(57)【要約】【課題】  水圧制御ユニットを利用することで駆動動力源や電気を必要せず、また新しく機器を導入せずに格納容器内の水素ガス濃度を低下させることができる原子力発電プラントを提供すること。【解決手段】  本発明では、制御棒が収納されている原子炉圧力容器と、該原子炉圧力容器が内部に設置されている原子炉格納容器と、原子炉の緊急時に前記制御棒を駆動させる制御棒駆動機構と、該制御棒駆動機構の駆動力となる水圧動力を発生させる水圧制御ユニットとを備えた原子力発電プラントにおいて、前記水圧制御ユニットは、前記制御棒駆動機構とスクラム配管を介して接続されているアキュムレータと、該アキュムレータと接続配管を介して接続されている窒素ガス容器と、該窒素ガス容器と前記原子炉格納容器を接続し、原子炉の緊急停止後に前記窒素ガス容器内の窒素ガスを前記原子炉格納容器内に供給する窒素ガス供給配管とから成ることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御棒が収納されている原子炉圧力容器と、該原子炉圧力容器が内部に設置されている原子炉格納容器と、原子炉の緊急時に前記制御棒を駆動させる制御棒駆動機構と、該制御棒駆動機構の駆動力となる水圧動力を発生させる水圧制御ユニットとを備えた原子力発電プラントにおいて、
前記水圧制御ユニットは、前記制御棒駆動機構とスクラム配管を介して接続されているアキュムレータと、該アキュムレータと接続配管を介して接続されている窒素ガス容器と、該窒素ガス容器と前記原子炉格納容器を接続し、原子炉の緊急停止後に前記窒素ガス容器内の窒素ガスを前記原子炉格納容器内に供給する窒素ガス供給配管とから成ることを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項２】
請求項１に記載の原子力発電プラントにおいて、
前記窒素ガス供給配管の途中に窒素ガス供給弁が設置され、該窒素ガス供給弁が原子炉の緊急停止後に開くことで、前記窒素ガス容器内の窒素ガスを前記原子炉格納容器に供給することを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項３】
請求項２に記載の原子力発電プラントにおいて、
前記窒素ガス供給弁は、前記原子炉格納容器内の圧力が前記窒素ガス容器内の圧力より大きくなった際に、前記原子炉格納容器内の気体が前記窒素ガス容器内に逆流しない逆止弁から成ることを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項４】
請求項１に記載の原子力発電プラントにおいて、
前記接続配管にカップリングを設け、該カップリングに高圧ホースを介してアキュムレータ窒素ガス充填装置を接続し、前記窒素ガス容器の内部圧力が低下した際には、前記アキュムレータ窒素ガス充填装置から前記原子炉格納容器内に窒素ガスを供給することを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項５】
請求項１に記載の原子力発電プラントにおいて、
前記窒素ガス供給配管は複数の分岐部を備え、各分岐部に前記水圧制御ユニットがそれぞれ窒素ガス供給弁を介して接続されていることを特徴とする原子力発電プラント。
【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、原子炉の緊急時に制御棒を炉心に挿入するための駆動力を発生させる水圧制御ユニットを備えているものに好適な原子力発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントにおいて、地震などによって機器の駆動動力源や電源が喪失し、原子炉圧力容器（以下、圧力容器という）内の冷却材の循環が止まると、冷却材が燃料棒により加熱されてしまう。これにより蒸気が発生し、圧力容器内が高圧になる。
【０００３】
圧力容器内部の圧力が使用最高圧力に近づくと、圧力容器を保護するため、原子炉格納容器（以下、格納容器という）に、圧力容器内の気体を放出（以下、ベントという）される。圧力容器内の気体には水蒸気が含まれているので、ベントを行うと圧力容器内の冷却材が減少してしまう。
【０００４】
