(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸気タービンの起動時に回転速度が急激に上昇して過速度トリップを引き起こすことを防止することができる原子炉緊急冷却システムを提供する。【解決手段】原子炉緊急冷却システム１は、蒸気止め弁１１と、蒸気加減弁１２と、油補充ポンプ１３と、蒸気加減弁駆動装置１４と、蒸気タービン１５と、給水ポンプ１６と、制御装置２０とを備えている。前記油補充ポンプ１３は、前記起動信号を受信すると起動して油タンク４０の油を汲み上げて所定の吐出圧力で給油路に送出する。前記蒸気加減弁駆動装置１４は、前記油補充ポンプ１３から送出された油を制御油として用いて前記蒸気加減弁１２を駆動する。前記制御装置２０は、前記原子炉蒸気により前記蒸気タービン１５が起動する前に前記蒸気加減弁１２が全開から所定の中間開度まで閉弁するように前記蒸気加減弁駆動装置１４を制御する。【選択図】図１
2016023953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉を緊急冷却する際に発せられる起動信号を受信すると開弁して、前記原子炉で発生した原子炉蒸気を通過させる蒸気止め弁と、
前記蒸気止め弁の下流に設けられ、前記起動信号が発せられる前の通常時において全開に保たれた蒸気加減弁と、
前記起動信号を受信すると起動して油タンクの油を汲み上げ、前記汲み上げた油を所定の吐出圧力で給油路に送出する油補充ポンプと、
前記油補充ポンプから送出された油を制御油として用いて前記蒸気加減弁を駆動する蒸気加減弁駆動装置と、
前記蒸気止め弁および前記蒸気加減弁を通過した原子炉蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンにより駆動され、冷却水タンクの冷却水を汲み上げて前記原子炉に供給する給水ポンプと、
前記原子炉蒸気により前記蒸気タービンが起動する前に前記蒸気加減弁が全開から所定の中間開度まで閉弁するように前記蒸気加減弁駆動装置を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする原子炉緊急冷却システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記起動信号を受信すると、所定の目標ランプ特性線に基づいてランプ信号を出力するランプ信号演算部と、
前記給水ポンプの給水量を示す流量信号を入力し、前記流量信号および所定の流量特性線に基づいて流量要求信号を出力する流量演算部と、
前記ランプ信号および前記流量要求信号を入力し、前記ランプ信号および前記流量出力信号のうち小さい方を選択して速度要求信号として出力する速度要求信号演算部と、
前記蒸気タービンの回転速度に比例した周波数の検出信号を入力し、前記検出信号に基づいて前記蒸気タービンの回転速度を示す実速度信号を出力する回転数演算部と、
前記速度要求信号および前記実速度信号を入力し、前記速度要求信号と前記実速度信号とを比較演算して生成された偏差信号を速度制御信号として出力する速度制御信号演算部と、
前記蒸気加減弁の前記中間開度に相当する、前記蒸気タービンの回転速度を示す速度バイアス信号を出力する速度バイアス設定部と、
前記速度制御信号および前記速度バイアス信号を入力し、前記起動信号が発せられてから所定の時間が経過するまでは前記速度バイアス信号を前記蒸気加減弁駆動装置に出力し、前記所定の時間が経過した後は前記速度制御信号を前記蒸気加減弁駆動装置に出力する信号切替部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項３】
前記信号切替部は、前記蒸気タービンの回転速度が前記速度バイアス信号に基づく回転速度に整定してから、前記ランプ信号に基づく回転速度に等しくなる前に、前記速度バイアス信号から前記速度制御信号に出力を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項４】
前記信号切替部は、
前記速度バイアス設定部に接続された第１の接点と、前記速度制御信号演算部に接続された第２の接点と、前記蒸気加減弁駆動装置に接続された第３の接点とを有するスイッチ素子と、
前記起動信号を受信し、前記起動信号を受信してから前記所定の時間が経過すると、前記スイッチ素子に切替信号を出力するタイマーと、
を有し、
前記スイッチ素子は、前記切替信号を受信するまでは前記第１の接点と前記第３の接点とを電気的に接続し、前記切替信号を受信すると、前記第２の接点と前記第３の接点とを電気的に接続することを特徴とする請求項２または３に記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項５】
