CN101779253B - pH值调节系统及pH值调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种pH值调节系统及pH值调节方法，该pH值调节系统具备：燃料更换用水槽(35)，其配设在收纳核反应堆的核反应堆收纳外壳(10)内，且可以贮存冷却水；pH值调节装置(37)，其配设在燃料更换用水槽(35)的上方，收纳pH值调节剂。pH值调节装置(37)使溶解或混合有pH值调节剂的pH值调节溶液流向下方的燃料更换用水槽(35)，由此即使难以在燃料更换用水槽的底板上配设pH值调节装置，也能够恰当地进行核反应堆收纳外壳(10)内的pH值调节。

Description

pH值调节系统及pH值调节方法

技术领域

本发明涉及pH值调节系统及pH值调节方法，在收纳于核反应堆收纳外壳内的核反应堆产生异常时，调节核反应堆收纳外壳内的pH值。

背景技术

作为现有的原子能发电设备，已知有具备压水型核反应堆的原子能发电设备，在该原子能发电设备中，压水型核反应堆、蒸汽发生器等一次冷却系统收纳于核反应堆收纳外壳内(例如，参照非专利文献1)。这时，假想产生异常状况而在核反应堆收纳外壳周围设有向核反应堆收纳外壳内喷洒喷淋水的喷淋设备。

如图10所示，该喷淋设备具备：燃料更换用水箱，其配设于核反应堆收纳外壳的外部并成为水源；喷淋环，其配设于核反应堆收纳外壳内；第一喷淋管道，其将燃料更换用水箱和喷淋环连接；喷淋泵，其设置于第一喷淋管道。另外，在该喷淋设备设有收纳容器再循环贮水槽，该收纳容器再循环贮水槽设置于核反应堆收纳外壳内的底部，并且贮存所喷洒的喷淋水，收纳容器再循环贮水槽经由第二喷淋管道连接于燃料更换用水箱和喷淋泵之间的第一喷淋管道。

在此，当假想产生了异常状况时，因蒸发的一次冷却液(轻水)而导致核反应堆收纳外壳内的压力升高。这时，通过使喷淋设备工作，具体而言，通过驱动喷淋泵，且从燃料更换用水箱经由喷淋环向核反应堆收纳外壳内喷洒喷淋水，来冷却核反应堆收纳外壳内，由此，使核反应堆收纳外壳内的压力降低。之后，所喷洒的喷淋水贮存于收纳容器再循环贮水槽，并且贮存的喷淋水流过第二喷淋管道再次从喷淋环进行喷洒。即，喷淋设备构成为使喷淋水在核反应堆收纳外壳内进行循环。

另外，在喷淋设备上设有：除去碘药品罐，其用于除去蒸发的轻水中所含的放射性碘，并贮存除去碘药品；喷淋排出装置，其设置于第一喷淋管道；药品注入流路，其将除去碘药品罐和喷淋排出装置连接；开关阀，其设置于药品注入流路。由此，在产生异常时，通过打开开关阀，且经由喷淋排出装置向第一喷淋管道注入除去碘药品，使除去碘药品和喷淋水混合，将该混合液喷洒到核反应堆收纳外壳内，由此除去核反应堆收纳外壳内的放射性碘。

在这种情况下，作为除去碘药品，通常使用强碱苛性苏打，因此为了减轻药品的管理/运用及药品注入管道阀门的试验负担，也采用以下所示的pH值调节方式。

已知有如下结构，例如，将收纳有磷酸三钠(TSP)等pH值调节剂的筛网的筐配置于核反应堆收纳外壳内的外周壁附近的基础水平(收纳容器再循环贮水槽的底板)(例如，参照非专利文献2)。根据该结构，在产生异常时，当由喷淋设备喷洒喷淋水时，收纳容器再循环贮水槽充满喷淋水。于是，配设于收纳容器再循环贮水槽的底板的筐浸没，收纳于筐内部的pH值调节剂经由筛网溶于喷淋水。之后，通过喷淋设备使溶有pH值调节剂的喷淋水在核反应堆收纳外壳内进行循环，由此可以调节核反应堆收纳外壳内的pH值。而且，通过调节核反应堆收纳外壳内的pH值，能够将放射性碘留在溶液中。

另外，通过调节核反应堆收纳外壳内的pH值，能够抑制核反应堆收纳外壳内的结构材料及各种设备的耐久力降低。即，为将由核裂变反应生成的中子减速而在轻水中溶解有硼酸，因此轻水的pH值低呈酸性。而且，再循环水可能会导致事故后在长时期内进行再循环的设备/管道的材料的耐久力降低。但是，通过进行调节以使核反应堆收纳外壳内的pH值成为中性，从而能够抑制设备、管道的耐久力降低。

非专利文献1：“玄海原子能发电站核反应堆设置变更许可申请书(3、4号核反应堆设施的变更)”，九州电力株式会社、平成2年4月、附带文件八p.8-5-8～8-5-10及p.8-5-18

非专利文献2：J.A.Reinhart Site Director/Fort Calhoun Station、“FortCalhoun Station，Unit No.1 License Amendment Request(LAR)‘Change ofContainment Building Sump Buffering Agent from Trisodium Phosphate toSodium Tetraborate’”、[online]、2006年8月21日、U.S.NRC、[2007年10月17日检索]、英特网<URL：http://www.nrc.gov/→选择Electrpnic ReadingRoom→选择Documents in ADAMS→选择Web-based access→选择BeginADAMS Search→输入“ML062340039”→选择Rank 5.(80)>

但是，在原子能发电设备中，在设计方面，有时难以在收纳容器再循环贮水槽的底板上设置上述筐。例如，存在如下情况：在设置于收纳外壳底部的贮水槽中总是充满硼酸水溶液的情况、不能确保将筐配置于收纳容器再循环贮水槽的底板上的空间的情况等。

