(57)【要約】【課題】全電源喪失時においても炉心への注水を継続して実施できること。【解決手段】原子炉圧力容器２内の蒸気を導出する蒸気管１１Ａ、１１Ｂと、この蒸気管に配設され、炉心１の水位を機械的に検出する水位検出駆動機構１３の動作により開閉動作される蒸気元弁１２Ａ、１２Ｂと、蒸気管１１Ａに接続され、蒸気止弁１４、蒸気加減弁１５、及び第１蒸気タービン１６が配設された第１蒸気ライン２１と、第１蒸気タービンにより駆動される注水ポンプ１９の運転により原子炉圧力容器内へ水を注水する注水ライン２３と、蒸気管１１Ｂに接続され、油ポンプ１７を駆動する第２蒸気タービン１８が配設された第２蒸気ライン２２とを有し、油ポンプ１７の運転により蒸気止弁１４を開閉動作させるための油圧を発生し、蒸気加減弁１５は、第１蒸気タービン１６の回転により駆動される制御ポンプが発生する油圧を利用して第１蒸気タービンの回転数を制御するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心を収容する容器に接続されて前記容器内の蒸気を導出する複数本の蒸気管と、
この蒸気管のそれぞれに配設され、前記炉心の水位を機械的に検出する水位検出駆動機構の動作により開閉動作される複数の蒸気元弁と、
前記蒸気管の一方に接続され、機械的に動作する蒸気止弁及び蒸気加減弁、並びに注水ポンプを駆動する第１蒸気タービンが、上流側から下流側に順次配設された第１蒸気ラインと、
前記注水ポンプの運転により前記容器内へ水を注水する注水ラインと、
前記蒸気管の他方に接続され、油ポンプを駆動する第２蒸気タービンが配設された第２蒸気ラインとを有し、
前記油ポンプの運転により前記蒸気止弁を開閉動作させるための油圧が発生し、この油圧を利用して、前記容器内が所定圧力まで上昇したことが機械的に検出されたときに前記蒸気止弁が開動作し、
前記蒸気加減弁は、前記第１蒸気タービンの回転により駆動される制御ポンプが発生する油圧を利用して前記第１蒸気タービンの回転数を制御するガバナを備えたことを特徴とする原子炉注水システム。
【請求項２】
前記蒸気止弁は、第２蒸気タービンにより駆動されて蒸気止弁を開閉動作させるための油圧を発生する油ポンプと、弁駆動系とにより駆動され、
前記弁駆動系は、炉心を収容する容器内の圧力を導き機械的に検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段により前記容器内の圧力が所定圧力以上になったときに収縮動作するベロー装置と、前記ベロー装置の伸展または収縮動作により前記油圧ポンプからの油の流路を切り換えるパイロット弁と、このパイロット弁を介して前記油ポンプからの油を導き、この油の油圧により蒸気止弁を開閉動作させる蒸気止弁油筒と、を有することを特徴とする請求項１に記載の原子炉注水システム。
【請求項３】
前記蒸気加減弁のガバナは、第１蒸気タービンに連結されてこの第１蒸気タービンの回転数に応じた油圧を発生する制御ポンプと、
この制御ポンプからの油圧を設定油圧以下に調整する速度設定器と、
この速度設定器にて設定油圧以下に調整された油圧を導入すると共に、蒸気加減弁に連結された蒸気加減弁油筒とを有し、
この蒸気加減弁油筒に作用する油圧により前記蒸気加減弁の開度を調整することで、第１蒸気タービンの回転数を制御するよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の原子炉注水システム。
【請求項４】
前記速度設定器は、ベロー室部側導入ポートが形成されたベロー室部と、このベロー室部に内蔵されると共に、前記ベロー室部側導入ポートから導入される油圧により伸縮動作するベロー機構と、前記ベロー室部に連設されると共に、弁箱側導入ポート及びドレンポートが形成された弁箱と、この弁箱に内蔵されると共に、前記ベロー機構に連結されて前記弁箱側導入ポートを開閉する制御弁とを有し、
前記ベロー室部側導入ポート及び前記弁箱側導入ポートが制御ポンプの吐出側に接続され、
前記制御ポンプにて発生した油圧が設定油圧に至って前記ベロー室部側導入ポートに導入されたとき、前記ベロー機構が収縮動作して前記制御弁が前記弁箱側導入ポートを開き、前記制御ポンプからの油が前記弁箱側導入ポートから前記ドレンポートへ排出されることで、前記速度設定器の下流側に配設された前記蒸気加減弁油筒に作用する油圧を設定油圧以下に調整するよう構成されたことを特徴とする請求項３に記載の原子炉注水システム。
