JPH04259893A - 常作動型崩壊熱除去系設備 - 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、炉心からの崩壊熱を除
去する崩壊熱除去系設備に係り、特に常作動型の崩壊熱
除去系設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントにおいては、炉停止
時あるいは仮想事故時に、炉停止、非常用炉心冷却水注
入、炉心冠水の後、炉心からの崩壊熱を除去することが
必要となる。

【０００３】そこで従来は、崩壊熱除去系（Ｄｅｃａｙ
　Ｈｅａｔ　Ｒｅｍｏｖａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　）あるい
は残留熱除去系（Ｒｅｓｉｄｕａｌ　Ｈｅａｔ　Ｒｅｍ
ｏｖａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ−ＲＨＲ系）と呼ばれる系統シ
ステムを設置するようにしている。

【０００４】図２は、ＢＷＲにおける従来の崩壊熱除去
系の一例を示すもので、原子炉停止後、原子炉水を、原
子炉再循環設備吸込配管１により取水してポンプ２によ
り昇圧するとともに、熱交換器３での熱交換により海水
に熱を放出し、その後原子炉再循環設備吐出配管４を介
して原子炉に戻すようになっている。

【０００５】図３は、従来の原子炉の待機安全系（非常
用炉心冷却水注入系−ＥＣＣＳ系）の一例を示すもので
、常用系は、原子炉容器５で発生した蒸気をタービン６
に送って仕事を行なわせるとともに、仕事をした後の蒸
気を復水器７で復水させ、この復水を、給水ポンプ８に
より給水として原子炉容器５に供給するようになってい
る。

【０００６】また、ＥＣＣＳ系９は、復水貯蔵タンク１
０と待機系注水ポンプ１１とを備え、通常時は待機状態
になっているとともに、必要時に指令を受けて立上がり
、冷却水を炉内に注水して炉心を冠水させるようになっ
ている。

【０００７】ところで、このＥＣＣＳ系９は、通常時待
機状態にあるので、運転監視の対象にはなっておらず、
したがって、指令を受けた際に支障なく起動するか否か
は、判らない状態となっている。このため、待機系につ
いては月に１回程度の割合で、立上げ試験を行なうこと
になっているが、それで充分であるということではなく
、また非常時に、立上げ操作およびそれに伴なう各種操
作において、人為的過誤が生じるおそれもある。

【０００８】そこで一部では、例えば特開昭６４−６１
６８９号公報に示すように、待機系を常用系の一部に入
れ込み、常用運転において、給水等の特定の役割を担わ
せるようにしたシステムが提案されている。

【０００９】図４は、この種のシステムの一例を示すも
ので、原子炉容器５で発生した蒸気は、タービン６に送
られて仕事をするとともに、仕事をした後の蒸気は、復
水器７で復水されるようになっている。そして、復水器
７および復水タンク１２からの復水は、主給水ポンプ１
３および副ポンプ１４を介し、給水として原子炉容器５
に供給されるようになっている。

【００１０】前記副ポンプ１４は、主給水ポンプ１３等
の電源と独立した別の常作動電源１５からの給電により
駆動されるようになっており、また両ポンプ１４，１５
は、その容量の和が、図３に示す給水ポンプ８と同一に
なるように設定されている。

【００１１】以上の構成を有するシステムにおいては、
仮想事故時に電源喪失があっても、副ポンプ１４の系統
は生き残り、直ちに炉心注水機能に変わるため、待機系
立上げという過程が回避され、コンパクトで機能的にも
強靭なシステムが得られる。

【００１２】すなわち、副ポンプ１４が、常作動として
常用運転に必要な役割が担わされているため、常時監視
対象となっており、必要ならば修理，修復を受けること
ができる。しかも、非常時には指令を受けることなく、
そのまま非常用の役割に連続的に移行するため、極めて
強靭なシステムとなる。これは、確率論的安全解析を行
なって示すことができる。

