JPH0480695A - 原子炉隔離時冷却系タービン装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は原子カプラントにおける炉心冷却装置の一つで
ある原子炉隔離時冷却系で冷却水の昇圧ポンプを駆動す
るために用いられる原子炉隔離時冷却系タービン装置に
関する。

（従来の技術） 原子炉隔離時冷却系は原子炉の緊急停止に臨んで炉内に
残存する蒸気を冷却して内部圧力の異常な上昇を抑制す
る非常用炉心冷却装置である。

この装置は原子炉に冷却水を注入する昇圧ポンプおよび
昇圧ポンプを駆動する蒸気タービン（以下、双方をＲＣ
ＩＣポンプおよびＲＣＩＣタービンと称する）を中心と
して構成され、原子炉の緊急停止においては原子炉発生
蒸気をＲＣＩＣタービンに導き、その発生動力によって
駆動されるＲＣＩＣポンプで冷却水を昇圧して原子炉内
に送り、そこに残存する蒸気を冷却するようになってい
る。

以下、図面を参照してこれらのＲＣＩＣポンプおよびＲ
ＣＩＣタービンについて説明する。

第６図において、ＲＣＩＣポンプ１とＲＣＩＣタービン
２とは駆動軸３によって直結され、ＲＣＩＣタービン２
の羽根車の回転によりＲＣＩＣポンブ１が駆動される。

また、原子炉４とＲＣＩＣタービン２との間は蒸気止め
弁５を備えた蒸気管６によって結ばれ、原子炉発生蒸気
が蒸気管６を通してＲＣＩＣタービン２へ導入される。

さらに、ＲＣＩＣポンプ１と原子炉４とを結ぶ注入弁７
を備えた冷却水管８が設けられ、ＲＣＩＣポンプ１で昇
圧された冷却水が冷却水管８に導かれ、スプレーノズル
（図示せず）から原子炉４へ注入される。また、これら
に付随するものとして、ＲＣＩＣタービン２の排気を凝
縮させる分配管９を備えたサプレッションチェンバ１０
が設けられる。このサプレッションチェンバ１０内の水
はＲＣＩＣポンプ１が運転される場合の系統内の保有水
であり、この保有水がＲＣＩＣポンプ１の吸込口にかけ
て給水止め弁１１を有する給水管１２を通して導かれる
。

一方、ＲＣＩＣタービン２に付帯する装置として、その
羽根車と直結する駆動軸３および駆動軸３の反対側の羽
根車に軸がＲＣＩＣタービン２のケーシングを貫く部分
、つまりグランド部１３ａ１１３ｂから漏洩して外部に
流出するのを防止するタービングランドシール装置１４
が設けられる。

二のタービングランドシール装置１４にはグランド部１
３ａ、１３ｂとグランド蒸気管１５を介して連通させた
グランド蒸気復水器１６および真空タンク１７、この真
空タンク１７と空気抽出管１８を介して連通させた水封
真空ポンプ１９、この水封真空ポンプ１９とポンプ出口
管２０を介して連通させたセパレータ２１および真空タ
ンク１７と給水管１２とを結ぶ復水管２２の経路に設け
られた復水ポンプ２３か含まれ、これらはユニットとし
てまとめられるのが一般的である。

上記構成からなるタービングランドシール装置１４の働
きは次のとおりである。すなわち、原子炉４の緊急停止
の際に出力される制御信号によって冷却水止め弁２４が
全開され、分岐管２５を通で冷却水がグランド蒸気復水
器１６に導入される。