【請求項５】
前記ベロー室部には、ベロー機構の収縮量を規制する規制部材が設置され、この収縮量の規制により制御弁の開度が所定開度以下に制限されるよう構成されたことを特徴とする請求項４に記載の原子炉注水システム。
【請求項６】
前記蒸気元弁を駆動させる水位検出駆動機構は、炉心を収容する容器の炉心付近に設定されるフロート槽と、このフロート槽内に浮遊されたフロートの位置により動作して前記蒸気元弁を開閉動作させるフロート動作機構と、を有して構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の原子炉注水システム。
【請求項７】
前記蒸気元弁及びこの蒸気元弁の水位検出駆動機構が、第１ユニットとして輸送可能にユニット化され、
注水ポンプを含む注水ラインと、蒸気止弁、蒸気加減弁及び第１蒸気タービンを含む第１蒸気ラインと、第２蒸気タービン及び油ポンプを含む第２蒸気ラインとが、第２ユニットとして輸送可能にユニット化され、
これらの第１ユニット及び第２ユニットが、既設の原子炉注水システムと置き換え可能に構成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の原子炉注水システム。
【請求項８】
前記炉心を収容する容器が、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の原子炉注水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、原子力プラントが装備する原子炉冷却系設備、高圧注水系統、原子炉隔離時冷却系等が動作しないような緊急時で且つ全電源喪失時などの過酷な状況においても、原子炉圧力容器等の容器に収容された炉心を冷却する原子炉注水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉注水システムの１つとして、図１０に示すような原子炉隔離時冷却系（ＲＣＩＣ系：Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｅ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）が挙げられる。原子力プラントの運転が何らかの危険な事故発生時に停止され、系外への放射性蒸気漏洩を阻止すべく主蒸気隔離弁が作動して、原子炉圧力容器が系統から完全に隔離・閉鎖された場合には、原子炉圧力容器の圧力は逃げ場を失ってしまう。原子炉圧力容器内の炉心に制御棒が投入されることで炉心の反応は抑制されるが、このとき炉心の崩壊熱により蒸気が発生する。原子炉隔離時冷却系は、この蒸気を炉心へ注水する注水ポンプの動力として利用する緊急時における原子炉注水システムである。
【０００３】
つまり、原子炉圧力容器１０１内で蒸気が発生して炉心１００の水位が低下した際、蒸気元弁１０２が開き、蒸気止弁１０３及び蒸気加減弁１０４が開き、これにより、蒸気タービン１０５が起動する。この蒸気タービン１０５の起動により注水ポンプ１０６が作動して、サプレッションチャンバ１０７内の水が原子炉圧力容器１０１に供給されることで、炉心１００の水位の低下が抑制され、且つ炉心１００が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５１０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
原子力プラントでは、上述の原子炉隔離時冷却系のほか、炉心を冷却する原子炉注水システムが複数種類装備されている。基本的には、ポンプにより水を原子炉圧力容器へ注水する原理であるが、そのポンプの駆動源が電動機か蒸気タービンかのいずれかによって大別される。前者の場合、その動力を電気としているため、全電源喪失の際には当然機能を失う。また、補助的に非常用ディーゼル発電機により電源を確保できたとしても、ディーゼル燃料の貯蔵限度から運転時間には制約がある。
【０００６】