【００１３】また、図３に示すＥＣＣＳ系９は、常用系
に対して完全に追加された物量になるが、図４に示す副
ポンプ１４は、主給水ポンプ１３と併せて図３の給水ポ
ンプ８と同一容量であるので、待機系が削除されて物量
削減となり、経済性の向上が図られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、待機系
をなくして常作動型システムとすることは、機能的にも
物量的にも好ましい方向であり、コンパクトで機能的に
も強靭なシステムを構築することができる。

【００１５】ところが、図２に示す従来の崩壊熱除去系
設備は、プラント通常運転中は、非常用炉心冷却設備の
一系統である低圧注水系として、圧力抑制室プール水で
満水となり、指令がくるのを待っている待機状態にあり
、指令がきてから起動される。このため、原子炉停止時
冷却モード（通常運転から炉停止へ移行するときの冷却
モード）の運転に先立って、系統の洗浄および暖機操作
が必要となる。

【００１６】また、待機状態においては、前述のように
系に対する注視，監視がないため、非常時に立上げ指令
が出された際に、直ちに起動するか否かが問題であり、
不作動のまま放置されると、崩壊熱のため炉心の冷却水
が蒸発し、水位低下、炉心露出、炉心溶融に至るおそれ
がある。

【００１７】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、起動を確実にし、仮想事故時に炉心溶融を確
実に回避することができる常作動型崩壊熱除去系設備を
提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、原子炉容器から取水して再び原子炉
容器に戻す循環ラインと、この循環ラインに設けられて
炉水を循環させる常作動ポンプと、この常作動ポンプに
給電する常作動電源と、前記循環ラインに設けられ炉水
との熱交換により炉心からの崩壊熱分を除去する崩壊熱
除去熱交換器とを備え、前記崩壊熱除去熱交換器で得ら
れた熱量を、プラントの常用運転に必要な熱源として常
時使用するようにしたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明に係る常作動型崩壊熱除去系設備におい
ては、常作動ポンプが常作動電源により常時駆動され、
炉水が取出されて崩壊熱除去熱交換器で熱交換され、崩
壊熱に相当する分の熱量が、プラント運転上必須の動力
源、例えば建屋の空調用等として常時使用される。そし
て、プラント運転上必須であるため、この系は監視対象
となって常時管理される。

【００２０】仮想事故時において、電源が喪失しても、
常作動ポンプは作動を続け、常に崩壊熱分を外部に排出
除去し、炉心溶融を防止する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。

【００２２】図１は、本発明に係る常作動型崩壊熱除去
系設備の一例を示すもので、図中、符号２１は原子炉容
器、符号２２は崩壊熱除去熱交換器である。原子炉容器
２１と崩壊熱除去熱交換器２２とは、循環ライン２３を
介して接続され、原子炉容器２１から取水された炉水は
、崩壊熱除去熱交換器２２で熱交換された後、再び原子
炉容器２１に戻されるようになっている。

【００２３】前記崩壊熱除去熱交換器２２で処理する熱
量は、原子炉崩壊熱に相当する熱量に設定され、取出さ
れた熱量は、プラント運転上必須の熱源、例えば建屋の
空調用熱源として常時使用されるようになっている。

【００２４】ここで、１００万ＫＷのＢＷＲを考えてみ
ると、炉心熱出力は、その約３倍の３００万ＫＷであり
、崩壊熱は、平均すると炉心熱出力の１％と考えられる
。したがって、利用熱量は、 ３×１０４　ＫＷ＝３０ＭＷ となる。これは、大形建屋の空調用熱源として充分利用
できる規模の量であり、運転員の操作室等すべてを含む
建屋の空調動力として利用することが可能となる。建屋
の空調は、通常運転中はもとより、仮想事故後も監視，
操作等のために、プラントにとって必須のものである。

【００２５】循環ライン２３には、常作動ポンプ２４が
設置されており、この常作動ポンプ２４は、プラント内
の他の電源から独立している常作動電源２５からの給電
により、常時駆動されるようになっている。

