(57)【要約】【課題】  蓄圧器により原子炉内部に注水できる冷却水量を増大できる手段を提供することを目的とする。【解決手段】  原子炉と第１貯水タンクで閉ループを構成する。原子炉から第１貯水タンク内に蒸気を引き込み、第１貯水タンク内に貯めていた冷却水を原子炉内部に注水した後、第１貯水タンク内に蒸気が貯まっている状態で第１貯水タンクを隔離する。次に、第２貯水タンクから冷却水を第１貯水タンク内に供給すると、第１貯水タンク内の蒸気が凝縮して第１貯水タンク内の圧力が低下するため、第１貯水タンクの外側に設置した給水プールから低圧の冷却水を引き込むことができる。第１貯水タンクに冷却水を貯めた後で原子炉から再び蒸気を引き込むことで、第１貯水タンクに貯めた冷却水の水頭により、冷却水を原子炉内に供給できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉と、
該原子炉から蒸気を抜き取る蒸気引き込み管と、
該蒸気引き込み管に接続された第１貯水タンクと、
該第１貯水タンクに接続され前記第１貯水タンク内の冷却水を前記原子炉に供給する貯留水給水管とを有し、
前記第１貯水タンクには冷却水案内管が接続され、該冷却水案内管のもう一方には第２貯水タンクが接続され、
前記蒸気引き込み管上には蒸気引き込み制御弁を備え、
前記貯留水給水管上には貯留水制御弁を備え、
前記冷却水案内管上には冷却水制御弁を備え、
プール水引き込み管は、前記蒸気引き込み管又は前記第１貯水タンク又は前記貯留水給水管の前記蒸気引き込み制御弁より下流側で貯留水制御弁より上流側に接続され、前記プール水引き込み管のもう一方は給水プールの通常運転時水位よりも下の位置に接続され、
前記プール水引き込み管上にはプール水引き込み制御弁を備えることを特徴とする原子力プラント。
【請求項２】
原子炉と、
該原子炉に接続され、原子炉で発生した熱を用いて蒸気を発生させる蒸気発生器と、
該蒸気発生器から蒸気を抜き取る蒸気引き込み管と、
該蒸気引き込み管に接続された第１貯水タンクと、
該第１貯水タンクに接続され前記第１貯水タンク内の冷却水を前記蒸気発生器に供給する貯留水給水管とを有し、
前記第１貯水タンクには冷却水案内管が接続され、該冷却水案内管のもう一方には第２貯水タンクが接続され、
前記蒸気引き込み管上には蒸気引き込み制御弁を備え、
前記貯留水給水管上には貯留水制御弁を備え、
前記冷却水案内管上には冷却水制御弁を備え、
プール水引き込み管は、前記蒸気引き込み管又は前記第１貯水タンク又は前記貯留水給水管の前記蒸気引き込み制御弁より下流側で貯留水制御弁より上流側に接続され、前記プール水引き込み管のもう一方は給水プールの通常運転時水位よりも下の位置に接続され、
前記プール水引き込み管上にはプール水引き込み制御弁を備えることを特徴とする原子力プラント。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の原子力プラントにおいて、
前記原子炉又は前記蒸気発生器と前記第２貯水タンクは、第２蒸気引き込み管で接続され、該第２蒸気引き込み管上には第２蒸気引き込み制御弁を備え、前記第２貯水タンクの下端高さは前記第１貯水タンクの下端高さよりも高い位置にあることを特徴とする原子力プラント。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の原子力プラントにおいて、
前記貯留水制御弁は２つ以上の弁から構成され、その内の１つは、前記第１貯水タンクから前記貯留水給水管へと流れる方向の冷却材流れのみを通す逆止弁であることを特徴とする原子力プラント。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の原子力プラントにおいて、
前記プール水引き込み制御弁は、前記給水プールから前記プール水引き込み管へと流れる方向の冷却材流れのみを通す逆止弁であることを特徴とする原子力プラント。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の原子力プラントにおいて、
