JPH11295470A - 原子力プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉圧力容器内蔵型再循環ポンプの電源系統
の合理化と原子力プラント建設のコストダウンを図る。 【解決手段】原子炉圧力容器１の炉心２の冷却材３を再
循環させるモータ回転力のみを駆動源として利用する機
能を持った第１の再循環ポンプ４と、モータ回転力およ
び蒸気タービン回転力を駆動源として利用する機能を持
った第２の再循環ポンプ５と、これら第１および第２の
再循環ポンプ４，５に給電するポンプ電源装置と、この
ポンプ電源装置を冷却するための第１の冷却系統と、第
２の再循環ポンプのモータ部および駆動用蒸気タービン
の運転冷却を行う第２の冷却系統とからなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉圧力容器内
蔵型再循環ポンプ（以下、第１の再循環ポンプと記す）
とタービン駆動原子炉圧力容器内蔵型再循環ポンプ（以
下、第２の再循環ポンプと記す）とを備えた原子力プラ
ントに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、第１の再循環ポンプを有する原
子力プラントにおいては、所定の炉心冷却材流量（以
下、炉心流量と記す）を得るために原子炉圧力容器内部
に再循環ポンプ複数台を設置している。その一例として
第１の再循環ポンプ10台を設置する原子力プラントにつ
いて図９により従来例を説明する。

【０００３】図９は電源系統の構成を概略的に示してい
る。図９中、符号４は第１の再循環ポンプで、この第１
の再循環ポンプ４には各々の第１の再循環ポンプ４毎に
駆動制御のための静止形再循環ポンプ電源装置（以下、
ポンプ電源装置と記す）６が設置されている。

【０００４】これらは、第１の再循環ポンプ４が２台の
組と、第１の再循環ポンプ４が３台の組との二系列に区
分されてそれぞれ常用高圧母線22に接続される。この
内、３台の組には、常用高圧母線22に接続されているポ
ンプ電源装置６の電源上流側に接続した流体継手無しの
ＭＧセット（電動発電機）19が設置されている。

【０００５】このような電源構成では、常用高圧母線に
おいて電源供給を不能にする異常状態（以下、電源喪失
と記す）が発生した場合および常用高圧母線22の瞬時停
電（以下、瞬停と記す）が発生した場合、ポンプ電源装
置６および第１の再循環ポンプ４の電源がＭＧセット19
によって確保されることで、第１の再循環ポンプ４の回
転数の低下が緩和されて、炉心流量の急激な減少が緩和
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第１の再循環ポンプ４
を有する原子力プラントにおいては、電源喪失および瞬
停時に再循環ポンプ回転数が低下して炉心流量が急激に
減少することを緩和するために複数台のポンプ電源装置
６の電源上流側にＭＧセット19を設置しているが、これ
らＭＧセット19とポンプ電源装置６とその冷却系を含む
付帯設備の設置には原子炉建屋内に占める容積が大きい
ことで、原子力プラントの建設費用を押し上げる要因と
なる課題がある。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、従来の第１の再循環ポンプを有する原子力プ
ラントが具備するＭＧセットの持つ、電源喪失および瞬
停が発生した場合の炉心流量の急激な減少を緩和する機
能を維持した状態で第１の再循環ポンプ電源系統を合理
化することにより、原子力プラント建設のコストダウン
を図ることができる原子力プラントを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、第１の再循環ポンプおよび第２の再循環ポンプを下
部に備えた原子炉圧力容器と、この原子炉圧力容器の上
部側面に接続した主蒸気管と、この主蒸気管から分岐さ
れて前記第２の再循環ポンプに接続した調整弁を有する
蒸気配管と、前記第１の再循環ポンプおよび第２の再循
環ポンプに給電するポンプ電源装置と、このポンプ電源
装置と前記調整弁との間に制御信号ケーブルを介して接
続した再循環流量制御系および弁制御器とを具備してな
ることを特徴とする。

【０００９】請求項１の発明によれば、第１の再循環ポ
ンプを有する原子力プラントにおいて、第２の再循環ポ
ンプを組み込むことにより、電源喪失および瞬停発生時
において、原子炉発生蒸気流量が急激に減少しないこと
を利用して、そのタービン駆動力によって再循環ポンプ
回転数を維持し、炉心流量の急激な減少を緩和すること
ができる。また、これによってＭＧセットを削除するこ
とができ、原子力プラント建設のコストダウンを図るこ
とができる。