【００２６】常作動電源２５としては、充電可能な各種
バッテリ，超電導エネルギ貯蔵システム（超電導マグネ
ット），燃料電池，あるいは低速ディーゼル発電機等、
信頼性が高い電源が用いられるようになっている。

【００２７】電源のうち、各種バッテリおよび超電導エ
ネルギ貯蔵システムは、エネルギ貯蔵システムであって
電源ではないが、通常運転時には、このようなシステム
を介し主電源系統から給電して常作動ポンプ２４を運転
していると、事故時その他の不連続事象発生後、ある期
間これらが電源として常作動型システムを連続運転駆動
するので、燃料電池のような別電源と等価の機能が得ら
れる。また、低速ディーゼル発電機は、舶用ディーゼル
エンジンとして、３×１０４時間オーダーの長時間連続
運転の実績があり、信頼性は極めて高い。

【００２８】ところで、仮想事故時を考えると、ＥＣＣ
Ｓ系は高圧系と低圧系との２つがあり、炉心は冠水され
る。冠水後のプロセスを考えると、炉心溶融に対して最
も重要な影響をもつものは、Ｅｖｅｎｔ　Ｔｒｅｅ　Ａ
ｎａｌｙｓｉｓという解析により、崩壊熱除去系である
ことが示されている。したがって、崩壊熱除去系を常作
動型にして、起動を確実にすることが非常に重要である
。

【００２９】次に、本実施例の作用について説明する。

【００３０】常作動ポンプ２４は、常作動電源２５によ
り常時駆動され、原子炉容器２１から取水された炉水は
、崩壊熱除去熱交換器２２での熱交換により、崩壊熱に
相当する分の熱量が除去された後、再び原子炉容器２１
に戻される。崩壊熱除去熱交換器２２で取出された熱量
は、プラント運転上必須の動力源、例えば建屋の空調用
等として常時利用される。したがって、この系は、監視
対象となって常時管理され、待機系の場合よりも強靭な
システムとなる。

【００３１】このように、仮想事故時その他の不連続事
象が生じた場合にも、常用運転の延長として安全機能（
すなわち崩壊熱除去機能）へ移行し、従来の待機系にお
ける起動不全による安全機能喪失が生じない。

【００３２】また、仮想事故時その他の不連続事象生起
時に、運転員の介入（判断，操作）が不要であるため、
誤操作のおそれもない。

【００３３】また、いわゆるＰａｓｓｉｖｅ　Ｓａｆｅ
ｔｙ機能、すなわち静的安全機能あるいは受動的安全機
能と呼ばれ、動的機器等に過度に依存することなく、自
然の物理法則の直接利用により原子炉の安全性を確保す
る機能と同等の機能を人工的に作ったシステム構成とな
っているので、高い信頼性が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、崩
壊熱除去系の起動を確実にし、仮想事故時に炉心溶融を
確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る常作動型崩壊熱除去系
設備を示す系統図。

【図２】従来の崩壊熱除去系を示す系統図。

【図３】従来のＥＣＣＳ系を示す系統図。

【図４】ＥＣＣＳ系を常用系とした例を示す系統図。

【符号の説明】

２１　　原子炉容器 ２２　　崩壊熱除去熱交換器 ２３　　循環ライン ２４　　常作動ポンプ ２５　　常作動電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉容器から取水して再び原子炉容器に
   戻す循環ラインと、この循環ラインに設けられて炉水を
   循環させる常作動ポンプと、この常作動ポンプに給電す
   る常作動電源と、前記循環ラインに設けられ炉水との熱
   交換により炉心からの崩壊熱分を除去する崩壊熱除去熱
   交換器とを備え、前記崩壊熱除去熱交換器で得られた熱
   量は、プラントの常用運転に必要な熱源として常時使用
   されることを特徴とする常作動型崩壊熱除去系設備。