JP3597683B2 - 原子力発電プラント - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉への給水中に含まれる溶存酸素濃度を一定範囲内になるようにした原子力発電プラントに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の原子力発電プラントは、例えば図13に示すように構成されたものがある。図13において、原子炉1で発生した主蒸気は、高圧タービン2および低圧タービン3で仕事をした後に復水器4において凝縮され、復水となる。この復水は復水ポンプ5によって昇圧され、低圧給水加熱器6,7において加熱され、復水管8を通って給水ポンプ9に導かれる。すなわち、復水は給水として給水ポンプ9で昇圧され、高圧給水加熱器10,11でより高温に加熱された後、給水管12を通って原子炉1に供給される。
【0003】
一方、低圧給水加熱器6,7および高圧給水加熱器10,11へは、高圧タービン2および低圧タービン3からの抽気がそれぞれ抽気管13a,13b,13cを通って供給され、低圧給水加熱器6,7および高圧給水加熱器10,11内において復水または給水と熱交換することによって凝縮してドレンが生成する。低圧給水加熱器6,7で生じたドレンは、低圧ドレンタンク14で一時滞留した後、低圧ドレンポンプ15で昇圧され、復水管8に供給されて復水と混合されるように構成されている。他方、高圧給水加熱器10,11で生じたドレンは、高圧ドレンタンク16で一時滞留した後、高圧ドレンポンプ17で昇圧され、復水管8に供給されて復水と混合されるように構成されている。
【0004】
低圧給水加熱器6,7および高圧給水加熱器10,11へ供給される抽気蒸気には、酸素などの不凝縮ガスが多量に含まれており、この不凝縮ガスが器内に滞留すると、伝熱性能を低下させることから、各器内の不凝縮ガスはベント管18を通じて復水器4へ排出されるように構成されている。
【0005】
さらに、高圧ドレンタンク16および低圧ドレンタンク14へは、それぞれ高圧給水加熱器群および低圧給水加熱器群の最低圧加熱器ならびにそれよりも1段圧力の高い加熱器からのドレンが独立して流入するように構成されており、各タンク14,16の器内圧力は、それぞれ対応する最低圧加熱器の器内圧力と均圧されるようにバランス管19,20で連通されている。
【0006】
また、高圧タービン2と低圧タービン3との間には、湿分分離加熱器21および第1段加熱器22,第2段加熱器23が設置され、これら湿分分離加熱器21および第1段加熱器22,第2段加熱器23は、高圧タービン2の排気から湿分を除去し、その後高圧タービン抽気および主蒸気の2段階で加熱する機器であり、除去した湿分はドレンとして湿分分離器ドレンタンク24で一時滞留させた後、高圧ドレンタンク16へ排出するように構成されている。そして、2段の加熱器22,23内で発生したドレンは、それぞれ第1段加熱器ドレンタンク25および第2段加熱器ドレンタンク26で一時滞留させた後、最も圧力の高い高圧給水加熱器10へ排出されるようになっている。
【0007】
また、第1段加熱器22および第2段加熱器23は、器内での凝縮流動を安定させるため、それぞれベント管27を通じて最も圧力の高い高圧給水加熱器10へ掃気を行うように構成されている。さらに、最も圧力の高い高圧給水加熱器10が使用できない場合に備えて、ベント管27と復水器4を連結する非常用ベント管28が設けられており、弁29と弁30を操作することによって掃気先を復水器4に切替可能に構成されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、原子炉1への給水中に含まれる溶存酸素濃度は、プラントの水質基準などである一定範囲内となるように規定されている。これは溶存酸素濃度が高くなると、炭素鋼の腐食速度が急激に上昇し、また溶存酸素濃度が低くなると、炭素鋼のエロージョン,コロージョンが促進することから、溶存酸素濃度の基準値としては、例えば15〜200ppbとなるように規定している。
【0009】
原子炉内では、水が中性子照射により分解されるため、タービン排気蒸気中および抽気蒸気中には、多量の酸素が含まれている。タービン2,3の排気蒸気に関しては、そのまま復水器4に流入し、真空脱気されることにより、復水中に残る溶存酸素濃度は、基準値内の下限値内または下限値以下まで低くなる。下限値以下となった場合は、別途酸素注入系から強制的に酸素を供給することにより、水質をコントロールし支障なく運転できるようになっている。
