JPH068880B2

JPH068880B2 - 制御棒駆動設備

Info

Publication number: JPH068880B2
Application number: JP62129634A
Authority: JP
Inventors: 昭洋井上
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPS63295992A

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、原子炉圧力容器の下部に配設された制御棒機
構に駆動水を供給する制御棒駆動水圧装置に関する。

（従来の技術）以下、制御棒駆動水圧装置の従来例を第５図の系統構成
図を参照して説明する。

第５図において、原子炉格納容器１内には原子炉圧力容
器２が収納されている。この原子炉圧力容器２の下部に
は多数の制御棒駆動機構（以下ＣＲＤと略す。）３が配
設されている。このＣＲＤ３は原子炉出力を制御する制
御棒（図示せず）と連結される中空ピストン３ｂを有
し、スクラム時には水圧によって駆動される。このＣＲ
Ｄ３を駆動させる駆動水は、前記原子炉格納容器１外に
配置された水圧制御ユニット（以下ＨＣＵと略す。）４
から挿入配管５を介して導入される。このＨＣＵ４はス
クラム信号によって開動作するスクラム弁６と、スクラ
ムのために必要な高圧水を蓄えたアキュムレータ７から
構成されている。また、ＨＣＵ４の水源には復水貯蔵プ
ール８又は復水脱塩装置９を用いており、これらの水源
から導びかれた水は水圧供給部10に導入され、ポンプ11
にて昇圧した後に充填水配管12を介してＨＣＵ４に導び
かれる様になっている。さらに別系統として、ポンプ11
から流量制御弁13，パージ水配管14を介して、ＨＣＵ４
に導びかれる様になっている。さらに、前記ポンプ11は
保護のためのポンプ吐出部からミニマムフローライン１
５が分岐しており、その他端は復水貯蔵プール８に接続
されている。

この様に構成され制御棒駆動水圧装置は通常時復水脱塩
装置９から水を導びき、ポンプ11にて昇圧させ、流動調
整弁13により所定流量に制御し、パージ水配管14を介し
て原子炉圧力容器２内の異物沈降を防止するためＣＲＤ
３にパージ水を供給する。一方、充填水配管12からＨＣ
Ｕ４にスクラムに必要な高圧水の補充を行なっている。
さらに、スクラムが必要な場合にはスクラム弁６を開け
ＨＣＵ４内のアキュムレータ７に貯えらえた高圧水を挿
入配管５を介してＣＲＤ３に供給することによって中空
ピストン３ｂを急速に駆動させる。このとき、中空ピス
トン３ｂが原子炉圧力容器１内に急速に挿入され、同時
に中空ピストン３ｂに連結された制御棒は炉心（図示せ
ず）内に挿入される。一方、スクラムのような急速な制
御棒の挿入が必要でない通常運転時に、出力制御等で制
御棒を操作する時にはＣＲＤ３の下部に設けられた電動
機3aによって中空ピストン３ｂを駆動させて行なう。

（発明が解決しようとする問題点）この様な原子炉の通常運転時のＣＲＤ操作においてモー
タによるＣＲＤ駆動速度と、パージ水量の関係によって
はＣＲＤ内に炉水が流入することがある。

つまり、制御棒に連結されたＣＲＤ内の中空ピストンを
駆動することによって挿入・引抜きを行なうが、挿入の
場合本来ＣＲＤ内にあった中空ピストンも、それに従っ
て原子炉圧力容器内に挿入されることから、その中空ピ
ストンのＲＰＶ内への排除容積分を考慮してＣＲＤ内に
水を増量させて供給する必要がある。増量させて供給す
る水量は、中空ピストンの排除容積、すなわちＣＲＤ駆
動速度に依存した中空ピストンの排除水量と、もともと
供給されているパージ水量との差分である。もし、実際
に供給されるパージ水量が中空ピストンの排除容積より
小ならば、中空ピストンのＲＰＶ内への排除容積をパー
ジ水によって補うことができず炉水がＣＲＤ内に流入す
ることになる。この様な場合、性能上、何ら障害にはな
らないものの、ＣＲＤ内放射線量が増加し、下部ドライ
ウェル内作業に対しある制約を与えることになる。この
様なことからＣＲＤ駆動時においても炉水がＣＲＤ内に
流入しない様にすることは、ＣＲＤ保守上極めて有用で
ある。

