(57)【要約】【課題】主復水器内の空気を抽出する復水器空気抽出系の後段に気体廃棄物処理系を有する沸騰水型原子力発電所において、運転中に主復水器の真空度が設計値より高くなる場合に、気体廃棄物処理系から空気を注入し、主復水器の真空度を調節する復水器真空度調節装置を提供する。【解決手段】主復水器２内の空気を抽出する復水器空気抽出系の後段に気体廃棄物処理系を有する沸騰水型原子力発電所において、気体廃棄物処理系から主復水器２へ戻る再循環管路１６と、その再循環管路１６上に設置された圧力調節弁１４を有することにより、主復水器２の真空度が設計値より高くなる場合に、気体廃棄物処理系から空気を再循環管路１６を経由して注入して主復水器２の真空度を調節できるように、気体廃棄物処理系から空気を戻すことができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主復水器内の気体を抽出する復水器空気抽出系と、その復水器空気抽出系に接続された気体廃棄物処理系を有する沸騰水型原子力発電所において、前記気体廃棄物処理系から主復水器に前記気体を戻す管路と、その管路上に設置された圧力調節弁とを有し、前記気体廃棄物処理系から前記気体を主復水器に戻すことにより前記主復水器の真空度を調節する系統を備えていることを特徴とする沸騰水型原子力発電所の復水器真空度調節装置。
【請求項２】
請求項１において、前記主復水器本体に設置された圧力検出手段と、前記気体廃棄物処理系から前記主復水器に前記気体を戻す管路上に設置された前記圧力調節弁と、前記圧力検出手段からの圧力検出信号に基づいて前記圧力調節弁の開度を調節する演算器を有し、前記気体廃棄物処理系から前記気体を前記主復水器に戻すことにより前記主復水器の真空度を設定された値に自動調節する構成を備えていることを特徴とする沸騰水型原子力発電所の復水器真空度調節装置。
【請求項３】
請求項２において、前記気体廃棄物処理系から前記主復水器に前記気体を戻す管路を、排ガス復水器の出口圧力を設定した圧力になるように前記気体廃棄物処理系から分岐して前記主復水器に前記気体を戻す管路と共用した構成を備えていることを特徴とする沸騰水型原子力発電所の復水器真空度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子力発電所の復水器空気抽出系並びに放射性気体廃棄物処理系に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子力発電所の復水器空気抽出系、並びに放射性気体廃棄物処理系の従来技術の基本的な構成を図４に示す。原子炉１で炉水の放射線分解により発生した水素及び酸素は、主蒸気と共にタービンを経て主復水器２へ導かれる。ここで、主復水器２は真空で運転されるため、主復水器２本体並びにこれに接続される機器に機器構造上存在する間隙から、外部との圧力差により主復水器２内部へ外部空気の漏れ込む事象（インリーク）が発生する。
【０００３】
前述の水素，酸素、並びにインリーク空気は、主復水器２からの排ガスとして空気抽出器３により、その駆動源である水蒸気と共に空気抽出器入口弁４を経て気体廃棄物処理系に抽出される。気体廃棄物処理系に流入した排ガスは、再結合触媒が充填されている再結合器５に流入し、排ガス中の水素及び酸素は触媒反応により再結合処理され水蒸気となる。
【０００４】
この結果、再結合器５出口部での排ガスは、水蒸気と主復水器２へのインリーク空気となって排ガス復水器６に流入する。排ガス復水器６に流入した排ガスは、冷却水により冷却復水化され、水蒸気の大部分は凝縮ドレンとなり系外へ排出される。この結果、排ガス復水器６出口部での通常運転時の排ガス性状はインリーク空気のみとなっている。さらに排ガスは、排ガス中に放射性希ガスが存在する場合の処理を目的とした希ガスホールドアップ装置７にて処理された後に、排ガス抽出装置８により排気筒９から環境に放出される。
【０００５】
ここで、排ガス復水器６出口には希ガスホールドアップ装置７へ至るプロセス管路から分岐して、主復水器６あるいは空気抽出器入口配管に戻る再循環管路が設置されている。この再循環管路には第１の圧力調節弁１０が設置されており、排ガス復水器６出口のプロセス管路上に設置されている第１の圧力検出手段１１と、これらを調節する第１の演算器１２とで排ガス復水器６出口圧力を設定した圧力になるように第１の圧力調節弁１０の開度を自動調節している。
【０００６】
なお、従来技術において空気抽出器入口弁４には開度調節機構が設置されており、発電所運転中に復水器の真空度を調節する必要がある場合には、運転員が主復水器２に設置されている第２の圧力検出手段１３を見ながら手動調節により空気抽出器入口弁４の開度を調節することにより実施している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
