JP3135385B2 - 原子力プラントの水質改善装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子力プラント
の冷却水の水質を改善するために設けられた水質改善装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の水質改善装置の系統構成図
を示す。沸騰水型の原子炉１で発生した蒸気は、蒸気タ
ービン２を駆動した後に復水器３へ流入して凝縮されて
水となる。この復水は復水ポンプ４によって加圧され、
図示しない給水ポンプを経由して原子炉１へ戻される。

【０００３】一方、原子炉１においては、水の放射線分
解等により水素ガスと酸素ガス等とが発生し、これを処
理するためにオフガス系として前記復水器３から空気抽
出器５により非凝縮性ガスを抽出し、予熱器６で昇温し
て再結合器７内の触媒等により水素ガスと酸素ガスとを
結合させる。ここで結合された水蒸気は、オフガス復水
器８によって冷却されて再び水に戻る。なお、この時に
残った非凝縮性ガスは予冷器９で冷却され、図示しない
ホールドアップ塔へ送られる。

【０００４】しかし、この原子炉水である冷却水には、
少量の溶存酸素を含んでいるため構造材である金属に対
して腐食性を有している。従って、この構造材の腐食防
止対策として復水系に水素注入手段である水素供給装置
10より水素流量調整弁11を介して水素ガスを注入し、溶
存酸素と結合させることにより原子炉内の冷却水の溶存
酸素濃度を低減させることが行われている。

【０００５】しかしながら、この溶存酸素除去操作を行
うと水素ガスを外部より注入するために、オフガス系に
行く水素の量が酸素との結合当量（体積比で２：１）を
超えてしまうため、再結合器７の下流においても処理し
きれない水素ガスが残り、この水素ガスが燃焼する恐れ
がある。この対策として、オフガス系に水素濃度測定器
12を設けると共に、再結合器７の上流において余剰水素
ガス量に見合った量の酸素ガスを、酸素注入手段である
酸素供給装置13より酸素流量調整弁14を介して注入する
方法が採られている。

【０００６】これにより再結合器７においては、水素ガ
スと酸素ガスとが当量にて結合して水に戻り、残った非
凝縮性ガスとしては、オフガス系統中に漏れ込んだ空気
中の窒素ガスと酸素ガスのみとなる。これらの制御は、
水素濃度測定器12の測定信号を入力して前記水素流量調
整弁11および酸素流量調整弁14に調整信号を出力する監
視操作盤15により行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の水質改善装置に
おいては、酸素注入手段からの酸素ガスを再結合器７に
おける結合当量（体積比で２：１）を注入するシステム
であるが、このガス濃度についてはバランスのとれてい
ることが必要で、このために再結合器７の下流における
残存酸素濃度の範囲を定めている。この定められた下限
値は、再結合器７の上流側にて水素量に対する酸素量が
不足することを防ぐためであり、また上限値は、再結合
器７の下流側にある図示しない活性炭等に悪影響を与え
ないためである。

【０００８】一例を挙げると、再結合器７の出口におけ
る酸素濃度を15〜35％の範囲に設定しているが、しかし
ながら、一般に再結合器７の入口におけるガス流量は、
再結合器７に流入したガスが再結合器７内で再結合して
水となることから、出口におけるガス流量の数百倍であ
り、このために、前記ガス注入手段における多少の流量
設定誤差、あるいは変動により、再結合器７出口におけ
る微少ガス流量での酸素濃度の設定範囲を容易に逸脱し
て、維持が難かしいという不具合があった。

