JPH08313687A - 沸騰水型原子力発電所の給水制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給水系統の不具合による原子炉スクラム後の
不必要な原子炉水位の低下を抑制すると共に、給水系統
の不具合以外の要因で原子炉スクラムが発生した場合に
も不必要な原子炉水位の上昇を抑制することができる沸
騰水型原子力発電所の給水制御装置を提供することであ
る。 【構成】 原子炉スクラム信号の発生から一定時間が経
過し、かつ原子炉の給水系統が正常であるときには、原
子炉水位の設定点を所定の変更幅だけ下方に変更し、原
子炉の給水系統が正常でないときには、その状態での給
水能力に応じた変更幅だけ原子炉水位の設定点を変更す
るようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉に給水を供給す
る沸騰水型原子力発電所の給水制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に沸騰水型原子力発電所は、図８に
示すように構成されている。原子炉の圧力容器９内の炉
心部１６で発生した蒸気は、主蒸気管１の各々の主蒸気
隔離弁１２及び主蒸気止め弁１３を通り、主蒸気加減弁
２によって蒸気流量を調整されてタービン３に導かれ
る。タービン３で仕事を終えた蒸気及びタービンバイパ
ス弁４を通った余分な蒸気は、復水器５で凝縮される。
そして、凝縮された水は２台のタービン駆動給水ポンプ
６ａ，６ｂにより昇圧され、給水配管８を通して再び圧
力容器９内に給水される。圧力容器９内の冷却水は、再
循環ポンプ７ａ，７ｂにより再循環配管１０ａ，１０ｂ
を通してジェットポンプ１１ａ，１１ｂにより炉心部１
６に強制的に送りこまれ炉出力を制御することになる。
また、給水流量は、給水制御装置１７により、タービン
駆動給水ポンプ６の回転数を調整し制御される。これに
より、原子炉水位１８は一定に制御される。

【０００３】このような沸騰水型原子力発電所では、原
子炉スクラムが発生すると主蒸気隔離弁１２ａ，１２ｂ
全弁が全閉となるので、蒸気流量と給水流量とのミスマ
ッチにより原子炉水位が上昇する。その原子炉水位の上
昇を抑制するために、原子炉スクラム信号の発生から一
定時間が経過したときに、給水制御装置１７における原
子炉水位の設定点を所定の変更幅だけ下方に変更するよ
うにしている。

【０００４】即ち、原子炉スクラム発生時には、給水制
御装置１７内で原子炉水位の設定点の変更機能が動作す
る。図９に示すように、主蒸気隔離弁１２の全閉時に
は、スクラム信号の発生時点から一定時間（例えば１０
秒）経過後に、原子炉水位の設定点を基準点より所定の
変更幅（例えば６０ｃｍ）だけ下方に変更させる信号が
ステップ状に出力される。これにより、原子炉スクラム
時の原子炉水位の上昇を抑制している。

【０００５】図１０は、その場合の動作フローチャート
であり、原子炉スクラム発生時には、主蒸気隔離弁１２
の全閉指令が出され（Ｓ１）、これにより主蒸気隔離弁
１２の弁ストロークが減少し（Ｓ２）、弁ストローク位
置が所定の位置になると原子炉スクラム信号が発生し
（Ｓ３）、給水制御装置１７にその原子炉スクラム信号
が入力される（Ｓ４）。そして、スクラム信号の発生時
点から一定時間、例えば１０秒経過後に（Ｓ５）、原子
炉水位の設定点を基準点より所定の変更幅、例えば６０
ｃｍだけ下方に変更させる信号がステップ状に出力され
る（Ｓ６）。