前記目標ランプ特性線は、時間に比例してほぼ０から単調に増加する特性を示すことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項６】
前記蒸気加減弁駆動装置は、前記蒸気加減弁の弁棒に接続され、前記弁棒を進退移動させるピストンロッドと、前記ピストンロッドに固定されたピストンと、前記ピストンを収容し、油圧により前記ピストンを往復運動させる油圧シリンダと、前記油給路の油を前記油圧シリンダ内に供給する電油変換器とを有し、
前記電油変換器は、前記制御装置から受信した前記速度バイアス信号または前記速度制御信号に基づいて前記油圧シリンダ内に供給する油の流量を調整することにより、前記蒸気加減弁の開度を制御することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項７】
前記蒸気止め弁、前記油補充ポンプ、前記電油変換器および前記制御装置は、直流電力により駆動されることを特徴とする請求項６に記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項８】
前記蒸気タービンにより駆動され、前記給油路に油を送出する給油ポンプと、
前記蒸気タービンにより駆動され、油タンクの油を汲み上げ、前記汲み上げた油を前記給油ポンプおよび前記蒸気タービンの軸受けに送出する送油ポンプと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項９】
前記油補充ポンプの下流に設けられ、前記給油ポンプが送出した油が前記油補充ポンプ側に逆流することを防止する逆止弁をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項１０】
前記起動信号を受信すると起動して油タンクの油を汲み上げ、前記汲み上げた油を前記蒸気タービンの軸受けに送出する別の油補充ポンプをさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項１１】
前記別の油補充ポンプの下流に設けられ、前記送油ポンプが送出した油が前記別の油補充ポンプ側に逆流することを防止する逆止弁をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の原子炉緊急冷却システム。
【請求項１２】
前記別の油補充ポンプは直流電力により駆動されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の原子炉緊急冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、原子炉緊急冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電プラントには、原子炉内の水位が低下した場合などにおいて原子炉を緊急冷却するために、原子炉緊急冷却システムが設けられている。この原子炉緊急冷却システムの一つとして、原子炉隔離時冷却（Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｅ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ｃｏｏｌｉｎｇ：以下ＲＣＩＣと略す）システムがある。
【０００３】
ＲＣＩＣシステムは、通常運転時において全閉の蒸気止め弁と、この蒸気止め弁の下流に設けられ、通常運転時において全開の蒸気加減弁と、この蒸気加減弁の開度を制御する蒸気加減弁駆動装置と、蒸気止め弁および蒸気加減弁を通過した原子炉蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、この蒸気タービンにより駆動され、原子炉に冷却水を供給する給水ポンプとを有する。
【０００４】
ＲＣＩＣシステムの起動信号が原子炉から発せられると、蒸気止め弁は急開し原子炉蒸気を通過させる。蒸気止め弁を通過した原子炉蒸気は蒸気加減弁を通過して、蒸気タービンを回転駆動する。蒸気タービンが起動することで、給水ポンプが起動して冷却水タンクの冷却水を汲み上げ、原子炉に供給する。このようにして、原子炉で必要な水位および冷却水量が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１１５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の蒸気加減弁駆動装置は、蒸気タービンによって駆動される送油ポンプおよび給油ポンプから送出される油を制御油として用いて、蒸気加減弁の開度を制御する。よって、蒸気タービンが起動して送油ポンプおよび給油ポンプが駆動されるまで、蒸気加減弁駆動装置は蒸気加減弁の開度を制御することができず、蒸気加減弁は全開に保たれたままである。このため、蒸気タービンの起動初期において、過剰な原子炉蒸気が蒸気タービンに流入し、蒸気タービンの回転速度が定格速度を超えてしまうことがある。
