(57)【要約】【課題】炉水の水位レベルを高精度に計測する原子炉の水位計測装置を提供する。【解決手段】原子炉の水位計測装置１０は、原子炉圧力容器２２の蒸気領域２３に一端が接続し凝縮槽１５の側方に他端が接続する第１配管１１と、この凝縮槽１５の下方に一端が接続する第２配管１２と、原子炉圧力容器２２の炉水領域２４に一端が接続する第３配管１３と、第２配管１２の他端及び第３配管１３の他端の差圧を検出する差圧検出部１７と、第２配管１２に一端が接続し水を供給するアキュームレータ１６に他端が接続する第４配管１４と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の蒸気領域に一端が接続し凝縮槽の側方に他端が接続する第１配管と、
前記凝縮槽の下方に一端が接続する第２配管と、
原子炉圧力容器の炉水領域に一端が接続する第３配管と、
前記第２配管の他端及び前記第３配管の他端の差圧を検出する差圧検出部と、
前記第２配管に一端が接続し水を供給するアキュームレータに他端が接続する第４配管と、を備えることを特徴とする原子炉の水位計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の原子炉の水位計測装置において、
前記蒸気領域の圧力開放をした後に前記アキュームレータから前記凝縮槽に水を供給することを特徴とする原子炉の水位計測装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の原子炉の水位計測装置において、
前記アキュームレータは、複数が配置されていることを特徴とする原子炉の水位計測装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の原子炉の水位計測装置において、
前記アキュームレータは、前記供給水を、ガス圧力により前記凝縮槽に供給することを特徴とする原子炉の水位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器における炉水の水位レベルを計測する原子炉の水位計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉の水位計測装置における炉水の水位レベルの計測原理は、圧力容器の蒸気相に連通する凝縮槽に水を張り、この凝縮槽の水頭圧と炉水の水頭圧との差を検出することによる。
このために、炉水の水位レベル計測の正確性を期すためには、凝縮槽の水面レベルが常に一定である必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３１７８４号公報
【特許文献２】特開平７−２７０５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧力容器の圧力を急激に開放すると、凝縮槽内部も急激に減圧し、張られている水に溶存する水素、酸素等の非凝縮性のガス成分が放出したり沸騰したりする恐れがある。すると、凝縮槽の水面レベルが低下し、炉水の水位レベルが実際よりも高めに検出されるといった、検出精度が低下する課題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、炉水の水位レベルを高精度に計測する原子炉の水位計測装置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】
【０００６】
本発明は、原子炉の水位計測装置において、原子炉圧力容器の蒸気領域に一端が接続し凝縮槽の側方に他端が接続する第１配管と、前記凝縮槽の下方に一端が接続する第２配管と、原子炉圧力容器の炉水領域に一端が接続する第３配管と、前記第２配管の他端及び前記第３配管の他端の差圧を検出する差圧検出部と、前記第２配管に一端が接続し水を供給するアキュームレータに他端が接続する第４配管と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、炉水の水位レベルを高精度に計測する原子炉の水位計測装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る原子炉の水位計測装置の実施形態を示す概略図。
【図２】実施形態に係る原子炉の水位計測装置におけるアキュームレータの適用例を示す概略図。
【図３】（Ａ）は実施形態に係る原子炉の水位計測装置におけるアキュームレータの動作前の状態を示す図、（Ｂ）はその動作中の状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、原子炉の水位計測装置１０は、原子炉圧力容器２２の蒸気領域２３に一端が接続し凝縮槽１５の側方に他端が接続する第１配管１１と、この凝縮槽１５の下方に一端が接続する第２配管１２と、原子炉圧力容器２２の炉水領域２４に一端が接続する第３配管１３と、第２配管１２の他端及び第３配管１３の他端の差圧を検出する差圧検出部１７と、第２配管１２に一端が接続し水を供給するアキュームレータ１６に他端が接続する第４配管１４と、を備えている。
【００１０】
原子炉圧力容器２２は、その内部に炉水を保持している。この炉水を核燃料（図示略）の燃焼エネルギーにより蒸気に変換し、この蒸気は主蒸気配管（図示略）を経由してタービン（図示略）に送られて運動エネルギーを発生させる。この運動エネルギーはさらに発電機（図示略）により電気エネルギーに変換される。そして、エネルギーを喪失した蒸気は、復水し、給水管（図示略）を経由して再び原子炉圧力容器２２に戻される。
【００１１】
格納容器２１は、原子炉圧力容器２２及び一次冷却系の設備をすべて格納することにより、過酷事故が発生した場合、放射性物質の放散に対する障壁を形成している。
凝縮槽１５は、この格納容器２１の内側に配置され、アキュームレータ１６及び差圧検出部１７は、その外側に配置されている。
【００１２】
ここで、蒸気領域２３及び凝縮槽１５の気相部の圧力Ｐ1(Ｔ)は、炉水温度Ｔにおける飽和蒸気圧に相当する。