後者の如く蒸気タービンにより駆動する場合は、原子炉圧力容器内の蒸気が動力となり、原子炉圧力容器内に蒸気が存在する限り運転が可能になる。その運転では電気を駆動用として直接には必要としないが、蒸気タービンの速度を制御する蒸気弁の制御に電気を用いている。このように、いずれの原子炉注水システムにおいても電気を必要とし、全電源喪失のような緊急時には炉心への注水機能が失われて、炉心の冷却機能が損なわれる恐れがある。
【０００７】
本発明における実施形態の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、全電源喪失時においても炉心への注水を継続して実施できる原子炉注水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態における原子炉注水システムは、炉心を収容する容器に接続されて前記容器内の蒸気を導出する複数本の蒸気管と、この蒸気管のそれぞれに配設され、前記炉心の水位を機械的に検出する水位検出駆動機構の動作により開閉動作される複数の蒸気元弁と、前記蒸気管の一方に接続され、機械的に動作する蒸気止弁及び蒸気加減弁、並びに注水ポンプを駆動する第１蒸気タービンが、上流側から下流側に順次配設された第１蒸気ラインと、前記注水ポンプの運転により前記容器内へ水を注水する注水ラインと、前記蒸気管の他方に接続され、油ポンプを駆動する第２蒸気タービンが配設された第２蒸気ラインとを有し、前記油ポンプの運転により前記蒸気止弁を開閉動作させるための油圧が発生し、この油圧を利用して、前記容器内が所定圧力まで上昇したことが機械的に検出されたときに前記蒸気止弁が開動作し、前記蒸気加減弁は、前記第１蒸気タービンの回転により駆動される制御ポンプが発生する油圧を利用して前記第１蒸気タービンの回転数を制御するガバナを備えたことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る原子炉注水システムの第１実施形態を示す系統図。
【図２】図１の蒸気元弁の水位検出駆動機構を模式的に示す構成図。
【図３】図１の蒸気止弁の弁駆動系を模式的に示す構成図。
【図４】図３の弁駆動系の動作を示すフローチャート。
【図５】図１の蒸気加減弁のガバナを模式的に示す構成図。
【図６】図５の速度設定器の作動状況を示し、（Ａ）がベロー装置の伸展時、（Ｂ）がベロー装置の収縮時をそれぞれ示す作動図。
【図７】図５のガバナの動作を示すフローチャート。
【図８】図１の原子炉注水システムの動作を示すフローチャート。
【図９】本発明に係る原子炉注水システムの第２実施形態を示す分解系統図。
【図１０】従来の原子炉隔離時冷却系を示す系統図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図８）
図１は、本発明に係る原子炉注水システムの第１実施形態を示す系統図である。この図１に示す原子炉注水システムとしての非常用原子炉注水システム１０は、例えば沸騰水型原子炉に適用されたものであり、全電源喪失時においても、原子炉圧力容器２内に収容された炉心１へ、この炉心１の崩壊熱により発生した蒸気を利用して注水を継続的に実施するものである。ここで、原子炉圧力容器２は原子炉格納容器３に格納され、この原子炉格納容器３のサプレッションチャンバ４内の水が非常用原子炉注水システム１０により原子炉圧力容器２内の炉心１へ注水される。
【００１１】
非常用原子炉注水システム１０は、複数本（例えば２本）の蒸気管１１Ａ及び１１Ｂと、複数個（例えば２個）の蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂと、これらの蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂを駆動させる水位検出駆動機構１３と、蒸気止弁１４、蒸気加減弁１５及び第１蒸気タービン１６が配設された第１蒸気ライン２１と、油ポンプ１７を駆動する第２蒸気タービン１８が配設された第２蒸気ライン２２と、注水ポンプ１９が配設された注水ライン２３と、を有して構成される。
【００１２】
