JPS62134595A - ジエツトポンプキヤビテ−シヨン監視装置 - 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〕 この発明は、沸騰水型原子炉におけるジェットポンプの
スロート部に発生するキャビテーションを監視するジェ
ットポンプキャビテーション監視装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、沸騰水型原子炉では、第３図に示すように、原
子炉圧力容器１に収容された炉心３の周囲のダウンカマ
部に複数のジェットポンプ５が配設される。これらのジ
ェットポンプ５は原子炉再循環系７から供給される駆動
水の作用によって、原子炉圧力容器１内の冷却材を強制
的に炉心３へ循環させる機能を有する。

ところで、このような沸騰水型原子炉では、原子炉運転
時に何らかの原因で原子炉水位が低下しあるいは原子炉
圧力が低下するような異常事態が発生した場合に、ジェ
ットポンプ５のスロート部等の静圧が冷却材の飽和蒸気
圧以下となり、蒸気泡が生ずるいわゆるキャビテーショ
ンが発生することがある。このキャビテーションによっ
てジェットポンプ５が損傷する虞れがある。

そこで、原子炉運転中にキャビテーションが生じないよ
うにするため、沸騰水型原子炉にはキャビテーション防
止装置が設置されている。このキャビテーション防止装
置は、原子炉再循環系７の冷却材温度Ｔ。を再循環系冷
却材温度計９にて測定し、主蒸気管の主蒸気温度Ｔ、を
主蒸気温度計１１で測定して、これらの温度差（Ｔ　　
−Ｔ、）が一定温度差６１以内になった場合に、再循環
ポンプ１３を最低速度に切り替えるインターロック（再
循環ボンプランバック）が設けられたものである。

ところが、このようなキャビテーション防止装置では、
ジェットポンプ５におけるキャビテーションの発生を防
止することはできるものの、キャビテーションが最も発
生し易いと考えられるジェットポンプのスロート部にお
いてそのキャビテーション発生を判断できる冷却材圧力
を監視している訳ではなく、原子炉再循環系７の冷却材
温度Ｔ　と主蒸気温度Ｔ３とから間接的にキャビチーシ
ョンの発生を予測しているに過ぎない。

〔発明の目的〕 この発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
ジェットポンプにおけるキャビテーションの発生を直接
監視することができるジェットポンプキャビテーション
監視装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明に係るジェットポンプキャビテーション監視装
置は、原子炉圧力測定器、ジェットポンプディフューザ
部差圧測定器、ジェットポンプディフューザ部内冷却材
流量測定器、再循環系冷却材流量測定器および再循環系
冷却材温度測定器に接続されてジェットポンプスロート
部内の冷却材圧力を算出する圧力算出器と、この圧力算
出器に接続され上記ジェットポンプスロート部内の冷却
材圧力に基づいて冷却材の飽和温度を算出し表示する飽
和温度算出表示器とを有して構成されるものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係るジェットポンプキャビテーシ
ョン監視装置の一実施例が適用された沸騰水型原子炉の
概念図である。

沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器３１内には炉心３３が
収容され、冷却材３５が充填される。炉心３３の上部に
は気水分離器３７および蒸気乾燥器３９が設置される。

また、炉心３３の外周は炉心シュラウド４３で覆われ、
この炉心シュラウド４３と原子炉圧力容器３１との間（
ダウンカマ部）にジェットポンプ４５が複数配設される
。このジェットポンプ４５は、原子炉圧力容器３１内に
設置された再循環ポンプ４７とともに原子炉再循環系４
９を構成する。

給水管５１から原子炉圧力容器３１内へ供給された冷却
材は、気水分離器３７および蒸気乾燥器３９で分離され
た飽和水とともに、原子炉圧力容器３１内を下方へ流動
する。この冷却材の一部（炉心全流量の１／３）は、原
子炉再循環系へ導かれて再循環ポンプ４７で昇圧され、
駆動水としてジェットポンプ４５へ送り込まれる。ジェ
ットポンプ４５へ送り込まれた駆動水は、第２図（Ａ）
に示すジェットポンプノズル部５２から高速で噴射され
、その結果ジェットポンプスロート部５３に負圧が発生
する。この負圧が、ダウンカマ部の冷却材（炉心全流量
の２／３）をジェットポンプ吸込部５５からジェットポ
ンプ４５内に吸い込む。

ジェットポンプ内に吸い込まれた冷却材は、ジェットポ
ンプディフューザ部５７で圧力が回復された後、第１図
に示すように炉心３３へ強制的に送られる。

炉心へ送られた冷却材は、この炉心で加熱されて気液二
相流となる。この気液二相流は、気水分離器３７にて気
相（蒸気）と液相とに分離される。

このうち気相たる蒸気は、さらに蒸気乾燥器３９にて乾
燥され、主蒸気管５９を経てタービン等へ導かれる。ま
た、気水分１１１器３７および蒸気乾燥器３９にて分離
された液相たる飽和水は、冷却材として原子炉圧力容器
３１内を流下する。

