JPH08211183A - 沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的なトラブルの発生を大幅に抑制でき、
また保守作業の簡素化を図ることができる沸騰水型原子
炉の原子炉再循環駆動系を提供する。 【構成】 ジェットポンプ２に駆動用蒸気インジェクタ
２９を設け、ジェットポンプ２９に、給水ポンプ１５上
流側の給水配管から分岐させた被駆動水配管３１と、主
蒸気配管５の主蒸気隔離弁９の上流の主蒸気管から分岐
させた抽気蒸気配管３０と、被駆動水配管３１の分岐点
の下流側の給水配管あるいは復水器１２に蒸気インジェ
クタ２９のドレーン流を戻すドレーン配管３３とを接続
し、蒸気インジェクタ２９の吐出側の配管に、蒸気イン
ジェクタ２９の吐出流量を制御する流量調節弁３６を設
置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉の原子
炉再循環駆動系に係り、特にジェットポンプを駆動する
駆動ポンプとして蒸気インジェクタを用いた沸騰水型原
子炉の原子炉再循環駆動系に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲと称する）
は、図１１に示すように、原子炉圧力容器１内でジェッ
トポンプ２により駆動される冷却材を再循環水として炉
心３に供給し、炉心３中で加熱により再循環水の一部を
蒸気とし、これをセパレータ４により分離して、主蒸気
管５よりタービン６側へ飽和蒸気として流出させ、発電
用蒸気としている。

【０００３】通常の出力運転状態では、原子炉圧力容器
１内は７ＭＰａを越える高圧に保たれている。圧力容器
１出口からタービン６までの主蒸気配管５は、圧力容器
１出口で通常４本から構成され、高圧タービン６ａに接
続する。４本の主蒸気配管のそれぞれに、原子炉圧力容
器１側から主蒸気逃し安全弁７、原子炉格納容器壁８を
挟んで２つの主蒸気隔離弁９、そして下流側の高圧ター
ビン６ａ直前にタービン蒸気加減弁１０が設置される。

【０００４】一方、原子炉圧力容器１には、流出する蒸
気流量と同量の比較的温度の低い冷却水が給水として給
水スパージャ１１を通して供給される。給水は、復水器
１２から低圧復水ポンプ１３、高圧復水ポンプ１４、給
水ポンプ１５により加圧され、給水加熱器１６により昇
温され、原子炉圧力容器１に戻される。

【０００５】原子炉圧力容器１内を循環して炉心３の冷
却を行う再循環水は、炉心３から流出後、セパレータ４
内で蒸発を分離した後、飽和状態のままセパレータ４か
らバルク水１７中に再び流出し、給水スパージャ水と混
合した後、飽和温度より低い液温となって（以下、サブ
クール水と称する）ダウンカマ部１８を下降してジェッ
トポンプ２の吸込み部に流入する。

【０００６】ジェットポンプ吸込み流は、ジェットポン
プノズルから吐出する高速の駆動水により加速され、ジ
ェットポンプディフューザ部で動圧を静圧に変換して昇
圧し、再循環水の駆動圧とした後、下部プレナム１９に
吐出され、再び炉心３に流入する。上記ダウンカマ部１
８を下降する水の一部は、外部再循環系である再循環駆
動系２０に流入して再循環ポンプ２１により加圧され、
ジェットポンプノズル部よりジェットポンプ２内部に噴
出するジェットポンプ駆動水となる。通常、外部再循環
系２０は２系統設けられ、各系の吐出側配管２２がそれ
ぞれ分岐して複数のジェットポンプ２に接続する。

【０００７】ジェットポンプ２の吸込み部では、ダウン
カマ部１８から流れ込む水の流路が急に狭まること、ジ
ェットポンプ吸込み部の壁と冷却材との間に摩擦力が作
用すること、、ノズルから高速で噴出する駆動水との間
に剪断力が作用することなどにより減圧が生じ、吸込み
流の静圧が減少する。このとき、吸込み流温度がジェッ
トポンプ入口部の飽和温度に近い場合、また吸込み流の
流速が大きく吸込み部内部での減圧が大きい場合に、静
圧の減少に伴って飽和温度が吸込み流温度より更に減少
し、ジェットポンプ吸込み部ではキャビテーションが発
生しやすい環境となることがある。また、ノズル流も高
速で噴出するため減圧が大きく、液温が飽和温度に近い
場合にはキャビテーションの可能性が考えられる。これ
に対して、ＢＷＲプラントでは吸込み流温度を飽和温度
に対して十分余裕を持たせ、また吸込み流、ノズル流と
も大きな減圧を生じることのないよう流速範囲が設計上
定められており、一般の過渡事象で、キャビテーション
が生じることがないようにしている。

