JPH01182799A

JPH01182799A - 自圧式主蒸気隔離弁廻りの均圧システム

Info

Publication number: JPH01182799A
Application number: JP63006629A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Takahara; 高原　好則; Kiyoshi Tonegawa; 戸根川　清
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-01-14
Publication date: 1989-07-20
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JP2613608B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、原子力発電プラントの格納容器を貫通して延
在する主蒸気管の格納容器貫通部の内側及び外側に設け
られ、プラントの事故時及び過渡変化時に主蒸気隔離機
能を有する、原子炉圧力容器からの発生蒸気圧を駆動源
とする自圧式主蒸気隔離弁に係わり、特にその内側及び
外側自圧式主蒸気隔離弁間の主蒸気管部分における熱衝
撃の緩和に好適な自圧式主蒸気隔離弁廻りの均圧システ
ムに関する。

〔従来の技術〕

従来、原子力発電プラントにおいては、原子炉圧力容器
から格納容器を貫通して主蒸気管が延在し、この主蒸気
管を通して原子炉圧力容器で発生した蒸気がタービン設
（ｉＩｌｌＩＩに導かれる。この主蒸気管の格納容器貫
通部の内側及び外側には、プラントの事故時及び過渡変
化時に主蒸気隔離機能を有する主蒸気隔離弁が設けられ
ている。この主蒸気隔離弁としては原子炉圧力容器から
の発生蒸気圧を駆動源として弁の開閉を行う自圧式主蒸
気隔離弁があり、特開昭５９−４６５９６号及び特開昭
５９−１１６０９８号には、この自圧式主蒸気隔離弁を
備えた主蒸気管の配管システムが開示されている。この
配管システムを第８図を参照して説明する。

第８図において、主蒸気管１は原子炉圧力容器２に取付
けられ、通常複数本の配管から構成されている。各主蒸
気管１は、原子炉圧力容器２の外側に設けられた原子炉
格納容器３を貫通して、電気出力を得るために設置され
た図示しないタービン設備側へと延在し、原子炉圧力容
器２からの発生蒸気をタービン設備へ導く、原子炉格納
容器３は、事故時に、外部環境への放射物質の放出を防
止するためのものである。主蒸気隔離弁は原子炉格納容
器３の主蒸気管１の貫通部の内側及び外側に設置され、
各々、内側主蒸気隔離弁４及び外側主蒸気隔離弁５と呼
ばれる。これら主蒸気隔離弁４．５は、プラントの事故
時あるいは過渡変化時に原子炉圧力容器２からタービン
側への主蒸気の流れを閉鎖し、原子炉圧力容器２からの
発生蒸気を隔離する機能を有している。

主蒸気隔離弁４．５は原子炉圧力容器からの発生蒸気圧
を駆動源とする自圧式であり、このような自圧式の主蒸
気隔離弁４．５においては、原子炉圧力容器２内の圧力
が低いプラント起動時には全閉状態となっている。従っ
て、主蒸気圧力が低い状態で自圧式隔離弁５．６の開操
作を行って蒸・気をタービン設備へ供給するため、次の
ような暖気ラインを利用して隔離弁５．６の開操作が行
われる。

第８図において、内側主蒸気隔離弁４の上流側主蒸気管
部分には、プラント起動時等に発生する蒸気ドレンを排
出する内側主蒸気ドレンライン２０が設けられており、
蒸気ドレンはこのドレンライン２０及びドレンライン２
０に設置された隔離弁２１．２２を通してドレン排出用
の空圧式調整弁２３及び制限オリフィス２４へ導かれ、
ここからさらに復水器へ導かれる。また隔離弁２２の下
流には、主蒸気管１の外側主蒸気隔離弁５の下流側管路
部分に接続され、この管路部分を暖気する暖気ライン２
５が接続されており、暖気ライン２５には供給元弁２６
が設けられている。

