JPS61212793A - 原子炉の緊急停止装置 - 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〕 本発明は原子炉の緊急停止装置に係り、特に沸騰水型原
子炉の緊急停止装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

沸騰水型原子炉では、原子炉や主蒸気管等に異常が生じ
た場合、制御棒を炉心に緊急挿入させて原子炉の運転を
停止ざＵ、原子炉の安全性を確保している。これにより
、原子炉炉心の４Ｊ！４ａ！が防止され、原子炉が保護
される。

沸騰水型原子炉において、原子炉の安全性を損う事故と
して想定されているものの一つに主蒸気管破断事故があ
る。主蒸気管の破断事故は、主蒸気流量計や圧力計によ
り主蒸気管流最大、主蒸気管圧力低の信号として検出さ
れ、この検出信号により主蒸気隔離弁を閉鎖し、冷却材
の流出を防止している。さらに主蒸気隔離弁の１０％閉
信号を入力して制御棒駆動機構を動作させ、制御棒を炉
心に緊急挿入して原子炉を停止させている。

ところで、主蒸気隔離弁は主蒸気管に原子炉格納容器の
内側と外側に対をなして設けられ、主蒸気隔離弁を閉塞
駆動させる作動流体を制御する駆動弁機構により閉塞さ
れるようになっている。すなわち、主蒸気管破断事故が
生じ、主蒸気流量が増大すると、この流量を主蒸気流ｂ
）計で検出して主蒸気隔離弁閉信号発生器に入力させ、
ここで隔離フ）開鎖信号を発生させる。この弁閉鎖信号
は駆動弁機構に入力されて、駆動弁機構の開閉制御を行
ない、主蒸気隔離弁に弁閉塞駆動を生じさせる作動流体
を供給して、主蒸気隔離弁を閉塞させるようになってい
る。

このように、主蒸気隔離弁は駆動弁機構からの作動流体
により閉じる方向に駆動せしめられるが、現在の沸騰水
型原子炉では、主蒸気隔離弁は全開状態から１０％程度
閉じられた１０％弁閉鎖信号を＆ＩＪ御棒駆動機構を作
動させる信号として利用しており、この１０％弁閉鎖信
号により制御棒駆動機構を駆動させ、制御棒を炉心に緊
急挿入し、原子炉をスクラムさせている。

しかし、制御棒駆動機構を駆動させるために、主蒸気隔
離弁の１０％弁閉鎖信号を利用している関係上、主蒸気
隔離弁が弁閉鎖信号を受けてから制御棒緊急挿入信号を
発生するまでに時ＦｒＡ遅れが存在する。この時間遅れ
は長いほど、原子炉圧力容器の炉内圧力が低下し、炉心
内の沸騰が核沸騰を超える状態へ沸ｍ′１ｒ！移し、原
子炉の安全性が損われる等の虞れが生じ、炉心が損傷を
受ける可能性が高くなる。

〔発明の目的〕

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、主蒸
気管の破断検出から原子炉の停止までの時間遅れを少な
くして、炉心の損傷を未然に防止し、原子炉の安全性を
一層向上させた原子炉の緊急停止装置を提供することを
目的とする。

（発明の概要〕 上述した目的を達成するために、本件の第１番目に記載
の発明に係る原子炉の緊急停止装置は、原子炉からの主
蒸気管に設けられた主蒸気隔離弁と、この主蒸気隔離弁
を閉塞駆動させる作動流体を調節制御する駆動弁機構と
、前記主蒸気管の破断時等に上記駆動弁機構を動作させ
る主蒸気隔離弁閉信号発生器と、上記駆動弁機構の弁作
動信号が入力される制御棒緊急挿入信号発生器と、この
信号発生器からの制御棒緊急挿入信号を入力して制御棒
を緊急挿入させる制御棒駆動機構とを備え々ことを特徴
とするものである。

また、本件第２番目に記載の発明に係る原子炉の緊急停
止装置は、原子炉からの主蒸気管に設けられた主蒸気ｗ
Ａ１１１弁と、この主蒸気隔離弁を閉塞駆動させる作動
流体を調節制御する駆動弁機構と、前記主蒸気管の破断
時等に上記駆動弁ｎ構を動作さける主蒸気隔離弁１″Ａ
１信号発生器と、この信号発生器からの隔離弁閉鎖信号
が入力される制御棒緊急挿入信号発生器と、この信号発
生器からの制御棒緊急挿入信号を入力して制御棒を緊急
挿入させる制御棒駆動機構とを備えたことを特徴とする
特のである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る原子炉の緊急停止装置の一実施例に
ついて添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明の原子炉の緊急停止装置の概略を示ず系
統図であり、図中符号１０は沸騰水型原子炉の原子炉圧
力容器を示す。原子炉圧力容器１０内には多数の燃料集
合体（図示せず）から構成された炉心１１が収容され、
炉心１１は減速材を兼ねる冷却材１２で浸漬されている
。

