JPS6027882B2 - 蒸気発生器用給水の自動的再配列装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は蒸気発生器の２次配管系に関し、特に、複数
の蒸気発生器に部分的に共通のか）る配管系に関するも
のである。

原子力による蒸気発生系では、複数の蒸気発生器を通常
使用しており、これ等蒸気発生器は蒸気を共通へツダー
に送って単一のタービンを駆動し、次に共通の凝縮液受
けから給水を受ける。

現在、多くのプラントでは、蒸気発生系内の数台の蒸気
発生器の各蒸気出口圧力と対応する給水流量とを監視す
ることによって、２次管路の破断を検出している。蒸気
発生器のどれかに対する入口で給水管路の破断があった
場合、共通のへッダーで数台の蒸気発生器の蒸気管路を
相互に結合しているために、残りの蒸気発生器において
も圧力が同様に低下するであろう。しかし、完全な状態
の給水管路を有する蒸気発生器への流量は減少するであ
ろうが、破断した管路を通る流量は増加する。この配列
では圧力を監視しているが、流量は管路破断の識別に使
用されている。運転動作に関し政令で定められた要求に
変更があって、破断に対する調整動作を自動的に実行す
るか或は給水管路中に流量制限装置を使用することが必
要となっている。

流量制限装置は、通常運転中に必要なポンプ容量を増大
させるので望ましくない。給水管路の破断を調整するの
に現在用いられている自動化方法では、予め手動で設定
した調整動作を実行するための手段として流量信号を応
用している。しかし、流量の設定点は起動、停止及び通
常出力運転時の変動に適応すべく融通性をもって調節さ
れねばならないので、流量信号に応答する自動系は無用
な原子炉トリップの影響を非常に受けやすい。従ってこ
の発明の目的は、２次管路の破断があった場合に偽トリ
ップを招来することなく調整動作をとるべく機能する新
規な給水配列装置を提供することである。

簡略に述べると、この発明は、共通配管系の一部分を占
める、複数の蒸気発生器を有する系中の所定の蒸気発生
器に対して管の破断が起きた場合に、蒸気発生器の２次
配管系を自動的に再配列する装置を提供する。

この発明の装置は、数台の蒸気発生器の蒸気出口力を監
視し、監視した値を第１の所定設定点と比較する。次に
装置は、蒸気発生器のどれかの圧力が第１設定点以下に
低下してしまったという指示に応答して、各蒸気発生器
に対する主蒸気管路のしや断弁を閉止する。その後、蒸
気出口圧力を再び監視して、予め定めた第２設定点以下
に圧力が低下している蒸気発生器を指示し、それにより
対応する２次管路の破断を識別する。装置は第２設定点
に達したという指示に応答して、被断に関係する給水管
路に対する給水しや断弁を閉止する。そうすれば残りの
完全な蒸気発生器は給水を受けることができ、そして系
に復帰しうる。この発明を更によく理解するためには、
添付図面に例示したその好適な実施例を参照するとよい
。

第１図はこの発明の概念を適用できる代表的加圧水形原
子炉を図示的に表わしている。

第１の原子炉は容器１０を有し、該容器は頭部組立体１
２で封止された時に圧容器を形成する。容器の円筒形壁
には、冷却材流の入口手段１６と出口手段１４とが貫通
状態に一体に形成されてる。当該技術で知られているよ
うに、容器１川ま、制御棒５８の位置に主に依存してか
なりの熱量を発生する複数の被覆核燃料要素から主とし
て成る炉心を合む。炉心が発生した熱は、入口手段１６
を通って入り出口手段１４から出る冷却材流によって炉
心から運び出される。一般に、出口手段１４からの冷却
材流は出口導管２６を経由して熱交換用蒸気発生器２８
へ運ばれ、加熱された冷却材流は該蒸気発生器の中で、
蒸気発生用に利用される水と熱交換関係にある管（符号
１８で図示的に示す）を通って運ばれる。蒸気発生器２
８が発生した蒸気は、発電のためタービン２０を駆動す
るのに用いるのが普通である。１次原子炉系内の冷却材
流は蒸気発生器２８からポンプ２２によってコールドレ
ッグ導管３０を経由して入口手段１６へと運ばれる。

