JPS599595A - 原子炉の補機冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は原子炉の補機冷却装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図および第２図を参照して従来例を説明する。第１
図は原子炉の補機冷却設備の櫃略構成図である。図中り
は負荷側ループを、ヱは淡水ループを、ｌは海水ループ
をそれぞれ示す。

上記負荷側ループＬは冷却対象としての原子炉補機４を
収容した配管５とこの配管５に介在する循環ボン７″６
とから構成されており熱交換器７を介して上記淡水ルー
フ°互と熱交換し除熱される構成である。上記淡水ルー
プ互は配管８とこの配管８に介挿された淡水循環ポンプ
９とから構成されており熱交換器１０を介して前記海水
ループ互と熱交換する構成である。上記海水ループ互は
配管１１とこの配管１１に接続された海水ポンｆ１２と
から構成されており、海水ポンプ１２により海水を汲み
上げ上記熱交換器１０（−送り込み前記淡水ルーｆｊを
除熱し、昇温した海水を再び海へ放出する構成である。

上記淡水ルーｆ２の配管８にはサージタンク１３が連結
されている。このサージタンク１３は上記配管１８、淡
水循環ボンｆ９および熱交換器７，１０より高い位置に
設置されており配管８内を通流する淡水冷却水の熱膨張
吸収の為の緩衝器としての機能、また上記淡水循環ボン
ｆ９等の軸封部漏洩水およびブロー水を補給する機能を
有している。そして上記淡水ループＺの配管８１：は放
射能濃度検出器１４が設置されている。すなわち前記負
荷側ループｌの配管５内を通流する冷却水は高放射能を
含んでいる場合があり、前記熱交換器７に漏洩が生じる
と熱交換器７の伝熱管（図示せず）を介して淡水ループ
互の配管８内に流入する。そこで上記放射能濃度検出器
１４により配管８内の放射能濃度を測定して熱交換器７
に漏洩が生じたことを検出する構成である。

以上の構成の原子炉の補機冷却装置において定期点検時
耐圧テストが行なわれる。例えば前記熱交換器７の耐圧
テストは第２図に示すように熱交換器７の入口弁１５．
出口弁１６を閉弁しこの出目弁１６と熱交換器７との間
≦二介在する開閉弁１７を介して圧力水を供給し所定の
圧力をかける。そして上記開閉弁１７を閉弁し前記入口
弁１５と熱交換器７との間に設けられた圧力計１８によ
って圧力の時間変化を監視する。

そして所定時間経過しても圧力降下がなければ上記熱交
換器７の伝熱管（図示せず）に漏洩は無いと判断する。

そして他の熱交換器、配管等も同様な方法で耐圧テスト
を行ない漏洩の有無を検査する。

また通常運転中には前述した放射能濃度検出器１４によ
り淡水ループｌの配管８内を通流する淡水冷却水の放射
能濃度を監視しており、それによって熱交換器７の漏洩
の有無を検出することができる。

〔背景技術の問題点〕

上記構成Ｃ二よると補機冷却装置の漏洩検査は定期点検
時に行なう耐圧テスト以外（＝は行なわれておらず通常
運転中にはわずか（二放射能濃度検出器１４による淡水
ループ互の配管８内の放射能濃度監視のみが行なわれて
いるにすぎない。

またこの放射能濃度検出器１４も配管８内の放射能濃度
が所定の濃度以上になるまでは検出できず高′Ｎ度の監
視を行なうことができないという不具合があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは、漏洩の早期発見および漏
洩の識別を可能とし、それＣ二よって漏洩（二対する早
期処置ができ安全性を向上させることができる原子炉の
補機冷却装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明ｆ二よる原子炉の補機冷却装置は、原子炉の補機
な収容する負荷側ループと、この負荷側ループと熱交換
し負荷側ループより系統圧が低い１次冷却系と、この１
次冷却系と熱交換し１次冷却系より系統圧が低い２次冷
却系と、上記１次冷却系に連結され１次冷却系（二冷却
材を補給するタンクと、このタンクに連結されタンク内
（二冷却材を補給する冷却材補給系と、上記タンク内の
冷却材量の変化量を検出する冷却材変化量検出機構と、
この冷却材変化量検出機構の検出信号を処理し漏洩の有
無を判断する演算回路と、この演算回路の演算結果を表
示する表示機構とを具備した構成である。

