(57)【要約】【課題】再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを用いないＢＷＲにおいて、再循環流量を制御できるようにする。【解決手段】原子炉１内に噴出口の向きが異なる少なくとも２種類の給水インジェクタ１０，１２を設置しこの給水インジェクタ１０，１２に供給するそれぞれの給水流量の割合を制御することにより、原子炉１内の再循環流量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内部に噴出口の水平面からの角度（０°を含む）が異なる少なくとも２種類の給水インジェクタを設置し、そのうちの少なくとも１種類の給水インジェクタの噴出口は水平面よりも下向きであり、
前記少なくとも２種類の給水インジェクタに冷却材を供給する給水管を設けて成り、
前記少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御し、前記原子炉内の再循環流量を制御することを特徴とする沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項２】
前記給水管上に給水流量を調整する流量調整弁を設け、
前記流量調整弁の開度を制御して、前記少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御することを特徴とする請求項１記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項３】
前記給水管上に設けた給水ポンプの回転数を制御して、前記少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御することを特徴とする請求項１記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項４】
前記少なくとも１種類の給水インジェクタの噴射口に、ジェットポンプを備えていることを特徴とする請求項２記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項５】
前記少なくとも１種類の給水インジェクタの噴射口に、ジェットポンプを備えていることを特徴とする請求項３記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項６】
前記少なくとも１種類のジェットポンプを備えた給水インジェクタは、ジェットポンプを備えていない給水インジェクタより下側に設置することを特徴とする請求項４記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項７】
前記少なくとも１種類のジェットポンプを備えた給水インジェクタは、ジェットポンプを備えていない給水インジェクタより下側に設置することを特徴とする請求項５記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項８】
原子炉内部に噴出口の水平面からの角度が等しく、前記噴射口が水平面よりも下向きであって、ジェットポンプを備えた給水インジェクタとジェットポンプを備えない給水インジェクタの少なくとも２種類の給水インジェクタを設置し、
前記少なくとも２種類の給水インジェクタに冷却材を供給する給水管を設けて成り、
前記少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御し、前記原子炉内の再循環流量を制御することを特徴とする沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項９】
前記給水管上に給水流量を調整する流量調整弁を設け、
前記流量調整弁の開度を制御して、前記少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御することを特徴とする請求項８記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項１０】
前記給水管上に設けた給水ポンプの回転数を制御して、前記少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御することを特徴とする請求項８記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項１１】
前記原子炉内部に炉心出力を計測する出力計測器を有し、
炉心出力が減少したときには、前記再循環流量を増加し、炉心出力が増加したときには、前記再循環流量を減少するように、前記再循環流量を制御することを特徴とする請求項１記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項１２】
前記原子炉内部に炉心出力を計測する出力計測器を有し、
炉心出力が減少したときには、前記再循環流量を増加し、炉心出力が増加したときには、前記再循環流量を減少するように、前記再循環流量を制御することを特徴とする請求項８記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項１３】