发明内容

因此，本发明的课题在于，提供一种pH值调节系统及pH值调节方法，即使难以在内部贮水槽的底板上配设pH值调节装置，也能够适当地进行核反应堆收纳外壳内的pH值调节。

本发明的pH值调节系统的特征在于，具备：内部贮水槽，其配设在收纳核反应堆的核反应堆收纳外壳内，能够贮存冷却水；pH值调节装置，其配设于内部贮水槽的上方，收纳pH值调节剂，其中，pH值调节装置使溶解或混合有pH值调节剂的pH值调节溶液流向下方的内部贮水槽。

在这种情况下，优选pH值调节剂构成为粉末状。

在这种情况下，优选还具备溶剂注入装置，在产生异常时，该溶剂注入装置可将溶解或稀释pH值调节剂的溶剂注入pH值调节装置，pH值调节装置使pH值调节剂溶解或混合于由溶剂注入装置注入的溶剂，生成pH值调节溶液，使生成的pH值调节溶液流向下方的内部贮水槽。

在这种情况下，优选还具备喷洒装置，在产生异常时，该喷洒装置可将贮存于内部贮水槽的冷却水喷洒到核反应堆收纳外壳的内部，喷洒装置兼作溶剂注入装置，并且冷却水作为溶剂来使用，pH值调节装置配设于喷洒装置的下方。

另一方面，还具备外部贮水槽，该外部贮水槽设置于核反应堆收纳外壳的外部，能够贮存溶剂，溶剂注入装置也可以将贮存于外部贮水槽的溶剂注入pH值调节装置。

另外，溶剂注入装置也可以将贮存于内部贮水槽的冷却水作为溶剂注入pH值调节装置。

另外，在这些情况下，优选pH值调节装置具有：pH值调节剂；筐，其在内部包含pH值调节剂；筐收纳容器，其收纳筐，其中，在筐收纳容器形成有：流入口，其用于使从溶剂注入装置注入的溶剂流入；流出口，其用于使在溶剂中溶解或混合有pH值调节剂的pH值调节溶液流向内部贮水槽。

在这种情况下，优选筐收纳容器的流出口由溢流管构成，溢流管的起始端位于筐收纳容器的底部。

另外，在这种情况下，优选溢流管的终端与内部贮水槽连接。

另外，在这种情况下，优选pH值调节装置还具有通气管，该通气管设置于溢流管，并且用于使溢流管的管路内向大气敞开。

本发明的另一种pH值调节系统的特征在于，具备：核反应堆收纳外壳，其收纳核反应堆；内部贮水槽，其配设在核反应堆收纳外壳内，能够贮存冷却水；喷洒装置，在产生异常时，该喷洒装置可将贮存于内部贮水槽的冷却水喷洒到核反应堆收纳外壳的内部；pH值调节装置，其位于内部贮水槽的上方，并且配设于喷洒装置的下方，将pH值调节剂收纳于内部，其中，pH值调节装置具有：pH值调节剂；筐，其在内部包含pH值调节剂；筐收纳容器，其将筐收纳于内部，并且形成有用于使从喷洒装置喷洒的冷却水流入的流入口、及用于使冷却水中溶解有pH值调节剂的pH值调节溶液流向内部贮水槽的流出口。

另外，本发明的另一种pH值调节系统的特征在于，具备：核反应堆收纳外壳，其收纳核反应堆；内部贮水槽，其配设在核反应堆收纳外壳内，能够贮存冷却水；pH值调节装置，其配设于内部贮水槽的上方，将pH值调节剂收纳于内部；溶剂注入装置，在产生异常时，该溶剂注入装置可将贮存于内部贮水槽的冷却水作为溶解或稀释pH值调节剂的溶剂注入pH值调节装置，其中，pH值调节装置具有：pH值调节剂；筐，其在内部包含pH值调节剂；筐收纳容器，其将筐收纳于内部，并且形成有用于使从溶剂注入装置注入的冷却水流入的流入口、及用于使冷却水中溶解有pH值调节剂的pH值调节溶液流向内部贮水槽的流出口。

本发明的pH值调节方法，在收纳于核反应堆收纳外壳内的核反应堆产生异常时，调节核反应堆收纳外壳内的pH值，该pH值调节方法的特征在于，具备：pH值调节溶液生成工序，在该工序中，向将pH值调节剂收纳于内部的pH值调节装置注入溶解或稀释pH值调节剂的溶剂，使pH值调节剂溶解或混合于溶剂，生成pH值调节溶液；混合工序，在该工序中，使pH值调节溶液生成工序中生成的pH值调节溶液流入设置于pH值调节装置下方并且贮存冷却水的内部贮水槽，使pH值调节溶液与冷却水混合。

在这种情况下，优选还具备喷洒工序，该喷洒工序将在混合工序中混合有pH值调节溶液的冷却水喷洒到核反应堆收纳外壳的内部。

根据第一方面的pH值调节系统，pH值调节装置能够使溶解或混合有pH值调节剂的pH值调节溶液可靠地流入下方的内部贮水槽。因此，可以将pH值调节装置配设在内部贮水槽的上方，另外，由于能够使pH值调节溶液与冷却水混合，因此能够恰当地进行核反应堆收纳外壳内的pH值调节。即，即使不存在将pH值调节装置配置于内部贮水槽的底板上的空间，只要处于内部贮水槽的上方，也可以将pH值调节装置配设在任意位置。这时，优选在核反应堆收纳外壳内的闲置空间配设pH值调节装置。由此，能够有效利用闲置空间，无需变更现有构成就能够配设pH值调节装置。另外，在pH值调节剂为固体状调节剂的情况下，将pH值调节剂溶解制成pH值调节溶液，在pH值调节剂为液体状调节剂的情况下，将pH值调节剂稀释制成pH值调节溶液。