【００１０】請求項２に対応する発明は、前記第１の再
循環ポンプと第２の再循環ポンプとを組み合わせて５台
１組の再循環ポンプ群とし、この５台１組の再循環ポン
プ群に給電するポンプ電源装置１台と、このポンプ電源
装置１台および前記５台１組の再循環ポンプ群を２組備
えてなることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明によれば、所定の原子炉冷
却材流量を確保することができるため、電源喪失および
瞬停時に再循環ポンプ回転数が低下して炉心流量が急激
に減少することを緩和できる。

【００１２】請求項３に対応する発明は、前記第２の再
循環ポンプは、インペラを取付けたシャフトと、このシ
ャフトを回転させるモータ部と、このモータ部の下方に
延長した前記シャフトの同軸上に取付けた蒸気タービン
と、この蒸気タービンに原子炉発生蒸気を導く蒸気配管
と、前記蒸気タービンの排気を導く排気用配管とを具備
したことを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明によれば、第２の再循環ポ
ンプにおいて、インペラおよびシャフトと、それらを回
転させるモータ部を有し、このモータ部下部に延長した
シャフト同軸上に、インペラおよびシャフトを回転させ
るための蒸気タービンと、その蒸気タービンに原子炉発
生蒸気を導く配管とその蒸気タービンの排気を導く配管
を有することにより、請求項１の発明と同様の作用効果
を奏する。

【００１４】請求項４に対応する発明は、前記第２の再
循環ポンプは前記モータ部を回転させるための再循環ポ
ンプ用発電機と、この再循環ポンプ用発電機を駆動する
ための蒸気タービンとを有することを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明によれば、再循環ポンプに
おいて、インペラおよびシャフトと、それらを回転させ
るモータ部を有し、このモータを回転させるための発電
機と、その発電機を駆動するための蒸気タービンと、そ
の蒸気タービンに原子炉発生蒸気を導く配管とその蒸気
タービンの排気を導く配管を有することにより、請求項
３と同様の作用効果を奏する。

【００１６】請求項５に対応する発明は、前記第２の再
循環ポンプは原子炉出力が低い運転領域では前記ポンプ
電源装置を駆動電源とし、前記原子炉出力が高い運転領
域では原子炉発生蒸気によって駆動する前記蒸気タービ
ンの回転力を駆動源として切り替える機構を有すること
を特徴とする。

【００１７】請求項５の発明によれば、第２の再循環ポ
ンプにおいて、原子炉出力が低い運転領域では、ポンプ
電源装置を駆動電源として利用し、原子炉出力が高い運
転領域では、原子炉発生蒸気によって駆動する蒸気ター
ビンの回転力を駆動源として切り替えることで所定の炉
心冷却材流量を確保することにより、請求項３の発明と
同様の作用がある。

【００１８】請求項６に対応する発明は、前記第２の再
循環ポンプは前記第１の再循環ポンプが通常運転状態に
あるとき、前記原子炉圧力容器内からの発生蒸気を前記
第２のポンプ駆動用蒸気タービンに導き、前記第２の再
循環ポンプを停止状態から通常運転状態へ起動，運転制
御する機構を有することを特徴とする。

【００１９】請求項６の発明によれば、第１の再循環ポ
ンプが通常運転中にある制御状態において、第２の再循
環ポンプについて、原子炉発生蒸気をポンプ駆動用蒸気
タービンに導くことで、ポンプ停止状態から通常運転状
態へ起動，運転制御することにより、請求項３の発明と
同様の作用がある。

【００２０】請求項７に対応する発明は、前記第２の再
循環ポンプは前記第１の再循環ポンプが通常運転中の制
御状態において、前記原子炉圧力容器内からの発生蒸気
をポンプ駆動用蒸気タービンに導き、前記ポンプ停止状
態から通常運転状態へ起動，運転制御する機構を有する
ことを特徴とする。

