JPS6228692A - 原子炉冷却材浄化系運転方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は沸騰水型軽水炉の原子炉起動・停止時に給水配
管に発生する可能性のあった熱応力の発生を防止するの
に有効な原子炉冷却浄化系（以下「浄化系」と略称）、
給水系、及びこれらの運転方法に関する。

〔発明の背景〕

従来、原子炉の起動時に一次冷却水の余剰水を復水器に
放出するためのラインは設けてし）るが。

この設置目的は、原子炉水位調節のための余剰水の放出
であり、本発明の如く、給水配管内に高温水と低温水が
層状に分離する現象を防止するために、給水流量に応じ
て、浄化系水を復水器に放出する方法は知られていない
。

第３図に従来技術による構成及び原子炉起動を示す。浄
化系は、原子炉冷温停止中に既に運転を開始し、原子炉
１→浄化系ポンプ５→再生熱交換器７→非再生熱交換器
８→ろ過脱塩装置１０→再生熱交換器７→給水配管２２
→原子炉１の経路で原子炉冷却材を循環させる。

その後、制御棒引抜後の原子炉昇温昇圧過程では、原子
炉１の昇温昇圧に伴って浄化系の入口出口温度もしだい
に上昇する。浄化系に流入した冷却材は、再生熱交換器
（管側）７．非再生熱交換器８による冷却、ろ過脱塩装
置１０による浄化を経て、再び再生熱交換器（１１Ｍ側
）７で加熱され。

高温水となって給水配管に合流する。

一方、給水系の運転状態は、原子炉が昇温昇圧過程にあ
って蒸気発生量が少ないタービン起動前では、給水流量
は蒸気発生量程度に少なく、給水温度は約３０℃である
。

又、原子炉の昇温昇圧中に原子炉に流入する制御棒駆動
水系流入水４、及び冷却材の膨張によって発生する余剰
水は、原子炉水位を一定に保つために、必要に応じて浄
化系ブローダウン弁１７を介して復水器１８に放出する
。

従来の原子炉起動時の浄化系、給水系の運転方法は、以
上の通りであるが、この方法では以下の現象が発生する
可能性をもっていた。

すなわち、タービン起動前のある期間、給水配管２２内
に、約２００℃の浄化系戻り水と約３０℃の給水が合流
して流れることになるが、この時、給水流量が少なく、
合流部での両者の混合が不完・全であるため、給水配管
内上部に高温の浄化系戻り水が、下部に低温の給水が流
れる現象が発生する可能性があった。万一、この現象が
発生した場合、配管上部と下部に温度差がつくため配管
に熱応力が生ずることになる。

特開昭５７−１４９９９６は浄化系配管をリコンビネー
ションテイを介して給水配管に接続する構成としている
。しかし、本公知例は、原子炉の起動・停止時に、浄化
系水が高温・給水が低温となって、給水配管に熱応力が
発生する事象に対して、その防止方法を示していない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、原子炉の起動・停止時のある時期に給
水配管内で発生する可能性のあった、高温水と低温水が
非混合状態で層状に分離する現象の発生を防止するため
に、その現象が発生する可能性のある時期に、高温の浄
化系戻り水が給水配管に流入することを回避することに
ある。

〔発明の概要〕

今回、プラント運転データの調査の結果、原子炉起動・
停止時のある給水条件、浄化系条件の下では、給水配管
内で高温の浄化系水と低温の給水が非混合状態で層状に
分離する現象（本文中、以下この現象を「層化流動現象
」と称する。）が起きる可能性があることが判明した。

層化流動現象は、給水配管に流入する浄化系戻り水温度
が高く、かつ、給水が低温（約３０℃）で、流量小の時
に生ずる可能性がある。給水流量が小さい場合、給水と
これに合流した浄化系水が十分に混合しないため、管内
に低温水部分と高温水部分が混在する。低温水と高温水
が混在すると、両者の密度差によって高温水に浮力が働
らき、管内上部に高温水が上昇し、管内下部に低温水が
沈むため、高温水と低温水の層状の流れが生ずる。

この様な現象は、給水流量が増大し給水配管内の流れが
十分に乱れ、給水と浄化系水が十分に混合する時には生
じない。

したがって、従来の原子炉起動・停止方法では、原子炉
が高温状態で、かつ、タービンが運転していないある期
間に、給水配管内層化流動現象発生条件が成立する可能
性がある。

本発明では、給水流量が少なく、層化流動発生条件の範
囲にある時、浄化系水を給水配管に合流させず、別の場
所、すなわち復水器に放出することによって層化流動を
防止することを考案した。

従来より浄化系には、原子炉起動時に炉水膨張による余
剰水を必要に応じて復水器に放出するためのブローダウ
ン配管を設けている。そこで、浄化系水を給水配管に戻
さない期間は、連続的にブローダウン配管によって浄化
系水を復水器に放出することができる。

