(57)【要約】 【課題】重大事故時に原子炉格納容器内の冷却材の液位を簡便かつ高精度に推定できる冷却材液位推定装置、原子炉監視装置および冷却材液位推定方法を提供する。【解決手段】冷却材液位推定装置は、原子炉の燃料の崩壊熱を冷却材で除去することによって発生した冷却材蒸気の凝縮流量を決定する。液位決定部は、圧力抑制室内またはドライウェル内の冷却材の液位を決定する。凝縮流量決定部は、原子炉が停止した後の経過時間の計測値と、原子炉圧力容器への冷却材の供給流量の計測値と、原子炉圧力容器内の圧力の計測値と、原子炉圧力容器に供給される冷却材の温度の計測値とに基づいて凝縮流量を決定する。液位決定部は、前回決定された圧力抑制室内の冷却材の液位が真空破壊装置の位置の高さ未満の場合、凝縮流量と原子炉格納容器への冷却材の供給流量の計測値とに基づいて圧力抑制室内の冷却材の液位を決定する。【選択図】図１
2016223810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライウェルと、当該ドライウェルに接続された圧力抑制室とを有する原子炉格納容器と、前記ドライウェル内に配置され燃料を収容した原子炉圧力容器と、前記圧力抑制室内に配置された真空破壊装置と、を備えた原子炉の前記燃料の崩壊熱を冷却材で除去することによって発生した冷却材蒸気の凝縮流量を決定する凝縮流量決定部と、
前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として、前記圧力抑制室内または前記ドライウェル内の冷却材の液位を決定する液位決定部とを備え、
前記凝縮流量決定部は、前記原子炉が停止した後の経過時間の計測値と、前記原子炉圧力容器への冷却材の供給流量の計測値と、前記原子炉圧力容器内の圧力の計測値と、前記原子炉圧力容器に供給される冷却材の温度の計測値とに基づいて、前記凝縮流量を決定し、
前記液位決定部は、前回の前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として決定された前記圧力抑制室内の冷却材の液位が、前記真空破壊装置の位置の高さ未満の場合には、前記凝縮流量と、前記原子炉格納容器への冷却材の供給流量の計測値とに基づいて、前記圧力抑制室内の冷却材の液位を決定する冷却材液位推定装置。
【請求項２】
前記液位決定部は、前回の前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として決定された前記圧力抑制室内の冷却材の液位が、前記真空破壊装置の位置の高さ以上の場合には、前記圧力抑制室内の圧力の計測値と、前記ドライウェル内の圧力の計測値とに基づいて、前記ドライウェル内の冷却材の液位を決定する請求項１に記載の冷却材液位推定装置。
【請求項３】
前記液位決定部は、前記各計測値が得られない場合には、前記各計測値に代替する入力値に基づいて、前記原子炉格納容器内の冷却材の液位を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却材液位推定装置。
【請求項４】
ドライウェルと、当該ドライウェルに接続された圧力抑制室とを有する原子炉格納容器と、前記ドライウェル内に配置され燃料を収容した原子炉圧力容器と、前記圧力抑制室内に配置された真空破壊装置と、を備えた原子炉が停止した後の経過時間を計測する計時装置と、
前記原子炉圧力容器への冷却材の供給流量を計測する第１流量計と、
前記原子炉圧力容器内の圧力を計測する第１圧力計と、
前記原子炉圧力容器に供給される冷却材の温度を計測する温度計と、
前記原子炉格納容器への冷却材の供給流量を計測する第２流量計と、
前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として、前記圧力抑制室内または前記ドライウェル内の冷却材の液位を決定する冷却材液位推定装置とを備え、
前記冷却材液位推定装置は、
前記経過時間の計測値と、前記原子炉圧力容器への冷却材の供給流量の計測値と、前記原子炉圧力容器内の圧力の計測値と、前記冷却材の温度の計測値とに基づいて、前記原子炉の前記燃料の崩壊熱を冷却材で除去することによって発生した冷却材蒸気の凝縮流量を決定し、前回の前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として決定された前記圧力抑制室内の冷却材の液位が、前記真空破壊装置の位置の高さ未満の場合には、前記凝縮流量と、前記原子炉格納容器への冷却材の供給流量の計測値とに基づいて、前記圧力抑制室内の冷却材の液位を決定する原子炉監視装置。