少なくとも２種類の給水インジェクタに接続されている給水管の少なくとも一方に給水流量を計測する流量計を設け、
給水流量の割合が適切に配分するように制御することを特徴とする請求項１記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項１４】
少なくとも２種類の給水インジェクタに接続されている給水管の少なくとも一方に給水流量を計測する流量計を設け、
給水流量の割合が適切に配分するように制御することを特徴とする請求項８記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項１５】
前記原子炉内部に炉心流量計測器を設置し、
設定した炉心流量と計測した炉心流量が等しくなるように再循環流量を制御することを特徴とする請求項１記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項１６】
前記原子炉内部に炉心流量計測器を設置し、
設定した炉心流量と計測した炉心流量が等しくなるように再循環流量を制御することを特徴とする請求項８記載の沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法。
【請求項１７】
原子炉内部に設置された噴出口の水平面からの角度（０°を含む）が異なり、噴出口が水平面より下に向いているものを１種類以上含む、少なくとも２種類の給水インジェクタと、
前記少なくとも２種類の給水インジェクタに冷却材を供給する給水管と、
前記少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御し、前記原子炉内の再循環流量を制御する制御系とを備えていることを特徴とする沸騰水型軽水炉。
【請求項１８】
原子炉内部に設置された噴出口の水平面からの角度が等しく、前記噴射口が水平面よりも下向きであって、ジェットポンプを備えた給水インジェクタとジェットポンプを備えない給水インジェクタの少なくとも２種類給水インジェクタと、
前記少なくとも２種類の給水インジェクタに冷却材を供給する給水管と、
前記少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御し、前記原子炉内の再循環流量を制御する制御系とを備えていることを特徴とする沸騰水型軽水炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントに係り、特に再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを持たない沸騰水型軽水炉（以下、ＢＷＲ略す）及びその再循環流量の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＢＷＲ型原子力発電プラントは、ＢＷＲとタービン系で構成される。現在運転されているＢＷＲは、そのほとんどが再循環ポンプまたは原子炉インターナルポンプの動力を用いて炉心の冷却材を強制的に循環する強制循環型ＢＷＲである。この強制循環型ＢＷＲでは、ポンプの回転数を制御することで再循環流量を制御し、再循環流量の増減による炉心入口温度の変化を利用して長期的な出力制御を行っている。再循環流量が増加した場合には、炉心部のボイド率が低下するために中性子の減速が促進されて出力が増加し、再循環流量が減少した場合には、炉心部のボイド率が増加するために中性子の減速が抑制されて出力が低下する。
【０００３】
一方、近年では、プラントの簡素化のために、これらのポンプを削除したＢＷＲも検討されている。再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを持たないＢＷＲとしては、原子炉内の冷却材密度差を用いて冷却材を自然循環させるものもあり、また特許文献１に示されるような主給水ポンプを再循環ポンプの代用として用いるものもある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６１１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの再循環ポンプを持たないＢＷＲでは、いずれも再循環流量の制御が出来ないため、制御棒を調整することで長期的な出力制御を行う必要があった。炉心に挿入された制御棒は、中性子を吸収して劣化するために定期的に交換が必要となる。そのため、これらのＢＷＲでは、再循環流量制御を用いる強制循環型ＢＷＲに比べて放射性廃棄物の増大や定期点検期間の長期化などの問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためのもので、再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを用いないＢＷＲにおいて、再循環流量を制御できるＢＷＲ及びその制御方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る沸騰水型軽水炉は、原子炉内部に設置された噴出口の水平面からの角度（０°を含む）が異なる少なくとも２種類の給水インジェクタと、少なくとも２種類の給水インジェクタに冷却材を供給する給水管と、少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御し、原子炉内の再循環流量を制御する制御系とを備えて構成される。