前記第１貯水タンクの下端高さは、前記原子炉内又は前記蒸気発生器内の通常運転時の水位よりも高いことを特徴とする原子力プラント。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載の原子力プラントにおいて、
前記蒸気引き込み制御弁は、前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の水位に基づいて開閉制御される貯水制御器を有することを特徴とする原子力プラント。
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載の原子力プラントにおいて、
前記冷却水制御弁は、前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の水位に基づいて開閉制御されることを特徴とする原子力プラント。
【請求項９】
請求項３に記載の原子力プラントにおいて、
前記第２蒸気引き込み制御弁は、前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の水位に基づいて開閉制御されることを特徴とする原子力プラント。
【請求項１０】
請求項７乃至９に記載の原子力プラントにおいて、
前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の水位は、前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の圧力、又は前記貯留水給水管内の圧力と前記蒸気引き込み管又は前記第１貯水タンク内の圧力との差圧に基づいて算出することを特徴とする原子力プラント。
【請求項１１】
請求項１又は請求項２に記載の原子力プラントにおいて、
前記第１貯水タンクは、原子炉格納容器の内側に設置されることを特徴とする原子力プラント。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第２貯水タンクは、原子炉格納容器の内側に設置されることを特徴とする原子力プラント。
【請求項１３】
原子炉又は蒸気発生器から第１貯水タンク内に蒸気を引き込み、
前記第１貯水タンク内に蒸気を貯めた状態で、前記第１貯水タンクを前記原子炉又は前記蒸気発生器から隔離し、第２貯水タンクから冷却水を引き込み、前記冷却水により前記第１貯水タンク内に引き込んだ蒸気を凝縮させ、
前記第１貯水タンクに接続された給水プールから前記第１貯水タンクに冷却水を引き込み、
再度、前記原子炉又は前記蒸気発生器から前記第１貯水タンク内に蒸気を引き込み、前記第１貯水タンク内に引き込んだ冷却水を水頭により前記原子炉又は前記蒸気発生器に供給することを特徴とする原子力プラントの制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の原子力プラントの制御方法において、
前記隔離は、前記原子炉又は前記蒸気発生器から蒸気を抜き取る蒸気引き込み管上に設けた蒸気引き込み制御弁と、前記第１貯水タンク内の冷却水を前記原子炉に供給する貯留水給水管上に設けた貯留水制御弁を閉状態とすることにより行うことを特徴とする原子力プラントの制御方法。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の原子力プラントの制御方法において、
前記隔離、その後、蒸気を引き込むことを繰り返すことにより、前記原子炉又は前記蒸気発生器に冷却水を供給する原子力プラントの制御方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の原子力プラントの制御方法において、
前記隔離、その後、蒸気を引き込む操作は、前記蒸気引き込み制御弁と前記貯留水制御弁を閉及び開動作することで行う原子力プラントの制御方法。
【請求項１７】
請求項１４又は請求項１６に記載の原子力プラントの制御方法において、