さて、このような沸騰水型原子炉にはジェットポンプキ
ャビテーション監視装置６１が備えられる。このジェッ
トポンプキャビテーション監視装置６１の主要な構成要
素は圧力算出器６３．ｆ５よび飽和温度算出表示器６５
であり、このうち圧力算出器６３はジェットポンプスロ
ート部５３を流れる冷却材の最小圧力を算出する。

ここで、ジェットポンプ４５内を流れる冷却材の圧力変
化を第２図（Ａ）、（Ｂ）を参照して述べる。ジェット
ポンプノズル部５２内の冷却材は駆動水として最高圧力
（ジェットポンプノズル部冷却材圧力Ｐ。）であり、ジ
ェットポンプノズル部５２から噴出してジェットポンプ
吸込部５５の冷却材（ジェットポンプ吸込部冷却材圧力
Ｐ、）をジェットポンプスロート部５３内へ吸い込む。

このとき、加速損失および摩擦損失等のため、冷却材圧
力は急激に減少し、ジェットポンプスロート部５３内で
最小となる（ジェットポンプスロート部冷却材最小圧力
１〕、）。駆動水および吸い込まれた冷却水はジェット
ポンプスロート部５３内を通過する間に混合が促進され
、徐々に圧力が上昇する。ジェットポンプスロート部５
３の出口ではこの混合が完了し、冷却材圧力はＰｔ　（
ジェットポンプスロート部出口冷却材圧力）になる。そ
の後、冷却材はジェットポンプディフューザ部５７内で
流速が低下し、圧力が回復する（ジェットポンプディフ
ューザ部出口冷却材圧力Ｐｄ）。

さて、第１図の圧力算出器５３は原子炉圧力測定器６７
、ジェットポンプディフューザ部差圧測定器６９、ジェ
ットポンプディフューザ部内冷却材流量測定器７１およ
び再循環系冷却材流量測定器７３および再循環系冷却材
温度測定器７５に電気的に接続される。原子炉圧力測定
器６７は原子炉圧力容器３１に設けられ、この原子炉圧
力容器３１内の圧力Ｐを測定する。ジェットポンプディ
フューザ部差圧測定器６９はジェットポンプディフュー
ザ部５７に設けられ、このジェットポンプディフューザ
部５７の差圧ΔＰを測定する。ジェットポンブディフエ
ーザ部内冷却材流最測定器７１は、ジェットポンプディ
フューザ部差圧ΔＰからジェットポンプディフューザ部
５７を流れる冷却材の流量Ｗｄを測定する。再循環系冷
却材流量測定器７３および再循環系冷却材温度測定器７
５は原子炉再循環系４９に設置され、それぞれ原子炉再
循環系４９を流れる冷却材の流ｆｆ１Ｗ　　Ｘ温度Ｔｏ
を測定する。

圧力算出器６３は、上記測定値Ｐ、ΔＰ、Ｗ、。

Ｗ、Ｔ、に基づき次式（１）を用いて、ジエントポンプ
スロート部５３内の冷却材最小圧力ＰＩＩｌを時系列に
算出する。

一〇　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・（１）
Ｐ　ニジエツトポンプスロート部出口冷却材圧力Ｐ　ニ
ジエツトポンプスロート部冷却材最小圧力Ｗ　ニジエツ
トポンプディフューザ流冷２ＪＪ材流ＦＷ５ニジエツト
ポンプ吸込部冷却材流量（＝Ｗ、−Ｗ、　） Ｗ　ニジエツトポンプ駆動水流量 Ａ　ニジエツトポンプスロート部流路面積ＡＳＳニジニ
ットポンプ吸込流流路面 積　ニジエツトポンプノズル部流路面積ρ　：冷却材密
度 Ｑ　：重力加速度 この式（１）はジェットポンプスロート部５３において
成立する運動量保存式であり、流路面積Ａ　　、Ａ　　
、Ａｏおよび重力加速度ｑは予め求めｓ ておく。また、流ｆｆ１Ｗｄ、Ｗｏはそれぞれジェット
ポンプディフューザ部内冷却材流量測定器７１、再循環
系冷却材流量測定器７３にて測定され、流ｆｆ１Ｗ８は
これらの測定値Ｗｄ　、ｗｏから算出される。冷却材密
度ρは、再循環系冷却材温度測定器７５および原子炉圧
力測定器６７にてそれぞれ測定された温度Ｔ　１圧力Ｐ
から算出される。ざらに、圧力Ｐｔは、ジェットポンプ
ディフューザ部５７において成立する次の運動量保存式
（２）から求める。