すなわちタンク内の冷却材量の変化量を冷却材変化量検
出機構により検出しこの検出結果を演算回路によって処
理し漏洩の有無の判断、漏洩の識別を行なう構成である
。

したがって漏洩の早期発見はもとより漏洩の識別をも行
なうことができ、それによって早期処置例えば原子炉補
機を収容した負荷側ループから１次冷却系に漏れた場合
放射能を含んだ冷却材が１次側に流出する。さらに１次
側（二漏洩が発生して２次側Ｃ二流出するといった事故
を最小限にとどめることができ安全性を大いＣ二面上さ
せることができる。また１次冷却系Ｃ：連結されたタン
ク内の冷却材の変化量か“ら漏洩の有無等を判断してい
るので、負荷側ループに漏洩が発生したのかそれとも１
次冷却系あるいは２次冷却系に漏洩が発生したのかを識
別することができ、きわめて高精度の漏洩検出を行なう
ことができる。

〔発明の実施例〕

第３図ないし第８図を参照して本発明の一実施例を説明
する。第３図は原子炉の補機冷却設備の概略構成図であ
る。図中１０１は負荷側ループを、１０２は淡水ルーズ
を、１０３は海水ループをそれぞれ示す。上記負荷側ル
ーｆ１０ノは冷却対象としての原子炉補機１０４を収容
した配管１０５とこの配管１０５に介在する循環ポンプ
１０６とから構成されており熱交換器１０７を介して上
記淡水ルーフ”２１７ノと熱交換し除熱される構成であ
る。上記淡水ループ１０２は配管１０８とこの配管１０
＆！”ニー介挿された淡水循環？ンプ１０９とから構成
されており熱交換器１１０を介して前記海水ルーｆ１０
Ｂと熱交換する構成である。上記海水ルーｆ１０３は配
管１１１とこの配管１１１　Ｃ接続された海水ボソグ１
１２とから構成されており、海水ポンプＪ　Ｊ　Ｊ　ｌ
二より海水を汲み上げ上記熱交換器１１０に送り込み口
１１記淡水ループ１０２を除熱し、昇温した海水を再び
海へ放出する構成である。上記淡水ループＬμノの配管
１０８（二はサージタンク１１３が連結されている。こ
のサージタンク１１３は上記配管１０８淡水循環ポンｆ
１０９および熱交換器１０７，１１０より高い位置Ｃ：
設置されており配管１０８内を通流する淡水冷却水の熱
膨張吸収の為の緩衝器としての機能、また上記淡水循環
ボンｆ１０９等の漏洩水およびブロー水を補給する機能
を有している。上記サージタンク１１３には冷却材補給
系１１４が開閉弁１１５を有する配管１１６を介して接
続されておりサージタンク１１３内に淡水冷却水を補給
する構成でｉする。

上記サージタンク１１３内の冷却相変化量を検出する冷
却材変化量検出機構Ｕｌが設けられている。この冷却材
変化値検出機構１１７は前記冷却材補給系１１４の配管
１１６（二設置された流速針１１８．サージタンク１１
３内口設置されサージタンク１１３内冷却材液位を測定
する液位検出器１１９とから構成されている。

そして上記流速計１１８．液位検出器１１９はケーブル
１２０，１２１を介して演算回路１２２に接続されてい
る。この演算回路１２２の構成を第４図（二示す。′す
なわち上記液位検出器１１９の検出信号はケーブル１２
１を介して第１の演算器１２４　（二人力し、第１の演
算器１２４は上記検出信号をもとに単位時間当りのサー
ジタンク１１３内の冷却材変化量Ｑ１を算出する。一方
前記流速計１１８の検出信号はケーブル１２０を介して
第２の演算器１２５に入力し、第２の演算器１２５は一
ヒ記検出信号をもと（＝冷却材補給系１１４からサージ
タンク１１３への単位時間当りの補給量Ｑ２を算出する
。そして上記第１の演算器１２４および第２の演算器１
２５の信号は減算器１２６に入力し、減算器１２６はＱ
Ｉ　　　Ｑｔを算出し第３の演算器１２７に入力する。

算３の演算器１２７は上記ＱＩ　Ｑｔを（二人力する。

比較器１２８は上記−（ＱＩＱｇ）ｄｉ と信号発生器１２９から出力信号εとを比較し漏洩の有
無および漏洩の識別を行なう構成である。すなわち第３
の演算器１２７からの信号’　　（Ｑｓ　　Ｑｍ　）が
−（ＱＩＱり＞εであればケｄｔ　　　　　　　　　　
　　　　　　ｄｉ−プルｉｓｏを介して信号を出力し。