主復水器の真空度は空気抽出器の抽出性能と主復水器へのインリーク空気量とのバランスにより、ほぼ定まるものである。ここで、空気抽出器の吸い込み性能は発電所運転中ほぼ一定で運転される。一方、主復水器へのインリーク空気は、主復水器本体並びにこれに接続される機器に構造上存在する間隙から主復水器内に漏入することは先に述べたとおりであるが、最近の発電所においては機器の組み立て技術の向上などにより、このインリーク空気量が極めて少ない状況にあり、復水器真空度が設計点から高くなる傾向がある。更に、空気抽出器の吸い込み性能が一定の条件下において、復水器の真空度は冷却水である海水温度に依存することになるが、海水温度が低い冬場の場合に主復水器の真空度はますます高まる傾向がある。
【０００８】
主復水器の真空度の高まりは、タービンの回転をより促進することから、電力を多く発電するという面からは好都合となるが、過度の真空度上昇は機器の振動事象を引き起こす可能性が大きくなるなど不都合な面も有しているために、発電所を設計する上では復水器の真空度を調節できるような仕組みを設計段階で予め盛り込んでおく必要がある。
【０００９】
このような場合に、従来の技術においては空気抽出器入口弁の弁開度を絞り込み、弁の処理空気量を制限して主復水器の真空度調節を実施するものであるが、従来の技術における問題点の一つは、開度調節する場合の空気抽出器入口弁の制御性が悪いことである。この理由としては、空気抽出器入口弁が非常に大口径弁（プラント電気出力１３５０ＭＷｅ級の場合で口径７５０Ａ）であるが、真空度調節を実施する場合には弁開度を弁全閉に近い状態にて使用しなければならないことにある。
【００１０】
すなわち、空気抽出器入口弁の口径が真空度調節が必要となる通常運転時の処理空気量（数ｍ３／ｈｒ［ｎｏｒｍａｌ］）をベースに選定されている訳ではなく、プラント起動時の復水器真空上昇時に発生する最大処理空気量（約９００ｍ３／ｈｒ
［ｎｏｒｍａｌ］）をベースに設計されていることにあり、両者の処理空気量が極端に異なることにある。
【００１１】
さらに、従来の技術における問題点の二つ目は、空気抽出器入口弁の開度調節が中央操作室からの遠隔手動操作となっていることであり、これが発電所運転中における運転員の負担となっていることである。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、沸騰水型原子力発電所の通常運転時において、空気抽出器入口弁を調節することなく、かつ、運転員に操作上の負担をかけることのない操作性，制御性に優れた復水器真空度調節装置を提供することにある。
【００１３】
さらに、本発明の他の目的は、大口径である空気抽出器入口弁の調節の必要性を無くすることにより、従来技術である空気抽出器入口弁の開度調節機構の廃止、あるいは空気抽出弁そのものを廃止することにより、経済性に優れた発電所を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、主復水器内の空気を抽出する復水器空気抽出系の後段に気体廃棄物処理系を有する沸騰水型原子力発電所であって、気体廃棄物処理系から主復水器に戻る管路と、その管路上に設置された圧力調節弁を有し、気体廃棄物処理系からの気体を主復水器へ戻すことで主復水器の真空度を調節することが可能な沸騰水型原子力発電所の復水器真空度調節装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
沸騰水型原子力発電所においては、その発電所内の原子炉１で炉水の放射線分解により水素及び酸素が発生する。その水素及び酸素は、原子炉１で発生した主蒸気と共にタービンを経て主復水器２へ導かれる。主復水器２は内部を真空にして運転されるため、主復水器２本体並びにこれに接続される機器に機器構造上存在する間隙から、外部との圧力差により主復水器２内部へ外部空気が漏れ込む事象（インリーク）が発生する。
【００１６】
前述の水素，酸素、並びにインリーク空気は、主復水器２からの排ガスとして空気抽出器３により、その駆動源である水蒸気と共に空気抽出器入口弁４を経て気体廃棄物処理系に抽出される。気体廃棄物処理系に流入した排ガスは、再結合触媒が充填されている再結合器５に流入し、排ガス中の水素及び酸素は触媒反応により再結合処理され水蒸気となる。
【００１７】
この結果、再結合器５出口部での排ガスは、水蒸気と主復水器２へのインリーク空気となって排ガス復水器６に流入する。排ガス復水器６に流入した排ガスは、冷却水により冷却復水化され、水蒸気の大部分は凝縮ドレンとなり系外へ排出される。この結果、排ガス復水器６出口部での通常運転時の排ガス性状はインリーク空気のみとなっている。さらに排ガスは、排ガス中に放射性希ガスが存在する場合の処理を目的とした希ガスホールドアップ装置７にて処理された後に、排ガス抽出装置８により排気筒９から環境に放出される。