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る沸騰水型軽水炉は、原子炉内部に設置された噴出口の水平面からの角度が等しく、噴射口が水平面よりも下向きであって、ジェットポンプを備えた給水インジェクタとジェットポンプを備えない給水インジェクタの少なくとも２種類の給水インジェクタと、この少なくとも２種類の給水インジェクタに冷却材を供給する給水管と、少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御し、原子炉内の再循環流量を制御する制御系とを備えて構成される。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法は、原子炉内部に噴出口の水平面からの角度（０°を含む）が異なる少なくとも２種類の給水インジェクタを設置し、少なくとも２種類の給水インジェクタに冷却材を供給する給水管を設けて成り、少なくとも２種類の給水インジェクタに供給するそれぞれの給水流量の割合を制御して原子炉内の再循環流量を制御する。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る沸騰水型軽水炉の再循環流量制御方法は、原子炉内部に噴出口の水平面からの角度が等しく、噴射口が水平面よりも下向きであって、ジェットポンプを備えた給水インジェクタとジェットポンプを備えない給水インジェクタの少なくとも２種類の給水インジェクタを設置し、この少なくとも２種類の給水インジェクタに冷却材を供給する給水管を設けて成り、少なくとも２種類の給水インジェクタに供給する夫々の給水流量の割合を制御して原子炉内の再循環流量を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少なくとも２種類の給水インジェクタに供給する給水流量の割合を制御することにより、再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを持たないＢＷＲにおいて、再循環流量を制御することができる。したがって、原子力発電プラントの運用性が向上すると共に、放射性廃棄物の増大、定期点検期間の長期化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るＢＷＲ及びその再循環流量制御方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係るＢＷＲ及びその再循環流量制御系統の第１実施の形態を示す模式的構成図である。本実施の形態に係るＢＷＲ１は、図１に示すように、原子炉圧力容器２と、原子炉圧力容器２内で核反応により熱を発生する炉心３と、炉心３の上部に設置されて炉心内で発生した蒸気と水を分離する気水分離器４及び蒸気乾燥器５と、炉心３を囲み炉心３を通って蒸気を含む冷却材（水）が流れる上昇流と気水分離器４で分離された冷却材が流れる下降流とを分離するシェラウド６とから構成される。
【００１４】
炉心３では、複数の燃料棒を整列させた燃料棒集合体（図示せず）と、燃料棒集合体の間隙に挿入または抜き出されて炉心の反応を制御する制御棒（図示せず）を配置して構成される。制御棒は、原子炉圧力容器２の下部に設けられた制御棒駆動機構により、炉心３内を挿抜可能に駆動される。この制御棒は炉心出力を調整するものである。
【００１５】
原子炉圧力容器２には、原子炉すなわち原子炉圧力容器２内で発生した蒸気をタービン側へ供給するための主蒸気管７と、冷却材を原子炉圧力容器２内に供給するための主給水管８［８１，８２］が接続されている。
【００１６】
そして、本実施の形態においては、原子炉圧力容器２内に噴射口の向きが異なる２種類の給水インジェクタ１０、１２が設置される。すなわち、２つの主給水管８〔８１、８２〕が１つの配管８ｃに纏められた後、途中から複数に分岐されて、そのうちの、第１の複数の給水管８ａが給水ノズル９を介して原子炉圧力容器２内の第１の給水インジェクタ１０に接続され、第２の複数の給水管８ｂが給水ノズル１１を介して原子炉圧力容器２内の第２の給水インジェクタ１２に接続される。第１及び第２の給水インジェクタ１０及び１２は、原子炉圧力容器２の内側とシュラウド６の外側との間の冷却材の下降流路であるダウンカマ１３に配置される。第１の給水インジェクタ１０は原子炉圧力容器２の上方に配置され、第２の給水インジェクタ１２は原子炉圧力容器２の下方に配置される。
【００１７】
複数の第１の給水インジェクタ１０は例えば円周方向に等間隔で配列され、複数の第２の給水インジェクタ１２も例えば各第１の給水インジェクタ１０に対応するように円周方向に等間隔で配列される。第１の給水インジェクタ１０と第２の給水インジェクタ１２とは、互いにその噴出口の向きが異なるように、すなわち水平面からの角度（０°を含む）が異なるように形成される。本例では、第１の給水インジェクタ１０の噴出口が横向きに、第２の給水インジェクタ１２の噴出口が下部プレナム１４側に下向きに形成される。さらに、第２の給水インジェクタ１２の噴射口にジェットポンプ１５が配置される。
