JPS5937480B2 - 原子炉非常用炉心冷却系配管充水設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉非常用炉心冷却系、特に、沸騰水型原子
力発電設備の原子炉非常用炉心冷却系の配管充水設備に
関するものである。

原子炉には、原子炉が破損して系内の一次冷却材が減少
するような場合に冷却水を炉心に注入するために非常用
炉心冷却系が設けられている。

第１図は非常用炉心冷却系およびその配管充水設備を示
すもので、非常用炉心冷却系は、水源としての復水貯蔵
メンタ１と、冷却水を原子炉圧力容器２に注入するため
の注入ポンプ３と、注入ポンプ３と復水貯蔵タンク１お
よび原子炉容器２とをそれぞれ結ぶ吸込配管３１および
注入弁３２の設けられている注入配管３３を有し、復水
貯蔵タンク１内の冷却水を注入ポンプ３により原子炉圧
力容器２に注入するようになっている。

この系統は常時は運転されず原子炉事故に備えて待期状
態にあるため、この他に注入弁３２の上流と往水貯蔵メ
ンタ１とを結ぶテスト弁３４を有するテスト配管３５が
設けられ、定期的にテスト配管３５、テスト弁３４を介
して復水貯蔵タンク１内の冷却水を循環させるテスト運
転を行ない系統機能健全性の確認を行ない得るようにな
っている。

このような非常用炉心冷却系においては、注入配管３３
に空気溜り部があると、非常用炉心冷却系起動時にハン
マリング等の発生原因となり、非常用炉心冷却系の機能
が損なわれる食除性がある。

このような食除性を除去するため注入配管３３に空気溜
り部の発生するのを防止するために設けられているのが
配管充水設備で、注入ポンプ３に並列に設けられている
充水ポンプ４を有する充水配管４１よりなり、充水ポン
プ４を常時運転しておき、このポング仕出圧を非常用炉
心冷却系注入配管３３にかけることにより、注入配管３
３を常時満水状態にして空気溜り部の発生しない状態に
保っている。

また、配管充水設備には充水ポンプ４の下流と上流を結
ぶバイパス配管５が設けられており、一定流量の冷却水
を充水ポンプ４の吸込側へ戻すようにすることによって
充水ポンプ４が締切運転されることを防止している。

しかし、このような配管充水設備においては、（イ）非
常用炉心冷却系の起動時に、注入ポンプ３の吸込側圧力
、即ち充水ポンプ４の吐出側圧力は、第２図のごとく大
きく変動する。

この図で、横軸、縦軸にはそれぞれ、ポンプ起動後の経
過時間、ポンプ吸込側圧力がとってあり、Ａ点はポンプ
起動時点を示している。

従って起動直後、充水ポンプ４は締切り運転とランアウ
ト流量運転を交互に（り返すことになり、充水ポンプ４
にとって非常に苛酷な運転条件となっている。

仲）非常用炉心冷却系は常時運転されず、配管系内に流
体が停滞しているため、配管内面腐食が進行し、テスト
運転時、復水貯蔵タンク水をテスト配管３５を介して再
度復水貯蔵タンク１に戻す際、配管内面腐食生成物が復
水貯蔵タンク１内部に待ちこまれる。

これら復水貯蔵タンク１内に持ちこまれた腐食生成物は
行き場所がなく沈澱堆積して行く一方であり、復水貯蔵
タンク水が若干の放射性流体であることから放射化され
、復水貯蔵タンク１汚染の最大原因となっている。

これらに対処するため、現状のプラントにおいては、非
常用炉心冷却系テスト運転に先立ち、系統配管のドレン
ライン、ベントラインを開いて復水貯蔵タンク水をブロ
ーして吸込配管３１、テスト配管３５のフラッシングを
行ない水質を高めた後に、テスト配管３５を介して復水
貯蔵タンク１に戻す系統テスト運転を行っている。

これによって、復水貯蔵タンク水そのものはある程度清
浄水と入れ替えることができるが復水貯蔵タンク１内に
持ちこまれ内部に付着、もしくは沈澱した腐食生成物は
除去する手段がないため、復水貯蔵タンク１そのものに
持ちこまれる腐食生成物をできる限り低減させることが
望まれている。