こうして、容器１０と蒸気発生器２８とを接続する冷却
材配管を使って１次再循環閉ループができる。第１図に
示した容器はこうした一つの閉じた冷却材流系又はルー
プを有して図示されているが、か）るループの数はプラ
ント毎に変わり、通常２乃至４ループ使用される。第１
図のループには示していないが、各プラントの一つのル
ープは、温度変化及びその他の運転条件の変動による１
次系内の圧力変動の開始に応答して、１次圧を実質的に
一定に維持する加圧器を含む。蒸気発生器の２次側は、
熱交換管１８によって１次冷却材から隔てられている。
蒸気発生器内では、２次流体３４が１次冷却材と熱交換
関係に置かれており、それにより２次流体が加熱されて
蒸発気又は蒸気に変換される。蒸発気は矢印３６で示す
ように蒸気導管を通って、例えば発電機のような負荷に
軸２４を介して接続されるタービン２０１こ流れる。タ
ービンに排出される蒸気量は絞り弁４０で制御する。タ
ービン２０を通過した後の蒸気は凝縮器４２で凝縮する
。こうして形成された凝縮物則ち水は、矢印５２で示す
ように、導管５０、復水ポンプ４４、給水加熱器４６及
び給水ポンプ４８を通って蒸気発生器の２次側則ち外殻
側に戻される。従って、再循環する２次側の発電系は、
蒸気発生器２８をタービンに接続する２次流体配管を備
えている。前述のように、第１図は簡単化した概略図で
あって、実際には、２乃至４の別々の１次ループが原子
炉と対応する数の蒸気発生器との間に接続されてる。

例えば、第２図は３つのループと、従って３つの蒸気発
生器とを使用する配列を示しており、図中、同一構成要
素は同一符号で表わされてる。前記のように、１次冷却
材は対応する導管２６を通って各蒸気発生器のホットレ
ッグに導かれて複数の熱交換管１８を循環し、該熱交換
管が冷却材を対応する蒸気発生器２８のコールドレッグ
に運んで原子炉に再循環させる。蒸気発生器の外殻側の
水は、熱交換管１８を循環する１次冷却材によって伝達
される熱のために、蒸気に変換され、幾つかの蒸気発生
器で発生した蒸気は主蒸気管路６８によって、しや断弁
３２、蒸気へッダー６４、共通の蒸気管路３８を介して
タービンに導かれる。タービンの戻し側には、共通のへ
ツダーを介して幾つかの給水管路６２へ導き、対応する
しや断弁６１及び逆止め弁５６を介して幾つかの蒸気発
生器の個々の給水入口管路６６へ導く主給水源が備えら
れている。また、補助給水管路６０は、プラントの始動
又は停止の際に起こるような低流量状態を満たすために
備えられている。補助流体は主給水管路にある逆止め弁
５６の下流で給水入口管路に入る。第３図及び第４図に
示した好適な配列において、この発明は、第２図の蒸気
発生系の補助給水管路に適用されてる。

２つの給水分流ポンプ系７０及び７２を安全のため使用
するのが典型的である。

各係７０，７２からの補助給水は、各蒸気発生器内の給
水レベルを制御するように調節された流量制御弁７４の
平行な配列を通る。流量制御弁７４の平行な配列を通る
。流量制御弁７４を出る給水は対応する逆止め弁７６と
、モーターで作動される２つのしや断弁７８とを介して
対応する蒸気発生器の主給水管路６６に選ばれる。第２
図を参照すると、各蒸気発生器の主蒸気管路内の圧力は
圧力感知器５４もこよって監視されることがわかる。

実際には、各圧力タップ５４が安全のため通常必要な冗
長チャンネルを介して３つの別々の信号を供給する。各
チャンネルに関連した圧力信号は、第４図に示した論理
回路に接続される２つの別々の設定双安定回路に平行に
伝えられる。Ｓ，及びＳ２は各ル−ブの対応する双安定
回路の出力を表わす。この発明によば、蒸気発生器のど
れかに関連した２次管路の破断は、蒸気発生器の蒸気出
口管路の監視圧力から、最初に監視パラメーターを第１
の所定設定点（例えば６００ｐｓｉａ）と比較すること
によって識別される。