【請求項５】
前記圧力抑制室内の圧力を計測する第２圧力計と、
前記ドライウェル内の圧力を計測する第３圧力計とを備え、
前記冷却材液位推定装置は、前回の前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として決定された前記圧力抑制室内の冷却材の液位が、前記真空破壊装置の位置の高さ以上の場合には、前記圧力抑制室内の圧力の計測値と、前記ドライウェル内の圧力の計測値とに基づいて、前記ドライウェル内の冷却材の液位を決定する請求項４に記載の原子炉監視装置。
【請求項６】
前記原子炉格納容器内の冷却材の液位を表示する表示装置を備える請求項４または５に記載の原子炉監視装置。
【請求項７】
前記各計測値に代替する値を前記冷却材液位推定装置に入力可能な入力装置を備える請求項４〜６のいずれか１項に記載の原子炉監視装置。
【請求項８】
前記原子炉格納容器内の冷却材の液位が閾値を超える場合に警報を出力する警報装置を備える請求項４〜７のいずれか１項に記載の原子炉監視装置。
【請求項９】
ドライウェルと、当該ドライウェルに接続された圧力抑制室とを有する原子炉格納容器と、前記ドライウェル内に配置され燃料を収容した原子炉圧力容器と、前記圧力抑制室内に配置された真空破壊装置と、を備えた原子炉の前記燃料の崩壊熱を冷却材で除去することによって発生した冷却材蒸気の凝縮流量を決定し、
前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として、前記圧力抑制室内の冷却材の液位または前記ドライウェル内の冷却材の液位を決定することを含み、
前記凝縮流量の決定は、前記原子炉が停止した後の経過時間の計測値と、前記原子炉圧力容器への冷却材の供給流量の計測値と、前記原子炉圧力容器内の圧力の計測値と、前記原子炉圧力容器に供給される冷却材の温度の計測値とに基づき、
前記原子炉格納容器内の冷却材の液位の決定は、前回の前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として決定された前記圧力抑制室内の冷却材の液位が、前記真空破壊装置の位置の高さ未満の場合には、前記凝縮流量と、前記原子炉格納容器への冷却材の供給流量の計測値とに基づく前記圧力抑制室内の冷却材の液位の決定である冷却材液位推定方法。
【請求項１０】
前記原子炉格納容器内の冷却材の液位の決定は、前回の前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として決定された前記圧力抑制室内の冷却材の液位が、前記真空破壊装置の位置の高さ以上の場合には、前記圧力抑制室内の圧力の計測値と、前記ドライウェル内の圧力の計測値とに基づく前記ドライウェル内の冷却材の液位の決定である請求項９に記載の冷却材液位推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、冷却材液位推定装置、原子炉監視装置および冷却材液位推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉の原子炉格納容器のうち、通常時の場合にも水が保有されている圧力抑制室内には、水位計が設置されている。一方、原子炉格納容器のうち、圧力抑制室を除くドライウェル内には、水位を連続的に測定可能な水位計は設置されていない。その替わりに、ドライウェル内には、定められた高さまで水位が達したことを検知可能なレベルスイッチが設置されている。
【０００３】
ところで、“実用発電用原子炉及びその付属施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則”の第５８条“計測設備”では、重大事故時に当該重大事故に対処するために監視することが必要なパラメータを計測することが困難となった場合において当該パラメータを推定するために有効な情報を把握できる設備を設けることが要求されている。
【０００４】
このような要求に応じた設備として、例えば、原子炉格納容器内に高さ方向に沿って複数の温度検出器を配置した水位測定装置が知られている。この水位測定装置では、温度検出器で検出された温度を、温度検出器が水没した時の温度と比較することによって、冷却材の有無を検出する。
【０００５】
