JPH03282399A

JPH03282399A - 原子力プラントの運転方法

Info

Publication number: JPH03282399A
Application number: JP2083203A
Authority: JP
Inventors: Tasuku Kodama; 児玉　資
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-12

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、原子炉圧力容器を収納した原子炉格納容器の
内部雰囲気を不活性ガスにて置換し、不活性化して運転
する原子力プラントの運転方法に関する。

（従来の技術）沸騰水型原子力発電プラントの設計に関しては、安全性
を高めるため、冷却材喪失事故時に発生しやすい水素と
酸素の燃焼を困難にした不活性化原子炉格納容器の設計
が、原子力安全委員会より勧告（昭和５６年７月２３日
付）されている。

このため、原子炉格納容器を密閉構造とし、その外側に
設置した窒素ガス供給装置から、不活性ガスとして窒素
ガスを供給して、原子炉の運転開始時に原子炉格納容器
内の空気を窒素ガスに置換し、水素と酸素の燃焼が起き
ないように原子炉格納容器内の酸素濃度を所定値（通常
は３．５〜４．５％）以内に維持するようにしている。

さらに、外部の空気が原子炉格納容器内に侵入すること
によって内部の酸素濃度が上昇することのないよう、原
子炉格納容器内の雰囲気圧力を器外に対して微正圧に保
つように圧力調整操作をおこなっている。

第２図は、原子炉格納容器における圧力調整運転装置の
概略構成を示すもので、原子炉格納容器１であるドライ
ウェル２と下部のサプレッションチェンバ３には、供給
側の第１隔離弁４８％４ｂと第２隔離弁５ａ、５ｂおよ
び減圧弁６ａ、６ｂを備えた供給配管７ａ、７ｂを介し
て、原子炉格納容器１外に設置された窒素ガス供給装置
８が接続されている。供給配管７ｂに合流する供給配管
７ｃには、空気供給用の第２隔離弁５Ｃを介して空気供
給設備（図示せず）が接続されている。

原子炉格納容器１の放出側には、ドライウェル２とサプ
レッションチェンバ３にそれぞれ第１隔離弁９ａ、９ｂ
とバイパス弁ＩＱａ、１０ｂが並列接続されており、こ
れらの弁の出口側には、第２隔離弁１１を備えた放出配
管１２を介して、排気処理設備（図示せず）か接続され
ている。

このような構成の圧力調整運転装置において、原子炉の
運転開始前に、空気供給用の第２隔離弁５Ｃを閉じ、供
給側の第１隔離弁４ａ、４ｂと窒素置換用の第２隔離弁
５ａ、５ｂを開き、窒素ガス供給装置８から窒素ガスを
ドライウェル２とサプレッションチェンバ３に送り込む
と共に、放出側の第１隔離弁９ａ、９ｂと第２隔離弁１
１を開いて原子炉格納容器１内の空気を窒素ガスに置換
し、酸素濃度を前記所定値内に低下させる。その後、第
１隔離弁４ａ、４ｂと、第２隔離弁５　ａ　ｓ５ｂと、
第１隔離弁９ａ、９ｂと、第２隔離弁１１を閉じる。

しかる後、必要に応じて、供給側の第１隔離弁４ａ、４
ｂと窒素補給用の第２隔離弁５　ａ　ｓ　５　ｂを開き
、微量の窒素ガスを原子炉格納容器１内へ供給すること
により、外部から空気が侵入して酸素濃度が上昇しない
よう、原子炉格納容器１内の圧力を周囲圧力より微正圧
に保持する。

また、原子炉格納容器１内には、第３図に示すように、
種々の検出装置が設置されている。

即ち、原子炉における事故を早期に検出するために、ス
クラム圧力検出装置２１が設置され、原子炉格納容器１
内の圧力か設定値、例えば０．１４ｋｇ／　ｃｄ　ｇ　
　（２ｐｓｉｇ）まで上昇すると、原子炉スクラム信号
を発生する。