そして、水密度ρ（ここでは温度依存性を考慮しない）、重力加速度ｇ、差圧検出部１７を基準とした凝縮槽１５の水位レベルＬとした場合、第２配管１２と差圧検出部１７との接続部において検出される水頭圧Ｐ2は、次式（１）のように示される。
Ｐ2＝Ｐ1(Ｔ)＋ρｇＬ・・・（１）
【００１３】
さらに、差圧検出部１７を基準とした炉水の水位レベルｘとした場合、第３配管１３と差圧検出部１７との接続部において検出される水頭圧Ｐ3は、次式（２）のように示される。
Ｐ3＝Ｐ1(Ｔ)＋ρｇｘ・・・（２）
【００１４】
差圧検出部１７は、ダイヤフラム等の薄い金属隔壁を介して、第２配管１２及び第３配管１３の他端同士を接続し、この金属隔壁の変形量に基づいて差圧である検出値ΔＰを出力する。
差圧検出部１７の検出値ΔＰは、次式（３）のように表わされ、この検出値ΔＰから変数である炉水の水位レベルｘを求めることができる。
ΔＰ＝Ｐ2−Ｐ3＝ρｇ（Ｌ−ｘ）・・・（３）
【００１５】
このように、水位レベルｘを高精度で求めるためには、凝縮槽１５の水位レベルＬが不変であることが必要である。
なお、これら式（１）〜式（３）は、炉水の水位レベルｘの導出方法を簡潔に説明するためのものであって、実際の適用式には、各種補正項が追加される場合がある。
【００１６】
凝縮槽１５は、圧力容器２２の外側に配置しているために、炉水温度Ｔよりも低温に設定されている。このために、第１配管１１を経由して蒸気領域２３から凝縮槽１５に送られた水蒸気は、冷却されて凝縮水となり、第２配管１２の内部及び凝縮槽１５の底部を満たす。
【００１７】
そして、第１配管１１における蒸気領域２３から凝縮槽１５に向かう水蒸気の流れは、連続的であるために、凝縮槽１５は保持容量を超える凝縮液が生成され続けることになる。この凝縮槽１５の保持容量を超えて生成した余剰の凝縮水は、水蒸気とは逆方向に第１配管１１の傾斜を流れ落ちて圧力容器２２に注がれる。これにより、凝縮槽１５に満たされた凝縮水の水位レベルＬは、常に一定レベルに保たれることになる。
【００１８】
アキュームレータ１６の供給水は、第４配管１４の弁１８を開放すると、凝縮槽１５に圧入されるようになっている。この供給水の圧入力は、アキュームレータ１６と凝縮槽１５との高低差を利用したり、機械的な駆動源を用いたり、後記するようにガス圧を用いたりすることができる。
【００１９】
このように、アキュームレータ１６が水を供給する必要が生じるのは、凝縮槽１５の水位レベルＬが一定値を維持できないときで、例えば、次のような場合が挙げられる。
例えば、過酷事故が発生した場合等に圧力容器２２の蒸気領域２３を急激に圧力開放すると、凝縮槽１５の内部も急激に減圧して沸騰し、さらに保持水に溶存している水素や酸素等の非凝縮性のガスが気相に放出されることになる。
【００２０】
これにより、凝縮槽１５の水位レベルＬは低下し、その気相部は非凝縮性のガスが充満することとなる。すると、第１配管１１内において、蒸気領域２３から凝縮槽１５に向かう水蒸気の流れが止まり、凝縮槽１５の水位レベルが下がったまま元に回復しない状態になる。
【００２１】
このような場合に、第４配管１４の弁１８を開放してアキュームレータ１６の供給水を凝縮槽１５に送出すると、下がった水位レベルを元に回復させることができる。さらに、凝縮槽１５の保持容量を超える過剰な供給水は、気相部に充満する非凝縮性ガスとともに圧力容器２２の内部に放出される。
【００２２】
なお、上記説明において、蒸気領域２３が圧力開放した後にアキュームレータ１６から凝縮槽１５に水を供給する場合について説明したが、アキュームレータ１６の動作する場面は特に限定されるものでなく、通常運転時に動作する場合もある。
【００２３】
図２に示すように、アキュームレータ１６（１６ａ，１６ｂ）は、複数が配置される場合がある。図では二個が配置されているが数に限定は特に無い。
つまり、弁１８ａを開放して、第１アキュームレータ１６ａを動作させて、凝縮槽１５の水位レベルを回復させた後も、時間が経過すると再び水位レベルが低下する場合が考えられる。特に過酷事故が発生した場合等は、空になっている第１アキュームレータ１６ａに給水することが困難となる場合も有り得るために、弁１８ｂの開放により動作する予備の第２アキュームレータ１６ｂも配置することとする。
【００２４】
図３は、アキュームレータ１６の供給水を、凝縮槽１５に供給する手段として、ガス圧力を用いる場合について例示したものである。
このアキュームレータ１６には、その内部空間に接続するガスボンベ３１が接続されている。図３（Ａ）に示すように、通常状態においては、アキュームレータ１６とガスボンベ３１とを結ぶ配管上の弁３２及び第４配管１４上の弁１８が閉止状態にある。そして、図３（Ｂ）に示すように、アキュームレータ１６とガスボンベ３１とを結ぶ配管上の弁３２及び第４配管１４上の弁１８を開状態にすると、アキュームレータ１６の内圧が上昇して供給水が第４配管１４を経由して凝縮槽１５に圧送されることになる。
【００２５】
本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、共通する技術思想の範囲内において、適宜変形して実施することができる。また、流体の流れを開閉する弁は、各種信号により遠隔操作させたり、もしくは手動操作させたりすることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０…水位計測装置、１１…第１配管、１２…第２配管、１３…第３配管、１４…第４配管、１５…凝縮槽、１６（１６ａ，１６ｂ）…アキュームレータ、１７…差圧検出部、１８（１８ａ，１８ｂ）…弁、２１…格納容器、２２…原子炉圧力容器、２３…蒸気領域、２４…炉水領域、３１…ガスボンベ、３２…弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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