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235 M M - m m c E=mc 2 235 () 235 () (BWR) (PWR, BWR) Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 2
実用化されている発電用原子炉 型式 略称 燃料 減速材 冷却材 軽水減速 加圧水型 PWR 低濃縮ウラン軽水軽水沸騰水型 BWR 低濃縮ウラン軽水軽水 ガス冷却型 (GCR- MAGNOX) 天然ウラン 黒鉛 炭酸ガス 黒鉛減速 改良ガス冷却型 AGR 低濃縮ウラン 黒鉛 炭酸ガス 熱中性子炉 重水減速 高温ガス冷却型重水型加圧重水冷却沸騰軽水冷却 HTGR (HWR) CANDU- PHW CANDU- BLW 高濃縮ウランとトリウム 黒鉛 ヘリウム 天然ウラン重水重水 天然ウランまたは微濃縮ウラン 重水 軽水 新型転換炉 ATR 微濃縮ウラン ( プルトニウム富化 ) 重水 軽水 高速中性子炉 高速増殖型 FBR 高濃縮ウランまたはプルトニウム なし ナトリウム Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 3
1. (1)(PWR) () () (1)3~4 代表的 PWRの主要パラメタ ループ数 ー 4 電気出力 (MWe) 1,180 熱出力 (MWt) 3,423 一次冷却水温度 ( ) 325/289 一次系圧力 ( 運転中 ) (MPa) 15.2 蒸気圧力 ( 入口 ) (MPa) 5.6 蒸気温度 ( 入口 ) ( ) 270 1kg/cm2=0.098MPa 0.1MPa Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 4
(2)(BWR) () 代表的 BWRの主要パラメタ 項目 第二次改良 電気出力 (MWe) 約 1100 熱出力 (MWt) 3,293 原子炉設計圧力 (MPa) 8.61 原子炉運転圧力 (MPa) 7.03 主蒸気圧力 ( 入口 ) (MPa) 6.55 主蒸気温度 ( 入口 ) ( ) 282 主蒸気流量 (t/h) 6,410 最終段翼長 ( インチ ) 41 再循環ポンプ 外部 Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 5
Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 6 50Hz1500rpm,60Hz 1800rpm4 PWR () ( ) * * 238235 BWR () =
2. PWR BWR (1) ( )() () PWR300 1000 500 (Cb)ppm 250 0 20 40 60 80 100 % PWR 0 0 8000 16000 (MWD/MTU) Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 7 Tavg Tt
PWR() () (ex. 157.2kg/cm 2 g) 164kg/cm 2 g 15% 4070% Tavg() 15 %Tavg Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 8
Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 9 PWR G -2-1
() (p.7) (B) B B -1-2 3 Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 10
(2) PWR () 100 50(%) BWR 100% 100% 75% 0 20 40 60 80 100 ()(%) Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 11
Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 12 BWR() () 30% 50% 225% 2 2 1 MG () 25100% 100%
BWR + TD- MD- P 1 (Pressure) + + S 1 (Speed) G (MG) MD TB Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 13 +
3. PWR 1 out of 2 2 out of 4 2 out of 3 10% 2out of 4 10 T 1 T 2 30 OR AND BWR 1 out of 32 1out of 22 1 out of 22 30% Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 14
事故ありで不動作の確率をq, p=1-q 数値例 事故なしで動作する確率 r, s=1-r 事故あり q=0.1 事故なし r=0.1 動作数 事故あり 事故なし 動作数 確率 累計 確率 累計 0 qqq sss 0 0.0010 1.0000 0.7290 1.0000 2 out of 3 1 3qqp 3ssr 1 0.0270 0.9990 0.2430 0.2710 2 3qpp 3srr 2 0.2430 0.9720 0.0270 0.0280 3 ppp rrr 3 0.7290 0.7290 0.0010 0.0010 1 out of 2 事故あり 事故なし 動作数 事故あり 事故なし 動作数 確率 累計 確率 累計 0 qq ss 0 0.010 1.000 0.810 1.000 1 2qp 2sr 1 0.180 0.990 0.180 0.190 2 pp rr 2 0.810 0.810 0.010 0.010 q-0.1,r=0.1 2/3 : 1/2 : 2/4 1.0.972: 0.990: 0.9963 2.0.028: 0.190: 0.0523 2/3, 2/4 1/2. 2/4 2 out of 4 事故あり 事故なし 動作数 事故あり 事故なし 動作数 確率 累計 確率 累計 0 qqqq ssss 0 0.0001 1.0000 0.6561 1.0000 1 4qqqp 4sssr 1 0.0036 0.9999 0.2916 0.3439 2 6qqpp 6ssrr 2 0.0486 0.9963 0.0486 0.0523 3 4qppp 4srrr 3 0.2916 0.9477 0.0036 0.0037 4 pppp rrrr 4 0.6561 0.6561 0.0001 0.0001 Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 15