この冷却材が減少した状態が長く続くと、高温の燃料被覆管と冷却水が反応し、水素ガスが生成される。この時、水素ガス濃度が４vol%かつ酸素濃度が５vol%を越えた場合は、何らかの原因で着火した時に激しく燃焼し、発電所内の機器を損傷させる可能性がある。
【０００５】
これを防ぐために格納容器内は、不活性ガス系の設備によって、常に窒素ガス雰囲気に保たれている。また、水素ガスが発生しても、可燃性ガス濃度制御系の設備によって、格納容器の気体をブロア等の送風手段によって格納容器外に取り出し、電気ヒータで昇温させたのちに、再結合器で水素ガスと酸素ガスを再結合させている。これらの方法により、原子炉格納容器の水素ガス濃度は低く抑えられている。
【０００６】
一方、原子力発電所は、緊急時に制御棒を炉心に挿入して原子炉を緊急停止（以下、スクラムという）させる。このスクラムに関わる主要な機器は、水圧動力を発生させる水圧制御ユニット（以下、ＨＣＵという）、水圧動力を伝達するスクラム配管、そして、水圧動力を駆動ピストンの直線運動に変換させる制御棒駆動機構である。
【０００７】
緊急時は、ＨＣＵ内の窒素ガス容器に蓄えられていた窒素ガスが膨張し、アキュムレータにて水圧動力に変換される。この水圧動力が、スクラム配管を伝わって制御棒駆動機構に供給される。制御棒駆動機構は、制御棒の駆動ピストンを内包しており、供給された水圧動力によって、駆動ピストンを上昇させて制御棒を押し上げることで、スクラムが完了する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３３７１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、格納容器に窒素ガスを供給する不活性ガス系の設備や、ヒータやブロアを用いた可燃性ガス濃度制御系の設備は、駆動動力源や電気が喪失すると、生成した水素ガスが処理できなくなる可能性がある。
【００１０】
そのため、駆動動力源や電気が喪失したような緊急状態でも、格納容器内の水素ガス濃度を低下させる設備を構築しておくことは、原子力発電所のさらなる安全性向上につながる。
【００１１】
本発明は、上記課題に対して対処したものであり、その目的とするところは、水圧制御ユニットを利用することで駆動動力源や電気を必要せず、また新しく機器を導入せずに格納容器内の水素ガス濃度を低下させることができる原子力発電プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の原子力発電プラントは、上記目的を達成するために、制御棒が収納されている原子炉圧力容器と、該原子炉圧力容器が内部に設置されている原子炉格納容器と、前記制御棒を駆動させる制御棒駆動機構と、該制御棒駆動機構の駆動力となる水圧動力を発生させる水圧制御ユニットとを備えた原子力発電プラントにおいて、前記水圧制御ユニットは、前記制御棒駆動機構とスクラム配管を介して接続されているアキュムレータと、該アキュムレータと接続配管を介して接続されている窒素ガス容器と、該窒素ガス容器と前記原子炉格納容器を接続し、原子炉の緊急停止後に前記窒素ガス容器内の窒素ガスを前記原子炉格納容器内に供給する窒素ガス供給配管とから成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、窒素ガス容器内の窒素ガスを原子炉格納容器に放出し、原子炉格納容器内の窒素ガス濃度を維持することができるので、駆動動力源や電気を必要とせず、また新しい設備を追加することなく、格納容器内の窒素ガス雰囲気を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の原子力発電プラントの実施例１を示す系統概略図である。
【図２】本発明の原子力発電プラントの実施例２を示す系統概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図示した実施例に基いて本発明の原子力発電プラントについて説明する。尚、各実施例を通し、同等の構成要素には同一の符号を付して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の原子力発電プラントの実施例１を示すものである。
【００１７】