【０００６】図１１は、原子炉スクラム発生時の主蒸気
流量Ｑ１及び給水流量Ｑ２の特性図である。いま、時刻
０で原子炉スクラムが発生したとすると、主蒸気隔離弁
１２の全弁が閉鎖し、原子炉スクラム発生後の主蒸気流
量Ｑ１は急激に減少する。一方、給水流量Ｑ２は、しば
らくの間、原子炉の圧力容器９内に注入し続ける。この
ことから、主蒸気流量Ｑ１と給水流量Ｑ２との間にはミ
スマッチが生じ、そのままでは、その後の原子炉水位の
上昇につながる。

【０００７】そこで、上述の原子炉水位の設定点の変更
機能により原子炉水位を低下させる。図１２にその場合
の原子炉水位Ｈの特性図を示す。上述の原子炉水位の設
定点の変更機能により原子炉水位は低下する。一方、給
水流量Ｑ２は、しばらくの間、原子炉の圧力容器９内に
注入し続け、原子炉水位は徐々に元の基準値に回復す
る。このように、給水制御装置における原子炉水位の設
定点の変更機能は、原子炉スクラム発生時に生じる原子
炉水位の上昇を抑制するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原子炉
の給水系統に異常が発生し、原子炉水位が低下して原子
炉スクラムに至った場合にも、給水制御装置における原
子炉水位の設定点の変更機能は作動するので、過度の原
子炉水位の低下を招く恐れがあった。

【０００９】例えば、図８において、タービン駆動給水
ポンプ６のいずれか１台がトリップしたとすると、通
常、図示されていない予備機の２台のモータ駆動給水ポ
ンプが駆動されバックアップするようになっているが、
もし、その予備機が起動しない場合には、原子炉の圧力
容器９への供給する流量が減少するので、原子炉水位１
８が低下し、原子炉は原子炉水位低により原子炉スクラ
ムすることになる。

【００１０】即ち、給水系統の給水ポンプがトリップし
たときには、原子炉が要求する給水流量を供給すること
ができなくなるので、原子炉水位は低下する。原子炉水
位が低下により、炉心部１６が冷却水から露出するよう
な事態が生じるのを防止するために、原子炉水位が所定
値未満になると原子炉スクラムが発生する。このような
原子炉水位低による原子炉スクラムに対して、給水制御
装置における原子炉水位の設定点の変更機能を作動させ
ると、過度の給水流量の減少による不必要な原子炉水位
の低下を招くことになる。

【００１１】本発明の目的は、給水系統の不具合による
原子炉スクラム後の不必要な原子炉水位の低下を抑制す
ると共に、給水系統の不具合以外の要因で原子炉スクラ
ムが発生した場合にも不必要な原子炉水位の上昇を抑制
することができる沸騰水型原子力発電所の給水制御装置
を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉スクラム信号の発生から一定時間が経過し、かつ原子
炉の給水系統が正常であるときには、原子炉水位の設定
点を所定の変更幅だけ下方に変更し、原子炉の給水系統
が正常でないときには、その状態での給水能力に応じた
変更幅だけ原子炉水位の設定点を変更するようにしたも
のである。

【００１３】請求項２の発明は、原子炉スクラム信号の
発生から一定時間が経過し、かつ原子炉の給水系統が正
常であるときに、原子炉水位の設定点を所定の変更幅だ
け下方に変更するようにしたものである。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、原子炉の給水系統が正常であることの
条件は、タービン駆動給水ポンプが２台運転中であるこ
ととしたものである。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、原子炉の給水系統が正常であることの
条件は、原子炉水位が所定値以上であることとしたもの
である。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、原子炉の給水系統が正常であることの
条件は、タービン駆動給水ポンプが２台運転中であり、
かつ原子炉水位が所定値以上であることとしたものであ
る。

【００１７】

【作用】請求項１の発明では、原子炉スクラム信号の発
生から一定時間が経過したときに、原子炉の給水系統の
状態に基づいて、原子炉に供給可能な給水能力に応じた
変更幅だけ原子炉水位の設定点を変更する。従って、原
子炉スクラム時において給水能力に変動があったとして
も、適正に原子炉水位を保持することが可能となる。

