特許 7228477 残留熱除去設備、その運転方法及び残留熱除去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-15

(45)【発行日】2023-02-24

(54)【発明の名称】残留熱除去設備、その運転方法及び残留熱除去方法

(51)【国際特許分類】

   G21C 15/18 20060101AFI20230216BHJP

【ＦＩ】

G21C15/18 Y

G21C15/18 T

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019111585

(22)【出願日】2019-06-14

(65)【公開番号】P2020204498

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久島 和夫

(72)【発明者】

【氏名】池尻 智史

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－１７１３９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

格納容器に設けられた圧力抑制室に保持されるプール水の水温を計測する温度計と、
相互に並列接続する熱交換器及びバイパス路が設けられる配管回路と、
前記圧力抑制室に保持されているプール水を前記配管回路に流出させるポンプと、
前記配管回路に流出された後に前記格納容器内に放出される前記プール水の全流量値を計測する流量計と、を備え、
計測した前記水温が閾値を超過する場合に、前記熱交換器に流出させる前記プール水の流量が、前記水温に応じて予め設定された上限値を超えないように調整される残留熱除去設備であって、
前記バイパス路を閉止して前記プール水を流出させた場合、前記熱交換器の除熱量が限界となる前記水温と前記上限値との第１相関データを保持する第１保持部と、
前記バイパス路を開放して前記プール水を流出させた場合、前記熱交換器の除熱量が限界となる前記水温と前記上限値との第２相関データを保持する第２保持部と、
前記熱交換器及び前記バイパス路よりも上流側又は下流側の前記配管回路に設けられ前記全流量値を調整する調整弁を操作する操作部と、
前記熱交換器に分流する前記プール水を開放／閉止する第１開閉弁及び前記バイパス路に分流する前記プール水を開放／閉止する第２開閉弁の設定を切り替える切替部と、を備え、
前記水温が前記閾値を超過する場合、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を共に開放に設定し、
計測した前記水温を前記第２相関データに照合して得た前記上限値が前記全流量値として計測されるように前記調整弁を操作し、
前記全流量値が前記ポンプの定格値に到達した時点の前記水温を前記第１相関データに照合して得た前記上限値が前記全流量値として計測されるように前記調整弁を操作し、
計測される前記水温及び前記全流量値が前記第１相関データに乗った時点で前記第２開閉弁の設定を開放から閉止に切り替え、
計測した前記水温を前記第１相関データに照合して得た前記上限値が前記全流量値として計測されるように前記調整弁を操作し、
前記水温が前記閾値を超過しなくなった時点で、前記全流量値が前記ポンプの定格値に略一致するように前記調整弁を操作する、残留熱除去設備。

【請求項2】

格納容器に設けられた圧力抑制室に保持されるプール水の水温を計測する温度計と、
相互に並列接続する熱交換器及びバイパス路が設けられる配管回路と、
前記圧力抑制室に保持されているプール水を前記配管回路に流出させるポンプと、
前記配管回路に流出された後に前記格納容器内に放出される前記プール水の全流量値を計測する流量計と、を備え、
計測した前記水温が閾値を超過する場合に、前記熱交換器に流出させる前記プール水の流量が、前記水温に応じて予め設定された上限値を超えないように調整される残留熱除去設備であって、
前記バイパス路を閉止して前記プール水を流出させた場合、前記熱交換器の除熱量が限界となる前記水温と前記上限値との第１相関データを保持する第１保持部と、
前記熱交換器に分流する前記プール水の分流量値を調整する第１調整弁を操作する第１操作部と、
前記バイパス路に分流する前記プール水の流量を調整する第２調整弁を操作する第２操作部と、を備え、
前記水温が前記閾値を超過する場合、計測した前記水温を前記第１相関データに照合して得た前記上限値が前記分流量値として計測されるように前記第１調整弁を操作し、
前記全流量値が前記ポンプの定格値として計測されるように前記第２調整弁を操作し、
前記水温が前記閾値を超過しなくなった時点で、前記第１調整弁を全開に前記第２調整弁を全閉に操作し、前記分流量値を前記定格値に略一致させる、残留熱除去設備。