蒸気管１１Ａ及び１１Ｂは、原子炉圧力容器２に接続されて、この原子炉圧力容器２内の蒸気を外部へ導出するものである。これらの蒸気管１１Ａ、１１Ｂのそれぞれに蒸気元弁１２Ａ、１２Ｂが配設される。これらの蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂは、原子炉圧力容器２内の炉心１の水位を機械的に検出する水位検出駆動機構１３の動作により開閉動作される。
【００１３】
水位検出駆動機構１３は、図２に示すように、フロート槽２４とフロート動作機構２５とを有してなる。フロート槽２４は、原子炉圧力容器２の炉心１付近において原子炉圧力容器２に連通して設置され、内部に原子炉圧力容器２内の冷却材（水）５が導入される。また、フロート動作機構２５は、フロート槽２４内に浮遊したフロート２６の位置により動作して、蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂを開閉動作させるものである。
【００１４】
つまり、フロート動作機構２５は、フロート２６と、このフロート２６にピン結合されると共に、支点２７で支持されたレバー２８と、このレバー２８の端部に結合されると共に軸受２９で支持されたトルクシャフト３０と、このトルクシャフト３０の端部に設けられたラック・ピニオン機構３１とを有し、ピニオン３１Ａがトルクシャフト３０の端部に結合され、ラック３１Ｂが蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂに連結される。
【００１５】
フロート２６に作用する浮力がレバー２８を揺動させ、このレバー２８の揺動運動がトルクシャフト３０の軸回りの回転運動に変換されることで、ラック・ピニオン機構３１を介し、蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂが開閉動作される。具体的には、原子炉圧力容器２内の炉心１の水位が所定水位まで低下したときに、水位検出駆動機構１３の作用で蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂは開動作する。尚、フロート槽２４にフロート動作機構２５が２組設けられ、一方のフロート動作機構２５が蒸気元弁１２Ａを、他方のフロート動作機構２５が蒸気元弁１２Ｂをそれぞれ開閉動作させてもよい。
【００１６】
図１に示すように、蒸気管１１Ａにおける蒸気元弁１２Ａの下流に第１蒸気ライン２１の一端が接続され、この第１蒸気ライン２１の他端がサプレッションチャンバ４に接続される。この第１蒸気ライン２１には、蒸気流れ方向の上流側から下流側に蒸気止弁１４、蒸気加減弁１５及び第１蒸気タービン１６が順次配設され、第１蒸気タービン１６で仕事を終えた蒸気がサプレッションチャンバ４へ排出される。また、蒸気管１１Ｂにおける蒸気元弁１２Ｂの下流端に第２蒸気ライン２２の一端が接続され、この第２蒸気ライン２２の他端がサプレッションチャンバ４に接続される。この第２蒸気ライン２２には第２蒸気タービン１８が配設され、この第２蒸気タービン１８で仕事を終えた蒸気がサプレッションチャンバ４へ排出される。
【００１７】
サプレッションチャンバ４には、注水ポンプ１９が配設された注水ライン２３の一端が接続され、この注水ライン２３の他端は、原子炉格納容器３を貫通して原子炉圧力容器２に接続される。原子炉圧力容器２内の炉心１の水位が所定水位まで低下し、且つ、原子炉圧力容器２内が後述の如く所定圧力まで上昇したときに注水ポンプ１９が運転を開始し、この注水ポンプ１９の運転により、サプレッションチャンバ４内の水が原子炉圧力容器２へ導かれ、この原子炉圧力容器２内の炉心１へ注水される。
【００１８】
第１蒸気ライン２１に配設された蒸気止弁１４は、蒸気加減弁１５への蒸気の供給と遮断を実行するものであり、油ポンプ１７と弁駆動系３３とにより開閉駆動される。油ポンプ１７は、蒸気元弁１２Ｂの開動作により第２蒸気ライン２２へ原子炉圧力容器２内の蒸気が導入されて第２蒸気タービン１８が回転することで駆動され、油タンク３４内の油を吸入して、蒸気止弁１４を開閉動作させるための油圧を発生する。
【００１９】
弁駆動系３３は、油ポンプ１７が発生した油圧を利用し、例えば原子炉圧力容器２内が所定圧力まで上昇したことが機械的に検出されたときに蒸気止弁１４を開動作させるものであり、図３に示すように、圧力検出手段としてのウォータポッド３５、ベロー装置３６、パイロット弁３７及び蒸気止弁油筒３８を有して構成される。