【0010】
また、抽気蒸気についても各熱交換器において不凝縮ガスを復水器4へ連続的に抽出することで、ドレン水中の溶存酸素濃度を数100ppb程度のオーダーまで低減させることができ、さらにドレンカスケードプラントでは、最終的に復水器4へ回収されることから、タービン排気蒸気と同様に復水器4で真空脱気されることで、基準値レベルまで溶存酸素濃度を下げることができる。
【0011】
しかしながら、近年の原子力発電プラントにおいては、プラントの高効率化を達成するために、前述したようにドレンポンプアップ方式を採用していることから、従来プラントにおいて数100ppb程度の溶存酸素濃度となっているヒータドレンを復水に注入すると、ドレン注入点より下流側での基準値の確保は困難となる。
【0012】
さらに、湿分分離加熱器21および第1段加熱器22,第2段加熱器23による再熱サイクルを採用した場合、高圧給水加熱器10,11のドレン量が増加することから、ドレンポンプアップ方式では給水溶存酸素濃度に対するドレン水質の影響の割合が大きくなるとともに、ヒータドレン系へ持ち込まれる酸素ガスの絶対量が増加することになり、給水溶存酸素濃度を基準値内に収めることはますます困難であるという課題があった。
【0013】
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、原子炉への給水中に含まれる溶存酸素濃度を一定範囲内に収めるようにした原子力発電プラントを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記第2の管路に減圧手段を設けたことを特徴とする。
【0015】
本発明によれば、第2の管路に減圧手段を設けたことにより、第1の熱交換器の器内圧力が下がり、これに伴ってタンク内の圧力も低下する。タンクに流入する凝縮水のうちタンクと均圧している第1の熱交換器よりも圧力の高い第2の熱交換器の凝縮水は、タンク内の圧力が下がると、フラッシュ量が増加する。
【0016】
ここで、タンク内の凝縮水の溶存酸素濃度は、飽和状態においてヘンリーの法則に従ってタンク内の酸素分圧に比例する。そして、フラッシュ量が増加したことにより、タンク内の蒸気分圧が増え、相対的に酸素分圧は低下することになり、タンク内の凝縮水の溶存酸素濃度を低下させることができる。
【0017】
請求項2の発明は、請求項1記載の原子力発電プラントにおいて、減圧手段に変えて圧力調節手段を設けたことを特徴とする。
【0018】
本発明によれば、請求項1の発明と同様にタンク内の圧力を下げることで、タンク内の凝縮水の溶存酸素濃度を低下させることができるとともに、減圧量を調節することで、溶存酸素濃度の低下量を加減することができる。
【0019】
請求項3の発明は、原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記原子炉で発生した主蒸気を前記タービンに供給する主蒸気管から主蒸気注入管を分岐し、この主蒸気注入管を前記タンクに接続したことを特徴とする。
【0020】
本発明によれば、主蒸気をタンク内に導入することにより、タンク内の蒸気量が増加し、酸素分圧が低下するので、凝縮水中の溶存酸素濃度を低下させることができる。
【0021】
請求項4の発明は、原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記第2の管路および第3の管路のいずれか一方から抽気注入管を分岐し、この抽気注入管を前記タンクに接続したことを特徴とする。
【0022】
本発明によれば、タンクと均圧されている第1の熱交換器よりも高い圧力の抽気蒸気をタンクに導くことにより、タンク内の蒸気量が増加し、酸素分圧が低下するので、凝縮水中の溶存酸素濃度を低下させることができる。
【0023】
請求項5の発明は、原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記タービンの抽気を加熱する加熱手段を設け、この加熱手段と前記タービンを接続する抽気管から抽気注入管を分岐し、この抽気注入管を前記タンクに接続したことを特徴とする。
【0024】
本発明によれば、請求項4の発明と同様の作用となる。
【0025】