根据第二方面的pH值调节系统，可以将pH值调节剂构成为粉末状，因此可以采用易溶解pH值调节剂的构成。由此，可以利用pH值调节装置有效地生成pH值调节溶液。

根据第三方面的pH值调节系统，利用溶剂注入装置，能够将溶剂注入pH值调节装置，因此可以将pH值调节剂溶解或混合于溶剂而生成pH值调节溶液。

根据第四方面的pH值调节系统，通过由喷洒装置将贮存于内部贮水槽的冷却水喷洒到核反应堆收纳外壳的内部，从而能够有效地冷却核反应堆收纳外壳内部。另外，通过使所喷洒的冷却水再次流入内部贮水槽，从而能够使冷却水在核反应堆收纳外壳内进行循环。并且，通过采用兼作溶剂注入装置和喷洒装置的构成，能够削减pH值调节系统的部件数量，并且能够简化pH值调节系统的构成。

根据第五方面的pH值调节系统，可以设置外部贮水槽，并将贮存于外部贮水槽的溶剂注入pH值调节装置。因此，不需要如第四方面的pH值调节装置那样将pH值调节装置配设在喷洒装置的正下方，因此能够提高pH值调节装置的配设位置的自由度。

根据第六方面的pH值调节系统，能够将贮存于内部贮水槽的冷却水作为溶剂注入pH值调节装置。因此，不需要如第四方面的pH值调节装置那样将pH值调节装置配设在喷洒装置的正下方，因此能够提高pH值调节装置的配设位置的自由度。

根据第七方面的pH值调节系统，在将内部包含pH值调节剂的筐收纳于筐收纳容器的状态下，利用溶剂注入装置(喷洒装置)，使溶剂(冷却水)经由流入口流入筐收纳容器，由此能够使筐没入溶剂中。即，通过使pH值调节剂没入溶剂中，能够使pH值调节剂溶解或混合于溶剂中，由此，能够生成pH值调节溶液。而且，所生成的pH值调节溶液能够经由流出口流入内部贮水槽。此时，所生成的pH值调节溶液通过自由落下而流入内部贮水槽，因此无需使用开关阀、泵等驱动系统。即，通过仅向筐收纳容器注入溶剂，就能够向内部贮水槽供给pH值调节溶液。由此，不会引起因驱动系统的工作不良而造成的pH值调节溶液的供给不良，因此能够提高pH值调节装置的可靠性，进而能够提高pH值调节系统的可靠性。另外，由于筐收纳容器中的溶剂从流入口流向流出口，因此与现有技术那样只浸没筐的方法相比，能够有效地溶解pH值调节剂。另外，筐优选使用筛网等来构成。

根据第八方面的pH值调节系统，流出口由溢流管构成，使溢流管的起始端位于筐收纳容器的底部，由此能够使易滞留于底部的高浓度的pH值调节溶液流向内部贮水槽。即，pH值调节溶液浓度越高越向下方移动。因此，通过上述构成，不会使浓度高的pH值调节溶液滞留于筐收纳容器的底部，能够使pH值调节溶液良好地流出。

根据第九方面的pH值调节系统，由于溢流管的终端与内部贮水槽连接，因此能够将pH值调节溶液适当地导入内部贮水槽。

根据第十方面的pH值调节系统，由于具备使溢流管的管路内向大气敞开的通气管，因此不会发生因溢流管充满溶剂(冷却水)而造成的虹吸效应。

根据第十一方面的pH值调节系统，在产生异常时，通过由喷洒装置向pH值调节装置喷洒冷却水，能够使冷却水经由流入口流入筐收纳容器。当冷却水流入筐收纳容器时，筐收纳容器充满冷却水，筐没入水中。当筐没入水中时，pH值调节剂溶解于冷却水，由此生成pH值调节溶液，所生成的pH值调节溶液经由流出口流入内部贮水槽。而且，通过如上述构成pH值调节装置，可以将pH值调节装置配设在内部贮水槽的上方。即，即使不存在将pH值调节装置配设于内部贮水槽的底板上的空间，只要处于内部贮水槽的上方，也可以将pH值调节装置配设在任意位置。另外，所生成的pH值调节溶液通过自由落下而流入内部贮水槽，因此无需使用开关阀、泵等驱动系统。即，通过仅向筐收纳容器注入溶剂，就能够向内部贮水槽供给pH值调节溶液。由此，不会引起因驱动系统的工作不良而造成的pH值调节溶液的供给不良，因此能够提高pH值调节装置的可靠性，进而能够提高pH值调节系统的可靠性。

根据第十二方面的pH值调节系统，在产生异常时，通过由溶剂注入装置向pH值调节装置注入冷却水，能够使冷却水经由流入口流入筐收纳容器。当冷却水流入筐收纳容器时，筐收纳容器充满冷却水，筐没入水中。当筐没入水中时，pH值调节剂溶解于冷却水，由此生成pH值调节溶液，所生成的pH值调节溶液经由流出口流入内部贮水槽。而且，通过如上述构成pH值调节装置，可以将pH值调节装置配设在内部贮水槽的上方。即，即使不存在将pH值调节装置配设于内部贮水槽的底板上的空间，只要处于内部贮水槽的上方，也可以将pH值调节装置配设在任意位置。

根据第十三方面的pH值调节方法，能够将pH值调节装置配设在设置于核反应堆收纳外壳内的内部贮水槽的上方，能够恰当地进行核反应堆收纳外壳内的pH值调节。

根据第十四方面的pH值调节方法，能够将混合有pH值调节溶液的冷却水喷洒到核反应堆收纳外壳内。由此，能够良好地进行核反应堆收纳外壳内的pH值调节。

附图说明

图1是表示实施例1的原子能发电设备的简略构成图；

图2是表示实施例1的pH值调节系统的简略构成图；

图3是核反应堆收纳外壳的侧视剖面图；

图4是核反应堆收纳外壳的俯视剖面图；

图5是实施例1的pH值调节装置的简略构成图；

图6是实施例2的处于正常时的pH值调节系统的简略构成图；

图7是实施例2的产生异常时的pH值调节系统的简略构成图；

图8是实施例3的pH值调节系统的简略构成图；

图9是实施例3的变形例的pH值调节系统的简略构成图；

图10是现有的喷淋设备的系统说明图。

附图标记说明

1    原子能发电设备

5    核反应堆

10   核反应堆收纳外壳

30    pH值调节系统

35    燃料更换用水槽

36    喷淋设备

37    pH值调节装置

42    检查台架

45    喷淋环

46    喷淋泵

50    筐

51    筐收纳容器

52    溢流管

53    通气管

201   pH值调节系统(实施例2)