【請求項3】

格納容器に設けられた圧力抑制室に保持されるプール水の水温を計測する温度計と、
相互に並列接続する熱交換器及びバイパス路が設けられる配管回路と、
前記圧力抑制室に保持されているプール水を前記配管回路に流出させるポンプと、
前記配管回路に流出された後に前記格納容器内に放出される前記プール水の全流量値を計測する流量計と、を備え、
計測した前記水温が閾値を超過する場合に、前記熱交換器に流出させる前記プール水の流量が、前記水温に応じて予め設定された上限値を超えないように調整される残留熱除去設備であって、
前記バイパス路を閉止して前記プール水を流出させた場合、前記熱交換器の除熱量が限界となる前記水温と前記上限値との第１相関データを保持する第１保持部と、
前記熱交換器に分流する前記プール水の流量を調整する第１調整弁を操作する第１操作部と、
前記バイパス路に分流する前記プール水の流量を調整する第２調整弁を操作する第２操作部と、
前記第１調整弁の第１弁開度を検出する第１開度計と、
前記第２調整弁の第２弁開度を検出する第２開度計と、
前記全流量値が前記ポンプの定格値として計測される前記第１弁開度と前記第２弁開度との第３相関データを保持する第３保持部と、を備え、
前記水温が前記閾値を超過する場合、計測した前記水温を前記第１相関データに照合して対応する前記上限値を取得し、
この取得した前記上限値を第３相関データに照合し対応する前記第１弁開度及び前記第２弁開度となるように前記第１調整弁及び前記第２調整弁の各々を操作し、
前記水温が前記閾値を超過しなくなった時点で、前記第１弁開度が１００％及び前記第２弁開度が０％となるように前記第１調整弁及び前記第２調整弁の各々を操作する、残留熱除去設備。

【請求項4】

格納容器に設けられた圧力抑制室に保持されるプール水の水温を計測するステップと、
相互に並列接続する熱交換器及びバイパス路が設けられる配管回路に、前記圧力抑制室に保持されているプール水をポンプで流出させるステップと、
前記配管回路に流出された後に前記格納容器内に放出される前記プール水の全流量値を計測するステップと、
計測した前記水温が閾値を超過する場合に、前記熱交換器に流出される前記プール水の流量が、前記水温に応じて予め設定された上限値を超えないように調整するステップと、を含む残留熱除去方法において、
前記バイパス路を閉止して前記プール水を流出させた場合、前記熱交換器の除熱量が限界となる前記水温と前記上限値との第１相関データを準備するステップと、
前記バイパス路を開放して前記プール水を流出させた場合、前記熱交換器の除熱量が限界となる前記水温と前記上限値との第２相関データを準備するステップと、
前記水温が前記閾値を超過する場合、前記熱交換器に分流する前記プール水を開放／閉止する第１開閉弁及び前記バイパス路に分流する前記プール水を開放／閉止する第２開閉弁を共に開放に設定するステップと、
計測した前記水温を前記第２相関データに照合して得た前記上限値が前記全流量値として計測されるように、前記熱交換器及び前記バイパス路よりも上流側又は下流側の前記配管回路に設けられ前記全流量値を調整する調整弁を操作するステップと、
前記全流量値が前記ポンプの定格値に到達した時点の前記水温を前記第１相関データに照合して得た前記上限値が前記全流量値として計測されるように前記調整弁を操作するステップと、
計測される前記水温及び前記全流量値が前記第１相関データに乗った時点で前記第２開閉弁の設定を開放から閉止に切り替えるステップと、
計測した前記水温を前記第１相関データに照合して得た前記上限値が前記全流量値として計測されるように前記調整弁を操作するステップと、
前記水温が前記閾値を超過しなくなった時点で、前記全流量値が前記ポンプの定格値に略一致するように前記調整弁を操作するステップと、を含む残留熱除去方法。

【請求項5】

格納容器に設けられた圧力抑制室に保持されるプール水の水温を計測するステップと、
相互に並列接続する熱交換器及びバイパス路が設けられる配管回路に、前記圧力抑制室に保持されているプール水をポンプで流出させるステップと、
前記配管回路に流出された後に前記格納容器内に放出される前記プール水の全流量値を計測するステップと、
計測した前記水温が閾値を超過する場合に、前記熱交換器に流出される前記プール水の流量が、前記水温に応じて予め設定された上限値を超えないように調整するステップと、を含む残留熱除去方法において、
前記バイパス路を閉止して前記プール水を流出させた場合、前記熱交換器の除熱量が前記上限値となる前記水温と前記上限値との第１相関データを準備するステップと、
前記水温が前記閾値を超過する場合、計測した前記水温を前記第１相関データに照合して得た前記上限値が、前記熱交換器に分流する前記プール水の分流量値として計測されるように、この分流量値を調整する第１調整弁を操作するステップと、
前記全流量値が前記ポンプの定格値として計測されるように、前記バイパス路に分流する前記プール水の流量を調整する第２調整弁を操作するステップと、
前記水温が前記閾値を超過しなくなった時点で、前記第１調整弁を全開に前記第２調整弁を全閉に操作し、前記分流量値を前記定格値に略一致させるステップと、を含む残留熱除去方法。