請求項6の発明は、原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記第2の熱交換器に設けた凝縮水冷却手段と、この凝縮水冷却手段を通った凝縮水を前記タンクに供給する第4の管路と、この第4の管路に接続され前記凝縮水冷却手段を迂回する凝縮水バイパス管とを有したことを特徴とする。
【0026】
本発明によれば、タンクと均圧されている第1の熱交換器よりも高い圧力の抽気で加熱している第2の熱交換器の凝縮水は、凝縮水冷却手段を通過することで過冷却されているものの、凝縮水冷却手段を迂回してきた飽和水と混合するで、過冷却度が少なくなり、タンクに流入してきた時のフラッシュ蒸気量が増加し、酸素分圧が低下するので、凝縮水中の溶存酸素濃度を下げることができる。
【0027】
請求項7の発明は、原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記第2の熱交換器に凝縮水冷却手段を設け、前記第2の熱交換器の初温度差を5.6℃よりも大きく設定したことを特徴とする。
【0028】
本発明によれば、タンクと均圧されている第1の熱交換器よりも高い圧力の抽気で加熱している第2の熱交換器の過冷却度が少なくなることから、請求項6の発明と同様の作用により、凝縮水中の溶存酸素濃度を下げることができる。
【0031】
請求項8の発明は、原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその上流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の低い段落に設けられた抽気口と第6の管路で接続された第3の熱交換器とを備え、この第3の熱交換器と前記タンクとを第7の管路で接続したことを特徴とする。
【0032】
本発明によれば、凝縮水から脱気された酸素を第7の管路によってタンクと均圧されている第1の熱交換器よりも圧力の低い第3の熱交換器に直接排出することができるので、凝縮水中の溶存酸素濃度を下げることができるとともに、酸素に伴って抽出された蒸気の熱量を排出先の第3の熱交換器の加熱源として利用することができる。
【0033】
請求項9の発明は、原子炉に前記タービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記タービンの抽気を加熱する加熱手段と、前記タービンの排気蒸気の凝縮水にする復水器と、前記加熱手段に接続され不凝縮ガスを前記第2の熱交換器に供給する第8の管路に設置された第1の弁と、前記第8の管路から分岐して前記復水器に接続した第9の管路に設置された第2の弁とを有し、予め規定した発電機未満では前記第1の弁を閉、前記第2の弁を開とする一方、それ以上では前記第1の弁を開、前記第2の弁を閉とするインターロックを構成したことを特徴とする。
【0034】
本発明によれば、規定した発電機未満では、加熱蒸気中に含まれる酸素ガスの大部分を第9の管路により直接復水器に排出することができるので、凝縮水中の溶存酸素濃度を下げることができる。
【0035】
請求項10の発明は、原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその上流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の低い段落に設けられた抽気口と第6の管路で接続された第3の熱交換器とを備え、前記タービンの抽気を加熱する加熱手段を設け、この加熱手段と前記第3の熱交換器とを第8の管路で接続したことを特徴とする。
【0036】
本発明によれば、加熱蒸気中に含まれる酸素ガスの大部分を第8の管路によりタンクと均圧されている第1の熱交換器よりも圧力の低い第3の熱交換器に直接排出することができるので、凝縮水中の溶存酸素濃度を下げることができるとともに、酸素に伴って抽出された蒸気の熱量を排出先の第3の熱交換器の加熱源として利用することができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、従来の構成と同一または対応する部分には図13と同一の符号を用い、その重複する説明を省略する。
【0038】
[第1実施形態]
図1は本発明に係る原子力発電プラントの第1実施形態を示す系統図である。
【0039】
図1に示すように、原子炉1で発生した主蒸気は、高圧タービン2および低圧タービン3で仕事をした後に復水器4において凝縮され、復水となる。この復水は復水ポンプ5によって昇圧され、低圧給水加熱器6,7において加熱され、第1の管路としての復水管8を通って給水ポンプ9に導かれる。