【００１８】
ここで、噴射口が横向きとは、シュラウド６側に向いていることであり、水平方向は勿論のこと、水平線に対して多少上向きまたは下向きである場合も含むものである。
また、噴射口が下向きとは、下部プレナム１４側に向いていることであり、垂直方向の下向きは勿論のこと、垂直線に対して多少傾く方向、すなわち斜め下向きの場合も含むものである。
【００１９】
以下の各実施の形態の説明では、下向きの給水インジェクタ、横向きの給水インジェクタと呼ぶことにする。
【００２０】
２つの主給水管８上にはそれぞれ主給水ポンプ１６が設置され、２つの主給水管が１つに纏められた配管８ｃ上に給水流量を計測する流量計測器（以下、流量センサという）１７が設置される。また、分岐された第２の複数の給水管８ｂ上には、それぞれ給水流量を計測する流量計測器（以下、流量センサという）１８と流量調節弁１９とが設置される。本例では流量調節弁１９が給水ノズル１１側に設置される。流量センサ１８、流量調整弁１９としては、必要に応じて給水管８ａ側にも設置することができる。
【００２１】
原子炉圧力容器２内には、炉心３の冷却材流量、すなわち炉心流量を計測する流量計測器（以下、流量センサという）２１と、炉心出力を計測する炉心出力計測器（以下、出力センサという）２２が設置される。炉心流量は、実際には炉心下部に設けた炉心支持板２３の上下の圧力差（差圧）で計測することができる。出力センサ２２としては、原子炉圧力容器２の下部から炉心３の内部に向って取付けられた中性子束センサが用いられる。
【００２２】
一方、再循環流量制御器２５が設けられる。この再循環流量制御器２５には、出力センサ２２で計測された炉心出力の計測値及び流量センサ２１で計測された炉心流量の計測値が入力される。また、再循環流量制御器２５には、給水管が分岐する点より上流側の給水管８ｃ上の流量センサ１７で計測された給水流量の計測値、分岐された各第２の給水管８ｂ上の流量センサ１８で計測された給水流量の計測値が入力される。再循環流量制御器２５からは、炉心出力の変動、再循環流量の変動、第２の給水イジェクタ１２に向かう給水流量制御の精度向上に応じて、分岐された各第２の給水管８ｂ上の流量調整弁１９の開度を制御する弁開度要求信号が出力される。
【００２３】
給水管８ｃ、８ｂ上の流量センサ１７、１８の設置は必須ではなく、流量制御の精度を向上したい場合のみ使用すればよい。また、流量センサ１７、１８の設置位置は、必ずしも本実施の形態と同じである必要はなく、第１の給水インジェクタ１０に接続される給水管８ａ上に設置しても良いし、第１及び第２の給水インジェクタ１０、１２に接続される両給水管８ａ、８ｂ上に設置しても良い。
【００２４】
図１の例では、流量調整弁１９を噴射口が下向きの第２の給水インジェクタ１２に接続する給水管８ｂ上に設けたが、流量調整弁１９は噴射口が横向きの第１の給水インジェクタ１０に接続する給水管８ａ上に設けても良い。また流量調整弁１９は、第１及び第２の給水インジェクタ１０、１２に接続される両給水管８ａ、８ｂ上に設けても良い。
【００２５】
噴射口が横向きの第１の給水インジェクタ１０を、噴射口が下向きの給水インジェクタ１２の上方に設置しているのは、ジェットポンプ１５の入口の再循環水温度を下げて、ジェットポンプ１５のキャビテーションを防止するためである。ジェットポンプ１５を設置しない場合や、ジェットポンプ１５のキャビテーションを防止できる場合には、第１及び第２の給水インジェクタ１０及び１２は同じ高さに設置しても良い。給水インジェクタ１０、１２に接続される給水管８ａ、８ｂの高さは、給水管破断による原子炉冷却材喪失事故時に炉心２が冠水しているように、炉心上端よりも上方に設けておく方が望ましい。
【００２６】
次に、本実施の形態のＢＷＲ１の動作と共に、再循環流量の制御方法を説明する。
ＢＷＲ１では、炉心３で加熱され一部が沸騰して蒸気となった気液二相の冷却材が上昇流で流れ、気水分離気４および蒸気乾燥器５で気水に分離される。分離されたうちの、気相の蒸気のみが主蒸気管７に送られ、液相の高温水は再循環水となる。
【００２７】
ここで、原子炉内部、すなわち原子炉圧力容器２内の冷却材保有水量を一定に保つため、主蒸気管７へ送られた蒸気に相当する量の冷却材を原子炉圧力容器２内に供給する必要がある。冷却材の給水は、給水管８１，８２上の２つの主給水ポンプ１６で加圧された後、１つに纏められた給水管８ｃから分岐された第１及び第２の給水管８ａ及び８ｂを通り、原子炉圧力容器２の給水ノズル９、１１から原子炉圧力容器２の内部に供給される。主給水ポンプの数は炉心の出力規模などによりプラント毎に異なる。
【００２８】
給水ノズル９、１１を通った給水は、給水インジェクタ１０、１２から原子炉圧力容器２の内部に噴出され、上記再循環水と混合する。混合された冷却材は、下降流として流れ、下降し下部プレナム１４を通った後に炉心２の下部から供給される。
【００２９】