【００２１】請求項７の発明によれば、第１の再循環ポ
ンプにつき、そのモータ部および駆動用蒸気タービンの
運転冷却を同一の系統で行う。これにより冷却設備を合
理化することができ、原子力プラント建設のコストダウ
ンを図ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明に係る原子力プラントの第
１の実施の形態を図１および図２により説明する。図１
は、本実施の形態に係る原子力プラントにおいて、原子
炉圧力容器１から主蒸気管７を経て蒸気配管15に接続し
た第１の再循環ポンプ４および第２の再循環ポンプ５に
おける電源系概略図で、図２は図１における第２の再循
環ポンプ５の概略構成図を示している。

【００２３】すなわち、本実施の形態は、図１に示した
ように原子炉圧力容器１内の中央部に多数体の燃料集合
体が装荷された炉心２が設置されている。原子炉圧力容
器１の下部には炉心２で発生した熱を取り出す冷却材３
を強制循環させるための第１の再循環ポンプ４が４台と
第２の再循環ポンプ５が６台の合計10台の再循環ポンプ
設置されている。

【００２４】ここで、２台の第１の再循環ポンプ４と、
３台の第２の再循環ポンプ５が並列に接続されて５台１
組の再循環ポンプ群が構成されている。この５台１組の
再循環ポンプ群は二系統構成されている。これら二系統
の再循環ポンプ群にはそれぞれポンプ電源装置６が接続
されている。

【００２５】原子炉圧力容器１の上部側面に主蒸気管７
が接続されており、この主蒸気管７下流側は発電機用タ
ービン（図示せず）に接続している。主蒸気管７には分
岐して調整弁９を有する蒸気配管15が接続し、この蒸気
配管15の下流側は第２の再循環ポンプ５に接続してい
る。ポンプ電源装置６と調整弁９との間には制御信号ケ
ーブル21を介して再循環流量制御系14と弁制御器８が接
続している。図１中、符号18は発電機でポンプ電源装置
６に接続している。

【００２６】上記構成において、炉心２で発生した熱は
冷却材３の流量により効率よく除去され、第１の再循環
ポンプ４および第２の再循環ポンプ５の回転数を制御す
ることで、この冷却材流量を変化させて原子炉出力を制
御する。

【００２７】第２の再循環ポンプ５は、図２に示すよう
に上端部にインペラ10とこのインペラを取付けるシャフ
ト11と、このシャフト11を回転させるモータ部12と、こ
のモータ部12の下部に延長された同軸上にシャフト11を
回転させるための蒸気タービン13と、前記シャフト11，
モータ部12および蒸気タービン13を包囲するケーシング
25とからなっている。

【００２８】ケーシング25の下部には蒸気タービン13に
主蒸気管７からの原子炉発生蒸気24を導く蒸気配管15お
よび蒸気タービン13を回転させた後の排気用配管17を有
する。図２中、符号20はポンプ冷却系で、このポンプ冷
却系20からの冷却媒体23により蒸気タービン13およびモ
ータ部12が冷却される。

【００２９】蒸気タービン13の運転状態は、図１に示し
た再循環流量制御系14からの制御信号21を受けて、弁制
御器８によって調整弁９の弁位置を制御することにより
回転数制御される。４台の第１の再循環ポンプ４はポン
プ電源装置６からの電源のみで駆動する従来型の再循環
ポンプである。

【００３０】しかして、本実施の形態では第１の再循環
ポンプ４および第２の再循環ポンプ５を組み合わせ５台
１組として再循環ポンプ群を二系統構成し、この５台１
組の再循環ポンプ群にポンプ電源装置６を１台接続す
る。原子炉出力が低い領域ではポンプ電源装置６を駆動
電源として二系統の再循環ポンプ群のポンプ５台全ての
運転制御を行う。原子炉出力が高い領域ではポンプ駆動
用の蒸気タービン13を有する第２の再循環ポンプ５の制
御を蒸気タービン13の駆動に切り替えて運転制御を行
う。

【００３１】また、再循環ポンプ起動時においては、第
２の再循環ポンプ５は、第１の再循環ポンプ４の通常運
転状態において、弁制御器８によって調整弁９の弁位置
を制御し、原子炉圧力容器１からの発生蒸気を蒸気ター
ビン13に導くことで、蒸気タービン13の運転制御を行
い、第２の再循環ポンプ５を停止状態から通常運転状態
へ移行することができる。

