JPH0518396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉保護装置に係り、特にインタ
ーナルポンプを有する原子炉に適用するのに好適
な原子炉保護装置に関するものである。

〔従来の技術〕

再循環系配管に設けた再循環ポンプによつて炉
心流量を調節する沸騰水型原子炉に代わる新しい
タイプの沸騰水型原子炉が開発されている。この
沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器内に設けたイ
ンターナルポンプによつて炉心流量を調節するも
のである。このようなインターナルポンプを有す
る沸騰水型原子炉の保護装置としては、特開昭59
−84197号公報、特開昭59−188599号公報及び特
開60−15599号公報に示すものが知られている。

第４図は、従来のインターナルポンプを有する
沸騰水型原子炉を示している。インターナルポン
プ２１は、炉心２２を内蔵する原子炉圧力容器２
３内に設置されている。インターナルポンプ２１
の回転軸は、原子炉圧力容器２３の外側に設置さ
れたモータ２４に連結される。インターナルポン
プ２１のモータ２４は、静止形インバータ１９か
ら電源を供給される。制止形インバータ１９は、
再循環流量制御装置２０から出力される制御信号
に基づいて母線１８から入力する電源周波数を調
節し、インターナルポンプ２１の回転速度を制御
する。

〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のインターナルポンプを複数台有する原子
炉において、仮想的に全数のインターナルポンプ
がトリツプした場合を想定すると炉心の冷却能力
が過渡的に低下する可能性があることが新たにわ
かつた。

すなわち、インターナルポンプを有する原子炉
におけるインターナルポンプ２１及び静止形イン
バータ１９を合わせた慣性は、再循環系配管を有
する原子炉における再循環ポンプ及びその回転数
を制御するMGセツトを合わせた慣性に比べて非
常に小さくなる。このため、原子炉出力の変更要
求等に対する即応性は、インターナルポンプを有
する原子炉が優れている。しかし、万一、母線１
８の電源が喪失する等によつて全数のインターナ
ルポンプ２１がトリツプした場合には、インター
ナルポンプの回転数は急激に低下して、炉心流量
が急減する。このような炉心流量の急減は炉心冷
却能力を急激に低下させることにつながり、燃料
の熱的余裕の観点から好ましくない状態に至る可
能性がある。

本発明の目的は、インターナルポンプが全数ト
リツプした場合においても不要なスクラムを避け
ることができ、インターナルポンプ全数トリツプ
してスクラムが必要な場合において原子炉を短時
間でスクラムできる原子炉保護装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の本発明の目的は、 炉心に供給される冷却材の流量を検出する流量
計にて測定された冷却材流量がインターナルポン
プの全数トリツプ時において第１の所定流量以上
であつて前記インターナルポンプの全数トリツプ
時から所定時間経過した時点における前記冷却材
流量が前記第１所定流量よりも小さい第２所定流
量以下になつた場合に、スクラム信号を出力し、
前記インターナルポンプの全数トリツプ時におけ
る前記冷却材流量が前記第１所定流量よりも小さ
い場合に前記スクラム信号を出力しないスクラム
判定手段と、 出力された前記スクラム信号に基づいて前記制
御棒を炉心に急速挿入させるべく前記制御棒駆動
装置を制御する手段と を備えたことにより達成できる。

〔作 用〕 冷却材流量がインターナルポンプの全数トリツ
プ時において第１の所定流量以上であつてインタ
ーナルポンプの全数トリツプ時から所定時間経過
した時点における冷却材流量が第１所定流量より
も小さい第２所定流量以下になつた場合に出力さ
れるスクラム信号によつて、原子炉がスクラムさ
れるので、原子炉を短時間にスクラムできる。

また、インターナルポンプの全数トリツプ時に
おける冷却材流量が第１所定流量よりも小さい場
合には原子炉のスクラムを避けることができる。
この原子炉スクラムは、インターナルポンプの全
数トリツプ時における冷却材流量が第１の所定流
量以上であつても上記所定時間経過時点で冷却材
流量が第２所定流量以下にならない場合にも避け
ることができる。このようにインターナルポンプ
の全数がトリツプしたときでも、不要な原子炉ス
クラムを回避できる。

〔実施例〕

沸騰水型原子炉に適用した本発明の好適な一実
施例を、第１図及び第２図に基づいて説明する。
インターナルポンプを有する沸騰水型原子炉は、
炉心２２を内蔵する原子炉圧力容器２３内にイン
ターナルポンプ２１が設置されている。10台のイ
ンターナルポンプ２１は、原子炉圧力容器２３と
炉心２２を取囲む炉心シユラウド２５との間の環
状間隙に炉心シユラウド２５を取囲むように配置
される。10台のモータ２４が、原子炉圧力容器２
３の外側で原子炉圧力容器２３の下部に設置され
る。インターナルポンプ２１の回転軸は、原子炉
圧力容器２３の下部壁を貫通してモータ２４に連
結される。１台のインターナルポンプ２１に１台
のモータ２４が連結される。原子炉出力を調節す
る制御棒１６が、炉心２２内へ出し入れ可能に設
置されている。制御棒１６は、制御棒駆動装置１
５に連結されている。炉心流量を測定する流量計
２８が設けられている。１９は静止形インバータ
であつて電源である母線１８に接続されている。
２０は再循環流量制御装置である。

