JPH04148895A - 冷却材再循環ポンプ速度制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は原子炉冷却材強制循環型の沸騰水型原子炉にお
いて、給水温度低下時に、中性子束の発振に対する余裕
の増加を図った再循環ポンプ速度制御装置に関する。

（従来の技術） 沸騰水型原子炉を有する発電プラントは、原子炉建屋内
に原子炉格納容器が設けられており、この原子炉格納容
器内には冷却材（水）と複数の燃料集合体および制御棒
等からなる炉心が収容されてなる原子炉圧力容器が格納
されている。冷却水は炉心を」１昇する際炉心の核反応
によって昇温し水と蒸気の二相流状態となる。この二相
流は気水分離器により水と蒸気に分離され、その内蒸気
は蒸気乾燥器により乾燥蒸気となる。この乾燥蒸気は原
子炉圧力容器に接続された主蒸気配管系を介してタービ
ンに送られタービンを駆動させる。

このタービンの駆動により発電機が回転し、発電する。

タービンで仕事をした蒸気は復水器内に導入されて復水
となり、給水加熱器により昇温された後に給水ポンプに
より再度原子炉圧力容器内に環流する。ここで、給水か
熱器による給水の加熱は蒸気を主蒸気から注気すること
により行われる。

ところで、従来の商用の沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲと
いう）では原子炉圧力容器の外部に設けられた２台の大
型の再循環ポンプにより原子炉冷却材を強制循環させて
いる。また原子炉圧力容器内に小型の再循環ポンプを複
数台設け、原子炉冷却＋４を強制再循環さぜるＢＷＲも
ある。これらのＢＷＲの出力制御は制御棒操作の他に再
循環ポンプの回転数を変化させ炉心入口流量を制御する
ことにより行われる。しかしながら炉心冷却相流量に対
する原子炉熱出力の割合が大きいときには、中性子束が
発振状態となる可能性が大きいため、高出力低流量領域
には、安定性制限曲線として、制御棒引抜阻止ロジック
及び再循環ポンプ速度低下ｆｉｌｌ止ロジックが設けら
れている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記給水加熱器に至る注気配管」−の弁
が閉じたり、配管の破断が発生した場合には給水加熱喪
失となり、給水温度は低下する。

この場合、炉心入口部での冷却材サブクール度が増大す
るため原子炉出力が上昇する。従って前記制御棒引抜阻
止ロジックや再循環ポンプ速度低下阻止ロジックを備え
たＢＷＲにおいても原子炉が高出力低流量状態で運転中
に給水加熱喪失が発生ずると、炉心冷却材流量に対する
原子炉熱出力の割合がさらに増加するため中性子束の発
振現象が発生する可能性か強まる課題かある。

本発明はに記課題を解決するために成されたもので、高
出力低流量状態で運転中に給水加熱喪失か発生した場合
にも、中性子束の発振現象が起こるのを防止する再循環
ポンプ速度制御装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る原子炉冷月利再循環ポンプの回転速度を制
御する冷却材再循環ポンプ速度においては、原子炉熱出
力と炉心入口流計で代表される運転点が原子炉出力の発
振限界に近い運転領域にあるときに、定常状態からの給
水温度低下幅に応じて再循環ポンプ速度を増加させて成
ることを特徴とする。

（作　用） 本発明では、原子炉運転点が高出力低流量の発振限界に
近い運転領域にあるとき、給水加熱喪失により給水温度
か定常状態よりも低ドした場合に再循環ポンプ駆動電源
に対してランプ状の再循環ポンプ速度増加要求信号を出
力する。再循環ポンプ速度を増加させると炉心流量も増
加する。このとき炉心流量の増加に伴ない原子炉出力も
増加するが、ＢＷＲの特性として、炉心流量を準定常状
態で増加させた場合、ある一定の炉心流量増加率の方が
原子炉出力増加率よりも大きくなる。従って、給水が熱
喪失による炉心入ロサブクール度の増大と、炉心流量の
増加により原子炉出力は増加するものの、炉心流量の増
加により、炉心冷却（］流量に対する原子炉出力の増大
は抑制されるため、原子炉出力の発振に対して余裕を確
保することができる。

