JPS60108793A - 原子力発電プラントの原子炉隔離時冷却装置 - 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、原子力発電プラントの原子炉隔離時冷却装置
に係り、特に、冷却水ポンプ駆動用蒸気タービンに付設
された調速弁を好適に制御しうるようにした原子力発電
プラントの原子炉隔離時冷却装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、沸騰水型原子力発電プラントは、原子炉隔離時
冷却系（以下ＲＣＩＣという。）を備えており、原子炉
停止後、何かの原因で原子炉への給水系が停止された場
合に、原子炉内の蒸気を一部使用して給水２ンプ駆動用
蒸気タービンを起動せしめ、残留熱除去系の蒸気凝縮水
あるいは復水貯蔵タンク水等を原子炉内に注入して原子
炉の水位を維持し、炉心の冷却を行うようにしている。

このよりなＲＣＩＣを図面に基いて説明すると、第１図
に示すように、原子炉１に取付けられた主蒸気管２の途
中から蒸気管３が分岐され、原子炉隔離時には主蒸気管
２に設けられた主蒸気隔離弁４が全閉され、炉内蒸気が
蒸気管３により電動弁５、主蒸気止め弁６および調速弁
７を通して蒸気タービン８に導かれるようになっている
。この蒸気タービン８の出力軸には冷却水ポンプ９およ
び給油ポンプ１１が連結され、冷却水ポンプ９の駆動に
よって圧力抑制室１２あるいは図示を省略した復水貯蔵
タンクからの給水が原子炉１内に補給されるとともに、
給油ポンプ１１の駆動によって油タンク１３内の作動油
が調速弁７の弁駆動部１４に給油管１５を通して送給さ
れるようになっている。この給油管１５には油圧調整弁
１６が設けられている。

さらに、上記調速弁７の弁体７ａは、弁棒７ｂを介して
一端に支点７ｃを備えたレバー７ｄに連結され、このレ
バー７ｄの自由端７・は、上記弁駆動部１４を構成する
油筒ピストン１４ｍの出力軸に連結されている。また、
との油筒ピストン１４ｍの出力軸は、ばね１４ｂにより
上記弁体７ａが全開する方向に付勢されるとともに、制
御部１４ｅを通して前記給油ポンプ１１から送給される
作動油により該油筒ピストン１４ａの出力軸は往復作動
され、弁体７＆を開閉されるようになっている。

そして、原子炉スクラム時に主蒸気隔離弁４が閉じられ
て原子炉が蒸気タービン系から隔離され、この状態にお
いて原子炉給水系が停止すると、炉内圧力が上昇して安
全弁が作動し、炉内水位は次第に低下していく。原子炉
内水位が規定値を越えて降下するとＲＣＩＣＫ自動起動
信号が発せられ、電動弁５が全開される。主蒸気止め弁
６および調速弁７は、ＲＣＩＣの起動前から機械的に全
開されており、原子炉１内の蒸気が蒸気管３を通って蒸
気タービン８に流入して膨張回転仕事を与える。

これによって冷却水ポンプ９が起動され、原子炉内に冷
却水が補給される。また、給油ポンプ１１も蒸気タービ
ン８の起動によって運転が開始され、調速弁駆動部１４
に作動油が送給される。

〔背景技術の問題点〕

ところが、調速弁７の作動油は、蒸気タービン８の駆動
力が十分になり給油ポンプ１１の吐出圧が所定値以上に
なって初めて確保される。このため、蒸気タービン８の
起動時においては、調速弁７へ作動油が十分供給されず
、調速弁７０制御動作に遅れが生じてしまっていた。

