JPS60171488A - インタ−ナルポンプ駆動用電源装置 - Google Patents

インタ−ナルポンプ駆動用電源装置

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JPS60171488A
JPS60171488A JP59027109A JP2710984A JPS60171488A JP S60171488 A JPS60171488 A JP S60171488A JP 59027109 A JP59027109 A JP 59027109A JP 2710984 A JP2710984 A JP 2710984A JP S60171488 A JPS60171488 A JP S60171488A
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JP
Japan
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power supply
internal pump
power
flow rate
core
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JP59027109A
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English (en)
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松本 知行
佳彦 石井
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60171488A publication Critical patent/JPS60171488A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉のインターナルポンプ駆動用
電源装置に関する。
〔発明の背景〕
沸騰水型原子炉は、原子炉内の冷却材を強制循環させて
炉心部を冷却する。炉心部において冷却(1) 材の一部の蒸気になる。沸騰水型原子炉では、炉心で発
生した蒸気で直接にタービンを駆動し、電力を得る。冷
却材を強制循環させる手段どして、圧力容器内にポンプ
を設けたインターナルポンプ方式がある。
第1図にインターナルポンプ方式の沸藷4(型原子炉を
示す。圧力容)lit +の内部には炉心2が格納され
ており、圧力容MI IのF ’、)rに1.1複数1
・■の竪形のインターナルポンプ3がシコラウド壁IO
と圧力容器lの間のダウンカマー領賊に円環状に配設さ
れている。冷却材8はインターナルポンプ3により、炉
心下方から炉心2内部へと駆動さA+、る。
炉心2内で冷却材8の一部は、ウラン燃料の核分裂で生
じる熱により蒸気になる。蒸気は炉心2の上方に配設さ
れたセパ1ノータ4及び蒸気乾燥H;(5で水と分離さ
れ、蒸気配管6を通してタービンへと導かれる。
原子炉プラントで発電できる電気出力は、タービンに供
給できる蒸気鼠に依存する。蒸気の発生量は、インター
ナルポンプ3の回転数を変えて冷(2) 却44’ 8の流量を変化させ、炉心2の反応度を調整
することで制御できる。したがって、インターナルポン
プ3の回転数を制御することで、発電量を設定できる。
インターナルポンプ3の回転数は、ポンプ3と同軸なイ
ンダクションモータ7の回転数に依存するが、モータ7
の回転数は、モータ7に給電する電源の電源周波数によ
って制御される。
従来のインターナルポンプ駆動用インダクションモータ
7の電源装置は、静止形可変周波数電源装置32である
。すなわち、可変周波数電源装置として、回転機を用い
ず、サイリスタ等を用いる方式である。この方式には、
交流電力を順変換装置で直流電力に変換し、更にインバ
ータによって可変周波数の交流電力に変換する間接変換
方式と、交流電源からサイリスタのスイッチ作用を利用
して直接に周波数の異なる交流電力を得る直接変換方式
がある。
いずれの方式でも、静止型可変周波数電源装置をインタ
ーナルポンプの駆動用モータの電源としく3) て用いた場合、再循環流量の制御応答特性が優れている
という利点をもつが、反面欠点もある。
炉心内の燃料集合体において、核沸騰から膜沸騰への沸
騰遷移が生じない限界出力と集合体運転出力の比をCP
Rといい、各集合体のCP Rのうち最小のものをM 
CP Rと呼ぶが、M CP Rは常に1.0以−ヒで
あることが望ましい。ところで、インターナルポンププ
ラントではポンプ及びインダクションモータの慣性が小
さいため、モータの全電源が喪失するとポンプの回転数
は急激に減少し、炉心へ供給される冷却材流量も急速に
減少する。
第2図は、再循環ポンプへの全給電が停+L Lだ時の
炉心流星の時間変化を、インターナルポンプ方式の沸騰
水型原子炉とジェットポンプ方式の沸騰水型原子炉とで
比較したものである。炉心流量の減少割合を示す時定数
が、ジエン1へポンプ方式で約4秒であるのに対し、イ
ンターナルポンプ方式では1秒弱と小さく、冷却材流量
がインターナルポンプ方式で急減することがわかる。
(4) 炉心部を流れる冷却材の流量が減少すると、炉心内の燃
料棒表面と冷却材の間の熱伝達率が小さくなり、MCP
Rが減少する。この減少分を、4Mr〕PRと呼ぶが、
AMCPRが小さい程、通常の原子炉プラント運用−ヒ
好ましい。
静止形可変周波数電源装置を使用したインターナルポン
プ方式の沸騰水型原子炉では、インターナルポンプの慣
性が小さいため、電源喪失が生じた場合炉心流量の低下