本実施例の原子炉保護装置は、制御棒駆動装置
制御装置３、スクラム判定装置１７及び流量計２
８を有している。スクラム判定装置１７の詳細を
第２図に基づいて説明する。スクラム判定装置１
７は、初期炉心流量判定部４、炉心流量判定部１
１及びアンド回路２９を有している。７は、信号
保持部であり一種の遅延回路である。初期炉心流
量判定部４及び炉心流量判定部１１は、フイルタ
１０を介して流量計２８に接続される。アンド回
路２９の一方の入力端は信号保持部７を介して初
期炉心流量判定部４に、アンド回路２９の他方の
入力端は炉心流量判定部１１にそれぞれ接続され
る。アンド回路２９の出力端は、制御棒駆動装置
制御装置３に接続される。制御棒駆動装置制御装
置３は、特開昭51−137091号公報に示されたスク
ラム入口弁、スクラム出口弁及びスクラム用パイ
ロツト電磁弁から構成される。アンド回路２９の
出力信号は、スクラム用パイロツト電磁弁の開信
号となる。

本実施例の原子炉保護装置は、下記の検討結果
に基づいて原子炉に設けられた。その結果を第３
図の特性に基づいて以下に説明する。

本実施例の原子炉保護装置が対象としている事
象は、静止インバータ１９の電源喪失または静止
形インバータのトリツプ等によりインターナルポ
ンプが全数トリツプするというような仮想的な事
象であり、炉心流量が急減して過渡的に炉心冷却
能力が急激に低下する可能性のある事象である。
従つてその保護装置を考えるに際しては次の３点
を考慮する必要がある。

(1) インターナルポンプが全数トリツプした時点
での炉心流量（以下、初期炉心流量という）が
高いほど炉心流量急減による原子炉に対する悪
影響は大きくなる。反面、初期炉心流量が低け
れば、インターナルポンプがトリツプしても炉
心冷却能力の低下は問題にならない。解析によ
れば、悪影響が生じる下限の初期炉心流量は55
％流量と考えられる。

(2) 炉心流量の低下幅が大きく急速なほど悪影響
は大きくなるがインターナルポンプ最低速度運
転点以上の通常運転範囲内での炉心流量の変動
は問題がなく全数インターナルポンプがトリツ
プして、炉心流量が50％秒以上で急減しかつ大
幅に低下する様な仮想的な事象に対して保護を
すれば充分である。

(3) 通常運転時あるいは起動停止時に不要なスク
ラム信号を出すことがないよう配慮すべきであ
る。

上記の点を考慮した原子炉保護の論理は次の通
りである。

(a) 初期炉心流量約55％以上の時に、原子炉の保
護動作を行う、すなわち原子炉をスクラムす
る。

(b) 最低ポンプ速度ラインまでは、通常運転時に
運転が予想される領域であり、また再循環ポン
プ全数トリツプ時には自然循環状態に至る。従
つて、自然循環ラインと最低ポンプ速度ライン
の間でスクラムをかけることが合理的である。
即ち、炉心流量が「異常低」である約35％以下
で原子炉の保護動作を行う。

(c) 炉心流量の低下速度が約50％／秒より速い場
合に原子炉の保護動作を行う。

第１図に示す原子炉保護装置は、上記(a)〜(c)の
機能を有している。

流量計２８で測定された炉心流量信号９はフイ
ルタ１０に入力されてノイズが除去された後、初
期炉心流量判定部４及び炉心流量判定部１１に入
力される。

初期炉心流量判定部４、フイルタ１０から出力
された炉心流量信号と初期炉心流量判定値（55％
流量）５とを比較し、前者のレベルが後者のレベ
ルを超える場合に「初期炉心流量判定値以上」で
あることを示す信号６を出力する。この信号６
は、信号保持回路７で所定時間（例えば約２秒
間）保持された後、信号保持回路７よりアンド回
路２９に出力される。初期炉心流量信号が、初期
炉心流量判定値５を超えた状態から２秒以上経過
後に炉心流量判定部１１から出力される信号が炉
心流量低となつた場合には炉心流量の低下速度は
50％／秒に比べて充分緩やかであり、原子炉の保
護対策上、問題にはならない。

一方、炉心流量判定部１１は、その炉心流量信
号と炉心流量低判定値（約35％流量）１２とを比
較し、前者のレベルが後者のレベルよりも小さく
なつた場合に「炉心流量低」の信号１３を出力す
る。この「炉心流量低」の信号１３は、アンド回
路２９に入力される。