同じ緊急停止制御信号は水封真空ポンプ１９を起動させ
、この水封真空ポンプ１９の回転によりタービングラン
ドシール装置１４の系内に停留していた空気が抽出され
、短時間のうちに真空が確立される。これに゛よりグラ
ンド部１３ａ、１３ｂでは一方で周囲の空気が、また他
方でＲＣＩＣタービン２から漏洩して流れる蒸気が吸い
込まれ、双方が混合してグランド蒸気復水器１６にかけ
て排出される。この混合ガスはグランド蒸気復水器１６
内でＲＣＩＣポンプ１の吐出側から抽出して導かれる冷
却水と直接接触させられ、蒸気分は凝縮して復水となり
、真空タンク１７に導かれる。真空タンク１７内で所定
水位を憚っている復水の一部が復水ポンプ２３によって
抽出され、予め全開される復水止め弁２６を経て給水管
１２に導かれる。一方、真空タンク１７内で分離された
空気は水封真空ポンプ１９によって抽出され、セパレー
タ２１に送られてそこで空気と水とに分離され、空気は
サプレッションチェンバ１０へ排出され、水は真空タン
ク１７へ戻される。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようにタービングランドシール装置１４はＲＣＩ
Ｃタービン２の付帯装置として欠かせないものであり、
装置としても充分なものである。

しかし、グランド部１３ａ、１３ｂからの抽出ガス量は
空気が７ｋｇ、蒸気が１２０ｋｇ（何れも１時間あたり
）であり、この僅かな量のガス量のためにグランド蒸気
復水器１６、真空タンク１７、水封真空ポンプ１９、セ
パレータ２１などを用いるのは多分に冗長なところがあ
る。また、水封真空ポンプ１９の動力はモータであり、
起動指令信号がその制御装置に入力されたならば、直ち
にモータが回転し始めるようになっている。しかし、モ
ータの起動指令信号に応する過程で万−何らかの原因に
より起動に失敗するかも知れず、短時間で系内金域にわ
たる真空を確立することを求められるタービングランド
シール装置１４の機能を果たすことができない可能性が
ある。

本発明の目的はタービングランド部の気密を維持するの
に簡素な構成によりながら、真空の確立に何らの不都合
もなく応えることのできる原子炉隔離時冷却系用タービ
ン装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は原子炉隔離時冷却系
タービンの各グランド部と連通して設けられたタービン
グランドシール装置を有し、原子炉隔離時冷却系の動作
中、原子炉隔離時冷却系タービンのグランド部と、系内
を閉じて真空に維持されるタービングランドシール装置
とが連通され、かつグランド部に流入する漏洩蒸気が空
気と共に吸引され、タービングランドシール装置内にて
少なくとも蒸気について冷却水と接触せしめて凝縮させ
るようにしたものにおいて、タービングランドシール装
置の系内の真空を維持するエジェクタを備えることを特
徴とするものである。

（作用） 第２図に示されるエジェクタを参照して本発明の原理を
詳しく説明する。エジェクタは要部は噴射ノズルａとデ
イフユーザｂとからなる。

動作流体としての高圧水は噴射ノズルａの一端（後端）
から導入され、内部で速度を上昇させなから他端（先端
）から流出して行く。先端で最高速度に達した高圧水は
ジエ・ント噴流となってデイフユーザｂに流入し、この
とき、混合室Ｃの圧力か低下する。この低圧領域の発生
により混合室Ｃと連通されている空間に滞留しているガ
スが吸込まれ、混合室Ｃからデイフユーザｂにかけて高
圧水に吸引される。この後、ガスと高圧水とはデイフユ
ーザｂを通りつつ、断面の徐々に拡大する出口側にかけ
て速度が低下して行く。

一般に、このようなエジェクタは混合室Ｃと連絡する空
間が比較的低い真空度のとき用いられる。

タービングランドシール装置に求められる真空度はそれ
程高い値ではなく、エジェクタを適切に設計すれば、こ
の要求に充分に応えられる。一方、エジェクタは簡単な
噴射ノズルａとデイフユーザｂとの組み合わせで実現で
き、原理上回転体は存在せず、起動に失敗する可能性は
皆無である。しかも、吸引されたガスは動作流体と混合
する過程で熱交換するために凝縮性ガスを冷却するため
の凝縮器は必要とせず、真空ポンプが不必要なことと併
せてタービングランドシール装置は簡素に構成すること
ができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。な
お、本図に示される構成中、一部は第６図に示されるも
のと同一であり、これらについては第６図と同一の符号
を付して説明を省略する。