本発明は、ＣＲＤ不動時はもちろん、作動時においても
ＣＲＤ内に炉水が流入しない様にした、制御棒駆動水圧
装置を得ることにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明においては、上部に
制御棒を連結するピストンおよびこのピストンを通常の
原子炉出力制御時に挿入・引抜駆動する電動機を有し原
子炉圧力容器の下部にこの原子炉圧力容器と連通して多
数本垂設され前記ピストンが内部を上下に移動する制御
棒駆動機構と、原子炉スクラム時にピストンを上方に急
速駆動するための高圧の駆動水を供給する水圧制御ユニ
ットと、原子炉圧力容器内の異物が制御棒駆動機構内に
沈降するのを防止するために制御棒駆動機構から原子炉
圧力容器内に流すパージ水をパージ水配管を介して供給
するパージ水供給設備とを有する制御棒駆動設備におい
て、ピストンの挿入駆動によって原子炉圧力容器内に排
除される水量を前記制御棒駆動機構に補給するパージ水
補給装置をパージ水配管に設けて成ることを特徴とする
制御棒駆動設備を提供する。

（作用）このように構成された制御棒駆動水圧装置においては、
ＣＲＤの通常駆動操作時には、全ＣＲＤに所定のパージ
水を供給する他、駆動する当該ＣＲＤにはパージ水をピ
ストンによる排除容積を補うために必要な水を増量して
供給して、炉水のＣＲＤ内への流入を防止し、その他の
ＣＲＤ操作モード時には必要なパージ水を全ＣＲＤに供
給することができる。

（実施例）以下、本発明の第１実施例を第１図から第２図を参照し
て説明する。なお、第１図において、第５図と同一部分
には同一符号を付し、その部分の構成の説明を省略す
る。

原子炉圧力容器２の下部に多数本配設されたＣＲＤ３に
は、駆動水を供給するＨＣＵ４が、ＨＣＵ１基に対しＣ
ＲＤ２体の割合で挿入配管５により接続されている。Ｈ
ＣＵ４には、スクラム時の高圧水を供給するアキュムレ
ータ７がスクラム弁６を介して設けられている。又、前
記ＨＣＵ４には、水圧を供給する制御棒駆動機構用ポン
プ（以下ＣＲＤポンプと略す。）11と、充填水配管12及
び、流量制御弁13を介してパージ水配管14が接続されて
いる。パージ水配管１４はＨＣＵ分岐点３０において分
岐し、各ＨＣＵ内にパージ水を供給している。このパー
ジ水配管１４の各ＨＣＵ内配管部には、パージ水補給装
置が備えられ、このパージ水補給装置にはオリフィス１
６と遠隔操作弁17並列に設けられている。さらに遠隔操
作弁17の近傍には直列に流量調整用の絞り弁又はオリフ
ィス（図示せず）を設けても良い。

上記構成の制御棒駆動水圧装置において、通常時ＣＲＤ
ポンプ11により昇圧された水は、充填水配管12を介して
アキュムレータ７内に導びかれると共に、パージ水配管
14から、オリフィス16を介してＣＲＤ３にパージ水を供
給する。この時遠隔操作弁17は、閉状態となっている。

一方ＣＲＤ３を挿入操作する時には、その制御棒挿入信
号18により遠隔操作弁17は開動作する。遠隔操作弁17を
開動作させる信号18は、連続挿入，ノッチ挿入，緊急挿
入，スクラム後フォローアップの各モード時にこれら操
作モードの選択及びスクラム信号により、自動的に発せ
られる。この遠隔操作弁17を開動作させることによっ
て、通常操作されているＣＲＤ３に対し一部はオリフィ
ス16を介し、大部分は開の遠隔操作弁17を介してパージ
水を供給することになる。前述の様にＨＣＵ１基にＣＲ
Ｄ２体が接続されているため、対になっている他のＣＲ
Ｄに対しても多くのパージ水が供給されることになる
が、これによりＣＲＤがドリフトする等影響を受けるこ
とは全くない。

ＣＲＤの通常駆動速度は30mm／secで、この速度で中空
ピストン３ｂが挿入されるとすると、必要な最小パージ
水量は約2.2／minとなる。余裕を見込んでパージ水量
をＣＲＤ１本当り2.5〜3.0／minとすると、ＨＣＵ１
基にＣＲＤ２体が接続され、ＣＲＤの同時駆動本数が最
大26本とすると炉水逆流防止のために通常パージ水量
（１／min）の他に必要な水は、（1.5〜2.0／min／
CRD）×２CRD／HCU×26本＝78〜104／minと設定され
る。そして、現在ＣＲＤ通常時の流量は約400／minで
あるからＣＲＤ挿入操作時には最大約478〜504／min
のパージ水を流すことになる。

