JPH06148375A - 沸騰水型原子炉の冷却水補給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、原子炉圧力容器の冷却水水
位によって冷却水の補給水量を自動的に調節することが
できる沸騰水型原子炉の冷却水補給装置を提供すること
にある。 【構成】 冷却水を保有する冷却水貯蔵タンク３と、冷
却水貯蔵タンク３から原子炉圧力容器１へ冷却水を供給
する注水配管４と、開口部にフロ―ト逆止弁６が設けら
れ、原子炉圧力容器１と冷却水貯蔵タンク３の上部を連
結し、原子炉圧力容器１と冷却水貯蔵タンク３内の圧力
を原子炉圧力容器１内の冷却水水位１ａが所定値以下と
なった場合に均一にさせる均圧配管５とから構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部の駆動源を必要と
しない沸騰水型原子炉の冷却水補給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に沸騰水型原子炉においては、何ら
かの原因によって原子炉圧力容器の冷却水水位が低下し
た場合には、原子炉の緊急停止を行うとともに原子炉圧
力容器に冷却水を補給して炉心を冷却し、プラントを安
定な状態に保つことができるように構成されている。原
子炉圧力容器へ冷却水を補給する手段の一例としては、
均圧配管で冷却水貯蔵タンクと原子炉圧力容器を連結
し、冷却水貯蔵タンクを均圧タンクとして使用し原子炉
圧力容器内水位と冷却水貯蔵タンク内水位との水頭圧差
により、冷却水を補給する方法がある。

【０００３】図４は、この冷却水貯蔵タンクを均圧タン
クとして使用した沸騰水型原子炉の冷却水補給装置の従
来例を示すものである。図４において、原子炉圧力容器
１内には炉心２が収容されており、この炉心２の核分裂
反応によって発生した熱により冷却水を加熱し、蒸気を
発生させる構成になっている。この発生した蒸気は、主
蒸気管14を介して発電用タ―ビン（図示せず）に導か
れ、発電用タ―ビンを駆動した蒸気は復水器（図示せ
ず）において冷却・凝縮され復水となり、復水給水ポン
プ（図示せず）によって原子炉圧力容器１へ再び冷却水
として供給される。

【０００４】冷却水補給装置17は冷却水貯蔵タンク３と
注水配管４と均圧配管５から構成されている。冷却水貯
蔵タンク３は原子炉圧力容器１の上方に設置され、冷却
水が保有されている。この冷却水貯蔵タンク３内の冷却
水水位３ａは原子炉圧力容器１内の冷却水水位１ａより
も高いところに設定されている。

【０００５】注水配管４は、遠隔操作弁13を介して冷却
水貯蔵タンク３と原子炉圧力容器１を連結している。こ
の遠隔操作弁13は原子炉圧力容器１に配設された水位計
15の水位信号15ａを基に所定水位を検出した場合に弁制
御装置16によって出力される開放信号16ａによって開放
される。均圧配管５は隔離弁12を介して原子炉圧力容器
１に接続された主蒸気管14と冷却水貯蔵タンク３を連結
している。

【０００６】この沸騰水型原子炉において、原子炉圧力
容器１内の冷却水水位１ａは通常運転中一定となるよう
に給水流量を調節することによって制御されている。し
かしながら、冷却材喪失事故（以下ＬＯＣＡという）時
のみならず、何らかの原因によって通常変動範囲８より
も冷却水水位１ａが低下した場合には、更に冷却水水位
１ａが低下し炉心２が露出することを防止するために、
冷却水を補給し炉心２の冷却を維持することが必要とな
る。この場合、図４に示される冷却水補給装置において
は、遠隔操作弁13を開放することによって冷却水を補給
する。この遠隔操作弁13は、原子炉圧力容器１の冷却水
水位１ａを検出する水位計15の水位信号15ａを基に所定
水位を検出した場合に弁制御装置16によって出力される
開放信号16ａを受けて開放される。この時、原子炉圧力
容器１の気相部１ｂと冷却水貯蔵タンク３の気相部３ｂ
は均圧配管５の隔離弁12の開動作によって均圧化されて
いる。よって、冷却水貯蔵タンク３内冷却水水位３ａと
原子炉圧力容器１内冷却水水位１ａとの水頭圧差によっ
て冷却水貯蔵タンク３内に保有された冷却水は、遠隔操
作弁13の開放後、注水配管４を介して原子炉圧力容器１
に注入され、冷却水の補給が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した沸騰水型原子
炉の冷却水補給装置では遠隔操作弁を必要とし、更にこ
の遠隔操作弁を開放するため原子炉圧力容器内冷却水の
水位を検出する水位計等の事故検出手段及び弁制御装置
並びにこれらの電源等外部駆動源が必要となる。