該図に示すように、本実施例の原子力発電プラントは、制御棒（図示せず）が収納されている原子炉圧力容器２と、この原子炉圧力容器２が内部に設置されている原子炉格納容器１０と、原子炉の緊急時に制御棒を駆動させる制御棒駆動機構１と、この制御棒駆動機構１の駆動力となる水圧動力を発生させる水圧制御ユニット４とから概略構成されている。上記制御棒駆動機構１は、原子炉圧力容器２の下部に取り付けられている。
【００１８】
この制御棒駆動機構１にはスクラム配管３を介して、水圧制御ユニット４で発生した水圧動力が供給される。水圧制御ユニット４には、アキュムレータ５と窒素ガス容器６、そして、この２つを接続する接続配管７からなるアキュムレータ装置８ａを備えている。接続配管７には分岐部があり、分岐部の先は窒素ガス供給弁９ａが取り付けられる。窒素ガス供給弁９ａは逆止弁となっており、原子炉格納容器１０の内部圧力が窒素ガス容器６の内部圧力より大きくなった場合、原子炉格納容器１０内部の気体が窒素ガス容器６に逆流しない構造となっている。また、窒素ガス供給弁９aには窒素ガス供給配管１１が接続されており、窒素ガス供給配管１１は、原子炉格納容器１０を貫通して接続されている。
【００１９】
本実施例においては、スクラム完了後、窒素ガス供給弁９ａを開くことで、原子炉格納容器１０内に窒素ガス容器６内の窒素ガスを供給することができるので、原子炉格納容器１０内の水素濃度の上昇を防ぐことが可能となる。
【００２０】
このような本実施例の構成とすることにより、動力源や電気を必要とせず、また、新しい設備を追加することなく、原子炉格納容器１０内の窒素ガス雰囲気を維持することが可能である。
【００２１】
また、接続配管７には、窒素ガス容器６に窒素ガスを充填するためのカップリング１２が備えられている。通常運転時は、窒素ガス容器６の圧力が低下した時に、カップリング１２に高圧ホース１３を接続し、アキュムレータ窒素ガス充填装置１４から窒素ガスを供給している。
【００２２】
そのため、窒素ガス容器６の窒素ガスを原子炉格納容器１０内に供給が続き、窒素ガス容器６内の圧力が低下した時は、このカップリング１２に高圧ホース１３を接続することで、アキュムレータ窒素ガス充填装置１４から窒素ガスを原子炉格納容器１０に供給することが可能である。
【００２３】
尚、本実施例では、原子炉格納容器１０に窒素ガス供給配管１１を貫通し接続されているが、例えば、不活性ガス系や可燃性ガス濃度制御系の配管など、既に敷設されている配管に分岐部を設け、窒素ガス供給配管１１を接続することも可能である。
【実施例２】
【００２４】
図２は、本発明の原子力発電プラントに実施例２を示すものである。その概略構成は、実施例１と同様であり、その詳細説明は省略し、ここでは実施例２に関連する部分の説明とする。
【００２５】
該図に示すように、本実施例では、窒素ガス供給配管１１に複数の分岐部を備えており、その各分岐部には、窒素ガス供給弁９ａ、９ｂ、９ｃが接続されている。また、各窒素ガス供給弁９ａ、９ｂ、９ｃにアキュムレータ装置８ａ、８ｂ、８ｃがそれぞれ接続されている。本実施例では、窒素ガス供給配管１１に３台のアキュムレータ装置８ａ、８ｂ、８ｃが接続されている例である。
【００２６】
このような本実施例の構成とすることにより、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、水圧制御ユニット４は、原子力発電プラントに数百体配置されているため、複数台の水圧制御ユニット４ごとに窒素ガス供給配管１１を共有することで、原子炉格納容器１０に接続する窒素ガス供給配管１１の数を減らすことができ、これにより、既設の原子力発電所であっても、追加工事する部位を減らすことが可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１…制御棒駆動機構、２…原子炉圧力容器、３…スクラム配管、４…水圧制御ユニット（ＨＣＵ）、５…アキュムレータ、６…窒素ガス容器、７…接続配管、８ａ、８ｂ、８ｃ…アキュムレータ装置、９ａ、９ｂ、９ｃ…窒素ガス供給弁、１０…原子炉格納容器、１１…窒素ガス供給配管、１２…カップリング、１３…高圧ホース、１４…アキュムレータ窒素ガス充填装置。
【図１】
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【図２】
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