この運転方法は水バランス上も、ヒートバランス上も以
下に示す通り十分可能である。水バランス上は、浄化茶
水全量を復水器に放出することにより、原子炉から余剰
水量を超える炉水が流出するため、過剰に流出した分は
給水によって補給することを考慮する必要がある。これ
に対しては、従来よりタービン起動前の原子炉起動時に
は、原子炉水位を一定に保つよう給水流量を制御してお
り、浄化透水全量を復水器に放出した場合も原子炉水位
が低下することはない。

又、熱的には浄化系水が保有する熱量を復水器に放出す
ることになり、原子炉起動時にはこの分の熱損失が生ず
るが、この運転モードで運転する期間が起動時のある時
期に限られていること、及び浄化系流量が定格給水流量
の２％程度にすぎないことから、問題はない。

以上、給水流量が層化流動発生条件の範囲にある時、浄
化系水を給水配管に戻さず、復水器に全量をブローダウ
ンする運転が層化流動発生防止上有効であること、又、
実現可能であることを示した。

〔発明の実施例〕

（実施例１） 本発明の一実施例を第１図に示゛す。

本実施例は、起動・停止時の一時期にブローダウン弁１
７全開、浄化系出口弁１５全閉とすることを主要な特徴
とする。この運転は層化流動現象の発生を防止するため
浄化系水を給水配管２２に戻さず、全量を復水器１８に
放出する場合に行う。

さらに本実施例では、流量計２１で給水流量を検知し、
層化流動発生防止上復水器への全量ブローダウンが必要
な給水流量範囲の時に、自動的に浄化系出口弁１５を閉
じ、ブローダウン弁１７を開するインターロックを設け
ている。

以下、本実施例による原子炉起動法を示す。まず、原子
炉冷温停止中に浄化系を起動する。ただし、この時、浄
化系は５０％容量運転とするものとし、２台の５０％容
量浄化系ポンプ５のうち１台のみを起動、２基の５０％
容量ろ過脱塩器１０のうち１基のみ通水するように操作
スイッチ６及び１４を操作する。これは、浄化系出口弁
１５を全開、ブローダウン弁１７を全開とした場合に、
再生熱交換器７による冷却効果が期待できないため１．
非再生熱交換器８の冷却能力のみによって、ろ過説塩装
置１０の入口温度条件（約５０℃以下）まで冷却が可能
な程度に浄化系流量が低減したものである。流量計２１
が検知する給水流量がＯの時点では、浄化系出口弁１５
閉、ブローダウン弁１７開のインターロックとする。浄
化系流量は、ろ過説塩器１１出口の流量調節弁１２で自
動的にろ過説塩器１基当りの定格流量に調節される。

原子炉から浄化系を経て復水器に流出した浄化系定格流
量分の給水を補給するため、給水制御袋＠２６によって
給水流量制御弁２ｏの開度を調節する。給水制御装置は
、原子炉水位信号を受けて原子炉水位を一定に保つ制御
を行う。

その後、原子炉から制御棒を引抜き原子炉の昇温昇圧を
開始するが、給水流量が層化流動発生の可能性のある範
囲にある間は、浄化系出口弁１５閉、ブローダウン弁１
７開の状態を継続する。原子炉の昇温昇圧と共に蒸気発
生量が増大しタービンバイパス弁２５を開いた後には、
給水流量も蒸気発生量の増大と共に増大する。その後、
蒸気発生量が増大し主蒸気タービン止弁２４を開け、タ
ービンを起動する頃には、給水量はさらに増大する。給
水配管と浄化系の合流部の下流の層化流動は、給水流量
が増大した時点では、もはや発生の可能性がない。流量
計２１にて給水流量を検知し、十分な流量に達した時点
で、浄化系出口弁１５を全開、ブローダウン弁１７を全
閉するインターロックとする。この後、浄化系ポンプ５
を２台運転。

ろ過説塩装置２基運転とする。以降は、従来技術による
方法と同じであり、給水制御装置２６も通常運転中は、
原子炉水位、主蒸気流量、給水流量の各信号を受けて給
水制御を行う。

原子炉停止時も、起動時と同様に給水流量が少ない場合
浄化系出口弁１５全開、ブローダウン弁１７全開、それ
以外の給水流量範囲でその逆の弁開閉状態となる。全量
ブローダウン運転時に浄化系を５０％容量運とするのは
、停止時も同様である。

尚、本実施例では、全量ブローダウン運転を行う時の浄
化系流量を５０％とすることによって、復水器へ放出す
るために生じる熱損失も、浄化系１００％流量を全量ブ
ローダウンする場合の半分として、熱損失を小さく抑え
ている。