前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の水位を、前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の圧力、又は前記貯留水給水管内の圧力と前記蒸気引き込み管又は前記第１貯水タンク内の圧力との差圧に基づいて算出し、前記蒸気引き込み制御弁と前記貯留水制御弁を制御することを特徴とする原子力プラントの制御方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至請求項１７に記載の原子力プラントの制御方法において、
前記原子炉又は前記蒸気発生器と前記第２貯水タンクを接続する第２蒸気引き込み管に設けられた第２蒸気引き込み制御弁の開又は閉動作により、前記原子炉又は前記蒸気発生器から第２貯水タンクに導く蒸気を制御することを特徴とする原子力プラントの制御方法。
【請求項１９】
請求項１３又は請求項１８に記載の原子力プラントの制御方法において、
前記第２貯水タンクから冷却水を引き込む制御弁の開又は閉動作は、前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の水位を算出し、前記算出に基づいて行うことを特徴とする原子力プラントの制御方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の原子力プラントの制御方法において、
前記第２蒸気引き込み制御弁の開又は閉動作は前記貯留水給水管内又は前記第１貯水タンク内の水位を算出し、前記算出に基づいて行うことを特徴とする原子力プラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子力プラントに係り、冷却材を原子炉又は蒸気発生器内に注水する安全系を持つ原子力プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原子力プラントにおいては、異常事象発生時に原子炉内に冷却材を供給するために、主にポンプを用いた動的な安全系が用いられていた。
【０００３】
ポンプを用いて原子炉内部に冷却水を供給できる従来の注水技術が特開２００３−３４４５７６号公報に示されている。
【０００４】
一方で、ポンプを用いず、重力や圧力などの静的な力を動力として作動する静的な安全系も存在する。
【０００５】
ポンプを用いずに原子炉内部の圧力が高い状態でも冷却水を原子炉内部に供給できる従来の蓄圧注水技術が特開平４−３２８４９４号公報に示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３４４５７６号公報
【特許文献２】特開平４−３２８４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のポンプを用いた動的な安全系を用いれば、原子炉内部圧力に係わらず、異常事象発生時に冷却水を原子炉又は蒸気発生器内部に供給可能であるが、ポンプは定期的な点検が不可欠である。ポンプの点検作業が不要となれば、定期点検期間の短縮が可能となる。
この目的のため、近年はポンプを用いない安全設備が注目されている。
【０００８】
原子炉又は蒸気発生器内部圧力が大気圧程度の低圧になった後であれば、ポンプを用いなくても水圧を利用して容易に冷却水を原子炉又は蒸気発生器内部に注水が可能であるが、原子炉又は蒸気発生器内部圧力が高圧の状態でポンプを用いずに冷却水を注水するには上述の従来の蓄圧注水技術を用いる必要があった。蓄圧注水技術は、冷却水を貯水タンク内にあらかじめ高圧で貯蔵しておき、原子炉又は蒸気発生器内部への注水が必要になった時にはタンク内の圧力を利用して原子炉又は蒸気発生器内部に冷却水を注水する。蓄圧注水技術を利用するには高圧の貯水タンクが必要であるため、大きな水量を確保することは難しい。
【０００９】
本発明では、蓄圧器により原子炉内部に注水できる冷却水量を増大できる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明では、原子炉又は蒸気発生器から貯水タンク内に蒸気を引き込み、前記貯水タンク内に蒸気を貯めた状態で、前記貯水タンクを原子炉又は蒸気発生器から隔離し、前記貯水タンク内に引き込んだ蒸気を凝縮させ、