【００２０】
ウォータポッド３５は、内部に水が収容され、原子炉圧力容器２内の蒸気の圧力を導く導入管３９と、内部の水の圧力をベロー装置３６へ導く導出管４０とを備える。このウォータポッド３５により、原子炉圧力容器２内の圧力が所定圧力まで上昇したことが機械的に検出される。
【００２１】
ベロー装置３６は、装置本体４１内に、図示しないスプリングを内蔵したベロー４２が配設され、このベロー４２がレバー４３に連結されて構成される。装置本体４１内に、ウォータポッド３５の導出管４０から水の圧力が作用することでベロー４２が伸縮動作し、これによりレバー４３が揺動する。ベロー装置３６のベロー４２は、ウォータポッド３５により原子炉圧力容器２内の圧力が所定圧力以上になったときに収縮動作する。
【００２２】
パイロット弁３７は、弁ケース４４内に、レバー４３に連結されたスプール４５が軸方向に摺動自在に配設されて構成される。弁ケース４４には、油ポンプ１７からの圧油を導く送油管４６と、油タンク３４に連通するドレン管４７とが接続されると共に、流出ポート４８及び流入ポート４９がそれぞれ形成されている。このパイロット弁３７は、ベロー装置３６のベロー４２が収縮または伸展動作することで、レバー４３を介してスプール４５が往復動作し、送油管４６からの油の流路を切り換える。
【００２３】
パイロット弁３７の流出ポート４８は蒸気止弁油筒３８の圧力室５０に連通し、パイロット弁３７の流入ポート４９は蒸気止弁油筒３８のばね室５１に連通する。蒸気止弁油筒３８の圧力室５０とばね室５１はピストン５２により区画されて形成され、ばね室５１内にばね５４が収容される。また、ピストン５２は、蒸気止弁１４の弁体５３に連結される。この蒸気止弁油筒３８は、パイロット弁３７を介して油ポンプ１７からの油を導き、この油の油圧とばね５４の付勢力とで蒸気止弁１４を開閉動作させるアクチュエータである。
【００２４】
このように構成された弁駆動系３３は、図４に示すように動作する。つまり、原子炉圧力容器２内の蒸気圧力が上昇すると、ウォータポッド３５内が加圧される（Ｓ１）。原子炉圧力容器２内の蒸気圧力が所定圧力に至ると、ウォータポッド３５の水圧がベロー装置３６に作用し、このベロー装置３６のベロー４２が収縮動作してレバー４３が上昇する（Ｓ２）。
【００２５】
ベロー装置３６のレバー４３の上昇により、パイロット弁３７のスプール４５が図３の破線位置まで往動し、流出ポート４８が開いて送油管４６と流出ポート４８とが連通する（Ｓ３）。すると、油ポンプ１７からの油の油圧がパイロット弁３７を経て蒸気止弁油筒３８の圧力室５０へ至り、蒸気止弁油筒３８がピストン５２を介して弁体５３を開き、蒸気止弁１４が開動作する（Ｓ４）。
【００２６】
また、原子炉圧力容器２内の蒸気圧力の低下をウォータポッド３５が検出すると、ベロー装置３６のベロー４２が伸展動作する（Ｓ５）。このとき、レバー４３が下降してパイロット弁３７のスプール４５が復動し、パイロット弁３７の流出ポート４８が閉じて、この流出ポート４８と送油管４６との連通が遮断される（Ｓ６）。このとき、流入ポート４９は開いており、この流入ポート４９とドレン管４７とは連通している。
【００２７】
このときには、蒸気止弁油筒３８の圧力室５０からばね室５１へ油がリークするので、このばね室５１内にリークした油がパイロット弁３７の流入ポート４９及びドレン管４７を経て油タンク３４へ排出される。これにより、蒸気止弁油筒３８のピストン５２が圧力室５０側へ移動して弁体５３が閉じ、蒸気止弁１４が閉動作する（Ｓ７）。
【００２８】
図１に示すように、第１蒸気ライン２１に配設された蒸気加減弁１５は、非作動時に第１蒸気タービン１６を起動可能な微小開度で待機し、蒸気元弁１２Ａ及び蒸気止弁１４の開動作時に第１蒸気タービン１６へ蒸気を導いて、この第１蒸気タービン１６を起動させると共に、この第１蒸気タービン１６の回転数（速度）を例えば定格回転数に制御するガバナ５５（図５）を有する。
【００２９】
このガバナ５５は、制御ポンプ５６、速度設定器５７、蒸気加減弁油筒５８、アーム機構５９及び制御油タンク６０を有して構成され、第１蒸気タービン１６の回転により駆動される制御ポンプ５６が発生する制御油圧を利用し、この制御油圧を蒸気加減弁油筒５８に作用することで、蒸気加減弁１５の開度を調整し、第１蒸気タービン１６の回転数を制御する。