しかしながら、かかる水位測定装置においては、故障等によって原子炉格納容器内の水位を測定するためのパラメータを計測できない場合に、予め定められた手順に従った人作業でパラメータを推定する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１０４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、重大事故時に原子炉格納容器内の冷却材の液位を簡便かつ高精度に推定することができる冷却材液位推定装置、原子炉監視装置および冷却材液位推定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】
【０００８】
本実施形態による冷却材液位推定装置は、ドライウェルと、当該ドライウェルに接続された圧力抑制室とを有する原子炉格納容器と、前記ドライウェル内に配置され燃料を収容した原子炉圧力容器と、前記圧力抑制室内に配置された真空破壊装置と、を備えた原子炉の前記燃料の崩壊熱を冷却材で除去することによって発生した冷却材蒸気の凝縮流量を決定する凝縮流量決定部と、前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として、前記圧力抑制室内または前記ドライウェル内の冷却材の液位を決定する液位決定部とを備え、前記凝縮流量決定部は、前記原子炉が停止した後の経過時間の計測値と、前記原子炉圧力容器への冷却材の供給流量の計測値と、前記原子炉圧力容器内の圧力の計測値と、前記原子炉圧力容器に供給される冷却材の温度の計測値とに基づいて、前記凝縮流量を決定し、前記液位決定部は、前回の前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として決定された前記圧力抑制室内の冷却材の液位が、前記真空破壊装置の位置の高さ未満の場合には、前記凝縮流量と、前記原子炉格納容器への冷却材の供給流量の計測値とに基づいて、前記圧力抑制室内の冷却材の液位を決定する。
【０００９】
また、本実施形態による冷却材液位推定方法は、ドライウェルと、当該ドライウェルに接続された圧力抑制室とを有する原子炉格納容器と、前記ドライウェル内に配置され燃料を収容した原子炉圧力容器と、前記圧力抑制室内に配置された真空破壊装置と、を備えた原子炉の前記燃料の崩壊熱を冷却材で除去することによって発生した冷却材蒸気の凝縮流量を決定し、前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として、前記圧力抑制室内の冷却材の液位または前記ドライウェル内の冷却材の液位を決定することを含み、前記凝縮流量の決定は、前記原子炉が停止した後の経過時間の計測値と、前記原子炉圧力容器への冷却材の供給流量の計測値と、前記原子炉圧力容器内の圧力の計測値と、前記原子炉圧力容器に供給される冷却材の温度の計測値とに基づき、前記原子炉格納容器内の冷却材の液位の決定は、前回の前記原子炉格納容器内の冷却材の液位として決定された前記圧力抑制室内の冷却材の液位が、前記真空破壊装置の位置の高さ未満の場合には、前記凝縮流量と、前記原子炉格納容器への冷却材の供給流量の計測値とに基づく前記圧力抑制室内の冷却材の液位の決定である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、重大事故時に原子炉格納容器内の冷却材の液位を簡便かつ高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態を示す原子炉監視装置１のブロック図である。
【図２】図１の原子炉監視装置１の水位推定装置１０を示すブロック図である。
【図３】本実施形態を示す水位推定方法のフローチャートである。
【図４】図３に続く水位推定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１３】
図１は、本実施形態を示す原子炉監視装置１のブロック図である。原子炉監視装置１は、沸騰水型の原子炉２に設けられている。
【００１４】
ここで、原子炉２について先に説明する。図１に示すように、原子炉２は、原子炉格納容器２１と、原子炉格納容器２１内に格納され、内部に炉心２２１が収容された原子炉圧力容器２２とを備える。炉心２２１は、核燃料、制御棒およびシュラウドなどで構成されている。原子炉格納容器２１は、原子炉圧力容器２２を囲むドライウェル２１１と、ドライウェル２１１にベント管２１１ａを介して連通された圧力抑制室２１２とを備える。圧力抑制室２１２内には、真空破壊装置２３が設けられており、この真空破壊装置２３は、ベント管２１１ａの先端部に取り付けられている。また、原子炉２は、原子炉圧力容器２２に冷却材の一例である水（例えば、軽水）を注入すなわち供給するための原子炉注水配管２４を備える。原子炉注水配管２４には、不図示のポンプが接続されている。また、原子炉２は、原子炉格納容器２１にスプレイ注水すなわち水を供給するためのスプレイ注水配管２５を備える。スプレイ注水配管２５の先端部には、不図示のノズルが接続されている。また、原子炉２は、圧力抑制室２１２内の水位を計測する水位計２９を備える。
