亀２が設けられ、この弁亀２と廃棄物処理系３８は配管
ｊ肌こよって接続されている。また、この配管翼０には
夕−ビン系３９への配管１３が接続されている。又前記
非再生熱交換器５出口側には温度検出器亀５が設けられ
、該非再生熱交換器１８を介して冷却水配管】６に設け
られた弁１７によって冷却水配管１６はインターロック
されている。又前託再生熱交換器４下流側の給水配管１
４への接続配管７ｂには調整弁１５、逆止弁１９が設け
られている。このように構成された原子炉冷却材浄化装
置の作用は原子炉圧力容器１より格納容器隔離弁４０を
経てポンプ３により冷却材は加圧され再生熱交換器４で
炉水温度を若干減じさせる。

さらに非再生熱交換器５によっての過脱塩装置６内に収
容されたイオン交手灘樹脂が劣化しない温度にまで冷却
されている。出口温度は温度検出器１５によって検出さ
れもこの検出された出力を設定温度と比較し、必要なら
ば弁１７の関度を自動調整し冷却水流量を変えることに
よって前記出口温度を制御している。ろ過脱塩装置６で
浄化された低温の炉水は再生熱交換器４へ送られ加熱さ
れる。そして「系統圧力損失を補償するための調整弁も
鰭を経て加熱された浄化水は給水配管１４に入り原子炉
１へ戻る。

この冷却材浄化装置内における流量はろ過脱塩装置６に
組み込まれた流量調整弁で一定値に制御される。

以上は原子炉亀の通常運転時のモードであるがも原子炉
起動時には冷却材の熱膨張並びに制御榛駆動装置冷却水
の流入等による余剰水を中央制御室の原子炉水位計を監
視しながら手動で弁】２を操作することにより廃棄物処
理系３８又は夕−ビン系３９へ排水して原子炉水位を制
御している。

以上「原子炉冷却材浄化装置の説明を行なったが〜本装
麿のプラント通常運転時には熱損失を可能な限り少なく
しなければならず「又一方原子炉残留熱除去装置におい
ては原子炉を高温待機あるし「は冷温停止状態にしたい
場合には燃料の崩壊熱を除去する必要があるというお互
いに相反した設計条件が存在している。

さらに残留熱除去菱贋の蒸気凝縮モ−ド‘こおいては原
子炉隔離冷却装置の原子炉蒸気を使用したタービンの排
気を系外に捨てるため原子炉水位の制御を困難ならしめ
ていること、更に経験上その運転操作が複雑であるため
専任の運転具が中央制御室の計器パネル前で状態を監視
していなければならないこと等について改善する必要が
あった。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので「その目的
とするところは原子炉の高温待機時並びに原子炉を冷温
停止したい場合において崩壊熱除去を単純な運転操作で
行なわせることが出来ると同時に原子炉水位制御を簡単
に行なえる原子炉冷却材浄化装置を得ることにある。以
下図面を参照して本発明の−実施例を説明する。

第２図は本発明による原子炉冷却材浄化装置の一実施例
を示す系統図である。

第１図と同一箇所には同一符号を付して説明を行なうも
のとする。原子炉炉心を内蔵して原子炉圧力容器１が設
けられ、更にこの原子炉圧力容器１を図績して原子炉格
納容器２が設けられている。該原子炉格納容器２外部に
は強制循環装置であるポンプ３、再生熱交換器４、非再
生熱交換器５および浄化装置であるろ過脱塩装置６が配
管７ａにより接続されている。前記配管７ａは更にろ過
脱塩装置６下流側で、配管７ｂに接続され、この配管７
ｂは冷却材の熱回収のため前記再生熱交換器４に接続さ
れ、調整弁１８、逆止弁１９を介して原子炉圧力容器１
とタービン系３９を接続する給水配管１４に接続されて
いる。前記ポンプ３と再生熱交換器４の間には再生熱交
換器４以下下流の機器等をバイパスするための配管８が
弁を介して前記給水配管１４に接続されている。また、
非再生熱交換器５とろ過脱塩装置６との間にはこのろ過
脱塩装置６をバイパスする配管９が配管７ｂ‘と接続さ
れているのは従来と同様である。前記再生熱交換器４被
冷却側には再生熱交換器４をバイパスする配管３０が弁
３１を介して設けられている。冷却側は前記配管７ｂの
他、本系統以外の冷却水、例えば原子炉補機冷却系から
の冷却水配管２０が入口側に弁２１を介して設けられ、
さらに冷却水配管２０‘ま出口側で弁２２を介して設け
られている。前記再生熱交換器４被冷却側出口には温度
検出器２９が設けられ前記弁２１，３１と各々インター
ロックされている。又前記非再生熱交換器５出口側にも
温度検出器１５が設けられ、該非再生熱交換器５の冷却
水配管１６に設けられた弁１７とインターロックされて
いる。前記ろ過脱塩装置６下流側に接続されている配管
７ａには、流量検出器１１〜フローダウン弁１２を介し
て廃棄物処理系３８へ導びかれる配管１０が接続され、
さらに配管亀０にはタービン系３９へ導びかれる配管１
３が接続されている。前記流量検出器１１は、原子炉圧
力容器１内の炉水位を検出する水位検出器３４と、水位
の設定を行なうための水位設定器３５に接続された水位
調節計３６に接続されている。該水位調節計３６は炉水
位を制御するために前記ブローダウン弁１２とインター
ロックされている。前記ろ過脱塩装置６下流の給水配管
１４への戻りラインにおいて前記再性熱交換器４をバイ
パスする配管３２が弁３３を介して設けられ、その再生
熱交換器４下流側との合流点りさらに下流側からは、原
子炉圧力容器１のヘッドスプレーラインに接続する配管
３７が分岐して設けられている。又、前記再生熱交換器
４の冷却水配管２川ま、弁２８を介し配管２７で廃棄物
処理装置に接続されている。上記緩成の作用を以下説明
する。