【００３０】
制御ポンプ５６は、例えばウォーム・ホイール機構６１を介して第１蒸気タービン１６に連結され、制御油タンク６０からの制御油を吸引して第１蒸気タービン１６の回転数に応じた（比例した）制御油圧を発生させる。この制御ポンプ５６にて発生した制御油圧は、速度設定器５７及び蒸気加減弁油筒５８へ供給される。
【００３１】
蒸気加減弁油筒５８は、油筒本体６２内にピストン６３が摺動自在に配設され、このピストン６３により油筒本体６２内が作動室６４と、ばね６６を収容するばね室６５とに区画されたものである。ピストン６３は、アーム機構５９を介して蒸気加減弁１５の弁体６７に連結される。作動室６４に、制御ポンプ５６にて昇圧され、且つ速度設定器５７にて後述の如く設定油圧以下に調整された制御油圧が導入されることで、アーム機構５９を介して弁体６７が作動し、蒸気加減弁１５の開度が調整される。
【００３２】
速度設定器５７は、制御ポンプ５６から蒸気加減弁油筒５８へ作用する制御油圧を設定油圧以下に調整するものである。この速度設定器５７は、図６（Ａ）に示すように、ベロー室部６８と弁箱６９とが連設されて構成され、ベロー室部６８にベロー室部側導入ポート７０が形成されると共に、ベロー装置７１が内蔵される。また、弁箱６９には弁箱側導入ポート７２及びドレンポート７３が形成されると共に、制御弁７４が内蔵される。
【００３３】
ベロー室部側導入ポート７０及び弁箱側導入ポート７２は、制御ポンプ５６の吐出側に接続される。このベロー室部側導入ポート７０から導入される制御ポンプ５６の制御油の油圧と、ベロー装置７１のベロー７５の内部に配設されたスプリング７６の付勢力とにより、ベロー装置７１のベロー７５が収縮または伸展動作する。また、弁箱６９内の制御弁７４は、ベロー装置７１のベロー７５に結合されると共に、弁箱側導入ポート７２を開閉する。弁箱６９のドレンポート７３は制御油タンク６０に接続される。
【００３４】
従って、制御ポンプ５６にて発生した制御油圧が設定油圧に至ってベロー室部側導入ポート７０に導入されたとき、図６（Ｂ）に示すように、ベロー装置７１のベロー７５がスプリング７６の付勢力に抗して収縮して、制御弁７４が弁箱側導入ポート７２を開く。これにより、制御ポンプ５６からの制御油が弁箱側導入ポート７２からドレンポート７３を経て制御油タンク６０へ排出されることになるので、図５に示すように、速度設定器５７の下流側に配設された蒸気加減弁油筒５８に作用する制御油圧が、設定油圧以下に調整されることになる。蒸気加減弁油筒５８に作用する制御油圧が設定油圧に調整されることで、第１蒸気タービン１６の回転数は定格回転数に維持される。
【００３５】
また、前記速度設定器５７では、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ベロー装置７１のベロー７５の収縮量を規制する規制部材としての規制ねじ部７７が、ベロー室部６８に螺装されている。この規制ねじ部７７の進退量は、規制ねじ部７７に固定されたハンドル７８を操作することにより調節される。ベロー７５の収縮量が規制ねじ部７７により規制されることで、ベロー７５の収縮時における制御弁７４の開度が所定開度以下に制限される。これにより、弁箱６９のドレンポート７３を経て制御油タンク６０へ排出される制御油のドレン量が制限される。この結果、蒸気加減弁油筒５８に作用する制御油圧が過度に低下して蒸気加減弁１５の開度が過少になり、第１蒸気タービン１６の回転数が著しく低下することが防止される。
【００３６】
上述のように構成されたガバナ５５は、図７に示すように動作する。図１に示す蒸気加減弁１５は、弁開度が微小開度状態で待機しているので、蒸気元弁１２Ａ及び蒸気止弁１４の開動作により、原子炉圧力容器２内の蒸気が第１蒸気タービン１６へ流れて、この第１蒸気タービン１６が起動する（Ｓ１１）。
【００３７】