【０００８】ＢＷＲプラントでは、炉心３中に発生する
蒸気ボイドと原子炉出力とが炉心３中に発生する中性子
減速能力の増減を介して負のフィードバック関係にある
ため、定格運転点近傍では再循環流量の調整により原子
炉出力を安定に制御する方式を採用している。この再循
環流量の制御は、再循環ポンプ２１の誘導発電機の回転
数を操作して再循環ポンプモータの電源周波数を変化さ
せ、これによって再循環ポンプ２１の回転数を調節する
ことによって行われる。再循環ポンプ２１の回転数変化
は、ジェットポンプ駆動流量すなわちノズル流の流量変
化となって吸込み流量を調節し、この結果、ジェットポ
ンプ吐出流量すなわち原子炉圧力容器１内の再循環流量
が調整される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＢＷＲでは前述したようにそれぞれ約６ＭＷの大型
モータで駆動される複数の再循環ポンプを使用している
ので、これら大型モータへの回転数制御に伴う種々の機
械的なトラブル、モータ自身やポンプ等の大型回転機械
に特有な大荷重に起因する機械的なトラブルの可能性が
無視できなかった。このため、電力の安定供給という原
子力発電プラントに課せられた使命に支障を来たす場合
が懸念されていた。また、再循環ポンプが格納容器内部
に設置されていたため、定期点検などの保守作業に多大
の労力を要すると同時に作業員の被爆量低減上の課題を
抱えていた。

【００１０】そこで本発明の目的は、上記従来の沸騰水
型原子炉の原子炉再循環駆動系の課題を解決し、大型回
転機械に特有なトラブルの発生を大幅に抑制でき、また
保守作業の簡素化を図ることができる沸騰水型原子炉の
原子炉再循環駆動系を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本願請求項１記載の沸騰水型原子炉の原子炉再循環
駆動系は、炉心及び複数のグループからなるジェットポ
ンプを内蔵し原子炉給水系及び主蒸気系が接続された原
子炉圧力容器の前記ジェットポンプを駆動する駆動ポン
プとして、前記ジェットポンプの各グループに対して少
なくとも１台の蒸気インジェクタを原子炉格納容器外に
並列に設けた沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系にお
いて、前記ジェットポンプに、前記原子炉給水系の給水
ポンプの上流側の給水配管から分岐して前記ジェットポ
ンプに被駆動水を供給する被駆動水配管と、前記主蒸気
配管の主蒸気隔離弁の上流側の主蒸気管から分岐して前
記ジェットポンプに駆動用の蒸気を供給する抽気蒸気配
管と、前記被駆動水配管の分岐点の下流側の給水配管あ
るいは復水器に蒸気インジェクタのドレーン流を戻すド
レーン配管とを接続し、前記蒸気インジェクタの吐出側
の配管に、蒸気インジェクタの吐出流量を制御する流量
調節弁を設置したことを特徴とするものである。

【００１２】本願請求項２に記載の沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系は、炉心及び複数のグループからなる
ジェットポンプを内蔵し原子炉給水系及び主蒸気系が接
続された原子炉圧力容器の前記ジェットポンプを駆動す
る駆動ポンプとして、前記ジェットポンプの各グループ
に対して少なくとも１台の蒸気インジェクタを原子炉格
納容器外に並列に設けた沸騰水型原子炉の原子炉再循環
駆動系において、前記ジェットポンプに、前記原子炉給
水系の給水ポンプの上流側の給水配管から分岐して前記
ジェットポンプに被駆動水を供給する被駆動水配管と、
前記主蒸気配管の主蒸気隔離弁の上流側の主蒸気管から
分岐して前記ジェットポンプに駆動用の蒸気を供給する
抽気蒸気配管と、前記被駆動水配管の分岐点の下流側の
給水配管あるいは復水器に蒸気インジェクタのドレーン
流を戻すドレーン配管とを接続し、前記抽気蒸気配管
に、蒸気インジェクタ駆動用の蒸気の流量を調節するこ
とにより蒸気インジェクタの吐出流量を制御する流量調
節弁を設置したことを特徴とするものである。

【００１３】本願請求項３に記載の沸騰水型原子炉の原
子炉再循環系は、炉心及び複数のグループからなるジェ
ットポンプを内蔵し原子炉給水系及び主蒸気系が接続さ
れた原子炉圧力容器の前記ジェットポンプを駆動する駆
動ポンプとして、前記ジェットポンプの各グループに対
して少なくとも１台の蒸気インジェクタを原子炉格納容
器外に並列に設けた沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動
系において、前記ジェットポンプに、前記原子炉給水系
の給水ポンプの上流側の給水配管から分岐して前記ジェ
ットポンプに被駆動水を供給する被駆動水配管と、前記
主蒸気配管の主蒸気隔離弁の上流側の主蒸気管から分岐
して前記ジェットポンプに駆動用の蒸気を供給する抽気
蒸気配管と、前記被駆動水配管の分岐点の下流側の給水
配管あるいは復水器に蒸気インジェクタのドレーン流を
戻すドレーン配管とを接続し、前記蒸気インジェクタの
吐出側の配管と前記抽気蒸気配管の双方に流量調節弁を
設置し、前記蒸気インジェクタの吐出側流量調節弁によ
って蒸気インジェクタの吐出流量を制御するとともに、
その弁開度要求信号に基づいて前記抽気蒸気配管の流量
調節弁の弁開度を制御することを特徴とするものであ
る。