205   燃料更换用水箱

301   pH值调节系统(实施例3)

305   注水设备

307   注入嘴

308   注水管道

309   ECCS泵

401   注水泵

具体实施方式

下面，参照附图对应用本发明的pH值调节系统的原子能发电设备进行说明。本发明不局限于以下实施例。

实施例1

本实施例的原子能发电设备作为核反应堆使用压水型核反应堆(PWR：Pressurized Water Reactor)。压水型原子能发电设备在核反应堆中将成为一次冷却液的轻水加热后，利用泵将成为高温的轻水输送到蒸汽发生器。而且，原子能发电设备通过如下方式进行发电：在蒸汽发生器中，通过使高温的轻水与二次冷却液进行热交换，使二次冷却液蒸发，将蒸发的二次冷却液(蒸汽)输送到涡轮机，驱动发电机进行发电。

在此，图1是表示本实施例的原子能发电设备的简略构成图，图2是表示本实施例的pH值调节系统的简略构成图。另外，图3是核反应堆收纳外壳的侧视剖面图，图4是核反应堆收纳外壳的俯视剖面图。另外，图5是本实施例的pH值调节装置的简略构成图。下面，参照图1对原子能发电设备的构成进行说明。

如图1所示，原子能发电设备1具有：核反应堆5；蒸汽发生器7，其经由由冷支管6a及热支管6b构成的一对冷却液管道6a、6b连接于核反应堆5。另外，在一对冷却液管道6a、6b的热支管6b上设置有加压器8，并且在冷支管6a上设置有冷却液泵9。而且，由核反应堆5、一对冷却液管道6a、6b、蒸汽发生器7、加压器8及冷却液泵9构成原子能发电设备1的一次冷却系统3，这些都收纳于核反应堆收纳外壳10。

在上述构成中，成为一次冷却液的轻水从核反应堆5流过热支管6b流入蒸汽发生器7，之后，在蒸汽发生器7内通过而流出的轻水流过冷支管6a流入核反应堆5内。即，轻水在核反应堆5和蒸汽发生器7之间进行循环。另外，为了将由核反应堆5的核裂变反应发生的中子减速，在轻水中溶解有硼酸，由此，轻水呈酸性。即，轻水作为冷却液及中子减速液来使用。

如上所述，核反应堆5为压水型核反应堆，其内部充满轻水。而且，在核反应堆5内收纳有多个燃料组件15，并且设有对燃料组件15的核裂变进行控制的多个控制棒16，该多个控制棒16可插入各燃料组件15。

当利用控制棒16控制核裂变反应同时使燃料组件15进行核裂变时，通过该核裂变来产生热能。产生的热能将轻水加热，加热后的轻水经由热支管6b输送到蒸汽发生器7。另一方面，经由冷支管6a从蒸汽发生器7输送来的轻水流入核反应堆5内，将核反应堆5内冷却。

设置于热支管6b的加压器8通过对成为高温的轻水进行加压，来抑制轻水沸腾。另外，蒸汽发生器7通过使成为高温高压的轻水与二次冷却液进行热交换，使二次冷却液蒸发而产生蒸汽，且将成为高温高压的轻水冷却。冷却液泵9在一次冷却系统3中使轻水循环，将轻水从蒸汽发生器7经由冷支管6a送入核反应堆5，并且将轻水从核反应堆5经由热支管6b送入蒸汽发生器7。

在此，对原子能发电设备1的一次冷却系统3的一系列动作进行说明。当通过由核反应堆5内的核裂变反应产生的热能将轻水加热时，加热后的轻水利用冷却液泵9经由热支管6b输送到蒸汽发生器7。流过热支管6b的高温轻水由加压器8被加压，从而抑制沸腾，在成为高温高压的状态下，流入蒸汽发生器7。流入蒸汽发生器7的高温高压的轻水通过与二次冷却液进行热交换而被冷却，冷却后的轻水利用冷却液泵9经由冷支管6a输送到核反应堆5。而且，通过使冷却后的轻水流入核反应堆5，来冷却核反应堆5。

另外，原子能发电设备1具有：涡轮机22，其经由蒸汽管21连接于蒸汽发生器7；冷凝器23，其连接于涡轮机22；供水泵24，其设置于将冷凝器23和蒸汽发生器7连接的冷凝供给管26，由此构成二次冷却系统20。而且，在二次冷却系统20循环的二次冷却液，在蒸汽发生器7中蒸发而成为气体(蒸汽)，并且在冷凝器23中从气体变回液体。另外，发电机25与上述涡轮机22连接。

当蒸汽经由蒸汽管21从蒸汽发生器7流入涡轮机22时，涡轮机22进行旋转。当涡轮机22旋转时，连接于涡轮机22的发电机25进行发电。此后，从涡轮机22流出的蒸汽流入冷凝器23。冷凝器23在其内部配设有冷却管27，在冷却管27的一端连接有用于供给冷却水(例如，海水)的取水管28，在冷却管27的另一端连接有用于将冷却水排出的排水管29。而且，冷凝器23利用冷却管27将从涡轮机22流入的蒸汽冷却，由此使蒸汽变回液体。成为液体的二次冷却液利用供水泵24经由冷凝供给管26输送到蒸汽发生器7。输送到蒸汽发生器7的二次冷却液在蒸汽发生器7中与一次冷却液进行热交换再次成为蒸汽。