（実施例） 第１図から第４図を参照して本発明の第１の実施例を説
明する。第１図はＢＷＲの概略構成を示す系統図である
。図中符号１は原子炉格納容器を示し、この原子炉格納
容器１は図示しない原子炉建屋内に設置されている。原
子炉格納容器１内には原子炉圧力容器２か図示しないペ
デスタル上に設置されている。この原子炉圧力容器２内
には、炉心３が収容されているとともに、冷却月４が収
容されている。」−記炉心３は複数の燃料集合体および
制御棒３ａから構成されており、また冷却材４は再循環
系８により強制循環されている。この再循環系８は、炉
心３の外周のダウンカマ部に設置された複数台のジェッ
トポンプ５．原子炉圧力容器１の外部に設置された再循
環ポンプ６及びこれらジェットポンプ５および再循環ポ
ンプ６との間に配設された再循環系配管７とから構成さ
れている。冷却材４は炉心３を上方に向って流通する際
、炉心３の核反応熱により昇温し、水と蒸気の二相流状
態となる。二相流状態となった冷却材４は炉心３の上方
に設けられた図示しない気水分離器により水と蒸気とに
分離され、その内蒸気は気水分離器の上方に設けられた
蒸気乾燥器に流入して乾燥された乾燥蒸気となり、原子
炉圧力容器２の−に部に接続された主蒸気管９を介して
タービン１０に移送される。一方、前記分離された水は
ダウンカマ部を介して炉心３の下方に流入し、再度炉心
３を上方に流通する。主蒸気管９の原子炉格納容器１の
貫通部前後には、主蒸気隔離弁（以下ＭＳＩ■という）
ｌｌおよび１２が夫々介挿されている。ＭＳＩＶｌ、２
とタービン１０との間には、主蒸気止め弁１３および主
蒸気ド限弁１４か順次介挿されている。

そ【７”Ｃ１タービン１０に移送された蒸気は、そこで
ター　ビンｌＯを駆動させ、その結果はタービン１０に
連結された発電機１５が回転する。タービン１０を駆動
させた蒸気は、タービン１０の下方に設置された復水器
１６内に収容され、そこで凝縮化された復水となる。こ
の復水は、復水ポンプ１７．給水加熱器１８、タービン
駆動原子炉給水ポンプ１９および電動機駆動機給水ポン
プ給水制御弁２０を介して給水配管１９ａによって原子
炉圧力容器２内に導入され、炉心３のＦ方に給水される
。

ここで給水の加熱は、主蒸気を注気配管１８ｂを介Ｌ５
て給水加熱器１８に移送することによって行われる。注
気配管１８ａには汁気調整弁１８ｂが介挿されている。

ＭＳＩＶｌ、２と主蒸気止め弁１３との間の主蒸気管９
と復水器１Ｇとの間にはタービンバイパス管２１が配設
されている。このタービンバイパス管２１にはタービン
バイパス弁２２が介挿されている。すなわち、負荷遮断
が発生した場合には、主蒸気下限弁１４が閉弁し、同時
にタービンバイパス弁２２が開弁する。それによって蒸
気タービンバイパス管２１を介して復水器１６に直接導
入される。

また主蒸気管９のＭＳＩＶｌｌの入口側には、主蒸気逃
し安全弁２３が接続されているとともに、この主蒸気逃
し安全弁２３には１ミ蒸気逃し配管２４が接続されてい
る。この主蒸気逃し配管２４の下端は原子炉格納容器１
の底部に設けられた圧力抑制室２５内の冷却水２５ａ中
に浸漬されている。そして例えばＭＳＩＶｌ及び１２が
閉弁して主蒸気圧力が過度に上昇した場合には、主蒸気
逃し安全弁２３が開弁し、原子炉圧力容器２内の主蒸気
が主蒸気逃し管２４を介して圧力抑制室２５内の水中に
導入され、それによって原子炉圧力容器２内の圧力上昇
が抑制される。

ところで前記給水配管１９ａには給水温度検出器３１か
設置されており、冷却Ｈ再循環ポンプ速度制御装置３３
に対して給水温度検出信号Ｔ１を送信する。またプロセ
ス計算機３２には第２図に示すように、原子炉熱出力信
号Ｑ及び炉心入口流量信号Ｆが入力され、プロセス計算
機に内蔵されているヒトバランスデータ３２ａを用いて
給水温度Ｔ。を計算する仕組みとなっている。給水温度
計算値Ｔｏは同じくプロセス計算機３２に内蔵された判
定回路３２ｂを用いて、原子炉出力の発振限界に近い運
転領域、即ち、Ｑが４０％定格以−にかつＦが６０％定
格以ドのときに冷却イＡ再循環ポンプ速度制御装置３３
に送信される。

そして、冷却利再循環ポンプ速度制御装置３３では加算
器Ｈａにより偏差△Ｔ　＝　（Ｔｏ　　Ｔ’ｔ　）が関
数発生器３３ｂに出力される。関数発生器３３ｂでは、
△Ｓ：再循環ポンプ速度増加要求信号（定格値に対する
割合）が△Ｔ（’Ｃ）の関数としてＩ′ｉ−えられてお
り、△Ｔく１０のとき△Ｓ＝０．１０≦△Ｔ＜３０のと
き△Ｓ＝０．５Ｘ△Ｔ−５．△Ｔ≧３０のときΔＳ＝］
、０となっている。△Ｓは２台の再循環ポンプ駆動電源
■、■に送信される。

