JPH04270995A - 原子炉冷却材浄化系 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＢＷＲ型原子力発電プ
ラントにおける原子炉冷却材浄化系に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＢＷＲ型原子力発電プラントでは、原子
力圧力容器で発生した蒸気でタービン発電機を回し、膨
脹しきった蒸気を主復水器で冷却、凝縮させて復水とす
る。この復水は復水ポンプ、給水ポンプで原子力圧力容
器に圧入され、再び核反応による核熱によって蒸気とな
って循環する閉サイクルが形成されている。

【０００３】図２は、従来のＢＷＲ型原子力発電プラン
トの原子炉給水系の系統図であり、符号１は原子炉圧力
容器、符号２は高圧タービン、符号３は低圧タービンを
それぞれ示している。高圧タービン２、低圧タービン３
を回して仕事を終えた膨脹蒸気は、主復水器４において
海水管５の間を通ることで熱交換されて凝縮する。この
凝縮水は、復水として復水ポンプ６、復水ブースタポン
プ７、原子炉給水ポンプ８を介して圧力を上昇させられ
、原子炉圧力容器１に圧入されて、再び核熱によって高
圧の飽和水蒸気とされる。

【０００４】すなわち、復水ポンプ６は、主復水器４で
凝縮した復水を吸込んだ後、これを約１０ｋｇ／ｃｍ２
　・ｇまで加圧し、復水脱塩装置９に送り込む。この復
水脱塩装置９では、復水中に含まれる不純物が除去され
る。その後、復水は、復水ブースタポンプ７によって２
０〜２５ｋｇ／ｃｍ２　・ｇまで加圧されて、低圧給水
加熱器１０を介して暖められ、さらに、高圧給水加熱器
１１を通す間に昇温されて原子炉給水ポンプ８によって
原子炉圧力容器１に所定の圧入圧力で給水される。なお
、低圧給水加熱器１０、高圧給水加熱器１１の熱源とし
ては、プラント全体の熱効率の向上を図るために、低圧
タービン３に至る配管の途中で抽気された蒸気が利用さ
れている。この蒸気は、低圧給水加熱器１０、高圧給水
加熱器１１で気化熱を復水に与えて凝縮した後、図示し
ない配管を介して主復水器４に戻されるようになってい
る。

【０００５】ところで、プラントの運転時間が経過する
につれ、復水中に発生、あるいは、混入する種々の不純
物が原子力圧力容器１に溜まる。不純物の殆どは蒸気中
に移れずに蓄積され、この原子力圧力容器１および付設
の配管類を腐食させる原因となる。従って、ＢＷＲ型原
子力発電プラントでは、原子炉水の一部を取り出して、
ろ過脱塩器でこれを浄化して原子炉に戻す原子炉冷却材
浄化系を備えている。

【０００６】そこで、従来の原子炉冷却材浄化系の系統
を図３に示す。この原子炉冷却材浄化系は、基本的に、
原子炉圧力容器１からの抽出水を熱交換器１４、１５を
通して降温させて、フィルタ脱塩器１６で浄化した後、
再び原子炉圧力容器１へ戻す閉サイクルから構成されて
いる。この場合、循環ポンプ１７は、原子炉冷却材浄化
系を炉水が循環するのに必要な圧力約７０ｋｇ／ｃｍ２
・ｇから約８０ｋｇ／ｃｍ２　・ｇ程度の圧力勾配を形
成する。

【０００７】上記再生熱交換器１４は、炉水を例えば２
８０℃程度から１２０℃程度まで降温させる。この再生
熱交換器１４では、原子炉冷却材浄化系の熱の有効利用
を図るために、フィルタ脱塩器１６で浄化された水を冷
却水として利用している。従って、浄化水は、原子炉圧
力容器１から抽出された炉水との熱交換によって、５０
℃程度から２２０℃程度まで昇温して原子炉圧力容器１
に戻るようになっている。このように、この再生熱交換
器１４を設けることによって、外部との熱の授受無しに
効率的に炉水の冷却および再昇温を図っている。