が早く、さらに炉心がスクラムしない場合には、初期M
CPR1,26に対しAMCPRが0.18 と大きい
以上述べたように、従来のインターナルポンプ方式の沸
騰水型原子炉は、ポンプの給電が喪失した時に炉心流量
が急減するため、プラント運転範囲が狭くなるという欠
点があった。
なお、この点を改善するために、インターナルポンプの
電源喪失時に、蓄電池により電源をバックアップし、イ
ンターナルポンプの回転数の減少製緩和して炉心の冷却
材流量の急激な減少を防止するどいつ技術がある。しか
しこの場合、回路が(5) 複雑になるという欠点と、電源の電気系統の故障による
電源喪失時にはこのバックアップ系が作動しない可能性
があり、炉心流量が急減するという問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、慣性の小さなインターナルポンプに等
価的に所要の大きさの慣性定数を持たせることができ、
電源喪失時における炉心流量の急減を防止できるととも
に、通常運転時の炉心流駄制御が容易であるインターナ
ルポンプ駆動用電源を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明においては、インターナルポンプ駆動電力を得る
方法として、電動機と発電機を組み合わせた、所謂、M
G上セツトよる可変周波数電源装置と、サイリスタ等を
用いた静止形可変周波数電源装置とを並用した方法を用
いている。MG上セツト、それを構成する電動機と発電
機を流体継手で接続しており、大きな慣性モーメントを
有している。電源喪失時にはインターナルポンプの慣性
(6) にMG上セツト慣性が付加されることになり、インター
ナルポンプの回転数は急減せず、炉心流量を徐々に低下
させることが可能である。一方、MG上セツト用いた電
源は、流量制御に対する応答性が充分でないため、速溶
性の高いサイリスタを用いた電源によって制御性の向」
二をはかつている。
〔発明の実施例〕
以下1本発明を実施例によって説明する。
第3図は本発明の一実施例を示したものである。
本発明に左目するインターナルポンプ駆動用電源装置は
A −132つの可変周波数電源系統から形成されてい
る。電源系統Aにおける変圧器20の入力は高圧電源に
接続されており、出力側は電動機21に接続されている
。さらに電動機21は発電機23に対して流体継手22
により機械的に結合されているが、こうしたMG上セツ
トおいて、流体継手のすべりを調整することにより、周
波数の異なる電力を得ることができる。本実施例におい
ては10台のインターナルポンプを使用している(7) が、そのうちの5台に本電源系統Δから電力を供給して
いる。
一方電源系統Bでは、変圧器30の入力は系統Aと同様
に高圧電源に接続されているが、出力側は電源母線31
に接続されている。母線か#−)残りの5台のインター
ナルポンプ駆動モータ71)。
7d、7f、7h、7jに対しては、サイリスタを用い
た静止型可変周波数経路32を経て個別に電力を供給し
ている。
第4図は第3図に示した電源装置でIW動するインター
ナルポンプの配置と配線を示したものである。10台の
インターナルポンプは、炉心をとりまくシュラウド壁1
0と圧力容器lの間に、円環状に配置されている。MG
上セツトら成る電源系統Aからは、インターナルポンプ
と同軸なインダクションモータ7a、7c、7e、7g
、7iに電力を供給し、サイリスタ等から成る電源系統
Bからは、インダクションモータ7b、7d、7f。
7h、7jに電力を供給している。
本発明のように種類の異なる電源A−Bでイン(8) ターナルポンブナ駆動する場合、第4図に示すように、
電源Δ、Bにインターナルポンプを交互に接続すること
により、通常運転時や過渡運転時に炉心流量が不均一に
なるのを避けることができる。
さて、第3図、第4図に示したようなインターナルポン
プ駆動電源装置において全電源喪失が生じた場合を考え
ると、電源系統Aの、電動機および発電機の慣性が大き
いため、この系統に接続されたインターナルポンプの駆
動モータの回転数はゆっくりと減少する。
また、2系統の電源いずれかが喪失した場合においても
、1系統の電源によるポンプ流量が炉心流量とし、て供
給されるため、炉心流量の低下は急激なものではなく、
またインターナルポンプは第4図に示したように1台お
きに動いているため、均一な炉心流量の低下となる。そ
して炉心出力も低下することになり、過渡的なMCPR
の低下を小さい値におさえることが可能である。
一方、通常運転時の負荷変動に対する流量制御について
は、電源系統Aの場合は流体継手のすべ(9) りを調整することにより発電周波数を変え、電源系統B
の場合はサイリスタのゲート電圧を調整することにより
電源周波数を被え、この結果ポンプ回転数を制御するこ
とができる。特にサイリスタ方式の電源の場合、制御の
速溶性が高いため、微少な流量制御に対しては電源系統
I3により対処することが可能である。このため、電源
系統13に接続されたインターナルポンプが、慣性が小
さいため早く停止トしても、炉心流にを徐々に低下さげ
ることができる。第5図に本発明による炉心流−μ変化
を従来技術と比較して示すが、時定数が改善されジェッ
トポンプ式沸騰水型原子炉に近づけることができている
以−り述べたように本発明によれば、炉心流量が徐々に
変化するため、ΔMCPRは従来方式0.18に比べて
0.10程度におさえることが可能である。
第6図は、本発明になる他の実施例を示したものである
。本発明においてはインターナルポンプ12台を駆動す
る電源装置について示している。
(10) ここではサイリスタを用いた電源系統Bは電源母線が2