プラント通常運転時は従来と同様原子炉冷却材をポンプ
３で再生熱交換器４へ送り、さらに非再生熱交換器５で
もつてイオン交換樹脂を劣化させない温度まで冷却する
。

この後熱回収のため再生熱交換器４を通して原子炉１へ
戻る。この運転モードにおいては再生熱交換器バイパス
弁３１、再生熱交換器４を非再生熱交換器として機能さ
せる時に用いる弁２１，２２，２８は閉じている。次に
高温待機時においては原子炉燃料の崩壊熱を積極的に除
去するためにまずポンプ３を停止させて弁２５，２６を
閉じ、弁２１，２８を関にする。再生熱交換器４内の炉
水を弁２２を閉にして廃棄物処理装置へ排水し、この後
弁２２を開、弁２８を閉にして原子炉補機冷却系により
再生熱交換器４を通る炉水、すなわちポンプ３、弁２３
を経て流入する高温の炉水を冷却できるようにする。原
子炉補機冷却系で除去された熱は最終的にプラント外に
捨てられる。つまり、再生熱交換器＆は、非再生熱交換
器として機能させることになる。次にポンプ３を起動さ
せて高温の炉水を流し再生熱交換器４（但しこの時の機
能は非再生モードである）および非再生熱交換器５で冷
却し、ろ過脱塩装置６を通して浄化する。浄化された水
は再生熱交換器４のバイパス配管３２を通り、通常時は
給水系より「又原子炉を高温停止させたい場合には原子
炉圧力容器ご上部を冷却するためにヘッドスプレイラィ
ン３７により原子炉亀へ戻される。なお「本装置内にお
ける流量はろ過脱塩装置６内に付設された流量制御弁（
図示せず）で一定に保たれるが、ろ過脱塩装置６入口温
度が約５び０になるよう温度検出器２９，１５によって
制御される。

つまり原子炉を高温待機状態に保つには「崩壊熱を除去
すればよいので崩壊熱の量に応じて再生熱交換器４出口
の温度検出器２９、および非再生熱交換器５出口の温度
検出器亀５を用いて、各々の冷却水流量を各々の調整弁
２亀，亀７により調整する。又再生熱交換器４の冷却水
流量調整弁２１を制御する代りにバイパス弁３１を制御
すれば、系外に捨てる熱も小さくなり熱損失も改善され
ることになる。上記モｍドから通常運転モードに変える
場合には防鯖剤を含有する原子炉補機冷却水を再生熱交
換器４から放出し、炉水で洗膝するために弁２亀，２２
を閉じ弁２６７２８を開けることによりり「バイパス管
３２から弁３３を通った浄化水の一部が再生熱交換器４
を貫流して配管２７より廃棄物処理系へ流れるようにす
る。

このようにして洗総した後弁２８を閉じ弁２５を開ける
と共に弁３３を絞り込むことによって通常運転モー日こ
復帰させることができる。

次に炉水位の調整について説明する。

原子炉圧力容器１底部に設けられた制御榛駆動装置（図
示せず）の冷却水流量は約１４Ｔｏｎ／ｈｒであり「
これはそのまま原子炉１へ送り込まれる。原子炉水位を
一定に維持するため送り込まれた冷却水量だけ原子炉１
から系外へ捨てることが必要である。このため水位検知
器３４の出力信号を水位調節計３６並びに水位設定器３
５を通してブローダウン弁１２へ入れて、自動的に原子
炉水位を制御する。勿論ブローダウン流量を流量検知器
１１で手敷操作により、原子炉水位を監視しながら制御
することも可能である。タービントリップ等の事故によ
りタービン復水器が使用できない場合には原子炉を高温
待機状態に維持させるか又は原子炉を冷温停止させるた
めに、燃料の崩壊熱を除去しなければならない。

例えば熱出力３３００Ｍｗｔの原子炉においてはト原子
炉停止後３０分で約６母けｗｔ、１時間で約５２Ｍｗｔ
、４時間後で約斑Ｍｗｔの崩壊熱が発生すると予想さる
。本系統の流量を給水流量の約２％にした場合すなわち
約１２ｍｏｎノｈｒの場合第１図に示した従釆の装置で
は非再生熱交換器５による熱損失だけであり、この量は
約創ＭＭと小さい。