【0040】
また、原子炉1に高圧タービン2および低圧タービンの排気蒸気の凝縮水を供給する復水管8には、第1の熱交換器としての高圧給水加熱器11が設置され、この高圧給水加熱器11は、第2の管路としての抽気管13bにより高圧タービン2の抽気口と接続されている。
【0041】
さらに、復水管8には、高圧給水加熱器11と直列にかつその下流側に第2の熱交換器としての高圧給水加熱器10が設置され、この高圧給水加熱器10は、高圧給水加熱器11と接続された高圧タービン2の抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路としての抽気管13aにより接続されている。
【0042】
そして、高圧給水加熱器10,11の凝縮水(以下、ドレンとも言う。)は、それぞれ高圧ドレンタンク16に溜められ、この高圧ドレンタンク16内の凝縮水が圧送手段としての高圧ドレンポンプ17により復水管8に圧送されて復水と混合される。高圧ドレンタンク16は、バランス管19を通して高圧給水加熱器11と均圧されている。
【0043】
ところで、本実施形態では、図1に示すように高圧ドレンタンク16と均圧された高圧給水加熱器11へ加熱蒸気を供給している抽気管13bに減圧装置31が設置されている。
【0044】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【0045】
高圧給水加熱器11へ加熱蒸気を供給している抽気管13bに減圧装置31を設置することで、高圧給水加熱器11入口における抽気蒸気圧力が下がり、これに伴って高圧給水加熱器11と均圧されている高圧ドレンタンク16の器内圧力も低下する。
【0046】
高圧ドレンタンク16へ流入する他のドレンとしては、高圧給水加熱器10のドレンおよび湿分分離加熱器21のドレンがあるが、減圧装置31を設置してもこれらのドレンのエンタルピーは、ほとんど変わらないため、高圧ドレンタンク16の器内圧力が低下すると、フラッシュ蒸気量が増加することになる。
【0047】
特に、湿分分離加熱器21のドレン中には、溶存酸素がほとんど含まれていないことが知られていることから、これらのドレンのフラッシュ蒸気量が増加すると、高圧ドレンタンク16内の蒸気分圧が増加し、酸素分圧が減少する。ここで、高圧ドレンタンク16内のドレンの溶存酸素濃度は、飽和状態においてヘンリーの法則に従って高圧ドレンタンク16内の酸素分圧に比例する。
【0048】
これにより、高圧ドレンタンク16内のドレン中に溶け込むことができる酸素の量がヘンリーの法則により減少することになり、結果的にドレン中の溶存酸素濃度を低減させることができる。
【0049】
このように本実施形態によれば、高圧給水加熱器11へ加熱蒸気を供給している抽気管13bに減圧装置31を設置することにより、高圧ドレンタンク16内のドレン中の溶存酸素濃度を低減させることができる。
【0050】
したがって、そのドレンを復水系へポンプアップしている原子力発電プラントにおいて、給水中の溶存酸素濃度を基準値に収められることから、炭素鋼の腐食速度およびエロージョン,コロージョンの進展を適正な範囲内で保持することができる。
【0051】
[第2実施形態]
図2は本発明に係る原子力発電プラントの第2実施形態を示す系統図である。なお、前記第1実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明する。以下の各実施形態でも同様である。
【0052】
本実施形態では、図2に示すように第1実施形態の減圧装置31に変えて、圧力調節手段としての圧力調節装置32およびコントローラ33が設置されている。すなわち、本実施形態は、高圧ドレンタンク16と均圧された高圧給水加熱器11への加熱蒸気を供給している第2の管路としての抽気管13bに、圧力調節手段としての圧力調節装置32およびコントローラ33が設置されている。
【0053】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【0054】
高圧給水加熱器11へ加熱蒸気を供給している抽気管13bに圧力調節装置32およびコントローラ33を設置することで、高圧給水加熱器11入口における抽気蒸気圧力を下げることができ、図1に示す第1実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【0055】