本あり、(31,41)、各母線に4台ずつのインター
ナルポンプを接続している。またMO上セツト用いた電
源系統Aに対して残りのインターナルポンプ4台が接続
されている。このように本装置ではサイIIスタを用い
た電源系統Bで被動するインターナルポンプの数が多い
ため、炉心流量制御における速溶性が大きくなっている
一方、電源系統AのMG上セツト対しては、はずみ車2
4等によって余剰の慣性をもたせ、電源の時定数を大き
くしている。このため、全電源喪失時においても、この
系統につながるインターナルポンプの回転数の減衰が遅
く、炉心流量の急激な低下を防ぐことができる。また、
部分電源喪失の場合にも、本装置は3系統の電源がある
ため、少なくとも1系統の電源によるポンプ流量が炉心
流量として供給されれば、炉心流量はゆるやかに変化さ
せることができるため、過渡的なMCPRの低下を小さ
い値におさえることが可能である。
また本実施例の場合においても、第7図で示す(11) ように各電源系統に接続するインターナルポンプを分散
して配置することにより、通常運転時及び過渡運転時に
、炉心の流量分布が不均一になることを避けることがで
きる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、電源か喪失したと
きに、MG上セツト用いた可変周波数電源装置の大きな
慣性が、インターナルポンプの慣性に付加されるため、
炉心流量の急減を防止することができるとともに、通常
運転時にはサイリスタを用いた静止型可変周波電源装置
により炉心流量を容易に制御することができるので、原
r・炉の安全性と性能を向−にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のインターナルポンプ方式の?l++ m
水型原子炉の概念図、第2図は電源喪失時の炉心流量の
変化を示す説明図、第3図は本発明の・実施例をセす概
略構成図、第4図は第3図に示した実施例におけるイン
ターナルポンプの配置と配線図、第5図は炉心流量の変
化を示す説明図、第6(12) 図は本発明の他の実施例を示す概略構成図、第7図は第
6図に示した実施例におけるインターナルポンプの配置
と配線図である。 1・・・圧力容器、1・・・炉心、3・・・インターナ
ルポンプ、4・・・セパレータ、5・・・蒸気乾燥器、
6・・・蒸気配管、7,7a、7b〜・・・インターナ
ルポンプ駆動モータ、8・・・冷却材、10・・・シュ
ラウド壁、20.30.40・・・変圧器、21・・・
電動機、22・・・流体継手、23・・・発電機、24
・・・はずみ車、3]、41・・・電力母線、32・・
・静止型可変周波数電源。 代理人 弁理士 高橋明夫 (13)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、沸騰水型原子炉の圧力容器内に冷却水を強制循環さ
    せる複数個のインターナルポンプに対して駆動電力を供
    給する電源@置において、一部のインターナルポンプへ
    電力を供給する電動機、流体継手5発電機等から成る可
    変周波数電源装置と。 残りのインターナルポンプへ個別に電力を供給するサイ
    リスタ等を用いた静止型可変周波数電源装置を並用した
    ことを特徴とするインターナルポンプ駆動用電源装置。
JP59027109A 1984-02-17 1984-02-17 インタ−ナルポンプ駆動用電源装置 Pending JPS60171488A (ja)

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JP59027109A JPS60171488A (ja) 1984-02-17 1984-02-17 インタ−ナルポンプ駆動用電源装置

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JP59027109A JPS60171488A (ja) 1984-02-17 1984-02-17 インタ−ナルポンプ駆動用電源装置

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JPS60171488A true JPS60171488A (ja) 1985-09-04

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ID=12211907

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JP59027109A Pending JPS60171488A (ja) 1984-02-17 1984-02-17 インタ−ナルポンプ駆動用電源装置

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JP (1) JPS60171488A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01203997A (ja) * 1988-02-10 1989-08-16 Toshiba Corp 原子炉インターナルポンプ用電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01203997A (ja) * 1988-02-10 1989-08-16 Toshiba Corp 原子炉インターナルポンプ用電源装置

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