第１図において、符号３１で示されるタービングランド
シール装置は水エジェクタ３２を有する。

この水エジェクタ３２の混合室（第２図参照）はＲＣＩ
Ｃタービン２のグランド部１３ａ、１３ｂとグランド蒸
気管１５によって結ばれると共に、その噴射ノズル３３
が冷却水管８から分岐された分岐管２５の他端と接続さ
れている。さらに、デイフユーザ３４の出口とサプレッ
ションチェンバ１０とが混合流体排出管３５を介して結
ばれており、タービングランドシール装置３１の系全体
は閉じている。

次に、上記構成による作用を説明する。原子炉４の緊急
停止の際に出力されるタービングランドシール装置３１
の起動制御信号は注入弁７、冷却水止め弁２４、および
蒸気止め弁５を開動作させる。蒸気止め弁５が開くこと
により原子炉４の内部に残された蒸気が蒸気管６を通っ
てＲＣＩＣタービン２に流入し、その羽根車が回される
。ＲＣＩＣポンプ１は駆動軸３によってＲＣＩＣタービ
ン２の速度に合わせて回転し始め、この結果サプレッシ
ョンチェンバ１０内の水は給水管１２を通して汲み上げ
られ、ＲＣＩＣポンプ１を経て昇圧されて原子炉４内に
注入される。なお、ＲＣＩＣタービン２で仕事を終えた
蒸気は水中に没した分配管９を経てサプレッションチェ
ンバ１０に導入され、そこで凝縮させられる。

一方、冷却水管８を流れる昇圧された冷却水の一部が分
岐管２５を通ってエジェクタ３２の噴射ノズル３３の入
口に導かれ、高速の噴流となって出口から噴出する。こ
の過程で混合室は真空に近いところまで圧力が下がり、
グランド部１３ａ１１３ｂの圧力もそれに見合う圧力ま
で下げられる。

このため、グランド部１３ａ、１３ｂに流入してくる周
囲の空気およびＲＣＩＣタービン２からの漏洩蒸気は混
合室の方向に吸い込まれ、そこからデイフユーザ３４に
かけて流動する。この蒸気はデイフユーザ３４内で低温
の冷却水と直接接触し、凝縮して復水となり、一方空気
などの不凝縮性ガスは冷却されて冷却水と混ざり合い、
混合流体排出管３５を通ってサプレッションチェンバ１
０へ導かれる。

このような回転部分を持たない噴射ノズル３３とデイフ
ユーザ３４とからなるエジェクタ３２は、例えば、水封
真空ポンプのような回転体の駆動を動力設備に依存する
ものと比較すると、動作の確実性は格段に優れ、タービ
ングランドシール装置３１の信頼性を大きく向上させる
ことができる。

一方また、このエジェクタ３２はグランド蒸気復水器や
真空タンクを用いる必要はな（、簡素なユニットとして
安価に構成できる利点がある。

また、第３図は本発明の別の実施例を示すもので、次の
特徴を備えている。すなわち、このタービングランドシ
ール装置３６はエジェクタ３２と、このエジェクタ３２
の出口からサプレッションチェンバ１０にかけての経路
内に設けられ、混合流体を水と空気などの不凝縮性ガス
とに分離するセパレータ３７と、このセパレータ３７と
給水管１２とを結ぶ復水管３８の経路に設けられた復水
ポンプ３９と、セパレータ３７とサプレッションチェン
バ１０とを連絡しているガス抽出管４０とからなり、エ
ジェクタ３２から流出する混合流体はサプレッションチ
ェンバ１０に回収されるまでに水と不凝縮性ガスとに分
離され、その後復水は冷却水として給水管１２に注入さ
れる。

本実施例はデイフユーザ３４の出口圧力が混合流体をサ
プレッションチェンバ１０に排出するのに不足する懸念
がある場合に使用される。

一方、第４図および第５図も本発明の異なる実施例を示
している。この２つの実施例では水の代わりに蒸気がエ
ジェクタ作動流体として使用され、原子炉４の発生蒸気
がエジェクタに供給される。

第４図において、タービングランドシール装置４１はエ
ジェクタ３２と、このエジェクタ３２の出口からサプレ
ッションチェンバ１０にかけての経路に設けられ、混合
流体と冷却水とを壁面を隔てて接触させて蒸気分を凝縮
せしめる復水器４２とから構成される。エジェクタ３２
には蒸気管６から分岐され、他端を噴射ノズル３３に接
続しているエジェクタ作動弁４３を備えた分岐蒸気管４
４が設けられる。