アンド回路２９は、初期炉心流量が所定値（判
定値：55％）以上であることを示す「初期炉心流
量判定値以上」の信号６を保持回路７で２秒間保
持した信号と現在の炉心流量が所定値（判定値35
％）以下であることを示す「炉心流量低」の信号
１３を入力した時に炉心流量急減スクラム信号１
４を出力する。

すなわち炉心流量が55％以上のプラント状態か
ら２秒経過時点に炉心流量が35％以下に低下した
ことを判定してスクラム信号１４を出力する。こ
のスクラム判定装置１７は、初期炉心流量が所定
値（55％流量）よりも小さいとき、及び初期炉心
流量がその所定値（55％流量）以上であつてもイ
ンターナルポンプが全数トリツプした時点から所
定時間（２秒）を経過した時点で炉心流量低判定
値（35％流量）以下に低下しないとき、スクラム
信号１４を出力しない。

炉心流量急減スクラム信号１４は、制御棒駆動
装置制御装置３のスクラム用パイロツト電磁弁に
入力される。スクラム用パイロツト電磁弁は、ス
クラム信号１４の入力により特開昭51−137091号
公報に示されているように作動してスクラム入口
弁及びスクラム出口弁を開にする。このため、ア
キユームレータから高圧駆動水が制御棒駆動装置
１５に供給され、制御棒駆動装置１５の駆動によ
り制御棒１６が炉心２２内に急速挿入される。従
つて、原子炉がスクラムされる。

現状考えられているシステムでは、仮想的にイ
ンターナルポンプ２１の全数トリツプを想定した
場合、炉心流量の急減により炉心２２内のボイド
量が急激に増加し、炉水位が上昇して炉水位高に
よるタービントリツプに至る。タービントリツプ
が発生すると、原子炉はスクラムし、安全に停止
する。しかしながら本実施例は、このような原子
炉保護装置よりも短時間に原子炉をスクラムさせ
ることができる。

本実施例は、前述したように、初期炉心流量が
所定値よりも小さいとき、及び初期炉心流量がそ
の所定値以上であつてもインターナルポンプが全
数トリツプした時点から所定時間経過時点で炉心
流量低判定値以下に低下しないときにはスクラム
信号１４を出力しないので、インターナルポンプ
全数トリツプに対しても不要なスクラムを避ける
ことができる。

尚本実施例に示した判定値や信号保持時間は代
表例であり、プラント毎に適切に設定するもので
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、インターナルポンプの全数ト
リツプが生じても原子炉を短時間にスクラムする
ことができ、原子炉の安全性が著しく向上する。

また、インターナルポンプの全数トリツプ時に
おける冷却材流量が第１所定流量よりも小さいと
き、及びインターナルポンプの全数トリツプ時に
おける冷却材流量が第１の所定流量以上であつて
も上記所定時間経過時点で冷却材流量が第２所定
流量以下にならないときに、インターナルポンプ
全数トリツプに対しても不要なスクラムを避ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例である原子炉
保護装置の構成図、第２図は第１図のスクラム判
定装置の詳細構成図、第３図は第１図の原子炉保
護装置の論理を説明する炉出力−炉心流量曲線
図、第４図は、インターナルポンプを有する原子
炉の構成図である。 ４……初期炉心流量判定部、７……信号保持
部、１０……フイルタ、１１……炉心流量判定
部、１５……制御棒駆動装置、１６……制御棒、
１７……スクラム判定装置、２１……インターナ
ルポンプ、２２……炉心、２４……モータ、２９
……アンド回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉心を内蔵する原子炉容器と、前記原子炉容
   器内に設けられて前記炉心内に冷却材を供給する
   複数のインターナルポンプと、前記炉心内に挿入
   される制御棒と、前記制御棒を駆動する装置とを
   有する原子炉の保護装置において、 炉心に供給される冷却材の流量を検出する流量
   計にて測定された冷却材流量が前記インターナル
   ポンプの全数トリツプ時において第１の所定流量
   以上であつて前記インターナルポンプの全数トリ
   ツプ時から所定時間経過した時点における前記冷
   却材流量が前記第１所定流量よりも小さい第２所
   定流量以下になつた場合に、スクラム信号を出力
   し、前記インターナルポンプの全数トリツプ時に
   おける前記冷却材流量が前記第１所定流量よりも
   小さい場合に前記スクラム信号を出力しないスク
   ラム判定手段と、 出力された前記スクラム信号に基づいて前記制
   御棒を炉心に急速挿入させるべく前記制御棒駆動
   装置を制御する手段と を備えたことを特徴とする原子炉保護装置。 ２ 前記第１所定流量が55％流量であり、前記第
   ２所定流量が35％流量である特許請求の範囲第１
   項記載の原子炉保護装置。