【００１８】請求項２の発明では、原子炉スクラム信号
の発生から一定時間が経過したときに、原子炉の給水系
統の状態に基づいて原子炉の給水系統が正常であると判
定したときだけ、原子炉水位の設定点を所定の変更幅だ
け下方に変更する。従って、原子炉スクラム時において
過度の原子炉水位低下を招くことがない。

【００１９】請求項３の発明では、請求項１又は請求項
２の発明の作用に加え、タービン駆動給水ポンプが２台
運転中であるときは、原子炉の給水系統は正常であると
判定する。

【００２０】請求項４の発明では、請求項１又は請求項
２の発明の作用に加え、原子炉水位が所定値以上である
ときは、原子炉の給水系統は正常であると判定する。

【００２１】請求項５の発明では、請求項１又は請求項
２の発明の作用に加え、タービン駆動給水ポンプが２台
運転中であり、かつ原子炉水位が所定値以上であるとき
に、原子炉の給水系統が正常であると判定する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の第１の実施例を示すロジック構成図である。この
第１の実施例は、原子炉スクラム信号の発生から一定時
間が経過し、かつ原子炉の給水系統が正常であるときに
は、原子炉水位の設定点を所定の変更幅だけ下方に変更
し、原子炉の給水系統が正常でないときには、その状態
での給水能力に応じた変更幅だけ原子炉水位の設定点を
変更するようにしたものである。そして、原子炉の給水
系統が正常であるか否かの判断はタービン駆動給水ポン
プの運転台数で判断するようにしている。

【００２３】図１において、原子炉スクラム信号の発生
から一定時間経過後、例えば１０秒後に成立する信号ａ
をＡＮＤ回路１４ａ及びＡＮＤ回路１４ｂに入力する。
また、ＡＮＤ回路１４ａには、原子炉の給水系統が正常
であることを示すタービン駆動給水ポンプ２台運転中の
信号ｂが入力される。一方、ＡＮＤ回路１４ｂには、原
子炉の給水系統が正常でないときの給水系統の状態信号
として、タービン駆動給水ポンプ１台運転中の信号ｃが
入力される。

【００２４】そして、ＡＮＤ回路１４ａにより、原子炉
スクラム信号の発生から一定時間が経過し、かつ原子炉
の給水系統が正常であることを判定し、原子炉水位の設
定点の第１の変更幅指令を出力する。この第１の変更幅
指令は、図９に示した従来の変更幅と同様に原子炉水位
を下方に６０ｃｍ下げるようにしたものである。これ
は、タービン駆動給水ポンプ６が２台運転中であるとき
は、給水能力は正常であり、従来と同様に原子炉水位を
下方にするように、その設定点を変更させても問題がな
いからである。

【００２５】一方、ＡＮＤ回路１４ｂにより、タービン
駆動給水ポンプ６のうちの１台がトリップしたような給
水系統の状態を判定し、そのような場合には、原子炉ス
クラム信号の発生後の１０秒の時間遅れ後に、第２の変
更幅指令を出力する。この第２の変更幅指令は、図１に
示すようにランプ状に原子炉水位の設定点を下方に変更
するもので、その変更幅はタービン駆動給水ポンプ６の
２台運転中の状態時に半分である３０ｃｍとしている。
また、ランプ状の傾斜は２０秒間に３０ｃｍだけ下降す
る特性としている。これは、原子炉に供給可能な給水能
力に応じた変更幅だけ原子炉水位の設定点を変更するた
めである。

【００２６】図２は、第１の実施例において、原子炉の
給水系統に異常が発生し、原子炉水位が低下して原子炉
スクラムに至った場合に、その状態での給水能力に応じ
た変更幅だけ、原子炉水位の設定点を変更する場合の動
作を示すフローチャートである。このような場合、給水
制御装置１７は、第２の変更幅指令を出力することにな
る。