一方、上記炉心１１には下方から制御棒１３が出し入れ
自在に配置される。制御棒１３は制御棒駆動機構１４の
駆動により出し入れ操作され、原子炉の運転が制御され
るようになっている。

また、原子炉圧力容器１０の上部から複数本、例えば４
本の主蒸気管１５が導出されており、この主蒸気管１５
により炉心１１で発生した蒸気を図示しない蒸気タービ
ンに案内し、タービンを駆動させている。上記主蒸気管
１５には主蒸気隔離弁１６．１６が原子炉格納容器１７
の内側および外側にそれぞれ対をなして設置される。

さらに、主蒸気管１５には主蒸気隔離弁１６より上流側
に流量オリフィス等からなる主蒸気流量計１８が設けら
れる。主蒸気流量計１８は主蒸気管１５内を流れる主蒸
気量を検出し、その検出信号ａを主蒸気隔離弁閉信号発
生器２０に入力させている。この信号発生器２ｏは主蒸
気管破断事故時には主蒸気流量の増加を検出する主蒸気
流山大信号を受けて隔離弁閉信号す、ｂを主蒸気隔離弁
１６の動作弁ａｍ２１に出力している。

動作弁機構２１は第１図に原理的に示され、その詳細は
第２図に示ずように主蒸気隔離弁１６の弁Ｉｌｌ鎖ライ
ン２３に設けられた常閉駆動弁２４と常開排出弁２５と
を有する。このうち、常開駆動弁２４は弁閉鎖ライン２
３の主蒸気隔離弁１６の上流側で互いに並設されており
、また、常開排出弁２５．２５は弁閉鎖ライン２３の下
流側に直列配設されている。８弁２４，２５にはその弁
作動状態を検出する位置検出器２６．２７が付設される
。この位置検出器２６．２７は８弁２４．２５の弁体や
弁棒に連動して、８弁２４，２５の弁作動状態を検出す
るようになっている。具体的には、常閉駆動弁２４は弁
開放作動が、常開排出弁２５は弁閉塞作動が位置検出器
２６．２７で検出され、自位置検出器２６．２７からＯ
Ｒ回路２９ａ、２９ｂを経た弁作動信号Ｃ、Ｃ２は第１
図に示すＡＮＤ回路２８を介して制御棒緊急挿入信号発
生器３０に入力される。この信号発生器３０は弁作動信
・号Ｃ，Ｃ２を入力して制御棒緊急Ｈｉ人倍信号 ｄを制御棒駆動機構１４に出力し、この駆動機構１４を
駆動させるようになっている。

ところで、前記主蒸気隔離弁１６の弁閉鎖ライン２３は
、ダブルチェック弁３１を介して主蒸気隔離弁１６およ
び高圧窒素源等の外部作動流体源に選択的に接続される
。ダブルチェック弁３１は主蒸気および外部作動流体の
うち、流体圧力の高い方が開き、弁閉鎖ラインに作動流
体を案内するようになっている。

一方、第２図に示ずように、主蒸気隔離弁１６には弁ケ
ーシング３３内にばね付勢された弁体３４が収容されて
おり、この弁体３４は弁ピストン３５に弁棒３６を介し
て一体あるいは一体的に連結され、弁体３４は弁ピスト
ン３５の駆動により弁座３７に向って進退される。上記
弁ピストン３５の背側および腹側にはそれぞれシリンダ
室３８゜３９がそれぞれ画成される。このうち、背側シ
リンダ室３８は弁閉鎖ライン２３に接続され、弁閉鎖ラ
イン２３を通る主蒸気等の作動流体が案内される。作動
流体が案内されると、弁ピストンは押圧ばね４０のばね
力とともに弁体３４を弁座３７側に押圧移動ざゼ、主蒸
気隔離弁１６を閉塞させるようになっている。このとき
、腹側シリンダ室３９内の流体は弁開放ライン４１を経
て外部に流出せしめられる。また、弁開放ライン４１に
は主蒸気隔離弁１６の閉塞作動時にのみ開放される常閉
弁４２が設けられ、主蒸気隔離弁１６の弁閉塞作動時以
外のときには、閉じられており、作ｆｌＩ＠体は腹側シ
リンダ室３９や弁開放ライン°４１内で必要に応じ圧縮
される。また、腹側シリンダ室３９に接続される弁開放
ライン４１は押圧ばね４０と協動して主蒸気隔離弁１６
を開放させるようになっている。

