JP2001133578A - Cooling equipment for reactor containment vessel - Google Patents
Cooling equipment for reactor containment vesselInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力プラントの
原子炉格納容器冷却設備、及び、その設備等に用いられ
る熱交換器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactor containment cooling system for a nuclear power plant and a heat exchanger used for the system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ポンプなどの動的機器を使用しない静的
な原子炉格納容器冷却設備として、特開昭59−111097
号，特開平3−269297号，特開平5−50375号，特開平5−
80181号,特開平7−72280号，特開平7−98396号，特開平
7−98397号，特開平8−136685 号の各公報に記載された
凝縮式冷却系がある。2. Description of the Related Art A static reactor containment vessel cooling system that does not use dynamic equipment such as a pump is disclosed in JP-A-59-111097.
JP-A-3-269297, JP-A-5-50375, JP-A-5-
No. 80181, JP-A-7-72280, JP-A-7-98396,
There are condensing cooling systems described in JP-A-7-98397 and JP-A-8-136885.
【０００３】これらの凝縮式冷却系は、原子炉格納容器
の圧力境界の外側に冷却プールを設け、その内部に原子
炉格納容器内又は原子炉圧力容器内の気相空間と接続す
る凝縮器（熱交換器）を設置したものである。In these condensing type cooling systems, a cooling pool is provided outside a pressure boundary of a reactor containment vessel, and a condenser connected to a gas phase space in the reactor containment vessel or the reactor pressure vessel is provided therein. Heat exchanger).
【０００４】図３は、設計基準を超えるようなシビアア
クシデント発生時において、凝縮式冷却系を用いて原子
炉格納容器を冷却する場合の一例を示す。例えば、炉心
の冷却失敗等により、溶融デブリ５が原子炉容器１を貫
通しドライウエル２の下部に落下した場合を想定する。
この溶融デブリ５を冷却するため、圧力抑制プール４に
連通された配管６を介してドライウエル２の下部に注水
し、水プール７を形成する。FIG. 3 shows an example of a case where the reactor containment vessel is cooled using a condensing type cooling system when a severe accident exceeding the design standard occurs. For example, it is assumed that the molten debris 5 has penetrated the reactor vessel 1 and has dropped to the lower part of the dry well 2 due to failure of cooling of the core.
In order to cool the molten debris 5, water is injected into a lower portion of the dry well 2 via a pipe 6 connected to the pressure suppression pool 4 to form a water pool 7.
【０００５】溶融デブリ５の崩壊熱に相当する蒸気が水
プール７から発生するので、ドライウエル２内の圧力が
上昇する。その結果、ドライウエル２に開放された配管
１５より、不凝縮性ガス（通常時に格納容器内に封入さ
れている窒素ガス、および事故時に水−金属反応で生成
される水素ガス）とともに蒸気が凝縮器Ａ内に流入す
る。その蒸気は凝縮器Ａの上部ヘッダ１１で各伝熱管１
２に分配され、伝熱管１２外の冷却水プール１０中のプ
ール水との温度差で各伝熱管１２内で凝縮する。伝熱管
１２内の凝縮水は、凝縮器Ａの下部ヘッダ１３に集めら
れ、不凝縮性ガスとともに、配管１６より圧力抑制プー
ル４に流下する。[0005] Since steam corresponding to the decay heat of the molten debris 5 is generated from the water pool 7, the pressure in the dry well 2 increases. As a result, the vapor is condensed from the pipe 15 opened to the dry well 2 together with the non-condensable gas (nitrogen gas normally enclosed in the containment vessel and hydrogen gas generated by the water-metal reaction at the time of accident). It flows into the vessel A. The steam is transferred to each heat transfer tube 1 at the upper header 11 of the condenser A.
2 and is condensed in each heat transfer tube 12 due to a temperature difference from the pool water in the cooling water pool 10 outside the heat transfer tube 12. The condensed water in the heat transfer tube 12 is collected in the lower header 13 of the condenser A, and flows down to the pressure suppression pool 4 from the pipe 16 together with the non-condensable gas.