【請求項6】

格納容器に設けられた圧力抑制室に保持されるプール水の水温を計測するステップと、
相互に並列接続する熱交換器及びバイパス路が設けられる配管回路に、前記圧力抑制室に保持されているプール水をポンプで流出させるステップと、
前記配管回路に流出された後に前記格納容器内に放出される前記プール水の全流量値を計測するステップと、
計測した前記水温が閾値を超過する場合に、前記熱交換器に流出される前記プール水の流量が、前記水温に応じて予め設定された上限値を超えないように調整するステップと、を含む残留熱除去方法において、
前記バイパス路を閉止して前記プール水を流出させた場合、前記熱交換器の除熱量が限界となる前記水温と前記上限値との第１相関データを準備するステップと、
前記全流量値が前記ポンプの定格値として計測される、前記熱交換器に分流する前記プール水の流量を調整する第１調整弁の第１弁開度と前記バイパス路に分流する前記プール水の流量を調整する第２調整弁の第２弁開度との第３相関データを準備するステップと、
前記水温が前記閾値を超過する場合、計測した前記水温を前記第１相関データに照合して対応する前記上限値を取得するステップと、
この取得した前記上限値を第３相関データに照合し対応する前記第１弁開度及び前記第２弁開度となるように前記第１調整弁及び前記第２調整弁の各々を操作するステップと、
前記水温が前記閾値を超過しなくなった時点で、前記第１弁開度が１００％及び前記第２弁開度が０％となるように前記第１調整弁及び前記第２調整弁の各々を操作するステップと、を含む残留熱除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、原子炉プラントの運転を停止した後に発生する崩壊熱を除去する残留熱除去技術に関する。

【背景技術】

【0002】

沸騰水型軽水炉には、一次系配管が破断し圧力容器内の冷却材が流出する過酷事故が発生した場合であっても、炉心の崩壊熱を適切に除去する仕組みが備わっている。そのような崩壊熱の除去機能を発揮する残留熱除去設備は、(i)低圧注水モード、(ii)格納容器冷却モード、(iii)停止時冷却モード、(iv)圧力抑制室プール水冷却モード、(v)使用済み燃料プール水冷却モードの五つの運転モードを備えている。これらのうち、(i)、(ii)の運転モードは過酷事故等が発生した非常時に実行されるもので、(iii)、(iv)、(v)の運転モードは原子炉が正常状態にある通常時に実行される。

【0003】

そして、残留熱除去設備は、圧力抑制室（サプレッションチェンバ）に収容されるプール水を水源として用い、このプール水を外部循環させる配管と、プール水に循環圧力を付与するポンプと、循環するプール水を除熱する熱交換器と、を備えている。さらにこの熱交換器で回収された排熱は、さらに海水等を冷媒とする原子炉補器冷却設備により外部放出される。

【0004】

これまで残留熱除去設備は、過酷事故が発生した時における圧力抑制室のプール水の到達上限温度を１００℃に想定し、設計されていた。つまり、圧力容器に接続する配管のうち最も口径の大きい配管が完全に破断して冷却材が圧力抑制室に流入しても、プール水の水温は１００℃を超えないとの想定を行っていた。そして、残留熱除去設備が非常時の運転モードを実施する時に要求される熱交換器の除熱容量は、除熱対象のプール水が１００℃以下であるという想定の下で設計されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許出願公告昭５８－４９９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、東日本大震災後においては、これまで想定していた規模を超える重大事故の発生を考慮する必要性が生じている。このため、圧力抑制室のプール水の到達上限温度を、従来の１００℃を超える１５０℃程度に想定することが検討されている。このようにプール水が当初の想定温度（１００℃）を超えてしまうことは、熱交換器の除熱容量をオーバーすることになる。

【0007】

上述した原子炉補器冷却設備は、残留熱除去設備の熱交換器以外にも、その他の種々の設備から排熱を回収する役割を持つ。そして、この熱交換器が除熱容量をオーバーして稼働すると、原子炉補器冷却設備の冷却能力が低下してしまう。その結果、原子炉補器冷却設備から供給される冷却水が定格温度（３５℃）を超えてしまい、その他の種々の機器の運転に支障をきたすことが懸念される。

【0008】

本来であれば、これら熱交換器及び原子炉補器冷却設備の設計を見直して、除熱容量及び冷却能力を増加させることが望ましい。しかし、既設の原子炉プラントに対し、そのような改造をすることは、極めて困難である。