上部の給水インジェクタ１０では給水が横向きに噴射され、下部の給水インジェクタ１２では給水が下向きに噴射される。下部の給水インジェクタ１２から下向きに噴射された給水は、回りの水を巻き込むことで再循環流量を増加させる効果がある。さらにジェットポンプ１５により再循環流量を効率よく増加させる。この２種類の給水インジェクタ１０及び１２に供給される冷却材（給水）の割合を制御することで、再循環流量を制御している。
【００３０】
すなわち、再循環流量制御器２５では、出力センサ２２で計測した炉心出力の計測値と、給水管８ｃ，８ｂ上の流量センサ１７、１８で計測した給水流量の計測値が入力される。炉心出力が低下した場合には、再循環流量制御器２５から出力された弁開度要求信号に基づき、第２の給水管８ｂ上の流量調整弁１９を開度が増加する方向に調整して、噴射口が下向きの第２の給水インジェクタ１２に供給される給水流量の割合を増加し、再循環流量を増加する。これにより、炉心出力は増加する。
【００３１】
炉心出力が増加した場合には、再循環流量制御器２５から出力された弁開度要求信号に基づき、第２の給水管８ｂ上の流量調整弁１９を開度が減少する方向に調整して、噴射口が下向きの第２の給水インジェクタ１２に供給される給水流量の割合を減少し、再循環流量を減少する。これにより、炉心出力は減少する。
【００３２】
また、原子炉内部に設置した炉心流量センサ２１で計測した炉心流量の計測値を再循環流量制御器２５に入力し、この測定値と予め設定した炉心流量とが等しくなるように、再循環流量制御器２５から出力される弁開度要求信号により、流量調整弁１９の開度を制御して、給水流量を制御する。
【００３３】
さらに、給水管が分岐する点よりも上流側の給水管８ｃ上の流量センサ１７と分岐した第２の給水管８ｂ上の流量センサ１８とで計測した給水流量の計測値を用いて、下向きの第２の給水インジェクタ１２に向かう給水量が希望する値になるように微調整を行う。
【００３４】
また、少なくとも一方の流量センサ、本例では給水管８ｂ上の流量センサ１８の計測値により給水インジェクタ１０と給水インジェクタ１２との給水流量の割合が適切に分配されているか確認しつつ、流量調整弁１９の開度を制御するようにしても良い。
【００３５】
第１実施の形態によれば、再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを持たないＢＷＲ、いわゆる非強制循環型ＢＷＲであっても、再循環流量を制御するこができ、再循環流量の増減により長期的な炉心出力制御を行うことができる。
【００３６】
さらに、現行の強制循環型ＢＷＲでは、発電機負荷喪失などにより原子炉の圧力が以上に高まった場合には、再循環流量を急激に減少させることで原子炉の出力上昇を抑制する制御を行うことがある。自然循環型ＢＷＲでは、このような制御ができない。しかし、本実施の形態を用いると、２段ある給水インジェクタ１２とジェットポンプ１５が流路抵抗となるため、下向きの第２の給水インジェクタ１２からの給水を止めると、自然循環量を小さくできる。よって、自然循環型ＢＷＲでは実施できない安全処理をとることも可能となる。この場合は本実施の形態のように、下向きの給水インジェクタに接続された給水管上に流量調整弁を設置する必要がある。
【００３７】
したがって、本実施の形態のＢＷＲ及びその循環流量制御方法を備えることにより、原子力発電プラントの運用性が向上すると共に、放射性廃棄物の増大と、定期点検期間の長期化を抑制することができる。
【００３８】
図２に、本発明に係るＢＷＲ及びその再循環流量制御系統の第２実施の形態を示す。
前述の第１実施の形態においては、給水管８の途中から分岐させ、一方の第１の給水管８ｂ上に流量調整弁１９を設置して２種類の給水インジェクタ１０、１２に供給する給水流量の割合を制御するように構成した。
これに対して、第２実施の形態に係るＢＷＲ３１は、第１実施の形態と同様の一方にのみジェットポンプ１５を付けた２種類の給水インジェクタ１０及び１２に、個別の主給水管８１及び８２を接続して構成される。すなわち、一方の主給水管８１から複数に分岐した給水管８１ａが、給水ノズル９を介して第１の給水インジェクタ１０に接続され、他方の主給水管８２から複数に分岐した給水管８２ｂが、第２の給水インジェクタ１２に給水ノズル１１を介して接続される。そして、一方の主給水管８１上には主給水ポンプ１６１と給水流量を計測する流量センサ１７１が設置され、同様に、他方の主給水管８２上には主給水ポンプ１６２と給水流量を計測する流量センサ１７２が設置される。
【００３９】
一方、原子炉圧力容器２内部には、炉心出力を計測する出力センサが設置される。また、再循環流量制御器２５が設けられる。この再循環流量制御器２５では、出力センサ２２で計測された炉心出力の計測値と、流量センサ１７１及び１７２で計測されたそれぞれの給水流量の計測値が入力され、炉心出力の変動、給水流量の変動に応じて給水ポンプ１６１及び１６２の回転数を制御する回転数要求信号が出力される。
【００４０】
原子炉本体の構成は、炉心流量を計測する流量センサ２１が省略された以外は図１の第１実施の形態と同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。また、第１実施の形態で説明したその他の構成も本実施の形態に適用できる。