【０００７】
これについて、図６を参照して詳しく説明する。図６は、時間０で起動信号が発せられた場合における、蒸気タービンの速度曲線Ｒと、蒸気加減弁の開度を示している。また、図６中、時間ｔ１は蒸気タービンが起動した時間を示し、時間ｔ２は蒸気タービンの回転速度が定格速度Ｓに達する時間を示している。また、符号Ｑは流量特性線を示し、符号Ｌは目標ランプ特性線を示し、符号ｎ１はアイドル速度を示している。目標ランプ特性線Ｌと流量特性線Ｑが交わる点Ｐは、蒸気タービンの回転速度が定格速度Ｓに達する安定速度点を示している。
【０００８】
図６に示すように、時間ｔ１で蒸気タービンが起動し、その後蒸気タービンは目標ランプ特性線Ｌに基づく速度を目標値として回転速度を上昇させる。ただし、蒸気加減弁が全開のため、最大量の原子炉蒸気が蒸気タービンに供給され、蒸気タービンの回転速度は最大速度に向かって上昇することとなる。
【０００９】
蒸気タービンの回転速度がある程度まで上昇すると、送油ポンプおよび給油ポンプが起動し、蒸気加減弁駆動装置は蒸気加減弁の開度を制御可能となる。しかし、蒸気タービンの起動初期においては、蒸気止め弁から蒸気タービンの入口にかけて蒸気ドレンが滞留しており、また、蒸気加減弁を通過した原子炉蒸気を蒸気タービンに導く蒸気管の温度が周囲温度まで低下している。このため、蒸気加減弁の開度制御が可能な状態になっても暫くの間は、蒸気タービンに流入する原子炉蒸気の量を適切に制御することが困難である。よって、図６に示すように、蒸気加減弁は全閉に制御されるものの、蒸気タービンの回転速度は、一時的に定格速度Ｓを超えてしまう（点Ｓ１）ことになる。
【００１０】
蒸気タービンの回転速度が定格速度を超えてしまうと、蒸気タービンが過速度トリップを引き起こすおそれがある。その結果、蒸気タービンが停止し、再起動させることが不可能となることもある。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、蒸気タービンの起動時に回転速度が急激に上昇して過速度トリップを引き起こすことを防止することが可能な原子炉緊急冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態に係る原子炉緊急冷却システムは、蒸気止め弁と、蒸気加減弁と、油補充ポンプと、蒸気加減弁駆動装置と、蒸気タービンと、給水ポンプと、制御装置とを備えている。前記蒸気止め弁は、原子炉を緊急冷却する際に発せられる起動信号を受信すると開弁して、前記原子炉で発生した原子炉蒸気を通過させる。前記蒸気加減弁は、前記蒸気止め弁の下流に設けられ、前記起動信号が発せられる前の通常時において全開に保たれている。前記油補充ポンプは、前記起動信号を受信すると起動して油タンクの油を汲み上げ、前記汲み上げた油を所定の吐出圧力で給油路に送出する。前記蒸気加減弁駆動装置は、前記油補充ポンプから送出された油を制御油として用いて前記蒸気加減弁を駆動する。前記蒸気タービンは、前記蒸気止め弁および前記蒸気加減弁を通過した原子炉蒸気により回転駆動される。前記給水ポンプは、前記蒸気タービンにより駆動され、冷却水タンクの冷却水を汲み上げて前記原子炉に供給する。前記制御装置は、前記原子炉蒸気により前記蒸気タービンが起動する前に前記蒸気加減弁が全開から所定の中間開度まで閉弁するように前記蒸気加減弁駆動装置を制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蒸気タービンの起動時に回転速度が急激に上昇して過速度トリップを引き起こすことを防止することが可能な原子炉緊急冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る原子炉緊急冷却システム１の概略的な構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る原子炉緊急冷却システム１の制御装置２０の概略的な構成を示す図である。
【図３】従来の目標ランプ特性線Ｌと、第１の実施形態に係る目標ランプ特性線Ｕとを示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る原子炉緊急冷却システム１の動作を説明するための図である。
【図５】第２の実施形態に係る原子炉緊急冷却システム１Ａの概略的な構成を示す図である。
