(57)【要約】【課題】沸騰水型原子力発電プラントの給水配管破断を想定した場合に、原子炉格納容器内の圧力の上昇を抑制し、プラントの安全性・信頼性を高める。【解決手段】沸騰水型原子力発電プラントは、原子炉格納容器５の外側で複数の分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに分岐して各分岐給水配管が別々の貫通部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄで原子炉格納容器５の壁を貫通する給水配管１４と、各分岐給水配管が原子炉格納容器の壁を貫通する貫通部に配置された逆止弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄおよび隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、を有する。原子炉格納容器５内での分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの破断が検出されたときに隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを閉じる。破断検出には、原子炉格納容器５内での分岐給水配管同士の差圧等が用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器を収容する原子炉格納容器と、
前記原子炉格納容器の外に配置された復水器と、
前記原子炉格納容器の外に配置されて前記復水器内の水を昇圧する少なくとも一つの昇圧ポンプと、
前記原子炉格納容器の壁を貫通して、前記昇圧ポンプで昇圧された水を前記原子炉圧力容器内に供給する給水配管であって、前記原子炉格納容器の外側で複数の分岐給水配管に分岐して、各分岐給水配管が別々の貫通部で前記原子炉格納容器の壁を貫通する給水配管と、
前記各分岐給水配管が前記原子炉格納容器の壁を貫通する各貫通部に配置された逆止弁であって、前記原子炉格納容器の内側から外側に向かって前記各分岐給水配管内を流れる流れを阻止し、前記原子炉格納容器の外側から内側に向かって前記各分岐給水配管内を流れる流れを許容する逆止弁と、
前記各分岐給水配管が前記原子炉格納容器の壁を貫通する各貫通部で前記逆止弁に直列に配置された隔離弁と、
前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断を検出する破断検出機構と、
前記破断検出機構が前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断を検出したときに前記隔離弁をすべて閉じるように制御する制御器と、
を有することを特徴とする沸騰水型原子力発電プラント。
【請求項２】
前記破断検出機構は、前記原子炉格納容器内の互いに異なる前記分岐給水配管の内部圧力の差を検出する差圧計を含むこと、を特徴とする請求項１に記載の沸騰水型原子力発電プラント。
【請求項３】
前記破断検出機構は、前記差圧計によって検出された差圧が所定の時間以上連続して所定の値以上を維持するときに、前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断があったと判定する手段を含むこと、を特徴とする請求項２に記載の沸騰水型原子力発電プラント。
【請求項４】
前記破断検出機構は、前記給水配管内を流れる流体の流量を検出する流量計を含むこと、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の沸騰水型原子力発電プラント。
【請求項５】
前記破断検出機構は、前記流量計によって検出された流量が所定の時間以上連続して所定の値以上を維持するときに、前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断があったと判定する手段を含むこと、を特徴とする請求項４に記載の沸騰水型原子力発電プラント。
【請求項６】
前記破断検出機構は、前記原子炉圧力容器外で前記原子炉格納容器内の圧力を検出する圧力計を含むこと、を特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の沸騰水型原子力発電プラント。
【請求項７】
前記破断検出機構は、前記差圧計によって検出された差圧または前記流量計によって検出された流量が所定の時間以上連続して所定の値以上を維持され、かつ、前記圧力計によって検出された前記原子炉格納容器内の圧力が所定の値以上であるときに、前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断があったと判定する手段を含むこと、を特徴とする請求項６に記載の沸騰水型原子力発電プラント。
【請求項８】
前記制御器は、前記破断検出機構が前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断を検出したときに前記昇圧ポンプの少なくとも一つを停止するように制御すること、を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の沸騰水型原子力発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給水配管破断を想定した場合の安全性を向上させた沸騰水型原子力発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の沸騰水型原子力発電プラントにおいては、原子炉圧力容器が原子炉格納容器内に配置され、原子炉格納容器外に、蒸気タービン、復水器、復水ポンプ、低圧給水加熱器、給水ポンプ、高圧給水加熱器が配置されている（特許文献１参照）。そして、蒸気タービンで仕事をした後に復水器で凝縮した復水は、復水ポンプ、低圧給水加熱器、給水ポンプ、高圧給水加熱器を経て、昇圧・加熱されて給水配管を通じて原子炉圧力容器内へ供給される。
【０００３】
従来の給水配管は原子炉格納容器外で２本に分岐していて、２個の貫通部で原子炉格納容器の壁を貫通している。給水配管が原子炉格納容器の壁を貫通する部分には逆止弁が配置され、原子炉圧力容器側からの逆流が阻止されるようになっている。
【０００４】