【０００８】また、ＬＯＣＡ時のように原子炉圧力容器
から大量の冷却水が流出するため、短期間に大量の冷却
水を補給する必要がある場合には、補給水量を調節する
必要はない。しかしながら過渡変化の場合、あるいは原
子炉圧力容器隔離時のように原子炉圧力容器の冷却水の
減少が、炉心で発生する崩壊熱による冷却水の蒸発のみ
に起因する場合には、冷却水の補給水量を調節する必要
がある。このため、冷却水貯蔵タンクを均圧タンクとし
て用いる冷却水補給装置を過渡変化時及び原子炉圧力容
器の隔離時に使用することは困難であった。

【０００９】本発明の目的は、かかる従来の事情に対処
してなされたものであり、検出器、弁制御装置並びに外
部駆動源を必要とせず、かつ原子炉圧力容器の冷却水水
位によって冷却水の補給水量を自動的に調節することが
でき、ＬＯＣＡ時だけでなく過渡変化時及び原子炉圧力
容器隔離時においても使用が可能な信頼性の高い沸騰水
型原子炉の冷却水補給装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに本発明の沸騰水型原子炉の冷却水補給装置において
は、原子炉圧力容器上方に設置され、冷却水を保有する
冷却水貯蔵タンクと、この冷却水貯蔵タンクより原子炉
圧力容器へ冷却水を供給する注水配管と、原子炉圧力容
器内部と冷却水貯蔵タンクを連結した均圧配管とから構
成される冷却水補給装置において、原子炉圧力容器内部
の均圧配管の開口部を炉心より上方で、かつ原子炉圧力
容器の冷却水水位の通常変動範囲よりも下方の冷却水中
に設置し、かつその均圧配管の開口部に原子炉圧力容器
内部の冷却水が均圧配管に流入することを防止するフロ
―ト逆止弁を設置したことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記構成の沸騰水型原子炉の冷却水補給装置に
おいては、原子炉圧力容器内の冷却水水位がフロ―ト逆
止弁の設置位置よりも低下した場合に、フロ―トが自重
によって落下し均圧配管の開口部を開放し均圧配管に原
子炉圧力容器内の蒸気が流入することによって冷却水貯
蔵タンクと原子炉圧力容器が均圧化される。よって冷却
水貯蔵タンク内の冷却水は、冷却水貯蔵タンク内の冷却
水水位と原子炉圧力容器内の冷却水水位の水頭圧差によ
って原子炉圧力容器内に注水配管を介して注入される。
ＬＯＣＡ時のように大量の冷却水の補給を必要とする場
合には、原子炉圧力容器内の冷却水水位が、フロ―ト逆
止弁の設置位置よりも一旦低下すると、フロ―ト逆止弁
の設置位置まで回復しない限りフロ―ト逆止弁は閉動作
せず、従って冷却水の補給は継続される。

【００１２】一方、大量の冷却水の補給を必要としない
過渡変化時及び原子炉圧力容器隔離時のように冷却水の
補給を断続的に必要とする場合には、原子炉圧力容器内
の冷却水水位がフロ―ト逆止弁の設置位置よりも低下す
ると冷却水が補給され、フロ―ト逆止弁の設置位置まで
冷却水水位が回復するとフロ―ト逆止弁が閉動作し、冷
却水の補給は停止する。また再び、原子炉圧力容器内の
冷却水水位がフロ―ト逆止弁の設置位置よりも低下する
と冷却水は再補給され、冷却水水位をフロ―ト逆止弁の
設置位置に調節する。