【図６】従来の原子炉緊急冷却システムにおける制御装置による制御動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態の原子炉緊急冷却システムについて図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る原子炉緊急冷却システム１について、図１を参照しつつ説明する。図１は、原子炉緊急冷却システム１の概略的な構成を示している。なお、図１において、記号＊Ａ、＊Ｂ、および＊Ｃは、軸受け４４、送油ポンプ１８、および給油ポンプ１７を重複して図示することをそれぞれ示している。
【００１７】
原子炉緊急冷却システム１は、原子炉１００を緊急冷却するための冷却システムであり、原子炉１００を緊急冷却する際に発せられる起動信号により起動される。この起動信号は、例えば原子炉１００の水位が所定値を下回ったときに、原子炉１００から発せられる。
【００１８】
原子炉緊急冷却システム１は、原子炉１００で発生する蒸気（原子炉蒸気）を利用して蒸気タービン１５（後述）を回転駆動させ、それにより給水ポンプ１６（後述）を駆動する。給水ポンプ１６は、冷却水タンクから冷却水を汲み上げ、汲み上げた冷却水を原子炉１００に給水する。これにより原子炉１００が冷却される。
【００１９】
原子炉緊急冷却システム１は、図１に示すように、蒸気止め弁１１と、蒸気加減弁１２と、油補充ポンプ１３と、蒸気加減弁駆動装置１４と、蒸気タービン１５と、給水ポンプ１６と、給油ポンプ１７と、送油ポンプ１８と、制御装置２０とを備えている。
【００２０】
次に、原子炉緊急冷却システム１の各構成要素について詳しく説明する。
【００２１】
蒸気止め弁１１は、上記の起動信号を受信すると開弁して、原子炉１００で発生した原子炉蒸気を通過させる。より詳しくは、蒸気止め弁１１は、起動信号を受信するまでは全閉状態に保たれており、原子炉１００から起動信号を受信すると、弁駆動電動機Ｍが蒸気止め弁１１を駆動して全開とする。なお、弁駆動電動機Ｍは、直流電力で動作する直流電動機であることが好ましい。
【００２２】
蒸気加減弁１２は、蒸気止め弁１１の下流に設けられている。この蒸気加減弁１２は、通常時、即ち起動信号が発せられる前は、圧縮ばね１９の作用により物理的に全開に保たれている。より詳しくは、蒸気加減弁１２は、弁棒１２ａと、この弁棒１２ａの先端に取り付けられた弁体１２ｂとを有している。図１に示すように、通常時、弁棒１２ａは、圧縮ばね１９の復元力により、蒸気加減弁１２が全開となる位置に保たれている。
【００２３】
油補充ポンプ１３は、給油路３６に油を補充するためのポンプである。この油補充ポンプ１３は、起動信号を受信すると起動して油タンク４０の油を汲み上げ、汲み上げた油を所定の吐出圧力で給油路３６に送出する。これにより、給油ポンプ１７および送油ポンプ１８が蒸気タービン１５により起動される前であっても、電油変換器３４に制御油を供給することができる。ここで、「所定の吐出圧力」は、電油変換器３４が動作可能となるために必要な油圧を確保するための吐出圧力である。 
また、油補充ポンプ１３を設けることで、給油ポンプ１７および送油ポンプ１８が故障した場合であっても、電油変換器３４に送油することができる。
【００２４】
油補充ポンプ１３としては、例えばギヤポンプ、ピストンポンプまたは遠心ポンプなどを用いることが可能である。
【００２５】
蒸気加減弁駆動装置１４は、油補充ポンプ１３から送出された油を制御油として用いて蒸気加減弁１２を駆動する。より詳しくは、蒸気加減弁駆動装置１４は、図１に示すように、ピストンロッド３１と、このピストンロッド３１に固定されたピストン３２と、油圧シリンダ３３と、電油変換器３４とを有する。
【００２６】
ピストンロッド３１は、図１に示すように、蒸気加減弁１２の弁棒１２ａに、Ｌ字部材４３を介して接続され、弁棒１２ａを進退移動させる。油圧シリンダ３３は、ピストン３２を収容し、油圧によりピストン３２を往復運動させる。
【００２７】
電油変換器３４は、給油路３６の油を油圧シリンダ３３内に供給し、蒸気加減弁１２の開度を調整する。より詳しくは、電油変換器３４と油圧シリンダ３３は、２本の制御油路５１，５２で接続されている。制御油路５１は油圧シリンダ３３の上端近傍に接続され、制御油路５２は油圧シリンダ３３の下端近傍に接続されている。なお、電油変換器３４は、給油路３９を介して不要な油を油タンク４０に排出する。
【００２８】
電油変換器３４は、制御油路５１，５２を介して供給／排出する油圧シリンダ３３内の油の量を調整することで、ピストン３２を上下に移動させることが可能である。図１の構成例の場合、制御油路５１から油圧シリンダ３３に油が注入されると、ピストン３２が下側に移動するため、Ｌ字部材４３は支点Ａを中心に反時計方向に回転する。これにより、蒸気加減弁１２の弁棒１２ａは、圧縮ばね１９の復元力に抗って図１中右側に移動する。即ち、蒸気加減弁１２は全開から閉止する方向に制御されることになる。
【００２９】