【００１５】
次に、原子炉監視装置１について説明する。図１に示すように、原子炉監視装置１は、冷却材液位推定装置の一例である水位推定装置１０と、水位推定装置１０の入力側に配置された入力装置１１と、水位推定装置１０の出力側に配置された表示装置１２および警報装置１３とを備える。
【００１６】
水位推定装置１０は、原子炉格納容器２１内の冷却材の液位として、原子炉格納容器２１内の水位（以下、格納容器内水位Ｌともいう）を決定すなわち推定する。具体的には、水位推定装置１０は、格納容器内水位Ｌとして、圧力抑制室２１２内の水位またはドライウェル２１１内の水位を決定する。そして、水位推定装置１０は、決定された格納容器内水位Ｌを表示装置１２および警報装置１３に出力する。表示装置１２は、水位推定装置１０から出力された格納容器内水位Ｌを表示する。警報装置１３は、水位推定装置１０から出力された格納容器内水位Ｌが閾値を超える場合に、警報を出力する。格納容器内水位Ｌの閾値は、格納容器内水位の上限値または下限値もしくはこれらの双方であってよい。すなわち、警報装置１３は、格納容器内水位Ｌが上限値を上回る場合に警報を出力してもよく、また、格納容器内水位Ｌが下限値を下回る場合に警報を出力してもよい。入力装置１１は、水位推定装置１０が後述する各種計測器から格納容器内水位Ｌを決定するための計測値を入手できない場合に、計測値に代替する値（入力値）を水位推定装置１０に入力可能である。この場合、水位推定装置１０は、入力装置１１からの入力値に基づいて格納容器内水位Ｌを決定できる。
【００１７】
水位推定装置１０は、例えば、演算処理装置、記憶装置および通信装置などのハードウェア（例えば、コンピュータ）であるが、ソフトウェアを含んでもよい。また、水位推定装置１０は、１つの機器や設備に搭載されていてもよく、または、一部の構成部が、他の構成部との間で外部ネットワークを通じて通信可能な装置（例えばクラウド上のサーバやデータベース）上にあってもよい。水位推定装置１０の更なる詳細は後述する。入力装置１１の具体的な態様は特に限定されず、例えば、キーボードやタッチパネルなどであってもよい。警報装置１３の具体的な態様も特に限定されず、例えば、画像や音声による警報を出力してもよい。
【００１８】
（計測系）
図１に示すように、原子炉監視装置１は、第１流量計としての原子炉注水流量計１４と、第２流量計としての格納容器スプレイ流量計１５とを備える。また、原子炉監視装置１は、第１圧力計としての原子炉圧力計１６と、第２圧力計としての圧力抑制室圧力計１７と、第３圧力計としてのドライウェル圧力計１８とを備える。また、原子炉監視装置１は、温度計としての原子炉注水温度計１９を備える。
【００１９】
原子炉注水流量計１４は、原子炉注水配管２４上に配置されている。また、原子炉注水流量計１４は、信号ケーブル１４０を介して水位推定装置１０に接続されている。原子炉注水流量計１４は、原子炉圧力容器２２への注水流量（以下、原子炉注水流量Ｗｉｎともいう）すなわち供給流量を計測し、原子炉注水流量Ｗｉｎの計測値を示す流量信号を、信号ケーブル１４０を通じて水位推定装置１０に出力する。
【００２０】
格納容器スプレイ流量計１５は、スプレイ注水配管２５上に配置されている。また、格納容器スプレイ流量計１５は、信号ケーブル１５０を介して水位推定装置１０に接続されている。格納容器スプレイ流量計１５は、原子炉格納容器２１へのスプレイ流量（以下、格納容器スプレイ流量Ｗｓｐともいう）すなわち供給流量を計測し、格納容器スプレイ流量Ｗｓｐの計測値を示す流量信号を、信号ケーブル１５０を通じて水位推定装置１０に出力する。
【００２１】
原子炉圧力計１６は、圧力容器計装配管２６を介して原子炉圧力容器２２に接続されている。また、原子炉圧力計１６は、信号ケーブル１６０を介して水位推定装置１０に接続されている。原子炉圧力計１６は、原子炉圧力容器２２内の圧力（以下、圧力容器内圧力ともいう）を計測し、圧力容器内圧力の計測値を示す圧力信号を、信号ケーブル１６０を通じて水位推定装置１０に出力する。
【００２２】
圧力抑制室圧力計１７は、圧力抑制室計装配管２７を介して圧力抑制室２１２に接続されている。また、圧力抑制室圧力計１７は、信号ケーブル１７０を介して水位推定装置１０に接続されている。圧力抑制室圧力計１７は、圧力抑制室２１２内の圧力（以下、圧力抑制室内圧力Ｐｗともいう）を計測し、圧力抑制室内圧力Ｐｗの計測値を示す圧力信号を、信号ケーブル１７０を通じて水位推定装置１０に出力する。