【0009】

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、現有設備を最大限活用し、重大事故の発生時は熱交換器の除熱容量をオーバーしない範囲で速やかに格納容器の冷却を行える残留熱除去技術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】

【0010】

実施形態に係る残留熱除去設備は、格納容器に設けられた圧力抑制室に保持されるプール水の水温を計測する温度計と、相互に並列接続する熱交換器及びバイパス路が設けられる配管回路と、前記圧力抑制室に保持されているプール水を前記配管回路に流出させるポンプと、前記配管回路に流出された後に前記格納容器内に放出される前記プール水の全流量値を計測する流量計と、を備える原子力プラントの残留熱除去設備において、計測した前記水温が閾値を超過する場合に、前記熱交換器に流出させる前記プール水の流量が、前記水温に応じて予め設定された上限値を超えないように調整される。

【発明の効果】

【0011】

本発明の実施形態により、現有設備を最大限活用し、過酷事故の発生時は熱交換器の除熱容量をオーバーしない範囲で速やかに格納容器の冷却を行える残留熱除去技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る残留熱除去設備の回路図。

【図2】第１実施形態に係る残留熱除去設備の制御部のブロック図。

【図3】第１相関データ及び第２相関データを示すグラフ。

【図4】第１実施形態に係る残留熱除去設備の動作説明図。

【図5】本発明の第２実施形態に係る残留熱除去設備の回路図。

【図6】第２実施形態に係る残留熱除去設備の制御部のブロック図。

【図7】第２実施形態及び第３実施形態に係る残留熱除去設備の動作説明図。

【図8】本発明の第３実施形態に係る残留熱除去設備の回路図。

【図9】第３実施形態に係る残留熱除去設備の制御部のブロック図。

【図10】第３相関データを示すグラフ。

【図11】各実施形態に係る残留熱除去設備の運転方法のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る残留熱除去設備１０Ａ（１０）の回路図である。各実施形態の残留熱除去設備１０は、格納容器２５に設けられた圧力抑制室３５に保持されるプール水３６の水温Ｔ_pを計測する温度計３７と、相互に並列接続する熱交換器１５及びバイパス路１６が設けられる配管回路２０と、圧力抑制室３５に保持されているプール水３６を配管回路２０（の上流側２０ｂ）に流出させるポンプ１７と、配管回路２０に流出された後に格納容器２５内に放出されるプール水３６の全流量値Ｆ_aを計測する流量計１３と、を備えている。

【0014】

そして、各実施形態の残留熱除去設備１０は、計測した水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過する場合（Ｔ_h＜Ｔ_p；図４，図７参照）に、熱交換器１５に流出させるプール水３６の流量が、水温Ｔ_pに応じて予め設定された上限値を超えないように調整される。

【0015】

なお各実施形態において、プール水３６の水温Ｔ_pは、圧力抑制室３５に保持されているプール水３６の温度を計測したものを採用している。しかし、プール水３６の水温Ｔ_pの計測位置は、これに限定されることはなく、圧力抑制室３５から熱交換器１５に至る配管の任意位置で計測されたものを採用することができる。

【0016】

なお残留熱除去設備１０は、一系統の配管回路２０に一台のポンプ１７及び一台の熱交換器１５が少なくとも接続されてループが形成されているが、このようなループが複数設けられている。また配管回路２０に設けられている各々の弁は、白抜表示が対応する配管を開放状態にしており、黒抜表示が対応する配管を閉止状態にしている。

【0017】

図１に示すように各実施形態の残留熱除去設備１０が適用される原子力プラント９０は、核燃料の核分裂により発熱する炉心２４及び炉水２３を密閉収容する圧力容器２８と、この圧力容器２８及び制御棒駆動機構（図示略）等を密閉収容し放射性物質の放散を防止する格納容器２５と、炉心２４により炉水２３を加熱して発生させた蒸気の熱エネルギーを回転運動エネルギーに変換するタービン（図示略）と、この回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機（図示略）と、タービンで仕事をした蒸気を冷却し凝縮して復水にする復水器（図示略）と、を有している。

【0018】

圧力抑制室３５は、格納容器２５の下部に設けられており、圧力容器２８の内圧が上昇した時に蒸気を逃がしてその内圧の上昇を抑制する。また過酷事故が発生し、上述した図示略の機器と圧力容器２８とを接続する配管が破断したときは、配管の破断口から放出された炉水２３は、圧力抑制室３５に溜まりプール水３６となる。そして、このプール水３６は、残留熱除去設備１０により圧力容器２８の内側又は外側に循環供給され、炉心２４を冠水させたり蒸気を冷却・凝縮して圧力上昇を抑制したりする。