一方、原子炉運転中は原子炉圧力容器内が高圧力になっているので、原子炉圧力容器に接続された配管が破断した場合を想定すると冷却材が原子炉圧力容器外に流出するため、種々の配管が破断した場合を想定して、非常用炉心冷却系等の安全設備が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、原子炉格納容器内の給水配管破断を想定した場合、その破断部を通して冷却材が原子炉格納容器内に放出される。この場合に、復水ポンプ、低圧給水加熱器、給水ポンプ、高圧給水加熱器を経て、高温高圧の水が給水配管を通じて供給され続けると、原子炉格納容器内の圧力が上昇することが考えられる。
【０００７】
そこで、この発明は、沸騰水型原子力発電プラントの給水配管破断を想定した場合に、原子炉格納容器内の圧力の上昇を抑制し、プラントの安全性・信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る沸騰水型原子力発電プラントは、原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器を収容する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器の外に配置された復水器と、前記原子炉格納容器の外に配置されて前記復水器内の水を昇圧する少なくとも一つの昇圧ポンプと、前記原子炉格納容器の壁を貫通して、前記昇圧ポンプで昇圧された水を前記原子炉圧力容器内に供給する給水配管であって、前記原子炉格納容器の外側で複数の分岐給水配管に分岐して、各分岐給水配管が別々の貫通部で前記原子炉格納容器の壁を貫通する給水配管と、前記各分岐給水配管が前記原子炉格納容器の壁を貫通する各貫通部に配置された逆止弁であって、前記原子炉格納容器の内側から外側に向かって前記各分岐給水配管内を流れる流れを阻止し、前記原子炉格納容器の外側から内側に向かって前記各分岐給水配管内を流れる流れを許容する逆止弁と、前記各分岐給水配管が前記原子炉格納容器の壁を貫通する各貫通部で前記逆止弁に直列に配置された隔離弁と、前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断を検出する破断検出機構と、前記破断検出機構が前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断を検出したときに前記隔離弁をすべて閉じるように制御する制御器と、を有することを特徴とする。
【０００９】
または本発明に係る沸騰水型原子力発電プラント運転方法は、原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器を収容する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器の外に配置された復水器と、前記原子炉格納容器の外に配置されて前記復水器内の水を昇圧する少なくとも一つの昇圧ポンプと、前記原子炉格納容器の壁を貫通して、前記昇圧ポンプで昇圧された水を前記原子炉圧力容器内に供給する給水配管であって、前記原子炉格納容器の外側で複数の分岐給水配管に分岐して、各分岐給水配管が別々の貫通部で前記原子炉格納容器の壁を貫通する給水配管と、前記各分岐給水配管が前記原子炉格納容器の壁を貫通する貫通部に配置された逆止弁であって、前記原子炉格納容器の内側から外側に向かって前記各分岐給水配管内を流れる流れを阻止し、前記原子炉格納容器の外側から内側に向かって前記各分岐給水配管内を流れる流れを許容する逆止弁と、前記各分岐給水配管が前記原子炉格納容器の壁を貫通する貫通部で前記逆止弁に直列に配置された隔離弁と、有する沸騰水型原子力発電プラントの運転方法であって、前記原子炉格納容器内での前記分岐給水配管の破断を検出し、前記分岐給水配管の破断を検出したときに前記隔離弁を閉じること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、沸騰水型原子力発電プラントの給水配管破断を想定した場合に、原子炉格納容器内の圧力の上昇を抑制し、プラントの安全性・信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る沸騰水型原子力発電プラントの一実施形態の概略系統構成図である。
【図２】図１の沸騰水型原子力発電プラントにおける給水配管破断検出機構を示す構成図である。
【図３】図１の沸騰水型原子力発電プラントにおける給水配管破断時の動作ロジックの一実施形態の流れを示すフロー図である。
【図４】図１の沸騰水型原子力発電プラントにおける給水配管破断時の動作ロジックの、図３とは異なる実施形態の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る沸騰水型原子力発電プラントの一実施形態について説明する。ここで、図１は本発明に係る沸騰水型原子力発電プラントの一実施形態の概略系統構成図、図２は図１の沸騰水型原子力発電プラントにおける給水配管破断検出機構を示す構成図、図３は図１の沸騰水型原子力発電プラントにおける給水配管破断時の動作ロジックの一実施形態の流れを示すフロー図である。
【００１３】
図１に示すように、原子炉圧力容器３は原子炉格納容器５のドライウェル内に配置され、原子炉圧力容器３内には図示しない炉心が配置されている。原子炉格納容器５の外に、蒸気タービン２０、復水器１８、復水ポンプ１７、低圧給水加熱器１５、給水ポンプ１３、高圧給水加熱器１２が配置されている。
【００１４】
原子炉圧力容器３内で発生した蒸気は図示しない蒸気配管を通じて蒸気タービン２０に送られ、蒸気タービン２０で仕事をして、復水器１８で凝縮して復水になる。この復水は、復水ポンプ１７によって昇圧され、復水配管１６を経て低圧給水加熱器１５へ送られる。低圧給水加熱器１５で加熱された復水（給水と呼ばれる）は、給水ポンプ１３によってさらに昇圧され、給水配管１４を経て高圧給水加熱器１２に送られる。給水は高圧給水加熱器１２でさらに加熱され、原子炉圧力容器３に供給されるように構成されている。
【００１５】