【００１３】よって、検出器、弁制御装置及び外部駆動
源を必要とせず、信頼性が高くかつ原子炉圧力容器の水
位によって冷却水の補給水量を自動的に調節することが
可能なため、ＬＯＣＡ時だけでなく過渡変化時及び原子
炉圧力容器隔離時に使用可能である。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図３に基づ
き説明する。

【００１５】図１は本発明の第１の実施例に係る沸騰水
型原子炉の冷却水補給装置37の全体構成図である。原子
炉圧力容器１内には炉心２が収容されている。この沸騰
水型原子炉の原子炉圧力容器１の上方には、冷却水貯蔵
タンク３が設置されている。この冷却水貯蔵タンク３の
底部には逆止弁７を介して原子炉圧力容器１へ冷却水を
供給する注水配管４が接続されている。更に、冷却水貯
蔵タンク３の上部には原子炉圧力容器１内部の炉心２よ
り上方でかつ原子炉圧力容器１の冷却水水位１ａの通常
変動範囲８よりも下方の冷却水中に他端開口部を有する
均圧配管５が接続されている。この均圧配管５の原子炉
圧力容器１内開口部にはこの原子炉圧力容器１内の冷却
水水位１ａが均圧配管５の開口部よりも上方にある場合
に冷却水が均圧配管５内に流入することを防止するため
にフロ―ト逆止弁６が設置されている。

【００１６】以上の構成において、原子炉圧力容器１の
冷却水水位１ａが均圧配管５の原子炉圧力容器１内開口
部よりも上方にある場合には均圧配管５がフロ―ト逆止
弁６によって密閉されている。このため、冷却水貯蔵タ
ンク３の気相部３ｂ圧力Ｐ_Tと、原子炉圧力容器１と冷
却水貯蔵タンク３の冷却水の水頭圧差ΔＰの和が、原子
炉圧力容器１の気相部１ｂ圧力Ｐ_v と下記の（１）式を
満たす形となり冷却水貯蔵タンク３から原子炉圧力容器
１へ冷却水が注入されることはない。

【００１７】

【数１】Ｐ_v ＝Ｐ_T ＋ΔＰ …（１）

【００１８】一方、何らかの原因によって原子炉圧力容
器１の冷却水水位１ａが低下し、均圧配管５の開口部よ
りも低くなった場合には、フロ―ト逆止弁６がフロ―ト
の自重によって開放し原子炉圧力容器１から冷却水貯蔵
タンク３の気相部３ｂへ蒸気が導かれ、原子炉圧力容器
１の気相部１ｂ圧力Ｐ_v と冷却水貯蔵タンク３の気相部
３ｂ圧力Ｐ_T が等しくなる。すなわち、均圧配管５によ
って原子炉圧力容器１と冷却水貯蔵タンク３が均圧化さ
れる。このため、冷却水貯蔵タンク３に保有された冷却
水は水頭圧差ΔＰによって吐出し、注水配管４を介して
原子炉圧力容器１へ導かれる。また、冷却水の補給によ
り、原子炉圧力容器１の冷却水水位１ａが均圧配管５の
開口部以上に回復した場合には、フロ―ト逆止弁６のフ
ロ―トが浮力により閉止することによって均圧配管５が
自動的に密閉される。よって冷却水貯蔵タンク３の気相
部３ｂが断熱膨張、減圧され（１）式を満たすように冷
却水貯蔵タンク３の気相部３ｂ圧力Ｐ_T と水頭圧差ΔＰ
が原子炉圧力容器１内気相部１ｂ圧力Ｐ_v と均衡する時
点で冷却水の補給が自動的に停止する。また、再び、原
子炉圧力容器１内の冷却水水位１ａがフロ―ト逆止弁６
の設置位置よりも低下すると冷却水は再補給され冷却水
水位１ａをフロ―ト逆止弁６の設置位置に調節する。よ
って検出器、弁制御装置及び外部駆動源を必要とせず、
信頼性が高くかつ原子炉圧力容器１の冷却水水位１ａに
よって冷却水の補給水量を自動的に調節することが可能
なため、ＬＯＣＡ時だけでなく過渡変化時及び原子炉圧
力容器隔離時に使用可能である。