’　（Ｑｌ−Ｑｔ　）＜　　’　”’Ｃあればケーブル
１３１をｄｉ 介して信号を出力し、−砿〈π（Ｑｔ　　Ｑｔ　）＜’
のとき（：は信号を出力しない構成である。

次に上記演算回路１２２の演算結果を表示する表示機構
としての警報表示回路１３２について第５図を参照して
説明する。図中１３３゜１３４は電源ラインを示す。前
記冷却材変化量検出機構１１２の比較器１２８からの信
号の内ケーブル１３０を介して出力される信号により閉
成する接点１３５とリレー１８６が直列に上記電源ライ
ン１３３．１３４４＝設けられている。

そしてこのリレー１３６の励磁により閉成する接点１３
７と前記比較器１２８からの信号の内ケーブル１３）を
介して出力される信号により開成する接点１３８との直
列回路が上記接点１３５（−並列に設けられている。そ
して上記リレー１３６の励磁１：より閉成する接点１３
９と第１の警報表示器１４０との直列回路が前記電源ラ
イン１３３，１３４間に設けられている。

そして上記ケーブル１３１を介して出力される信号（二
より閉成する接点１４１とリレー１４２との直列回路が
電源ライン１３３，１３４間（二設けられている。この
リレー１４１の励磁（二より閉成する接点１４３と前記
ケーブル１３０を介して出力される信号Ｃ二より開成す
る接点１４４との直列回路が前記接点１４１に並列に設
けられている。さらに上記リレー１４２の励磁（二より
閉成する接点１４５と第２の警報表示器１４６との直列
回路が前記電源ライン１３３，１３４間（二設けられて
いる。すなわち比較器１２８からケーブル１３０を介し
て信号が出力された場合、換言すればＨ（Ｑｌ　−Ｑｔ
　）＞εのときには第１の静観表示器１４０（二より警
報表示がなされ、一方ケーブル１３１を介して信号が出
力された場合、換言すれば−ａ　ｔ　（Ｑｌ　−Ｑｔ　
）　＜−εのときには上記第２の警報表示器１４６によ
り警報表示がなされる構成である。

次にｍＪ記サすジタンク１１３内冷却祠液位の時間変化
例を３つの場合（二分けて説明する。まず第１の場合と
して通常運転時ポンプ軸封部等の漏洩およびブロー水の
為に淡水ループ１０２内の冷却水流量は第６図（、）に
示すように除々（＝減少する。サージタンク１１３内冷
却材液位の減少率を−とすると、サージタンク１１３内
ｔ ｈ 冷却材流量の減少量はπ・Ｓｌ　である。ただしＳｌは
サージタンク１１３の底面積である。そして液位があら
かじめ設定された低レベル（ｈＬＯＷ）に達すると前記
冷却材補給系１１４からの冷却材補給が開始される。そ
して液位があらかじめ設定された高レベル（ｈ　ＨＩＧ
Ｆ（）　Ｃ達すると冷却材補給は停止す−ろ。第２の場
合としては前記熱交換器１０７の伝熱管（図示せず）（
二漏洩が発生し負荷側ルーｆ１０）より淡水ループ１０
２に冷却材が流れ込み第７図（、）に示すようにサージ
タンク１１３内液位が高くなる場合がある。（図中ｔｏ
は漏洩発生時を示す）そして第３の場合としては第８図
（、）に示すようにサージタンク１１３の液位が低くな
る場合がある。

これは前記熱交換器１１０の伝熱管（図示せず）（：漏
洩が発生し淡水ルーツ１０２側から海水ルーｆｌ　０３
側に冷却材が流出した場合および淡水ルーｆ１０２の配
管１０８に漏洩が発生して冷却材が流出した場合である
。

以上３つの漏洩形態を前記演算回路１２２により識別判
断し、第１の場合Ｃ二は信号を出力せず第２の場合には
ケーブル１３０を介して信号を出力し第１の警報表示器
１４０により警報表示を行ない第３の場合にはケーブル
１３１を介して信号を出力し第２の警報表示器１４６に
より警報表示を行なう構成である。

以上の構成をもと籠；作用を説明する。まず前記第１の
場合において冷却材補給系１１４かの’Ｊ１１ζ守 冷却材補給が行なわれてＷ蒼去梼には、サージ、′タン
ク１１３内冷却液位の減少率１「はほぼ一定値である。

このとき数位ｈ（１）は前記液位検出器１１９により測
定されケーブル１２１を介して第１の演算器１２４に入
力される。そして第１の演算器１２４では−Ｓ１なる演
算がなｔ され単位時間当りのサージタンク１１３内冷却材の変動
ｆｔｔＱｓ　に相当する信号が出力される。