原子炉起動時にこの暖気ライン２５を利用して自圧式主
蒸気隔離弁４．５の開操作を行うには、初めに隔離弁２
１．２２及び供給元弁２６を開き、内側主蒸気ドレンラ
イン２０及び暖気ライン２５を通して、原子炉圧力容器
２からの蒸気を外側主蒸気隔離弁５の下流側主蒸気管部
分に供給する。

原子炉圧力容器内の圧力が上昇し、主蒸気隔離弁５の下
流側主蒸気管１の圧力が上昇すると、後述する第１表の
開弁特性に示す条件（ａ）のケースとなり、外側主蒸気
隔離弁５は下流側圧力が約０゜８ｋＩｒ／ａＪ１ｚで開
弁を開始し、微開、微開を繰返しながら、弁下流側圧力
が約４　、２　ｋ＋ｒ／ａｄ　ｔｒに至った時点で全開
となる。

外側主蒸気隔離弁５が全開になると、内側主蒸気隔離弁
４は後述する第１表の開弁特性に示す条件（Ｃ）のケー
スとなり、隔離弁４．５間の主蒸気管部分の圧力が原子
炉圧力容器２内の圧力上昇と共に上昇することにより全
開となる。

以上のようにして原子炉圧力が比較的低い初期の段階か
ら、外側主蒸気隔離弁５の全開及びこれに引続く内側主
蒸気隔離弁４の全開を行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来の配管システムでは、暖気ライン２５を
利用して、原子炉圧力の低いプラント起動の初期の段階
から自圧式主蒸気隔離弁４．５の開操作を行うことが可
能である。しかしながら、プラント起動時の主蒸気隔離
弁４．５の開操作において、これら主蒸気隔離弁４．５
間の主蒸気管部分の健全性を確保し、信頼性を高めるこ
とが要望されている。即ち、プラント起動時には主蒸気
隔離弁４゜５間の主蒸気管部分においては、弁が開銀さ
れているため蒸気の供給がなく、通常約１０℃〜３０℃
位の冷温状態となっている。この状態で外側主蒸気隔離
弁５が全開すると、約１６０℃の高温蒸気がその部分の
主蒸気管１内へ流入し、急激に高温の蒸気にさらされる
ので、熱衝撃を発生する可能性がある。そしてこのこと
が何度か繰返されると、疲労破壊を生じる可能性がある
。

本発明の目的は、プラント起動時の主蒸気隔離弁の開操
作において、主蒸気管への熱ａＳを緩和し、主蒸気管の
健全性を確保することのできる自圧式主蒸気隔離弁廻り
の均圧システムを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、内側及び外側の自圧式主蒸気隔離弁間の主
蒸気管部分に、前記原子炉圧力容器からの発生蒸気を導
くための均圧ラインを設けたことを特徴とする自圧式主
蒸気隔離弁回りの均圧システムによって達成される。

〔作用〕

プラント起動時、原子炉圧力容器内の蒸気は、原子炉圧
力容器内の圧力上昇と共に均圧ラインを介して、内側及
び外側の自圧式主蒸気隔離弁の間の主蒸気管部分に徐々
に導かれる。これによりこの部分の熱ｉ撃は大幅に緩和
され、主蒸気管の健全性が確保される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、符号１は原子
燃料より蒸気を発生させる原子炉圧力容器２に取付けら
れた主蒸気管である。主蒸気管１は通常複数本の配管か
ら構成され、それぞれ、原子炉圧力容器２の外側に設け
られた原子炉格納容器３を貫通して、電気出力を得るた
めに設置されている、図示しないタービン設備へと延在
し、原子炉圧力容器２からの発生蒸気をタービン設備へ
導く構成となっている。原子炉格納容器３は原子炉圧力
容器２を収納し、事故時、外部環境への放射物質の放出
を防止するためのものである。