【００１４】本願請求項４に記載の沸騰水型原子炉の原
子炉再循環系は、前記請求項１ないし請求項３の原子炉
再循環系において、蒸気インジェクタが複数個設置され
ており、前記流量調節弁はスプリットレンジ方式によっ
て弁開度が制御されていることを特徴とするものであ
る。

【００１５】本願請求項５に記載の沸騰水型原子炉の原
子炉再循環系は、前記請求項１ないし請求項４の原子炉
再循環系において、蒸気インジェクタの吐出部に吐出流
の圧力降下用のオリフィスを設置したことを特徴とする
ものである。

【００１６】本願請求項６に記載の沸騰水型原子炉の原
子炉再循環系は、前記請求項１ないし請求項５の原子炉
再循環系において、被駆動水配管を前記原子炉給水系の
給水ポンプの下流側の給水配管から分岐させたことを特
徴とするものである。

【００１７】本願請求項７に記載の沸騰水型原子炉の原
子炉再循環系は、前記請求項１ないし請求項５の原子炉
再循環系において、蒸気インジェクタの被駆動水配管を
復水器から分岐させ、ドレーン配管を復水器または復水
器の直下流の給水配管に戻すことを特徴とするものであ
る。

【００１８】本願請求項８に記載の沸騰水型原子炉の原
子炉再循環系は、前記請求項１ないし請求項５の原子炉
再循環系において、被駆動水配管を前記原子炉給水系の
給水ポンプの下流側の給水配管から分岐させ、抽気蒸気
配管を高圧タービンと低圧タービンの間から分岐させた
ことを特徴とするものである。

【００１９】本願請求項９に記載の沸騰水型原子炉の原
子炉再循環系は、前記請求項１ないし請求項８の原子炉
再循環系において、蒸気インジェクタの少なくとも一部
は２重環状ノズルによって被駆動水と抽気蒸気を噴出す
る高性能蒸気インジェクタからなり、その中心蒸気ノズ
ルおよび被駆動水ノズルの蒸気インジェクタ中への挿入
量をそれぞれ変更することにより高性能蒸気インジェク
タ吐出流量およびドレーン流量を最適に制御することを
特徴とするものである。

【００２０】

【作用】上記本願請求項１ないし請求項９の沸騰水型原
子炉の原子炉再循環系は、いずれも原子炉再循環駆動系
の駆動用の装置として蒸気インジェクタを用いることに
より、駆動装置からモータ等の回転部を排除し、これに
よって機械的トラブルの発生を大幅に抑制することがで
きる。

【００２１】また再循環駆動系の主要部を格納容器外に
配置することにより、保守作業の簡素化と作業量低減を
図ることが可能となる。

【００２２】さらに、蒸気インジェクタの駆動源として
原子炉圧力容器あるいは高圧タービンから排出される高
圧蒸気を使用するので、蒸気の潜熱を駆動圧に変換する
ことができ、熱エネルギの効率よい利用を図ることが可
能となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。

【００２４】最初に、図２を参照して蒸気インジェクタ
の作動原理を説明する。蒸気インジェクタ２９は、蒸気
ノズル２３から蒸気の超音速流を噴出させ、混合ノズル
２４から吸い込まれる被駆動水との境界面上で噴出蒸気
が凝縮し、蒸発潜熱を主体とする熱エネルギを運動エネ
ルギ（運動量）に転換して被駆動水に伝達する。凝縮は
主ノズルスロート２５までで終了し、水の高速流が得ら
れる。この水流をディフューザ２６で減速昇圧し、蒸気
ノズル２３から流入する蒸気圧以上の高吐出圧を得る。
蒸気インジェクタ起動時は、採取吐出圧が低いため、吐
出逆止弁２７が閉じ、オーバーフロー逆止弁２８からド
レーン水を流出させる。吐出圧が十分増加すると、吐出
逆止弁２７が開き吐出水が流れ初め、吐出圧が十分増加
するとオーバーフロー逆止弁２８が閉じドレーン水の流
出が止る。尚、吐出水、及びドレーン流は蒸気の凝縮に
より昇温される。