第１蒸気タービン１６の起動により図５に示す制御ポンプ５６が駆動され、この制御ポンプ５６にて発生した制御油圧が速度設定器５７及び蒸気加減弁油筒５８へ作用する（Ｓ１２）。制御ポンプ５６にて発生する制御油圧は、第１蒸気タービン１６の回転数に比例して上昇し、蒸気加減弁油筒５８により弁体６７が更に開いて、蒸気加減弁１５の開度が増大する。これにより、第１蒸気タービン１６は回転数が上昇し、制御ポンプ５６にて発生する制御油圧が設定油圧になった段階で、定格回転数になる（Ｓ１３）。
【００３８】
第１蒸気タービン１６が定格回転数を超え、制御ポンプ５６にて発生する油圧が設定油圧以上になると、速度設定器５７におけるベロー装置７１のベロー７５が収縮して制御弁７４が開き、弁箱６９内に流入した制御油が制御油タンク６０へ排出される（Ｓ１４）。これにより、蒸気加減弁油筒５８に作用する制御油圧が低下し、この蒸気加減弁油筒５８のばね６６の作用で弁体６７が閉じ、蒸気加減弁１５の開度が減少して、第１蒸気タービン１６の回転数が低下する（Ｓ１５）。
【００３９】
第１蒸気タービン１６の回転数の低下により制御ポンプ５６が発生する油圧が低下すると、速度設定器５７におけるベロー装置７１のベロー７５が伸展して、制御弁７４が閉動作する。これにより、蒸気加減弁油筒５８に作用する制御油圧が再び上昇し、弁体６７が開いて蒸気加減弁１５の開度が再び増大する（Ｓ１６）。上述のようにして、ガバナ５５により第１蒸気タービン１６の回転数が定格回転数に整定される。
【００４０】
次に、上述のように構成された非常用原子炉注水システム１０（図１）の動作を、図８を用いて説明する。
原子炉圧力容器２内の炉心１の水位が低下すると（Ｓ２１）、水位検出駆動機構１３が動作して蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂを開動作する（Ｓ２２）。蒸気元弁１２Ｂの開動作により第２蒸気タービン１８が運転を開始して油ポンプ１７を駆動し、蒸気止弁１４を動作するための油圧が確立する（Ｓ２３）。
【００４１】
また、蒸気元弁１２Ａが開動作した状態で、原子炉圧力容器２内の蒸気圧が所定圧力まで上昇したとき、弁駆動系３３が作動して蒸気止弁１４が開動作する（Ｓ２４）。蒸気加減弁１５は、微小開度状態で待機しているので、蒸気元弁１２Ａ及び蒸気止弁１４の開動作によって第１蒸気タービン１６の起動条件が成立し、第１蒸気タービン１６が起動する（Ｓ２５）。
【００４２】
第１蒸気タービン１６が起動し、回転数が徐々に上昇する過程で（Ｓ２６）、蒸気加減弁１５のガバナ５５が第１蒸気タービン１６の回転数を定格回転数に制御する。これにより、注水ポンプ１９が定格速度で運転して、サプレッションチャンバ４内の水を原子炉圧力容器２の炉心１へ注水する（Ｓ２７）。注水ポンプ１９による注水によって炉心の水位が上昇すると、水位検出駆動機構１３により蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂが閉動作し、これにより、第１蒸気タービン１６及び第２蒸気タービン１８が回転を停止して、炉心１への注水が中断される（Ｓ２８）。
【００４３】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば次の効果を奏する。
電源喪失時においても、原子炉圧力容器２の炉心１の水位が水位検出駆動機構１３により機械的に検出されて蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂが開閉動作され、また、原子炉圧力容器２内の蒸気により駆動される第２蒸気タービン１８の回転により油ポンプ１７が回転して油圧が発生し、この油圧を利用して弁駆動系３３のウォータポッド３５により原子炉圧力容器２内が所定圧力まで上昇したことが機械的に検出されたときに蒸気止弁１４が開動作し、更に、第１蒸気タービン１６の回転により駆動される制御ポンプ５６が発生する油圧を利用して、蒸気加減弁１５のガバナ５５が第１蒸気タービン１６の回転数を制御して注水ポンプ１９を運転する。このように、電気を全く必要とせずに蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂ、蒸気止弁１４並びに蒸気加減弁１５が動作するので、全電源喪失時においても原子炉圧力容器２内の炉心１への注水を継続して実施できる。
【００４４】
［Ｂ］第２実施形態（図９）