各主蒸気管１の原子炉格納容器３の貫通部内側及び外側
には主蒸気隔離弁４．５が設置され、各々、内側主蒸気
隔離弁４及び外側主蒸気隔離弁５と呼ばれている。これ
ら主蒸気隔離弁４．５は、プラントの事故時あるいは過
渡変化時に原子炉圧力容器２からタービン設備側への主
蒸気の流れを閉鎖し、原子炉圧力容器２からの発生蒸気
を隔離する機能を有している。

主蒸気隔離弁４．５は原子炉圧力容器２からの発生蒸気
圧を駆動源として開動作を行う自圧式であり、その構成
を第２図に示す、自圧式主蒸気隔離弁４，５は、蒸気の
閉鎖を行う弁体６、弁体６を駆動するピストン７、弁体
６を閉方向に付勢するスプリング８より構成されている
。ピストン７を収納する上部ピストン室９及び下部ピス
トン室１０にはダブルチエツク弁１９を介して弁体６の
上流側より蒸気を導入するライン１１．１２、及び蒸気
を排出するライン１３．１４が設けられ、各々に電磁弁
１５．１６．１７．１８が設置されている。これら電磁
弁の開閉により、弁体６の開動作及び閉動作を行うこと
が可能である。

第３図及び第４図に、自圧式主蒸気隔離弁４゜５の通常
開維持状態と急速閉動作状態とを示す。

第３図では、電磁弁１６．１８が閉、電磁弁１５゜１７
が開となっており、弁体６は原子炉圧、力容器２からの
発生蒸気の蒸気圧ｐｔにより押し上げられ、開状態を維
持している。一方、自圧式主蒸気隔離弁が全開状態にあ
るときに、第４図に示すように電磁弁１５．１８が閉、
電磁弁１６．１７が開となると、蒸気がダブルチエツク
弁１９、電磁弁１６を通して上部ピストン室９へ供給さ
れることから、ピストン７が急速に押し下げられ、弁体
６が蒸気の閉鎖を行う。

なおダブルチエツク弁１９は窒素ガスＮ２の供給源にも
接続され、隔離弁の開閉テストを窒素ガスにより行うよ
うになっている。

また、プラント起動時の原子炉圧力容器２からの発生蒸
気を駆動源とした主蒸気隔離弁４．５の開操作も、第３
図に示す開維待状態と同様、電磁弁１６．１８が閉、電
磁弁１５．１７が開の状態で行われる。即ち、電磁弁１
６．１８が閉、電磁弁１５．１７が開のときには、弁体
６の上流側圧力Ｐ１及び下流側圧力Ｐ２が共に低圧の場
合はスプリング８の付勢により弁体６は閉じられるが、
弁体６の下流側又は上下流側に原子炉圧力容器２からの
蒸気が導入されると、下流側圧力により弁体６が押し上
げられ、開弁する。この自圧式主蒸気隔離弁の開弁特性
を以下の第１表に示す。

第１表再び第１図に戻り、主蒸気管１の内側主蒸気隔離弁４の
上流側部分には、プラント起動時等に発生ずる蒸気ドレ
ンを排出する内側主蒸気ドレンライン２０が設けられて
おり、ドレンライン２０には隔離弁２１．２２が設けら
れ、その下流にはドレン排出用の空圧式圧力調整弁２３
及び制限オリフィス２４と、これらに並列に接続した電
磁式開閉弁３０とが設けられている。蒸気ドレンはこの
ドレンライン２０及び隔離弁２１．２２を通してドレン
排出用の空圧式調整弁２３及び制限オリフィス２４また
は電磁開閉弁３０へ導かれ、ここからさらに復水器へと
導かれる。

隔離弁２２の下流には、主蒸気管１の外側主蒸気隔離弁
５の下流側部分に接続され、この部分を暖気する暖気ラ
イン２５が接続されており、暖気ライン２５には供給元
弁２６が設けられている。