次に、原子炉の緊急停止装置の作用について第３図のフ
ローチャートを参照して説明する。

沸騰水型原子炉の主蒸気管１５が何らかの原因で破断す
ると、この主蒸気破断状態は主蒸気隔離弁１８により主
蒸気流量の増大となって直らに検出され、その検出信号
である主蒸気流量信号ａは主蒸気隔離弁開信号発生器２
０に入力され、この信号発生器２０から隔離弁閉信号す
が出力される。

隔離弁閉信号すは駆動弁機構２１の常閉駆動弁２４およ
び常開排出弁２５をそれぞれ作動させ、常１１駆動弁２
４および常開排出弁２５をそれぞれ作動させ、常閉駆動
弁２４を開き、常開排出弁２５を閉じる。このときには
、弁開放ライン４１を大気開放させてもよい。

これにより、ダブルチェック弁３１を通って供給される
主蒸気等の作動流体は主蒸気隔離弁１６の背側シリンダ
室３８に案内さ、れ、弁ピストン３５を弁座３７側に移
動させ、主蒸気隔離弁１６を閉塞させる。この閉塞によ
り、原子炉圧力容器１０内の炉内圧力の低下を有効的に
防止することができる。

一方、駆動弁機構２１の多弁２４．２５の弁作動状態は
位置検出器２６．２７により検出され、その弁作動検出
信号Ｃ、Ｃ２がＡＮＤ回路２８を経て制御棒緊急挿入信
号発生器３０に入力される。このとき、弁作動検出信号
Ｃ，Ｃ２は多弁２４．２５が例えば１０％弁作動したと
き出力されるようになっている。制御棒緊急挿入信号発
生器３０からの制御棒緊急挿入信号ｄは制御棒駆動機構
１４に入力されてこれを駆動させる。制御棒駆動機構１
４の駆動により制御棒１３は炉心１１に緊急挿入され、
原子炉はスクラムされる。

この場合、駆動弁機構２１は駆動弁２４および排出弁２
５に直接位置検出器２６．２７を設け、多弁２４．２５
の弁作動信号Ｃ、Ｃ２を直接制御 御棒緊怠挿入信号発生器３０に送り、制御棒駆動機構１
４を駆動させるようにしたから、駆動弁機構２１により
駆動される主蒸気隔離弁１６の１０％閉信号を制御棒緊
急挿入信号発生器に送り、制御棒駆動ＩＩ構を駆動させ
る従来の緊急停止装置より、第４図に示１ように、制御
棒の挿入開始時間を１〜２秒程度短縮させることができ
る。

このように、制御棒１３の挿入開始時間を従来の緊急停
止装置より１〜２秒程度短縮させることができるので、
最小限界出力比（ＭｉｎｉＩｕｍ　Ｃｒ１ｔｉ−ｃａｌ
　Ｐｏｗｅｒ　Ｒａｔｉｏ　）は第５図に実線で示ず最
小限界出力比曲線により表わされ、熱的余裕を保証する
ことができる。最小限界出力比は、炉心の熱的余裕を表
わす指標であり、炉心内の限界出力比の最小値という。

従来に較べて制御棒１３の挿入を主蒸気破断事故時に、
約１〜２秒はど短縮して行なうことにより、熱的余裕を
もって運転することができ、炉心の損傷を未然にかつ効
果的に防止することができる。したがって、原子炉の安
全性を損う虞れがある異常な過渡状態が生じても、原子
炉を緊急に防止させ、炉の安全性を確保することができ
る。

な、１５、本発明の一実施例においては、主蒸気管に主
蒸気流量５１を設け、この流量計により主蒸気流量を測
定した例について説明したが、主蒸気管破断事故を主蒸
気流合計に代えて主蒸気管圧力を検出する圧力計で測定
するようにしてもよい。