【０００９】本発明の目的とするところは、再結合器出
口における酸素濃度を検出して再結合器入口への酸素注
入量を自動制御し、再結合器出口における残存酸素濃度
の範囲を適切に維持する原子力プラントの水質改善装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の原子力プラント
の水質改善装置は、沸騰水型原子炉の冷却水に水素を注
入する水素注入手段と、オフガス系に設置した水素濃度
測定手段と、この水素濃度測定手段で測定した水素濃度
に対応した余剰水素ガス量に見合う酸素ガスをオフガス
系の再結合器の上流側に注入する酸素注入手段と、前記
再結合器出口側に設けた酸素濃度測定手段と、この酸素
濃度測定手段により測定された酸素濃度が設定範囲外の
ときに前記酸素注入手段による酸素注入量を調整する制
御手段とを備えたことを特徴とする。なお、前記酸素注
入手段が空気注入装置であること、あるいは空気注入装
置と酸素注入装置を併設したこと特徴とする。

【００１１】

【作用】原子炉の冷却水となる復水に水素注入手段より
水素ガスを注入すると、原子炉内にて構造材を腐食する
冷却水中の溶存酸素と結合する。この際の余剰水素はオ
フガス系で水素濃度測定手段により検出され、この余剰
水素量を結合処理するために見合った酸素量が酸素注入
手段より再結合器入口側に注入される。

【００１２】さらに、再結合器出口側における酸素濃度
が酸素濃度測定手段により測定され、設定範囲外の場合
には、制御手段により前記酸素注入手段からの酸素注入
量を増減して、設定範囲内となるように自動的に制御す
る。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符
号を付して詳細な説明は省略する。図１の系統構成図に
示すように、沸騰水型原子炉１で発生した蒸気は、蒸気
タービン２を駆動した後に復水器３へ流入して、冷却凝
縮されて水となる。この復水は復水ポンプ４によって加
圧され、図示しない給水ポンプを経由して原子炉１へ戻
される。

【００１４】一方、沸騰水型原子炉１における冷却水の
放射線分解等により発生した水素ガスと酸素ガス等の処
理するために、オフガス系として前記復水器３から空気
抽出器５により非凝縮性ガスを抽出し、予熱器６で昇温
して再結合器７内で触媒等により水素ガスと酸素ガスと
を結合させる。

【００１５】この結合により生成された水蒸気は、オフ
ガス復水器８によって冷却されて再び水に戻る。なお、
この時に残った非凝縮性ガスは予冷器９で冷却され、図
示しないホールドアップ塔へ送られる。復水系には冷却
水の溶存酸素濃度を低減させるための、水素ガスを注入
する水素注入手段である水素供給装置10と水素流量調整
弁11が接続されている。

【００１６】またオフガス系には水素濃度測定手段であ
る水素濃度測定器12を設けると共に、前記水素供給装置
10より復水に供給された水素ガスの余剰ガス量に見合っ
た分の酸素ガスを再結合器７の上流に注入する、酸素注
入手段としての酸素流量調整弁14と酸素供給装置13が設
けられている。

【００１７】さらに、再結合器７の下流には酸素濃度測
定手段である酸素濃度測定器16を接続し、この測定信号
は前記水素濃度測定器12の測定信号と共に制御手段であ
る監視制御盤17へ伝達して、この監視制御盤17より前記
水素流量調整弁11および酸素流量調整弁14の調整信号が
出力されて、夫々注入する水素ガス量および酸素ガス量
を調整するように構成されている。

【００１８】次に、上記構成による作用について説明す
る。水素供給装置10からは水素流量調整弁11により制御
された水素ガスが復水に注入され、原子炉１内にて冷却
水の溶存酸素濃度を低減させる。この時の余剰水素ガス
量は、オフガス系において水素濃度測定器12により測定
され、この測定信号が監視制御盤17に入力される。

【００１９】監視制御盤17からは、前記水素濃度測定器
12の測定信号による余剰水素ガス量に見合う酸素ガス量
注入の調整信号が酸素流量調整弁14に出力され、酸素ガ
スは酸素供給装置13から供給されて、再結合器７にて余
剰水素ガスと結合して水となる。さらに、再結合器７下
流における酸素濃度は前記酸素濃度測定器16により測定
され、この測定信号から酸素濃度が設定範囲外の時には
前記監視制御盤17は、酸素流量調整弁14をさらに調整し
て再結合器７出口の酸素濃度を設定した一定範囲内に納
める。