【００２５】蒸気インジェクタはこの蒸気凝縮により蒸
気圧力の数倍の圧力の水を吐出するので、十分高い圧力
の高圧蒸気を蒸気ノズル２３に供給すれば、吐出圧が原
子炉圧力容器圧力と比較して十分高くなり出力運転中の
原子炉圧力容器に冷却水を注水する際の駆動源として利
用できる。上記蒸気インジェクタの吐出圧は、上式に示
されるように流量のほぼ２乗に比例して締切り吐出圧か
ら低下する傾向を示すが、圧力損失係数が蒸気インジェ
クタ流路内の乱れにより変化する可能性もあり、吐出水
量、ドレーン流量を変化させても必ずしも前述したよう
な吐出圧低下傾向を示さない場合もある。一般に吐出圧
力は、吐出流量増加に対し減少することが流量制御特性
上望ましいので、ポンプとして蒸気インジェクタを活用
する場合、吐出圧力・吐出流量関係が逆転するような領
域を蒸気インジェクタの動作範囲に含まないようにす
る。

【００２６】次に、図１を参照して本発明の第１の実施
例を説明する。

【００２７】原子炉圧力容器１は内部に炉心３を有し、
ジェットポンプ２により冷却材を再循環水として炉心３
に供給し、炉心３中で加熱された再循環水の一部を蒸気
として主蒸気系の主蒸気管５へ供給する。主蒸気管５に
流入した飽和蒸気は、原子炉格納容器壁８を挟んで設け
られた２つの主蒸気隔離弁９と、その下流のタービン蒸
気加減弁１０とを経て高圧タービン６ａを含むタービン
６に供給される。

【００２８】一方、原子炉圧力容器１には、流出する蒸
気流量と同量の比較的温度の低い冷却水が給水系によっ
て供給される。給水は復水器１２で生成され、低圧復水
ポンプ１３と高圧復水ポンプ１４によって駆動され、給
水加熱器１６により昇温された後に給水ポンプ１５によ
って加圧され、給水スパージャ１１を通して原子炉圧力
容器１に戻される。

【００２９】上記ジェットポンプ２を駆動するために、
原子炉圧力容器１の外側、好ましくは原子炉格納容器壁
８の外側には原子炉再循環駆動系が設けられている。こ
の原子炉再循環駆動系は、各ジェットポンプ２あるいは
各ジェットポンプのグループに対して少なくとも１台の
蒸気インジェクタ２９を有し、その高圧吐出水をジェッ
トポンプ２に供給している。

【００３０】各蒸気インジェクタ２９には、抽気蒸気配
管３０と被駆動水配管３１と吐出配管３２とドレーン配
管３３が接続されている。抽気蒸気配管３０は、主蒸気
配管５の主蒸気隔離弁９の上流側から分岐され、高圧の
駆動蒸気を各蒸気インジェクタ２９に供給する。被駆動
水配管３１は、高圧復水ポンプ１４と給水ポンプ１５の
間の給水系配管から分岐され、蒸気インジェクタ２９に
よって駆動される被駆動水を供給する。吐出配管３２
は、蒸気インジェクタ２９によって昇圧された水を駆動
用の水として供給すべく各ジェットポンプ２に接続され
ている。また、ドレーン配管３３は、蒸気インジェクタ
２９で水に戻ったドレーンを復水器１２に戻すように接
続されている。

【００３１】上記吐出配管３２には吐出部逆止弁２７、
被駆動水配管３１にはＯＮ／ＯＦＦ弁３４、抽気蒸気配
管３０には抽気逆止弁３５、ドレーン配管３３にはオー
バーフロー逆止弁２８がそれぞれ設置されている。ま
た、流量調節弁３６が、各蒸気インジェクタ２９の吐出
配管３２に設けられている。さらに上記流量調節弁３６
の下流には給水加熱器１６が設けられている。なお、図
中では被駆動水配管ＯＮ／ＯＦＦ弁３４、抽気逆止弁３
５をまとめて描いてあるが、これらを各蒸気インジェク
タ２９に接続する個々の配管に設ける構成も考えられ
る。また、図では流量調節弁３６を個々の蒸気インジェ
クタ２９に設けているが、蒸気インジェクタ２９のグル
ープごとに、その吐出配管３２に設けても良い。

【００３２】なお、蒸気インジェクタ２９を並列化する
場合、単純に並列化し、各蒸気インジェクタ２９に接続
する抽気蒸気配管３０、被駆動水配管３１、吐出配管３
２、ドレーン水配管３３を同一ヘッダで連結する構成
と、蒸気インジェクタ２９をいくつか束ねて複数本のグ
ループを構成し、これらへの抽気蒸気配管３０、被駆動
水配管３１、吐出配管３２、ドレーン水配管３３を複数
のヘッダでそれぞれ連結した上で各グループが更に束ね
て全体を構成する構成のいずれも可能である。