すなわち第２図において、たとえば、時刻Ｔ。

にＲＣＩＣの自動起動信号が発せられたものとすると、
これと同時に電動弁５に全開信号すなわち蒸気タービン
起動信号が印加され、線図１で示すように電動弁５は６
１１時間かかつて全開する。この電動弁５が開放される
につれて、主蒸気があらかじめ全開されている主蒸気止
め弁６および調速弁７を通過して蒸気タービンに流入し
ていく。しかし、蒸気の流れ遅れがあるため、線図■で
表すように蒸気タービン８は時刻Ｔ。より△Ｔ２　時間
経過して回転の上昇が始められる。さらに、調速弁７に
は、前記蒸気タービン８が起動して初めて作動油が送給
され、調速弁７が閉じ動作を始めるのは、線図ｍで示す
ように蒸気タービン８の起動時点からさらに△Ｔ３時間
（時刻Ｔ。から６１４時間）経過してからである。そし
て、調速弁７が設定開度になるまでにはさらに６１５時
間を要する。

このような調速弁７の作動遅れから、ＲＣＩＣの起動時
においては、絞られないままの駆動蒸気が蒸気タービン
８内に一時多童に流入してしまい、蒸気タービン８の回
転数（線図Ｈ）が急上昇して目標回転数Ｎａ　を大幅に
オーバーシュートしてしまうことがあった。そしてこの
オーバーシュート量が非常に大きい場合には、蒸気ター
ビン保護装置である過回転防止用非常装置が作動して蒸
気タービンがトリップしてしまうおそれがある上に、急
激な回転上昇によってタービン軸受部やターぜ／給油デ
ンジ連結部さらには伝達機構部に衝撃力が加えられるこ
とがあり、振動発生の原因となるとともに、監視装置や
保瞳装置等の誤動作を誘発させる原因となっていた。こ
の後、調速弁７が次第に安定してくると蒸気タービン８
の回転数も次第に安定していくが、上記オーバーシュー
トの反動で安定化していくまでの調速弁７の弁開度およ
び蒸気タービン８の回転数の振れはかなり太きい。

〔発明の目的〕

そこで本発明は、このような従来の原子炉隔離時冷却装
置の欠点を解消し、冷却水ポンプおよび給油−ンプの駆
動用蒸気タービンを起動時から好適に制御し、原子力発
電プラントを安定して運転することができるようにした
原子力発電プラントの原子炉隔離時冷却装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明による原子炉隔離時冷
却装置は、調速弁に起動用作動油を送給するアキュムレ
ータと、上記アキュムレータ出口部に設けられ上記起動
用作動油の送給、停止を行うアキュムレータ元弁と、蒸
気タービンの起動時および定常運転時にアキュムレータ
元弁にそれぞれ弁開信号および弁閉信号を発する弁制御
装置とを設けてなることを特徴とし、原子炉隔離直後に
調速弁の作動油が蒸気タービンの駆動力によっては十分
確保されない場合にアキュムレータから起動用作動油が
調速弁に補給されるようになっている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。

第１図と同一構成物を同一符号で表した第３図において
、給油管１５の調速弁駆動部１４側への連結部分近傍に
は起動油供給管２１が連結されるとともに、この起動油
供給管２１の連結点Ａより上流側部分に逆止弁ｎが設け
られている。また、上記起動油供給管２１の管端部には
圧油が充填されたアキュムレータ久が取付けられるとと
もに、このアキュムレータおの出口部に管路を開放、閉
塞するアキュムレータ元弁路が設けられている。さらに
このアキュムレータ元弁路の下流側部分には管路内の油
圧を検知する圧力スイッチ５が設けられている。

また、前記蒸気タービン８の出力軸には回転数検出器が
か設けられている。

さらにまた、上記アキュムレータ元弁路は、弁制御装置
ｎからの制御信号により制御動作されるよ５になってい
る。この弁制御装置ｒには、第４図にも示すように、蒸
気タービン起動信号Ｓ、と、上記回転数検出器がからの
回転数定常化信号Ｓ２と、圧力スイッチ篇からの作動油
圧定常化信号Ｓ５とが印加されている。この蒸気タービ
ン起動信号Ｓ、は、原子炉隔離時に原子炉水位が規定値
を下回ったときに発せられる本のであり、回転数定常化
信号Ｓ２は、蒸気タービン８の回転数が設定回転数Ｎｍ
を越えたときに発せられ、また、作動油圧定常化信号Ｓ
３　は、蒸気タービン８により駆動される油ポンプ１１
から供給される作動油の圧力が所定圧力Ｐａを越えたと
きに発せられるようになっている。この場合、蒸気ター
ビン８０回転数がＮａを越えかつ給油ポンプ１１の供給
圧がＰａを越えると調速弁７が十分な制御動作を行い得
るように上記ＮａおよびＰａの値はそれぞれ設定されて
いる。