また、圧力調節装置32およびコントローラ33で高圧給水加熱器11の減圧量を調節することにより、高圧ドレンタンク16内でのドレンフラッシュ量を加減することができ、結果的にドレン中の溶存酸素濃度を加減することができる。
【0056】
[第3実施形態]
図3は本発明に係る原子力発電プラントの第3実施形態を示す系統図である。
【0057】
本実施形態では、図3に示すように原子炉1で発生した主蒸気を高圧タービン2に供給する主蒸気管34から主蒸気注入管35を分岐し、この主蒸気注入管35を高圧ドレンタンク16に接続している。
【0058】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【0059】
主蒸気注入管35を高圧ドレンタンク16に接続することにより、高圧ドレンタンク16内の蒸気量を増加させ、その高圧ドレンタンク16内の酸素分圧を下げることができる。また、高圧ドレンタンク16と均圧している高圧給水加熱器11から高圧ドレンタンク16へ流入してくるドレンは、理想的には飽和水となるが、現実には過冷却水であり、これを主蒸気注入管35からの主蒸気で飽和状態まで加熱することにより、過冷却水に溶け込んでいた酸素を脱気することができる。
【0060】
以上2つの作用により、高圧ドレンタンク16内におけるドレンの溶存酸素濃度を低減させることができることから、前記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0061】
[第4実施形態]
図4は本発明に係る原子力発電プラントの第4実施形態を示す系統図である。
【0062】
本実施形態では、図4に示すように第3の管路としての抽気管13aから抽気注入管36を分岐し、この抽気注入管36を高圧ドレンタンク16へ接続している。そして、抽気管13aは、高圧タービン2において高圧給水加熱器11と接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口に接続されている。
【0063】
これにより、高圧ドレンタンク16と均圧された高圧給水加熱器11へ抽気管13bにより供給している抽気圧力以上の圧力を高圧ドレンタンク16に供給し、高圧ドレンタンク16内の蒸気量を増加させることができる。
【0064】
すなわち、高圧ドレンタンク16と均圧された高圧給水加熱器11へ供給している抽気よりも高い圧力の抽気蒸気を高圧ドレンタンク16に導くことにより、この高圧ドレンタンク16内の蒸気量が増加し、酸素分圧が低下するので、高圧ドレンタンク16内におけるドレンの溶存酸素濃度を低減させることができる。これにより、前記第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0065】
[第4実施形態の変形例]
図5および図6は、それぞれ本発明に係る原子力発電プラントの第4実施形態の第1および第2変形例を示す系統図である。
【0066】
図5に示す第1変形例では、高圧タービン2の抽気を加熱する加熱手段としての第1段加熱器22への抽気管13dから、図6に示す第2変形例では、高圧ドレンタンク16と均圧している高圧給水加熱器11への抽気管13bからそれぞれ抽気注入管36を分岐し、この抽気注入管36を高圧ドレンタンク16に接続することにより、高圧ドレンタンク16内の蒸気量を増加させることができる。これにより、前記第3実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【0067】
[第5実施形態]
図7は本発明に係る原子力発電プラントの第5実施形態を示す系統図である。
【0068】
図7に示すように高圧給水加熱器10には、通常凝縮水冷却手段としてのドレン冷却部37が内蔵されており、高圧給水加熱器10内において加熱蒸気を給水と熱交換して発生したドレンは、そこでさらに給水と熱交換を行って過冷却水となる。ここでは、ドレン冷却部37へ流入する前のドレンを取り出せるように高圧給水加熱器10に凝縮水バイパス管としてのドレン冷却部バイパス管38が接続され、このバイパス管38がドレン冷却部37を通ったドレンが流れる第4の管路としての高圧ドレン管39に接続されている。
【0069】