前記貯水タンクに接続された給水プールから貯水タンクに冷却水を引き込み、再度、前記原子炉又は前記蒸気発生器から貯水タンク内に蒸気を引き込み、前記貯水タンク内に引き込んだ冷却水を水頭により原子炉又は蒸気発生器に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蓄圧器により原子炉又は蒸気発生器内部に注水できる冷却水量を増大できるため、高圧の貯水タンクの容量を減少できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
原子炉又は蒸気発生器と第１貯水タンクで閉ループを構成する。原子炉又は蒸気発生器から第１貯水タンク内に蒸気を引き込み、第１貯水タンク内に貯めていた冷却水を原子炉又は蒸気発生器内部に注水した後、第１貯水タンク内に蒸気が貯まっている状態で第１貯水タンクを隔離する。次に、第２貯水タンクから冷却水を第１貯水タンク内に供給すると、第１貯水タンク内の蒸気が凝縮して第１貯水タンク内の圧力が低下するため、第１貯水タンクの外側に設置したプールから低圧の冷却水を引き込むことができる。第１貯水タンクに冷却水を貯めた後で原子炉又は蒸気発生器から再び蒸気を引き込むことで、第１貯水タンクに貯めた冷却水の水頭により、冷却水を原子炉又は蒸気発生器内に供給できる。
【００１３】
直接サイクル型原子力プラントの一つである沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）に適用した場合の例を示す。
【実施例１】
【００１４】
図１に第１実施例を示す。
【００１５】
図１はＢＷＲの注水装置の構成を模式的に示したものである。原子炉圧力容器１の通常運転時水位よりも上の位置に蒸気引き込み管２を接続し、蒸気引き込み管の他方に第１貯水タンク３を接続する。蒸気引き込み管を第１貯水タンクに接続する位置に制限は無いが、引き込む蒸気と第１貯水タンク内の水の直接接触を極力避けるため、上部の方が望ましい。第１貯水タンクの下部には貯留水給水管４を接続し、貯留水給水管の他方は原子炉圧力容器の通常時水位よりも下の位置に接続する。本設備作動時には、第１貯水タンク内に貯蔵した水の水位と、原子炉圧力容器内部の水位との水位差を利用して水の自重で第１貯水タンク内の水を原子炉圧力容器内部に供給するため、第１貯水タンク内の水を効率的に原子炉圧力容器内部に供給するためには、第１貯水タンクの下端高さを原子炉圧力容器内部の通常運転時水位（原子炉内の通常運転時の水位２６ａ）よりも高くすることが望ましいが他の位置でもよい。蒸気引き込み管上には蒸気引き込み制御弁５を、貯留水給水管上には貯留水制御弁６と第１貯水タンクから貯留水給水管方向への冷却水のみを流す貯留水逆止弁７を設置する。貯留水逆止弁を設けることで、手順が簡略化される。（なお実施例３で説明するように貯留水逆止弁７は必ずしも必要ではない。）通常運転中は貯留水制御弁を閉めておき、第１貯水タンク内の冷却水が原子炉圧力容器内に流入するのを防止する。蒸気引き込み制御弁は通常運転中は開いていても閉じていても良いが、本実施例中では閉じている場合の例を示した。蒸気引き込み制御弁より下流側で、貯留水制御弁より上流側にはプール水引き込み管８と、水位測定用差圧計９を設置する。プール水引き込み管の他方は給水プール１０の通常運転時水位２６ｂよりも下の位置に接続される。プール水引き込み管上には、給水プールからプール水引き込み管方向への冷却水のみを通す逆止弁であるプール水引き込み制御弁１１を設置する。ここではプール水引き込み制御弁として逆止弁を用いた例を示したが、第１貯水タンクから給水プール方向への冷却水流れを防止できればどのような弁を用いても良い。逆止弁を設けることで、手順が簡略化される。水位測定差圧計は、第１貯水タンク内の水位を計算して貯まった水量を評価する目的で設置するもので、水量を評価できれば光学的な水位計測手段や他の圧力又は差圧計測手段など、どのような方法を用いても良い。また、第１貯水タンクには冷却水案内管１２も接続し、冷却水案内管の他方は第２貯水タンク１３に接続する。冷却水案内管の第１貯水タンクへの接続位置に制限は無いが、第１貯水タンクの上部に接続し、第１貯水タンク内にスプレー１４などを設置して、第２貯水タンクから引き込んだ冷却水を第１貯水タンク内に拡散させると効果が高い。冷却水案内管の第２貯水タンクへの接続位置は、第２貯水タンクの通常運転時水位２６ｄよりも下側にする必要があり、第２貯水タンクの底部に接続すると最も良い。