在原子能发电设备1，设想产生异常状况而组装有pH值调节系统30，该pH值调节系统30用于将核反应堆收纳外壳10内冷却、并且抑制放射性碘的挥发、结构材料等的耐久力降低。下面，参照图2～图5对本实施例的pH值调节系统30进行说明。

该pH值调节系统如上所述在产生异常时用于将核反应堆收纳外壳10的内部冷却，并且抑制放射性碘的挥发、结构材料等的耐久力降低。如图2及图3所示，pH值调节系统30具备：上述的核反应堆收纳外壳10；燃料更换用水槽35(内部贮水槽)，其设置于核反应堆收纳外壳10内的底部；喷淋设备36(溶剂注入装置及喷洒装置)，其可将贮存于燃料更换用水槽35的硼酸水(冷却水及溶剂)喷洒到核反应堆收纳外壳10的内部；三个pH值调节装置37，其用于调节核反应堆收纳外壳10内的pH值。

如图3所示，核反应堆收纳外壳10由形成为中空半球状的收纳外壳天井部40、和形成为有底圆筒状的收纳外壳主体部41构成为一体，将上述的核反应堆5、一对冷却液管道6a、6b、蒸汽发生器7、加压器8及冷却液泵9收纳在内部。核反应堆5配设于核反应堆收纳外壳10的中央，在核反应堆5的两侧，例如相邻配设有两个蒸汽发生器7。另外，在核反应堆收纳外壳10的收纳外壳主体部41的上方沿着其内壁配设有形成为俯视呈马蹄铁状的检查台架42(参照图4)，检查台架42由格栅(グレ一チング)等构成。另外，在该检查台架42上配设有三个pH值调节装置37。另外，核反应堆收纳外壳10的内部构成为，从后述的喷淋环45喷洒的硼酸水回流到上述燃料更换用水槽35。

燃料更换用水槽35配设于核反应堆收纳外壳10的底部，沿着核反应堆收纳外壳10的内壁在圆周方向上配设成俯视呈马蹄铁状(参照图4)，其内部总是充满硼酸水。通常，该硼酸水在更换上述燃料组件15时使用，但在核反应堆5产生异常时，该硼酸水也作为冷却核反应堆收纳外壳10内的冷却水来使用。另外，该硼酸水也作为后述的pH值调节剂的溶剂来使用。另外，燃料更换用水槽35不限于上述构成，也可以将多个燃料更换用水槽沿着核反应堆收纳外壳10的内壁在圆周方向上隔开等间隔地配设。

如图2所示，喷淋设备36具有：四个喷淋环45、45、45、45(参照图3)，其设置于核反应堆收纳外壳10内的收纳外壳天井部40；喷淋管道47，其将四个喷淋环45、45、45、45和燃料更换用水槽35连接；喷淋泵46，其设置于喷淋管道47。

如图3所示，各喷淋环45分别形成为直径不同的环状，四个喷淋环45、45、45、45在使其中心一致的状态下沿中心轴方向平行地配设，并且按照直径从天井侧向底侧依次增大的方式来配设。即，位于收纳外壳天井部40的最上部的喷淋环45的直径最小，位于最下部的喷淋环45d的直径最大。喷淋泵46将贮存于燃料更换用水槽35的硼酸水汲上来，供给到四个喷淋环45、45、45、45。

如图4所示，三个pH值调节装置37分别配设于检查台架42的任意位置，并且附设于收纳外壳主体部41的内壁，沿收纳外壳主体部41的圆周方向隔开间隔而配设。即，三个pH值调节装置37配设于燃料更换用水槽35的上方，并且配设在最下部的喷淋环45d的正下方(参照图3)。由此，各pH值调节装置37配设在最下部的喷淋环45d的喷嘴的洒水位置。

如图5所示，各pH值调节装置37具有：pH值调节剂；多个筐50(在图5中示出一个)，其在内部包含pH值调节剂；筐收纳容器51，其收纳多个筐50；溢流管52，其设置于筐收纳容器51；通气管53，其设置于溢流管52。在此，收纳于筐收纳容器51的筐50的收纳数量对应三个pH值调节装置37而不相同，将准备好的共计23个筐50例如分成7个、7个及9个而收纳(参照图4)。

作为pH值调节剂，例如使用四硼酸钠十水合物(NaTB)，构成粉末状，以使其易溶于硼酸水。另外，在本实施例中，作为pH值调节剂，使用NaTB，但不限于此，也可以使用磷酸三钠(TSP)等。

内部包含pH值调节剂的各筐50构成为长方体状，筐50的一部分(例如，上下面、侧面)使用筛网来构成。由此，由于硼酸水能够渗透到筐50的内部，因此易溶解pH值调节剂，而且，不会导致粉末状pH值调节剂流到筐50外。

筐收纳容器51形成为顶面开口的箱状，并且按照沿着收纳外壳主体部41内壁的方式弯曲而形成，在其内部收纳有多个筐50。当从位于正上方的喷淋环45d向筐收纳容器51喷洒硼酸水时，所喷洒的硼酸水经由筐50顶面的开口贮存在筐收纳容器51的内部，将收纳于内部的筐50浸没。即，筐50的顶面开口成为硼酸水的流入口。

筐收纳容器51的流出口由溢流管52构成，溢流管52形成为大致倒“U”字状。即，溢流管52的起始端位于筐收纳容器51内的底部，从该起始端沿筐收纳容器51的内壁向上方延伸，在筐收纳容器51的侧壁上部沿水平方向弯折，并贯通侧壁上部。而且，贯通侧壁上部的溢流管52沿筐收纳容器51的外壁向下方延伸，其终端连接于燃料更换用水槽35。另外，溢流管52的孔径为管路内不充满硼酸水那样的孔径，由此，构成为抑制产生虹吸效应那样的结构。另外，溢流管52也可以在筐收纳容器51上配设多个。在这种情况下，优选配设与收纳于筐收纳容器51的筐50的数量相同的溢流管52。另外，多个溢流管52各自的终端优选为，相对于设置于核反应堆收纳外壳10圆周方向的燃料更换用水槽35，在圆周方向上隔开间隔而配设。据此，能够使pH值调节溶液均匀地流入燃料更换用水槽35内，因此可以迅速且均等地进行pH值调节。

