原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法
【課題】ＲＣＳ圧力の低下幅を抑制してＲＣＰのシールを確保すると共にベンティング操作時間を短縮できる原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法を提供する。
【解決手段】加圧器のベント弁を閉じ、他のベント弁を開けた後、ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填して加圧器に空気を残したままでＲＣＳ内の空気を追い出すスタティックベント工程と、他のベント弁を閉じた後、加圧器に気体を充填してＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、ＲＣＰを起動してＲＣＳ内の残留空気を加圧器のベント弁および他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、加圧器のベント弁を開いてＲＣＳ内の圧力を降圧させると共に他のベント弁を開いて残留空気を排出するベント工程と、を有する。
【解決手段】加圧器のベント弁を閉じ、他のベント弁を開けた後、ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填して加圧器に空気を残したままでＲＣＳ内の空気を追い出すスタティックベント工程と、他のベント弁を閉じた後、加圧器に気体を充填してＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、ＲＣＰを起動してＲＣＳ内の残留空気を加圧器のベント弁および他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、加圧器のベント弁を開いてＲＣＳ内の圧力を降圧させると共に他のベント弁を開いて残留空気を排出するベント工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントを起動する前に原子炉冷却系統に残留する空気を排出する原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントを起動する際には、ＲＣＳ（Reactor Cooling System：原子炉冷却系）内に空気が残留している。このため、ＲＣＰ（Reactor Coolant Pump：原子炉冷却材ポンプ）が起動して原子炉冷却系内の原子炉冷却材が加圧されると、空気が圧縮されて、ＲＣＳ内に存在する原子炉冷却材の圧力が一時的に低下する。原子炉冷却系内に存在する原子炉冷却材の圧力が低下すると、原子炉冷却材ポンプを保護するために原子炉冷却材ポンプを停止させる必要があるので、原子炉冷却材の圧力が低下しないようにする必要がある。特に蒸気発生器のＵチューブ内の空気を排出するベンティング操作が重要となる。従来のベンティング操作はＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填してＲＣＳ内の圧力を上昇させた後、圧力を降圧して空気をベント（排出）するという工程を繰り返すことで行われる。このようなベンティング操作工程は、原子力発電プラント起動時間を長期化させる要因の一つである。特許文献１には、ＲＣＳ系に原子炉冷却材を充填する前にＲＣＳ内から真空ポンプで空気を吸引することで残留空気を極力減らしてからベンティンク操作を行う真空ベンティングが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０２２０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のベンティング操作では、ＲＣＰ起動により原子炉冷却材が撹拌されてＵチューブ内にある空気が原子炉冷却材に溶け込むことで空気体積が減少し、ＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧（１．４ＭＰａｇ）以下に低下してＲＣＰのシールが損傷する可能性があるという問題がある。また、真空ベンティングは、真空ポンプ等からなる真空ベンディング装置の追設が必要になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＲＣＳ内の圧力の低下幅を抑制してＲＣＰのシールを確保すると共にベンティング操作時間を短縮できる原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法は、原子力発電プラントを起動する前にＲＣＳ内に残留している空気を排出するＲＣＳベンティング操作方法であって、加圧器のベント弁を閉じ、他のベント弁を開けた後、ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填して加圧器に空気を残したままでＲＣＳ内の空気を追い出すスタティックベント工程と、他のベント弁を閉じた後、加圧器に気体を充填してＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、ＲＣＰを起動してＲＣＳ内の残留空気を加圧器のベント弁および他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、加圧器のベント弁を開いてＲＣＳ内の圧力を降圧させると共に他のベント弁を開いて残留空気を排出するベント工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、加圧器内に空気（気相部）を残すようにしてスタティックベントを行うことでＲＣＰ起動時のＲＣＳ内の圧力の一時的な減少幅を小さくすることが可能となった。これにより、ＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを防止することができる。またＲＣＳ内の圧力の昇圧を加圧器のベントラインから加圧器内にＮ２ガスを充填して行うことでベンティング操作時間を短縮することができる。
【０００８】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法は、気体充填工程とＲＣＰ起動工程とベント工程とを少なくとも２回以上繰り返すことが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、ＲＣＰ起動時にＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを確実に防止することができる。
【００１０】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法の気体充填工程は、加圧器のベント弁から気体を充填することが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、加圧器のベントライン（ベント弁）から加圧器内にＮ２ガスを充填することでＮ２ガスを充填するために新たな設備を設ける必要がない。
【００１２】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法の気体は窒素ガスであることが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、新たな設備を設ける必要がなく既存のＮ２ガス供給設備からＮ２ガスを供給することができる。
【００１４】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法は、原子力発電プラントを起動する前にＲＣＳ内に残留している空気を排出するＲＣＳベンティング操作方法であって、加圧器のベント弁および他のベント弁を閉じた後、真空ポンプでＲＣＳ内の空気を排出する真空ポンプ排出工程と、ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填してＲＣＳ内の残留空気を追い出すスタティックベント工程と、加圧器に気体を充填してＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、ＲＣＰを起動してＲＣＳ内の残留空気を加圧器のベント弁および他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、加圧器のベント弁を開いてＲＣＳの圧力を降圧させると共に他のベント弁を開いて残留空気を排出するベント工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、ＲＣＳ内に原子炉冷却材の充填（水張り）を行う前に、ＲＣＳ内の空気を真空ポンプにより吸引するので、ＲＣＳ内の圧力の昇圧・降圧を１回とすることが可能となった。これにより、ＲＣＳベンティング操作と比較して、さらにベンティング操作時間を短縮することができる。またＲＣＳ内の圧力の上昇を加圧器のベントライン（ベント弁）から加圧器内にＮ２ガスを充填して行うことでベンティング操作時間を短縮することができる。さらに加圧器内にＮ２ガスを充填するためＲＣＰ起動時のＲＣＳ内の圧力の一時的な減少幅を小さくすることが可能となった。これにより、ＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを防止することができる。