【００２３】
ドライウェル圧力計１８は、ドライウェル計装配管２８を介してドライウェル２１１に接続されている。また、ドライウェル圧力計１８は、信号ケーブル１８０を介して水位推定装置１０に接続されている。ドライウェル圧力計１８は、ドライウェル２１１内の圧力（以下、ドライウェル内圧力Ｐｄともいう）を計測し、ドライウェル内圧力Ｐｄの計測値を示す圧力信号を、信号ケーブル１８０を通じて水位推定装置１０に出力する。
【００２４】
原子炉注水温度計１９は、原子炉注水配管２４上に配置されている。また、原子炉注水温度計１９は、信号ケーブル１９０を介して水位推定装置１０に接続されている。原子炉注水温度計１９は、原子炉圧力容器２２に注水される水の温度（以下、原子炉注水温度ともいう）を計測し、原子炉注水温度の計測値を示す温度信号を、信号ケーブル１９０を介して水位推定装置１０に出力する。
【００２５】
水位計２９は、圧力抑制室２１２内の水位の計測結果を、信号ケーブル２９０を通じて水位推定装置１０に出力する。水位計２９による水位の計測結果は、水位推定装置１０において、そのまま圧力抑制室２１２内の水位Ｌと決定されてよい。
【００２６】
（水位推定装置１０）  
図２は、図１の原子炉監視装置１の水位推定装置１０を示すブロック図である。図２に示すように、水位推定装置１０は、凝縮流量決定部１０１と、水質量変化量決定部１０３と、水体積変化量決定部１０４と、水体積決定部１０５と、液位決定部としての格納容器水位決定部１０７とを備える。
【００２７】
凝縮流量決定部１０１は、原子炉２において発生した燃料の崩壊熱を水で除去することによって発生した水蒸気（冷却材蒸気）の凝縮流量（以下、蒸気凝縮流量Ｗｇともいう）を決定する。凝縮流量決定部１０１は、計時装置として機能し、原子炉２が停止した場合に、当該停止後の経過時間（以下、停止後経過時間ともいう）を計測する。なお、原子炉２の停止は、通常運転の停止であってもよい。また、凝縮流量決定部１０１は、原子炉注水流量計１４からの原子炉注水流量の流量信号と、原子炉圧力計１６からの圧力容器内圧力の圧力信号と、原子炉注水温度計１９からの原子炉注水温度の温度信号とを入力とする。そして、凝縮流量決定部１０１は、停止後経過時間と、原子炉注水流量と、圧力容器内圧力と、原子炉注水温度とに基づいて、蒸気凝縮流量Ｗｇを決定する。蒸気凝縮流量Ｗｇの決定の具体例については後述する。
【００２８】
水質量変化量決定部１０３は、前回の圧力抑制室２１２内の水位の決定からの経過時間（以下、前回決定後経過時間Δｔともいう）を計測する。また、水質量変化量決定部１０３は、凝縮流量決定部１０１で決定された蒸気凝縮流量Ｗｇと、格納容器スプレイ流量計１５からの格納容器スプレイ流量Ｗｓｐとを入力とする。そして、水質量変化量決定部１０３は、前回決定後経過時間Δｔと、蒸気凝縮流量Ｗｇと、格納容器スプレイ流量Ｗｓｐとに基づいて、圧力抑制室２１２内の水の質量変化量ΔＭｗを決定する。当該質量変化量ΔＭｗの決定の具体例については後述する。
【００２９】
水体積変化量決定部１０４は、水質量変化量決定部１０３で決定された圧力抑制室２１２内の水の質量変化量ΔＭｗと、水の密度ρｌとに基づいて、圧力抑制室２１２内の水の体積変化量ΔＶｗを決定する。当該体積変化量ΔＶｗの決定の具体例については後述する。
【００３０】
水体積決定部１０５は、前回決定された圧力抑制室２１２内の水位と、水体積変化量決定部１０４で決定された圧力抑制室２１２内の水の体積変化量ΔＶｗとに基づいて、圧力抑制室２１２内の水の体積Ｖｗを決定する。当該体積Ｖｗの決定の具体例については後述する。
【００３１】
格納容器水位決定部１０７は、前回決定された圧力抑制室２１２内の水位に応じて、今回の格納容器内水位Ｌとして、圧力抑制室２１２内の水位またはドライウェル２１１内の水位を決定する。
【００３２】
具体的には、格納容器水位決定部１０７は、前回の格納容器内水位Ｌとして決定された圧力抑制室２１２内の水位が、真空破壊装置２３の位置の高さ未満である（すなわち、真空破壊装置２３の高さより低い）場合には、圧力抑制室２１２内の水位を決定する。圧力抑制室２１２内の水位の決定は、水体積決定部１０５で決定された圧力抑制室２１２内の水の体積Ｖｗに基づく。換言すれば、格納容器水位決定部１０７は、圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３の位置に達する前は、格納容器内水位Ｌとして圧力抑制室２１２内の水位を決定する。なお、圧力抑制室２１２内の水位の基準および真空破壊装置２３の位置の高さの基準は、ともに圧力抑制室２１２の最下部でよい。