また、前記蒸気タービン起動信号Ｓ、は、フリップフロ
ップ回路２７ａに印加されるようになっており、この蒸
気タービン起動信号Ｓ、を受けたフリップフロップ回路
２７ｍからは弁開信号Ｓ４が上記アキュムレータ元弁２
４に発せられ、アキュムレータ元弁路が開放されるよう
になっている。さらに、前記回転数定常化信号Ｓ２およ
び作動油圧定常化信号Ｓ３は、まずＡＮＤ回路２′７ｂ
に受けられ、これら両信号Ｓ２およびＳ３に基いて上記
ＡＮＤ回路２７ｂから前記フリップフロップ回路２７ｍ
に弁閉元信号Ｓ５が発せられるようになっている。そし
てこの弁閉元信号Ｓ５を受けたフリツゾフロツゾ回路２
７ｍからは弁閉信号Ｓ６　がアキュムレータ元弁列に出
力され、アキュムレータ元弁列が閉鎖されるようになっ
ている。また、上記フリツゾフロツプ回路２７＆は、再
び蒸気タービン起動信号Ｓ１　を受けるまでは弁閉信号
Ｓ６　を発し続け、アキュムレータ元弁ツも、全閉状態
を維持し続ける。

このような構成からなる冷却装置の起動を第５図に基い
て説明する。第５図中、実線は本発明による場合を表し
ており、破線は従来装置による場合を表している。

原子炉隔離時において時刻Ｔ。ＫＲＣＩＣの自動起動信
号が発せられ、蒸気タービン起動信号Ｓ１が電動弁５お
よび弁制御装置υに発せられると、実線イで表すように
電動弁５が６１４時間かかつて全開していくとともに、
弁制御装置ｎからアキュムレータ元弁列に弁開信号Ｓ４
　が発せられ、アキュムレータ元弁屓が全開する。電動
弁５が開くにつれて主蒸気が、蒸気管３によりあらかじ
め全開されている主蒸気止め弁６および調速弁７を通っ
て蒸気タービン８に流入していき、線図口で表スように
蒸気タービン８０回転数は次第に上昇していく。この場
合、蒸気タービン８は、蒸気の流れ遅れのため時刻Ｔ。

から６１２時間だけ遅れて起動し始める。

また、アキュムレータ元弁Ｕが開放されると、アキュム
レータ囚から所定圧力の起動時用の作動油が調速弁駆動
部１４に吐出され、直ちに調速弁７が作動するに十分な
圧油が確保される。したがって線図ハで示すように、調
速弁７は、蒸気タービン８が起動してから△Ｔ３′（時
刻Ｔ。から△Ｔ４′）を経過するだけで早期に作動し始
め、これによって蒸気タービン８への流入蒸気が調速弁
７により絞られて、蒸気タービン８０回転数が抑制され
、従来のような蒸気タービン８０大幅なオーバーシュー
トが防止される。なお、この場合、給油ポンプ１１から
送給される油圧は未だ十分ではないため、アキュムレー
タｎからの高圧油が給油ポンプ１１に向って逆流しよう
とするが、この流れは、逆止弁２２により止められる。