【００３３】蒸気インジェクタ２９が複数にわたる場
合、スプリットレンジ方式により前記流量調節弁３６の
開度を個々にあるいはグループ単位で操作して総吐出流
量を制御する。総吐出流量、即ちジェットポンプ駆動水
流量を操作することでジェットポンプ吸込み流量が変更
され、原子炉再循環流量を調節することができる。この
とき、スプリットレンジ方式の採用により、複数の蒸気
インジェクタ２９が設置されている場合、吐出側流量調
節弁３６の開度が全閉と全開の中間にある蒸気インジェ
クタ２９が１台もしくは１グループに留まり、蒸気イン
ジェクタ２９からの全ドレーン流量を最小化すると同時
に、残る蒸気インジェクタ２９の運転状態をドレーン流
量のない最適な範囲に保持することができる。尚、前記
被駆動水分岐点の直下流位置に接続する配管を設け、蒸
気インジェクタ２９からのドレーン水配管３３をこれに
接続することにより、蒸気との混合により昇温されたド
レーン流を給水系に戻す。この結果、プラントのヒート
バランス上の熱損失を避けることができる。また、蒸気
インジェクタ２９の起動・停止時の特性も考慮し、前記
ドレーン流を給水系ではなく、復水器１２に戻さなけれ
ばならない場合もある。ドレーン流の戻し先は、蒸気イ
ンジェクタ２９の運転状態によりドレーン配管３３と給
水系への接続配管上の弁にて切り換える。一方、給水配
管上に設置した給水加熱器１６は、ジェットポンプ２の
キャビテーションを防ぐために、給水昇温をできるだけ
避けるよう容量を小さくすることが望ましいが、給水ス
パージャの熱疲労を防止するため、従来プラントの給水
温度約２１０℃を大きく下回らない容量としなければな
らない。

【００３４】図３は、本発明の第２の実施例を示すもの
で、４本の主蒸気配管５から各蒸気インジェクタ２９ま
でを接続する抽気蒸気配管３０において、抽気蒸気配管
３０を１本に束ねた後、再び蒸気インジェクタ台数分ま
で多段階で分岐させる。抽気蒸気配管上の中間分岐段階
あるいは最終分岐段階で各分岐配管のそれぞれに抽気蒸
気流量調節弁３７を設置し、これを用いてスプリットレ
ンジ方式により弁開度を調整して各蒸気インジェクタ２
９への抽気蒸気供給量を操作する。この抽気蒸気供給量
の操作により、蒸気インジェクタ吐出流量を制御するこ
とができる。この実施例によれば、第１実施例の蒸気イ
ンジェクタ吐出部に流量調節弁３６を設置し、吐出流量
を制御する場合と比較して、ドレーン流量を低く抑える
ことができる。尚、スプリットレンジ方式の採用によ
り、複数蒸気インジェクタ２９に対し供給蒸気流量がゼ
ロと最大値の中間にある蒸気インジェクタ２９が１台も
しくは１グループに留まり、全ドレーン流量を最小化で
きると同時に、残る蒸気インジェクタ２９の運転状態を
ドレーン流量のない最適な範囲に保持することができ
る。このとき、抽気蒸気が臨界流であるため、蒸気イン
ジェクタ２９の抽気ノズル部流路断面積によって流量が
決定されることを考慮すると、特定の抽気蒸気流量調節
弁３７の開閉に際し、他の全開状態の抽気蒸気流量調節
弁３７位置における圧力変化が小さいので、これに駆動
される蒸気インジェクタ２９の抽気蒸気量は殆ど変わら
ず外乱が加わらない利点がある。

【００３５】図４は、本発明第３の実施例を示すもの
で、前記蒸気インジェクタ２９それぞれの吐出側及び抽
気蒸気配管側の双方に流量調節弁３６，３７を設置し、
吐出側の吐出流量調節弁３６を、蒸気インジェクタ２９
が複数にわたる場合、スプリットレンジ方式により、そ
の弁開度を操作して総吐出流量を制御する一方で、吐出
側流量調節弁３６の開度要求信号に基づき、抽気蒸気配
管に設置した抽気蒸気流量調節弁３７の開度を制御する
ことを特徴としている。このような構成により、吐出流
量とドレーン流量最小化の最適な制御を実現することが
できる。

【００３６】図５は、本発明第４の実施例を示すもの
で、前記蒸気インジェクタ２９吐出部のそれぞれにオリ
フィス３８を設置することを特徴としている。蒸気イン
ジェクタ２９は一般に吐出流量の２乗にほぼ比例して締
切り吐出圧を低下させる傾向を持つが、内部流動の乱れ
によっては圧力損失係数が変化し、吐出流量とドレーン
流量の配分が変化することがあり、必ずしも吐出流量に
関し吐出圧力が単調に減少しない場合もありうる。これ
は、先に説明したように、ポンプ特性としては好ましい
ものではない。従って、蒸気インジェクタ吐出側下流部
でこれを補償し、蒸気インジェクタ吸込み水圧からの昇
圧分が全体として吐出流量に関し単調に減少するような
圧力損失要素を付加する必要がある。これを本実施例で
はオリフィス３８で実現している。

