JPH02140699A - 再循環ポンプの保護装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は再循環ポンプの保護装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図には原子力発電プラントの構成例の概要が示され
ている。同図に示されているように、原子炉１で発生し
た水・蒸気の二相流は気水分離器２で気水分離される。

凝縮水と給水ポンプ３からの給水との混合水は下降配管
４を経て再循環ポンプ５へ導びかれ、ここで昇圧して再
び原子炉１に戻る。再循環ポンプ５の台数は発電プラン
トの規模、再循環ポンプ５の容量により異るが、大容量
のものを１台設けるより小容量のものを複数台設ける方
が、再循環ポンプ１台故障時の炉心流量確保の面で有利
なので、一般には複数台設けられている０本原子力発電
プラントの例では２台の再循環ポンプ５Ａ、５Ｂが設け
られている。気水分離器２で気水分離された蒸気は、蒸
気タービン６を回転させた後、復水器７で凝縮水として
回収され、給水ポンプ３で昇圧されて気水分離器２に給
水される。給水ポンプ３も危険分散のため通常複数台設
けられており、本例では３台中２台が常用、１台が予備
である。高出力運転時に常用の給水ポンプ３Ａおよび３
Ｂの両方にトリップが生じ、かつ予備の給水ポンプ３Ｃ
の起動失敗が生じた時のような給水流量の喪失が生じた
時には、再循環ポンプ入口側のサブクール度が低下する
ので、そのまま再循環ポンプ５を高速運転するとキャビ
テーションを発生する。そのため従来の装置は特開昭５
８−１５４６９７号公報に記載されているように、給水
流量の喪失が生じた場合には、再循環ポンプ５Ａおよび
５Ｂを同時にトリップして、再循環ポンプ５Ａ、５Ｂの
キャビテーションの発生を防止するようになっていた。

なお同図において８　（８Ａ。

８Ｂ）は再循環ポンプ流量検出器、９はマニホールド、
１０は給水調節弁、１１は発電機、１２は給水流量検出
器である。

第５図には再循環ポンプの保護装置の従来例が示されて
いる。同図に示されているように給水流量低検出器１３
は給水流量が低下したことを検知すると、給水流量低信
号１４を発信する。再循環ポンプ制御装置１５は給水流
量低信号１４を受信すると、再循環ポンプトリップ信号
１６を発信して、再循環ポンプ電源遮断器１７　（１７
Ａ、　１７Ｂ）を開する。再循環ポンプ５Ａ、５Ｂの必
要ＮＰＳＨは再循環ポンプ５Ａ、５Ｂの回転数の低下に
伴い低下するので、キャビテーションを防止することが
できる。

一方、再循環ポンプ５　（５Ａ、５Ｂ）のトリップによ
り原子炉を流れる冷却材の譲量、すなわち再循環流量が
急減して熱的に厳しくなるので、速やかに原子炉を停止
させる必要がある。再循環ポンプ５の吐出側に再循環ポ
ンプ流量検出器８（８Ａ、８Ｂ）が設置されており、再
循環ポンプ流量低検出回路１８　（１８Ａ、１８Ｂ）が
再循環ポンプ５の流量低下を検知すると、再循環ポンプ
流量低信号１９　（１９Ａ、１９Ｂ）を安全保護系論理
回路２０に発信して原子炉をスクラムさせるようになっ
ている。

ところで、再循環ポンプ５Ａ、５Ｂが同時にトリップし
た場合には再循環流量の減少速度が大きく、再循環ポン
プ流量低信号１９が発信されるまで待っていたのでは熱
的裕度が十分とれない。このため再循環ポンプ電源遮断
器断信号２１（２１Ａ。

２１Ｂ）が発信された時点で先行的に原子炉をスクラム
させるようにしていた。なお同図において２２　　（２
２Ａ、２２Ｂ）は常用母線、２３は原子炉スクラム信号
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、再循環ポンプ電源遮断器断信号を安全
上担保する必要のある原子炉スクラム信号に使わざるを
得ない点で次に述べる問題があった。すなわち安全上担
保する必要のある原子炉スクラム信号については（イ）
分離・独立性、（ロ）多重性、（ハ）耐震性（Ａクラス
以上）、（ニ）運転中の健全性確認試験性の各要求条件
を満足することが要求されている。再循環ポンプ電源遮
断器断信号は、再循環ポンプ電源遮断器に付属する補助
接点の動作により発信されるものである。補助接点は再
循環ポンプ電源遮断器が開放されたことを機械的に検知
する位置スイッチのようなもので、運転中実際に動作さ
せてその機能が健全であることを確認するわけにはいか
ない。また、再循環ポンプは常用系なので、再循環ポン
プ電源遮断器は耐！ＩＣクラスの設計となっている。す
なわち再循環ポンプ電源遮断器断信号は上述の要求条件
のうち（ハ）および（ニ）項を満足していないので、安
全上担保する必要のある原子炉スクラム信号として使用
するのは望しくない。