【００２７】図２において、まず、原子炉の給水系統の
異常としてタービン駆動給水ポンプ６の２台のうちの１
台がトリップしているときは（Ｓ１）、予備機であるモ
ーター駆動給水ポンプが起動されているか否かを確認す
る（Ｓ２）。予備機が起動されている場合は、原子炉水
位は回復し原子炉スクラムに至る水位まで低下すること
はない（Ｓ３）。予備機が駆動されていないときは徐々
に原子炉水位が低下する（Ｓ４）。そして、原子炉水位
が原子炉スクラムに至る所定値（水位低レベル３）未満
まで低下すると（Ｓ５）、原子炉スクラム信号が給水制
御装置１７に入力される（Ｓ６）。一方、給水制御装置
１７にはタービン駆動給水ポンプ６の運転台数が入力さ
れており、タービン駆動給水ポンプ６の２台のうちの１
台が運転中であることが入力されている。この状態で、
原子炉スクラム信号の発生から一定時間経過後、例えば
１０秒後に（Ｓ７）、ＡＮＤ回路１４ｂが成立し、給水
制御装置１７は第２の変更幅指令を出力することにな
る。

【００２８】従って、この第１の実施例においては、原
子炉の給水系統が異常となって原子炉スクラムした場
合、その状態での給水能力に応じた変更幅だけ原子炉水
位の設定点を変更するので、給水能力に変動があったと
しても、適正に原子炉水位を保持することが可能とな
る。

【００２９】図３は、原子炉の給水系統が異常となって
原子炉スクラムした場合の主蒸気流量Ｑ１及び給水流量
Ｑ２の特性図である。なお、曲線Ｑ３は従来例における
給水流量の特性曲線であり、第２の変更幅指令によらず
に第１の変更幅指令で制御した場合の給水流量Ｑ３の特
性を示すものである。

【００３０】いま、時刻０で原子炉スクラムが発生した
とすると、主蒸気隔離弁１２の全弁が閉鎖し、原子炉ス
クラム発生後の主蒸気流量Ｑ１は急激に減少する。一
方、給水流量Ｑ２は、しばらくの間、原子炉の圧力容器
９内に注入し続ける。このことから、主蒸気流量Ｑ１と
給水流量Ｑ２との間にはミスマッチが生じ、そのままで
は、その後の原子炉水位の上昇につながる。そこで、上
述の原子炉水位の設定点の変更機能により原子炉水位を
低下させる。この場合、給水系統の異常で原子炉水位低
で原子炉スクラムした場合には、原子炉水位が低いの
で、本発明では、原子炉水位の設定点の変更を第２の変
更幅指令により、第１の変更幅指令の半分の値にランプ
状に変更する。従って、本発明では給水流量Ｑ２は従来
の給水流量Ｑ３に比較し、給水流量の減少が少なくな
る。

【００３１】図４にその場合の原子炉水位Ｈ１の特性図
を示す。なお、図４中の曲線Ｈ２は従来の原子炉水位の
特性曲線である。上述の原子炉水位の設定点の変更機能
により原子炉水位は低下するが、給水流量Ｑ２は従来よ
り多めに供給されるので、その給水流量Ｑ２が原子炉の
圧力容器９内に注入し続け、原子炉水位Ｈ１は従来ほど
低下することはなく、原子炉水位Ｈ１は徐々に基の基準
値に回復する。

【００３２】このように、給水系統におけるタービン駆
動給水ポンプ６の２台のいずれか１台がトリップするよ
うな異常が発生し、予備機であるモータ駆動の給水ポン
プが起動しなかった場合には、原子炉は原子炉水位低
（レベル３）により原子炉スクラムに至り、原子炉水位
は原子炉スクラムに伴う急激なボイドの減少によりさら
に低下する。この場合、本発明では、原子炉スクラム時
の原子炉水位の設定点の変更を第２の変更幅指令により
ランプ状に変更するので、原子炉水位の低下は抑制され
る。また、主蒸気流量Ｑ１と給水流量Ｑ２とのミスマッ
チにより原子炉水位は上昇するものの、本発明による給
水系統の異常による原子炉スクラム時の原子炉水位の設
定点の変更機能の最適化により適正な水位上昇に留ま
る。