【００１６】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法のＲＣＰ起動工程は、少なくとも２回以上行うことが、好ましい。
【００１７】
この構成によれば、ＲＣＰ起動時にＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを確実に防止することができる。
【００１８】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法の気体充填工程は、加圧器のベント弁から気体を充填することが、好ましい。
【００１９】
この構成によれば、加圧器のベントライン（ベント弁）から加圧器内にＮ２ガスを充填することでＮ２ガスを充填するために新たな設備を設ける必要がない。
【００２０】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法の気体は窒素ガスであることが、好ましい。
【００２１】
この構成によれば、新たな設備を設ける必要がなく既存のＮ２ガス供給設備からＮ２ガスを供給することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法によれば、ＲＣＳ内の圧力の低下幅を抑制してＲＣＰのシールを確保すると共にベンディング操作時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法が適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【図３】図３は、従来のＲＣＳベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【図４】図４は、本実施例に係るＲＣＳ真空ベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【図５】図５は、従来のＲＣＳ真空ベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係るＲＣＳベンティング操作方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法が適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。
【００２６】
本実施例が適用される原子力発電プラントの原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って二次冷却材と熱交換させることにより蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。なお、本実施例は、このＰＷＲに限らず、これを改良した改良型加圧水型原子炉（ＡＰＷＲ：Advanced Pressurized Water Reactor）に適用することができる。また、蒸気発生器と加圧器とを備えている他の発電プラントにも適用可能である。
【００２７】
原子炉２を用いた原子力発電プラントは、原子炉２を含む原子炉冷却系３と、原子炉冷却系３と熱交換するタービン系４とで構成されており、原子炉冷却系３には、原子炉冷却材（一次冷却水）が流通し、タービン系４には、二次冷却材（二次冷却水）が流通している。
【００２８】
原子炉冷却系３は、原子炉２と、コールドレグ５ａ及びホットレグ５ｂを介して原子炉２に接続された蒸気発生器６とを有している。また、ホットレグ５ｂには、加圧器７が介設され、コールドレグ５ａには、加圧器スプレ配管３４と原子炉冷却材ポンプ８とが介設されている。そして、原子炉２、コールドレグ５ａ、ホットレグ５ｂ、蒸気発生器６、加圧器７及び原子炉冷却材ポンプ８は、原子炉格納容器１に収容されている。
【００２９】
原子炉２は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は原子炉冷却材（一次冷却水）で満たされている。そして、原子炉２内は、多数の燃料集合体１５を収容すると共に、燃料集合体１５の燃料棒内の核燃料の核分裂を制御する多数の制御棒１６が、各燃料集合体１５に対し挿入可能に設けられている。
【００３０】
制御棒１６により核分裂反応を制御しながら燃料集合体１５の燃料棒内の核燃料を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは原子炉冷却材を加熱し、加熱された原子炉冷却材は、ホットレグ５ｂを介して蒸気発生器６へ送られる。一方、コールドレグ５ａを介して各蒸気発生器６から送られてきた原子炉冷却材は、原子炉２内に流入して、原子炉２内を冷却する。
【００３１】
ホットレグ５ｂに介設された加圧器７は、高温となった原子炉冷却材を加圧することにより、原子炉冷却材の沸騰を抑制している。コールドレグ５ａに介設された加圧器スプレ配管３４は加圧器７に原子炉冷却材を補給するスプレ３２に繋がっている。スプレ３２から加圧器７に補給される原子炉冷却材の量は、加圧器スプレ弁３３により調節される。加圧器７のスプレ３２と加圧器スプレ弁３３との間には空気を排出するベントラインが介設されている。ベントラインは一端が加圧器スプレ配管３４に接続し、中間にベント弁３０が設けられ、他端は閉止栓３１により閉じられている。ベントラインから空気を排出する時は、他端の閉止栓３１を取り外した後、ベント弁３０を開いて空気を排出する。また、蒸気発生器６は、高温高圧となった原子炉冷却材（一次冷却水）を二次冷却材（二次冷却水）と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ、高温高圧となった原子炉冷却材を冷却している。原子炉冷却材ポンプ８は、原子炉冷却系３において原子炉冷却材を循環させている。原子炉冷却材ポンプ８は、原子炉冷却材を蒸気発生器６からコールドレグ５ａを介して原子炉２へ送り込むと共に、原子炉冷却材を原子炉２からホットレグ５ｂを介して蒸気発生器６へ送り込んでいる。
【００３２】
原子炉冷却材は、原子炉２と蒸気発生器６との間を循環している。なお、原子炉冷却材は、冷却材及び中性子減速材として用いられる軽水である。
【００３３】
タービン系４は、蒸気管２１を介して各蒸気発生器６に接続されたタービン２２と、タービン２２に接続された復水器２３と、復水器２３と各蒸気発生器６とを接続する給水管２６に介設された給水ポンプ２４と、を有している。そして、上記のタービン２２には、発電機２５が接続されている。
【００３４】
ここで、原子力発電プラントのタービン系４における一連の動作について説明する。蒸気管２１を介して蒸気発生器６から蒸気がタービン２２に流入すると、タービン２２は回転する。タービン２２が回転すると、タービン２２に接続された発電機２５は、発電を行う。この後、タービン２２から排出された蒸気は復水器２３に流入する。復水器２３は、その内部に冷却管２７が配設されており、冷却管２７の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管２８が接続され、冷却管２７の他方には冷却水を排水するための排水管２９が接続されている。そして、復水器２３は、タービン２２から流入した蒸気を冷却管２７内を流れる冷却水により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ２４により給水管２６を介して蒸気発生器６に送られる。蒸気発生器６に送られた二次冷却材は、蒸気発生器６において原子炉冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。
【００３５】
次に、図２〜図５を参照しながら、本実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法について説明する。
【００３６】
＜ＲＣＳベンティング操作方法＞
図２は、本実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法の手順を説明する図である。図３は、従来のＲＣＳベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【００３７】
図２において、一段目６０及び二段目６１は機器の動作を示している。両矢印はその動作を行っている時間を表している。三段目６２は加圧器ベント弁３０（ＰＲＺ：Pressure relief valve）と原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）ベント弁の開閉状態を表している。横線が立ち下がっている状態がベント弁の閉を表し、横線が立ち上がっている状態がベント弁の開を表している。四段目６３はＲＣＳ３内の圧力の変化を相対的に表しているものである。単位はＭＰａｇで大気圧基準の圧力を意味しており、本明細書においては、ＭＰａの表記も同じ意味を表すものとする（以下同様）。五段目６４はダイナミックベンティング操作におけるＲＣＳ３内の気相容積の変化を相対的に表しているものである。実線（太線）が本実施例の場合を表し、右下がりになるほど気相容積が小さくなることを意味している。点線は従来のベンティング操作における気相容積の変化を表している。
【００３８】