【0019】

配管回路２０の分岐配管４８は、圧力容器２８から炉水２３が格納容器２５に流出する事故が発生した場合、炉心２４が気相に露出し過熱することを防止するため、プール水３６を圧力容器２８の上部から注入するものである。この場合、調整弁１８，１９を全閉し、分岐配管４５，４７を閉止して、熱交換器１５で除熱を行わずプール水３６を圧力容器２８に注入する。

【0020】

配管回路２０の下流側２０ａ先端は、ドライウェルスプレイスパージャ２７が接続されている。圧力容器２８から炉水２３が格納容器２５に流出する事故が発生した場合、この炉水２３が蒸気となって格納容器２５の内部の温度・圧力を上昇させる。このとき、調整弁１８を開放しプール水３６をドライウェルスプレイスパージャ２７から放出して、ドライウェル空間部２６の温度を下げて、蒸気を凝縮し圧力上昇を抑制する。またこのとき、分岐配管４６の調整弁１８を開放し、プール水３６を圧力抑制室スプレイスパージャ４４から放出する場合もある。

【0021】

配管回路２０の分岐配管４５は、圧力抑制室３５に保持されるプール水３６を冷却するときに使用するものである。通常運転時に圧力容器２８の蒸気を圧力抑制室３５に逃がして圧力上昇を抑制した場合、過熱したプール水３６を冷却する。この場合、調整弁１８，１９を全閉し、分岐配管４７,４８を閉止し、さらにバイパス路１６に接続する第２開閉弁１２を全閉して、プール水３６の全量を除熱してから注入する。

【0022】

配管回路２０の分岐配管４７は、通常運転時の原子炉停止中の崩壊熱の除去に用いるものである。原子炉再循環系（図示略）から炉水２３を取水し、熱交換器１５で全量を除熱してから、圧力容器２８の内部に戻す。この場合、調整弁１８，１９を全閉し、分岐配管４５,４８を閉止し、さらにバイパス路１６に接続する第２開閉弁１２を全閉して、プール水３６の全量を除熱してから注入する。

【0023】

原子炉補器冷却設備６０は、残留熱除去設備１０の熱交換器１５を含む、原子力プラント９０の種々の設備６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）から排熱を回収する。そして、これら熱交換器１５や設備６１は、冷却水６３を循環させる循環路６５を介して冷却設備６６に接続されている。この冷却設備６６は、海水等を冷媒６８とし、熱交換器１５や設備６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）から回収した排熱を海洋等に外部放出する。

【0024】

そして熱交換器１５や設備６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）の各々に供給される冷却水６３は、それぞれに接続され流量調節弁６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ）を調節することにより供給量が調節される。そして冷却設備６６は、初期温度Ｔ_wが定格温度（３５℃）を超えないように、冷却水６３を冷却制御する。また循環ポンプ６７は、熱交換器１５が必要とする流量Ｆ_dやその他の設備６１が必要とする流量の冷却水６３を供給するように、冷却水６３を循環させる。

【0025】

図２は、第１実施形態に係る残留熱除去設備１０Ａの制御部５０Ａのブロック図であり、図３は第１相関データＤ₁及び第２相関データＤ₂を示すグラフである。このように制御部５０Ａは、バイパス路１６（図１）を閉止してプール水３６を流出させた場合に熱交換器１５の除熱量が限界となる水温Ｔ_pと上限値Ｆとの第１相関データＤ₁を保持する第１保持部５１と、バイパス路１６を開放してプール水３６を流出させた場合に熱交換器１５の除熱量が限界となる水温Ｔ_pと上限値Ｆとの第２相関データＤ₂を保持する第２保持部５２と、熱交換器１５及びバイパス路１６よりも下流側２０ａ（又は上流側２０ｂ）の配管回路２０に設けられ全流量値Ｆ_aを調整する調整弁１８を操作する操作部３８と、熱交換器１５に分流するプール水３６を開放／閉止する第１開閉弁１１及びバイパス路１６に分流するプール水３６を開放／閉止する第２開閉弁１２の設定を切り替える切替部３９と、を備えている。

【0026】

さらに制御部５０Ａは、温度計３７から水温Ｔ_pの計測データを受信する水温受信部５７と、流量計１３から全流量値Ｆ_aの計測データを受信する全流量値受信部５８と、を有している。そして判定部５４において上述した操作部３８及び切替部３９における動作を判定している。