【００３７】図６は、本発明の第５実施例を示すもの
で、前記蒸気インジェクタ２９の被駆動水の供給配管３
１を給水ポンプ１５出口ヘッダの下流側から分岐させ、
また蒸気インジェクタ２９からのドレーン流を前記被駆
動水分岐点の直下流位置及び復水器１２に戻すドレーン
水配管３３を設け、このドレーン水配管３３上に切り換
え用ＯＮ／ＯＦＦ弁３４’，３４”を設けている。この
場合、給水ポンプ１５を蒸気インジェクタ吸込み水のブ
ースポンプとして利用できるため、蒸気インジェクタ２
９の昇圧量が第１実施例から第３実施例までの約半分と
なるため、蒸気インジェクタ２９の小型化あるいは並列
化本数の削減が可能となり、同時に蒸気インジェクタ２
９単体のポンプ特性にも余裕ができるため、形状及び材
質上の設計裕度が生まれ、経済性と信頼性がともに向上
する。

【００３８】図７は、本発明の第６実施例を示すもの
で、前記蒸気インジェクタ２９の被駆動水の供給配管３
１を復水器１２から分岐させ、また蒸気インジェクタ２
９からのドレーン流を復水器１２あるいはその直下流位
置に戻すドレーン水配管３３を設けている。この場合、
蒸気インジェクタ２９の上流側に可動部のあるポンプが
存在しないため、ジェットポンプ駆動系内の事故、故障
要因が他の実施例と比較して減少し、系統の信頼性が向
上すると共に、給水系との流量干渉効果が存在しなくな
るため、両系の過渡時の流量制御の上からも信頼性・制
御性が向上する。

【００３９】図８は、本発明の第７実施例を示すもの
で、前記蒸気インジェクタ２９の被駆動水の供給配管３
１を給水ポンプ１５出口ヘッダの下流側から分岐させ、
一方、高圧タービン６ａと低圧タービン６ｂの間から抽
気配管３０を分岐させて蒸気インジェクタ２９への駆動
用高圧蒸気を供給し、また蒸気インジェクタ２９からの
ドレーン流を前記被駆動水分岐点の直下流位置または復
水器１２に戻すドレーン水配管３３を設けている。この
ように再循環駆動系を構成することで、３ＭＰａ程度の
駆動蒸気圧によって７ＭＰａを越える被駆動水を再循環
系の駆動に足る高い圧力に昇圧することが可能となる。

【００４０】図９は、本発明の第８実施例を示すもの
で、前記蒸気インジェクタ２９の一部あるいは全てに、
二重環状ノズルにより被駆動水と抽気蒸気とを噴射する
高性能蒸気インジェクタ３９を用いるようにしたもので
ある。尚、高性能蒸気インジェクタ３９については、例
えば特願平３−２２７０１８号において既に提案されて
いるが、以下図１０を参照してその概要を説明する。

【００４１】高性能蒸気インジェクタ３９では、中心蒸
気ノズル４０と被駆動ノズル４２とが同心円状に配置さ
れ、更に被駆動水ノズル４２の外側に外周蒸気ノズル４
１が設けられている。中心蒸気ノズル４０には中心蒸気
流量孔４４を通じて高圧蒸気が供給され、また外周蒸気
ノズル４１にも高圧蒸気が供給される。一方、被駆動水
ノズル４２には被駆動水流入孔４３を通して被駆動水が
供給される。中心蒸気ノズル４０及び外周蒸気ノズル４
１から噴出する超音速蒸気流の熱エネルギにより、被駆
動水が加速され、ディフューザ２６で減速、昇圧されて
高圧の吐出水となる。起動時等にはオーバーフロー孔４
５を通じてドレーン水を排出する必要がある。尚、高性
能蒸気インジェクタ３９では、中心蒸気ノズル駆動ハン
ドル４６を用いて、被駆動水ノズル４２内での中心蒸気
ノズル４０の挿入量、あるいは被駆動水ノズル駆動水ハ
ンドル４７を用いて、外周蒸気ノズル４１内での被駆動
水ノズル４２の挿入量を変更することにより、被駆動水
流量を操作し、吐出水流量を制御すると同時にドレーン
流量を最小化した最適流量制御を行うことが可能であ
る。