前述のように、起動信号が発せられると油補充ポンプ１３が給油路３６の油圧をただちに確立する。このため、電油変換器３４は、原子炉蒸気により蒸気タービン１５が回転駆動される前（即ち、給油ポンプ１７および送油ポンプ１８が起動する前）であっても、蒸気加減弁１２の開度を制御することが可能である。
【００３０】
蒸気タービン１５は、蒸気止め弁１１および蒸気加減弁１２を通過した原子炉蒸気により回転駆動される。この蒸気タービン１５の回転速度は、蒸気加減弁１２の開度を調整することで制御される。
【００３１】
なお、蒸気タービン１５の回転速度を検出するために、速度検出器４７および回転検出歯車４８が設けられている。速度検出器４７は、電磁ピックアップにより構成され、蒸気タービン１５の回転速度に比例した周波数の検出信号を出力する。回転検出歯車４８は、蒸気タービン１５の回転軸に設けられる。
【００３２】
給水ポンプ１６は、蒸気タービン１５により駆動され、冷却水タンクの冷却水を汲み上げて原子炉１００に供給する。
【００３３】
給油ポンプ１７および送油ポンプ１８はいずれも蒸気タービン１５により駆動される。図１に示すように、給油ポンプ１７は、給油路３６に油を送出する。
【００３４】
この給油ポンプ１７としては、ギヤポンプまたはピストンポンプなどの容積型のポンプを用いることが好ましい。これにより、油補充ポンプ１３から給油路３６送出された油が給油ポンプ１７の上流側に逆流することを防止することができる。
【００３５】
送油ポンプ１８は、油タンク４０の油を汲み上げ、汲み上げた油を、給油路３７を介して給油ポンプ１７に送出する。また、送油ポンプ１８は、蒸気タービン１５の軸受け４４にも油タンク４０から汲み上げた油を送出する。これにより、蒸気タービン１５の運転を安定化させることができる。
【００３６】
なお、原子炉緊急冷却システム１は、図１に示すように、逆止弁４１をさらに備えることが好ましい。この逆止弁４１は、油補充ポンプ１３の下流に設けられており、給油ポンプ１７が送出した油が油補充ポンプ１３側に逆流することを防止する。これにより、給油ポンプ１７の起動後の状態において、給油ポンプ１７が給油路３６に送出した油が油補充ポンプ１３側に逆流することを防止することができる。
【００３７】
なお、油補充ポンプ１３は、電動機駆動であって、直流電力（バッテリ）により駆動されることが好ましい。
【００３８】
次に、蒸気加減弁駆動装置１４を制御する制御装置２０について、図２を参照して詳しく説明する。この制御装置２０は、蒸気止め弁１１および蒸気加減弁１２を通過した原子炉蒸気により蒸気タービン１５が起動する前に蒸気加減弁１２が全開から所定の中間開度まで閉弁するように、蒸気加減弁駆動装置１４を制御する。ここで、「所定の中間開度」とは、全開と全閉との間の中間の開度であって、蒸気タービン１５の定格速度よりも低い回転速度に相当する開度を意味する。
【００３９】
制御装置２０は、図２に示すように、ランプ信号演算部２１と、流量演算部２２と、速度要求信号演算部２３と、回転数演算部２４と、速度制御信号演算部２５と、速度バイアス設定部２６と、信号切替部２７とを有する。
【００４０】
ランプ信号演算部２１は、起動信号を受信すると、所定の目標ランプ特性線Ｕに基づいてランプ信号を出力する。目標ランプ特性線Ｕは、蒸気タービン１５の回転速度の目標値を与えるものである。目標ランプ特性線Ｕは、図３に示すように、時間に比例してほぼ０から単調に増加する特性を示し、従来の目標ランプ特性線Ｌと時間ｔ２で交わる。よって、ランプ信号演算部２１が出力するランプ信号は、起動信号を受信して時間が経過するにつれて大きくなる。
【００４１】
流量演算部２２は、給水ポンプ１６の吐出側に設けられた流量検出器４６から、給水ポンプ１６の給水量を示す流量信号を入力する。そして、この流量演算部２２は、流量信号および所定の流量特性線Ｑに基づいて、流量要求信号を出力する。流量特性線Ｑとしては、図４に示すように、従来と同じ流量特性線を使用してもよい。
【００４２】
速度要求信号演算部２３は、ランプ信号および流量要求信号を入力し、ランプ信号および流量出力信号のうち小さい方を選択して速度要求信号として出力する。この速度要求信号演算部２３は、例えば低値優先回路から構成される。
【００４３】
回転数演算部２４は、速度検出器４７から、蒸気タービン１５の回転速度に比例した周波数の検出信号を入力する。そして、この回転数演算部２４は、検出信号に基づいて、蒸気タービン１５の回転速度を示す実速度信号を出力する。
【００４４】
速度制御信号演算部２５は、速度要求信号および実速度信号を入力し、速度要求信号と実速度信号とを比較演算して生成された偏差信号を速度制御信号として出力する。
【００４５】
速度バイアス設定部２６は、蒸気タービン１５の回転速度を示す速度バイアス信号を出力する。ここで、速度バイアス信号が示す回転速度は、蒸気タービン１５の定格速度Ｓよりも小さく、蒸気加減弁１２の所定の中間開度に相当する。なお、この中間開度は、蒸気タービン１５に流入する原子炉蒸気の流量を効果的に制限するため、蒸気加減弁１２の全閉近傍の開度であることが好ましい。