ただしＳｌはサージタンク１１３の底面積とする。一方
前記流速計１１８により測定された冷却材補給系１１４
の配管１１６内の流速ｖ　（ｔ）はケーブル１２０を介
して第２の演算器１２５に入力する。第２の演算器１２
５ではｖ（１）・Ｓ、なる演算がなされ冷却材補給系１
１４からサージタンク１１３への単位時間当りの補給量
Ｑ２Ｃ二相当する信号を出力する。ただしＳ、は上記配
管１１６の断面積を示す。そして減算器１２６は上記両
信号を入力しＱｓ−Ｑｔなる演算を行なう。このとき冷
却材補給系１１４からの冷却材補給は行なわれていない
ので第６図（ｂ）に示すよう５二Ｑ１−Ｑｔ　＝（Ｑｓ
　）−０＝−ｑｔ　　（ただし−９１は淡水ルーツ１０
２の単位時間当り系統漏洩量を示す。）に相当する信号
を第３の演算器７２７　を二人力する。第３の演算器１
２７は上記Ｑｓ　　　Ｑｚを時間微分する。すなわち席
６図（Ｃ）に示すように、 となる。そして上記第３の演算器１２７は上記結果を比
較器１２８に入力する。比較器１２８は第３の演算器１
２７からの信号と信号発生器１２９からの信号εとを比
較する。この場合−８＜　　−（Ｑｘ　　Ｑｚ　）＝０
＜６ｉ であるから警報表示、回路１３２には信号は出力せずし
たがって警報表示も行なわれない。また′　　冷却材補
給系１１４からの冷却材補給が行なわれている場合には
前記τは正の値となる。したがって Ｑｒ　＝−・Ｓｔ　＝Ｑｔ　　Ｑｌ ｉ Ｑｓ　　　　Ｑ鵞　＝（Ｑｔ　　　　Ｑｔ　　　）　　
　Ｑ２　−　　ｑｔとなり以後上述した冷却材補給系１
１４からの冷却材補給が行なわれていない場合と同じで
あり動軸表示は行なわれない。

次に第２の場合すなわち熱交換器１０７の伝熱管に漏洩
が発生し負荷側ルーｆｌ　　０１より淡水ルーｆ１０２
ｃ冷却拐が流れ込んだ場合（二ついて説明する。このと
き ＱＩＱｔ　＝（Ｑ２Ｑｌ　＋ａｌｌ　）　　Ｑｌ　＝４
２　　ｑｔとなり第７図（ｂ）に示すようになる。ただ
しｑ２は負荷側ループ二１側から淡水ルーｆｘｏＪ側へ
の冷却相流入量を示す。そして第３の演算器１２７にて
π（Ｑｌ　−Ｑｔ　）なる演算が行なわれ第７図（Ｃ）
（二示すように漏洩が発生した時刻１゜ｉ二おいて正の
パルス信号が出力される。そして比較器１２８にて、上
記正のパルス信号と信号Ｓとの比較が行なわれる。この
場合 となり、ケーブル１３０を介して警報表示回路１３２（
二信号が出力される。そして上記警報表示回路１３２の
第１の警報表示器１４０により警報表示が行なわれる。

これによって例えば管理者は漏洩があったことを確認す
ることができかつその漏洩が、淡水ループ１０２より系
統圧の高い熱交換器１０７の伝熱管ζ二発生したことを
確認することができる。それ（二よって適切な処置例え
ば淡水ルーｆ１０２を停止し漏洩の発生した熱交換器１
０７を隔離し伝熱管の修理を行なうことができる。

次（二第３の場合すなわち熱交換換器１１０の伝熱管に
漏洩が発生し淡水ループ１０２側から海水ルーｆｘｏｓ
側Ｃ二冷却材が流出した場合および淡水ループ１０２の
配管１０８等に漏洩が発生した場合について説明する。

この場合にはｈ Ｑ１＝−・５＝Ｑｔ　　ｑｔ　　Ｑａ ｉ Ｑｓ　　Ｑ！＝（Ｑｌ　　Ｑｌ−ｑｌ　）　　Ｑ！＝　
　Ｑｔ−ｑａとなり第８図（ｂ）に示すようになる。た
だし−ｑ３は淡水ループ１０２からの冷却材流出社を示
す。