次に本実施例の作用を説明する。

まず上記の構成において第３図に示す入点、即ち原子炉
熱出力Ｑ−６０％、炉心人口流ＷＦ＝４０％のときに、
注気配管１８ａ上の便１．８ｂの閉鎖により給水温度検
出値Ｔ、が３０°Ｃ低下したときの冷却材再循環ポンプ
速度制御装置３３の作用について説明する。本運転点は
第３図にも示すように、安定性制限曲線上の点に当り、
ここでは制御棒３ａの引抜きと冷却材再循環ポンプ６の
速度減少がμｍ１止されている。

上記ＱとＦはプロセス計算機３２に入力され、Ｑ≧４０
％宜つＦ≦ＧＯ％を浅足しているため、給水温度計算値
Ｔ。が冷却利再循環ポンプ速度制御装置３３に送信され
る。給水温度Ｔ１の低下に伴い、原子炉熱出力Ｑも増加
するため、給水温度計算値も−ｌユ昇するが、その変化
量は実際の給水温度変化層（３０９Ｃ）に対して僅か（
約１０％）である。

従って、ＴｏとＴ１の偏差△Ｔは３０℃以１−であり、
関数発生器３３１〕からは△５−１０％か（ＩＪ循埋ボ
ンプ駆動電源の、■に対して出力される。

このとき原子炉運転点は、炉心流量の増加と給水温度の
低下により、点Ａから点Ｃ′に移行する。

尚、点Ｂは点Ａに於いて、−■−述した給水加熱喪失事
象が発生したときに本発明装置を用いなかったときの運
転点移動先を示し、点Ｃは同じく点Ａにおいて給水加熱
喪失が発生していないときに再循環ポンプ速度を１０％
増加させたときの運転点の移動先を示している。

さて運転点Ｂ、Ｃ−を比較すると、原子炉出力が発振状
態となる運転限界、即ち、炉心安定性減幅比−１，０の
等減幅比曲線に対する余裕は、ＢＹ＜Ｃ−ＺよりＣ′点
の方が大きいことが分る。

第４図（ｂ）から（ｄ）に運転点Ａ、Ｂ、Ｃ−において
第４図（ａ）に示すような原子炉に２秒間で十１０φの
反応度が印加されたときの中性子束の初期値からの変化
量（定格値に対する割合）を示す。

このような事象はタービン入口圧力設定点を変化させる
必要が生じ、タービン蒸気加減弁１４の開度を小さくし
たときに発生する。第４図（ｂ）　、　　（Ｃ）により
、Ｂ点における中性子束の変動は、Ａ点に於ける変動よ
りも持続的となり、１０秒間以上続いている。これに対
して、第４図（ｄ）に示すようにＣ′点では約７秒で過
渡変化か整定していることが分る。

このように、本実施例における冷却材再循環ポンプ速度
制御装置を用いた場合には、プラントが原子炉出力の発
振限界に近い運転領域にあるときに給水加熱喪失か発生
した場合にも、反応度外乱に対して、原子炉出力の振動
状態か長時間続くことを防止できる。

［発明の効果］ 以−Ｉ−説明したように本発明によれば、ＢＷＲにおい
て原子炉出力が発振限界に近い運転領域にあるときに給
水加熱喪失が発生した場合にも、給水温度の低丁量に応
じて冷却材再循環ポンプ速度を最大１０％増加させるこ
とにより、原子炉に反応度外乱か生じたときに、原子炉
出力の振動が長時間続くことを防止することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る冷却材再循環ポンプ速
度制御装置を有する沸騰水型原子炉を示す概略構成図、
第２図は、第１図に示す冷却材再循環ポンプ速度制御装
置の構成図、第３図は給水加熱喪失時に第１図の冷却材
再循環ポンプ速度制御装置を適用した場合と適用しなか
った場合の原子炉運転点の移動先を示す説明図、第４図
（ａ）は原子炉に印加された反応度を示す特性図、第４
図（ｂ）から（ｄ）は各々第３図で示した出力移動先Ａ
、Ｂ、（、’において第４図（ａ）に示した反応度外乱
が生じたときの中性子束の変動量を示す特性図である。 ６・・・冷却材再循環ポンプ　１８・・・給水加熱器１
８ａ・・・注気配管　　　　　１．８ｂ・・・注気調整
弁１９・・給水ポンプ　　　　　Ｌ９ａ・・・給水配管
３１・・・給水温度検出器　　　３２・・・プロセス計
算機３３・・・冷却材再循環ポンプ速度制御装置代理人
　弁理士　則　近　憲　佑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉冷却材再循環ポンプの速度を制御する冷却材再循
   環ポンプ速度制御装置において、原子炉熱出力と炉心入
   口流量で代表される運転点が原子炉出力の発振限界に近
   い運転領域にあるときに定常状態からの給水温度低下幅
   に応じて再循環ポンプ速度を増加させて成ることを特徴
   とする冷却材再循環ポンプ速度制御装置。