主蒸気管１の暖気ライン接続点のさらに下流側には、こ
の下流側部分の蒸気ドレンを復水器へ排出する外側主蒸
気ドレンライン３１が設けられており、このドレンライ
ン３１にも空圧調整弁３２及び制限オリフィス３３とこ
れらに並列に接続された電磁式開閉弁３４とが設けられ
ている。

また主蒸気管１には自圧式主蒸気隔離弁４．５回りの均
圧システム３５が設けられている。均圧システム３５は
、内側主蒸気ドレンライン２０に設けられた暖気ライン
２５の供給元弁２６の下流側部分から分岐し、各主蒸気
管１の外側主蒸気隔離弁５の上流側部分に接続された複
数の均圧ライン２７を有し、各主蒸気管１の内側及び外
側主蒸気隔離弁４．５間の管路部分に、原子炉圧力容器
２からの発生蒸気を導き得る構成となっている。

また各均圧ライン２７には隔離機能を有する電は式の止
め弁２８が設けられている。

次に、このように構成された均圧システム３５の動作を
説明する。

均圧システム３５の止め弁２８はプラント起動前より開
けておく、また各主蒸気管１の内側及び外側主蒸気隔離
弁４．５は、前述した電磁弁１５．１７を開弁じ、電磁
弁１６．１８を閉弁することによりプラント起動前に閉
しておく、このような状態において、プラント起動時、
原子炉圧力容器２で発生した蒸気は内側主蒸気ドレンラ
イン２０により導かれ、この蒸気はさらに暖気ライン２
５を通して、一部は各主蒸気管１の外側主蒸気隔離弁５
の下流側管路部分に導かれ、この部分を暖気及び加圧し
、一部は均圧システム３５の各均圧ライン２７を通して
外側主蒸気隔離弁５の上流側主管路部分に導かれ、各主
蒸気管１の内側及び外側主蒸気隔離弁４．５間の管路部
分を暖気、加圧する。これにより原子炉圧力容器２から
の発生蒸気は、原子炉圧力容器２の圧力上昇に伴って徐
々に蒸気隔離弁４．５間の主蒸気管部分に徐々に導か・
れ、この部分の暖気及び加圧を行う。

また、蒸気隔離弁４．５間の主蒸気管部分に導入された
蒸気によりこの部分に発生する蒸気ドレンは、この均圧
ライン２７を通して、暖気ライン２５及びドレンライン
２０を経て排出される。即ち、均圧ライン２７はその主
蒸気管部分に発生した蒸気ドレンを排水、回収するドレ
ンラインを兼ねている。

こめ状態において、蒸気隔離弁４，５間の主蒸気管部分
の圧力は、ドレンライン２０、暖気ライン２５及び均圧
ライン２７の圧損があるため、内側主蒸気隔離弁４の上
流側圧力よりも小さな圧力となっている。このなめ内側
主蒸気隔離弁４の上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２どの
関係はＰｌ〉Ｐ２となっている。一方、蒸気隔離弁４．
５間の主蒸気管部分と外側主蒸気隔離弁５の下流側とで
は、両者の圧損がほぼ同じであるので圧力はほぼ等しい
、このため外側主蒸気隔離弁５の上流側圧力Ｐ１と下流
側圧力Ｐ２どの関係はＰｌ　＝Ｐ２となっている。従っ
て、内側主蒸気隔離弁４の開弁特性は第１表の条件（Ｃ
）のケースに該当し、外側主蒸気隔離弁５の開弁特性は
第１表の条件（ｂ）のケースに該当する。