【０００８】一方、この再生熱交換器１４の下流にある
非再生熱交換器１５は、炉水を降温させるとともに、フ
ィルタ脱塩器１６の入口温度を調整し、原子炉冷却材浄
化系の温度勾配を保持する機能を営む。このため、非再
生熱交換器１５と、フィルタ脱塩器１６の間には、温度
制御装置２０が設置されている。この温度制御装置２０
は、フィルタ脱塩器１６の炉水入口温度を検出し、この
検出温度に応じて、原子炉補機冷却系統１８に組み入れ
られた流量調整弁１９の開度を制御する。従って、非再
生熱交換器１５における冷却水の流量が調整されること
で、原子炉冷却材浄化系の温度勾配は所定の範囲に保た
れるようになっている。

【０００９】なお、符号２１は、原子炉冷却材浄化系の
炉水処理流量を制御する流量調整弁、符号２２はプラン
トの定期点検、あるいは稼働中に特殊な運転の際に使用
されるブローダウン系統の配管を示し、このブローダウ
ン系統２２には、通常のプラント運転の時には閉じられ
ている止め弁２３およびこのブローダウン系統２２への
導出流量を制御するための流量調整弁２４が設けられて
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記原
子炉冷却材浄化系においては、別系統の原子炉補機冷却
系統１８から供給される冷却水を使用し、炉水から奪っ
た熱は、この原子炉補機冷却系統１８を介して外部に廃
熱されるので、エネルギ効率の上で非効率である不都合
がある。また、原子炉冷却材浄化系を炉水が循環するの
に必要な圧力の圧力勾配を形成する循環ポンプ１７は、
故障して浄化系が停止しないようにするためにその他の
機器に較べて厳重な保守管理が必要となり、その分保守
コストが大きい欠点が指摘されている。そこで、本発明
は、上記従来技術の有する問題点を解消し、炉水循環に
必要な圧力勾配を浄化系の差圧によって得、熱を外部に
放出することなく回収して熱効率の向上を図った原子炉
冷却材浄化系を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、上記脱塩器の下流の浄化水戻り配管を原
子炉給水系の給水配管に高圧加熱器の上流で合流させる
とともに、上記熱交換器に冷却水を供給する冷却水配管
を上記給水配管から引き出してその終端を上記給水配管
に接続することを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、原子炉圧力容器の直下流の背
圧と、浄化水戻り配管と給水配管との合流点における背
圧との差圧分を原子炉冷却材浄化系の圧力勾配として利
用することができる。また、熱交換器で熱交換して昇温
した冷却水は給水配管に戻されるので、熱を外部に排出
することなく再利用することかできる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による原子炉冷却材浄化系の一
実施例について添付の図面を参照して説明する。なお、
以下の説明において、図２および図３に示した構成要素
と同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な
説明は省略する。

【００１４】図１において、符号２５は、主復水器（図
示せず）からの復水を原子炉圧力容器１に戻す給水配管
を示す。この給水配管２５は、復水ブースタポンプ７、
低圧給水加熱器１０、給水ポンプ８、低圧給水加熱器１
１を介して原子炉圧力容器１に接続されている。

【００１５】一方、原子炉圧力容器１からの抽出された
炉水は、熱交換器２６、フィルタ脱塩器１６を通って降
温、浄化された後、浄化水戻り配管２７を介して、低圧
給水加熱器１０、給水ポンプ８の間で給水管２５に合流
するようになっている。この実施例の原子炉冷却材浄化
系では、原子炉圧力容器１の下流にバイパス弁２８と、
補助ポンプ２９が並列に組み込まれており、この補助ポ
ンプ２９の吸い込み側、吐出側にはそれぞれ入口隔離弁
３０、出口隔離弁３１が設けられている。

【００１６】熱交換器２６には、低圧給水加熱器１０の
上流の分岐点で給水管２５から引き込んだ冷却水供給配
管３２を介して冷却水が導入されるようになっている。 熱交換した冷却水は、温度調節弁１９を介して再び給水
配管２５に合流する。この温度調節弁１９の開度は、フ
ィルタ脱塩器１６の入口側に設けられた温度制御装置２
０によって制御されるようになっている。すなわち、こ
の温度制御装置２０は、フィルタ脱塩器１６の入口側で
検出した炉水温度に基づき温度調整弁２０の開度を絞っ
て熱交換器２６を流れる冷却水の流量を調整することで
、フィルタ脱塩器１６に導入される炉水の温度を当該フ
ィルタ脱塩器１６のイオン交換機能にとって好適な温度
に維持する。