また、一実施例では駆動弁機構の駆動弁と排出弁双方の
弁作動を検出する例について説明したが、駆動弁の弁作
動を検出して制御棒緊急挿入信号を発生させるようにし
てもよく、さらに、主蒸気隔離弁閉信号発生器からの弁
閉鎖信号を制御棒緊急挿入信号発生器に直接入力させる
ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明に係る原子炉の緊急停止装置
においては、主蒸気隔離弁を閉塞作動ざゼる動作弁機構
の弁作動信号または、主蒸気隔離弁信号発生器からの隔
離弁開信号を制御棒緊急挿入信号発生器に入力させて、
この緊急挿入信号により制御棒駆動機構を駆動させるよ
うにしたから、主蒸気Ｉ？２蒙断事故時には、主蒸気隔
離弁を閉塞させるために、隔離弁閉信号を受けてから制
御捧緊Ｒｎｎ倍信号発するまでの時間遅れを少なくし、
はとんどリアルタイムで制御棒駆動機構を駆動させ、制
御棒の挿入操作を行なうことができる。したがって、炉
心が損傷を受【プるのを有効的に防止し、原子炉の安全
性を向上さぼることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉の緊急停止装置の一実施例
を概略的に示す系統図、第２図は第１図に示された主蒸
気隔離弁およびその駆動弁機構を概略的に示す図、第３
図は本発明に係る原子炉の緊急停止装置の作動を示すフ
ローチャー１〜、第４図は本発明に係る緊急停止装置の
効果を従来の緊急停止装置ど比較して示す図、第５図は
実線で示す本発明の最小限界出力比曲線と破線で示す従
来の最小限界比曲線とを比較したグラフである。 １０・・・原子炉圧力容器、１１・・・炉心、１２・・
・冷却材、１３・・・制御棒、１４・・・制御棒駆動機
構、１５・・・主蒸気管、１６・・・主蒸気隔離弁、１
８・・・主蒸気流量計、２０・・・主蒸気隔離弁閉信号
発生器、２１・・・駆動弁機構、２３・・・弁閉鎖ライ
ン、２４・・・帛°１１１駆動弁、２５・・・常開排出
弁、２６．２７・・・位置検出器、２８・・・ＡＮＤ回
路、３０・・・ａ−制御棒緊急挿入信号発生器。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久図面の浄書（内
容に変更なし） 第１図 第３図 第４図 ＼−−ノｌ 第５図 主蒸気Ｖ石Ｆ１断畢６文饅ｎ綺聞　（ｓｅｃ）手続ネ１
１正書（自発） 昭和６０年　４月／Ｆ日 特許庁長官　　志　賀　学　　殿 １゜事件の表示 昭和６０年特許願第５４０６５号 、発明の名称 原子炉の緊急停止装置 （３０７）　　株式会社　東　　芝 図面（浄書）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉からの主蒸気管に設けられた主蒸気隔離弁と
   、この主蒸気隔離弁を閉塞駆動させる作動流体を調節制
   御する駆動弁機構と、前記主蒸気管の破断時等に上記駆
   動弁機構を動作させる主蒸気隔離弁閉信号発生器と、上
   記駆動弁機構の弁作動信号が入力される制御棒緊急挿入
   信号発生器と、この信号発生器からの制御棒緊急挿入信
   号を入力して制御棒を緊急挿入させる制御棒駆動機構と
   を備えたことを特徴とする原子炉の緊急停止装置。 ２、駆動弁機構は、主蒸気隔離弁の閉塞駆動用作動流体
   を案内する弁閉鎖ラインに設けられた常閉駆動弁と常開
   排出弁とを有し、常閉駆動弁は弁閉鎖ラインの主蒸気隔
   離弁の上流側に、常開排出弁はその下流側にそれぞれ設
   けられた特許請求の範囲第１項に記載の原子炉の緊急停
   止装置。 ３、駆動弁機構の常閉駆動弁にはその弁作動状態を検出
   する位置検出器が設けられ、この位置検出器からの弁作
   動信号が制御棒緊急挿入信号発生器に入力せしめられる
   ように構成された特許請求の範囲第２項に記載の原子炉
   の緊急停止装置。 ４、駆動弁機構の常閉駆動弁および常開排出弁には、そ
   れらの弁作動状態を検出する位置検出器がそれぞれ設け
   られ、上記両位置検出器からの弁作動信号はＡＮＤ回路
   を介して制御棒緊急挿入信号発生器に入力せしめられる
   ように構成された特許請求の範囲第２項に記載の原子炉
   の緊急停止装置。 ５、原子炉からの主蒸気管に設けられた主蒸気隔離弁と
   、この主蒸気隔離弁を閉塞駆動させる作動流体を調節制
   御する駆動弁機構と、前記主蒸気管の破断時等に上記駆
   動弁機構を動作させる主蒸気隔離弁閉信号発生器と、こ
   の信号発生器からの隔離弁閉鎖信号が入力される制御棒
   緊急挿入信号発生器と、この信号発生器からの制御棒緊
   急挿入信号を入力して制御棒を緊急挿入させる制御棒駆
   動機構とを備えたことを特徴とする原子炉の緊急停止装
   置。