【００４１】
次に、本実施の形態のＢＷＲ３１の動作と共に、再循環流量の制御方法を説明する。
冷却材は、２つの主給水管８１及び８２で送られ、それぞれの主給水ポンプ１６１及び１６２で加圧された後、各主給水管８１、８２で分岐された各給水管８１ａ、８２ｂを通り、給水ノズル９及び１１を介して各第１及び第２の給水インジェクタ１０及び１２から原子炉圧力容器２内に供給される。第１及び第２の給水インジェクタ１０及び１２から同じ量の給水を噴出した場合には、前述したように噴出口が下向きである第２の給水イジェクタ１２の方が再循環流量の増加効果が大きい。本実施の形態では、主給水ポンプ１６１、１６２の回転数を制御することにより、第１、第２の給水インジェクタ１０、１２に供給される冷却材（給水）の割合を制御し、再循環流量を制御している。
【００４２】
すなわち、再循環流量制御器２５に、出力センサ２２で計測した炉心出力の計測値が入力される。炉心出力が低下した場合には、再循環流量制御器２５から出力された回転数要求信号に基づき、下向きの第２の給水インジェクタ１２に接続された主給水ポンプ１６２の回転数を増加させる共に、横向きの第１の給水インジェクタ１０に接続された主給水ポンプ１６１の回転数を減少させて、第２の給水インジェクタ１２に供給される給水流量の割合を増加し、再循環流量を増加する。これにより、炉心出力は増加する。
【００４３】
炉心出力が増加した場合には、再循環流量制御器２５から出力された回転数要求信号に基づき、下向きの第２の給水インジェクタ１２に接続された主給水ポンプ１６２の回転数を減少させると共に、横向きの第１の給水インジェクタ１０に接続された主給水ポンプ１６１の回転数を増加させて、第２の給水インジェクタ１２に供給される給水流量の割合を減少し、再循環流量を減少する。これにより、炉心出力は減少する。
【００４４】
本実施の形態では、２つの主給水ポンプ１６１、１６２の回転数を逆向きに制御することでトータルの給水流量を常に一定に保っている。しかし、給水流量の変動が許容できる場合には、必ずしも両方の主給水ポンプ１６１、１６２の回転数をトータルの給水流量が常に一定に保つように制御する必要はない。
【００４５】
また、給水管８１ａ，８２ｂの何れか一方、または両方に給水流量を計測する流量センサを設置し、少なくとも一方の流量センサの計測値により給水インジェクタ１０と給水インジェクタ１２との給水流量の割合が適切に分配されているか確認しつつ、給水ポンプ１６１、１６２の回転数を制御するようにしても良い。
【００４６】
第２実施の形態によれば、再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを持たないＢＷＲであっても、再循環流量を制御することができ、再循環流量の増減により長期的な炉心出力制御を行うことができる。その他、前述の第１実施の形態と同様の効果を奏する。
したがって、本実施の形態のＢＷＲ及びその循環流量制御方法を備えることにより、原子力発電プラントの運用性が向上すると共に、放射性廃棄物の増大と、定期点検期間の長期化を抑制することができる。
【００４７】
上述の各実施の形態では、噴射口の向きが異なる、すなわち噴出口の水平面からの角度（０°を含む）が異なる２種類の給水インジェクタを設けた構成としたが、その他、噴射口の向きが異なる２種類以上の複数種類の給水インジェクタを設けた構成とすることができる。この場合、当然に給水管は給水インジェクタの種類に応じて設けられ、少なくとも１種類は下向き給水インジェクタで構成される。また、少なくとも１種類の下向きの給水インジェクタの噴出口に、ジェットポンプ１５を備えるように成す。
【００４８】
図３に、本発明に係るＢＷＲ及びその再循環流量制御系統の第３実施の形態を示す。本実施の形態に係るＢＷＲ４１は、原子炉圧力容器２の内部のダウンカマ１３に噴射口の向きが全て同じ向き、すなわち下向きにした複数の給水インジェクタ４２［４２Ａ，４２Ｂ］を設置し、そのうちの一部の給水インジェクタ３２Ａにはジェットポンプ１５を設置し、残りの給水インジェクタ４２Ｂにはジェットポンプ１５を設置しない構成とする。複数の供給インジェクタ４２〔４２Ａ，４２Ｂ〕は、本例では原子炉圧力容器２内において同じ高さで、円周方向に等間隔で配列されている。給水インジェクタの高さは異なっていても良く、その場合はジェットポンプのキャビテーションを防止する観点から、ジェットポンプ１５を設置していない給水インジェクタが上方にある方が望ましい。
【００４９】
主給水管は、第１実施の形態と同様に、２つの主給水管８［８１、８２］が１つの配管８ｃに纏められた後、途中から複数に分岐されて、複数に分岐された給８ｄ，８ｅがそれぞれ給水ノズル１１を介して対応する給水インジェクタ４２Ａ、４２Ｂに接続される。そして、ジェットポンプ１５が配設された一方の給水インジェクタ４２Ａに接続された給水管８ｄ上に流量調整弁１９が設置される。流量調整弁１９は、必要に応じて他方の給水インジェクタ４２Ｂに接続された給水管８ｅ側にも設けることができる。
【００５０】