給水配管１４は、原子炉格納容器５の外側の高圧給水加熱器１２の下流側で２本の給水母管１ａ、１ｂに分岐され、さらに４本の分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに分岐されている。分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、それぞれ別個の貫通部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄで原子炉格納容器５を貫通している。それぞれの貫通部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの内側には逆止弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが配置され、これらの逆止弁によって、原子炉格納容器５外側から内側に向かう流れは許容され、原子炉格納容器５内側から外側に向かう流れが阻止されるようになっている。それぞれの貫通部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの外側には隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが配置されている。
【００１６】
図２に示すように、各分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの逆止弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの下流側での圧力の相互の差を検出するための差圧計装配管１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが配置され、差圧計４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが原子炉格納容器５外側に配置されている。差圧計装配管１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは原子炉格納容器５の壁をそれぞれ、貫通部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄで貫通するように構成されている。
【００１７】
さらに、給水母管１ａ、１ｂにはそれぞれ、流量計９ａ、９ｂが配置されている。これらの流量計９ａ、９ｂは、従来から原子炉の通常運転時に用いられている常用系の検出機能を用いることもできるが、常用系とは独立して、非常用系としての検出機能を持たせて信頼性を高めた設計であることが望ましい。
【００１８】
さらに、原子炉格納容器５のドライウェル内で原子炉圧力容器３の外側に、原子炉格納容器圧力計１６が設置されている。差圧計４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの出力、流量計９ａ、９ｂの出力、原子炉格納容器圧力計２６の出力は制御器２５に送られて、制御器２５によって、分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの破断の有無が判断され、破断があったときに、隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄをすべて閉止できるようになっている。
【００１９】
通常、沸騰水型原子力発電プラントでは、安全評価上、原子炉通常運転時に隔離弁の一つが誤動作によって閉止することが想定される。その場合に、従来のプラントのように給水配管が原子炉格納容器３を貫通する位置で２本に分岐していてそれぞれに隔離弁が配置されているとすると、１個の隔離弁の誤閉止によって、残りの１本の給水配管だけを通じて給水が原子炉圧力容器３内に供給されることになり、給水流量が極端に不足するので好ましくない。そのため、従来のプラントでは、給水配管が原子炉格納容器３を貫通する位置には隔離弁を配置せず、それぞれに直列の２個の逆止弁を配置していた。これに対して、本実施形態では、４本の分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが原子炉格納容器３を貫通するので、並列する４個の隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが配置され、そのうちの１個の隔離弁が原子炉通常運転時に誤動作によって閉止しても、給水流量が極端な不足にはならない。
【００２０】
次に、原子炉格納容器５内で分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのうちの１本が破断した場合における制御器２５の動作について説明する。
【００２１】
原子炉格納容器５内で分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのうちの１本が破断した場合、破断箇所から原子炉格納容器５内へ冷却材が流出する。そのため、分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのうちの破断した位置の圧力が低下する。したがって、差圧計４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの少なくとも一つで、差圧（絶対値）が異常に大きくなる。さらに、破断箇所から原子炉格納容器５内へ冷却材が流出することにより、原子炉格納容器５内の圧力が上昇する。さらに、破断箇所から大量の冷却材が流出するため、給水母管１ａ、１ｂのうちの、特に破断部につながる側の流量が異常に増大する。
【００２２】
図３に示す動作の例では、原子炉格納容器５内で分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのうちの１本が破断した場合に、制御器２５は、まず、分岐給水配管の差圧が所定の値（たとえば１．０ＭＰａ）以上になったかどうかを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でイエスの場合、その差圧高が連続して所定の時間（たとえば５秒間）以上検出されているかどうかを判定する（ステップＳ２）。このステップは、差圧計の瞬時誤動作による場合を排除するためのものである。
【００２３】
ステップＳ２でイエスの場合、原子炉格納容器５内圧力が所定の値（たとえば１３．７ｋｇ／ｃｍ２＝１．３ＭＰａ）以上になったかどうかを判定する（ステップＳ３）。
【００２４】