従って、原子炉圧力容器２の圧力上昇に伴って主蒸気管
１の内側及び外側主蒸気隔離弁４．５間の管路部分の圧
力が上昇し、外側主蒸気隔離弁５は上下流側圧力Ｐｉ　
、Ｐ２　＝３．４ｋｇ／ａｄｒで開弁を開始し、Ｐｌ　
、Ｐ２　＝４．２ｋｇ／　ａｄ　ｇで全開する。また内
側主蒸気隔離弁４はその下流側圧力Ｐ２が上流側圧力Ｐ
１に対して、Ｐｌ　＞Ｐ２　＞０゜７６Ｐ１　＋０．８
ｋｇ／ｃｄｇの条件下で開弁を開始し、全開に至る。こ
れにより蒸気隔離弁４．５間の主蒸気管部分には内側主
蒸気隔離弁４を通して原子炉圧力容器２からの主蒸気が
直接導入される。

このときこの主蒸気管部分には既に暖気されているので
、主蒸気の直接の導入による熱衝撃の発生は大幅に緩和
される。

このように本実施例においては、プラント起動時の主蒸
気隔離弁４．５の全開操作において、主蒸気管への熱ｆ
ｒ撃が緩和され、主蒸気管の健全性を確保することので
きる。

また本実施例によれば、プラント起動時、冷温配管への
蒸気の供給に伴って主蒸気管１の内側及び外側主蒸気隔
離弁４．５間の管路部分に発生した主蒸気ドレンを、均
圧ライン２７を利用して排出することができる。

さらに本実施例によれば、外側主蒸気隔離弁５の開操作
が第１表の条件（ｂ）にて行われるので、従来条件（ａ
）にて行われていた場合のように、微開、微開を繰返し
て行われることによるチャタリングの発生がなく、隔離
弁の寿命を延長することができる。

以上の実施例では均圧ライン２７に蒸気ドレンを排水、
回収させるドレンラインを兼すさせたが、機能向上を目
的として、第５図に示すように、均圧システム４０に均
圧ライン２７とは独立して主蒸気隔離弁４．５間の主蒸
気管部分の蒸気ドレンを排水、回収するドレンライン４
１を別個に設けてもよい。

また以上の実施例では均圧ライン２７を暖気ライン２５
から分岐させる構成としたが、これのにみは限定されな
い、第６図はこの点に関する他の実施例を示すもので、
この場合の均圧システム５０は、内側ドレンライン２０
における内側主蒸気隔離弁４の上流側接続点近傍から分
岐され、主蒸気管１の内側及び外側主蒸気隔離弁４．５
間に接続された均圧ライン５１を有し、この均圧ライン
５１にも同様に隔離機能を有する止め弁５２が設けられ
ている、この実施例においても、蒸気の供給に伴う蒸気
ドレンの排出が困難な場合には、第５図で示した実施例
と同様に、独立した専用のドレンラインを設置すること
ができる。

第７図も均圧ラインの配置に関する他の実施例である。

この実施例の均圧システム６０は、外側主蒸気隔離弁５
の上流側主管路部分を内側主蒸気ドレンライン２０に接
続する均圧ラインを兼ねたドレンライン６１からなり、
ドレンライン６１には隔離弁６２が設けられている、ド
レンライン６１と内側主蒸気ドレンライン２０との接続
点は暖気ライン２５の接続点より下流側とし、圧力調整
弁２３及びオリフィス２４に出来るだけ近い位置とする
。