【００１９】次に図２に基づき本発明の第２の実施例に
係る沸騰水型原子炉の冷却水補給装置38を説明する。
尚、図２において図１と同一部分には同一符号を付し、
その部分の構成の説明は省略する。図２において原子炉
圧力容器１の上方には、冷却水貯蔵タンク18が複数個周
方向に配置されている。各々の冷却水貯蔵タンク18の底
部には第１の注水配管19が接続されている。この第１の
注入配管19は注水ヘッダ配管９によって連結され、この
注水ヘッダ配管９には原子炉圧力容器１へ冷却水を供給
する複数の第２の注水配管20が逆止弁21を介して接続さ
れている。更に、冷却水貯蔵タンク18の各々の上部には
第１の均圧配管22が接続されている。この第１の均圧配
管22は均圧ヘッダ配管10によって連結され、この均圧ヘ
ッダ配管10には第２の均圧配管23が接続されている。こ
の第２の均圧配管23の他端開口部は複数に分岐し、各々
の開口部にはフロ―ト逆止弁24が配設されている。

【００２０】上記構成の本発明の沸騰水型原子炉の冷却
水補給装置の第２の実施例においては、冷却水補給のた
めの作用は上述した本発明の第１の実施例と同様である
が、原子炉圧力容器１の上方に分割された冷却水貯蔵タ
ンク18を複数個設置している。原子炉圧力容器１の上方
の空間形状は、原子炉出力及び原子炉圧力容器１を収容
する原子炉格納容器（図示せず）の形状によって異なる
が、分割された冷却水貯蔵タンク18は、原子炉圧力容器
１の上方の空間形状に合わせて複数個を集合あるいは分
散させることによって柔軟に配置することが可能であ
る。従って図１に示すような冷却水貯蔵タンク３を原子
炉圧力容器１の上方の空間形状に合わせて設計・製作す
る必要がない。よって冷却水貯蔵タンク３を分割し、複
数個設置することにより冷却水貯蔵タンク３の、構成・
配置の多様化及び生産性の向上を図ることが可能とな
る。また、原子炉圧力容器１の上方に複数個設置するこ
とにより補給水量の増大が可能となる。更に、第２の注
水配管20に設置される逆止弁21及び第２の均圧配管23に
設けられるフロ―ト逆止弁24を複数個並列に配設し、多
重化を図ることによって逆止弁21及び逆止弁24の単一故
障時においても冷却水補給能力を担保することが可能で
あり、冷却水補給装置38の信頼性の向上をより図ること
ができる。

【００２１】次に図３に基づき本発明の第３の実施例に
係る沸騰水型原子炉の冷却水補給装置39を説明する。
尚、図３において図２と同一部分には同一符号を付し、
その部分の構成の説明は省略する。図３において第２の
均圧配管31，31はフロ―ト逆止弁33，33を有する開口部
の位置を原子炉圧力容器１内部の炉心２よりも上方でか
つ原子炉圧力容器１の冷却水水位１ａの通常変動範囲８
よりも下方の冷却水中で水位差11をもたせて複数本配設
されている。この水位の異なる開口部を有する各々の第
２の均圧配管31，31は隔離されたまま、各々の均圧ヘッ
ダ配管32，32及び均圧配管32から分岐する第１の均圧配
管35を介して複数の冷却水貯蔵タンク18へ連結される。
すなわち、１個乃至複数個の冷却水貯蔵タンク18を系列
化して冷却水補給水源とし、各系列の冷却水貯蔵タンク
18には、原子炉圧力容器１内にて水位の異なる開口部を
有する第２の均圧配管31が隔離して接続されていること
から、異なる水位で作動する冷却水補給装置39を提供す
ることが可能である。また、異なる水位でフロ―ト逆止
弁33が作動することによって均圧化される系列の冷却水
貯蔵タンク18と均圧化されない系列の冷却水貯蔵タンク
18が存在するので、逆止弁30は注水ヘッダ配管９より上
流側の第１の注水配管36に設置され、均圧化された系列
の冷却水貯蔵タンク18の冷却水が、均圧化されない系列
の冷却水貯蔵タンク18へ逆流しないようにしている。更
に、注水ヘッダ配管９から分岐する複数本の第２の注水
配管34は冷却水を均等に原子炉圧力容器１内に注入する
ため、原子炉圧力容器１に対し、周方向に等角度間隔で
接続されている。