【0027】

第１相関データＤ₁は、第１開閉弁１１を全開にし第２開閉弁１２を全閉にして、熱交換器１５に流入するプール水３６の水温Ｔ_pに対し、除熱量が設計上の限界となるような全流量値Ｆ_aを、熱交換器１５の性能計算で求めている。第２相関データＤ₂は、第１開閉弁１１及び第２開閉弁１２を全開にして、熱交換器１５に流入するプール水３６の水温Ｔ_pに対し、除熱量が設計上の限界となるような全流量値Ｆ_aを、熱交換器１５の性能計算で求めている。なお第１相関データＤ₁は、図４に示すように、水温Ｔ_pの閾値Ｔ_hとポンプ流量値の定格値Ｆ_rとの交点座標を通るように設定される。

【0028】

図４は第１実施形態に係る残留熱除去設備１０Ａの動作説明図である。第１実施形態の制御部５０Ａは、水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過する場合（Ｔ_h＜Ｔ_p）、第１開閉弁１１（図１）及び第２開閉弁１２を共に開放に設定する。そして、計測した水温Ｔ_pを第２相関データＤ₂に照合して得た上限値Ｆが全流量値Ｆ_aとして計測されるように調整弁１８を操作する。さらに、この全流量値Ｆ_aがポンプ１７の定格値Ｆ_rに到達した時点Ｐ₁の水温Ｔ_pを第１相関データＤ₁に照合して得た上限値Ｆが全流量値Ｆ_aとして計測されるように調整弁１８を操作する。

【0029】

さらに、計測される水温Ｔ_p及び全流量値Ｆ_aが第１相関データＤ₁に乗った時点Ｐ₂で第２開閉弁１２の設定を開放から閉止に切り替える。そして、計測した水温Ｔ_pを第１相関データＤ₁に照合して得た上限値Ｆが全流量値Ｆ_aとして計測されるように調整弁１８を操作する。そして、水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過しなくなった時点Ｐ₃（Ｔ_p＜Ｔ_h）で、全流量値Ｆ_aがポンプ１７の定格値Ｆ_rに略一致するように調整弁１８を操作する。

【0030】

なお第１実施形態の上述の説明において、全流量値Ｆ_aの調整に調整弁１８のみを操作する運用例を示したが、分岐配管４６の調整弁１９も併せて操作する運用もある。また調整弁１８，１９を閉止してスプレーを行わず、分岐配管４５の調整弁を調節して熱交換器１５及び圧力抑制室３５のみでプール水３６を循環させる場合もある。

【0031】

また第１実施形態の上述の説明において、水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過する場合に、第１開閉弁１１及び第２開閉弁１２を共に開放に設定する運用例を示した。しかし第１実施形態は、第１開閉弁１１を開放に常時設定し、第２開閉弁１２を閉止に常時設定する運用も考えられる。この場合、計測した水温Ｔ_pを第１相関データＤ₁に照合して得た上限値Ｆが全流量値Ｆ_aとして計測されるように調整弁１８を操作する。そして、水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過しなくなった時点Ｐ₃（Ｔ_p＜Ｔ_h）で、全流量値Ｆ_aがポンプ１７の定格値Ｆ_rに略一致するように調整弁１８を操作する。

【0032】

第１実施形態によれば、第１開閉弁１１及び第２開閉弁１２を「全開」「全閉」のいずれかに切り替えることで、現有の残留熱除去設備１０を改造することなく、過酷事故の発生時に、熱交換器１５の除熱容量がオーバーすることを避けながら、格納容器２５を速やかに冷却することができる。

【0033】

なお、本実施形態では、熱交換器１５おける除熱量が設計上の限界になるように、この熱交換器１５に流出させるプール水３６の流量を、上限値に調整するものとして説明したが、熱熱交換器の除熱量の観点では、この上限値よりも低ければ一致してなくともよい。プール水３６を冷却する観点から、熱交換器１５おける除熱量が設計上の限界に略一致することが望ましいものである。

【0034】

（第２実施形態）
次に図５を参照して本発明における第２実施形態について説明する。図５は本発明の第２実施形態に係る残留熱除去設備１０Ｂの回路図である。図６は第２実施形態に係る残留熱除去設備１０Ｂの制御部５０Ｂのブロック図である。なお、図５において図１と共通の構成又は機能もしくは図６において図２と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0035】

このように第２実施形態の制御部５０Ｂは、第１実施形態と同様に第１相関データＤ₁を保持する第１保持部５１と、熱交換器１５に分流するプール水３６の分流量値Ｆ_bを調整する第１調整弁２１を操作する第１操作部３１と、バイパス路１６に分流するプール水３６の流量を調整する第２調整弁２２を操作する第２操作部３２と、を備えている。