通气管53形成为大致倒“J”字状，且配设于溢流管52的上部，将溢流管52的内部和外部连通。而且，通气管53将溢流管52的管路内向大气敞开，以使溢流管52的管路内不被硼酸水充满。由此，不会产生因溢流管52充满硼酸水而导致的虹吸效应。即，从喷淋环45d喷洒的硼酸水流过筐50内，并从溢流管52流出，因此，筐50内的pH值调节剂总是暴露在流动的硼酸水中。另外，也可以不设置通气管53，而将溢流管52设定为产生虹吸效应那样的孔径，将因虹吸效应而造成的硼酸水的强势流动反复供给至筐50内的pH值调节剂，从而促进pH值调节剂溶解。

在此，对上述pH值调节系统30的一系列动作进行说明。当产生异常状况时，喷淋设备36首先工作。即，驱动喷淋泵46，从燃料更换用水槽35中汲取硼酸水，将汲上来的硼酸水经由四个喷淋环45、45、45、45喷洒到核反应堆收纳外壳10的内部。此时，自位于最下部的喷淋环45d喷洒的硼酸水的一部分流入pH值调节装置37，其他的硼酸水对核反应堆收纳外壳10内进行冷却。

当向pH值调节装置37喷洒硼酸水时，硼酸水流入筐收纳容器51内。于是，筐收纳容器51充满硼酸水，筐50浸没。当筐50浸没时，pH值调节剂溶解于硼酸水中，由此生成pH值调节溶液(pH值调节溶液生成工序)。

所生成的pH值调节溶液经由溢流管52自由落下，由此流入燃料更换用水槽35。即，不使用开关阀、泵等驱动系统，就能够使生成的pH值调节溶液流入燃料更换用水槽35。因此，不会引起因驱动系统不良而造成的pH值调节溶液的供给不良。由此，能够提高pH值调节装置37的可靠性，进而能够提高pH值调节系统30的可靠性。另外，由于使溢流管52的起始端位于筐收纳容器51的底部，因此能够将易滞留于底部的高浓度的pH值调节溶液适当地导入溢流管52。另外，由于溢流管52的终端连接于燃料更换用水槽35，因此能够将在溢流管52流动的pH值调节溶液适当地导入燃料更换用水槽35。

流入燃料更换用水槽35的pH值调节溶液与燃料更换用水槽35内的硼酸水混合(混合工序)。此后，通过喷淋泵46，将在燃料更换用水槽35内混合有pH值调节溶液的硼酸水汲取，将汲上来的硼酸水经由四个喷淋环45、45、45、45，喷洒到核反应堆收纳外壳10的内部(喷洒工序)。由此，通过使pH值调节溶液在核反应堆收纳外壳10内循环，来调节核反应堆收纳外壳10内的pH值，并且对核反应堆收纳外壳10内进行冷却。

根据以上构成，能够将pH值调节装置37设定为在产生异常时可生成pH值调节溶液的构成，并且能够设定为使生成的pH值调节溶液流入下方的燃料更换用水槽35那样的构成。由此，可以将pH值调节装置37配设于燃料更换用水槽35的上方。即，即使不存在将pH值调节装置37配设于燃料更换用水槽35的底板上的空间，只要处于燃料更换用水槽35的上方，也可以将pH值调节装置37配设在任意位置。另外，通过将pH值调节装置37配设于检查台架42，能够有效利用闲置空间。

另外，构成为由喷淋设备36喷洒的硼酸水洒落在pH值调节装置37，即，喷淋设备36同时进行硼酸水向核反应堆收纳外壳内的喷洒和硼酸水向pH值调节装置37的注入，因此，不需要设置向pH值调节装置37注入硼酸水的新的溶剂注水系统。由此，不会增加部件数量，能够简化pH值调节系统30的构成。

另外，由于不使用驱动系统来构成pH值调节装置37，因此不会产生因驱动系统的动作不良而造成的pH值调节溶液的供给不良。由此，能够提高pH值调节装置37的可靠性，进而能够提高pH值调节系统30的可靠性。

另外，虽省略图示，但也可以在位于最下部的喷淋环45d和pH值调节装置37之间设置例如形成为棒状的集水部件。根据该构成，能够将从喷淋环45d喷洒的硼酸水有效地收集，因此能够增加流入pH值调节装置37的硼酸水的流量。由此，根据pH值调节装置37可以有效地生成pH值调节溶液。

实施例2

接着，参照图6及图7对应用实施例2的pH值调节系统201的原子能发电设备1进行说明。需要说明的是，为了避免进行重复的论述，只对不同的部分进行说明。图6是实施例2的正常时的pH值调节系统的简略构成图，图7是实施例2的产生异常时的pH值调节系统的简略构成图。在实施例1中，采用在核反应堆收纳外壳10的底部设有燃料更换用水槽35，且总是充满硼酸水的构成，但在实施例2中，在核反应堆收纳外壳10的底部未设置燃料更换用水槽35，取而代之，在核反应堆收纳外壳10的外部设有燃料更换用水箱205。下面，对实施例2的pH值调节系统201具体进行说明。

该pH值调节系统201具备：核反应堆收纳外壳10，其收纳核反应堆5；燃料更换用水箱205，其设置于核反应堆收纳外壳10的外部；喷淋设备206，其可将贮存于燃料更换用水箱205的硼酸水喷洒到核反应堆收纳外壳10的内部；pH值调节装置37，其用于调节核反应堆收纳外壳10内的pH值。