そして第３の演算器１２７にて−（Ｑｌ−Ｑ２）ｔ なる演算が行なわれ第８図（ｃ）に示すようＣ二漏洩が
発生した時刻ｔ１　　において負の／４’ルス信号が出
力される。そして比較器１２８にて上記負の／４’ルス
信号と信号εとの比較が行なわれる。この場合 となりケーブル１３１を介して警報表示回路１３２に信
号が出力される。そして上記警報表示回路１３２の第２
の警報表示器１４５（二より警報表示が行なわれる。こ
れによって管理者は漏洩があったことを確認することが
できかつその漏洩が熱交換器１１０の伝熱管（二あるい
は淡水ルー１１０２の配管１０８等（二発生したことを
確認することができる。そしてそれＣ二よって適切な処
置を施すことができる。

すなわちサージタンク１１３内冷却材液位を液位検出器
１１９により計測しかつ冷却材補給系１１４の配管１１
６内の冷却材流速を流速計１１８（二より計測してこれ
ら液位検出器１１９および流速計１１８の計測値をもと
ｆ二演算回路１２２により演算処理することにより漏洩
の有無はもとより漏洩の識別をもすることができる。

〔発明の効果〕

本発明による原子炉の補機冷却装置は、原子炉の補機な
収容する負荷側ループと、この負荷側ループと熱交換し
負荷側ループより系統圧が低い１次冷却系と、この１次
冷却系と熱交換し１次冷却系より系統圧が低い２次冷却
系と、上記１次冷却系に連結され１次冷却系に冷却材を
補給するタンクと、このタンクに連結されタンク内Ｃ二
冷却材を補給する冷却材補給系と、上記タンク内の冷却
ｔＪ量の変化量を検出する冷却材変化量検出機構と、こ
の冷却材変化量検出機構の検出信号を処理し漏洩の有無
を判断する演算回路と、この演算回路の演算結果を表示
する表示機構とを具備した構成である。

すなわちタンク内の冷却材量の変化量を冷却材変化量検
出ｍｅｔにより検出しこの検出結果を演算回路によって
処理し漏洩の有無の判…ｊ１漏洩の識別を行なう構成で
ある。

したがって漏洩の早期発見はもとより漏洩の識別をも行
なうことができ、それ（二よって早期処置例えば原子炉
補機を収容した負荷側ループから１次冷却系に漏れた場
合放射能を含んだ冷却材が１次側に、さらに１次側に漏
洩が発生して２次側に流出するといった事故を最小限に
とどめることができ安全性を大いに向上させることがで
きる。また１次冷却系に連結されたタンク内の冷却材の
変化量から漏洩の有無等を判断しているので、負荷側ル
ープに漏洩が発生したのかそれとも１次冷却系あるいは
２次冷却系に漏洩が発生したのかを識別することができ
きわめて高精度の漏洩検出を行なうことができる等その
効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示す図で第１図は補機冷
却装置の概略系統図、第２因は熱交換器の耐圧テストの
概略図、第３図ないし第８彬番←◆の詳細図、第５図は
警報表示回路Ｈ４：の詳細図、第６図（ａ）　、　（＋
））　、　（ｃ）は通常運転時におけるサージタンク液
位ｈ　（ｔ　）、　　（Ｑｔ−Ｑｖ　）および、ｆｉ（
ＱｔＱ、）の時間変化を示した図、第７図（ａ）　、　
（ｂ）　、　（ｃ）は負荷側熱交換器の伝熱管に漏洩が
発生し負荷側ループから淡水ループに冷却材が流れ込Ｘ
７だ場合における同上図、第８図（ａ）。 （ｂ）　、　（ｃ）は海水側熱交換器の伝熱管（＝漏洩
が発生した場合あるいは淡水ループの配管等に漏洩が発
生した場合における同上図である。 １０１・・・負荷側ループ、１０２・・・淡水ループ（
１次冷却系）、１０ノ・・・海水ルーｆ（２次冷却系）
、１１３・・・サージタンク（タンク）。 １１４・・・冷却材補給系、１１７・・・冷却材変化量
検出８！構、１２２−・・演算回路、１３２・・・警報
表示回路（表示機構）。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉の補機を収容する負荷側ループと、この負荷側ル
   ープと熱交換し負荷側ループより系統圧が低い１次冷却
   系と、この１次冷却系と熱交換し１次冷却系より系統圧
   が低い２次冷却系と、上記１次冷却系に連結され１次冷
   却系（二冷却材を補給するタンクと、このタンクＣ二連
   結されタンク内に冷却材を補給する冷却材補給系と、上
   記タンク内の冷却材量の変化量を検出する冷却材変化量
   検出機構と、この冷却材変化量検出機構の検出信号を処
   理し漏洩の有無を判断する演算回路と、この演算回路の
   演算結果を表示する表示機構とを具備したことを特徴と
   する原子炉の補機冷却装置。