【0036】

さらに制御部５０Ｂは、上述した水温Ｔ_pの受信部５７及び全流量値Ｆ_aの受信部５８に加え、流量計２９から分流量値Ｆ_bの計測データを受信する分流量値受信部５９を有している。そして判定部５４において上述した第１操作部３１及び第２操作部３２の動作を判定している。

【0037】

図７は第２実施形態に係る残留熱除去設備１０Ｂの動作説明図である。第２実施形態の制御部５０Ｂは、水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過する場合（Ｔ_h＜Ｔ_p）、計測した水温Ｔ_pを第１相関データＤ₁に照合して得た上限値Ｆが分流量値Ｆ_bとして計測されるように第１調整弁２１を操作する。そして全流量値Ｆ_aが定格値Ｆ_rとして計測されるように第２調整弁２２を操作する。そして水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過しなくなった時点Ｐ₄（Ｔ_p＜Ｔ_h）で、第１調整弁２１を全開に第２調整弁２２を全閉に操作し、分流量値Ｆ_bを定格値Ｆ_rに略一致させる。

【0038】

第２実施形態によれば、プール水３６の水温Ｔ_pにかかわらず、全流量値Ｆ_aを定格値Ｆ_rに一致させて、配管回路２０にプール水３６を循環させることができる。これにより過酷事故の発生時に、熱交換器１５の除熱容量がオーバーすることを避けながら、格納容器２５を速やかに冷却することができる。

【0039】

（第３実施形態）
次に図８を参照して本発明における第３実施形態について説明する。図８は本発明の第３実施形態に係る残留熱除去設備１０Ｃの回路図である。図９は、第３実施形態に係る残留熱除去設備１０Ｃの制御部５０Ｃのブロック図である。なお、図８において図１又は図５と共通の構成又は機能もしくは図９において図２又は図６と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0040】

このように第３実施形態の残留熱除去設備１０Ｃは、第１調整弁２１の第１弁開度Ａ₁を検出する第１開度計４１と、第２調整弁２２の第２弁開度Ａ₂を検出する第２開度計４２と、をさらに備えている。そして、制御部５０Ｃは、第１実施形態又は第２実施形態と同様に第１相関データを保持する第１保持部５１と、熱交換器１５に分流するプール水３６の流量を調整する第１調整弁２１を操作する第１操作部３１と、バイパス路１６に分流するプール水３６の流量を調整する第２調整弁２２を操作する第２操作部３２と、全流量値Ｆ_aがポンプ１７の定格値Ｆ_rとして計測される第１弁開度Ａ₁と第２弁開度Ａ₂との第３相関データＤ₃を保持する第３保持部５３と、を備えている。

【0041】

さらに制御部５０Ｃは、上述した水温Ｔ_pの受信部５７及び全流量値Ｆ_aの受信部５８に加え、第１開度計４１及び第２開度計４２から各々の第１弁開度Ａ₁及び第２弁開度Ａ₂の検出データを受信する弁開度情報受信部５６を有している。そして判定部５４において上述した第１操作部３１及び第２操作部３２における動作を判定している。

【0042】

図１０は第３相関データを示すグラフである。図７及び図１０を参照して第３実施形態に係る残留熱除去設備１０Ｃの動作を説明する。第３実施形態の制御部５０Ｃは、水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過する場合（Ｔ_h＜Ｔ_p）、計測した水温Ｔ_pを第１相関データＤ₁に照合して対応する上限値Ｆを取得する。そして、この取得した上限値Ｆを第３相関データＤ₃に照合し対応する第１弁開度Ａ₁及び前記第２弁開度Ａ₂となるように第１調整弁２１及び第２調整弁２２の各々を操作する。そして、水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過しなくなった時点Ｐ₄（Ｔ_p＜Ｔ_h）で、第１弁開度Ａ₁が１００％及び第２弁開度Ａ₂が０％となるように第１調整弁２１及び第２調整弁２２の各々を操作する。

【0043】

第３実施形態によれば、配管回路２０を改造することなく、プール水３６の水温Ｔ_pにかかわらず、全流量値Ｆ_aを定格値Ｆ_rに一致させて、プール水３６を配管回路２０に循環させることができる。これにより過酷事故の発生時に、熱交換器１５の除熱容量がオーバーすることを避けながら、格納容器２５を速やかに冷却することができる。

【0044】

なお、各実施形態の説明において、第１開閉弁１１，第２開閉弁１２，第１調整弁２１、第２調整弁２２、調整弁１８，１９は、制御部５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）から自動制御するものを例示した。しかし、これらの弁は、運転員による遠隔手動操作される場合もある。