【００２２】上記構成の本発明の沸騰水型原子炉の冷却
水補給装置39の第３の実施例においては、冷却水補給の
ための作用は上述した本発明の第１の実施例と同様であ
るが、複数個設置された冷却水貯蔵タンク18を更に系列
化し水位の異なる開口部を有する均圧配管31を設けるこ
とによって原子炉圧力容器１内の冷却水の異なる水位で
冷却水を注入可能とし、しかも原子炉圧力容器１内に均
等に注入することができるので、信頼性の向上をより図
ることが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の沸騰水型
原子炉の冷却水補給装置によれば、原子炉圧力容器の水
位によって外部駆動源だけでなく検出器や弁制御機器も
必要とせずに冷却水の補給水量を調節できるため、ＬＯ
ＣＡ時だけでなく過渡変化時及び原子炉圧力容器隔離時
に対処可能な信頼性の高い冷却水手段を提供でき、沸騰
水型原子炉の安全性を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る沸騰水型原子炉の冷却水補給装置
の第１の実施例を示す全体構成図。

【図２】同第２の実施例を示す全体構成図。

【図３】同第３の実施例を示す全体構成図。

【図４】従来の冷却水補給装置を示す全体構成図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器 １ａ…冷却水水位 １ｂ…気相部 ２…炉心 ３…冷却水貯蔵タンク ３ａ…冷却水水位 ３ｂ…気相部 ４…注水配管 ５…均圧配管 ６…フロ―ト逆止弁 ７…逆止弁 ８…通常変動範囲 ９…注水ヘッダ配管 10…均圧ヘッダ配管 11…水位差 12…隔離弁 13…遠隔操作弁 14…主蒸気管 15…水位計 15ａ…水位信号 16…弁制御装置 16ａ…開放信号 17…冷却水補給装置 18…冷却水貯蔵タンク 19…第１の注水配管 20…第２の注水配管 21…逆止弁 22…第１の均圧配管 23…第２の均圧配管 24…フロ―ト逆止弁 30…逆止弁 31…第２の均圧配管 32…均圧ヘッダ配管 33…フロ―ト逆止弁 34…第２の注水配管 35…第１の均圧配管 36…第１の注水配管 37…冷却水補給装置 38…冷却水補給装置 39…冷却水補給装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉心を収容する原子炉圧力容器の上方に
   設置され冷却水を保有する冷却水貯蔵タンクと、この冷
   却水貯蔵タンクから前記原子炉圧力容器へ冷却水を供給
   する注水配管と、前記原子炉圧力容器と前記冷却水貯蔵
   タンクの上部を連結し前記原子炉圧力容器と前記冷却水
   貯蔵タンク内の圧力を原子炉圧力容器内の冷却水水位が
   所定値以下となった場合に均一にさせる均圧配管とから
   構成される沸騰水型原子炉の冷却水補給装置において、
   原子炉圧力容器内部の前記均圧配管の開口部を前記炉心
   より上方でかつ前記原子炉圧力容器内の冷却水水位の通
   常運転時の変動範囲より下方の位置に配設し、この均圧
   配管の開口部にフロ―ト逆止弁を配設したことを特徴と
   する沸騰水型原子炉の冷却水補給装置。