【００３２】本実施の形態によれば、第１の再循環ポン
プ４および第２の再循環ポンプ５を有する原子力プラン
トにおいて、電源喪失および瞬停発生時に原子炉発生蒸
気流量が急激に減少することはなく、また万一急激な減
少となった場合においても、蒸気タービン13の回転力を
利用することで再循環ポンプ回転数の低下を緩和するこ
とができ、炉心流量の急激な減少を緩和することができ
る。

【００３３】これにより従来のＭＧセットの機能を維持
したままの状態でＭＧセットとその付帯設備を削除する
ことが可能となり、また、再循環ポンプおよびＭＧセッ
トの冷却系を合理化することが可能となる。

【００３４】つぎに図３により本発明の第２の実施の形
態を説明する。本実施の形態が第１の実施の形態と異な
る点は、図３に示したように第１の再循環ポンプ４を３
台，第２の再循環ポンプ５を２台１組とする再循環ポン
プ群を二系統構成したことにある。

【００３５】その他の部分は第１の実施の形態と同様な
ので、図３中、図１と同一部分には同一符号を付して重
複する部分の説明は省略する。本実施の形態による作用
効果は第１の実施の形態とほぼ同様なので、それらの説
明は省略する。

【００３６】つぎに図４により本発明の第３の実施の形
態を説明する。本実施の形態が第１の実施の形態と異な
る点は、図４に示したように第１の再循環ポンプ４を４
台，第２の再循環ポンプ５を１台１組とする再循環ポン
プ群を二系統構成したことにある。

【００３７】その他の部分は第１の実施の形態と同様な
ので、図４中、図１と同一部分には同一符号を付して重
複する部分の説明は省略する。本実施の形態による作用
効果は第１の実施の形態とほぼ同様なので、それらの説
明は省略する。

【００３８】つぎに図５により本発明の第４の実施の形
態を説明する。本実施の形態が第１の実施の形態と異な
る点は、蒸気配管15と第２の再循環ポンプ５との間に再
循環ポンプ用発電機16を設けたことにある。すなわち、
第２の再循環ポンプ５の３台は１台の再循環ポンプ用発
電機16と接続し、この発電機16により回転駆動される。

【００３９】その他の部分は第１の実施の形態とほぼ同
様なので、それらの説明は省略する。本実施の形態によ
れば、発電機16で第２の再循環ポンプ５を駆動する以外
はほぼ同様なので、それらの作用効果の説明は省略す
る。

【００４０】つぎに図６により本発明の第５の実施の形
態を説明する。本実施の形態が第４の実施の形態と異な
る点は、図６に示したように第１の再循環ポンプ４を３
台，第２の再循環ポンプ５を２台１組とする再循環ポン
プ群を二系統構成し、２台の第２の再循環ポンプ５を再
循環ポンプ用発電機16に接続したことにある。

【００４１】その他の部分については図５と同様なの
で、同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明
は省略する。なお、本実施の形態の作用効果は第４の実
施の形態と同様なので、それらの説明は省略する。

【００４２】つぎに図７により本発明の第６の実施の形
態を説明する。本実施の形態が第４の実施の形態と異な
る点は、図７に示したように第１の再循環ポンプ４を４
台，第２の再循環ポンプ５を１台１組とする再循環ポン
プ群を二系統構成し、１台の第２の再循環ポンプ用発電
機16に接続したことにある。その他の部分については図
５と同様なので、同一部分には同一符号を付して重複す
る部分の説明は省略する。なお、本実施の形態の作用効
果は第４の実施の形態と同様なので、それらの説明は省
略する。

【００４３】つぎに図８により本発明の第７の実施の形
態を説明する。本実施の形態は第２の再循環ポンプ５の
冷却系にある。すなわち、３台の第２の再循環ポンプ５
のモータ部12，再循環ポンプ用発電機16および駆動用蒸
気タービン13の運転冷却には、同一のポンプ冷却系20を
用い、このポンプ冷却系20からの冷却媒体23を流して除
熱を行う。本実施の形態によれば、冷却設備を合理化す
ることができ、原子力プラント建設のコストダウンを図
ることができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、既設のＭＧセットの効
果を維持しながら原子炉圧力容器内蔵型再循環ポンプの
電源系の合理化を図り、これにより原子力プラント建設
のコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子力プラントの第１の実施の形
態を示す系統図。