一方、原子炉圧力容器２内には、炉心出力を計測する出力センサ２２が設置される。また再循環流量制御器２５が設けられる。この再循環流量制御器２５では、出力センサ２２で計測された炉心出力の計測値が入力され、炉心出力の変動に応じて流量調整弁１９の開度を制御する弁開度要求信号が出力される。
【００５１】
原子炉本体の構成は、炉心流量を計測する流量センサ２１が省略された以外は図１の第１実施の形態と同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。また、第１実施の形態で説明したその他の構成も本実施の形態に適用できる。
【００５２】
次に、本実施の形態のＢＷＲ４１の動作と共に、再循環流量の制御方法を説明する。
冷却材は、２つの給水ポンプ１６で加圧された後、分岐された各給水管８ｄ、８ｅを通り、給水ノズル１１を介して各給水インジェクタ４２Ａ、４２Ｂに供給され、各給水インジェクタ４２Ａ、４２Ｂから原子炉圧力容器２内に供給される。各給水インジェクタ４２Ａ、４２Ｂから同じ量の給水を噴出した場合には、ジェットポンプ１５を設置した給水インジェクタ４２Ａの方が再循環流量の増加効果が大きい。本実施の形態では、このジェットポンプ１５付き、ジェットポンプ無しの２種類の給水インジェクタ４２Ａ、４２Ｂに供給される冷却材（給水）の割合を制御することで、再循環流量を制御している。
【００５３】
すなわち、再循環流量制御器２５に、出力センサ２２で計測した炉心出力の計測値が入力される。炉心出力が低下した場合には、再循環流量制御器２５から出力された弁開度要求信号に基づき、流量調整弁１９の開度を増加する方向に調整して、ジェットポンプ１５付きの給水インジェクタ４２Ａに供給される給水流量の割合を増加し、再循環流量を増加する。これにより、炉心出力は増加する。
【００５４】
炉心出力が増加した場合には、再循環流量制御器２５から出力された弁開度要求信号に基づき、流量調整弁１９の開度を減少する方向に調整して、ジェットポンプ１５付きの給水インジェクタ４２Ａに供給される給水流量の割合を減少し、再循環流量を減少する。これにより、炉心出力は減少する。
【００５５】
なお、図３では、流量センサを省略した構成としたが、図１で示したように、給水管８ｃ上と、流量調整弁１９が設けられた給水管８ｄ上及び給水管８ｅ上とに給水流量を計測する流量センサを設け、また、原子炉圧力容器２に炉心流量を計測する流量センサを設け、それぞれの流量の測定値を再循環流量制御器２５に入力した構成とすることもできる。
【００５６】
少なくとも一方の流量センサの計測値により給水インジェクタ４２Ａと給水インジェクタ４２Ｂとの給水流量の割合が適切に分配されているか確認しつつ、流量調整弁１９の開度を制御するようにしても良い。
【００５７】
第３実施の形態によれば、再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを持たないＢＷＲであっても、再循環流量を制御するこができ、再循環流量の増減により長期的な炉心出力制御を行うことができる。その他、前述の第１実施の形態と同様の効果を奏する。
したがって、本実施の形態のＢＷＲ及びその循環流量制御方法を備えることにより、原子力発電プラントの運用性が向上すると共に、放射性廃棄物の増大と、定期点検期間の長期化を抑制することができる。
【００５８】
図４に、本発明に係るＢＷＲ及びその再循環流量制御系統の第４実施の形態を示す。
前述の第３実施の形態においては、給水管８ｃの途中から分岐させ、ジェットポンプ１５付き、ジェットポンプ無しの２種類の給水インジェクタ４２Ａ及び４２Ｂに供給する給水流量の割合を制御するように構成した。
これに対して、第４実施の形態に係るＢＷＲ５１は、第３実施の形態と同様のジェットポンプ１５を付けた下向き給水インジェクタ５２Ａと、ジェトポンプ１５の無い下向き給水インジェクタ５２Ｂに、個別の主給水管８１及び８２を接続して構成される。すなわち、一方の主給水管８１が給水ノズル１１を介してジェットポンプ１５付きの給水インジェクタ５２Ａに接続され、他方の主給水管８２が給水ノズル１１を介してジェットポンプ１５の無い給水インジェクタ５２Ｂに接続される。そして、一方の主給水管８１上には主給水ポンプ１６１と給水流量を計測する流量センサ１７１が設置され、同様に、他方の主給水管８２上には主給水ポンプ１６２と給水流量を計測する流量センサ１７２が設置される。
【００５９】
一方、原子炉圧力容器２内部には、炉心出力を計測する出力センサ２２が設置される。また、再循環流量制御器２５が設けられる。この再循環流量制御器２５では、出力センサ２２で計測された炉心出力の計測値と、流量センサ１７１及び１７２で計測されたそれぞれの給水流量の計測値が入力され、炉心出力の変動、給水流量の変動に応じて給水ポンプ１６１及び１６２の回転数を制御する回転数要求信号が出力される。
【００６０】
原子炉本体の構成は、図３の第３実施の形態と同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。また、第１実施の形態で説明したその他の構成も本実施の形態に適用できる。
【００６１】
次に、本実施の形態のＢＷＲ５１の動作と共に、再循環流量の制御方法を説明する。