【００４６】
信号切替部２７は、速度制御信号および速度バイアス信号を入力し、速度制御信号または速度バイアス信号を出力する。より詳しくは、信号切替部２７は、起動信号が発せられる前、および、起動信号が発せられてから所定の時間が経過するまでは、速度バイアス信号を電油変換器３４（蒸気加減弁駆動装置１４）に出力する。そして、所定の時間が経過した後、信号切替部２７は、速度バイアス信号に代えて速度制御信号を電油変換器３４（蒸気加減弁駆動装置１４）に出力する。
【００４７】
ここで、所定の時間は、後述の時間ｔ３（図４参照）である。なお、蒸気タービン１５の運転条件（例えば蒸気条件等）は予め把握することが可能であり、かつ起動ごとの運転条件の変化は少ないため、起動の度に時間ｔ３を変更する必要はない。
【００４８】
信号切換部２７から出力された速度バイアス信号または速度制御信号は、ゲイン調整（図示せず）および増幅回路（図示せず）を介して、電油変換器３４に加えられる。
【００４９】
なお、信号切替部２７は、起動信号を受信してから速度バイアス信号を出力するようにしてもよい。
【００５０】
信号切替部２７は、例えば、タイマー機能を有するリレーにより構成される。より詳しくは、信号切替部２７は、図２に示すように、スイッチ素子２７ａと、タイマー２７ｂとを有する。スイッチ素子２７ａは、速度バイアス設定部２６に接続された接点Ｐ１と、速度制御信号演算部２５に接続された接点Ｐ２と、蒸気加減弁駆動装置１４（電油変換器３４）に接続された接点Ｐ３とを有する。
【００５１】
タイマー２７ｂは、起動信号を受信し、起動信号を受信してから所定の時間が経過すると、スイッチ素子２７ａに切替信号を出力する。スイッチ素子２７ａは、切替信号を受信するまでは接点Ｐ１と接点Ｐ３とを電気的に接続し、切替信号を受信すると、接点Ｐ２と接点Ｐ３とを電気的に接続する。
【００５２】
なお、信号切替部２７は、上記の構成に限られるものではなく、スイッチ素子２７ａとしてＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチを用いてもよい。
【００５３】
電油変換器３４は、制御装置２０から受信した速度バイアス信号または速度制御信号に基づいて、油圧シリンダ３３内の油の供給／排出の制御を行うことにより、蒸気加減弁１２の開度を制御する。
【００５４】
次に、上記の原子炉緊急冷却システム１の動作について説明する。
【００５５】
まず、原子炉１００から起動信号が発せられる前の動作について説明する。この状態においては、蒸気タービン１５が停止しているため、蒸気タービン１５により駆動される給水ポンプ１６、給油ポンプ１７および送油ポンプ１８も停止している。また、前述のように、蒸気止め弁１１は全閉状態であり、蒸気加減弁１２は全開である。
【００５６】
一方、制御装置２０は、直流電源に接続されており、常に動作可能な状態にある。制御装置２０は、以下の動作にしたがって、速度バイアス信号を出力する。
【００５７】
蒸気タービン１５が停止しているため、回転数演算部２４が出力する実速度信号は０である。また、速度要求信号演算部２３は、流量要求信号よりも値の低いランプ信号の値（０）を出力する。よって、速度制御信号演算部２５から出力される速度制御信号は０となる。起動信号が発せられる前なので、信号切替部２７は、速度バイアス設定部２６から入力した速度バイアス信号を電油変換器３４に出力する。このように、信号切替部２７は、起動信号が発せられる前から、蒸気加減弁１２の所定の中間開度に相当する速度バイアス信号を出力している。
【００５８】
ただし、制御装置２０から速度バイアス信号が出力されていても、油補充ポンプ１３、給油ポンプ１７および送油ポンプ１８が起動していないため、給油路３６内には十分な油圧の制御油が存在しない。よって、蒸気加減弁駆動装置１４は蒸気加減弁１２を駆動することができず、蒸気加減弁１２は全開に保たれる。
【００５９】
次に、原子炉１００から起動信号が発せられた後の動作について、図４を参照して説明する。
【００６０】
図４は、時間０で起動信号が発せられたとした場合における、蒸気加減弁１２の開度、蒸気タービン１５の回転速度を示す速度曲線Ｒ、目標ランプ特性線Ｕおよび流量特性線Ｑを示している。
【００６１】
起動信号が発せられると、油補充ポンプ１３は、油タンク４０の油を汲み上げて所定の吐出圧力で給油路３６に送出し、給油路３６の油圧を確立する。これにより、蒸気加減弁駆動装置１４は蒸気加減弁１２を駆動可能な状態となる。また、蒸気加減弁駆動装置１４は、起動信号が発せられる前から速度バイアス信号を入力している。
【００６２】