冷却水案内管上には冷却水制御弁１５を設置する。冷却水制御弁は通常運転中は閉めておく。水位計測用差圧計の出力は、貯水制御器１６に取り込み、貯水制御器は水位計測用差圧計の出力に基づいて蒸気引き込み制御弁と冷却水制御弁を開閉制御する。尚、例えば停電時の非常時においては制御器による制御の他、人手により蒸気凝縮伝熱管内の水位を確認して蒸気引き込み制御弁を開閉することもできる。水位に基づいて冷却水制御弁を開閉することにより、効率的に冷却水を供給できる。
【００１６】
本実施例では、第１貯水タンク、第２貯水タンクおよび給水プールを原子炉格納容器壁面１７の外側に設置したが、これらの機器を原子炉格納容器の内側に置くか、外側に置くかは任意である。本実施例を活用することで、蓄圧器、即ち第１貯水タンクや第２貯水タンクを小型化することができ、設備物量を小さくできるため、原子炉格納容器内部に第１貯水タンクや第２貯水タンクを設置しやすくなる。また、蒸気引き込み管は原子炉圧力容器から蒸気を抜き取れる場所であれば必ずしも原子炉圧力容器に直接接続する必要は無く、例えば原子炉圧力容器に接続している主蒸気管１８に接続しても良い。同様に、貯留水給水管は例えば主給水管１９に接続しても良い。
【００１７】
次に、本実施例の運転手順を説明する。
【００１８】
原子炉で異常事象が発生し原子炉内部に冷却水を供給する必要が生じたときは、まず初めに貯留水制御弁と蒸気引き込み制御弁を開く。これら２つの弁を開くことで第１貯水タンク内の圧力は原子炉圧力容器内の圧力と同じになり、第１貯水タンク内の水の水頭によって貯留水が原子炉圧力容器に流れ込む。この状態で蒸気引き込み制御弁を閉じると、原子炉圧力容器から貯留水給水管を通した冷却水流れも貯留水逆止弁で遮断されるため、第１貯水タンクは原子炉圧力容器から隔離される。第１貯水タンク内はその大部分を蒸気が占める。次に、冷却水制御弁を開くと、第２貯水タンク内に貯蔵された冷却水が第２貯水タンク内の圧力により冷却水案内管を通して第１貯水タンクに流入し、第１貯水タンク内部の蒸気は凝縮して飽和水になる。蒸気が凝縮すると、圧力７ＭＰａで体積は１／２０、大気圧では体積は１／１６００にまで減少するため、第１貯水タンク内部の圧力は急激に低下する。第１貯水タンク内部の圧力が給水プールの水圧よりも低くなると、給水プールに貯蔵されている冷却水がプール水引き込み管を通して第１貯水タンク内部に流れ込む。
プール水引き込み管をループ側（原子炉又は蒸気発生器と管の閉ループのうち、蒸気引き込み管及び第１貯水タンク及び貯留水給水管で作られるループ側で、蒸気引き込み制御弁から貯留水制御弁までの間）に接続する位置については、接続位置を高くするとプール水引き込み管から引き込んだ冷却水により第１貯水タンク内部の蒸気を凝縮する効果が得られるが、逆に接続位置を低くした方が給水プールの水圧を大きく取れるので、より早いタイミングでプール水を第１貯水タンク内に引き込むことが可能となる。プール水引き込み管のループ側の接続位置は、第１貯水タンクと給水プールの高低差や、給水プールの水深などを考慮して決定する必要がある。第１貯水タンク内部に貯まった冷却水量は水位計測用差圧計で感知し、貯水制御器に入力する。貯水制御器で、第１貯水タンク内に貯まった冷却水量が十分かどうかを判定し、十分な水量が貯まると冷却水制御弁を閉じて蒸気引き込み制御弁を再度開く。蒸気引き込み制御弁を開くことで、第１貯水タンク内部に貯まった冷却水の水頭圧で冷却水を原子炉圧力容器内部に供給できる。冷却水制御弁と蒸気引き込み制御弁の開閉を繰り返せば、同様の手順で大量の冷却水を原子炉圧力容器内部に供給可能である。また、水位に基づいて冷却水制御弁を開閉することにより、効率的に冷却水を供給できる。少量の第２貯水タンク内の冷却水を用いて第１貯水タンク内の圧力を減少させ、大容量の給水プールから第１貯水タンク内に水を引き込めるため、第１貯水タンクと第２貯水タンクの合計容量以上の冷却水を原子炉圧力容器内に注水できる。原子炉圧力容器内に注水できる冷却水量は、第２貯水タンクの容量が大きいほど、第２貯水タンク内の冷却水水温が低いほど、本実施例の装置作動時の原子炉圧力容器内の圧力が低いほど、給水プールの水圧が大きい（給水プールの位置が高い）ほど大きくなる。