このとき、パージ水補給装置はパージ水配管１４のＨＣ
Ｕ分岐点３０より下流側の各ＨＣＵ内配管部に備えられ
ているので、駆動ＣＲＤを有する当該ＨＣＵに備えられ
たパージ水補給装置の遠隔操作弁１７を開動作させるこ
とによって、このパージ水量を達成できる。これに対
し、パージ水補給装置をパージ水配管１４のＨＣＵ分岐
点３０の上流側に設けた場合には、パージ水補給装置は
１個でよいが、ＣＲ挿入駆動モード時に、駆動ＣＲＤだ
けでなく全ＣＲＤに一様にパージ水を増する場合には、
708〜810／minのパージ水を流すことになる。

これを第２図に示すポンプ特性曲線によって説明する。
なお、第２図は通常ＣＲＤポンプとして使用している横
軸多段渦巻ポンプの特性を定性的に示したものである。

第２図において、Ａ点が本発明による制御棒駆動水圧装
置を用いた場合におけるＣＲＤを挿入操作していない時
のポンプ運転点を示し、Ｂ点が本発明の第１実施例の場
合、すなわちパージ水補給装置をＨＣＵ分岐点３０より
も下流側の各ＨＣＵ内配管部に設けた場合のＣＲＤ挿入
操作時のポンプ運転点、更にＣ点はパージ水補給装置を
ＨＣＵ分岐点３０よりも上流側に設け、ＣＲＤ挿入操作
時に全ＣＲＤにパージ水を増加させた場合のポンプ運転
点を示している。

そして、第２図に示すＣＲＤポンプは、流量の増加に対
する全揚程の低下が微少で、特に流量が小さい場合に
は、全揚程はほとんど平坦で流量が増加するにつれてな
だらかに低下する特性を示している。

第２図において、ＣＲＤを挿入しない運転モードではＡ
点で運転されているが、何本かのＣＲＤを挿入する場合
には前述の通り遠隔操作弁を開動作させることによりパ
ージ水は増加する。これによりＣＲＤポンプの運転点は
Ａ点からＢ点に移動する。この運転点Ｂ点はＡ点に比べ
流量は増加するが全揚程はΔＨ(m)だけ低下する。つま
り通常時（Ａ点）は、Ｂ点の状態に比し、流量を絞り全
揚程が高い状態にしておくことが必要でその機能をオリ
フィスが行なっている。運転点であるＣ点では、流量増
分が大きいだけ全揚程低下も大きく系統として無駄な設
計となり、好ましい選定とは言えない。又、この場合に
は流量増分が大きく、これらが全て原子炉圧力容器内に
流入することからプラントとしての熱損失も大きくな
る。この観点からも流量増分は極力小さくした方が良
い。

又、スクラム時には、スクラム弁を開動作させることに
よってアキュムレータの高圧水がＣＲＤに供給される。
このため、前記オリフィス及び遠隔操作弁はスクラムラ
インではなくパージ水配管に設けられているため、スク
ラム機能は何ら損われることはない。

上記構成のＣＲＤ駆動水圧装置を用いることにより、Ｃ
ＲＤの挿入操作時、供給対象とするＣＲＤのみにパージ
水を増加させることが可能となり炉水がＣＲＤ内に流入
する可能性はなくなる。又これにより、プラントの熱損
失を最小におさえることも可能であると共に、ＣＲＤを
清浄に保ち、ＣＲＤ保守時の作業員被曝線量が低減し、
作業性が大きく改善される。又、ＨＣＵ内のパージ水配
管にオリフイス及び遠隔操作弁を設けることにより、ス
クラム機能が損なわれることなく安全性は維持される。

また、前述した遠隔操作弁17としては、速い作動が要求
されることから電磁弁もしくは空気作動弁が良い。な
お、本実施例においては、原子炉圧力容器１内の炉水を
流入しない最小限のパージ水量の増量を行う場合、すな
わち中空ピストンの排除容積と通常のパージ水量の差の
増量を行う場合のパージ水量を基に説明したが、単に中
空ピストンの排除容積分の増量を行う場合など、それ以
上のパージ水を増量しても炉水のＣＲＤ内流入防止が可
能なことは言うまでもない。

第３図は、本発明による制御棒駆動水圧装置の第２の実
施例を示すもので、本発明の場合は遠隔操作弁19として
空気作動弁を用いた場合である。この空気源としたスク
ラム弁６の作動源に用いられている所内用空気系（以下
ＩＡ系と略す。）20を使用する事とし、基本的には別ラ
インを用意するものとする。共用する場合には、スクラ
ム弁６作動用ＩＡ系20から分岐後エアータイトな逆止弁
（図示せず）を設置することが必要である。本実施例の
場合も遠隔操作弁19の近傍で直列に流量調整用の絞り弁
又はオリフィス（図示せず）を設けても良いのはもちろ
んである。