本実施例のベンティング操作を以下に説明する。加圧器７内に空気（気相部）を残すためにＰＲＺベント弁３０を閉じ（ステップＳ１）、ＲＶベント弁を開く（ステップＳ２）。この操作をスタティックベント（ステップＳ３）という。この時、ＲＣＳ３内の圧力は約０．２ＭＰａｇ程度である。スタティックベントが終了したら、ＲＶベント弁を閉じ（ステップＳ４）、加圧器７のベントラインのベント弁３０から加圧器７内にＮ２ガスを充填してＲＣＳ３内の圧力を、例えば約２．７ＭＰａｇまで昇圧させる（ステップＳ５）。Ｎ２ガスの充填によりＲＣＳ３内の圧力が約２．７ＭＰａｇに到達したらＮ２ガスの充填を終了する。ここで圧力２．７ＭＰａｇは、ＲＣＰのシールを維持するのに適当な圧力であり、ＲＣＰを起動できる圧力である。また加圧器７に空気（気相部）が残っていることで加圧器７のベントラインのベント弁３０から加圧器７内にＮ２ガスを充填することが可能となるので、Ｎ２ガスを充填するために新たな設備を設ける必要がない。Ｎ２ガスの供給はベント弁３０の先にあるベントライン（ベント弁３０から閉止栓３１までのベントライン）を取り外し、既存のＮ２ガス供給設備の配管をベント弁３０に接続して行うことになる。
【００３９】
次にＲＣＰを起動して（ステップＳ６）ＲＣＳ３内の残留空気を加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁の位置まで移動させる。この時、ＲＣＳ３内の圧力はＲＣＰ起動により蒸気発生器６のＵチューブトップに残留している空気が原子炉冷却材の中に溶け込んで体積が減少するので実線４０の圧力減少カーブで示すように一時的に減少することになる。点線４１の圧力減少カーブは従来のベンティング操作での圧力減少を示している。本実施例は加圧器７内に空気（気相部）を残すために従来のベンティング操作に比べて圧力減少幅が小さくなっている。ＲＣＰ起動してからＲＣＳ３内の圧力が安定したらＲＰＣ起動を停止して、加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁を開いてＲＣＳ３内の圧力を０．２ＭＰａｇ程度まで降圧させ（ステップＳ７）、加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁に移動させた残留空気を排出（ベント）する。
【００４０】
上述したステップＳ５からステップＳ７までの操作をダイナミックベントという。通常はダイナミックベントをＲＣＰ１台あたり約２回繰り返している。このダイナミックベントをループ毎に繰り返して行うことになる。例えば、蒸気発生器６を４ループ備えている場合は、およそ８回のダイナミックベントを行うことになる。図２にはＡループからＣループまでの３ループ各１回のダイナミックベントを行う例を示している。なおダイナミックベントの繰り返し回数は適宜設定することができる。
【００４１】
実線４２で示した本実施例における気相容積は、ダイナミックベントの残留空気の排出により確実に減少している。点線４３で示した従来例における気相容積は、ダイナミックベントで見かけ上減少する。しかし従来例では残留空気が確実に排出されていないため、ダイナミックベントが終了すると気相容積が元に戻る。そのためダイナミックベントを繰り返す回数が増加していた。
【００４２】
図３は、従来のＲＣＳベンティング操作の流れであるが、図２と同様な部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図２と同様で、一段目６０と二段目６１は機器の動作を示している。両矢印はその動作を行っている時間を表している。三段目６２は加圧器ベント弁３０（ＰＲＺ：Pressure relief valve）と原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）ベント弁の開閉状態を表している。横線が立ち下がっている状態がベント弁の閉を表し、横線が立ち上がっている状態がベント弁の開を表している。四段目６３はＲＣＳ３内の圧力の変化を相対的に表しているものである。五段目６４はダイナミックベンティング操作におけるＲＣＳ３内の気相容積の変化を相対的に表しているものである。実線は、右下がりになるほど気相容積が小さくなることを意味している。
【００４３】
図２に示す従来のＲＣＳベンディング（従来例）と本実施例との違いは、ステップＳ３１でＰＲＺベント弁３０を開けておくことである。従来例では、ＰＲＺベント弁３０を開けた状態でＲＣＳ３内に原子炉冷却材の充填（水張り）を行っていたので加圧器７内の空気も同時に追い出していた。またステップＳ３５でＲＣＳ３内の圧力を上昇させるために原子炉冷却材をＲＣＳ３内に充填して行っていた。原子炉冷却材の充填はポンプにより行うが、専用のポンプ設備でないものを前記充填に兼用していたため、ＲＣＳ３内の圧力を約２．７ＭＰａｇ程度まで上昇させるのに非常に時間を要していた。またステップＳ３７でＲＣＳ３内の圧力を約０．２ＭＰａｇ程度まで降圧させる場合も前記充填に用いたポンプと同じポンプで、充填した原子炉冷却材を抽出していたので、圧力を上昇させる時間と同じく長時間を必要としていた。これに対して、本実施例では、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧を短時間で大量に供給できる既存のＮ２ガス設備からＮ２ガスを充填して行うので、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧時間を大幅に短縮することが可能である。
【００４４】
従来例では、例えば、ＲＣＳ３内の昇降圧（０．２ＭＰａｇ→２．７ＭＰａｇ→０．２ＭＰａｇ）は、充填・抽出ラインによるＲＣＳ３内への原子炉冷却材の出し入れで行うが、ＲＣＳ３内に多量の空気があるとこれを圧縮するための時間を要するので、昇降圧に時間を要する。例えば、ＲＣＳ３内に１０ｍ３の空気が残存しているとすると、ＲＣＳ３内の圧力を０．２ＭＰａｇから２．０ＭＰａｇに昇圧するには気相の容積を１０ｍ３から１ｍ３に小さくする必要があるので、９ｍ３の水をＲＣＳ３内に充填する必要がある。充填ポンプの容量が１０ｍ３／ｈであった場合は、昇圧に約１時間（５４分）がかかる。１回のダイナミックベンティングでは、昇圧（１時間）→ＲＣＰ運転／停止（３０分）→降圧（１時間）のために約２時間半を要し、４ループの場合では約２０時間かかることとなり、定期検査工程の時間を短縮できない要因となっていた。
【００４５】
（本実施例の効果）
上述したように、本実施例では、加圧器７内に空気（気相部）を残すようにしてスタティックベントを行うことで、ＲＣＰ起動時のＲＣＳ３内の圧力の一時的な減少幅を小さくすることが可能となった。これにより、ＲＣＳ３内の圧力がＲＣＰのシール差圧（１．４ＭＰａｇ）以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを防止することができる。
【００４６】
またＲＣＳ３内の圧力の上昇を加圧器７のベントラインから加圧器７内にＮ２ガスを充填して行うことでベンティング操作に要する時間を短縮することができる。
【００４７】
＜ＲＣＳ真空ベンティング操作方法＞
図４は、本実施例に係るＲＣＳ真空ベンティング操作方法の流れを説明する図である。図５は、従来のＲＣＳ真空ベンティング操作方法の流れを説明する図である。
【００４８】
図４において、一段目７０と二段目７１は機器の動作を示している。両矢印はその動作を行っている時間を表している。三段目７２は加圧器ベント弁３０（ＰＲＺ：Pressure relief valve）と原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）ベント弁の開閉状態を表している。横線が立ち下がっている状態がベント弁の閉を表し、横線が立ち上がっている状態がベント弁の開を表している。四段目７３はＲＣＳ３内の圧力の変化を相対的に表しているものである。五段目７４はダイナミックベンティング操作におけるＲＣＳ３内の気相容積の変化を相対的に表しているものである。実線（太線）が本実施例の場合を表し、右下がりになるほど気相容積が小さくなることを意味している。点線は従来のベンティング操作における気相容積の変化を表している。
【００４９】
本実施例のＲＣＳ真空ベンティング操作を以下に説明する。ＰＲＺベント弁３０を閉じ（ステップＳ１０）、ＲＶベント弁を閉じる（ステップＳ１１）。次にＲＣＳ３内の空気を真空ポンプにより吸引する（ステップＳ１２）。この状態で、ＰＲＺベント弁３０とＲＶベント弁を開き（ステップＳ１３，Ｓ１４）、ＲＣＳ３内に原子炉冷却材の充填（水張り）を行うことでＲＣＳ３内の残留空気を追い出すことができる。この操作をスタティックベント（ステップＳ１５）という。この時、ＲＣＳ３内の圧力は約０．２ＭＰａｇ程度である。スタティックベントが終了したら、ＰＲＺベント弁３０とＲＶベント弁を閉じ（ステップＳ１６，Ｓ１７）、加圧器７のベントラインから加圧器７内にＮ２ガスを充填してＲＣＳ３内の圧力を、例えば約２．７ＭＰａｇまで昇圧させる（ステップＳ１８）。Ｎ２ガスの充填によりＲＣＳ３内の圧力が約２．７ＭＰａｇに到達したらＮ２ガスの充填を終了する。ここで圧力２．７ＭＰａｇは、ＲＣＰのシールを維持するのに適当な圧力であり、ＲＣＰを起動できる圧力である。また加圧器７に空気（気相部）が残っていることで加圧器７のベントラインのベント弁３０から加圧器７内にＮ２ガスを充填することが可能となるので、Ｎ２ガスを充填するために新たな設備を設ける必要がない。Ｎ２ガスの供給はベント弁３０の先にあるベントライン（ベント弁３０から閉止栓３１までのベントライン）を取り外し、既存のＮ２ガス供給設備の配管をベント弁３０に接続して行うことになる。