4. (PWR) 1414 264 1 24 9 64 () =thimble= =cluster= 制御棒クラスタ諸元 吸収材 Ag-In-Cd 駆動方式 通常時磁気ジャック式 スクラム時自重 駆動速度 約 114cm/min 被覆材料 ステンレス鋼 吸収有効長さ 約 3.66m Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 16
Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 17 4. (BWR) 14cm 4.47m 7 12mm 0.9mm -2 UO2 He 8 88 99 () 25cm 0.70.8cm 88
Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 18 BWR 2 10 2 23 1/2~1/3 % 0.1% 10 () ABWR
5. (PWR) *annulus= () a. Zr() b. Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 19
PWR N 2 X B A C / X Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 20
5. (BWR) (-) (1) (LPCS:Low Pressure Core Spray System ) 20 kg/cm 2 (2) (LPCI:Low Pressure Coolant Injection System ) 10kg/cm 2 (3) (HPCS:High Pressure Core Spray System ) (4) (ADS: Automatic Depressurization System) (120) Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 21
Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 22 Y Y A C Y B A A B C BWR
6. PWR(3,4) 1. APWR 2. 3. 4.52 項目 APWR 基本仕様 第二次改良標準化仕様 1 プラント出力 電気出力 約 137 万 kwe 約 118 万 kwe 熱出力 382.3 万 kwt 341.1 万 kwt 2 炉心設計 燃料集合体数 ( シンブル数 ) 19*19(16), 193 体 17*17(24), 193 体 制御棒種類 出力制御 減速材調整 負荷追従用の3 種類 出力制御用のみ 3 制御棒駆動 駆動方式 減速材調整用 : 水圧負荷追従用 : ラッチ式磁気ジャック駆動出力制御 : ラッチ式磁気出力制御 : ラッチ式磁気ジャック駆動ジャック駆動 4 一次冷却設備 一次冷却材回路数 4 4 原子炉容器内径 * 全高 5.1m*16.2m 4.4m*12.6m 蒸気発生器内径 * 全高 4.8m*20.8m 4.3m*20.6m 一次冷却材ポンプ 8000ps/ 台 6000ps/ 台 5 工学的安全施設 非常用炉心冷却設備 蓄圧タンク 4 台 蓄圧タンク 4 台高圧注入系 2 系列 格納容器冷却設備 ファンクーラ方式とスプレイ冷却方式の併用 低圧注入系 2 系列 6 原子炉補助施設 化学体積制御装置 充填ポンプ 2 台 充填ポンプ 2 台高圧注入ポンプと兼用 7 タービン設備 形式 TC6F52" TC6F44" Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 23
6. BWR(ABWR)(6,7) () 項 目 ABWR 基本仕様 第二次改良標準化仕様 1 プラント出力 電気出力 約 136 万 kwe 約 110 万 kwe 熱出力 392.6 万 kwt 329.3 万 kwt 2 炉心設計 燃料集合体数 872 本 764 本 制御棒本数 205 本 185 本 3 制御棒駆動 駆動方式 出力制御 : 電動 出力制御 : 水圧 スクラム : 水圧 スクラム : 水圧 4 原子炉再循環 再循環方式 インターナルポンプ 外部ループポンプ2 台 + ポンプ台数 10 台 ジェットポンプ20 台 5 非常用炉心冷却系 高圧 ECCS 原子炉隔離時冷却系 :1 高圧炉心スプレイ系 :1 高圧炉心注水系 :2 低圧 ECCS 低圧注水系 :3 低圧炉心スプレイ系 :3 自動減圧系 :3 自動減圧系 :2 6 残留熱除去系 系統区分数 3 区分 2 区分 系統 機器 非常用炉心冷却系と共用 非常用炉心冷却系と共用 7 格納容器 構造 円筒建屋一体型鉄筋コンクリート製 全高 約 36m 約 48m 最大内径 約 29m 約 29m 8 タービン設備 形式 TC6F52" TC6F41" ヒートサイクル 2 段再熱 再熱なし 抽気段数 6 6 給水加熱器ドレイン系 ポンプアップ カスケード 給水ポンプタービン駆動 2 台 2 台 給水ポンプ電動機駆動 1 台 ( 標準?),K6,7は2 台 2 台 最終給水温度 215.5 215.5 鋼製 MARK-I 改良型または MARK-Ⅱ 改良型 Copyright (c) 2011 宮田明則技術士事務所 24