したがって、過冷却していないドレンをドレン冷却部バイパス管38を通じて過冷却水と混合させることにより、ドレンの過冷却度を低減させることになる。このドレンを高圧ドレンタンク16へ流入させると、フラッシュ蒸気量が増加し、器内の酸素分圧が低下するため、ドレン中の溶存酸素濃度を低減させることができる。
【0070】
すなわち、本実施形態では、高圧ドレンタンク16と均圧された高圧給水加熱器11よりも高い圧力の抽気で加熱している高圧給水加熱器10のドレンは、ドレン冷却部37を通過することで過冷却されているものの、ドレン冷却部37をバイパスしてきた飽和水と混合することにより、過冷却度が少なくなり、高圧ドレンタンク16に流入してきた時のフラッシュ蒸気量が増加し、酸素分圧が低下するので、高圧ドレンタンク16内におけるドレンの溶存酸素濃度を低減させることができる。
【0071】
[第6実施形態]
図8は本発明に係る原子力発電プラントの第6実施形態を示す系統図である。
【0072】
本実施形態では、図8に示すように高圧給水加熱器10のドレン冷却部37出口のドレン温度T2と高圧給水加熱器10へ流入する給水の温度T1との差を初温度差(ドレンクーリングゾーンアプローチ)と呼んでいる。高圧給水加熱器10を設計する上で従来上記初温度差は5.6℃となるように伝熱面積を決定しているが、本実施形態ではこれを例えば8.0℃となる高圧給水加熱器10を設置している。
【0073】
したがって、高圧給水加熱器10の初温度差を5.6℃よりも高く設定したことにより、高圧ドレンタンク16と均圧された高圧給水加熱器11よりも高い圧力の抽気で加熱している高圧給水加熱器10のドレンの過冷却度が低減し、図7に示す前記第5実施形態と同様な作用により高圧ドレンタンク16内における溶存酸素濃度を低減させることができる。
【0074】
[第7実施形態]
図9は本発明に係る原子力発電プラントの第7実施形態を示す系統図である。
【0075】
本実施形態では、図9に示すように高圧ドレンタンク16と復水器4とが第5の管路としてのドレンタンクベント管40により接続されている。
【0076】
高圧ドレンタンク16で脱気された酸素ガスは、通常バランス管19を通じて高圧ドレンタンク16と均圧している高圧給水加熱器11へ排出され、さらにベント管18を通って復水器4へ排出される。
【0077】
しかしながら、バランス管19の設置位置の制約により、効果的な酸素ガスの排出が阻害されたり、ベント管18の容量が不十分である場合などから高圧ドレンタンク16に酸素ガスが滞留してしまう可能性がある。
【0078】
このような不具合を防止するためにドレンタンクバランス管40により、高圧ドレンタンク16内の酸素滞留部から直接復水器4へ酸素ガスを排出することにより、ドレン中の溶存酸素濃度を下げることができる。
【0079】
[第8実施形態]
図10は本発明に係る原子力発電プラントの第8実施形態を示す系統図である。
【0080】
図10に示すように、復水管8には、高圧給水加熱器11と直列にかつその上流側に第3の熱交換器としての低圧給水加熱器6が設置され、この低圧給水加熱器6は、高圧給水加熱器11に接続している抽気口より圧力の低い段落に設けられた抽気口と第6の管路である抽気管13cにより接続されている。
【0081】
そして、本実施形態では、高圧ドレンタンク16と低圧給水加熱器6とが第7の管路としてのドレンタンクベント管41により接続されている。
【0082】
このドレンタンクベンナト管41を通じて高圧ドレンタンク16内の酸素ガスを排出することにより、図9に示す前記第7実施形態と同様な作用および効果が得られるとともに、酸素ガスに伴って排出した蒸気の熱量を低圧給水加熱器6の加熱源として利用することができる。
【0083】
[第9実施形態]
図11は本発明に係る原子力発電プラントの第9実施形態の制御系を示す回路図である。なお、第9実施形態の原子力発電プラントにおける系統の構成は、図13と同様であるので省略する。
【0084】
図11において、42はNOT回路、43はOR回路、(WO)はWIPE OUT回路である。本実施形態は、これらの回路を組み合わせ、発電機出力α%未満の状態では、加熱手段としての第1段,第2段加熱器22,23の第8の管路としてのベント管27に設置された第1の弁である弁29が閉、第1段,第2段加熱器22,23の第9の管路としての非常用ベント管28に設置された第2の弁である弁30が開することにより、第1段加熱器22および第2段加熱器23のベント先が復水器4に切替わるようなインターロックに構成されている。
【0085】