【００３３】
一方、格納容器水位決定部１０７は、前回の格納容器内水位Ｌとして決定された圧力抑制室２１２内の水位が、真空破壊装置２３の位置の高さ以上である（すなわち、真空破壊装置２３の位置の高さと同じまたはこれより高い）場合には、ドライウェル２１１内の水位を決定する。ドライウェル２１１内の水位の決定は、圧力抑制室圧力計１７から入力された圧力抑制室内圧力Ｐｗと、ドライウェル圧力計１８から入力されたドライウェル内圧力Ｐｄとに基づく。換言すれば、格納容器水位決定部１０７は、圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３の位置に達した後は、格納容器内水位Ｌとしてドライウェル２１１内の水位を決定する。
【００３４】
格納容器内水位Ｌの決定の具体例については後述する。
【００３５】
本実施形態の水位推定装置１０によれば、水位計２９以外の各種の計測器１４〜１９からの計測値に基づくことで、水位計２９が正常に機能せず、また、ドライウェル２１１内に水位を連続的に計測する水位計が存在しなくても、重大事故時に格納容器内水位Ｌを簡便かつ高精度に推定することができる。
【００３６】
（水位推定方法）
次に、冷却材液位推定方法の一例として、図２の水位推定装置１０を適用した水位推定方法について説明する。図３は、本実施形態を示す水位推定方法のフローチャートである。図４は、図３に続く水位推定方法のフローチャートである。
【００３７】
通常、圧力抑制室２１２には、水が貯留されている。その理由は、原子炉格納容器２１内の圧力が蒸気等によって上昇した場合に、蒸気を凝縮させて圧力を低下させることで、原子炉格納容器２１の破損を回避するためである。圧力抑制室２１２内の水位は、既述した原子炉圧力容器２２内の燃料の崩壊熱を除去することで発生した蒸気が、圧力抑制室２１２内の貯蔵水によって凝縮されることで上昇する。
【００３８】
また、重大事故時には、スプレイ注水系からドライウェル２１１にスプレイ注水することで、ドライウェル２１１の圧力上昇を抑える。圧力抑制室２１２内の水位は、ドライウェル２１１にスプレイ注水された水が、ベント管２１１ａを経由して圧力抑制室２１２内に流入することでも上昇する。
【００３９】
このようにして、圧力抑制室２１２内の水位は、スプレイ注水の初めの段階において上昇する。
【００４０】
しかしながら、圧力抑制室２１２内の水位は、真空破壊装置２３の位置に達した後には、スプレイ注水の間、真空破壊装置２３の位置においてほぼ一定となる。その理由は次の通りである。原子炉圧力容器２２内の水が喪失した後にドライウェル２１１内に充満した蒸気が凝縮すると、ドライウェル内圧力Ｐｄの減少が進む。もし、ドライウェル内圧力Ｐｄが圧力抑制室内圧力Ｐｗよりも低くなると、圧力抑制室２１２内の貯蔵水がドライウェル２１１内に逆流する可能性がある。そこで、真空破壊装置２３は、圧力抑制室内圧力Ｐｗとドライウェル内圧力Ｐｄとの圧力差が閾値以下（ただし、Ｐｄ＞Ｐｗ）になると開いて、圧力差が閾値以下にならないようにする。このような真空破壊装置２３の開動作が繰り返されることで、圧力抑制室２１２内の水位は、真空破壊装置２３の位置に達した後には、真空破壊装置２３の位置においてほぼ一定となる。
【００４１】
圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３の位置に達した後は、圧力抑制室２１２内の水位がほぼ一定となる一方で、主にドライウェル２１１内の水位が上昇していく。ただし、原子炉格納容器２１へのスプレイ注水が停止した後は、圧力抑制室２１２内の水位は緩やかに上昇する。
【００４２】
このように、格納容器内水位Ｌは、圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３に達する前と後とで推定すべき箇所（圧力抑制室２１２内であるのかまたはドライウェル２１１内であるのか）が異なる。本実施形態では、かかる点を考慮して、格納容器内水位Ｌを高精度に推定する。
【００４３】