【００１９】
図２に第１実施例の貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁および冷却水制御弁の制御ロジックの一例を示す。
【００２０】
まず手順１で、注水装置に装置作動信号が入力すると信号線２７を介して、貯留水制御弁と蒸気引き込み制御弁を開く。装置作動信号は、原子炉圧力容器内の水位，出力，圧力，温度や、原子炉格納容器内の圧力，温度などの異常を検知した場合や、運転員の手動によって、例えば制御室コンピュータ２０から発せられる。次に手順２で、水位計測用差圧計の出力値を、差圧水量換算器２１で第１貯水タンク内部に貯まった冷却水量に変換する。水圧は貯留水給水管内の水位を考慮してもよい。圧力から冷却水量への変換は次のように単純な計算で実現できる。水位計測用差圧計で測定した差圧を冷却水の密度と重力加速度で割れば現在の第１貯水タンク内の水位が求まる。各高さにおける第１貯水タンク内の断面積は設計時に分かっているため、水位で断面積を積分すれば現在貯まっている冷却水量が求まる。冷却水の密度は圧力と温度に依存するため、より正確な制御が必要な場合は、第１貯水タンク内の冷却水の圧力と温度も測定して冷却水の密度を算出すれば良い。手順３で、差圧水量換算器で求めた第１貯水タンク内の冷却水量が十分に小さければ、第１貯水タンク内に貯めた冷却水の注水は終わったと判断し、蒸気引き込み制御弁を閉じ、続けて冷却水制御弁を開くことで第１貯水タンク内の圧力を減少させる。逆に、冷却水量が十分に大きければ、第１貯水タンク内に十分な冷却水が貯まったと判断し、冷却水制御弁を閉じ、蒸気引き込み制御弁を開くことで原子炉圧力容器内部への注水を開始する。その後は、手順２と手順３を繰り返すことで蒸気引き込み制御弁と冷却水制御弁を開閉制御する。冷却水制御弁は、水量が十分に貯まる前であっても、第１貯水タンク内の圧力が給水プールの水圧よりも低くなっていれば閉じても良い。水位に基づいた開閉制御を行うことで、効率的な注入が可能となる。
【実施例２】
【００２１】
図３に第２実施例を示す。
【００２２】
本実施例は第１実施例とは異なり、第２貯水タンクにも原子炉圧力容器から蒸気を引き込む第２蒸気引き込み管２２が設置され、第２蒸気引き込み管上には第２蒸気引き込み制御弁２３を設置する。第２蒸気引き込み管制御弁は、通常運転中は開いていても閉じていても良いが、本実施例中では閉じている場合の例を示した。
【００２３】
本実施例では、第２貯水タンクは原子炉圧力容器から蒸気を引き込むことで加圧され、第２貯水タンク内に貯まっている水の水頭で第１貯水タンクに供給される。第１実施例では、第２貯水タンクの水を第１貯水タンクに供給すると、上部の気相領域が大きくなるため、第２貯水タンクの圧力は徐々に低くなる。第２貯水タンクに貯まっている冷却水を極力多く第１貯水タンクに供給するため、第２貯水タンクの初期の圧力は、第１貯水タンクの作動圧力よりも大幅に高くする必要がある。第２実施例では、第２貯水タンクは原子炉圧力容器から引き込んだ蒸気で加圧できるため、第２貯水タンクの設計圧力を第１実施例よりも低くできる。ただし、第２貯水タンクの下端高さは第１貯水タンクの下端高さよりも高く設置する必要がある。
【００２４】
図４に第２実施例を用いる場合の貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁，冷却水制御弁および第２蒸気引き込み制御弁の制御ロジックの一例を示す。図２に示した第１実施例の制御ロジックとの違いは、装置作動信号により第２蒸気引き込み制御弁も開くことである。
【００２５】