【0045】

図１１のフローチャートに基づいて各実施形態に係る残留熱除去設備１０の運転方法を説明する（適宜、図１参照）。まず、判定を実施するための閾値Ｔ_hを取得する（Ｓ１１）。圧力抑制室３５に保持されるプール水３６の水温Ｔ_pを温度計３７で計測する（Ｓ１２）。

【0046】

そして、計測した水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過する場合（Ｓ１３ Ｙｅｓ）、バイパス路１６を開放設定にして（Ｓ１４）プール水３６を分流させ、さらに熱交換器１５が設けられる配管回路２０を開放設定して（Ｓ１５）プール水３６を分流させ除熱する。

【0047】

この水温Ｔ_pが閾値Ｔ_hを超過する場合（Ｓ１３ Ｙｅｓ）の具体的な運転動作は、各実施形態において相違し、次の通りである。第１実施形態では、第１相関データＤ₁及び第２相関データＤ₂を参照し、第１開閉弁１１及び第２開閉弁１２の「全開」「全閉」設定の切替と調整弁１８の操作とにより実施する。第２実施形態では、熱交換器１５に分流するプール水３６の分流量値Ｆ_bが第１相関データＤ₁に基づくように、かつ全流量値Ｆ_aが定格値Ｆ_rに略一致するように第１調整弁２１及び第２調整弁２２を調整する。第３実施形態では、プール水３６の水温Ｔ_pに対応する第１調整弁２１及び第２調整弁２２の開度を第３相関データＤ₃に基づいて調整し、全流量値Ｆ_aを定格値Ｆ_rに略一致させる。

【0048】

さらにプール水３６の水温Ｔ_pの計測を続け（Ｓ１６ Ｎｏ，Ｓ１２）、計測した水温Ｔpが閾値Ｔ_hを超過しなくなったところで（Ｓ１３ Ｎｏ）、バイパス路１６を閉止設定にする（Ｓ１７）。そして、熱交換器１５が設けられる配管回路２０を開放設定にし（Ｓ１５）、プール水３６の全量を除熱する。そして、格納容器２５が十分に冷却したところで、残留熱除去設備１０の運転モードを終了させる（Ｓ１６ Ｙｅｓ、ＥＮＤ）。

【0049】

以上述べた少なくともひとつの実施形態の残留熱除去設備によれば、プール水の水温に従って熱交換器のバイパス路を開放／閉止することにより、現有設備を最大限活用し重大事故の発生時は熱交換器の除熱容量をオーバーしない範囲で速やかに格納容器の冷却を行うことが可能となる。

【0050】

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、組み合わせ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。

【0051】

例えば、オペレータが、水温と流量の計測データを読み取り、予め作成された流量の上限値と水温の関係のデータと照合して、弁の操作を行ってもよい。流量の上限と水温の関係のデータを用いて弁を操作することにより、オペレータが確実に熱交換器１５におけるプール水３６の除熱量が設計上限値を超えないように制御することができる。また、上限値Ｆを、熱交換器１５の除熱量が設計上の限界と一致するように設定するものとして説明したが、これは、除熱量の設計上の限界から安全性のマージンを考慮した分だけ低い除熱量に対応して上限値Ｆを設定した場合をも含む。

【符号の説明】

【0052】

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）…残留熱除去設備、１１…第１開閉弁、１２…第２開閉弁、１３…流量計、１４…流量計、１５…熱交換器、１６…バイパス路、１７…ポンプ、１８…調整弁、２０…配管回路、２０ａ…上流側の配管回路、２０ｂ…下流側の配管回路、２１…第１調整弁、２２…第２調整弁、２３…炉水、２４…炉心、２５…格納容器、２６…ドライウェル空間部、２７…ドライウェルスプレイスパージャ、２８…圧力容器、３１…第１操作部、３２…第２操作部、３５…圧力抑制室、３６…プール水、３７…温度計、３８…操作部、３９…切替部、４１…第１開度計、４２…第２開度計、４４…圧力抑制室スプレイスパージャ、４５，４６，４７，４８…分岐配管、５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）…制御部、５１…第１保持部、５２…第２保持部、５３…第３保持部、５４…判定部、５６…弁開度情報受信部、５７…水温受信部、５８…全流量値受信部、５９…分流量値受信部、６０…原子炉補器冷却設備、６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）…その他の設備、６２…流量調節弁、６３…冷却水、６５…循環路、６６…冷却設備、
６７…循環ポンプ、６８…冷媒、９０…原子力プラント、Ｔ_p…水温、Ｔ_h…閾値、Ｆ_a…全流量値、Ｆ_b…分流量値、Ｆ_r…定格値、Ｄ₁…第１相関データ、Ｄ₂…第２相関データ、Ｐ（Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄）…時点。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】