【００３３】次に、図５は本発明の第２の実施例を示す
ロジック構成図である。この第２の実施例は、図１に示
した第１の実施例に対し、ＡＮＤ回路１４ｂを省略した
ものである。つまり、原子炉スクラム信号の発生から一
定時間が経過したときに、原子炉の給水系統の状態に基
づいて原子炉の給水系統が正常であると判定したときだ
け、原子炉水位の設定点を所定の変更幅だけ下方に変更
する。従って、給水系統の異常により原子炉スクラムが
発生した場合には、原子炉水位の設定点を下方に変更す
る動作は行わないが、それ以外の原子炉スクラム時には
原子炉水位の設定点を所定の変更幅だけ下方に変更する
ので、原子炉スクラム時において過度の原子炉水位低下
を招くことがない。

【００３４】図５において、原子炉スクラム信号の発生
から一定時間経過後、例えば１０秒後に成立する信号ａ
をＡＮＤ回路１４ａに入力する。また、ＡＮＤ回路１４
ａには、原子炉の給水系統が正常であることを示すター
ビン駆動給水ポンプ２台運転中の信号ｂが入力される。
そして、ＡＮＤ回路１４ａにより、原子炉スクラム信号
の発生から一定時間が経過し、かつ原子炉の給水系統が
正常であることを判定し、原子炉水位の設定点の第１の
変更幅指令を出力する。この第１の変更幅指令は、図９
に示した従来の変更幅と同様に原子炉水位を下方に６０
ｃｍ下げるようにしたものである。これは、タービン駆
動給水ポンプ６が２台運転中であるときは、給水能力は
正常であり、従来と同様に原子炉水位を下方にするよう
な設定点に変更させても問題がないからである。

【００３５】一方、タービン駆動給水ポンプ６のうちの
１台がトリップしたような給水系統の異常により原子炉
スクラムが発生した場合には、原子炉水位の設定点を下
方に変更する動作は行わない。この場合、主蒸気流量Ｑ
１と給水流量Ｑ２とのミスマッチにより原子炉水位は上
昇するが、原子炉スクラムの原因が原子炉水位低（レベ
ル３）により原子炉スクラムに至ったものであるので、
原子炉水位を下方にするように、その設定点を変更させ
なくても特に問題がないからである。

【００３６】図６は、本発明の第３の実施例を示すロジ
ック構成図である。この第３の実施例は、図５に示した
第２の実施例に対し、原子炉の給水系統が正常であるか
否かを判定する条件として、原子炉水位が所定値以上で
あるか否かを判定するようにしたものである。この場合
の原子炉水位としては、原子炉スクラムに至る原子炉水
位低（レベル３）以上であることを採用している。その
他は図５に示した第２の実施例と同様であるので、説明
は省略する。

【００３７】図７は、本発明の第４の実施例を示すロジ
ック構成図である。この第４の実施例は、図５に示した
第２の実施例に対し、原子炉の給水系統が正常であるか
否かを判定する条件として、原子炉水位が所定値以上で
あることを追加して設けたものである。この場合の原子
炉水位としては、原子炉スクラムに至る原子炉水位低
（レベル３）以上であることを採用している。従って、
この第４の実施例では、タービン駆動給水ポンプが２台
運転中であり、かつ原子炉水位が所定値以上であるとき
に、原子炉の給水系統が正常であると判定することにな
る。その他は図５に示した第２の実施例と同様であるの
で、説明は省略する。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、原子炉ス
クラム時に動作する原子炉水位の設定点変更機能は、そ
の原子炉の運転状態に応じて適切に原子炉水位を変更す
るように動作するので、原子炉スクラム時における原子
炉水位の設定点の変更機能による不必要な原子炉水位の
低下を抑制できる。また、その後の原子炉水位の回復過
程での給水流量と主蒸気流量のミスマッチによる不必要
な原子炉水位の上昇も抑制できる。