本発明は、非常用炉心冷却系起動時の圧力変動を受けず
に安定に運転でき、同時に非常用炉心冷却系配管系の腐
食軽減をはかることのできる配管充水設備を提供するこ
とを目的とし、復水貯蔵タンクの冷却水を注入ポンプを
介して原子炉圧力容器に注入するための注入流路とこの
注入流路のテスト用のテスト流路とを有する原子炉非常
用炉心冷却系の注入ポンプに並列に設けられ常時運転さ
れる充水ポンプを有する充水流路と、この充水ポンプの
吐出側に一端が接続された締切運転防止用のバイパス流
路とを有する配管充水設備において、バイパス流路がテ
スト流路の一部を介して復水貯蔵タンクに達する流路で
あることを特徴とするものである。

本発明は、非常用炉心冷却系起動時にポンプ吸込圧が大
きく変動して、充水ポンプが締切運転およびランアウト
流量運転をくり返すことに着目し、これを防ぐために充
水ポンプ出口側のバイパス配管接続個所を非常用炉心冷
却系の注入ポンプ吸込圧の変動の影響を受けない個所に
変更するようにしたものであり、同時に復水貯蔵タンク
の放射能汚染が復水貯蔵タンクに戻ってくる配管系より
運ばれて（る腐食生成物の沈澱堆積により進展している
ことに着目し、復水貯蔵タンクに持ちこマレる腐食生成
物をできる限り低減させるため、常時は運転停止中であ
る非常用炉心冷却系配管に充水ポンプ吐出流量にて循環
流れを生ぜしめて腐食低減をはかるようにし、その手段
として、充水ポンプ出口側のバイパス配管接続先を非常
用炉心冷却系テスト配管としたものである。

なお、第１図の従来設備において、バイパス配管５を無
くしテスト弁３４を常時開とする方法も考えられるが、
このような構成とすると、（イ）充水ポンプ４がランア
ウト流量運転となりポンプ運転上許容できない。

すなわち、テスト配管３５は非常用炉心冷却系定格流量
を流す様に口径等のサイジングをしているため、充水ポ
ンプ流量を通水する場合には横端に配管系流量抵抗が少
なくなり充水ポンプ４はランアウト流量運転となる。

第３図はポンプ流量とポンプ全揚程との関係を示すもの
で、横軸、縦軸にはそれぞれポンプ流量ｇｐｍ、ポンプ
全揚程Ｆ’ｔがとってあり、Ｂ、ＣおよびＤはそれぞれ
バイパス配管の流量抵抗曲線、テスト配管の流量抵抗曲
線および充水ポンプ特性曲線がとっである。

（ロ）充水ポンプ４がランアウト流量運転となるため、
ポンフ社出圧力が立たず、非常用炉心冷却系ポンフ此出
配管満水保管のために必要な圧力（１２５Ｆ ｔ ＝３
．８Ｌｙ、／ｃｙｔｆ、 ）を確保できず、充水設備本
来の設置目的が失なわれる。

等の問題点があるため実用できない。

以下、実施例について説明する。

第４図は一実施例の系統図で、第１図と同一部分には同
一符号が付してあり、第１図の系統と異なるところは、
バイパス配管の接続構成であり、充水ポンプ４の出口側
に接続するバイパス配管５１がテスト配管３５のテスト
弁３４の下流に接続されている点である。

本実施例はこのように構成されているため、（イ）充水
ポンプ４出口側に接続するバイパス配管５１は非常用炉
心冷却系吸込配管３１に接続されていないため、充水ポ
ンプ４の運転に対する非常用炉心冷却系起動時の吸込圧
力変動の影響を受けない。

（ロ）充水ポンプ４出口側に接続するバイパス配管５１
は非常用炉心冷却系テスト配管３５に接続されているた
め、復水貯蔵メンクラ吸込配管３１→光水ポンプ４→バ
イパス配管５１→テスト配管３５→復水貯蔵メンク１と
いう流路が構成され、非常用炉心冷却系停止中にも充水
ポンプ流量により常時管内流速が確保される。

第５図は管内流速（ｍ／ｓ）と腐食生成物溶出速度（ｍ
ｇ ／ ｄ ｍ”、／月）との関係を示しており、管内
流速の無い場合に比べて管内流量が確保される場合には
腐食生成物溶出速度は大幅に低下して行くため、非常用
炉心冷却系を介して復水貯蔵タンク１に持ちこまれる腐
食生成物量が低減でき、ひいては復水貯蔵タンク１の放
射能汚染進展防止に寄与できる。

第６図は他の実施例の系統図で、第１図および第５図と
同一部分には同一符号が付してあり、第１図および第５
図とことなるところは、充水ポンプ出口側のバイパス配
管をなくし、テスト配管３５にテスト弁バイパス弁６１
を有するテスト弁バイパス配管６２を設けた点で、テス
ト弁３４に並列にテスト弁バイパス弁６１が設けられて
いる。