【０００６】原子炉格納容器外部の上方に設置された冷
却プール１０は、大気に開放されている。凝縮器Ａによ
る伝熱管１２内の蒸気や不凝縮性ガスとの熱交換作用で
加熱された冷却プール１０内のプール水が沸点に達する
と、そのプール水面からそのプール水が蒸発して排気管
１７を介して外部へ流出する。このように、伝熱管１２
内の蒸気凝縮や冷却プール１０のプール水の沸騰・蒸発
等の静的な作動原理に基づいて、崩壊熱を原子炉格納容
器外に放熱できるので、事故時の原子炉格納容器の冷却
および圧力上昇抑制が可能となる。[0006] The cooling pool 10 installed above the outside of the containment vessel is open to the atmosphere. When the pool water in the cooling pool 10 heated by the heat exchange with the steam and the non-condensable gas in the heat transfer tube 12 by the condenser A reaches the boiling point, the pool water evaporates from the pool water surface and the exhaust pipe It flows out through 17. Thus, the heat transfer tubes 12
The decay heat can be radiated out of the containment vessel based on static operation principles such as steam condensation in the inside and boiling and evaporation of the pool water in the cooling pool 10, so that the cooling and pressure of the containment vessel at the time of the accident can be reduced. The rise can be suppressed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図３に示した例では、
凝縮器Ａが設置される冷却プール１０の底面は平坦化さ
れており、冷却プール１０のプール水高さ（プール水
深）は一定となっている。冷却プール１０の設計上の容
量としては、事故時における運転員の操作を不要とする
期間に応じ、例えば１日分の積算崩壊熱に相当する蒸発
水量を伝熱管１２上端より上方に保有することを想定し
ている。In the example shown in FIG.
The bottom surface of the cooling pool 10 where the condenser A is installed is flattened, and the pool water height (pool water depth) of the cooling pool 10 is constant. The design capacity of the cooling pool 10 is, for example, that the amount of evaporating water corresponding to the accumulated decay heat for one day is held above the upper end of the heat transfer tube 12 in accordance with the period during which the operation of the operator is unnecessary in the event of an accident. Is assumed.
【０００８】すなわち、事故後１日までは冷却プール１
０への水補給を不要としている。その後、冷却プール１
０の水位が伝熱管１２上端を下回った場合には、凝縮器
Ａの所定の除熱性能が期待できないものとして、冷却プ
ール１０に水を補給する対応策が考えられている。[0008] That is, the cooling pool 1 until one day after the accident
There is no need to supply water to zero. After that, cooling pool 1
When the water level of 0 falls below the upper end of the heat transfer tube 12, it is considered that the predetermined heat removal performance of the condenser A cannot be expected, and a countermeasure to supply water to the cooling pool 10 is considered.
【０００９】なお、伝熱管１２上端より下方のプール水
領域は、伝熱管１２部で凝縮した熱を冷却プール１０の
プール水全体に伝える機能を有するが、蒸発によって崩
壊熱を原子炉格納容器外に放熱することには直接寄与し
ない。また、凝縮器Ａの設置面積は、蒸発水量を確保す
る観点で設定される冷却プール１０の底面積に比べると
かなり小さい。このため、凝縮器Ａの高さにも依存する
が、冷却プール１０のプール水高さ一定の場合には、伝
熱管１２上端より下方の冷却プール１０のプール水領域
は１０００〜２０００ｍ3 程度となる。The pool water area below the upper end of the heat transfer tube 12 has a function of transmitting the heat condensed in the heat transfer tube 12 to the entire pool water of the cooling pool 10. Does not directly contribute to heat dissipation. Further, the installation area of the condenser A is considerably smaller than the bottom area of the cooling pool 10 set from the viewpoint of securing the amount of evaporating water. For this reason, depending on the height of the condenser A, when the pool water height of the cooling pool 10 is constant, the pool water area of the cooling pool 10 below the upper end of the heat transfer tube 12 is about 1000 to 2000 m 3. Become.
【００１０】このように、冷却プール１０のプール水高
さ一定の冷却プール１０底面に凝縮器Ａを設置する場合
には、冷却プール１０のプール水の蒸発、すなわち崩壊
熱の除去に直接寄与しない伝熱管１２上端より下方領域
の水量がかなり増加する。As described above, when the condenser A is installed on the bottom surface of the cooling pool 10 having a constant pool water height, the condenser A does not directly contribute to the evaporation of the pool water of the cooling pool 10, that is, the removal of decay heat. The amount of water in the region below the upper end of the heat transfer tube 12 increases considerably.