図９は、本発明に係る原子炉注水システムの第２実施形態を示す分解系統図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４５】
本第２実施形態における原子炉注水システムとしての非常用原子炉注水システム８０が第１実施形態と異なる点は、システムがトラック等で輸送可能なユニットとして構成され、このユニットが既設の原子炉注水システム（例えば原子炉隔離時冷却系など）と置き換え可能に構成された点である。
【００４６】
即ち、蒸気元弁１２Ａ及び１２Ｂ並びに水位検出駆動機構１３が第１ユニット８１として輸送可能にユニット化される。また、蒸気止弁１４、蒸気加減弁１５及び第１蒸気タービン１６を含む第１蒸気ライン２１と、第２蒸気タービン１８及び油ポンプ１７を含む第２蒸気ライン２２と、注水ポンプ１９を含む注水ライン２３とが第２ユニット８２として、輸送可能にユニット化される。
【００４７】
既設の原子炉注水システムでは、原子炉圧力容器２から延びる複数本（例えば２本）の蒸気管８３にフランジ接合部８４を設け、原子炉圧力容器２に接続された注水管８５と、サプレッションチャンバ４に接続された注水管８５のそれぞれにフランジ接合部８６、８７を設け、サプレッションチャンバ４に接続された複数本（例えば２本）の蒸気排出管８８のそれぞれにフランジ接合部８９、９０を設ける。これらのフランジ接合部８４、８６、８７、８９及び９０は、蒸気や水などの漏出を防止するために閉止板（不図示）で一旦閉止される。この閉止板は、フランジ接合部８４、８６、８７、８９及び９０が第１ユニット８１及び第２ユニット８２の各配管に接続される際に取り外される。
【００４８】
本第２実施形態では、既設の原子炉注水システムが全電源喪失により復旧困難であり、且つ炉心１への注水が直ちに必要である場合に、本第２実施形態の非常用原子炉注水システム８０を輸送し、既設の原子炉注水システムと置き換えることで、全電源喪失時においても、第１実施形態の場合と同様に原子炉圧力容器２内の炉心１を継続的に注水できる。
【００４９】
以上、本発明を上述の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形してもよく、また、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５０】
例えば、上述の各実施形態では、蒸気管１１Ａ、１１Ｂ、８３が２本で、各蒸気管に第１蒸気ライン２１、第２蒸気ライン２２が一系統ずつそれぞれ接続されるものを述べたが、蒸気管は４本等の偶数本で、各蒸気管に第１蒸気ライン２１、第２蒸気ライン２２が接続されてもよい。また、炉心を収容する容器は、加圧水型原子炉の原子炉容器等であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  炉心
２  原子炉圧力容器（炉心を収容する容器）
１０  非常用原子炉注水システム（原子炉注水システム）
１１Ａ、１１Ｂ  蒸気管
１２Ａ、１２Ｂ  蒸気元弁
１３  水位検出駆動機構
１４  蒸気止弁
１５  蒸気加減弁
１６  第１蒸気タービン
１７  油ポンプ
１８  第２蒸気タービン
１９  注水ポンプ
２１  第１蒸気ライン
２２  第２蒸気ライン
２３  注水ライン
２４  フロート槽
２５  フロート動作機構
２６  フロート
３３  弁駆動系
３５  ウォータポッド（圧力検出手段）
３６  ベロー装置
３７  パイロット弁
３８  蒸気止弁油筒
５５  ガバナ
５６  制御ポンプ
５７  速度設定器
５８  蒸気加減弁油筒
６８  ベロー室部
６９  弁箱
７０  ベロー室部側導入ポート
７１  ベロー装置
７２  弁箱側導入ポート
７３  ドレンポート
７４  制御弁
７７  規制ねじ部（規制部材）
８０  非常用原子炉注水システム（原子炉注水システム）
８１  第１ユニット
８２  第２ユニット
【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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【図１０】
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