【００１８】
ここで、排ガス復水器６出口には希ガスホールドアップ装置７へ至るプロセス管路から分岐して、主復水器６あるいは空気抽出器入口配管に戻る再循環管路
１５が設置されている。この再循環管路１５には第１の圧力調節弁１０が設置されており、排ガス復水器６出口のプロセス管路上に設置されている圧力検出手段１１と、これらを調節する第１の演算器１２とで排ガス復水器６出口圧力を設定した圧力になるように第１の圧力調節弁１０の開度を自動調節している。
【００１９】
このような再循環管路１５上の空気抽出器入口弁４には開度調節機構を有さない。その代わりに、気体廃棄物処理系から主復水器２に気体を戻す他の再循環管路１６と、その管路１６上に開度調節機構を有する圧力調節弁１４を有する。
【００２０】
ここでは、気体廃棄物処理系のプロセス流量条件と管路を流す空気量との関係から、主復水器２に気体を戻す他の再循環管路１６のプロセスからの取り出し位置に関する制限事項を述べ、最後に主復水器２の圧力調節方法について述べる。
【００２１】
まず、主復水器２に戻る他の再循環管路１６の取り出し位置について述べる。従来技術の項で述べたように、復水器空気抽出系から気体廃棄物処理系に流入する排ガスは、水素，酸素，水蒸気，空気の混合ガスであるが、主復水器２に戻す時点での排ガス性状は、他の再循環管路１６や圧力調節弁１４の設備容量を小さくするとともに、制御をしやすくするという観点より、空気の性状となっていることが望ましい。気体廃棄物処理系の中でこれを満足するのは排ガス復水器６以降となる。
【００２２】
次に、主復水器２へ戻す空気量について述べる。沸騰水型原子力発電所における主復水器２への設計インリーク空気量は３０〜４０ｍ３／ｈｒ［ｎｏｒｍａｌ］　であることが一般的であることから、気体廃棄物処理系から主復水器２へ戻す最大空気流量は、これと同程度の流量を見込んでおけば良い。ところが、実際に気体廃棄物処理系のプロセス（再結合器５から排ガス抽出装置８入口まで）を流れる空気量であるが、これは主復水器２へのインリーク空気量と同じであり、発電所の起動時を除いて数ｍ３／ｈｒ［ｎｏｒｍａｌ］　であることが多く、前述の空気量を確保することが出来ない。すなわち、単に気体廃棄物処理系内を流れる空気を戻すのみでは、十分な空気量を確保できないということである。一方、気体廃棄物処理系の最下流に設置される排ガス抽出装置８は、排気筒９へ気体廃棄物処理後の排ガスを放出するための駆動源として圧縮空気等を利用しているものや、ルーツブロワまたは真空ポンプなどの定容量ポンプを利用している場合が主であり、前述の主復水器２へ戻す空気量の確保が可能である。図６に気体廃棄物処理系内のプロセス状態図を示す。
【００２３】
図からも判るように、本実施例では他の再循環管路１６の気体廃棄物処理系のプロセス配管への接続位置については、排ガス復水器６以降で、かつ、再循環させる空気量を確保できる位置として排ガス抽出装置８出口側のプロセス配管部位を選定している。
【００２４】
最後に本実施例における主復水器２の真空度調節方法について述べる。従来技術の項で述べたように、主復水器２には圧力検出手段１３が設置されており、従来技術においては操作室で主復水器２の圧力指示値を監視しながら運転員が空気入口弁４の開度を遠隔手動にて微開調節していた。本実施例においても操作の基本は同様であり、操作室で主復水器２の圧力指示値を監視しながら運転員が圧力調節弁１４の開度を遠隔手動にて調節することにより実施する。ただし、従来設備と大きく異なるのが第２の圧力調節弁１４が空気抽出器入口弁の口径（７５０Ａ程度）に比較して非常に小さい口径（４０Ａ程度）で済むことであり、また使用条件に合わせて適切な絞り仕様を与えられることである。このため、従来設備に比較して安価で、かつ、制御性の良い復水器真空度調節装置が得られる。
【００２５】
以上の第１実施例に対して、以下に説明する第２実施例は、圧力調節弁１４を以下のように自動調整できる構成を付加し、その他の構成や作用は第１実施例と同じなので、同じ部分は以下の説明では省略する。
【００２６】
第２実施例においては、図２に示す復水器空気抽出系と気体廃棄物処理系の系統図のように、基本的な構成は第１の実施例に示す系統構成と同様であるが、主復水器２本体に設置された第２の圧力検出手段１３と、気体廃棄物処理系から主復水器２に戻る再循環管路１６上に設置された圧力調節弁１４と、圧力検出手段１３からの信号を受けて、圧力調節弁１４の開度を調節する演算器１８を有し、気体廃棄物処理系からの気体を主復水器２に戻すことにより、主復水器２の真空度を設定された値に自動調節するように構成が付加されている。これにより、運転員による圧力調節弁１４の開度調節の操作が無くなることになり負担が軽減され、第１実施例よりも更に操作性の良い発電所が得られる。