Ｐ　　−Ｐ。

Ｐｄ　ニジエツトポンプディフューザ部出口冷却材圧力 Ｋ　：局所圧力損失係数 ｆ　：摩擦係数 Ｌ　ニジエツトポンプディフューザ長さＤｌｌ：水力直
径 Ａｄ　ニジエツトポンプディフューザ部出口流路面積 Ｗ、ニジエツトポンプスロート部冷却材流量この式（２
）において式（１）と同一符号は同一概念を示す。面積
等Ａ、、に、Ｌ、Ｄ＃ｉはジェットポンプ４５の幾何学
形状から予め求める。摩擦係数ｆはジェットポンプディ
フューザ部冷却材流ＬＷｄの関数として算出する。また
、ジェットボンブディフエーザ部出口冷却材圧力Ｐｄは
、原子炉圧力測定器６７およびジェットポンプディフュ
ーザ部差圧測定器６９にてそれぞれ測定された圧力Ｐ、
ΔＰから算出する。なお、流ｆｆ１Ｗｔは流量Ｗｄと同
一値である。

このようにして圧力算出器６３で算出されたジェットポ
ンプスロート部５３の冷却材最小圧力Ｐ　は、圧力算出
器６３と電気的に接続された飽和温度算出表示器６５に
入力される。この飽和温度算出表示器６５は、冷却材の
蒸気圧曲線に基づき、入力されたジェットポンプスロー
ト部冷却材最小圧力Ｐ　からこの最小圧力Ｐ□に対応す
る飽和温度を算出し表示する。また、この飽和温度算出
表示器６５は、飽和温度とともに、再循環系冷却材温度
Ｔ。も表示し、原子カプラント運転員に提示する。

したがって、運転員は、飽和湿度算出表示器６５に表示
された飽和温度と再循環系冷却材温度Ｔ、とを比較する
ことにより、ジェットポンプスロート部５３におけるキ
ャビテーションの発生を直接監視することができる。ま
た、このキャビテーション監視装置６１によってキャビ
テーション発生直前の状態を適確に把握し、その直前状
態までジェットポンプを通常に作動させることができ、
その結果ジェットポンプ４５の安全性および効率を向上
させることができる。

また、このジェットポンプキャビテーション監視装置を
従来から使用されているキャビテーション防止装置と組
み合せれば、キャビテーション監視装置によってキヤご
チージョンの発生直前の状態を適確に把握し、キャビテ
ーション防止装置によってキャビテーションの発生を阻
止することができる。故に原子炉の安全性や効率を向上
させることができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明に係るジェットポンプキャビテー
ション監視装置によれば、圧力算出器にてジェットポン
プスロート部内の冷却材圧力を算出し飽和温度算出表示
器にて圧力算出器で算出された圧力に基づきジェットポ
ンプスロート部内の冷却材飽和温度を算出し表示するよ
うにしたことから、ジェットポンプスロート部内の冷却
材飽和温度を再循環系冷却材温度と比較することにより
、ジェットポンプスロート部におけるキャビテーショの
発生を直接監視することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るジェットポンプキャビテーショ
ン監視装置の一実施例が適用された沸騰水型原子炉の概
念図、第２図（Ａ＞はジェットポンプ内の冷却材の流動
状況を示す図、第２図（Ｂ）はジェットポンプ内の冷却
材の圧力変化を示ずグラフ、第３図は従来の沸騰水型原
子炉を示す概略図である。 ３１・・・原子炉圧力容器、４５・・・ジェットポンプ
、４つ・・・原子炉再循環系、５３・・・ジェットポン
プスロート部、５７・・・ジェットポンプディフエーザ
部、６１・・・ジェットポンプキャビデーション監視装
置、６３・・・圧力算出器、６５・・・飽和温度算出表
示器、６７・・・原子炉圧力測定器、６９・・・ジェッ
トポンプディフューザ部差圧測定器、７１・・・ジェッ
トポンプディフューザ部内冷却材流旧測定器、７３・・
・再循環系冷却材流量測定器、７５・・・再循環系冷却
材温度測定器、ＰＩＩｌ・・・ジェットポンプスロート
部冷却材最小圧力。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久ノズル部 、ヵ部　　　スト８部　　　　　　デイフ：Ｌ−サ一部
ジエツトポンプ軸方向長ざ （Ｂ） 蔓２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉圧力測定器、ジェットポンプディフューザ部
   差圧測定器、ジェットポンプディフューザ部内冷却材流
   量測定器、再循環系冷却材流量測定器および再循環系冷
   却材温度測定器に接続されてジェットポンプスロート部
   内の冷却材圧力を算出する圧力算出器と、この圧力算出
   器に接続され上記ジェットポンプスロート部内の冷却材
   圧力に基づいて冷却材の飽和温度を算出し表示する飽和
   温度算出表示器とを有して構成されるジェットポンプキ
   ャビテーション監視装置。 ２、飽和温度算出表示器には、再循環系冷却材温度も併
   せて表示される特許請求の範囲第１項記載のジェットポ
   ンプキャビテーション監視装置。