【００１７】フィルタ脱塩器１６の下流は、浄化水戻り
配管２７、浄化水バイパス配管３３、ブローダウン配管
２２に分岐し、この内、浄化水バイパス配管３３の管端
は、高圧給水加熱器１１の下流で給水配管２５に接続さ
れている。

【００１８】なお、図１中、符号３４は、浄化水戻り配
管２７の入口に配置された戻り弁を示し、符号３５、３
６は、冷却水供給配管３２の入口、出口にそれぞれ設け
られる止め弁を示す。符号３７、３８は、冷却水供給配
管３２から引き出した使用済燃料プール水冷却浄化系（
ＦＰＣ）の入口、出口にそれぞれ組み込まれる止め弁を
示し、符号３９は浄化水バイパス配管３３の入口の戻り
弁を示す。

【００１９】本実施例による原子炉冷却材浄化系は、以
上のように構成されるものであり、次にその作用につい
て説明する。

【００２０】通常のプラント運転中は、次のような各種
弁の切り換えにより炉水を浄化する流路が形成される。 すなわち、補助ポンプ２９の入口隔離弁３０、出口隔離
弁３１を閉じる一方、バイパス弁２８を開いておく。ま
た、浄化水バイパス配管３３の入口の止め弁３９、ブロ
ーダウン配管２２の入口の止め弁２３を閉じ、冷却水供
給配管３２の入口、出口の止め弁３５、３６を開き、使
用済燃料プール水冷却浄化系（ＦＰＣ）の入口、出口の
止め弁３７、３８については、それぞれ閉じておく。

【００２１】しかして、原子炉圧力容器１から抽出され
た炉水は、バイパス弁２８を通って熱交換器２６で降温
した後、フィルタ脱塩器１６にて不純物が取り除かれて
浄化される。この浄化水は、浄化水戻り配管２７を介し
、給水配管２５を流れる復水と合流して原子炉圧力容器
１へ供給される。

【００２２】このような原子炉冷却材浄化系においては
、所要の流量の炉水を浄化するために必要な圧力勾配は
、そのためのポンプなどの設備を使用せずに確保される
ようになっている。すなわち、この原子炉冷却材浄化系
では、浄化水戻り管２７が高圧加熱器１１の上流側で給
水配管２５に合流する。このため、原子炉圧力容器１の
直下流の背圧が約７０ｋｇ／ｃｍ２　・ｇであるとする
と、浄化水戻り配管２７と給水配管２５との合流点にお
ける背圧は約２０ｋｇ／ｃｍ２　・ｇ程度になる。従っ
て、その差圧分を原子炉冷却材浄化系の圧力勾配として
利用できるようになっている。このように従来の原子炉
冷却材浄化系とは異なり、ポンプなどの他の手段によっ
て圧力勾配を強制的に与える必要がなくなるため、ポン
プ故障などによる原子炉冷却材浄化系の不安定要因がな
くなり、信頼性、安定性が向上する。

【００２３】また、熱交換器２６に供給する冷却水は、
原子炉給水系の給水配管２５から引き出した冷却水供給
配管３２を介して導入され、炉水との熱交換によって昇
温した冷却水は再び給水配管２５に戻されるようになっ
ている。このため、熱交換器２６で炉水から奪われた熱
が回収されるので、プラント外への廃熱を減らすことが
できる。実際、従来の原子炉冷却材浄化系の非再生熱交
換器から廃熱される熱量は、プラント定格出力の０．１
３〜０．１５％にも達してしたが、この廃熱分を上記の
ようにして回収することで、プラント熱効率を０．０５
〜０．１５％程度向上させることが可能となる。

【００２４】ところで、原子力発電プラントにおいては
、通常のプラント運転以外に、例えば、プラント設備の
安全性の点検を定期的に行うために原子炉の運転を停止
する時間の割合が全稼働時間の２５％にも達する。この
定期点検時には、原子炉は停止しているが、原子炉冷却
材浄化系の炉水浄化機能については確保しておく必要が
ある。そこで、この実施例の原子炉冷却材浄化系では、
次のようにして原子炉の停止中でも炉水浄化の機能が働
くようになっている。