図５に第２実施例を用いる場合の貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁，冷却水制御弁および第２蒸気引き込み制御弁の制御ロジックの別の一例を示す。第２蒸気引き込み制御弁は図４に示したように、装置作動後は常に開いていても良いが、この場合は第２貯水タンク内の冷却水が原子炉圧力容器から抜き取った蒸気によって加熱されることになる。第２貯水タンク内の冷却水の水温は低い方が第１貯水タンク内の蒸気を効率よく凝縮できる。
そのため、第２貯水タンク内の冷却水温度を極力上昇させないようにするには、第２蒸気引き込み制御弁も開閉制御した方が良い。この場合は図５に示したように、冷却水制御弁と連動させて第２蒸気引き込み制御弁を開閉すれば良い。
【実施例３】
【００２６】
図６に第３実施例を示す。
【００２７】
本実施例は第１実施例とは、貯留水給水管上の弁構成が異なる。貯留水給水管上には貯留水制御弁のみが必須であり、凝縮水逆止弁は無くても良い。第３実施例は第１実施例に比較して凝縮水戻し管上の弁構成が単純化できるメリットがある。
【００２８】
図７に第３実施例を用いる場合の凝縮水制御弁，蒸気引き込み制御弁および冷却水制御弁の制御ロジックの一例を示す。
【００２９】
まず手順１で、注水装置に装置作動信号が入力すると、貯留水制御弁と蒸気引き込み制御弁を開く。装置作動信号は、原子炉圧力容器内の水位，出力，圧力，温度や、原子炉格納容器内の圧力，温度などの異常を検知した場合や、運転員の手動によって例えば制御室コンピュータから発せられる。（制御室コンピュータから自動的に発してもよい。）次に手順２で、水位計測用差圧計の出力値を、差圧水量換算器で第１貯水タンク内部に貯まった冷却水量に変換する。圧力から冷却水量への変換は次のように単純な計算で実現できる。水位計測用差圧計で測定した差圧を冷却水の密度と重力加速度で割れば現在の第１貯水タンクの水位２６ｃが求まる。各高さにおける第１貯水タンク内の断面積は設計時に分かっているため、水位で断面積を積分すれば現在貯まっている冷却水量が求まる。冷却水の密度は圧力と温度に依存するため、より正確な制御が必要な場合は、第１貯水タンク内の冷却水の圧力と温度も測定して冷却水の密度を算出すれば良い。手順３で、差圧水量換算器で求めた第１貯水タンク内の冷却水量が十分に小さければ、第１貯水タンク内に貯めた冷却水の注水は終わったと判断し、貯留水制御弁と蒸気引き込み制御弁を閉じ、続けて冷却水制御弁を開くことで第１貯水タンク内の圧力を減少させる。逆に、冷却水量が十分に大きければ、第１貯水タンク内に十分な冷却水が貯まったと判断し、冷却水制御弁を閉じ、貯留水制御弁と蒸気引き込み制御弁を開くことで原子炉圧力容器内部への注水を開始する。その後は、手順２と手順３を繰り返すことで貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁および冷却水制御弁を開閉制御する。冷却水制御弁は、水量が十分に貯まる前であっても、第１貯水タンク内の圧力が給水プールの水圧よりも低くなっていれば閉じても良い。
【００３０】
第２貯水タンクは、第１実施例と同じく原子炉圧力容器とは直接接続しない構成としても良いし、第２実施例と同じく原子炉圧力容器から蒸気を引き込んで加圧する構成としても良い。
【実施例４】
【００３１】
次に、間接サイクル型原子力プラントの一つである加圧水型軽水炉（ＰＷＲ）に適用した場合の例を示す。
【００３２】
図８に第４実施例を示す。本実施例は、ＰＷＲに適用したものであるため、原子炉圧力容器には蒸気発生器２４が接続されているが、蒸気引き込み管および貯留水給水管は原子炉圧力容器に接続されており、装置の構成は第１実施例と同じである。第１実施例のＢＷＲでは、蒸気引き込み管は原子炉圧力容器の通常運転時水位より上部に、貯留水給水管は原子炉圧力容器の通常運転時水位より下部に接続したが、ＰＷＲでは通常運転中は原子炉圧力容器内部に液相の水のみが存在し、水位は存在しない。本実施例の注水装置が働くためには蒸気を引き込む必要があるため、本実施例は冷却材喪失事故発生時など、ＰＷＲの原子炉圧力容器内部にも水位が存在する場合に作動する。この場合、原子炉圧力容器のダウンカマ２５の上端より上方は蒸気部分に接している頻度が高いため、蒸気引き込み管は一例としてはダウンカマ上端よりも上方の位置に接続する。逆に貯留水給水管は一例としてはダウンカマ上端よりも下方に接続する。