ここで、第1段,第2段加熱器22,23は、高圧タービン2の抽気を加熱し、ベント管27を介して第2の熱交換器としての高圧給水加熱器10と接続され、発生した不凝縮ガスを高圧給水加熱器10に供給する。また、ベント管27から非常用ベント管28が分岐され、この非常用ベント管28は復水器4と接続されている。
【0086】
これにより、高圧給水加熱器10へ流入する酸素ガスの絶対量が減少し、高圧ドレンタンク16へ流入する酸素ガスの絶対量が減少することで、高圧ドレンタンク16中の溶存酸素濃度を低減することができる。
【0087】
また、発電機出力αを100%以下にしておけば、定格運転時にはベント先を高圧給水加熱器10に戻すことができ、ベント蒸気の熱量を有効利用することができる。これは、部分負荷帯において高圧ドレンタンク16のドレン中の溶存酸素濃度が定格負荷時よりも高くなることから、部分負荷帯での溶存酸素濃度の低減に対して有効である。
【0088】
[第10実施形態]
図12は本発明に係る原子力発電プラントの第10実施形態を示す系統図である。
【0089】
本実施形態では、図12に示すように第1段加熱器22および第2段加熱器23の第8の管路としてのベント管27が第3の熱交換器としての低圧給水加熱器6と接続されている。
【0090】
このように構成することより、第1段加熱器22および第2段加熱器23のベント蒸気を全て低圧給水加熱器6へ排出することができ、高圧給水加熱器10および高圧ドレンタンク16へ流入する酸素ガスの絶対量が減少することで、高圧ドレンタンク16中の溶存酸素濃度を低減することができるとともに、酸素ガスに伴って抽出した蒸気の熱量を低圧給水加熱器6の加熱源として利用することができる。
【0091】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ドレンタンク内のドレン中の溶存酸素濃度を低減させることができ、そのドレンを復水系へポンプアップしている原子力発電プラントにおいて、給水中の溶存酸素濃度を基準値に収められることから、炭素鋼の腐食速度およびエロージョン,コロージョンの進展を適正な範囲内で保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子力発電プラントの第1実施形態を示す系統図。
【図2】本発明に係る原子力発電プラントの第2実施形態を示す系統図。
【図3】本発明に係る原子力発電プラントの第3実施形態を示す系統図。
【図4】本発明に係る原子力発電プラントの第4実施形態を示す系統図。
【図5】本発明に係る原子力発電プラントの第4実施形態の第1変形例を示す系統図。
【図6】本発明に係る原子力発電プラントの第4実施形態の第2変形例を示す系統図。
【図7】本発明に係る原子力発電プラントの第5実施形態を示す系統図。
【図8】本発明に係る原子力発電プラントの第6実施形態を示す系統図。
【図9】本発明に係る原子力発電プラントの第7実施形態を示す系統図。
【図10】本発明に係る原子力発電プラントの第8実施形態を示す系統図。
【図11】本発明に係る原子力発電プラントの第9実施形態の制御系を示す回路図。
【図12】本発明に係る原子力発電プラントの第10実施形態を示す系統図。
【図13】従来の原子力発電プラントを示す系統図。
【符号の説明】
1 原子炉
2 高圧タービン
3 低圧タービン
4 復水器
5 復水ポンプ
6,7 低圧給水加熱器
8 復水管(第1の管路)
9 給水ポンプ
10 高圧給水加熱器(第2の熱交換器)
11 高圧給水加熱器(第1の熱交換器)
12 給水管
13a 抽気管(第3の管路)
13b 抽気管(第2の管路)
13c 抽気管(第6の管路)
13d 抽気管
14 低圧ドレンタンク
15 低圧ドレンポンプ
16 高圧ドレンタンク
17 高圧ドレンポンプ(圧送手段)
18 ベント管
19,20 バランス管
21 湿分分離加熱器
22 第1段加熱器(加熱手段)
23 第2段加熱器
24 湿分分離器ドレンタンク
25 第1段加熱器ドレンタンク
26 第2段加熱器ドレンタンク
27 ベント管(第8の管路)
28 非常用ベント管(第9の管路)
29,30 弁
31 減圧装置(減圧手段)
32 圧力調節装置(圧力調節手段)
33 コントローラ
34 主蒸気管
35 主蒸気注入管
36 抽気注入管
37 ドレン冷却部
38 ドレン冷却部バイパス管(凝縮水バイパス管)
39 高圧ドレン管(第4の管路)
40 ドレンタンクベント管(第5の管路)