【００５０】
次にＲＣＰを起動して（ステップＳ１９）ＲＣＳ３内の残留空気を加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁の位置まで移動させる。この時、ＲＣＳ３内の圧力はＲＣＰ起動により蒸気発生器６のＵチューブトップに残留している空気が原子炉冷却材の中に溶け込んで体積が減少するので実線５０の圧力減少カーブで示すように一時的に減少することになる。点線５１の圧力減少カーブは従来のベンティング操作での圧力減少を示している。本実施例は加圧器７内にＮ２ガスを充填するため従来のベンティング操作に比べて圧力減少幅が小さくなっている。加圧器７内に気相部があることで、ＲＣＳ３内の原子炉冷却材の圧力応答が支配できるため、ＲＣＰ起動時のＲＣＳ３内の圧力の減少幅を小さくすることができる。ＲＣＰ起動してからＲＣＳ３内の圧力が安定したらＲＰＣ起動を停止する。所定の時間経過後、ＲＣＳ３内の圧力が安定したら、再度ＲＣＰ起動を行う（ステップＳ２０）。図４ではＲＣＰ起動を３回繰り返して行う例を示しているが、これに限ることではなくＲＣＰ起動を繰り返す回数は適宜設定することができる。ＲＣＰ起動を停止した後、ＲＣＳ３内の圧力が安定したら、加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁を開いて（ステップＳ２１，２２）ＲＣＳ３内の圧力を０．２ＭＰａｇ程度まで降圧させ（ステップＳ２３）、加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁に移動させた残留空気を排出（ベント）する。
【００５１】
上述したステップＳ１８からステップＳ２３までの操作をダイナミックベントという。通常はダイナミックベントをループ毎に繰り返すことになる。例えば、蒸気発生器６を４ループ備えている場合は、およそ４回のダイナミックベントを行うことになる。図４には１ループ１回のダイナミックベントでＲＣＰ起動を３回繰り返す例を示している。なおダイナミックベントは１ループ１回に限ることはなく、複数回行うことができる。
【００５２】
実線５２で示した本実施例における気相容積は、ダイナミックベントの残留空気の排出により確実に減少している。点線５３で示した従来例における気相容積は、ダイナミックベントで見かけ上減少する。しかし従来例では残留空気が確実に排出されていないため、ダイナミックベントを繰り返す回数が増加していた。
【００５３】
図５は、従来のＲＣＳ真空ベンティング操作の流れであるが、図４と同様な部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図４と同様で、一段目７０と二段目７１の段は機器の動作を示している。両矢印はその動作を行っている時間を表している。三段目７２は加圧器ベント弁３０（ＰＲＺ：Pressure relief valve）と原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）ベント弁の開閉状態を表している。横線が立ち下がっている状態がベント弁の閉を表し、横線が立ち上がっている状態がベント弁の開を表している。四段目７３はＲＣＳ３内の圧力の変化を相対的に表しているものである。五段目７４はダイナミックベンティング操作におけるＲＣＳ３内の気相容積の変化を相対的に表しているものである。実線は、右下がりになるほど気相容積が小さくなることを意味している。
【００５４】
図４に示す従来のＲＣＳ真空ベンディング（従来例）と本実施例との違いは、ステップＳ８８でＲＣＳ３内の圧力を上昇させるために原子炉冷却材をＲＣＳ３内に充填して行っていた。原子炉冷却材の充填はポンプにより行うが、専用のポンプ設備でないものを前記充填に兼用していたため、ＲＣＳ３内の圧力を約２．７ＭＰａｇ程度まで上昇させるのに非常に時間を要していた。またステップＳ９３でＲＣＳ３内の圧力を約０．２ＭＰａｇ程度まで降圧させる場合も前記充填に用いたポンプと同じポンプで、充填した原子炉冷却材を抽出していたので、圧力を上昇させる時間と同じく長時間を要していた。従って、ＲＣＳベンティング操作と同様でＲＣＳ３内の圧力を昇圧・降圧するのに長時間を要し、定期検査工程の時間を短縮できない要因となっていた。これに対して、本実施例では、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧を短時間で大量に供給できる既存のＮ２ガス設備からＮ２ガスを充填して行うので、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧時間を大幅に短縮することが可能である。
【００５５】
（本実施例の効果）
上述したように、本実施例では、ＲＣＳ３内に原子炉冷却材の充填（水張り）を行う前に、ＲＣＳ３内の空気を真空ポンプで吸引することで残留空気を極力減らすので、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧を１回とすることが可能となった。これにより、ＲＣＳベンティング操作と比較して、さらにベンティング操作に要する時間を短縮することができる。
【００５６】
またＲＣＳ３内の圧力の上昇を加圧器７のベントラインから加圧器７内にＮ２ガスを充填して行うことでベンティング操作時間を短縮することができる。
【００５７】
さらに加圧器７内にＮ２ガスを充填するためＲＣＰ起動時のＲＣＳ３内の圧力の一時的な減少幅を小さくすることが可能となった。これにより、ＲＣＳ３内の圧力がＲＣＰのシール差圧（１．４ＭＰａｇ）以下に低下してＲＣＰのシール性能が低下することを防止することができる。
【００５８】
本実施例の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法は、上述した２つの実施例によってベンティング操作を行うので、ＲＣＰ起動時のＲＣＳ３内の圧力の一時的な低下幅を抑制してＲＣＰのシールを確保すると共にベンティング操作時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 原子炉格納容器
２ 原子炉
３ 原子炉冷却系（ＲＣＳ）
４ タービン系
５ａ コールドレグ
５ｂ ホットレグ
６ 蒸気発生器
７ 加圧器
８ 原子炉冷却材ポンプ
２１ 蒸気管
２２ タービン
２３ 復水器
２４ 給水ポンプ
２５ 発電機
２６ 給水管
２７ 冷却管
３０ ベント弁
３１ 閉止栓
３２ スプレ
３３ 加圧器スプレ弁
３４ 加圧器スプレ配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントを起動する前に原子炉冷却系統に残留する空気を排出する原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントを起動する際には、ＲＣＳ（Reactor Cooling System：原子炉冷却系）内に空気が残留している。このため、ＲＣＰ（Reactor Coolant Pump：原子炉冷却材ポンプ）が起動して原子炉冷却系内の原子炉冷却材が加圧されると、空気が圧縮されて、ＲＣＳ内に存在する原子炉冷却材の圧力が一時的に低下する。原子炉冷却系内に存在する原子炉冷却材の圧力が低下すると、原子炉冷却材ポンプを保護するために原子炉冷却材ポンプを停止させる必要があるので、原子炉冷却材の圧力が低下しないようにする必要がある。特に蒸気発生器のＵチューブ内の空気を排出するベンティング操作が重要となる。従来のベンティング操作はＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填してＲＣＳ内の圧力を上昇させた後、圧力を降圧して空気をベント（排出）するという工程を繰り返すことで行われる。このようなベンティング操作工程は、原子力発電プラント起動時間を長期化させる要因の一つである。特許文献１には、ＲＣＳ系に原子炉冷却材を充填する前にＲＣＳ内から真空ポンプで空気を吸引することで残留空気を極力減らしてからベンティンク操作を行う真空ベンティングが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０２２０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のベンティング操作では、ＲＣＰ起動により原子炉冷却材が撹拌されてＵチューブ内にある空気が原子炉冷却材に溶け込むことで空気体積が減少し、ＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧（１．４ＭＰａｇ）以下に低下してＲＣＰのシールが損傷する可能性があるという問題がある。