しかし本発明による原子炉冷却浄化菱鷹では再生熱交換
器４を非再生熱交換器に機能転化して運転することによ
り約３９Ｍｗｔの熱が除去できる。さらに系統流量を４
％にすれば２倍の７加けｗｔの熱除去が可能となり、原
子炉停止３０分以降は他の装置を使用することなく本装
置のみで〜原子炉を高温待機は勿論ｔ藤子炉を大気圧以
下の冷温停止状態にすることが可能となる。

斯して本発明による原子炉冷却材浄化装置は、従来の装
置に比べて原子炉高温待機時における崩壊熱の除去が簡
単に行なえ、さらに原子炉を冷温停止状態にする時にも
、従来の残留熱除去装置のように原子炉圧力を約５ｋｇ
／のｇまで低下させると共に配管の洗総〜酸機を長時間
に渡って行なう必要がなく、簡単でかつプラントの停止
に要する時間を短縮できる。

更に原子炉水位制御も簡単にできる他原子炉水を常時ろ
過脱塩装置により浄化しているので原子炉炉心に対する
配管の腐食生成物のもち込みも少なくなり結果としては
被ばく線量の低減化ができ定期検査もし易くなってプラ
ント稼動率を高めることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水形原子力発電所における従来の藤子炉冷
却材浄化装置を示す系統図へ第２図は本発明による原子
炉冷却材浄化装置の一実施例を示す系統図である。 富…原子炉圧力容器、２・・・原子炉格納容器〜 ３…
ポンプ〜 ４・・・再生熱交換器、５・・・非再生熱交
換器〜 ６…ろ過脱塩器、１１…流量検出器、１２…フ
ローダウン弁、１ｇ，２９…温度検出器「 １＾ ２亀
…流量調整弁、官８…圧力調整弁「 ３車，３３・・・
バイパス弁「 ３４・・・水位検出器、３５…水位設定
器、３６・・・水位調節計も３７…ヘッドスプレイライ
ン。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉圧力容器から冷却材を抽出するポンプと、こ
   のポンプの下流側に設けられた再生熱交換器と、この再
   生熱交換器の一次側の上流側と下流側に設けられた流量
   調整弁と、前記再生熱交換器の下流一次側に設けられ前
   記冷却材を冷却する非再生熱交換器と、この非再生熱交
   換器の下流側に接続され前記冷却材を浄化するろ過脱塩
   装置と、このろ過脱塩装置の下流側に接続され一方は流
   量検出器及びブローダウン弁を介して廃棄物処理系及び
   タービン系に導く第１の配管と、前記タービン系と原子
   炉圧力容器を接続する給水配管と前記第１の配管の流量
   検出器の上流側から分岐し前記再生熱交器の二次側を通
   過させ圧力調整弁及び逆止弁を介して前記給水配管に接
   続された第２の配管とから成る原子炉冷却材浄化装置に
   おいて、前記第２の配管の再生熱交換器二次側の上流側
   と下流側にそれぞれ設置された第１の弁及び第２の弁と
   、この第２の弁と再生熱交換器の二次側との間の第２の
   配管に原子炉冷却材浄化装置外から冷却水を導き第３の
   弁を介して接続される第３の配管と、前記１の弁と再生
   熱交換器の二次側との間の第２の配管に原子炉冷却材浄
   化装置外へ冷却水を導き第４の弁を介して接続される第
   ４の配管と、前記ポンプと再生熱交換器の一次側との間
   と前記再生熱交換器の一次側と非再生熱交換器との間に
   第１バイパス弁を介して接続される第１バイパス管と、
   前記第１の配管と第２の配管の分岐部と前記第２の弁の
   下流側の第２の配管とを第２バイパス弁を介して接続さ
   れる第２バイパス管と、前記原子炉圧力容器頂部に設け
   られたヘツドスプレイと前記第２の弁の上流側の第２の
   配管とをヘツドスプレイ弁を介して接続されるヘツドス
   プレイラインとから成り、原子炉の隔離時及び原子炉を
   冷温停止する際に前記第１の弁及び第２の弁、流量調整
   弁を閉とし、前記第３の弁及び第４の弁、第１バイパス
   弁、第２バイパス弁を開としさらには原子炉を冷温停止
   させる場合のみヘツドスプレイ弁を開とし、炉水位を前
   記ブローダウン弁の開度によって制御し、このブローダ
   ウン弁の開度は炉水位を検出する炉水位検出器からの信
   号と、前記流量検出器からの信号と、水位設定器からの
   信号とを入力する水位調節計から出力によって制御され
   ることを特徴とす原子炉冷却材浄化装置。 ２ 再生熱交換器に接続される第３の配管及び第４の配
   管は、該再生熱交換器冷却水側の洗浄が可能なように配
   管、弁を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の原子炉冷却浄化装置。