よって、蒸気タービン１５が起動する前に、蒸気加減弁駆動装置１４によって弁棒１２ａと弁体１２ｂが移動されることにより、蒸気加減弁１２は、全開から所定の中間開度まで急速に閉弁する。蒸気加減弁１２は、所定の時間（ｔ３）が経過するまでその状態を維持する。
【００６３】
一方、ランプ信号演算部２１は、起動信号を受信すると、目標ランプ特性線Ｕに基づいてランプ信号の出力を開始する。
【００６４】
また、起動信号を受信すると蒸気止め弁１１が開弁し、蒸気タービン１５は蒸気止め弁１１および蒸気加減弁１２を通過した原子炉蒸気により回転駆動される（時間ｔ１）。このようにして蒸気タービン１５が起動すると、蒸気タービン１５の回転速度は、速度バイアス信号に基づく回転速度Ｖに制御され整定する。よって、蒸気タービン１５の回転速度が定格速度Ｓを超えることはない。
【００６５】
その後、時間ｔ３において、制御装置２０（信号切替部２７）は速度バイアス信号に代えて速度制御信号を蒸気加減弁駆動装置１４（電油変換器３４）に出力する。これにより、時間t３以降、蒸気タービン１５の回転速度は、目標回転数を示す目標ランプ特性線Ｕに従って徐々に上昇するように制御される。
【００６６】
なお、図４に示すように、時間ｔ３は、時間ｔ４よりも短いことが好ましい。ここで、時間ｔ４は、蒸気タービン１５の回転速度が速度バイアス信号に基づく回転速度Ｖに整定した後に、ランプ信号に基づく回転速度に等しくなる時間のことである。仮に、時間ｔ３が時間ｔ４よりも長い場合、時間ｔ３経過時において蒸気タービン１５の回転速度が目標ランプ特性線Ｕに基づく目標回転速度よりも小さくなるため、蒸気タービン１５が加速制御されることとなり、安全性の観点から回避することが好ましい。
【００６７】
よって、信号切替部２７は、蒸気タービン１５の回転速度が速度バイアス信号に基づく回転速度に整定してから、ランプ信号に基づく回転速度に等しくなる前に（即ち時間ｔ４の前に）、速度バイアス信号から速度制御信号に出力を切り替えることが好ましい。
【００６８】
その後、図４に示すように、従来と同じ時間ｔ２において、流量特性線Ｑと蒸気タービン１５の実際の速度曲線Ｒとが点Ｐで交わる。この点Ｐが安定速度点となり、時間ｔ２以降、安定速度点Ｐに対応する速度（定格速度Ｓ）で蒸気タービン１５が駆動される。
【００６９】
より詳しくは、図４に示すように、時間ｔ２経過後は流量特性線Ｑが目標ランプ特性線を下回るため、速度要求信号演算部２３は、流量特性線Ｑに基づく流量要求信号を出力する。よって、時間t２以降、蒸気タービン１５は、流量特性線Ｑに従う一定の回転速度（定格速度Ｓ）で回転するように制御される。
【００７０】
時間ｔ２は、図６で説明した従来の場合と同じ時間であるため、蒸気タービン１５が定格速度に達する時間は従来と同じにすることができる。よって、起動信号が発せられてから蒸気タービン１５が定格速度Ｓに達するまでの規定時間を従来通り満足することができる。
【００７１】
なお、蒸気止め弁１１、油補充ポンプ１３、電油変換器３４および制御装置２０は、直流電力（バッテリ）により駆動されることが好ましい。これにより、交流電源を喪失した場合であっても、原子炉緊急冷却システム１を動作させることができる。
【００７２】
上記のように、第１の実施形態では、蒸気タービン１５は、起動直後（時間ｔ１〜ｔ３）においては速度バイアス信号に基づく回転速度Ｖに制御され、その後、時間ｔ３〜ｔ２においては、目標ランプ特性線に基づく目標回転速度に従って回転速度が上昇するように制御される。
【００７３】
よって、第１の実施形態によれば、蒸気タービン１５の起動時に回転速度が急激に上昇して定格速度を超えることを防止することができる。その結果、過速度トリップを引き起こすことを防止し、蒸気タービンの停止や再起動不可能などの事態が発生することを防止できる。
【００７４】
また、第１の実施形態によれば、起動信号が発せられてから従来と同じ時間（ｔ２）で蒸気タービン１５の回転速度を定格速度に到達させることができる。
【００７５】
なお、上記の説明では、蒸気止め弁１１（弁駆動電動機Ｍ）、油補充ポンプ１３および制御装置２０（ランプ信号演算部２１、信号切替部２７）は、原子炉１００から発せられる起動信号を受信することで各々所定の動作を開始するが、これに限られるものではない。即ち、起動信号に基づく信号を受信して各々所定の動作を開始してもよい。例えば、蒸気止め弁１１に付属するリミットスイッチ（図示せず）は、起動信号を受信すると動作して所定の信号を出力する。油補充ポンプ１３および制御装置２０は、この信号を受信した場合に動作を開始するようにしてもよい。
【００７６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る原子炉緊急冷却システム１Ａについて、図５を参照しつつ説明する。なお、図５においては、図１と同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