核反应堆收纳外壳10构成为在其底部可贮存硼酸水。而且，通常核反应堆收纳外壳10的底部为空置状态(参照图6)，但在核反应堆5产生异常时，核反应堆收纳外壳10的底部充满由喷淋设备206喷洒的硼酸水(参照图7)。因此，核反应堆收纳外壳10的底部在产生异常时作为贮存硼酸水的内部贮水槽而起作用。

燃料更换用水箱205在其内部贮存有硼酸水，该硼酸水通常在更换燃料组件15时使用，但在核反应堆5产生异常时，该硼酸水也作为冷却核反应堆收纳外壳10内的冷却水来使用。

喷淋设备206具备：四个喷淋环207、207、207、207(在图示中示出一个)；第一喷淋管道208，其将四个喷淋环207、207、207、207和燃料更换用水箱205连接；喷淋泵209，其设置于核反应堆收纳外壳10外的第一喷淋管道208；第二喷淋管道210，其将燃料更换用水箱205及喷淋泵209之间的第一喷淋管道208和核反应堆收纳外壳10的底部连接；流路切换阀211，其配设于第一喷淋管道208和第二喷淋管道210的连接部分。

在产生异常时，当上述喷淋设备206工作时，首先驱动喷淋泵209，从燃料更换用水箱205向喷淋环207供给硼酸水。此时，流路切换阀211切换到从燃料更换用水箱205至喷淋环207的流路。而且，当从喷淋环207向核反应堆收纳外壳10内喷洒硼酸水时，所喷洒的硼酸水落向核反应堆收纳外壳10的底部，由此核反应堆收纳外壳10的底部慢慢地充满硼酸水，水位逐渐上升。而且，当燃料更换用水箱205内的水位成为规定水位以下时，流路切换阀211切换到从核反应堆收纳外壳10的底部至喷淋环207的流路。于是，喷淋泵209向喷淋环207供给贮存于核反应堆收纳外壳10底部的硼酸水，在核反应堆收纳外壳10内，使硼酸水进行循环。

pH值调节装置37的构成与实施例1的pH值调节装置37同样地，配设在设置于核反应堆收纳外壳10内的检查台架42上。即，pH值调节装置37配设在喷淋环207的正下方，并且配设在作为内部贮水槽而起作用的核反应堆收纳外壳10底部的上方。

在此，在产生异常时，当喷淋设备206工作时，从喷淋环207喷洒硼酸水，所喷洒的硼酸水洒落到pH值调节装置37。当硼酸水喷洒到pH值调节装置37时，硼酸水流入筐收纳容器51内，筐50没入硼酸水中。而且，由pH值调节装置37生成pH值调节溶液，所生成的pH值调节溶液流入核反应堆收纳外壳10的底部。

如上所述，即使不存在将pH值调节装置37配设于核反应堆收纳外壳10底部的空间，也可以通过上述构成，恰当地进行核反应堆收纳外壳10内的pH值调节，并且将pH值调节装置37配设在核反应堆收纳外壳10底部所充满的硼酸水的水位的更上方。

另外，在上述实施例中，由pH值调节剂、筐50及筐收纳容器51等构成pH值调节装置37，但不限于此，只要如下构成即可，即，将收纳于内部的pH值调节剂由硼酸水溶解而生成pH值调节溶液，使生成的pH值调节溶液流入燃料更换用水槽35(核反应堆收纳外壳的底部)。

实施例3

接着，参照图8对应用实施例3的pH值调节系统301的原子能发电设备1进行说明。需要说明的是，此时也为了避免进行重复的论述，只对不同的部分进行说明。图8是实施例3的pH值调节系统的简略构成图。在实施例1中，利用喷淋设备36进行硼酸水向pH值调节装置37的注入，但在实施例3中，代替喷淋设备36，而利用注水设备305(溶剂注入装置)进行硼酸水向pH值调节装置37的注入。

实施例3的pH值调节系统301具备向pH值调节装置37注入硼酸水的注水设备305，注水设备305具有：注入嘴307，其用于向pH值调节装置37注入硼酸水；注水管道308，其将注入嘴307和燃料更换用水槽35连接；ECCS泵309，其设置于注水管道308。另外，ECCS泵309是在紧急炉心冷却系统中使用的泵，向一次冷却系统3供给硼酸水。

当产生异常状况且注水设备305工作时，驱动ECCS泵309，从燃料更换用水槽35中汲取硼酸水，将汲上来的硼酸水经由注入嘴307，注入pH值调节装置37。当向pH值调节装置37注入硼酸水时，筐50没入硼酸水中，由此生成pH值调节溶液，所生成的pH值调节溶液流入燃料更换用水槽35。

在以上构成中，也可以将pH值调节装置37设定为在产生异常时可生成pH值调节溶液的构成，并且设定为使生成的pH值调节溶液流入下方的燃料更换用水槽35那样的构成。由此，可以将pH值调节装置37配设在燃料更换用水槽35的上方。另外，由于不需要如实施例1那样将pH值调节装置37配设在喷淋环45d的正下方，因此喷淋环45d的配设位置不受限制，可以将pH值调节装置37配设在任意的位置。另外，在这种情况下，筐收纳容器51的上方既可以敞开，也可以利用盖体封闭。

接着，参照图9对实施例3的pH值调节系统301的变形例进行说明。图9是实施例3的变形例的pH值调节系统的简略构成图。在实施例3中，利用ECCS泵309向pH值调节装置37注入硼酸水，但在变形例中，利用与ECCS泵309不同的专用注水泵401向pH值调节装置37注入硼酸水。

即，实施例3的变形例的pH值调节系统301的注水设备305具有：注入嘴307，其用于向pH值调节装置37注入硼酸水；注水管道308，其将注入嘴307和燃料更换用水槽35连接；注水泵401，其设置于注水管道308。