また、この原子炉の事故以外で運転上生しる圧力変化に
より原子炉スクラム信号が必要以上に発生しないよう、
圧力高検出装置２２か設置されており、原子炉格納容器
１内の圧力が圧力高検出装置２２の設定値、例えば０．
１０ｋｇ／　ｃｄ　ｇ　　（１，５ｐｓｉｇ）まで上昇
すると、圧力高警報を発し、前述の原子炉スクラム信号
の発生前に、運転員が必要な対応動作を行なえるように
している。

一方、圧力低検出装置２３は、原子炉格納容器１内の圧
力かその設定値、例えば０．００７　ｋｇ　／　ｃシｇ
（０，１ｐｓｉｇ）まで低下すると、圧力低警報を発し
、原子炉格納容器１内の圧力か周辺大気に対して負圧側
へ移行する前に運転員が必要な対応動作を行なえるよう
にしている。

また、原子炉格納容器１内には、それに対して設計値以
上の外圧が加わらないようにするため、原子炉格納容器
１を周辺大気に解放し、周辺大気の空気を原子炉格納容
器１内へ導入する真空破壊弁（図示せず）か設置されて
いるおり、この真空破壊弁の作動を促すために、差圧検
出装置２４が設置されている。

この差圧検出装置２４は、サプレッションチェンバ３の
圧力が差圧検出装置２４の設定値、例えば−０，０３５
ｋｇ　／　ｃｄ　ｇ　（−０，５ｐｓｉｇ）まで低下す
ると、圧力低警報を発し、真空破壊弁を作動させる。

またさらに、ドライウェル２とサプレッションチェンバ
３には、圧力検出装置２５ａ、２５ｂが設置されており
、ドライウェル２とサプレッションチェンバ３の圧力を
各々指示し、記録するよう構成されている。

なお、第３図において、記号ＰＴは圧力トランスミソタ
を、記号ＰＳは圧力スイッチを、記号ＤＰＴは差圧トラ
ンスミッタを、記号ＤＰＳは差圧スイッチを、記号ＰＩ
は圧力指示計を、また、記号ＰＲは圧力記録計を夫々示
している。

上記構成の原子力発電プラントにおいて、若しも原子炉
格納容器１内の圧力か原子炉事故に起因する以外の原因
で、圧力高検出装置２２の設定値を越えて上昇した場合
には、運転員は圧力高警報に基づいて、放出側のバイパ
ス弁１０ａ、１０ｂおよび第２隔離弁１１を開き、原子
炉格納容器１内の雰囲気である窒素ガスを放出して原子
炉格納容器１内の圧力を所定値範囲まで低下させた後、
放出側のバイパス弁１０ａ、１０ｂおよび第２隔離弁１
１を閉じて正常状態に調整する。

なお、この場合、操作ミス等により圧力を下げ過ぎて原
子炉格納容器１内の微正圧維持を困難にする状態に至っ
た時には、圧力低検出装置２３が圧力低警報を発して運
転員に対応を促すと共に、自動的に供給側の第１隔離弁
４ａ、４ｂと第２隔離弁５ａ、５ｂを開閉して窒素ガス
を供給し、原子炉格納容器１内の圧力低下を防止する。

しかしながら、運転員は、原子炉格納容器１内の圧力調
整運転を、圧力高検出装置２２および圧力低検出装置２
３による圧力高警報出力点から圧力高警報出力点までの
範囲（以下、運転許容範囲という。）に余裕をもって対
応できるようにするため、圧力高警報と圧力低警報の設
定値に余裕を見込んだ内輪の値を定め、−この範囲内（
以下、運転目標範囲という。）で圧力調整の運転操作を
している。

（発明が解決しようとする課題）原子炉の通常運転に際して、原子炉格納容器内の圧力が
上昇する主な原因としては、原子炉格納容器内に設置さ
れ、窒素ガスを駆動源とする自動弁などの各種機器（図
示せず）から、その作動に伴って放出される窒素ガスに
よるものかある。