【００２５】すなわち、原子炉圧力容器１の圧力が大気
圧となってしまう原子炉の停止中は、原子炉冷却材浄化
系に炉水を流すのに必要な圧力勾配を補助ポンプ２９に
よって与えるようになっている。このため、バイパス弁
２８を閉じ、補助ポンプ２９を使用できるように、入口
隔離弁３０と出口隔離弁３１とを開いておく。一方、原
子炉の停止中は、主復水器からの給水配管２５は利用で
きないので、浄化水戻り管２７の戻り弁３４を閉じ、逆
に、浄化水バイパス配管３３の入口の戻り弁３９を開け
ておく。以上のように管路を切り換えたのち、補助ポン
プ２９を回転させると、炉水はフィルタ脱塩器１６で浄
化された後、浄化水バイパス配管３３を介して原子炉圧
力容器１へ戻されることになる。

【００２６】また、定期点検中は、休止中の原子炉圧力
容器１内の炉水の温度はほぼ常温であり、従って、冷却
水供給管３２を介して復水を冷却水として熱交換器２６
へ供給することは、原則として不要である。他方、原子
炉の起動時、原子炉の停止操作中、あるいは高温待機運
転時など熱交換器２６を機能させることが必要であり、
かつ主復水器を介しての原子炉給水系が十分な機能を発
揮できないようなときには、熱交換器２６への冷却水は
、使用済燃料プール水冷却浄化系（ＦＰＣ）を利用する
。この場合、冷却水供給配管３２の入口、出口の止め弁
３５、３６を閉じ、使用済燃料プール水冷却浄化系（Ｆ
ＰＣ）の入口、出口の止め弁３７、３８を開くことで、
使用済燃料プール水冷却浄化系（ＦＰＣ）から冷却水が
熱交換器２６へ供給される。

【００２７】なお、以上は定期点検中の浄化水の使用に
ついて説明したが、この浄化水を原子炉の停止中の他の
作業、例えば、原子炉圧力容器１に浄化した炉水を圧入
して当該原子炉圧力容器１の圧力を運転圧に保持する水
圧漏洩試験の作業に使用することができるように、補助
ポンプ２９としては、高圧用のポンプを採用することが
望ましい。この補助ポンプ２９に高圧の負荷をかけられ
るようにすれば、その他原子炉の定期点検中の作業以外
に、原子炉給水系が十分な機能を果たせない原子炉起動
時などに、原子炉冷却材浄化系を原子炉給水系に代替し
て使用することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、脱塩器の下流の浄化水戻り配管を原子炉給水
系の給水配管に高圧加熱器の上流で合流させるとともに
、上記熱交換器に冷却水を供給する冷却水配管を上記給
水配管から引き出して終端を上記給水配管に接続するよ
うに構成している。このため、炉水循環に必要な圧力勾
配を浄化系の差圧によって得られるので、ポンプなどに
より強制的に圧力勾配を形成する必要がほなくなり、稼
働中の信頼性が向上し、従来のポンプの分の保守コスト
を低減することができる。また、熱交換器で昇温した冷
却水は給水配管に戻されるので、熱が外部に放出される
ことなく回収でき、プラント全体の熱効率の向上を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による原子炉冷却材浄化系の一実施例を
示す系統図。

【図２】従来技術による原子炉給水系の系統図。

【図３】従来技術による原子炉冷却材浄化系の系統図。

【符号の説明】

１　　原子炉圧力容器 ４　　主復水器 １０　　低圧加熱器 １１　　高圧加熱器 １６　　フィルタ脱塩器 ２５　　給水配管 ２６　　熱交換器 ２７　　浄化水戻り配管 ２９　　補助ポンプ ３２　　冷却水供給配管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉圧力容器から抽出した炉水を熱交換
   器、脱塩器を通して浄化し、再び原子炉圧力容器に還流
   する原子炉冷却材浄化系において、上記脱塩器の下流の
   浄化水戻り配管を原子炉給水系の給水配管に高圧加熱器
   の上流で合流させるとともに、上記熱交換器に冷却水を
   供給する冷却水配管を上記給水配管から引き出してその
   終端を上記給水配管に接続することを特徴とする原子炉
   冷却材浄化系。