一方、再循環ポンプ流量検出器伏耐震Ａクラスの設計と
なっており、また、再循環ポンプ１台当たり４個の検出
器を有しているので、指示値を相互に比較することによ
り検出器の健全性を運転中に確認することができる。更
に、再循環ポンプ流量低検出回路の入力側に模擬信号を
加えることにより、再循環ポンプ流量低検出回路の健全
性を運転中に確認することができる。従って再循環ポン
プ流量低信号は上述の要求要件（イ）〜（ニ）をすべて
満足している。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、給水流量
喪失時に再循環ポンプキャビテーション防止インターロ
ックが作動した場合でも、再循環流量低信号で原子炉を
スクラムさせ熱的裕度を十分にとることを可能とした再
循環ポンプの保護装置を提供することを目的とするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、保護装置を、保護装置に給水流量喪失時に
複数の再循環ポンプを所定の時間々隔をおいて順次トリ
ップまたは減速させる手段を設けて形成することにより
、達成される。

〔作用〕

保護装置を、保護装置に給水流量喪失時に複数の再循環
ポンプを所定の時間々隔をおいて順次トリップまたは減
速させる手段を設けて形成したので、原子炉を流れる冷
却材の減少速度を緩和できるようになって、再循環ポン
プトリップ信号で先行的に原子炉をスクラムさせる必要
がなくなり、再循環ポンプの流量の低下を検出して原子
炉をスクラムさせ、十分な熱的裕度を得ることができる
。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する６本
実施例では保護装置を、保護装置に給水流量喪失時に複
数の再循環ポンプ５Ａ、５Ｂを所定の時間々隔をおいて
順次トリップまたは減速させる手段を設けて形成した。

このようにすることにより原子炉を流れる冷却材の減少
速度を緩和できるようになって、再循環ポンプトリップ
信号１６Ａ、１６Ｂで先行的に原子炉をスクラムさせる
必要がなくなり、給水流量喪失時に再循環ポンプキャビ
テーション防止インターロックが作動した場合でも、再
循環流量低信号、すなわち再循環ポンプ流量低信号１９
Ａ、１９Ｂで原子炉をスクラムさせ熱的裕度を十分にと
ることを可能とした再循環ポンプの保護装置を得ること
ができる。

すなわち給水流量低信号１４が発信されると、まず再循
環ポンプ５Ａをトリップさせると同時にタイマ２４を起
動する。再循環ポンプ５Ｂは運転を継続し、タイマ２４
に予め設定された時間が経過した時点でトリップする。

第２図は従来例、すなわち給水流量喪失時に再循環ポン
プ５Ａ、５Ｂを同時にトリップした場合をケースエとし
、本実施例、すなわち給水流量喪失時にまず再循環ポン
プ５Ａをトリップし、一定時間（この場合は２秒）経過
後、再循環ポンプ５Ｂをトリップした場合をケース■と
して、横軸に時間をとり、縦軸に再循環ポンプ流量、再
循環流量をとって、夫々の場合の再循環ポンプ流量およ
び再循環流量の変化の様子を示したものである。同図で
再循環流量とは。

原子炉に流れ込む冷却材の流量で、再循環ポンプ５Ａお
よび５Ｂの吐出流量の和であり、縦軸の１００は定格で
ある。

第２図から明らかなように、ケース■の方がケース！よ
り再循環流量の減少が緩やかである。また、ケース■で
は再循環ポンプ５Ａの流量はトリップ後、運転を続けて
いる再循環ポンプ５Ｂからマニホールド９（第４図参照
）を経由して押し込まれてくる冷却材のために、ケース
■の場合よりも早く減少する。従ってケース■の再循環
ポンプ５Ａの流量低信号は、ケース■より早く発信され
る。

以上からケースＨの方が再循環流量の減少が緩やかで、
かつ原子炉スクラム信号が早く発信されるので、原子炉
の熱的裕度を大きくとることができ、再循環ポンプｔ［
遮断器断信号をスクラム信号とする必要がなくなる。な
お、再循環ポンプをトリップするのではなく、キャビテ
ーションを起こさせない程度の回転数まで再循還ポンプ
を減速させても同様の効果が得られる。

このように本実施例によれば、給水流量喪失時に複数台
ある再循環ポンプを時間遅れを持たせて順次トリップさ
せたので、原子炉を流れる冷却材の減少速度を緩和でき
るようになって、再循環ポンプトリップ信号で先行的に
原子炉をスクラムさせる必要がなくなり、再循環ポンプ
流量の低下を検出して原子炉をスクラムさせることで十
分な熱的裕度を得ることができる。