しかしながら、この窒素ガスの原子炉格納容器内への流
入量は通常は極く僅かであり、これに起因する原子炉格
納容器内の圧力上昇は、比較的長期間隔における定期的
な放出側バイパス弁１０ａ、１０ｂおよび第２隔離弁１
１の開閉による窒素ガスの原子炉格納容器外への放出操
作運転で十分に対応でき、運転員の負担は少ない。

この場合、原子炉格納容器内の圧力は、圧力検出計器の
設置場所における大気圧を基準としてゲージ圧力を測定
する方式で測定されており、従って、原子炉格納容器の
外部周辺の圧力を基準にして管理されている。また、原
子炉格納容器１内の大気は原子炉建屋の換気設備を通し
て外部周辺の大気と連通しているため、天候の変化に応
じた気圧の変動の影響を直接受けることになる。

ところで、日本における台風の強さは、９９０ｒａｂ以
上を「弱い」台風、９６０〜Ｈ９ｍｂを「なみの強さ」
の台風と定義されており、第４図に示す地域別台風上陸
数（東京天文台編纂、丸善株式会社発行の昭和６３年版
「理科年表」より抜粋）に示すように、原子力発電所の
設置点における発生頻度の観点から「なみの強さ」程度
の台風の上陸を想定して、運転管理を行うことが適当で
ある。

ちなみに、日本における気圧の最低と最高の過去の記録
は、昭和９年９月２１日の高知系室戸での９１１、Ｏｍ
ｂと、大正２年１１月３０日の北海道旭川での１．０４
４．０■ｂ　（いずれも海面換算）である。

ここで仮に、気圧の変動範囲として、低気圧は「なみの
強さ」の台風（９６０＋ｅｂ　）までを想定し、また、
高気圧は過去最高記録の１．０４４．Ｏｍｂを想定する
と、１気圧−１，０１３ｍｂ　、　１ｍｂ　−１，０１
９７Ｘ　１０ｋｇ　／　ｃｊ　ｇから、−０，０５４〜
＋０．０３２ｋｇ　／　ｃシｇの圧力変動か生じること
になる。

そこで、以下に、この圧力変動範囲に対して原子炉格納
容器か受ける圧力の影響を考察することとする。

第５図は、従来の圧力調整運転方法における原子炉格納
容器内の圧力変動を示すもので、上記の圧力変動範囲（
Ａ　）　　（−０，０５４〜＋０．０３２ｋｇ　／　ｃ
シｇ）と、圧力低警報の設定値（０，００７ｋｇ　／　
ｃｄ　ｇ　）から圧力高警報の設定値（０，１０ｋｇ　
／　ｃｄ　ｇ　）までの運転許容範囲（Ｂ）と、この圧
力高警報の設定値からスクラム信号（０，１４ｋｇ　／
　ｃｄ　ｇ　）までの運転制限範囲（Ｃ）を示している
。

なお同図中、直線（Ｄ）は運転許容範囲（Ｂ）に対して
内輪で、かつ前記圧力高警報設定値と圧力高警報出力点
のほぼ中間に当たる０．０５ｋｇ　／　ｃｄ　ｇを中心
とする±０．０１ｋｇ　／　ｃｄ　ｇの運転目標範囲を
示しており、また、直線（Ｅ）はこの運転目標範囲（Ｄ
）に前記気圧の変動範囲（Ａ）を加えた範囲を示してい
る。

このように想定された圧力調整運転状態においては、圧
力検出計器が周辺圧力を基準として計測する方式である
ため、運転目標範囲（Ｄ）が０．０５±０．０１ｋｇ／
　ｃｄ　ｇと狭いにも拘らず、運転目標範囲（Ｄ）に気
圧変動範囲（Ａ）を加えた範囲（Ｅ）と、運転許容範囲
（Ｂ）とを対比すれば明らかなように、例えば低気圧の
接近により原子炉格納容器外部の周辺圧力が低下し、こ
れに伴って原子炉格納容器内の見掛けの圧力が上昇して
圧力高警報設定値（０゜１０ｋｇ　／　ｃｉ　ｇ　）に
達すると、圧力高検出装置２２が圧力高警報を発生する
ことになる。