【００１１】したがって、凝縮式冷却系設備のない従来
プラントに比べ、原子炉格納容器を包含する原子炉建屋
の重心位置は上昇するので、原子力プラントの耐震性を
確保するため原子炉建屋をより強固に設計する必要があ
り、原子力プラントの建設コストが増加する。[0011] Therefore, the position of the center of gravity of the reactor building including the reactor containment vessel is higher than that of the conventional plant without the condensing type cooling system equipment, so that the reactor building is made stronger to secure the earthquake resistance of the nuclear power plant. And the construction cost of the nuclear plant increases.
【００１２】また、不凝縮性ガスを伴った蒸気が伝熱管
１２内で凝縮する場合、伝熱管１２の下流側では凝縮水
の液膜の厚さが増加するとともに、不凝縮性ガスの蓄積
によって、凝縮熱伝達率が大きく低下する。このような
凝縮伝熱性能を低下させる要因も考慮して、凝縮器Ａの
必要伝熱面積を広く設定して、凝縮器Ａを大きくせざる
を得ないので、原子力プラントの建設コストを増加させ
ていた。When the steam accompanied by the non-condensable gas condenses in the heat transfer tube 12, the thickness of the liquid film of the condensed water increases on the downstream side of the heat transfer tube 12, and the non-condensable gas accumulates. In addition, the heat transfer coefficient of condensation greatly decreases. The required heat transfer area of the condenser A is set to be large in consideration of such factors as deteriorating the condensation heat transfer performance, so that the size of the condenser A must be increased, thereby increasing the construction cost of the nuclear power plant. I was
【００１３】本発明の目的は、原子力プラントの建設コ
ストを抑制することにある。An object of the present invention is to reduce the construction cost of a nuclear power plant.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ための第１手段は、冷却プール内に装備した熱交換器で
蒸気を凝縮する設備を備えた原子炉格納容器冷却設備に
おいて、前記冷却プールの底面の一部に前記熱交換器が
配備されたピットを備えたことを特徴とする原子炉格納
容器冷却設備であり、このような第１手段によれば、蒸
発によって崩壊熱を原子炉格納容器外へ放熱することに
直接寄与しない熱交換器の伝熱管上端より下方の冷却プ
ールのプール水量を、熱交換器を冷却プール底面のピッ
トに設置することで減少させ、原子炉建屋の重心上昇や
荷重負担増加による原子力プラントの建設コストを低減
できるという作用効果が得られる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a cooling system for a reactor containment vessel equipped with a facility for condensing steam with a heat exchanger provided in a cooling pool. A reactor containment cooling system comprising a pit in which the heat exchanger is provided at a part of a bottom surface of a cooling pool. According to the first means, the decay heat is reduced by evaporation. The amount of pool water in the cooling pool below the upper end of the heat exchanger tubes of the heat exchanger, which does not directly contribute to releasing heat outside the reactor containment vessel, is reduced by installing the heat exchanger in the pit on the bottom of the cooling pool. The effect of reducing the construction cost of a nuclear power plant due to an increase in the center of gravity and an increase in the load burden can be obtained.
【００１５】同じく第２手段は、伝熱管内で蒸気を凝縮
する熱交換器において、前記伝熱管の途中に前記凝縮に
よる凝縮水を前記伝熱管内から前記伝熱管外へ分離する
手段を装備してあることを特徴とする熱交換器であり、
このような熱交換器によれば、伝熱管内から凝縮水を伝
熱管外へ取出して凝縮伝熱性能の低下を抑制でき、熱交
換器の性能を高く維持することができる。このような熱
交換器を、例えば原子炉格納容器冷却設備における蒸気
の凝縮手段として用いれば、その蒸気の凝縮手段の大型
化を極力抑制して原子力プラントの建設コストを低減で
きる作用効果が得られる。[0015] Similarly, the second means is a heat exchanger for condensing steam in the heat transfer tube, and is provided with means for separating condensed water due to the condensation from the inside of the heat transfer tube to the outside of the heat transfer tube in the middle of the heat transfer tube. A heat exchanger,
According to such a heat exchanger, the condensed water can be taken out of the heat transfer tube to the outside of the heat transfer tube to suppress a decrease in the condensation heat transfer performance, and the performance of the heat exchanger can be maintained high. If such a heat exchanger is used, for example, as a means for condensing steam in a reactor containment vessel cooling facility, an effect of suppressing the enlargement of the means for condensing steam as much as possible and reducing the construction cost of a nuclear power plant can be obtained. .