【００７７】
第２の実施形態と第１の実施形態との間の相違点の一つは、送油ポンプ１８と給油ポンプ１７との間の給油路３７に油を供給する油補充ポンプ４５をさらに備えている点である。
【００７８】
以下、第１の実施形態との相違点を中心に第２の実施形態について説明する。
【００７９】
図５に示すように、原子炉緊急冷却システム１Ａは、第１の実施形態に係る原子炉緊急冷却システム１の構成に加えて、油補充ポンプ４５をさらに備えている。この油補充ポンプ４５は、起動信号を受信すると起動するように構成されており、油タンク４０から汲み上げた油を、給油路３７に接続された給油路４９に送出するように設けられている。
【００８０】
即ち、油補充ポンプ４５は、起動信号を受信すると起動して油タンク４０の油を汲み上げ、汲み上げた油を蒸気タービン１５の軸受け４４および給油ポンプ１７に送出する。これにより、蒸気タービン１５が起動する前に蒸気タービン１５の軸受け４４に油を供給することができ、蒸気タービン１５の起動特性をより安定化させることができる。加えて、送油ポンプ１８が故障した場合であっても、油補充ポンプ４５により給油ポンプ１７に送油することができる。
【００８１】
油補充ポンプ４５としては、例えばギヤポンプ、ピストンポンプまたは遠心ポンプなどを用いることが可能である。油補充ポンプ４５の起動および駆動に関する条件は、油補充ポンプ１３と同じである。
【００８２】
なお、原子炉緊急冷却システム１Ａは、図５に示すように、油補充ポンプ４５の下流に設けられた逆止弁４２をさらに備えてもよい。この逆止弁４２は、油補充ポンプ４５側に油が逆流することを防止する。これにより、送油ポンプ１８の起動後の状態において、送油ポンプ１８が送出した油が油補充ポンプ４５側に逆流することを防止することができる。
【００８３】
なお、油補充ポンプ４５は、電動機駆動であって、直流電力（バッテリ）により駆動されることが好ましい。
【００８４】
また、送油ポンプ１８としては、ギヤポンプまたはピストンポンプなどの容積型のポンプを用いることが好ましい。これにより、油補充ポンプ４５から送出された油が送油ポンプ１８の上流側に逆流することを防止することができる。
【００８５】
上記のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、蒸気タービン１５の起動時に回転速度が急激に上昇して定格速度を超えることを防止して、過速度トリップを引き起こすことを防止することができる。
【００８６】
さらに、第２の実施形態によれば、油補充ポンプ４５を設けることで、蒸気タービン１５が起動する前に蒸気タービン１５の軸受け４４に油を供給することができ、蒸気タービン１５の起動特性をより安定化させることができる。また、送油ポンプ１８が故障した場合であっても、油補充ポンプ４５により給油ポンプ１７に送油することができる。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１，１Ａ  原子炉緊急冷却システム、１１  蒸気止め弁、１２  蒸気加減弁、１２ａ  弁棒、１２ｂ  弁体、１３，４５  油補充ポンプ、１４  蒸気加減弁駆動装置、１５  蒸気タービン、１６  給水ポンプ、１７  給油ポンプ、１８  送油ポンプ、１９  圧縮ばね、２０  制御装置、２１  ランプ信号演算部、２２  流量演算部、２３  速度要求信号演算部、２４  回転数演算部、２５  速度制御信号演算部、２６  速度バイアス設定部、２７  信号切替部、２７ａ  スイッチ素子、２７ｂ  タイマー、３１  ピストンロッド、３２  ピストン、３３  油圧シリンダ、３４  電油変換器、３６，３７，３９，４９  給油路、４０  油タンク、４１，４２  逆止弁、４３  Ｌ字部材、４４  （蒸気タービン１５の）軸受け、４６  流量検出器、４７  速度検出器、４８  回転検出歯車、５１，５２  制御油路、１００  原子炉
Ａ  支点、Ｌ，Ｕ  目標ランプ特性線、Ｍ  弁駆動電動機、ｎ１  アイドル速度、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  接点、Ｐ  安定速度点、Ｑ  流量特性線、Ｒ  （蒸気タービンの実際の）速度曲線、Ｓ  定格速度、Ｓ１  （定格速度を超える）点、Ｖ  （速度バイアス信号に基づく蒸気タービンの）回転速度
【図１】
2016023953.tif 000003
【図２】
2016023953.tif 000004
【図３】
2016023953.tif 000005
【図４】
2016023953.tif 000006
【図５】
2016023953.tif 000007
【図６】
2016023953.tif 000008