しかしながら実際には、この圧力高警報の発生を未然に
防ぐ安全な圧力調整運転が要求されるため、運転員は台
風等の低気圧の接近を知ると、その気象情報と圧力検出
装置２５ａ、２５ｂにより原子炉格納容器１内の圧力を
監視し、圧力高設定値に至る前に窒素ガスの大気放出操
作を行う。

また低気圧の通過後に、外気圧の上昇等で原子炉格納容
器内の圧力が所定値より低下すると、窒素ガスの供給操
作を行って原子炉格納容器内の圧力を運転目標範囲（Ｄ
）に保持する作業を実施することになる。

しかしながら、これらの作業は、運転目標範囲（Ｄ）の
幅が狭く、しかも低気圧である台風は、その襲来期間は
短いが時間帯は不定であり、また高気圧はその推移の判
別が難しいため、気圧の変動に対応する原子炉格納容器
内の圧力調整の運転操作は繁雑で、運転員に大きな負担
がかかるという問題があった。

本発明はこのような点に着目してなされたもので、通常
経験する大気圧の変動に対しては運転員による圧力調整
運転を不要とすると共に、定期的な窒素ガスの放出作業
の頻度も低減し、運転員の負担軽減と、簡略な安全運転
が実現できる原子力プラントの運転方法を提供すること
を目的とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の原子力プラントの運転方法は、原子炉圧力容器
を収納した原子炉格納容器内に不活性ガスを導入し、不
活性化して運転する原子力プラントにおいて、スクラム
圧力検出装置、圧力高検出装置および圧力検出装置とし
て絶対圧力検出計器を設置し、原子炉の通常運転に際し
て前記絶対圧力検出計器および圧力低検出装置によって
検出された検出値に基づいて前記原子炉格納容器内の圧
力調整を行い、かつ前記原子炉格納容器内の圧力高警報
および圧力高スクラム信号を発することを特徴とする。

（作用）このような構成の本発明装置において、原子炉の運°転
開始時には、圧力調整運転装置により供給側と放出側の
各種弁を開き、不活性ガス供給装置より原子炉格納容器
内に不活性ガスを供給し、内部の空気を不活性ガスに置
換する。

その後の原子炉格納容器の内部圧力を、自己の保有する
基準容器の圧力を基準として計測する絶対圧力検出計器
の計測値に基ついて、原子炉格納容器の運転許容範囲内
に保持させると共に、運転目標範囲の下限値を、前記運
転許容範囲の下限値から、前記気圧の変動範囲の高気圧
の上限値を減じた範囲にして拡大設定する。

これにより、気象条件が高気圧の到来時にも、また台風
の襲来により低気圧となった場合でも、圧力調整運転装
置による圧力調整操作を実施することなく、原子炉格納
容器内を微正圧に保持し、原子炉格納容器の各種圧力高
警報などを出力させることなく、原子炉を安全に運転す
ることかできる。

（実施例）次に、図面を参照しなから本発明の詳細な説明する。な
お、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符号を付
し、相違点のみを説明する。

本発明においては、第３図に示す圧力検出計器の内、ス
クラム圧力検出装置２１、圧力高検出装置２２、および
圧力検出装置２５ａ、２５ｂにおける圧カドランスミッ
タ（ＰＴ）として、自己の保有する基準容器の圧力を基
準として絶対圧力を検出する絶対圧力検出計器を使用す
る。ただし、原子炉格納容器１内の圧力か周辺大気に対
して負圧となることを防止するため、原子炉格納容器内
の圧力を検出する圧力低検出装置２３としては、従来通
り、圧力検出計器の周辺大気を基準として圧力検出する
ゲージ圧力検出計器を用いる。

第１図は原子炉格納容器１内の圧力調整運転における圧
力変動特性を示すもので、気圧の変動範囲（Ｆ）として
は、上限値を第５図の場合と同様に０．０３２４Ｃｇ／
　ｃＪ　ｇとし、下限値を「非常に強い」台風（９００
ｍｂ）に相当する−０．１１５）ｃｇ／ｃシｇとした場
合を例示している。