【００２７】
本発明の第３実施例は、図３のように、第２実施例から再循環管路１６と圧力調整弁１４と演算器１８を削除した系統を有する。そのような系統においては、排ガス復水器６の出口圧力を調整するために気体廃棄物処理系から主復水器２に気体を戻す再循環管路１５を、主復水器２の真空度を調整するために気体廃棄物処理系排ガス復水器６出口から分岐して主復水器２に気体を戻す再循環管路として共用化している。
【００２８】
この共用化構成の場合の考慮事項を２点述べる。まず、主復水器２へ気体を戻す再循環管路１５上に設置される圧力調節弁１０並びに圧力検出手段１３や圧力検出手段１１からの信号を受けて圧力調節弁１４の開度を調節する演算器１２の設計仕様を２点仕様とする点である。すなわち、発電所起動時のプロセス圧力調節を目的とした仕様と、発電所通常運転時の主復水器２の真空度調節を目的とした仕様の２点とすることである。目的に応じて仕様を変えた演算器側で目的に合った圧力調節弁１０の開度調整を自動的に行う。
【００２９】
次に通常運転時における再循環空気量確保の問題である。先に述べた第１実施例のように、主復水器２へ戻す空気量は最大３０〜４０ｍ３／ｈｒ［ｎｏｒｍａｌ］　まで見込む必要があるが、本実施例の場合は第１，２実施例の場合と異なり気体廃棄物処理系からの再循環配管１５の分岐位置が排ガス復水器６出口部であり排ガス抽出装置８からの駆動空気が期待できない。この空気を確保するための手段として、空気抽出器３と気体廃棄物処理系の再結合器５の入口部側との間の配管に接続された空気注入配管１７から気体廃棄物処理系内へ空気を注入することで空気を確保する。
【００３０】
以上により、本実施例の場合も第２実施例と同様に運転員による圧力調節弁
１４の開度調節の操作が無くなることになり負担が軽減され、第１実施例よりも更に操作性の良い発電所が得られる。
【００３１】
本発明の各実施例によれば、気体廃棄物処理系で処理したあとの気体を主復水器へ戻すことにより、主復水器への漏入空気量を意図的に変化させることが可能となり、これにより、空気抽出器により主復水器から抽出する空気量も変化させることが可能となる。
【００３２】
ここで、図５に空気抽出器の性能曲線を示す。図によれば、空気抽出器の吸込真空（主復水器の真空度）は空気抽出器により主復水器から抽出する空気量に依存することが判る。
【００３３】
このように、主復水器への空気注入は空気抽出器の吸込真空に作用、すなわち主復水器の真空度に作用し、主復水器の真空度調整が可能である。
【００３４】
したがって、本発明の各実施例によれば、運転中に主復水器の真空度が設計値より高くなる場合に、気体廃棄物処理系から空気を注入し、主復水器の真空度を調節する復水器真空度調節装置が提供される。これにより、空気抽出器入口弁による開度調節に頼らないで復水器の真空度調整が行える制御性に優れた発電所が得られる。また、高価な空気抽出器入口弁への開度調節機構が不要となるため、合理的な発電所が得られる。
【００３５】
第１，２実施例によれば、さらには運転中に主復水器の真空度が設計値より高くなる場合に、気体廃棄物処理系から空気を自動注入し、主復水器の真空度を調節する復水器真空度調節装置が提供される。これにより、発電所の運転が運転員の手動操作から監視主体となるため、運転員の負担低減が図られる。
【００３６】
【発明の効果】
空気抽出器入口弁による開度調節に頼らないで主復水器の真空度調整が行える制御性に優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による沸騰水型原子力発電所の復水器真空度調節装置の系統図である。
【図２】本発明の第２実施例による沸騰水型原子力発電所の復水器真空度調節装置の系統図である。
【図３】本発明の第３実施例による沸騰水型原子力発電所の復水器真空度調節装置の系統図である。
【図４】従来技術による沸騰水型原子力発電所の復水器真空度調節装置の系統図である。
【図５】空気抽出器吸込真空と主復水器からの抽出空気量の関係を示すグラフ図である。
【図６】気体廃棄物処理系内のプロセス状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…原子炉、２…主復水器、３…空気抽出器、４…空気抽出器入口弁、５…再結合器、６…排ガス復水器、７…活性炭式希ガスホールドアップ装置、８…排ガス抽出装置、９…排気筒、１０，１４…圧力調節弁、１１，１３…圧力検出手段、１２，１８…演算器、１５，１６…再循環管路、１７…空気注入配管。
【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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