具体的には、重大事故の発生時（例えば、原子炉２の通常運転の停止時）に、先ず、水位推定装置１０は、図３に示すように、圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３の位置（設置位置）の高さ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定は、前回の格納容器内水位Ｌの決定結果に基づく。なお、前回の格納容器内水位Ｌの決定は、水位計２９の計測結果に基づく圧力抑制室２１２内の水位の決定の場合もあるし、他の計測器１４〜１９に基づく決定の場合もある。あるいは、重大事故の発生時（例えば、原子炉２の停止時）には、デフォルトで、圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３の位置の高さ以上でないと判定してもよい。
【００４４】
そして、圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３の位置の高さ以上でない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）には、格納容器内水位Ｌの決定として、水位計２９以外の計測器１４〜１６、１９の計測値に基づく圧力抑制室２１２内の水位の決定（ステップＳ２〜１２）に移行する。なお、ステップＳ２〜１２への移行は、水位計２９からの計測値が取得できないことを条件としてよい。水位計２９からの計測値を取得できる場合には、その計測値を圧力抑制室２１２内の水位と決定してよい。
【００４５】
一方、圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３の位置の高さ以上である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）には、格納容器内水位Ｌの決定として、図４に示すドライウェル２１１内の水位の決定（ステップＳ１３〜１６）に移行する。水位計２９が正常に機能する場合でも、圧力抑制室２１２に対応する水位計２９では、ドライウェル２１１内の水位を計測できない。したがって、ステップＳ１３〜１６は、水位計２９が正常に機能する場合でも有意義である。
【００４６】
ここで、先ず、圧力抑制室２１２内の水位の決定（ステップＳ２〜１２）について説明する。
【００４７】
圧力抑制室２１２内の水位を決定する場合、凝縮流量決定部１０１は、蒸気凝縮流量Ｗｇを決定する（ステップＳ２〜６）。具体的には、先ず、凝縮流量決定部１０１は、停止後経過時間と、予め取得されている停止後経過時間と崩壊熱Ｑとの対応関係とに基づいて、燃料の崩壊熱Ｑを決定する（ステップＳ２）。停止後経過時間と崩壊熱Ｑとの対応関係は、テーブルや関数であってもよい。
【００４８】
次いで、凝縮流量決定部１０１は、原子炉注水流量計１４から原子炉注水流量Ｗｉｎを取得する（ステップＳ３）。
【００４９】
次いで、凝縮流量決定部１０１は、飽和水（すなわち、原子炉圧力容器２２内の水）の物性値として、飽和水の比エンタルピＨｆと蒸発潜熱Ｈｆｇとを決定する（ステップＳ４）。比エンタルピＨｆは、原子炉圧力計１６から取得された圧力容器内圧力と、予め取得された圧力容器内圧力と比エンタルピＨｆとの対応関係（テーブルや関数であってもよい）とに基づいて決定する。蒸発潜熱Ｈｆｇは、圧力容器内圧力と、予め取得された圧力容器内圧力と蒸発潜熱Ｈｆｇとの対応関係（テーブルや関数であってもよい）とに基づいて決定する。
【００５０】
次いで、凝縮流量決定部１０１は、原子炉注水温度計１９から取得された原子炉注水温度と、予め取得された原子炉注水温度と原子炉注水系の水の比エンタルピＨｉｎとの対応関係（テーブルや関数であってもよい）とに基づいて、原子炉注水系の水の比エンタルピＨｉｎを決定する（ステップＳ５）。
【００５１】
そして、凝縮流量決定部１０１は、崩壊熱Ｑと、原子炉注水流量Ｗｉｎと、飽和水の比エンタルピＨｆおよび蒸発潜熱Ｈｆｇと、原子炉注水系の水の比エンタルピＨｉｎとに基づいて、次式により、蒸気凝縮流量Ｗｇを決定（算出）する（ステップＳ６）。
【００５２】
Ｗｇ＝｛Ｑ−Ｗｉｎ（Ｈｆ−Ｈｉｎ）／Ｈｆｇ｝      （１）
【００５３】
以上のようにして蒸気凝縮流量Ｗｇが決定された後、水質量変化量決定部１０３は、格納容器スプレイ流量計１５から格納容器スプレイ流量Ｗｓｐを取得する（ステップＳ７）。
【００５４】
次いで、水質量変化量決定部１０３は、前回決定後経過時間Δｔと、蒸気凝縮流量Ｗｇと、格納容器スプレイ流量Ｗｓｐとに基づいて、次式により、圧力抑制室２１２内の水の質量変化量ΔＭｗを決定する（ステップＳ８）。
【００５５】
ΔＭｗ＝（Ｗｇ＋Ｗｓｐ）Δｔ      （２）
【００５６】
次いで、水体積変化量決定部１０４は、圧力抑制室２１２内の水の質量変化量ΔＭｗと、水の密度ρｌとに基づいて、次式により、圧力抑制室２１２内の水の体積変化量ΔＶｗを決定する（ステップＳ９）。