上記構成において、原子炉４の緊急停止の際に出力され
る起動制御信号は注入弁７、蒸気止め弁５と共にエジェ
クタ作動弁４３を開動作させ、原子炉４の内部に残され
た蒸気が蒸気管６および分岐蒸気管４４を通ってエジェ
クタ３２の噴射ノズル３３の入口に導かれ、高速と噴流
となって出口から噴出する。これにより混合室の圧力は
低下してＲＣＩＣタービン２のグランド部１３ａ、１３
ｂに流入してくる周囲の空気およびＲＣＩＣタービン２
からの漏洩が吸い込まれ、そこからデイフユーザ３４に
かけて流動する。デイフユーザ３４内で作動蒸気、漏洩
蒸気および空気は混ざり合い混合流体となってデイフユ
ーザ３４の出口を経て復水器４２に導入され、そこで蒸
気分は冷却されて凝縮し、復水となってサプレッション
チェンバ１０へ導かれる。

本実施例においても回転体の駆動を動力設備に依存する
必要はなく、タービングランドシール装置４１の信頼性
を大きく向上させることができる。

まｔこ、簡素なユニットとして構成することが可能であ
り、安価な装置を提供できる利点がある。

さらに、上記実施例の復水器４２に代えてスプレー式減
温器を用いたタービングランドシール装置として構成す
ることができる。第５図のタービングランドシール装置
４５はスプレー式減温器４６を備えている。また、この
減温器４６に冷却水を供給する系統としてＲＣＩＣポン
プ１の吐出側の冷却水管８から分岐されるスプレー水止
め弁４７を備えた分岐管４８が設けられる。

本実施例においては起動制御信号が注入弁７、蒸気止め
弁５およびエジェクタ作動弁４３と共にスプレー水止め
弁４７に出力されてこれらの弁が同時に開かれる。この
ため、分岐管４８を通して冷却水か減温器４６に導かれ
、そこでエジェクタ３４から導入される蒸気とこの冷却
水とが混ざり合って蒸気の温度が下げられる。これ以外
の働きは上記実施例のものと同様である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明はタービングランドシール装
置の系内の真空を維持するエジェクタを設けているから
、タービングランド部の気密を維持するのに簡素な構成
によりながら、真空の確立を確実に果たすことができ、
タービングランドシール装置の信頼性を高められるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子炉隔離時冷却系タービン装置
の一実施例を示す構成図、第２図はエジェクタの機能説
明図、第３図ないし第５図はそれぞれ異なる本発明の他
の実施例を示す構成図、第６図は従来の原子炉隔離時冷
却系の一例を示す構成図である。 １・・・・・・・・ＲＣＩＣポンプ ２・・・・・・・・・ＲＣＩＣタービン０・・・・・・
・・・サブレッションチェンバト・・・・・・・・給水
止め弁 ５・・・・・・・・グランド蒸気管 １．３６．４１．４５・・・タービングランドシール装
置 ３２・・・・・・・・・エジェクタ ３３・・・・・・・・・噴射ノズル ３４・・・・・・・・・デイフユーザ ３７・・・・・・・・・セパレータ ３９・・・・・・・・・復水ポンプ ４２・・・・・・・・・復水器 ４６・・・・・・・・・減温器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉隔離時冷却系タービンの各グランド部と連通して
   設けられたタービングランド装置を有し、原子炉隔離時
   冷却系の動作中、該原子炉隔離時冷却系タービンのグラ
   ンド部と、系内を閉じて真空に維持される前記タービン
   グランドシール装置とが連通され、かつ前記グランド部
   に流入する漏洩蒸気が空気と共に吸引され、前記タービ
   ングランドシール装置内にて少なくとも蒸気について冷
   却水と接触せしめて凝縮させるようにしたものにおいて
   、前記タービングランドシール装置の系内の真空を維持
   するエジェクタを備えることを特徴とする原子炉隔離時
   冷却系タービン装置。