【００４２】図９に示す再循環系駆動ポンプは、高性能
蒸気インジェクタ３９及び他の蒸気インジェクタ２９を
個々に並列化して、あるいは複数本の蒸気インジェクタ
を並列化したグループを更に並列化して構成する。高性
能蒸気インジェクタ３９に接続する高性能蒸気インジェ
クタ用抽気蒸気配管５０は、抽気蒸気配管３０から抽気
蒸気流量調節弁３７により上流側で分岐し、更に高性能
蒸気インジェクタ３９の直前で外周蒸気ノズル用抽気蒸
気配管と中心蒸気ノズル用抽気蒸気配管の２つに分岐し
て、高圧蒸気を高性能蒸気インジェクタ３９に供給す
る。高性能蒸気インジェクタ３９には更に、中心蒸気ノ
ズル駆動ハンドル用アクチュエータ４８及び被駆動水ノ
ズル駆動ハンドル用アクチュエータ４９が設けられ、中
心蒸気ノズル４０及び被駆動水ノズル４２の挿入量をそ
れぞれ操作し、高性能蒸気インジェクタ３９を最適運転
状態に保持することができる。両アクチュエータを介し
た中心蒸気ノズル４０及び被駆動水ノズル４２の挿入量
の最適操作は、既に提案済みの多入力２出力制御回路５
１（特願平３−２２７０１８号）を用いて行なう。ま
た、蒸気インジェクタ２９吐出側に個々にあるいはグル
ープ単位に設けた吐出流量調整弁３６同様に、蒸気イン
ジェクタ２９の抽気蒸気配管側に個々にあるいはグルー
プ単位に設けた抽気蒸気流量調整弁３７への制御系及び
高性能蒸気インジェクタ３９の流量制御回路５１への流
量要求信号は、他の実施例と同様スプリットレンジ方式
で出力する。このような構成により、蒸気インジェクタ
それぞれのドレーン流量最小化を実現した上で吐出流量
の最適な制御を実現する。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、原子炉再
循環駆動系の駆動装置として蒸気インジェクタを用い、
その蒸気インジェクタの駆動用蒸気として主蒸気系の高
圧蒸気を用いている。このように、駆動装置として蒸気
インジェクタを用いることにより、原子炉再循環駆動系
から大型回転部を排除し、大型回転機械に特有なトラブ
ルの発生を大幅に抑制することができる。また、従来必
要であったモータ駆動用の大型の交流電源の設備も不要
となる。

【００４４】また、原子炉の主蒸気系の高圧蒸気を蒸気
インジェクタの駆動に用いているので、原子炉で発生さ
れた熱エネルギの一部を原子炉再循環駆動系に利用で
き、高いエネルギ利用効率を実現することができる。

【００４５】また、原子炉再循環駆動系の主要部をなす
蒸気インジェクタを原子炉格納容器外に設置することに
より、保守作業の簡素化、放射能の被爆の低減、および
作業量の低減を実現でき、保守作業環境の改善およびプ
ラント稼働率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系の構成を示した図。