在以上构成中，也可以将pH值调节装置37设定为在产生异常时可生成pH值调节溶液的构成，并且设定为使生成的pH值调节溶液流入下方的燃料更换用水槽35那样的构成。

工业实用性

如上所述，本发明的pH值调节系统及pH值调节方法适合在收纳于核反应堆收纳外壳内的核反应堆产生异常时调节核反应堆收纳外壳内的pH值的情况。

Claims (11)

1.一种pH值调节系统，其特征在于，具备：

内部贮水槽，其配设在收纳核反应堆的核反应堆收纳外壳内，能够贮存冷却水；

pH值调节装置，其配设于所述内部贮水槽的上方，收纳pH值调节剂，

所述pH值调节装置使溶解或混合有所述pH值调节剂的pH值调节溶液流向下方的所述内部贮水槽，

还具备溶剂注入装置，在产生异常时，该溶剂注入装置能够将溶解或稀释所述pH值调节剂的溶剂注入所述pH值调节装置，

所述pH值调节装置使所述pH值调节剂溶解或混合于由所述溶剂注入装置注入的所述溶剂，生成pH值调节溶液，并使生成的所述pH值调节溶液流向下方的所述内部贮水槽，

所述pH值调节装置具有：所述pH值调节剂；筐，其在内部包含所述pH值调节剂；筐收纳容器，其收纳所述筐，

在所述筐收纳容器形成有：流入口，其用于使从所述溶剂注入装置注入的所述溶剂流入；流出口，其用于使在所述溶剂中溶解或混合有所述pH值调节剂的pH值调节溶液流向所述内部贮水槽，

所述筐收纳容器的所述流出口由溢流管构成，所述溢流管的起始端位于所述筐收纳容器的底部。

2.如权利要求1所述的pH值调节系统，其特征在于，所述pH值调节剂构成为粉末状。

3.如权利要求1所述的pH值调节系统，其特征在于，

还具备喷洒装置，在产生异常时，该喷洒装置能够将贮存于所述内部贮水槽的所述冷却水喷洒到所述核反应堆收纳外壳的内部，

所述喷洒装置兼作所述溶剂注入装置，并且所述冷却水作为所述溶剂来使用，

所述pH值调节装置配设于所述喷洒装置的下方。

4.如权利要求1所述的pH值调节系统，其特征在于，

还具备外部贮水槽，该外部贮水槽设置于所述核反应堆收纳外壳的外部，能够贮存所述溶剂，

所述溶剂注入装置将贮存于所述外部贮水槽的所述溶剂注入所述pH值调节装置。

5.如权利要求1所述的pH值调节系统，其特征在于，

所述溶剂注入装置将贮存于所述内部贮水槽的所述冷却水作为所述溶剂注入pH值调节装置。

6.如权利要求1所述的pH值调节系统，其特征在于，

所述溢流管的终端与所述内部贮水槽连接。

7.如权利要求1所述的pH值调节系统，其特征在于，

所述pH值调节装置还具有通气管，该通气管设置于所述溢流管，并且用于使所述溢流管的管路内向大气敞开。

8.一种pH值调节系统，其特征在于，具备：

核反应堆收纳外壳，其收纳核反应堆；

内部贮水槽，其配设在所述核反应堆收纳外壳内，能够贮存冷却水；

喷洒装置，在产生异常时，该喷洒装置能够将贮存于所述内部贮水槽的所述冷却水喷洒到所述核反应堆收纳外壳的内部，

pH值调节装置，其位于所述内部贮水槽的上方，并且配设于所述喷洒装置的下方，将pH值调节剂收纳于内部，

所述pH值调节装置具有：所述pH值调节剂；筐，其在内部包含所述pH值调节剂；筐收纳容器，其将所述筐收纳于内部，并且形成有用于使从所述喷洒装置喷洒的所述冷却水流入的流入口、及用于使在所述冷却水中溶解有所述pH值调节剂的pH值调节溶液流向所述内部贮水槽的流出口，

所述筐收纳容器的所述流出口由溢流管构成，所述溢流管的起始端位于所述筐收纳容器的底部。

9.一种pH值调节系统，其特征在于，具备：

核反应堆收纳外壳，其收纳核反应堆；

内部贮水槽，其配设在所述核反应堆收纳外壳内，能够贮存冷却水；

pH值调节装置，其配设于所述内部贮水槽的上方，将pH值调节剂收纳于内部；

溶剂注入装置，在产生异常时，该溶剂注入装置能够将贮存于所述内部贮水槽的所述冷却水作为溶解或稀释所述pH值调节剂的溶剂注入所述pH值调节装置，

所述pH值调节装置具有：所述pH值调节剂；筐，其在内部包含所述pH值调节剂；筐收纳容器，其将所述筐收纳于内部，并且形成有用于使从所述溶剂注入装置注入的所述冷却水流入的流入口、及用于使在所述冷却水中溶解有所述pH值调节剂的pH值调节溶液流向所述内部贮水槽的流出口，

所述筐收纳容器的所述流出口由溢流管构成，所述溢流管的起始端位于所述筐收纳容器的底部。

10.一种pH值调节方法，其使用在收纳于核反应堆收纳外壳内的核反应堆产生异常时调节所述核反应堆收纳外壳内的pH值的权利要求1所述的pH值调节系统，该pH值调节方法的特征在于，具备：

pH值调节溶液生成工序，在该工序中，向将pH值调节剂收纳于内部的pH值调节装置，注入溶解或稀释所述pH值调节剂的溶剂，使所述pH值调节剂溶解或混合于所述溶剂，生成pH值调节溶液；

混合工序，在该工序中，使所述pH值调节溶液生成工序中生成的所述pH值调节溶液，流入设置于所述pH值调节装置的下方并且贮存冷却水的内部贮水槽，使所述pH值调节溶液与所述冷却水混合。

11.如权利要求10所述的pH值调节方法，其特征在于，

还具备喷洒工序，在该工序中，将在所述混合工序中混合有所述pH值调节溶液的所述冷却水喷洒到所述核反应堆收纳外壳的内部。

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