また、真空ベンティングは、真空ポンプ等からなる真空ベンディング装置の追設が必要になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＲＣＳ内の圧力の低下幅を抑制してＲＣＰのシールを確保すると共にベンティング操作時間を短縮できる原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法は、原子力発電プラントを起動する前にＲＣＳ内に残留している空気を排出するＲＣＳベンティング操作方法であって、加圧器のベント弁を閉じ、他のベント弁を開けた後、ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填して加圧器に空気を残したままでＲＣＳ内の空気を追い出すスタティックベント工程と、他のベント弁を閉じた後、加圧器に気体を充填してＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、ＲＣＰを起動してＲＣＳ内の残留空気を加圧器のベント弁および他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、加圧器のベント弁を開いてＲＣＳ内の圧力を降圧させると共に他のベント弁を開いて残留空気を排出するベント工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、加圧器内に空気（気相部）を残すようにしてスタティックベントを行うことでＲＣＰ起動時のＲＣＳ内の圧力の一時的な減少幅を小さくすることが可能となった。これにより、ＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを防止することができる。またＲＣＳ内の圧力の昇圧を加圧器のベントラインから加圧器内にＮ２ガスを充填して行うことでベンティング操作時間を短縮することができる。
【０００８】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法は、気体充填工程とＲＣＰ起動工程とベント工程とを少なくとも２回以上繰り返すことが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、ＲＣＰ起動時にＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを確実に防止することができる。
【００１０】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法の気体充填工程は、加圧器のベント弁から気体を充填することが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、加圧器のベントライン（ベント弁）から加圧器内にＮ２ガスを充填することでＮ２ガスを充填するために新たな設備を設ける必要がない。
【００１２】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法の気体は窒素ガスであることが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、新たな設備を設ける必要がなく既存のＮ２ガス供給設備からＮ２ガスを供給することができる。
【００１４】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法は、原子力発電プラントを起動する前にＲＣＳ内に残留している空気を排出するＲＣＳベンティング操作方法であって、加圧器のベント弁および他のベント弁を閉じた後、真空ポンプでＲＣＳ内の空気を排出する真空ポンプ排出工程と、ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填してＲＣＳ内の残留空気を追い出すスタティックベント工程と、加圧器に気体を充填してＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、ＲＣＰを起動してＲＣＳ内の残留空気を加圧器のベント弁および他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、加圧器のベント弁を開いてＲＣＳの圧力を降圧させると共に他のベント弁を開いて残留空気を排出するベント工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、ＲＣＳ内に原子炉冷却材の充填（水張り）を行う前に、ＲＣＳ内の空気を真空ポンプにより吸引するので、ＲＣＳ内の圧力の昇圧・降圧を１回とすることが可能となった。これにより、ＲＣＳベンティング操作と比較して、さらにベンティング操作時間を短縮することができる。またＲＣＳ内の圧力の上昇を加圧器のベントライン（ベント弁）から加圧器内にＮ２ガスを充填して行うことでベンティング操作時間を短縮することができる。さらに加圧器内にＮ２ガスを充填するためＲＣＰ起動時のＲＣＳ内の圧力の一時的な減少幅を小さくすることが可能となった。これにより、ＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを防止することができる。
【００１６】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法のＲＣＰ起動工程は、少なくとも２回以上行うことが、好ましい。
【００１７】
この構成によれば、ＲＣＰ起動時にＲＣＳ内の圧力がＲＣＰのシール差圧以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを確実に防止することができる。
【００１８】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法の気体充填工程は、加圧器のベント弁から気体を充填することが、好ましい。
【００１９】
この構成によれば、加圧器のベントライン（ベント弁）から加圧器内にＮ２ガスを充填することでＮ２ガスを充填するために新たな設備を設ける必要がない。
【００２０】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法の気体は窒素ガスであることが、好ましい。
【００２１】
この構成によれば、新たな設備を設ける必要がなく既存のＮ２ガス供給設備からＮ２ガスを供給することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法によれば、ＲＣＳ内の圧力の低下幅を抑制してＲＣＰのシールを確保すると共にベンディング操作時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法が適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【図３】図３は、従来のＲＣＳベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【図４】図４は、本実施例に係るＲＣＳ真空ベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【図５】図５は、従来のＲＣＳ真空ベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係るＲＣＳベンティング操作方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法が適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。
【００２６】
本実施例が適用される原子力発電プラントの原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って二次冷却材と熱交換させることにより蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。なお、本実施例は、このＰＷＲに限らず、これを改良した改良型加圧水型原子炉（ＡＰＷＲ：Advanced Pressurized Water Reactor）に適用することができる。また、蒸気発生器と加圧器とを備えている他の発電プラントにも適用可能である。
【００２７】
原子炉２を用いた原子力発電プラントは、原子炉２を含む原子炉冷却系３と、原子炉冷却系３と熱交換するタービン系４とで構成されており、原子炉冷却系３には、原子炉冷却材（一次冷却水）が流通し、タービン系４には、二次冷却材（二次冷却水）が流通している。
【００２８】
原子炉冷却系３は、原子炉２と、コールドレグ５ａ及びホットレグ５ｂを介して原子炉２に接続された蒸気発生器６とを有している。また、ホットレグ５ｂには、加圧器７が介設され、コールドレグ５ａには、加圧器スプレ配管３４と原子炉冷却材ポンプ８とが介設されている。そして、原子炉２、コールドレグ５ａ、ホットレグ５ｂ、蒸気発生器６、加圧器７及び原子炉冷却材ポンプ８は、原子炉格納容器１に収容されている。
【００２９】
原子炉２は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は原子炉冷却材（一次冷却水）で満たされている。そして、原子炉２内は、多数の燃料集合体１５を収容すると共に、燃料集合体１５の燃料棒内の核燃料の核分裂を制御する多数の制御棒１６が、各燃料集合体１５に対し挿入可能に設けられている。
【００３０】
制御棒１６により核分裂反応を制御しながら燃料集合体１５の燃料棒内の核燃料を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは原子炉冷却材を加熱し、加熱された原子炉冷却材は、ホットレグ５ｂを介して蒸気発生器６へ送られる。一方、コールドレグ５ａを介して各蒸気発生器６から送られてきた原子炉冷却材は、原子炉２内に流入して、原子炉２内を冷却する。