第３図には本発明の他の実施例が示されている。

本実施例は保護装置を、保護装置に予備装置の予備電源
装置２５使用時にこの予備電源装置２５に接続されてい
る複数の再循環ポンプ５Ａ、５Ｂを順次トリップまたは
減速させる判定回路２６を設けて形成した。この場合も
複数の再循環ポンプ５Ａ、５Ｂは順次トリップまたは減
速するようになって、前述の場合と同様な作用効果を奏
することができる。

すなわち再循環ポンプ電源装置２７Ａ、２７Ｂは夫々再
循環ポンプ電源遮断器１７Ａおよび１７Ｂを介して常用
母１！２２Ａおよび２２Ｂに接続されている。予備電源
装置２５は再循環ポンプ電源袋［２７Ａ、２７Ｂのいず
れか１台故障時のバックアップとして設けられたもので
、予備電源遮断器２８Ａ、２８Ｂで常用母線２２Ａ、２
２Ｂに接続されている。ただし、通常時は予備電源遮断
器２８Ａが閉、２８Ｂが開の状態となっている。再循環
ポンプ電源袋［２７Ａ、２７Ｂおよび予備電源装置２５
と再循環ポンプ５Ａ、５Ｂとは電源切換器２９Ａ、２９
Ｂ、２９Ｃ，２９Ｄで接続されており１通常時は電源切
換＠２９Ａおよび２９Ｄが閉、２９Ｂおよび２９Ｃが開
の状態となっている０例えば再循環ポンプ電源袋ｒ１１
２７Ａが故障した場合には、故障信号で再循環ポンプ電
源遮断器１７Ａを開放すると共に、電源切換器２９Ａを
開、２９Ｂを閉として再循環ポンプ５Ａを予備電源袋［
２５に接続する。再循環ポンプ電源装置２７Ｂが故障し
た場合も同様にして再循環ポンプ５Ｂを予備電源装置２
５に接続するが、この場合常用母線２２Ａに２台の再循
環ポンプ５Δ、５Ｂが接続され負荷のバランスが悪なる
ので、予備電源装置２５を常用母線２２Ｂに切り換える
操作を行う。

給水流量が喪失すると、給水流量検出器１２の信号が低
下して、給水流量低検出器１３より給水流量低信号１４
が発信される。再循環ポンプ制御装置１５Ａは、給水流
量低信号１４が発信されると再循環ポンプトリップ信号
１６Ａを発信して再循環ポンプ電源遮断器１７Ａを開放
する。給水流量低信号１４が発信されるとタイマ２４が
作動を開始し、予め設定された時間が経過すると再循環
ポンプ制御装置１５Ｂに信号を発する。再循環ポンプ制
御装置１１５Ｂは再循環ポンプトリップ信号１６Ｂを発
信して、再循環ポンプ電源遮断器１７１３を開放する０
以上は通常運転時、すなわち再循環ポンプ電源装置２７
Ａ、２７Ｂを使用して運転している時に、給水流量喪失
が発生した場合の動作である０次に、再循環ポンプ電源
装置２７Ａまたは２７Ｂのいずれかが故障して、予備電
源装置２５を使用して運転している時に給水流量喪失が
発生した場合の動作を次に説明する。

再循環ポンプ電源袋＠２７Ｂが故障した場合を例にとる
。この場合の電源切換器２９Ａ〜２９Ｄの状態は２９Ａ
は閉、２９Ｂは開、２９Ｃは閉、２９Ｄは開である。再
循環ポンプ電源遮断器１７Ａ。

１７Ｂの状態は１７Ａは閉、１７Ｂは開である。

予備電源遮断器２８Ａは開、２８Ｂは閉である。

従って再循環ポンプ５Ｂは予備電源装置２５により駆動
され、予備電源装置２５は常用母線２２Ｂより電力の供
給を受けている。給水流量が喪失すると、通常運転時と
同様にまず再循環ポンプ５Ａがトリップする。タイマ２
４に予め設定された時間経過後、再循環ポンプ制御装置
１５Ｂはトリップ信号１６Ｂを発信するが、再循環ポン
プ電源遮断器１７Ｂは既に開放されているので、特に状
態変化はない０判定回路２６は予備電源装置２５が再循
環ポンプ５Ａ、５Ｂのいずれかに接続されているかを判
定し、再循環ポンプ５Ａに接続されていれば給水流量低
信号１４発信時直ちに判定信号３０を発信し、予備電源
制御装置３１、予備電源トリップ信号３２を介して予備
電源遮断器２８Ａ。