41 ドレンタンクベント管(第7の管路)
42 NOT回路
43 OR回路
Claims (10)
- 原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記第2の管路に減圧手段を設けたことを特徴とする原子力発電プラント。
- 請求項1記載の原子力発電プラントにおいて、減圧手段に変えて圧力調節手段を設けたことを特徴とする原子力発電プラント。
- 原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記原子炉で発生した主蒸気を前記タービンに供給する主蒸気管から主蒸気注入管を分岐し、この主蒸気注入管を前記タンクに接続したことを特徴とする原子力発電プラント。
- 原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記第2の管路および第3の管路のいずれか一方から抽気注入管を分岐し、この抽気注入管を前記タンクに接続したことを特徴とする原子力発電プラント。
- 原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記タービンの抽気を加熱する加熱手段を設け、この加熱手段と前記タービンを接続する抽気管から抽気注入管を分岐し、この抽気注入管を前記タンクに接続したことを特徴とする原子力発電プラント。
- 原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記第2の熱交換器に設けた凝縮水冷却手段と、この凝縮水冷却手段を通った凝縮水を前記タンクに供給する第4の管路と、この第4の管路に接続され前記凝縮水冷却手段を迂回する凝縮水バイパス管とを有したことを特徴とする原子力発電プラント。
- 原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記第2の熱交換器に凝縮水冷却手段を設け、前記第2の熱交換器の初温度差を5.6℃よりも大きく設定したことを特徴とする原子力発電プラント。
- 原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその上流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の低い段落に設けられた抽気口と第6の管路で接続された第3の熱交換器とを備え、この第3の熱交換器と前記タンクとを第7の管路で接続したことを特徴とする原子力発電プラント。
- 原子炉に前記タービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段とを備え、前記タービンの抽気を加熱する加熱手段と、前記タービンの排気蒸気の凝縮水にする復水器と、前記加熱手段に接続され不凝縮ガスを前記第2の熱交換器に供給する第8の管路に設置された第1の弁と、前記第8の管路から分岐して前記復水器に接続した第9の管路に設置された第2の弁とを有し、予め規定した発電機未満では前記第1の弁を閉、前記第2の弁を開とする一方、それ以上では前記第1の弁を開、前記第2の弁を閉とするインターロックを構成したことを特徴とする原子力発電プラント。
- 原子炉にタービンの排気蒸気の凝縮水を供給する第1の管路に設置されるとともに、前記タービンの抽気口と第2の管路で接続された第1の熱交換器と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその下流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の高い段落に設けられた抽気口と第3の管路で接続された第2の熱交換器と、前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器の凝縮水を溜めるとともに、前記第1の熱交換器と均圧されたタンクと、このタンク内の凝縮水を前記第1の管路に圧送する圧送手段と、前記第1の管路に前記第1の熱交換器と直列にかつその上流側に設置されるとともに、前記第1の熱交換器に接続している抽気口より圧力の低い段落に設けられた抽気口と第6の管路で接続された第3の熱交換器とを備え、前記タービンの抽気を加熱する加熱手段を設け、この加熱手段と前記第3の熱交換器とを第8の管路で接続したことを特徴とする原子力発電プラント。
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