【００３３】
貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁および冷却水制御弁の制御ロジックは第１実施例と同じである。
【００３４】
第２貯水タンクは、第１実施例と同じく原子炉圧力容器とは直接接続しない構成としても良いし、第２実施例と同じく原子炉圧力容器から蒸気を引き込んで加圧する構成としても良い。貯留水制御弁は第１実施例と同じく開閉制御できる弁と逆止弁の組み合わせでも良いし、実施例３と同じく開閉制御できる弁を単独で用いても良い。
【実施例５】
【００３５】
図９に第５実施例を示す。本実施例は、ＰＷＲの蒸気発生器に適用したものである。装置の構成は第１実施例と同じであり、蒸気引き込み管は蒸気発生器の通常運転時水位より上方に接続され、貯留水給水管は蒸気発生器の通常運転時水位２６ｅより下方に接続される。
【００３６】
貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁および冷却水制御弁の制御ロジックは第１実施例と同じである。
【００３７】
第２貯水タンクは、第１実施例と同じく蒸気発生器とは直接接続しない構成としても良いし、第２実施例と同じく蒸気発生器から蒸気を引き込んで加圧する構成としても良い。
貯留水制御弁は第１実施例と同じく開閉制御できる弁と逆止弁の組み合わせでも良いし、実施例３と同じく開閉制御できる弁を単独で用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】原子力プラントの第１実施例。
【図２】第１実施例を用いる場合の貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁および冷却水制御弁の制御ロジックの一例。
【図３】原子力プラントの第２実施例。
【図４】第２実施例を用いる場合の貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁，冷却水制御弁および第２蒸気引き込み制御弁の制御ロジックの一例。
【図５】第２実施例を用いる場合の貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁，冷却水制御弁および第２蒸気引き込み制御弁の制御ロジックの別の一例。
【図６】原子力プラントの第３実施例。
【図７】第３実施例を用いる場合の貯留水制御弁，蒸気引き込み制御弁および冷却水制御弁の制御ロジックの一例。
【図８】原子力プラントの第４実施例。
【図９】原子力プラントの第５実施例。
【符号の説明】
【００３９】
１  原子炉圧力容器
２  蒸気引き込み管
３  第１貯水タンク
４  貯留水給水管
５  蒸気引き込み制御弁
６  貯留水制御弁
７  貯留水逆止弁
８  プール水引き込み管
９  水位測定用差圧計
１０  給水プール
１１  プール水引き込み制御弁
１２  冷却水案内管
１３  第２貯水タンク
１４  スプレー
１５  冷却水制御弁
１６  貯水制御器
１７  原子炉格納容器壁面
１８  主蒸気管
１９  主給水管
２０  制御室コンピュータ
２１  差圧水量換算器
２２  第２蒸気引き込み管
２３  第２蒸気引き込み制御弁
２４  蒸気発生器
２５  ダウンカマ
２６ａ  原子炉内の通常運転時の水位
２６ｂ  給水プールの通常運転時水位
２６ｃ  第１貯水タンクの水位
２６ｄ  第２貯水タンク通常運転時の水位
２６ｅ  蒸気発生器の通常運転時水位
２７  信号線
２８  一次系出口配管
２９  一次系入口配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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