２８Ｂを開放する。また、再循環ポンプ５Ｂに接続され
ている時には、給水流量低信号１４発信後。

タイマ２４に予め設定された時間と同じ時間経過後判定
信号３０を発信して、予備電源遮断器２８Ａ。

２８Ｂを開放する。電源切替器２９Ｂおよび２９Ｃの開
閉状態で、予備電源装置２５が再循環ポンプ５Ａに接続
されているか、５Ｂに接続されているかを判定している
。再循環ポンプ流量低検出回路１８は再循環ポンプ流量
検出器８の信号を監視して、再循環ポンプ流量が低下し
た場合には再循環ポンプ流量低信号１９を安全保護系論
理回路２０に発信して、原子炉をスクラムさせる。なお
同図において３３Ａ、３３Ｂは電源切換器２９Ｂ。

２９Ｇの開閉状態信号である。

このように本実施例によれば予備電源装置に接続されて
いる再循環ポンプを判定する回路を有しているので、予
備の電源装置を使用している場合でも給水流量喪失時の
再循環ポンプのキャビテーション防止保護動作を適切に
行うことができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は給水流量喪失時に再循環ポンプキ
ャビテーション防止インターロックが作動した場合でも
、再循環ポンプ流量低信号で原子炉をスクラムさせ熱的
裕度を十分にとることができるようになって、給水流量
喪失時に再循環ポンプキャビテーション防止インターロ
ックが作動した場合でも、再循環流量低信号で原子炉を
スクラムさせ熱的裕度を十分にとることを可能とした再
循環ポンプの保護装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の再循環ポンプの保護装置の一実施例の
説明図、第２図は同じく一実施例と従来例との時間と再
循環ポンプ流量、再循環流量との関係を示す特性図、第
３図（イ）、（ロ）は本発明の再循環ポンプの保護装置
の他の実施例を示すもので（イ）は説明図、（ロ）は判
定回路の判定ロジック図、第４図は本発明の対象とする
原子力発電プラントの構成を示す説明図、第５図は従来
の再循環ポンプの保護装置の説明図である。 １・・・原子炉、５　（５Ａ、５Ｂ）・・・再循環ポン
プ、１３・・・給水流量低検出器、１５　（１５Ａ、１
５Ｂ）・・・再循環ポンプ制御装置、１７Ａ、１７Ｂ・
・・再循環ポンプ電源遮断器、２２　（２２Ａ、２２Ｂ
）・・・常用母線、２４・・・タイマ、２５・・・予備
電源装置、２６・・・判定回路、２７Ａ、２７Ｂ・・・
再循環ポンプ電源装置。 茶２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる常用母線に夫々再循環ポンプ電源遮断器を介
   して接続され、かつ混合水を原子炉へ給水する複数の再
   循環ポンプの給水流量喪失時のキャビテーションを防止
   する給水流量の低下を検出する給水流量低検出器、この
   検出器からの信号を夫々受けて前記再循環ポンプを夫々
   制御する複数の再循環ポンプ制御装置を備えた再循環ポ
   ンプの保護装置において、前記装置を、前記給水流量喪
   失時に前記複数の再循環ポンプを所定の時間々隔をおい
   て順次トリップまたは減速させる手段を設けて形成した
   ことを特徴とする再循環ポンプの保護装置。 ２、前記複数の再循環ポンプが、前記給水流量喪失時に
   １台の再循環ポンプが停止または減速され、この停止ま
   たは減速された再循環ポンプの流量が予め定めた値を下
   回つた時に別の再循環ポンプが停止または減速されるの
   を順に繰り返してキャビテーションが防止するようにさ
   れたものである特許請求の範囲第１項記載の再循環ポン
   プの保護装置。 ３、前記複数の再循環ポンプが、機器の単一故障または
   単一誤操作で同時にトリップまたは減速することがない
   ようにされたものである特許請求の範囲第１項記載の再
   循環ポンプの保護装置。 ４、異なる常用母線に夫々再循環ポンプ電源遮断器、再
   循環ポンプ電源装置を介して接続され、かつ混合水を原
   子炉へ給水する複数の再循環ポンプの給水流量喪失時の
   キャビテーションを防止する給水流量の低下を検出する
   給水流量低検出器、この検出器からの信号を夫々受けて
   前記再循環ポンプを夫々制御する複数の再循環ポンプ制
   御装置、前記複数の再循環ポンプ電源装置のうちのいず
   れかが故障した場合の予備装置を備えた再循環ポンプの
   保護装置において、前記保護装置を、前記保護装置に前
   記予備装置の予備電源装置使用時にこの予備電源装置に
   接続されている前記複数の再循環ポンプを順次トリップ
   または減速させる判定回路を設けて形成したことを特徴
   とする再循環ポンプの保護装置。