なお、本発明の方法においては、低気圧の接近に伴って
原子炉格納容器１の周辺大気の圧力が低下し、相対的に
原子炉格納容器１内の圧力が上昇しても、関係する圧力
検出計器が絶対圧力検出計器であるために、原子炉格納
容器１内の圧力の指示、監視に影響はないが、上記の下
限値は参考として例示したものである。

第１図において、運転許容範囲（Ｂ）としては第５図の
場合と同様に、０．００７〜０．１０ｋｇ／ｃ−ｇとす
る。また、運転目標範囲（Ｇ）としては、上限値を第５
図の場合と同様に、０．０６ｋｇ／ｃシｇとし、下限値
を圧力低警報の設定値０．００７　ｋｇ／　ｃｊ　ｇに
気圧の変動範囲の上限値である高気圧の最大値を加えた
０、０３９　）ｃｇ　／　ｃｄ　ｇとしている。

上述のように構成した本発明の原子力プラントの運転方
法においては、運転目標範囲（Ｇ）を０．０６〜０．０
３９　ｋｇ／　ｃｊ　ｇに拡張設定し、かつ、スクラム
圧力検出装置２１と、圧力高検出装置２２と、圧力検出
装置２５ａ、２５ｂの各圧力検出計器を絶対圧力検出計
器に変更したので、気圧の変動範囲（Ｆ）の下限値また
はそれ以下の非常に強い台風が接近した場合でも、スク
ラム圧力検出装置２１、圧力高検出装置２２、および圧
力検出装置２５ａ、２５ｂによる検出圧力に影響を与え
ることはない。

一方、気圧の変動範囲（Ｆ）の上限値のような高気圧が
接近した場合には、圧力低警報の設定値０．００７　ｋ
ｇ／ｃ−ｇに、気圧変動範囲（Ｆ）の上限値である高気
圧の最大値０．０３２　ｋｇ／　ｃｊ　ｇを加えた値を
運転目標範囲（Ｇ）の下限値としているので、圧力検出
計器の周辺圧力の変動の影響を受ける圧力低検出装置２
３の検出圧力は０．００７　）ｃｇ　／　ｃｊ　ｇと圧
力低警報の設定値を示し、圧力低警報の信号を発生する
か、原子炉格納容器１内の圧力は周辺大気に対して０．
００７　ｋｇ／　ｃｄ　ｇの微正圧に保たれるため、原
子炉格納容器１内に周辺大気が流入して酸素濃度を上昇
させることはない。

その結果、天候の変化に伴う原子炉格納容器周囲の気圧
変動に対して、その都度、原子炉格納容器内の圧力を調
整するという繁雑な操作は不要となり、窒素ガスの排出
運転も不要となる。

さらに、運転目標範囲（Ｇ）が従来より若干拡大される
ため、原子炉格納容器内で各種機器からの駆動用窒素ガ
スの流入に起因する圧力調整作業の周期をある程度延長
することができる。

なお上記実施例においては、第１図に示す運転許容範囲
（Ｂ）の下限値と、運転目標範囲（Ｇ）に気圧の変動範
囲（Ｆ）の上限値を加えた値を同じ０．（１０７ｋｇ　
／　ｃｄ　ｇとしたため、原子炉格納容器内の圧力がこ
の下限値（０，００７ｋｇ　／　ｃｊ　ｇ　）に達する
と、その都度、圧力低検出装置２３による圧力低警報が
発せられるか、原子炉格納容器１内の圧力が正圧に保た
れているため、原子炉運転上、特に支障はない。この場
合、上記原因による圧力低ゝ警報の報知が原子炉運転監
視上わずられしければ、前記運転目標範囲（Ｇ）の下限
値（０，０３９ｋｇ／　Ｑｄｇ）を若干上方に設定すれ
ばよい。

このように、本発明では、スクラム圧力検出装置２１、
圧力高検出装置２２、および圧力検出装置２５ａ、２５
ｂの圧力検出計器として絶対圧力検出計器を採用してい
るため、これらの検出圧力は周囲の気圧変動の影響を受
けることがない。