そして、非常用炉心冷却系停止中、復水貯蔵タンク１→
吸込配管３１→充水ポンプ４→充水配管４１→注入配管
３３→テスト配管３５→テスト弁バイパス配管６２→テ
スト弁バイパス弁６１→復水貯蔵タンク１と流路が構成
され充水ポンプ流量が循環される。

すなわち、テスト配管３５に充水ポンプ流量を流す際、
充水ポンプ４がランアウトしない様にテスト配管３５に
流量抵抗を待たせたもので、テスト配管３５に流量抵抗
を持たせる手段として、テスト弁３４に小口径のテスト
弁バイパス配管６２およびテスト弁バイパス弁６１を需
えたものであり、通常の非常用炉心冷却系停止時には充
水ポンプ流量をテスト弁バイパス配管６２、テスト弁バ
イパス弁６１の径路で流すことにより、充水ポンプ４の
ランアウト流量運転を防止できるようにし、非常用炉心
冷却系テスト運転時にはテスト弁３４を開とすることに
より非常用炉心冷却系定格流量を流せるようにしたもの
である。

ただし、テスト弁バイパス弁６１は上述のような流路を
構成するため非常用炉心冷却系停止時、開位置とし、原
子炉事故信号による非常用炉心冷却系自動起動時、原子
炉側へ必要冷却水量が確保されるようテスト配管３５側
の升はすべて閉位置にしなげればならない。

また、非常用炉心冷却系注入ポンプ３の吐出圧力は充水
ポンプ４の吐出圧に比べて圧倒的に大きいため、充水ポ
ンプ４が注入配管３３側へおしこめな（なり、充水ポン
プ流量の行き場所がなくなるため、非常用炉心冷却系を
運転している間中、充水ポンプ４は締切運転を継続する
ことになり、このような運転は避けなければならない。

なお、原子炉事故信号による非常用炉心冷却系自動起動
時、インターロックによりテスト弁バイパス弁６１を自
動閉としなげればならないが、テスト弁バイパス弁６１
が故障によって閉とならない場合を考えると系統の信頼
性は第４図の実施例の場合よりも低い。

以上の如く、本発明の原子炉非常用炉心冷却系配管充水
設備は、非常用炉心冷却系起動時の圧力変動の影響を受
けずに安定して充水ポンプを運転でき、また、非常用炉
心冷却系運転停止中にも管内流量を確保することができ
るため配管内面腐食軽減をはかることができ、工業的効
果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉非常用炉心冷却系配管充水設備の
構成を示す系統図、第２図は非常用炉心冷却系始動時の
注入ポンプ吸込側圧力の変動を示す線図、第３図はポン
プ流量とポンプ全揚程との関係を示す線図、第４図は本
発明の原子炉非常用炉心冷却系配管充水設備の一実施例
の構成を示す系統図、第５図は管内流速と腐食生成物溶
出速度との関係を示す線図、第６図は本発明の他の二実
施例の構成を示す系統図である。 １・・・復水貯蔵タンク、２・・・原子炉圧力容器、３
・・・注入ポンプ、３１・・・吸込配管、３２・・・注
入弁、３３・・・注入配管、３４・・・テスト弁、３５
・・・テスト配管、４・・・充水ポンプ、４１・・・充
水配管、５１・・・バイパス配管、６１・・・テスト弁
バイパス弁、６２・・・テスト弁バイパス配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 復水貯蔵タンクの冷却水を注入ポンプを介して原子
   炉圧力容器に注入するための注入流路と該注入流路のテ
   スト用のテスト流路とを有する原子炉非常用炉心冷却系
   の前記注入ポンプに並列に設けられ、常時運転される充
   水ポンプを有する充水流路と、該充水ポンプの吐出側に
   一端が接続された締切運転防止用のバイパス流路とを有
   する配管充水設備において、前記バイパス流路が前記テ
   スト流路の一部を介して前記往水貯蔵タンクに達する流
   路であることを特徴とする原子炉非常用炉心冷却系配管
   充水設備。 ２ 前記バイパス流路の他端が前記テスト流路中に設け
   られたテスト弁の下流に接続されている特許請求の範囲
   第１項記載の原子炉非常用炉心冷却系配管充水設備。 ３ 前記バイパス流路が前記充水流路と前記注入流路と
   前記テスト流路内の前記テスト弁をバイパスする流路に
   より構成されている特許請求の範囲第１項記載の原子炉
   非常用炉心冷却系配管充水設備。