【図２】図１における第２の再循環ポンプを示す概略構
成図。

【図３】本発明に係る原子力プラントの第２の実施の形
態を示す系統図。

【図４】本発明に係る原子力プラントの第３の実施の形
態を示す系統図。

【図５】本発明に係る原子力プラントの第４の実施の形
態を示す系統図。

【図６】本発明に係る原子力プラントの第５の実施の形
態を示す系統図。

【図７】本発明に係る原子力プラントの第６の実施の形
態を示す系統図。

【図８】本発明に係る原子力プラントの第７の実施の形
態を示す系統図。

【図９】従来の原子力プラントの再循環ポンプ内蔵型原
子炉の再循環系電源系統を示す系統図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…炉心、３…冷却材、４…原子
炉圧力容器内蔵型再循環ポンプ（第１の再循環ポン
プ）、５…タービン駆動原子炉圧力容器内蔵型再循環ポ
ンプ（第２の再循環ポンプ）、６…ポンプ電源装置、７
…主蒸気管、８…弁制御器、９…調整弁、10…インペ
ラ、11…シャフト、12…モータ部、13…蒸気タービン、
14…再循環流量制御系、15…蒸気配管、16…再循環ポン
プ用発電機、17…排気用配管、18…発電機、19…流体継
手なしのＭＧセット、20…ポンプ冷却系、21…制御信号
ケーブル、22…常用高圧母線、23…冷却媒体、24…蒸
気、25…ケーシング。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の再循環ポンプおよび第２の再循環
   ポンプを下部に備えた原子炉圧力容器と、この原子炉圧
   力容器の上部側面に接続した主蒸気管と、この主蒸気管
   から分岐されて前記第２の再循環ポンプに接続した調整
   弁を有する蒸気配管と、前記第１の再循環ポンプおよび
   第２の再循環ポンプに給電するポンプ電源装置と、この
   ポンプ電源装置と前記調整弁との間に制御信号ケーブル
   を介して接続した再循環流量制御系および弁制御器とを
   具備してなることを特徴とする原子力プラント。
2. 【請求項２】 前記第１の再循環ポンプと第２の再循環
   ポンプとを組み合わせて５台１組の再循環ポンプ群と
   し、この５台１組の再循環ポンプ群に給電するポンプ電
   源装置１台と、このポンプ電源装置１台および前記５台
   １組の再循環ポンプ群を２組備えてなることを特徴とす
   る請求項１記載の原子力プラント。
3. 【請求項３】 前記第２の再循環ポンプは、インペラを
   取付けたシャフトと、このシャフトを回転させるモータ
   部と、このモータ部の下方に延長した前記シャフトの同
   軸上に取付けた蒸気タービンと、この蒸気タービンに原
   子炉発生蒸気を導く蒸気配管と、前記蒸気タービンの排
   気を導く排気用配管とを具備したことを特徴とする請求
   項１記載の原子力プラント。
4. 【請求項４】 前記第２の再循環ポンプは前記モータ部
   を回転させるための再循環ポンプ用発電機と、この再循
   環ポンプ用発電機を駆動するための蒸気タービンとを有
   することを特徴とする請求項３記載の原子力プラント。
5. 【請求項５】 前記第２の再循環ポンプは原子炉出力が
   低い運転領域では前記ポンプ電源装置を駆動電源とし、
   前記原子炉出力が高い運転領域では原子炉発生蒸気によ
   って駆動する前記蒸気タービンの回転力を駆動源として
   切り替える機構を有することを特徴とする請求項３記載
   の原子力プラント。
6. 【請求項６】 前記第１の再循環ポンプが通常運転状態
   にあるとき、前記原子炉圧力容器内からの発生蒸気を前
   記第２の再循環ポンプ駆動用蒸気タービンに導き、前記
   第２の再循環ポンプを停止状態から通常運転状態へ起
   動，運転制御する機構を有することを特徴とする請求項
   ３記載の原子力プラント。
7. 【請求項７】 前記第２の再循環ポンプはそのモータ部
   および駆動用蒸気タービンの運転冷却を同一の系統で行
   う冷却系統を有することを特徴とする請求項３記載の原
   子力プラント。