【図２】蒸気インジェクタの構成と作動原理を説明した
図。

【図３】本発明の第２実施例による沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系の構成を示した図。

【図４】本発明の第３実施例による沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系の構成を示した図。

【図５】本発明の第４実施例による沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系の構成を示した図。

【図６】本発明の第５実施例による沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系の構成を示した図。

【図７】本発明の第６実施例による沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系の構成を示した図。

【図８】本発明の第７実施例による沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系の構成を示した図。

【図９】本発明の第８実施例による沸騰水型原子炉の原
子炉再循環駆動系の構成を示した図。

【図１０】高性能蒸気インジェクタの構成と作動原理を
説明した図。

【図１１】従来の沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系
の構成を示した図。

【符号の説明】

１ 原子炉圧力容器 ２ ジェットポンプ ３ 炉心 ５ 主蒸気管 ６ａ 高圧タービン ６ｂ 低圧タービン ８ 格納容器壁 ９ 主蒸気隔離弁 １２ 復水器 １３ 低圧復水ポンプ １４ 高圧復水ポンプ １５ 給水ポンプ ２９ 蒸気インジェクタ ３０ ドレーン水配管 ３１ 被駆動水配管 ３２ 吐出配管 ３３ ドレーン水配管 ３４ ＯＮ／ＯＦＦ弁 ３５ 抽気逆止弁 ３６ 吐出流量調節弁 ３７ 抽気蒸気流量調節弁 ３８ オリフィス ３９ 高性能蒸気インジェクタ ４０ 中心蒸気ノズル ４１ 外周蒸気ノズル ４２ 被駆動水ノズル ４６ 中心蒸気ノズル駆動ハンドル ４７ 被駆動水ノズル駆動ハンドル ４８ 中心蒸気ノズル駆動ハンドル用アクチュエータ ４９ 被駆動水ノズル駆動ハンドル用アクチュエータ ５０ 高性能蒸気インジェクタ用抽気蒸気配管 ５１ アクチュエータ制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良林 直 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉心及び複数のグループからなるジェット
   ポンプを内蔵し原子炉給水系及び主蒸気系が接続された
   原子炉圧力容器の前記ジェットポンプを駆動する駆動ポ
   ンプとして、前記ジェットポンプの各グループに対して
   少なくとも１台の蒸気インジェクタを原子炉格納容器外
   に並列に設けた沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系に
   おいて、 前記ジェットポンプに、前記原子炉給水系の給水ポンプ
   の上流側の給水配管から分岐して前記ジェットポンプに
   被駆動水を供給する被駆動水配管と、前記主蒸気配管の
   主蒸気隔離弁の上流側の主蒸気管から分岐して前記ジェ
   ットポンプに駆動用の蒸気を供給する抽気蒸気配管と、
   前記被駆動水配管の分岐点の下流側の給水配管あるいは
   復水器に蒸気インジェクタのドレーン流を戻すドレーン
   配管とを接続し、 前記蒸気インジェクタの吐出側の配管に、蒸気インジェ
   クタの吐出流量を制御する流量調節弁を設置したことを
   特徴とする沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系。
2. 【請求項２】炉心及び複数のグループからなるジェット
   ポンプを内蔵し原子炉給水系及び主蒸気系が接続された
   原子炉圧力容器の前記ジェットポンプを駆動する駆動ポ
   ンプとして、前記ジェットポンプの各グループに対して
   少なくとも１台の蒸気インジェクタを原子炉格納容器外
   に並列に設けた沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系に
   おいて、 前記ジェットポンプに、前記原子炉給水系の給水ポンプ
   の上流側の給水配管から分岐して前記ジェットポンプに
   被駆動水を供給する被駆動水配管と、前記主蒸気配管の
   主蒸気隔離弁の上流側の主蒸気管から分岐して前記ジェ
   ットポンプに駆動用の蒸気を供給する抽気蒸気配管と、
   前記被駆動水配管の分岐点の下流側の給水配管あるいは
   復水器に蒸気インジェクタのドレーン流を戻すドレーン
   配管とを接続し、 前記抽気蒸気配管に、蒸気インジェクタ駆動用の蒸気の
   流量を調節することにより蒸気インジェクタの吐出流量
   を制御する流量調節弁を設置したことを特徴とする沸騰
   水型原子炉の原子炉再循環駆動系。
3. 【請求項３】炉心及び複数のグループからなるジェット
   ポンプを内蔵し原子炉給水系及び主蒸気系が接続された
   原子炉圧力容器の前記ジェットポンプを駆動する駆動ポ
   ンプとして、前記ジェットポンプの各グループに対して
   少なくとも１台の蒸気インジェクタを原子炉格納容器外
   に並列に設けた沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系に
   おいて、 前記ジェットポンプに、前記原子炉給水系の給水ポンプ
   の上流側の給水配管から分岐して前記ジェットポンプに
   被駆動水を供給する被駆動水配管と、前記主蒸気配管の
   主蒸気隔離弁の上流側の主蒸気管から分岐して前記ジェ
   ットポンプに駆動用の蒸気を供給する抽気蒸気配管と、
   前記被駆動水配管の分岐点の下流側の給水配管あるいは
   復水器に蒸気インジェクタのドレーン流を戻すドレーン
   配管とを接続し、 前記蒸気インジェクタの吐出側の配管と前記抽気蒸気配
   管の双方に流量調節弁を設置し、前記蒸気インジェクタ
   の吐出側流量調節弁によって蒸気インジェクタの吐出流
   量を制御するとともに、その弁開度要求信号に基づいて
   前記抽気蒸気配管の流量調節弁の弁開度を制御すること
   を特徴とする沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系。
4. 【請求項４】前記蒸気インジェクタが複数個設置されて
   おり、前記流量調節弁はスプリットレンジ方式によって
   弁開度が制御されていることを特徴とする請求項１ない
   し請求項３のいずれかに記載の沸騰水型原子炉の原子炉
   再循環駆動系。
5. 【請求項５】前記蒸気インジェクタの吐出部に吐出流の
   圧力降下用のオリフィスを設置したことを特徴とする請
   求項１または請求項４のいずれかに記載の沸騰水型原子
   炉の原子炉再循環駆動系。
6. 【請求項６】前記被駆動水配管を前記原子炉給水系の給
   水ポンプの下流側の給水配管から分岐させたことを特徴
   とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の沸騰
   水型原子炉の原子炉再循環駆動系。
7. 【請求項７】前記蒸気インジェクタの被駆動水配管を復
   水器から分岐させ、前記ドレーン配管を復水器または復
   水器の直下流の給水配管に戻すことを特徴とする請求項
   １ないし請求項５のいずれかに記載の沸騰水型原子炉の
   原子炉再循環駆動系。
8. 【請求項８】前記被駆動水配管を前記原子炉給水系の給
   水ポンプの下流側の給水配管から分岐させ、前記抽気蒸
   気配管を高圧タービンと低圧タービンの間から分岐させ
   たことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
   に記載の沸騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系。
9. 【請求項９】前記蒸気インジェクタの少なくとも一部は
   ２重環状ノズルによって被駆動水と抽気蒸気を噴出する
   高性能蒸気インジェクタからなり、その中心蒸気ノズル
   および被駆動水ノズルの蒸気インジェクタ中への挿入量
   をそれぞれ変更することにより高性能蒸気インジェクタ
   吐出流量およびドレーン流量を最適に制御することを特
   徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の沸
   騰水型原子炉の原子炉再循環駆動系。