設定双安定回路はこの目的のため使用される。蒸気発生
器のどれかの圧力が第１設定点以下に低下すると、対応
する設定双安定回路が適当な出力Ｓ．を出し、この世力
が各主蒸気しや断弁３２と各手給水弁６１（第２図に示
す）とをその閉位置に動かす。次に、監視圧力を第２組
の設定双安定回路によって、第２の所定設定点（例えば
４０仮ｓｉａ）と比較する。監視圧力のどれかが第２の
所定設定点以下に低下していれば、これは破断を表わし
ており、この監視圧力に対応する蒸気発生器がその対応
する設定双安定回路の出力Ｓ２によって識別され、出力
Ｓ２が適当な弁を作動して対応する補助給水管路をしや
断する。同時に、残りの蒸気発生器への蒸気出口管路は
、減少した出力レベルでの系の連続運転のさめ開かれる
ようになっていてもよい。政令で定めた冗長安全条件を
満たすために、各設定点につきループ毎に３つの双安定
回路が備えられている。前に説明したように、各蒸気発
生器の主蒸気管路から出た３つの圧力信号は対応する双
安定回路Ｓ，及びＳ２に平行に雷達される。不必要なト
リップを避けるために、各ループについての３つの双安
定回路Ｓ，からの出力は２アウト・オブ３論理要素８０
‘こよってケー−トされる。次に、幾つかの論理要素８
０の出力は共通のオアゲート８２の各ユニットに接続さ
れる。どれかのループ内の３つの双安定回路Ｓ，の内２
つが、このループ内の圧力が堂１設定点以下に低下して
しまったことを確認すればオアゲート８２の出力は、各
蒸気発生器についての全ての主蒸気管路しや断弁及び主
給水弁を閉じる信号８４を出すであろう。次に、蒸気発
生器のどれかの蒸気出口管路における監視圧力が、その
対応する蒸気発生器の圧力が第２設定点以下の値に低下
しつづけていることを確認すれば、対応する双安定回路
が適当な出力Ｓ２をもたらすであろう。任意の所定ルー
プにおける３つの双安定回路Ｓ２の内２つが、主蒸気管
路を閉じる命令が出てしまってからの所定の間隔の後に
第２設定点が超えられてしまったことを示してし、ば、
２アウト・オブ３論理要素９４が適当な出力をアンドゲ
ート８６に出し、次いでこのアンドゲートはアンドゲー
ト８８及びオアゲート９２を介して適当な補助給水制御
装置に伝達されて、蒸気発生器に関連した各論理列（冗
長）における対応する弁７８閉じ、第２設定点以下への
連続的な圧力低下を防止する。また、アソドゲート８６
はオアゲート８２の出力から入力信号を受けて、蒸気管
路のしや断弁が閉じてしまったことを確認し、補助給水
弁の誤命令を避ける。各アンドゲート８６の出力は、他
のループに関連したアンドゲート８８についての対応す
る入力に転換され且つ組み合わさって、１つ以上のルー
プにおける補助給水弁が一度に閉じることを防止する。
オアゲート９２は各ループにおける補助給水しや断弁の
手動制御を選択的に許容するために設けられており、ま
た、手動リセット９６は偽信号の場合の系のＩＪセット
を許容する。論理要素９４の出力は、主蒸気管路の弁を
閉じる命令が出された後の所定の時間の間アンドゲート
８６へ伝達されることを開閉モジュール８５によって防
止されていて、主蒸気管路の弁が閉じることによる過渡
状態に系が間違って応答するのを防止する。従ってこの
発明にれば、任意の蒸気発生器からの３つの圧力信号の
うち２つが第１の所定設定点以下に低下していれば、主
蒸気管路の全てのしや断弁及び給水弁が閉じるであろう
。

この動作は完全な２次ループ中の蒸気が破断管路外に吹
き出すのを防止すると共に、給水系を含む。破断した２
次管路を有する蒸気発生器は、平衡圧力に達するまでつ
づけてブローダウンするであろう。この圧力が第２の所
定設定点以下に低下するとき、補助給水しや断信号が発
生し、破断した管を給水系の共通部分からしや断する。
系の論理は、残りの完全なループにおけるモーターで作
動される補助給水弁が閉じるのを防止するように設計さ
れている。常に運転員は自動しや断信号を、手動リセッ
ト９６及び手敷制御装置９８の双方を介して無効にする
自由がある。このようにして、この発明の系は、幾つか
の蒸気発生器に共通でない系のある部分において２次管
路の破断があった場合に、給水系を確保して、残りの完
全な蒸気発生器の連続運転の可能性を与える。１つ以上
の蒸気発生器が第２の所定設定点以下に圧力を減じてし
まったという指示は、幾つかの蒸気発生器が関与する共
通のへツダーに管路の彼断が起こったことを意味してお
り、次に適当な処置が取られるであろう。

更に、給水管路の破断識別にこの発明を応用した前記の
実施例を通じて、この発明は対応する蒸気管路の破断を
同様に指示するであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉発電設備の概略図、第２図は蒸気発生器
の代表的な複数配列を示す概略図、第３図は第２図の蒸
気発生器用の補助給水系の概略図、第４図は２次管路に
破断があった場合、この発明に従って、第３図に示した
給水形を自動的に再配列させる系の概略回路図である。 ２８・・・蒸気発生器、３８・・・２次配管系、５４・
・・圧力感知器、６６・・・給水管路、６８・・・蒸気
出口管。第１図 第２図 図 の 船 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 共通配管系の一部分を占める、複数の蒸気発生器を
   有する系中の所定の蒸気発生器に対して管の破断が起き
   た場合に、蒸気発生器の２次配管系を自動的に再配列す
   るために、蒸気発生器の各蒸気出口管の圧力を監視して
   該圧力を表わす対応電気出力を出す手段と、第１の所定
   設定点に対して各監視出力を比較して、各監視圧力の値
   のどれかが上記第１設定点以下である時に、対応する第
   ２電気出力によつて識別する手段と、第２電気出力に応
   答して各蒸気発生器に対する蒸気出口管を閉じる手段と
   、蒸気出口管が閉じた後に第２の所定設定点に対して各
   監視出力を比較する手段と、上記第２設定点の比較から
   、第３電気出力によつて、第２設定点以下の各監視出力
   及び対応する蒸気発生器を識別する手段と、第２設定点
   以下の圧力低下を示す蒸気発生器に対する給水管路を第
   ３電気出力に応答して閉じる手段とを備える蒸気発生器
   の２次配管系の自動的再配列装置。