そして、蒸気タービン８の回転数が所定値Ｎａを越えて
定常運転に入り、かつ給油ポンプ１１からの給油圧が所
定圧Ｐｇを越えて定常運転に入ると、回転数検出器２６
および圧力スイッチ５から回転数定常化信号Ｓ２および
作動油圧定常化信号Ｓ３が弁制御装置ｎに発せられ、こ
の弁制御装置τからアキュムレータ元弁２４に弁閉信号
Ｓ６　が出力されてアキュムレータ元弁別が閉じられる
。したがってこれ以降は、アキュムレータ乙によること
なく調速弁７０弁開度は、蒸気タービン８の回転数に比
例するように自動制御される。なお、上述のように、蒸
気タービン８の起動時におけるオーバーシュートが防止
されるため、定状運転状態に入っても回転数変動は小幅
に抑えられ、安定した制御が行われる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明による原子炉隔離時冷却装置
は、原子炉隔離直後に調速弁の作動油が蒸気タービンの
駆動力によっては十分確保されない場合に起動時用の作
動油を上記調速弁に供給するアキュムレータと、上記起
動時用作動油の送給。

停止を行うアキュムレータ元弁と、蒸気タービンの起動
時および定常運転時にアキュムレータ元弁にそれぞれ弁
開信号および弁閉信号を発する弁１４制御装置とを設け
るようにしたから、原子炉隔離直後から調速弁を直ちに
適切な弁開度に制御することができ、従来のような調速
弁の動作遅れによる蒸気タービンのオーバーシュートを
防止−トリップのおそれや蒸気タービンおよびポンプの
回転部分の振動発生をなりシ、さらには監視装置や保護
装置の誤動作を防止することができる。したカｔって本
発明によれば、原子力発電プラントを極めて安定かつ安
全に運転させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子力発電プラントの原子炉隔離時冷却
装置の系統説明図、第２図は第１図に示す原子炉冷却装
置の起動状態を表した線図、第３図は本発明の一実施例
における原子炉隔離時冷却装置の第１図相当の系統説明
図、第４図は弁制御装置の内部回路を表した説明図、第
５図は第３図に示す原子炉隔離時冷却装置の起動状態を
表した線図である。 １・・・原子炉、４・・・原子炉隔離弁、５・・・電動
弁、７・・・調速弁、８・・・蒸気タービン、９・・・
冷却水ポンプ、１１・・・給油ポンプ、１４・・・調速
弁駆動部、ｎ・・・アキュムレータ、冴・・・アキュム
レータ元弁、５・・・圧力スイッチ、２６・・・回転数
検出器、Ｓｌ・・・蒸気タービン起動信号、Ｓ２・・・
回転数定常化信号、Ｓ５・・・作動油圧定常化信号、Ｓ
４・・・弁開信号、Ｓ６・・・弁閉信号。 出願人代理人　猪　股　清 第４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉隔離時に原子炉内に冷却水を供給する冷却水
   ポンプと、この冷却水ポンプを駆動する蒸気タービンと
   、この蒸気タービンに主蒸気を流量調整して導く油圧作
   動型の調速弁と、前記蒸気タービン自体により駆動され
   上記調速弁に作動油を送給する給油ポンプとを備えてな
   る原子力発電プラントの原子炉隔離時冷却装置において
   ；調速弁に起動用作動油を送給するアキュムレータと、
   上記アキュムレータの出口部に設けられ作動油の送給、
   停止を行うアキュムレータ元弁と、前記蒸気タービンの
   起動時および定常運転移行時に上記アキュムレータ元弁
   にそれぞれ弁開信号および弁閉信号を発する弁制御装置
   を設けてなることを特徴とする原子力発電プラントの原
   子炉隔離時冷却装置。 ２、弁制御装置は、蒸気タービンの回転数が所定回転数
   以上になったときに発せられる回転数定常化信号および
   給油ポンプの作動油吐出圧が所定圧力以上になったとき
   に発せられる作動油圧定常化信号に基いて弁閉元信号を
   出力するＡＮＤ回路と、蒸気タービン起動信号を受けて
   アキュムレータ元弁に弁開信号を発しかつ上記璃回路か
   らの弁閉元信号を受けてアキュムレータ元弁に弁閉信号
   を発するフリップフロップ回路とからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の原子力発電プラントの
   原子炉隔離時冷却装置。