この実施例においては、内側及び外側主蒸気隔離弁４．
５間の主蒸気管路部分の暖気、加圧はドレンライン６１
により行なえる。一方、暖気ライン２５は、ドレンライ
ン６１の設置に影響されることなく、外側主蒸気隔離弁
５の下流側主管路部分の暖気を十分に行うことが可能と
なる。また内側及び外側主蒸気隔離弁４．５間の主蒸気
管路部分における主蒸気ドレンも、ドレンライン３１と
ドレンライン２０との接続点が圧力調整弁２３及びオリ
フィス２４に近いので、ドレンライン３１を介して円滑
に排出することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上明°らかなように、本発明によれば、主蒸気管の内
側及び外側主蒸気隔離弁間の管路部分の熱衝撃を緩和し
、主蒸気管の高い健全性を確保することができると共に
、外側主蒸気隔離弁の開動作に際してのチャタリングの
発生を防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による自圧式主蒸気隔離弁廻
りの均圧システムを含む配管構成を示す概略図であり、
第２図はその自圧式主蒸気隔離弁の断面図であり、第３
図は同自圧式主蒸気隔離弁の通常開維持状態を示す図で
あり、第４図は同自圧式主蒸気隔離弁の休息へ移動差状
態を示す図であり、第５図は本発明の他の実施例による
自圧式主蒸気隔離弁廻りの均圧システムを含む配管構成
を示す概略図であり、第６図は本発明のさらに他の実施
例による自圧式主蒸気隔離弁廻りの均圧システムを含む
配管構成を示す概略図であり、第７図は本発明のなおさ
らに他の実施例による自圧式主蒸気隔離弁廻りの均圧シ
ステムを含む配管構成を示す概略図であり、第８図は従
来の自圧式主蒸気隔離弁を含む配管構成を示す概略図で
ある。符号の説明１・・・主蒸気管　　　　　２・・・原子炉圧力容器３
・・・原子炉格納容器４・・・内側自圧式主蒸気隔離弁５・・・外側自圧式主蒸気隔離弁２０・・・内側主蒸気ドレンライン２５・・・暖気ライン２７．５１．６１・・・均圧ライン２８．５２．６２・・・止め弁３５．４０．５０．６０・・・均圧システム第２図第３図（通常開維持）第４図（急速ＭｖＪ作衿）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子炉圧力容器から格納容器を貫通して延在し、
原子炉圧力容器で発生した蒸気をタービン設備側へ導く
主蒸気管の前記格納容器貫通部の内側及び外側に設けら
れ、事故時及び過渡変化時に主蒸気隔離機能を有する自
圧式主蒸気隔離弁廻りの均圧システムにおいて、前記内側及び外側の自圧式主蒸気隔離弁間の主蒸気管部
分に、前記原子炉圧力容器からの発生蒸気を導くための
均圧ラインを設けたことを特徴とする自圧式主蒸気隔離
弁回りの均圧システム。
（２）前記均圧ラインに隔離機能を有する止め弁が設け
られていることを特徴とする請求項１記載の自圧式主蒸
気隔離弁回りの均圧システム。
（３）前記均圧ラインを、起動時、前記原子炉格納容器
からの発生蒸気の一部を前記外側の自圧式主蒸気隔離弁
の下流側主蒸気管部分に導き、暖気を行う暖気ラインか
ら分岐させたことを特徴とする請求項１記載の自圧式主
蒸気隔離弁回りの均圧システム。
（４）前記均圧ラインを、前記内面及び外側の自圧式主
蒸気隔離弁間の主蒸気管部分に発生した主蒸気ドレンを
排水、回収するドレンラインを兼ねさせたことを特徴と
する請求項１記載の自圧式主蒸気隔離弁回りの均圧シス
テム。
（５）前記内側及び外側の自圧式主蒸気隔離弁間の主蒸
気管部分に、前記均圧ラインとは別個に、その主蒸気管
部分に発生した主蒸気ドレンを排水、回収するドレンラ
インを設けたことを特徴とする請求項１記載の自圧式主
蒸気隔離弁回りの均圧システム。
（６）前記均圧ラインを、前記内側の自圧式主蒸気隔離
弁の上流側主蒸気管部分に接続された内側主蒸気ドレン
ラインのその接続部分近傍から分岐させたことを特徴と
する請求項１記載の自圧式主蒸気隔離弁回りの均圧シス
テム。
（７）前記均圧ラインを、前記内側の自圧式主蒸気隔離
弁の上流側主蒸気管部分に接続された内側主蒸気ドレン
ラインの暖気ライン接続部分より下流側から分岐させた
ことを特徴とする請求項１記載の自圧式主蒸気隔離弁回
りの均圧システム。