（実施例２） 本発明の一実施例を第２図に示す。

本実施例は、起動・停止時の一時期にブローダウン弁バ
イパス弁２８全開、浄化系出口弁１５全閉とすることを
主要な特徴とする。この運転は層化流動現象の発生を防
止するため浄化系水を給水配管２２に戻さず、全量を復
水器１８に放出する場合に行う。さらに、本実施例では
、流量計２１で給水流量を検知し、層化流動発生防止の
ために復水器への全量ブローダウンが必要な給水流量範
囲の時に、自動的に浄化系出口弁１５を閉じ、ブローダ
ウン弁バイパス弁２８を開とするインターロックとする
。

以下、本実施例による原子炉起動法を示す。まず、原子
炉冷温停止中に浄化系を起動する。この時は給水流量は
Ｏであるからここでは浄化系は浄化系出口弁１５閉、ブ
ローダウン弁バイパス弁２８開にて定格流量運転を行う
。

次に原子炉から制御棒を引抜き原子炉の昇温昇圧を開始
する。昇温昇圧の過程では、給水制御袋＠２６は、原子
炉水位信号を受けてブローダウン弁１７、及び給水流量
制御弁２０を開度調節し、ブローダウン流量と給水流量
の協調制御を行い、原子炉水位を一定に保つ。一方給水
流量は、蒸気発生量の増加と共に増大する。

原子炉の加熱が進み蒸気発生量が増加し、タービンバイ
パス弁２５開、さらに、主蒸気タービン止弁２４開とな
るに従って給水流量は増大する。

流量計２１で給水流量が十分に増大したことを検知し、
この流量信号で浄化系出口弁１５開、ブローダウン弁バ
イパス弁２８閑の通常運転に切替える。

以降は、従来技術による方法と同じである。

原子炉停止時も、起動時と同様に給水流量が少ない場合
、浄化系出口弁１５全閉、ブローダウン弁バイパス弁２
８全開、給水流量大で、この逆の弁開閉状態となる。

尚、実施例１では浄化系は起動時には５０％容量の運転
であったのに対し、本実施例では起動時より浄化系は１
００％運転であり、浄化能力のうえで実施例１よりも有
利である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉起動・停止時の給水配管内層化
流動現象発生の可能性を除くことができる。

層化流動が起きる場合には、給水配管内上部に高温水が
、下部に低温水が流れるため、配管の上部と下部に温度
差がつき、この温度差によって管上部が下部よりも大き
く膨張しようとする。

すなわち、配管を曲げようとする熱応力が発生する。

したがって、もし層化流動の発生を許容してプラントを
運転することを考えれば、層化流量によって発生する熱
応力を支えることができるだけの強度をもつ給水配管支
持構造物が必要となる。又、給水配管自体が疲労する点
も不利である。

本発明によれば、層化流動の発生を防止できるため、こ
の現象を考慮する必要がなく給水配管支持構造物の数量
、質ともに、層化流動発生を考慮する場合に比べ合理化
できる利点がある。また、給水配管の疲労も軽減でき、
プラントの安全性。

信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による実施例１及び実施例２
の原子炉起動・停止時の浄化系水金量ブローダウン運転
の状態図、第３図は従来技術による構成及び原子炉起動
・停止時の状態図を示す。 １・・・原子炉、２・・・再循環ポンプ、３・・・再循
環配管、４・・・制御棒駆動水系、５・・・浄化系ポン
プ、６・・・操作スイッチ、７・・・再生熱交換器、８
・・・非再生熱交換器、９・・補機冷却水系、１０・・
・ろ過説塩装置、１１・・・流量計、１２・・・流量調
節弁、１３・・・ろ過脱塩装置出口弁、１４・・・操作
スイッチ、１５・・・浄化系出口弁、１６・・・操作ス
イッチ、１７・・・ブローダウン弁、１８・・・復水器
、１９・・・給水ポンプ、２゜・・・給水流量制御弁、
２１・・・流量計、２２・・・給水配管、２３・・・主
蒸気配管、２４・・・主蒸気タービン止弁、２５・・・
タービンバイパス弁、２６・・・給水制御装置、２７・
・・タービン、２８川ブローダウン弁バイパス弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉から取出した冷却材を、ポンプ、熱交換器、
   ろ過脱塩装置で浄化し、給水配管に戻す原子炉冷却材浄
   化系において、給水配管への接続配管の出口部に止弁を
   、又、ろ過脱塩装置通過後の浄化水をタービン復水器に
   放出する配管系を設置し、給水流量の変化に応じて給水
   流量が小量の時は、浄化系の給水配管への接続配管出口
   部の止弁を閉じ、給水配管への戻り流量を０とし、浄化
   水は全てタービン復水器へ放出する及び給水流量が所定
   量以上の時は、浄化系の給水配管への接続配管出口部の
   止弁を開き、浄化水を給水配管に戻すことを特徴とする
   原子炉冷却材浄化系運転方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、給水配管に流量計
   を設け、給水流量を検知し、給水流量信号を発し、これ
   によつて弁の開閉を自動的に行うインターロックを備え
   たことを特徴とする原子炉冷却材浄化系運転方法。