【００３１】
ホットレグ５ｂに介設された加圧器７は、高温となった原子炉冷却材を加圧することにより、原子炉冷却材の沸騰を抑制している。コールドレグ５ａに介設された加圧器スプレ配管３４は加圧器７に原子炉冷却材を補給するスプレ３２に繋がっている。スプレ３２から加圧器７に補給される原子炉冷却材の量は、加圧器スプレ弁３３により調節される。加圧器７のスプレ３２と加圧器スプレ弁３３との間には空気を排出するベントラインが介設されている。ベントラインは一端が加圧器スプレ配管３４に接続し、中間にベント弁３０が設けられ、他端は閉止栓３１により閉じられている。ベントラインから空気を排出する時は、他端の閉止栓３１を取り外した後、ベント弁３０を開いて空気を排出する。また、蒸気発生器６は、高温高圧となった原子炉冷却材（一次冷却水）を二次冷却材（二次冷却水）と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ、高温高圧となった原子炉冷却材を冷却している。原子炉冷却材ポンプ８は、原子炉冷却系３において原子炉冷却材を循環させている。原子炉冷却材ポンプ８は、原子炉冷却材を蒸気発生器６からコールドレグ５ａを介して原子炉２へ送り込むと共に、原子炉冷却材を原子炉２からホットレグ５ｂを介して蒸気発生器６へ送り込んでいる。
【００３２】
原子炉冷却材は、原子炉２と蒸気発生器６との間を循環している。なお、原子炉冷却材は、冷却材及び中性子減速材として用いられる軽水である。
【００３３】
タービン系４は、蒸気管２１を介して各蒸気発生器６に接続されたタービン２２と、タービン２２に接続された復水器２３と、復水器２３と各蒸気発生器６とを接続する給水管２６に介設された給水ポンプ２４と、を有している。そして、上記のタービン２２には、発電機２５が接続されている。
【００３４】
ここで、原子力発電プラントのタービン系４における一連の動作について説明する。蒸気管２１を介して蒸気発生器６から蒸気がタービン２２に流入すると、タービン２２は回転する。タービン２２が回転すると、タービン２２に接続された発電機２５は、発電を行う。この後、タービン２２から排出された蒸気は復水器２３に流入する。復水器２３は、その内部に冷却管２７が配設されており、冷却管２７の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管２８が接続され、冷却管２７の他方には冷却水を排水するための排水管２９が接続されている。そして、復水器２３は、タービン２２から流入した蒸気を冷却管２７内を流れる冷却水により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ２４により給水管２６を介して蒸気発生器６に送られる。蒸気発生器６に送られた二次冷却材は、蒸気発生器６において原子炉冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。
【００３５】
次に、図２〜図５を参照しながら、本実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法について説明する。
【００３６】
＜ＲＣＳベンティング操作方法＞
図２は、本実施例に係るＲＣＳベンティング操作方法の手順を説明する図である。図３は、従来のＲＣＳベンティング操作方法の手順を説明する図である。
【００３７】
図２において、一段目６０及び二段目６１は機器の動作を示している。両矢印はその動作を行っている時間を表している。三段目６２は加圧器ベント弁３０（ＰＲＺ：Pressure relief valve）と原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）ベント弁の開閉状態を表している。横線が立ち下がっている状態がベント弁の閉を表し、横線が立ち上がっている状態がベント弁の開を表している。四段目６３はＲＣＳ３内の圧力の変化を相対的に表しているものである。単位はＭＰａｇで大気圧基準の圧力を意味しており、本明細書においては、ＭＰａの表記も同じ意味を表すものとする（以下同様）。五段目６４はダイナミックベンティング操作におけるＲＣＳ３内の気相容積の変化を相対的に表しているものである。実線（太線）が本実施例の場合を表し、右下がりになるほど気相容積が小さくなることを意味している。点線は従来のベンティング操作における気相容積の変化を表している。
【００３８】
本実施例のベンティング操作を以下に説明する。加圧器７内に空気（気相部）を残すためにＰＲＺベント弁３０を閉じ（ステップＳ１）、ＲＶベント弁を開く（ステップＳ２）。この操作をスタティックベント（ステップＳ３）という。この時、ＲＣＳ３内の圧力は約０．２ＭＰａｇ程度である。スタティックベントが終了したら、ＲＶベント弁を閉じ（ステップＳ４）、加圧器７のベントラインのベント弁３０から加圧器７内にＮ２ガスを充填してＲＣＳ３内の圧力を、例えば約２．７ＭＰａｇまで昇圧させる（ステップＳ５）。Ｎ２ガスの充填によりＲＣＳ３内の圧力が約２．７ＭＰａｇに到達したらＮ２ガスの充填を終了する。ここで圧力２．７ＭＰａｇは、ＲＣＰのシールを維持するのに適当な圧力であり、ＲＣＰを起動できる圧力である。また加圧器７に空気（気相部）が残っていることで加圧器７のベントラインのベント弁３０から加圧器７内にＮ２ガスを充填することが可能となるので、Ｎ２ガスを充填するために新たな設備を設ける必要がない。Ｎ２ガスの供給はベント弁３０の先にあるベントライン（ベント弁３０から閉止栓３１までのベントライン）を取り外し、既存のＮ２ガス供給設備の配管をベント弁３０に接続して行うことになる。
【００３９】
次にＲＣＰを起動して（ステップＳ６）ＲＣＳ３内の残留空気を加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁の位置まで移動させる。この時、ＲＣＳ３内の圧力はＲＣＰ起動により蒸気発生器６のＵチューブトップに残留している空気が原子炉冷却材の中に溶け込んで体積が減少するので実線４０の圧力減少カーブで示すように一時的に減少することになる。点線４１の圧力減少カーブは従来のベンティング操作での圧力減少を示している。本実施例は加圧器７内に空気（気相部）を残すために従来のベンティング操作に比べて圧力減少幅が小さくなっている。ＲＣＰ起動してからＲＣＳ３内の圧力が安定したらＲＰＣ起動を停止して、加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁を開いてＲＣＳ３内の圧力を０．２ＭＰａｇ程度まで降圧させ（ステップＳ７）、加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁に移動させた残留空気を排出（ベント）する。
【００４０】
上述したステップＳ５からステップＳ７までの操作をダイナミックベントという。通常はダイナミックベントをＲＣＰ１台あたり約２回繰り返している。このダイナミックベントをループ毎に繰り返して行うことになる。例えば、蒸気発生器６を４ループ備えている場合は、およそ８回のダイナミックベントを行うことになる。図２にはＡループからＣループまでの３ループ各１回のダイナミックベントを行う例を示している。なおダイナミックベントの繰り返し回数は適宜設定することができる。
【００４１】
実線４２で示した本実施例における気相容積は、ダイナミックベントの残留空気の排出により確実に減少している。点線４３で示した従来例における気相容積は、ダイナミックベントで見かけ上減少する。しかし従来例では残留空気が確実に排出されていないため、ダイナミックベントが終了すると気相容積が元に戻る。そのためダイナミックベントを繰り返す回数が増加していた。
【００４２】
図３は、従来のＲＣＳベンティング操作の流れであるが、図２と同様な部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図２と同様で、一段目６０と二段目６１は機器の動作を示している。両矢印はその動作を行っている時間を表している。三段目６２は加圧器ベント弁３０（ＰＲＺ：Pressure relief valve）と原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）ベント弁の開閉状態を表している。横線が立ち下がっている状態がベント弁の閉を表し、横線が立ち上がっている状態がベント弁の開を表している。四段目６３はＲＣＳ３内の圧力の変化を相対的に表しているものである。五段目６４はダイナミックベンティング操作におけるＲＣＳ３内の気相容積の変化を相対的に表しているものである。実線は、右下がりになるほど気相容積が小さくなることを意味している。
【００４３】