冷却材は、２つの主給水管８１及び８２で送られ、それぞれの主給水ポンプ１６１及び１６２で加圧された後、各主給水管８１、８２を通り、それぞれの給水ノズル１１を介して各給水インジェクタ５２Ａ及び５２Ｂから原子炉圧力容器２内に供給される。両給水インジェクタ５２Ａ及び５２Ｂから同じ量の給水を噴出した場合には、前述したようにジェットポンプ１５付の給水インジェクタ５２Ａの方が再循環流量の増加効果が大きい。本実施の形態では、第２実施の形態と同様に、主給水ポンプ１６１、１６２の回転数を制御することにより、両給水インジェクタ５２Ａ、５２Ｂに供給される冷却材（給水）の割合を制御し、再循環流量を制御している。
【００６２】
すなわち、再循環流量制御器２５に、出力センサ２２で計測した炉心出力の計測値が入力される。炉心出力が低下した場合には、再循環流量制御器２５から出力された回転数要求信号に基づき、ジェットポンプ１５付きの給水インジェクタ５２Ａに接続された主給水ポンプ１６１の回転数を増加させる共に、ジェットポンプ１５無しの給水インジェクタ５２Ｂに接続された主給水ポンプ１６２の回転数を減少させて、給水インジェクタ５２Ａに供給される給水流量の割合を増加し、再循環流量を増加する。これにより、炉心出力は増加する。
【００６３】
炉心出力が増加した場合には、再循環流量制御器２５から出力された回転数要求信号に基づき、ジェットポンプ１５付きの給水インジェクタ５２Ａに接続された主給水ポンプ１６１の回転数を減少させると共に、ジェットポンプ１５無しの給水インジェクタ４２Ｂに接続された主給水ポンプ１６２の回転数を増加させて、給水インジェクタ５２Ａに供給される給水流量の割合を減少し、再循環流量を減少する。これにより、炉心出力は減少する。
【００６４】
本実施の形態では、２つの主給水ポンプ１６１、１６２の回転数を逆向きに制御することでトータルの給水流量を常に一定に保っている。しかし、給水流量の変動が許容できる場合には、必ずしも両方の主給水ポンプ１６１、１６２の回転数をトータルの給水流量が常に一定に保つように制御する必要はない。
【００６５】
なお、図４では、流量センサを省略した構成としたが、図３で説明したと同様に、給水管８１，８２の何れか一方、または両方に給水流量を計測する流量センサを設置し、少なくとも一方の流量センサの計測値により給水インジェクタ５２Ａと給水インジェクタ５２Ｂとの給水流量の割合が適切に分配されているか確認しつつ、給水ポンプ１６１、１６２の回転数を制御するようにしても良い。
【００６６】
第４実施の形態によれば、再循環ポンプや原子炉インターナルポンプを持たないＢＷＲであっても、再循環流量を制御することができ、再循環流量の増減により長期的な炉心出力制御を行うことができる。その他、前述の第１実施の形態と同様の効果を奏する。
したがって、本実施の形態のＢＷＲ及びその循環流量制御方法を備えることにより、原子力発電プラントの運用性が向上すると共に、放射性廃棄物の増大と、定期点検期間の長期化を抑制することができる。
【００６７】
上述の各実施の形態では、主給水管を２つ設け、これに対応して主給水ポンプも２つ設けた構成としたが、その他、主給水管を２つ以上の複数設け、これに対応して主給水ポンプも２つ以上の複数設けた構成とすることもできる。実質的には２つの給水管、２つの給水ポンプで構成されるが、例えば第１の給水管は、図１に示すようにそれぞれ給水ポンプを設置した複数の主給水管を途中から１つに纏めて、第２の給水管は１本とし、あるいは同様に複数の主給水管を途中で１つに纏めて構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る沸騰水型軽水炉及びその再循環流量制御系統の第１実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る沸騰水型軽水炉及びその再循環流量制御系統の第２実施の形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る沸騰水型軽水炉及びその再循環流量制御系統の第３実施の形態を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る沸騰水型軽水炉及びその再循環流量制御系統の第４実施の形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，３１，４１，５１・・沸騰水型軽水炉、２・・原子炉圧力容器、３・・炉心、４・・気水分離器、５・・蒸気乾燥器、６・・シュラウド、７・・主蒸気管、８，８１，８２・・主給水管、８ａ，８ｂ，８ｄ，８ｅ，８１ａ，８２ｂ・・給水管、１０，１２，４２Ａ，４２Ｂ・・給水インジェクタ、９，１１・・給水ノズル、１３・・ダウンカマ、１４・・下部プレナム、１５・・ジェットポンプ、１６，１６１，１６２・・給水ポンプ、１７，１７１，１７２・・流量センサ、１９・・流量調整弁、２１・・流量センサ、２２・・出力センサ、２５・・再循環流量制御器
【図１】
2007232397.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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