【００３９】即ち、給水系統の異常による原子炉水位低
により原子炉スクラムが発生したときは、原子炉水位の
設定点の変更幅を通常の場合よりも小さくするので、原
子炉水位を適正な範囲に保持できる。このため、本発明
による沸騰水型原子力発電所の給水制御装置を使用する
と安全性の改善効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すロジック構成図。

【図２】本発明の第１の実施例における給水系統の異常
による原子炉水位低により原子炉スクラムが発生した場
合の動作を示すフローチャート。

【図３】本発明の第１の実施例における主蒸気流量と給
水流量との特性図。

【図４】本発明の第１の実施例における原子炉水位の特
性を示す特性図。

【図５】本発明の第２の実施例を示すロジック構成図。

【図６】本発明の第３の実施例を示すロジック構成図。

【図７】本発明の第４の実施例を示すロジック構成図。

【図８】沸騰水型原子力発電所の系統図。

【図９】従来例を示すロジック構成図。

【図１０】従来例の動作を示すフローチャート。

【図１１】従来例における主蒸気流量と給水流量との特
性図。

【図１２】従来例における原子炉水位の特性を示す特性
図。

【符号の説明】

１ 主蒸気管 ２ 主蒸気加減弁 ３ タービン ４ タービンバイパス弁 ５ 復水器 ６ 給水ポンプ ７ 再循環ポンプ ８ 給水配管 ９ 圧力容器 １０ 再循環配管 １１ ジェットポンプ １２ 主蒸気隔離弁 １３ 主蒸気止め弁 １４ ＡＮＤ回路 １６ 炉心部 １７ 給水制御装置 １８ 原子炉水位

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉スクラム発生時の蒸気流量と給水
   流量とのミスマッチにより生じる原子炉水位の上昇を抑
   制するために、原子炉スクラム信号の発生から一定時間
   が経過したときに前記原子炉水位の設定点を下方に変更
   するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置に
   おいて、前記原子炉スクラム信号の発生から前記一定時
   間が経過し、かつ前記原子炉の給水系統が正常であると
   きには、前記原子炉水位の設定点を所定の変更幅だけ下
   方に変更し、前記原子炉の給水系統が正常でないときに
   は、その状態での給水能力に応じた変更幅だけ前記原子
   炉水位の設定点を変更するようにしたことを特徴とする
   沸騰水型原子力発電所の給水制御装置。
2. 【請求項２】 原子炉スクラム発生時の蒸気流量と給水
   流量とのミスマッチにより生じる原子炉水位の上昇を抑
   制するために、原子炉スクラム信号の発生から一定時間
   が経過したときに前記原子炉水位の設定点を下方に変更
   するようにした沸騰水型原子力発電所の給水制御装置に
   おいて、前記原子炉スクラム信号の発生から前記一定時
   間が経過し、かつ前記原子炉の給水系統が正常であると
   きに、前記原子炉水位の設定点を所定の変更幅だけ下方
   に変更するようにしたことを特徴とする沸騰水型原子力
   発電所の給水制御装置。
3. 【請求項３】 前記原子炉の給水系統が正常であること
   の条件は、タービン駆動給水ポンプが２台運転中である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の沸騰水
   型原子力発電所の給水制御装置。
4. 【請求項４】 前記原子炉の給水系統が正常であること
   の条件は、前記原子炉水位が所定値以上であることを特
   徴とする請求項１又は請求項２に記載の沸騰水型原子力
   発電所の給水制御装置。
5. 【請求項５】 前記原子炉の給水系統が正常であること
   の条件は、タービン駆動給水ポンプが２台運転中であ
   り、かつ前記原子炉水位が所定値以上であることを特徴
   とする請求項１又は請求項２に記載の沸騰水型原子力発
   電所の給水制御装置。