【００５７】
ΔＶｗ＝ΔＭｗ／ｐｌ      （３）
【００５８】
次いで、水体積決定部１０５は、圧力抑制室２１２内の水の体積変化量ΔＶｗに基づいて、圧力抑制室２１２内の水の体積Ｖｗを決定する（ステップＳ１０〜１１）。
【００５９】
具体的には、先ず、水体積決定部１０５は、前回決定された圧力抑制室２１２内の水位Ｌｏｌｄと、予め取得された水位Ｌｏｌｄと圧力抑制室２１２内の水の体積との対応関係ｆ（テーブルや関数であってもよい）とに基づいて、前回決定された圧力抑制室２１２内の水の体積Ｖｗ＿ｏｌｄを次式によって決定する（ステップＳ１０）。なお、Ｖｗ＿ｏｌｄの決定は、前回の水位Ｌｏｌｄの決定の際に決定しておいてもよい。
【００６０】
Ｖｗ＿ｏｌｄ＝ｆ−１（Ｌｏｌｄ）      （４）
【００６１】
そして、水体積決定部１０５は、前回決定された圧力抑制室２１２内の水の体積Ｖｗ＿ｏｌｄと、圧力抑制室２１２内の水の体積変化量ΔＶｗとに基づいて、次式により、圧力抑制室２１２内の水の体積Ｖｗを決定する（ステップＳ１１）。
【００６２】
Ｖｗ＝Ｖｗ＿ｏｌｄ＋ΔＶｗ      （５）
【００６３】
次いで、格納容器水位決定部１０７は、圧力抑制室２１２内の水の体積Ｖｗと、予め取得された圧力抑制室２１２内の水の体積Ｖｗと圧力抑制室２１２内の水位Ｌとの対応関係Ｆ（テーブルや関数であってもよい）とに基づいて、次式により、圧力抑制室２１２内の水位Ｌを決定する。
【００６４】
Ｌ＝Ｆ（Ｖｗ）    （６）
【００６５】
圧力抑制室２１２内の水位Ｌを決定した後は、圧力抑制室２１２内の水位が真空破壊装置２３の位置の高さ以上であるか否かの判定（ステップＳ１）に移行する。
【００６６】
次に、ドライウェル２１１内の水位Ｌの決定（ステップＳ１３〜１６）について説明する。
【００６７】
ドライウェル２１１内の水位を決定する場合、格納容器水位決定部１０７は、先ず、図４に示すように、圧力抑制室圧力計１７から圧力抑制室内圧力Ｐｗを取得する（ステップＳ１３）。
【００６８】
次いで、格納容器水位決定部１０７は、ドライウェル圧力計１８からドライウェル内圧力Ｐｄを取得する（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１３とステップＳ１４とは前後が逆転してもよく、また、同時でもよい。
【００６９】
次いで、格納容器水位決定部１０７は、既知のドライウェル圧力計１８の設置位置高さＺｐｗを記憶部（図示せず）から読み出す（ステップＳ１５）。ドライウェル圧力計１８の設置位置高さＺｐｗの基準は、格納容器内水位Ｌの基準と同様に、圧力抑制室２１２の最下部でよい。
【００７０】
そして、格納容器水位決定部１０７は、圧力抑制室内圧力Ｐｗと、ドライウェル内圧力Ｐｄと、ドライウェル圧力計１８の設置位置高さＺｐｗと、重力加速度ｇとに基づいて、次式により、ドライウェル２１１内の水位Ｌを決定する（ステップＳ１６）。
【００７１】
Ｌ＝（Ｐｗ−Ｐｄ）／（ρｌ・ｇ）＋Ｚｐｗ      （７）
【００７２】
なお、ドライウェル２１１内の水位Ｌを決定した後は、再び圧力抑制室内圧力Ｐｗの取得（ステップＳ１３）に移行してもよく、または、処理を終了してもよい。
【００７３】
以上述べたように、本実施形態によれば、圧力抑制室２１２内に設置されている水位計２９が破損して水位を計測できなくなった場合においても、人作業を要さずに圧力抑制室２１２内の水位Ｌを自動的に推定することができる。また、本実施形態によれば、従来のレベルスイッチに比べて、ドライウェル２１１内の水位を連続的に推定することができる。すなわち、本実施形態によれば、重大事故時に原子炉格納容器２１内の水位を簡便かつ高精度に推定できる。また、真空破壊装置２３の挙動を考慮して、圧力抑制室２１２内の水位と真空破壊装置２３の位置の高さとの関係に応じて、格納容器内水位Ｌを推定する箇所を変更することで、格納容器内水位Ｌを正確に推定できる。
【００７４】
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】
【００７５】
１  原子炉監視装置
１０  水位推定装置
１０１  凝縮流量決定部
１０７  格納容器水位決定部
１４  原子炉注水流量計
１５  格納容器スプレイ流量計
１６  原子炉圧力計
１７  圧力抑制室圧力計
１８  ドライウェル圧力計
１９  原子炉注水温度計
【図１】
2016223810.tif 000003
【図２】
2016223810.tif 000004
【図３】
2016223810.tif 000005
【図４】
2016223810.tif 000006