ステップＳ３でイエスの場合、分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのいずれかが破断したものと判断し、隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄをすべて閉止する（ステップＳ４）。そしてさらに、復水ポンプ１７および給水ポンプ１３を停止する（ステップＳ５）。これにより、分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのいずれかが破断した場合に、分岐給水配管を通じて原子炉格納容器５内に供給される高温高圧の水の流れが停止する。これにより、原子炉格納容器５内の圧力上昇を抑制することができる。
【００２５】
図３に示す動作で、原子炉格納容器５内圧力が所定の値以上になったかどうかを判定するステップＳ３は、ステップＳ１の前に行なってもよい。また、差圧計が瞬時誤動作を起こさないようなものである場合は、差圧高が連続して所定の時間以上検出されているかどうかを判定するステップＳ２は省略することもできる。さらに、分岐給水配管を通じて原子炉格納容器５内に供給される高温高圧の水の流れが停止するという目的は隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄをすべて閉止するステップＳ４によって達成されるので、復水ポンプ１７および給水ポンプ１３を停止するステップＳ５は省略することもできる。
【００２６】
図４は、図１の沸騰水型原子力発電プラントにおける給水配管破断時の動作ロジックの、図３とは異なる実施形態の流れを示すフロー図である。
【００２７】
図４に示す動作の例では、原子炉格納容器５内で分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのうちの１本が破断した場合に、制御器２５は、まず、給水流量が所定の値以上になったかどうかを判定する（ステップＳ１１）。ここで、給水流量についての所定の値（限界値）としては、たとえば定格流量の６８％とする。流量計９ａ、９ｂ取り付け位置では給水母管１ａ、１ｂが並行になっているので、正常な状態では、各流量計９ａ、９ｂは定格流量の５０％以下となっている。
【００２８】
ステップＳ１１でイエスの場合、その流量大が連続して所定の時間（たとえば５秒間）以上検出されているかどうかを判定する（ステップＳ１２）。このステップは、流量計の瞬時誤動作による場合を排除するためのものである。
【００２９】
ステップＳ１２でイエスの場合、原子炉格納容器５内圧力が所定の値（たとえば１３．７ｋｇ／ｃｍ２＝１．３ＭＰａ）以上になったかどうかを判定する（ステップＳ１３）。
【００３０】
ステップＳ１３でイエスの場合、分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのいずれかが破断したものと判断し、隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄをすべて閉止する（ステップＳ１４）。そしてさらに、復水ポンプ１７および給水ポンプ１３を停止する（ステップＳ１５）。これにより、分岐給水配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのいずれかが破断した場合に、分岐給水配管を通じて原子炉格納容器５内に供給される高温高圧の水の流れが停止する。これにより、原子炉格納容器５内の圧力上昇を抑制することができる。
【００３１】
図４に示す動作で、原子炉格納容器５内圧力が所定の値以上になったかどうかを判定するステップＳ１３は、ステップＳ１１の前に行なってもよい。また、流量計が瞬時誤動作を起こさないようなものである場合は、流量大が連続して所定の時間以上検出されているかどうかを判定するステップＳ１２は省略することもできる。さらに、分岐給水配管を通じて原子炉格納容器５内に供給される高温高圧の水の流れが停止するという目的は隔離弁７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄをすべて閉止するステップＳ１４によって達成されるので、復水ポンプ１７および給水ポンプ１３を停止するステップＳ１５は省略することもできる。
【００３２】
以上説明した実施形態は単なる例示であって、この発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、図３のロジックと図４のロジックを組み合わせて、差圧高と流量大の条件をＡＮＤまたはＯＲで組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ、１ｂ  …  給水母管
３  …  原子炉圧力容器
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ  …  差圧計
５  …  原子炉格納容器
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  …  貫通部
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  …  隔離弁
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  …  逆止弁
９ａ、９ｂ  …  流量計
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  …  差圧計装配管
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  …  分岐給水配管
１２  …  高圧給水加熱器
１３  …  給水ポンプ（昇圧ポンプ）
１４  …  給水配管
１５  …  低圧給水加熱器
１６  …  復水配管
１７  …  復水ポンプ（昇圧ポンプ）
１８  …  復水器
２０  …  蒸気タービン
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  …  貫通部
２５  …  制御器
２６  …  原子炉格納容器圧力計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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