図２に示す従来のＲＣＳベンディング（従来例）と本実施例との違いは、ステップＳ３１でＰＲＺベント弁３０を開けておくことである。従来例では、ＰＲＺベント弁３０を開けた状態でＲＣＳ３内に原子炉冷却材の充填（水張り）を行っていたので加圧器７内の空気も同時に追い出していた。またステップＳ３５でＲＣＳ３内の圧力を上昇させるために原子炉冷却材をＲＣＳ３内に充填して行っていた。原子炉冷却材の充填はポンプにより行うが、専用のポンプ設備でないものを前記充填に兼用していたため、ＲＣＳ３内の圧力を約２．７ＭＰａｇ程度まで上昇させるのに非常に時間を要していた。またステップＳ３７でＲＣＳ３内の圧力を約０．２ＭＰａｇ程度まで降圧させる場合も前記充填に用いたポンプと同じポンプで、充填した原子炉冷却材を抽出していたので、圧力を上昇させる時間と同じく長時間を必要としていた。これに対して、本実施例では、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧を短時間で大量に供給できる既存のＮ２ガス設備からＮ２ガスを充填して行うので、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧時間を大幅に短縮することが可能である。
【００４４】
従来例では、例えば、ＲＣＳ３内の昇降圧（０．２ＭＰａｇ→２．７ＭＰａｇ→０．２ＭＰａｇ）は、充填・抽出ラインによるＲＣＳ３内への原子炉冷却材の出し入れで行うが、ＲＣＳ３内に多量の空気があるとこれを圧縮するための時間を要するので、昇降圧に時間を要する。例えば、ＲＣＳ３内に１０ｍ３の空気が残存しているとすると、ＲＣＳ３内の圧力を０．２ＭＰａｇから２．０ＭＰａｇに昇圧するには気相の容積を１０ｍ３から１ｍ３に小さくする必要があるので、９ｍ３の水をＲＣＳ３内に充填する必要がある。充填ポンプの容量が１０ｍ３／ｈであった場合は、昇圧に約１時間（５４分）がかかる。１回のダイナミックベンティングでは、昇圧（１時間）→ＲＣＰ運転／停止（３０分）→降圧（１時間）のために約２時間半を要し、４ループの場合では約２０時間かかることとなり、定期検査工程の時間を短縮できない要因となっていた。
【００４５】
（本実施例の効果）
上述したように、本実施例では、加圧器７内に空気（気相部）を残すようにしてスタティックベントを行うことで、ＲＣＰ起動時のＲＣＳ３内の圧力の一時的な減少幅を小さくすることが可能となった。これにより、ＲＣＳ３内の圧力がＲＣＰのシール差圧（１．４ＭＰａｇ）以下に低下してＲＣＰのシールが損傷することを防止することができる。
【００４６】
またＲＣＳ３内の圧力の上昇を加圧器７のベントラインから加圧器７内にＮ２ガスを充填して行うことでベンティング操作に要する時間を短縮することができる。
【００４７】
＜ＲＣＳ真空ベンティング操作方法＞
図４は、本実施例に係るＲＣＳ真空ベンティング操作方法の流れを説明する図である。図５は、従来のＲＣＳ真空ベンティング操作方法の流れを説明する図である。
【００４８】
図４において、一段目７０と二段目７１は機器の動作を示している。両矢印はその動作を行っている時間を表している。三段目７２は加圧器ベント弁３０（ＰＲＺ：Pressure relief valve）と原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）ベント弁の開閉状態を表している。横線が立ち下がっている状態がベント弁の閉を表し、横線が立ち上がっている状態がベント弁の開を表している。四段目７３はＲＣＳ３内の圧力の変化を相対的に表しているものである。五段目７４はダイナミックベンティング操作におけるＲＣＳ３内の気相容積の変化を相対的に表しているものである。実線（太線）が本実施例の場合を表し、右下がりになるほど気相容積が小さくなることを意味している。点線は従来のベンティング操作における気相容積の変化を表している。
【００４９】
本実施例のＲＣＳ真空ベンティング操作を以下に説明する。ＰＲＺベント弁３０を閉じ（ステップＳ１０）、ＲＶベント弁を閉じる（ステップＳ１１）。次にＲＣＳ３内の空気を真空ポンプにより吸引する（ステップＳ１２）。この状態で、ＰＲＺベント弁３０とＲＶベント弁を開き（ステップＳ１３，Ｓ１４）、ＲＣＳ３内に原子炉冷却材の充填（水張り）を行うことでＲＣＳ３内の残留空気を追い出すことができる。この操作をスタティックベント（ステップＳ１５）という。この時、ＲＣＳ３内の圧力は約０．２ＭＰａｇ程度である。スタティックベントが終了したら、ＰＲＺベント弁３０とＲＶベント弁を閉じ（ステップＳ１６，Ｓ１７）、加圧器７のベントラインから加圧器７内にＮ２ガスを充填してＲＣＳ３内の圧力を、例えば約２．７ＭＰａｇまで昇圧させる（ステップＳ１８）。Ｎ２ガスの充填によりＲＣＳ３内の圧力が約２．７ＭＰａｇに到達したらＮ２ガスの充填を終了する。ここで圧力２．７ＭＰａｇは、ＲＣＰのシールを維持するのに適当な圧力であり、ＲＣＰを起動できる圧力である。また加圧器７に空気（気相部）が残っていることで加圧器７のベントラインのベント弁３０から加圧器７内にＮ２ガスを充填することが可能となるので、Ｎ２ガスを充填するために新たな設備を設ける必要がない。Ｎ２ガスの供給はベント弁３０の先にあるベントライン（ベント弁３０から閉止栓３１までのベントライン）を取り外し、既存のＮ２ガス供給設備の配管をベント弁３０に接続して行うことになる。
【００５０】
次にＲＣＰを起動して（ステップＳ１９）ＲＣＳ３内の残留空気を加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁の位置まで移動させる。この時、ＲＣＳ３内の圧力はＲＣＰ起動により蒸気発生器６のＵチューブトップに残留している空気が原子炉冷却材の中に溶け込んで体積が減少するので実線５０の圧力減少カーブで示すように一時的に減少することになる。点線５１の圧力減少カーブは従来のベンティング操作での圧力減少を示している。本実施例は加圧器７内にＮ２ガスを充填するため従来のベンティング操作に比べて圧力減少幅が小さくなっている。加圧器７内に気相部があることで、ＲＣＳ３内の原子炉冷却材の圧力応答が支配できるため、ＲＣＰ起動時のＲＣＳ３内の圧力の減少幅を小さくすることができる。ＲＣＰ起動してからＲＣＳ３内の圧力が安定したらＲＰＣ起動を停止する。所定の時間経過後、ＲＣＳ３内の圧力が安定したら、再度ＲＣＰ起動を行う（ステップＳ２０）。図４ではＲＣＰ起動を３回繰り返して行う例を示しているが、これに限ることではなくＲＣＰ起動を繰り返す回数は適宜設定することができる。ＲＣＰ起動を停止した後、ＲＣＳ３内の圧力が安定したら、加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁を開いて（ステップＳ２１，２２）ＲＣＳ３内の圧力を０．２ＭＰａｇ程度まで降圧させ（ステップＳ２３）、加圧器ベント弁３０および原子炉容器ベント弁に移動させた残留空気を排出（ベント）する。
【００５１】
上述したステップＳ１８からステップＳ２３までの操作をダイナミックベントという。通常はダイナミックベントをループ毎に繰り返すことになる。例えば、蒸気発生器６を４ループ備えている場合は、およそ４回のダイナミックベントを行うことになる。図４には１ループ１回のダイナミックベントでＲＣＰ起動を３回繰り返す例を示している。なおダイナミックベントは１ループ１回に限ることはなく、複数回行うことができる。
【００５２】
実線５２で示した本実施例における気相容積は、ダイナミックベントの残留空気の排出により確実に減少している。点線５３で示した従来例における気相容積は、ダイナミックベントで見かけ上減少する。しかし従来例では残留空気が確実に排出されていないため、ダイナミックベントを繰り返す回数が増加していた。
【００５３】
図５は、従来のＲＣＳ真空ベンティング操作の流れであるが、図４と同様な部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図４と同様で、一段目７０と二段目７１の段は機器の動作を示している。両矢印はその動作を行っている時間を表している。三段目７２は加圧器ベント弁３０（ＰＲＺ：Pressure relief valve）と原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）ベント弁の開閉状態を表している。横線が立ち下がっている状態がベント弁の閉を表し、横線が立ち上がっている状態がベント弁の開を表している。四段目７３はＲＣＳ３内の圧力の変化を相対的に表しているものである。五段目７４はダイナミックベンティング操作におけるＲＣＳ３内の気相容積の変化を相対的に表しているものである。実線は、右下がりになるほど気相容積が小さくなることを意味している。
【００５４】
図４に示す従来のＲＣＳ真空ベンディング（従来例）と本実施例との違いは、ステップＳ８８でＲＣＳ３内の圧力を上昇させるために原子炉冷却材をＲＣＳ３内に充填して行っていた。原子炉冷却材の充填はポンプにより行うが、専用のポンプ設備でないものを前記充填に兼用していたため、ＲＣＳ３内の圧力を約２．７ＭＰａｇ程度まで上昇させるのに非常に時間を要していた。またステップＳ９３でＲＣＳ３内の圧力を約０．２ＭＰａｇ程度まで降圧させる場合も前記充填に用いたポンプと同じポンプで、充填した原子炉冷却材を抽出していたので、圧力を上昇させる時間と同じく長時間を要していた。従って、ＲＣＳベンティング操作と同様でＲＣＳ３内の圧力を昇圧・降圧するのに長時間を要し、定期検査工程の時間を短縮できない要因となっていた。これに対して、本実施例では、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧を短時間で大量に供給できる既存のＮ２ガス設備からＮ２ガスを充填して行うので、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧時間を大幅に短縮することが可能である。