次に第４図を参照して本発明による制御棒駆動水圧装置
の第３の実施例を説明する。

この第３の実施例の場合、パージ水量増加分を原子炉冷
却材浄化系（以下ＣＵＷ系と略す。）24より供給するも
のである。このＣＵＷ系24は、原子炉圧力容器２から配
管21を介して炉水を抽出し、再生熱交換器22を介して非
再生熱交換器23により炉水を冷却し、原子炉冷却材浄化
系ポンプ25により加圧してろ過脱塩器26で浄化した後、
炉水を再生熱交換器22を再度通すことによって昇温させ
た後配管27を介して原子炉圧力容器２に戻す系統構成と
なっている。この系統において、ろ過脱塩器26を通った
炉水浄化後の水を使用するのが好ましいことからろ過脱
塩器26から原子炉圧力容器２への戻りラインの配管27途
中から分岐するものとする。この分岐したパージ水補給
ライン28には遠隔操作弁29を介し各ＨＣＵ４のパージ水
配管14に接続される。前記遠隔操作弁29は電磁弁でも、
空気作動弁でも良いのは、前述の通りである。又この遠
隔操作弁29近傍で直列に流量調整用の絞り弁又はオリフ
ィス（図示せず）を設けてもよい。

以上の構成から、ＣＲ挿入信号18によつて駆動している
該当ＨＣＵ４の遠隔操作弁29が開動作し、ＣＵＷ系24よ
り不足パージ水が補給される。これによって、炉水その
ものがＣＲＤ３内に流入する可能性はなくなりＣＲＤ３
を清浄に保ち保守時の作業員被曝線量が低減し作業性が
大きく改善される。また、ＣＵＷ系からの補給パージ水
は約50℃で、ＣＲＤ系のパージ水と大差ないことから配
管・機器等への熱的影響もほとんどない。さらに本来Ｃ
ＵＷ系として原子炉圧力容器に戻す水を、ＣＲＤを経由
して戻すだけで、水バランス上も何ら問題はない。

なお、第４図においてはろ過脱塩器から非熱交換器への
ラインからの分岐により、パージ水を補給受するように
構成されているが、非再生熱交換器の下流側で高温水を
補給する様にしても良い。この場合にはプラントの熱損
失をほとんどなくすことができる。

〔発明の効果〕

以上説明した様にＨＣＵ内パージ水配管に、パージ水補
給装置を設けることにより、通常時は必要最小のパージ
水量のみを、ＣＲ挿入操作時には不足パージ水を補給す
ることにより、炉水のＣＲＤ内流入を防止し、常にＣＲ
Ｄを清浄な状態に維持し放射線量を小さく定検時の作業
員被曝量を低減させ、下部ドライウェル内の作業性を大
きく改善させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る制御棒駆動水圧装置
を示す系統構成図、第２図は第１図に示した制御棒駆動
機構用ポンプの特性図、第３図及び第４図は本発明の第
２実施例及び第３実施例に係る制御棒駆動水圧装置を示
す系統構成図、第５図は制御棒駆動水圧装置の従来例を
示す系統構成図である。２…原子炉圧力容器３…制御棒駆動機構４…水圧制御ユニット 10…水圧供給部 16…オリフィス 17，19，29…遠隔操作弁 24…原子炉冷却材浄化系 26…ろ過脱塩器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部に制御棒を連結するピストンおよびこ
のピストンを通常の原子炉出力制御時に挿入・引抜駆動
する電動機を有し原子炉圧力容器の下部にこの原子炉圧
力容器と連通して多数本垂設され前記ピストンが内部を
上下に移動する制御棒駆動機構と、原子炉スクラム時に前記ピストンを上方に急速駆動する
ための高圧の駆動水を供給する水圧制御ユニットと、前記原子炉圧力容器内の異物が前記制御棒駆動機構内に
沈降するのを防止するために制御棒駆動機構から原子炉
圧力容器内に流すパージ水をパージ水配管を介して供給
するパージ水供給設備とを有する制御棒駆動設備において、前記ピストンの挿入駆動によって原子炉圧力容器内に排
除される水量を前記制御棒駆動機構に補給するパージ水
補給装置を前記パージ水配管に設けて成ることを特徴と
する制御棒駆動設備。
【請求項２】前記パージ水補給装置は、前記パージ水配管に設けらたオリフィスと、このオリフィスと並列に設けられ制御棒駆動機構がピス
トンを挿入駆動するときに開動作する弁を具備する配管
とを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
制御棒駆動設備。