【００２０】以上のように、再結合器７の下流における
微少な酸素濃度を検出して再結合器７入口に注入される
酸素ガス量を自動的に調整することにより、復水系に対
する水素ガス注入量の多少の変動に対しても、再結合器
７出口における微少な酸素濃度の設定範囲を逸脱するこ
となく安定した水質改善運転をすることができる。

【００２１】図２の系統構成図は本発明の他の実施例を
示し、上記図１で示した一実施例における酸素供給装置
13と酸素流量調整弁14に代わる酸素注入手段として、空
気供給系18と空気流量調整弁19を備えた構成としたもの
である。本他の実施例では、再結合器７の上流に、余剰
水素ガス量に見合う酸素ガス量をに相当する流量の空気
を注入すると共に、この空気量を再結合器７の下流に接
続した酸素濃度測定器16からの測定信号による監視制御
盤20からの調整信号により、空気流量調整弁19を調整し
て自動制御するもので、上記一実施例と比べて酸素供給
装置13が不要であるが、効果は同様のものが得られる。

【００２２】また図３の系統構成図は本発明のその他の
実施例を示す。再結合器７の上流には酸素注入手段とし
て上記図１の一実施例、および図２の他の実施例で示し
た酸素流量調整弁14と酸素供給装置13、および空気流量
調整弁19と空気供給系18とを併せて接続し、夫々が監視
制御盤21からの調整信号により調整される構成としてい
る。

【００２３】一般に酸素注入運転は、空気供給系18から
の空気供給量を一定流量として供給し、酸素供給装置13
からの酸素注入量を酸素流量調整弁14で微調整して、再
結合器７の下流における酸素濃度値を設定範囲内に適切
に維持するように自動制御するもので、これにより、酸
素の使用量が削減できる。

【００２４】なお、上記本発明の他の実施例、およびそ
の他の実施例における特許請求の範囲の実施態様項は次
の通りである。「酸素注入手段が空気注入装置であるこ
と特徴とする請求項１の原子力プラントの水質改善装
置」。「酸素注入手段が酸素注入装置と空気注入装置を
併設したこと特徴とする請求項１の原子力プラントの水
質改善装置」。

【００２５】

【発明の効果】以上本発明によれば、復水系に対する水
素ガス注入量の多少の変動に対しても、再結合器出口に
おける微少な酸素濃度の設定範囲を逸脱することなく安
定した水質改善運転をすることができ、原子炉冷却水の
水質改善と余剰水素ガスの処理が円滑で安定、かつ安全
に実施され、原子力プラントの安定運転が得られると共
に、自動制御により運転員の負担が軽減できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の水質改善装置の系統構
成図。

【図２】本発明に係る他の実施例の水質改善装置の系統
構成図。

【図３】本発明に係るその他の実施例の水質改善装置の
系統構成図。

【図４】従来の水質改善装置の系統構成図。

【符号の説明】

１…原子炉、３…復水器、５…空気抽出器、６…予熱
器、７…再結合器、10…水素供給装置、11…水素流量調
整弁、12…水素濃度測定器、13…酸素供給装置、14…酸
素流量調整弁、16…酸素濃度測定器、17，20，21…監視
制御盤、18…空気供給系、19…空気流量調整弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沸騰水型原子炉の冷却水に水素を注入す
   る水素注入手段と、オフガス系に設置した水素濃度測定
   手段と、この水素濃度測定手段で測定した水素濃度に対
   応した余剰水素ガス量に見合う酸素ガスをオフガス系の
   再結合器の上流側に注入する酸素注入手段と、前記再結
   合器出口側に設けた酸素濃度測定手段と、この酸素濃度
   測定手段により測定された酸素濃度が設定範囲外のとき
   に前記酸素注入手段による酸素注入量を調整する制御手
   段とを備えたことを特徴とする原子力プラントの水質改
   善装置。