【００５５】
（本実施例の効果）
上述したように、本実施例では、ＲＣＳ３内に原子炉冷却材の充填（水張り）を行う前に、ＲＣＳ３内の空気を真空ポンプで吸引することで残留空気を極力減らすので、ＲＣＳ３内の圧力の昇圧・降圧を１回とすることが可能となった。これにより、ＲＣＳベンティング操作と比較して、さらにベンティング操作に要する時間を短縮することができる。
【００５６】
またＲＣＳ３内の圧力の上昇を加圧器７のベントラインから加圧器７内にＮ２ガスを充填して行うことでベンティング操作時間を短縮することができる。
【００５７】
さらに加圧器７内にＮ２ガスを充填するためＲＣＰ起動時のＲＣＳ３内の圧力の一時的な減少幅を小さくすることが可能となった。これにより、ＲＣＳ３内の圧力がＲＣＰのシール差圧（１．４ＭＰａｇ）以下に低下してＲＣＰのシール性能が低下することを防止することができる。
【００５８】
本実施例の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法は、上述した２つの実施例によってベンティング操作を行うので、ＲＣＰ起動時のＲＣＳ３内の圧力の一時的な低下幅を抑制してＲＣＰのシールを確保すると共にベンティング操作時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 原子炉格納容器
２ 原子炉
３ 原子炉冷却系（ＲＣＳ）
４ タービン系
５ａ コールドレグ
５ｂ ホットレグ
６ 蒸気発生器
７ 加圧器
８ 原子炉冷却材ポンプ
２１ 蒸気管
２２ タービン
２３ 復水器
２４ 給水ポンプ
２５ 発電機
２６ 給水管
２７ 冷却管
３０ ベント弁
３１ 閉止栓
３２ スプレ
３３ 加圧器スプレ弁
３４ 加圧器スプレ配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電プラントを起動する前にＲＣＳ内に残留している空気を排出するＲＣＳベンティング操作方法であって、
加圧器のベント弁を閉じ、他のベント弁を開けた後、ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填して前記加圧器に空気を残したままで前記ＲＣＳ内の空気を追い出すスタティックベント工程と、
前記他のベント弁を閉じた後、前記加圧器に気体を充填して前記ＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、
ＲＣＰを起動して前記ＲＣＳ内の残留空気を前記加圧器のベント弁および前記他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、
前記加圧器のベント弁を開いて前記ＲＣＳ内の圧力を降圧させると共に前記他のベント弁を開いて前記残留空気を排出するベント工程と、
を有することを特徴とする原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項２】
前記気体充填工程と前記ＲＣＰ起動工程と前記ベント工程とを少なくとも２回以上繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項３】
前記気体充填工程は、前記加圧器のベント弁から前記気体を充填することを特徴とする請求項１または２に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項４】
前記気体は窒素ガスであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項５】
原子力発電プラントを起動する前にＲＣＳ内に残留している空気を排出するＲＣＳベンティング操作方法であって、
加圧器のベント弁および他のベント弁を閉じた後、真空ポンプでＲＣＳ内の空気を排出する真空ポンプ排出工程と、
前記ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填して前記ＲＣＳ内の残留空気を追い出すスタティックベント工程と、
加圧器に気体を充填して前記ＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、
ＲＣＰを起動して前記ＲＣＳ内の残留空気を前記加圧器のベント弁および前記他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、
前記加圧器のベント弁を開いて前記ＲＣＳの圧力を降圧させると共に前記他のベント弁を開いて前記残留空気を排出するベント工程と、
を有することを特徴とする原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項６】
前記ＲＣＰ起動工程は、少なくとも２回以上行うことを特徴とする請求項５に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項７】
前記気体充填工程は、前記加圧器のベント弁から前記気体を充填することを特徴とする請求項５または６に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項８】
前記気体は窒素ガスであることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項１】
原子力発電プラントを起動する前にＲＣＳ内に残留している空気を排出するＲＣＳベンティング操作方法であって、
加圧器のベント弁を閉じ、他のベント弁を開けた後、ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填して前記加圧器に空気を残したままで前記ＲＣＳ内の空気を追い出すスタティックベント工程と、
前記他のベント弁を閉じた後、前記加圧器に気体を充填して前記ＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、
ＲＣＰを起動して前記ＲＣＳ内の残留空気を前記加圧器のベント弁および前記他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、
前記加圧器のベント弁を開いて前記ＲＣＳ内の圧力を降圧させると共に前記他のベント弁を開いて前記残留空気を排出するベント工程と、
を有することを特徴とする原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項２】
前記気体充填工程と前記ＲＣＰ起動工程と前記ベント工程とを少なくとも２回以上繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項３】
前記気体充填工程は、前記加圧器のベント弁から前記気体を充填することを特徴とする請求項１または２に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項４】
前記気体は窒素ガスであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項５】
原子力発電プラントを起動する前にＲＣＳ内に残留している空気を排出するＲＣＳベンティング操作方法であって、
加圧器のベント弁および他のベント弁を閉じた後、真空ポンプでＲＣＳ内の空気を排出する真空ポンプ排出工程と、
前記ＲＣＳ内に原子炉冷却材を充填して前記ＲＣＳ内の残留空気を追い出すスタティックベント工程と、
加圧器に気体を充填して前記ＲＣＳ内の圧力を昇圧させる気体充填工程と、
ＲＣＰを起動して前記ＲＣＳ内の残留空気を前記加圧器のベント弁および前記他のベント弁の位置まで移動させるＲＣＰ起動工程と、
前記加圧器のベント弁を開いて前記ＲＣＳの圧力を降圧させると共に前記他のベント弁を開いて前記残留空気を排出するベント工程と、
を有することを特徴とする原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項６】
前記ＲＣＰ起動工程は、少なくとも２回以上行うことを特徴とする請求項５に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項７】
前記気体充填工程は、前記加圧器のベント弁から前記気体を充填することを特徴とする請求項５または６に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【請求項８】
前記気体は窒素ガスであることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の原子力発電プラントのＲＣＳベンティング操作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５４９００（Ｐ２０１２−１５４９００Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７９４（Ｐ２０１１−１６７９４）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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