また、運転目標範囲（Ｇ）の下限値に気圧の変動範囲（
Ｆ）の下限値を加えた値か原子炉格納容器の運転許容範
囲（Ｂ）内に十分に納まるため、運転員による常時監視
と気圧の変動に際して、その都度、実施されていた原子
炉格納容器内の圧力調整操作がいかなる低気圧の襲来時
にも不要となり、しかもこの圧力調整時に大気中に放出
され、その後の高気圧復帰時に補給されていた窒素ガス
の消費もなくなる。

さらに、運転目標範囲（Ｇ）が従来より拡張されるため
、定期的に実施していた窒素ガスを駆動源とする弁など
から放出される窒素ガスに起因する圧力上昇の調整操作
も、その頻度が従来より少なくて済むので、運転員の監
視と圧力調整操作作業の負担か軽減される。

また、供給窒素ガス量および原子炉格納容器内からの雰
囲気放出量が削減することにより、放射性物質の大気中
排出量が減少し、排気処理設備の負荷も軽減される。

なお、上記実施例においては、運転目標範囲（Ｇ）の上
限値として、従来と同一の値（０，０６ｋｇ／Ｃシｇ）
を採用しているが、本発明においては、原子炉格納容器
内の圧力検出値が低気圧による影響を受けないため、運
転許容範囲（Ｂ）の上限値（０，１０ｋｇ／ｃ−ｇ）に
対して余裕を見込み、例えば０．０８ｋｇ／ｃシｇとす
れば、運転目標範囲（Ｇ）が従来より２倍程度に拡張さ
れるため、圧力調整操作の頻度も１／２程度少なくて済
むことになる。

さらには、高気圧の最大値として、原子力プラントの設
置点において観測された最大値を採用すれば、運転目標
範囲（Ｇ）の下限値を下げることができる。

［発明の効果］上述のように、本発明の原子力プラントの運転方法によ
れば、原子炉格納容器内における圧力調整の運転目標範
囲が従来より拡大されので、原子力発電プラントの設置
地点に高気圧が接近した場合に、原子炉格納容器内が周
囲気圧に対して低下しても、原子炉格納容器内は、常に
微正圧に保たれ、原子炉格納容器内に空気が流入して酸
素濃度が上昇することは防止される。

従って、いかなる低気圧の接近による気圧変動に対して
も、原子炉格納容器における内部の圧力調整運転操作が
不要となり、原子炉運転の安全性と信頼性が向上する。

また、圧力調整運転操作が不要になることから窒素ガス
の消費量と、原子炉格納容器から大気中への放射性物質
の放出量も削減され、原子炉格納容器内に流入する窒素
ガスに起因する圧力調整操作の頻度も低下する等の優れ
た効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す原子炉格納容器の圧力変
動特性図、第２図は圧力調整運転装置の概略構成図、第
３図は原子炉格納容器内の圧力検出装置を例示する概略
構成図、第４図は我が国における地域別台風上陸数を示
すグラフ、第５図は従来の原子炉格納容器の圧力変動特
性図である。１・・・・・・・・原子炉格納容器２・・・・・・・・・ドライウェル３・・・・・・・・・サプレッションチェンバ２１・・
・・・・・・・スクラム圧力検出装置２２・・・・・・
・・・圧力高検出装置２３・・・・・・・・・圧力低検
出装置２４・・・・・・・・差圧検出装置２５ａ、２５ｂ・・・圧力検出装置。圧力

Claims

【特許請求の範囲】

　原子炉圧力容器を収納した原子炉格納容器内に不活性
ガスを導入し、不活性化して運転する原子力プラントに
おいて、スクラム圧力検出装置、圧力高検出装置および
圧力検出装置として絶対圧力検出計器を設置し、原子炉
の通常運転に際して前記絶対圧力検出計器および圧力低
検出装置によって検出された検出値に基づいて前記原子
炉格納容器内の圧力調整を行い、かつ前記原子炉格納容
器内の圧力高警報および圧力高スクラム信号を発するこ
とを特徴とする不活性化した原子炉格納容器の運転方法
。