【００１６】同じく第３手段は、第１手段において、前
記熱交換器は請求項２に記載の熱交換器であることを特
徴とする原子炉格納容器冷却設備であり、第１手段によ
る作用効果に加えて、熱交換器の大型化を極力抑制して
原子力プラントの建設コストを低減できる作用効果が得
られる。The third means is a reactor containment vessel cooling system according to the first means, wherein the heat exchanger is the heat exchanger according to claim 2. In addition to the above, the effect of minimizing the size of the heat exchanger and reducing the construction cost of the nuclear power plant can be obtained.
【００１７】同じく第４手段は、第２手段において、凝
縮水を前記伝熱管内から前記伝熱管外へ分離する手段
は、熱交換処理対象の流体の上流側の伝熱管と、同じく
下流側の伝熱管とを中間ヘッダを中継して接続して設
け、前記中間ヘッダに接続する下流側の伝熱管の入口が
前記中間ヘッダの底面より高所に設定されるとともに、
前記中間ヘッダには前記熱交換器の出口ヘッダに連通し
たドレン管を備えていることを特徴とする熱交換器であ
り、第２手段による作用効果に加えて、上流側の伝熱管
から中間ヘッダに放出された凝縮水はドレン管を経由し
て熱交換器の出口ヘッダへ送られ下流側の伝熱管へは入
らない上、中間ヘッダ底面よりも下流側の伝熱管の入り
口が高所にあるから、中間ヘッダに放出された凝縮水が
下流側の伝熱管に入る可能性が低下して、下流側の伝熱
管においては、凝縮水の液膜による凝縮伝熱性能の低下
を確実に抑制でき、熱交換器の性能を確実に高く維持す
ることができるという作用効果が得られる。A fourth means is the second means, wherein the means for separating condensed water from the inside of the heat transfer tube to the outside of the heat transfer tube includes a heat transfer tube on the upstream side of the fluid to be subjected to heat exchange processing and a heat transfer tube on the downstream side. The heat transfer tube and the intermediate header are relayed and connected to each other, and the inlet of the downstream heat transfer tube connected to the intermediate header is set higher than the bottom surface of the intermediate header.
The intermediate header is provided with a drain pipe communicating with an outlet header of the heat exchanger. In addition to the function and effect of the second means, the intermediate header is connected to the intermediate header from the upstream heat transfer pipe. The condensed water discharged to the heat exchanger is sent to the outlet header of the heat exchanger via the drain pipe, does not enter the downstream heat transfer pipe, and the inlet of the heat transfer pipe downstream from the bottom of the intermediate header is at a high place Therefore, the possibility that the condensed water discharged to the intermediate header enters the heat transfer tube on the downstream side is reduced, and in the heat transfer tube on the downstream side, it is possible to reliably suppress the deterioration of the condensation heat transfer performance due to the liquid film of the condensed water. Thus, the operation and effect of reliably maintaining the performance of the heat exchanger at a high level can be obtained.
【００１８】同じく第５手段は、第３手段において、凝
縮水を前記伝熱管内から前記伝熱管外へ分離する手段
は、熱交換処理対象の流体の上流側の伝熱管と、同じく
下流側の伝熱管とを中間ヘッダを中継して接続して設
け、前記中間ヘッダに接続する下流側の伝熱管の入口が
前記中間ヘッダの底面より高所に設定されるとともに、
前記中間ヘッダには前記熱交換器の出口ヘッダに連通し
たドレン管を備えていることを特徴とする原子炉格納容
器冷却設備であり、第３手段による作用効果に加えて、
上流側の伝熱管から中間ヘッダに放出された凝縮水はド
レン管を経由して熱交換器の出口ヘッダへ送られ下流側
の伝熱管へは入らない上、中間ヘッダの底面よりも下流
側の伝熱管の入り口が高所にあるから、中間ヘッダに放
出された凝縮水が下流側の伝熱管に入る可能性が低下し
て、下流側の伝熱管においては、凝縮水の液膜による凝
縮伝熱性能の低下を確実に抑制できるので、熱交換器の
大型化を極力抑制して一層確実に原子力プラントの建設
コストを低減できる作用効果が得られる。A fifth means is the third means, wherein the means for separating condensed water from the inside of the heat transfer tube to the outside of the heat transfer tube comprises: a heat transfer tube on the upstream side of the fluid to be subjected to the heat exchange processing; The heat transfer tube and the intermediate header are relayed and connected to each other, and the inlet of the downstream heat transfer tube connected to the intermediate header is set higher than the bottom surface of the intermediate header.
The reactor containment vessel cooling facility, characterized in that the intermediate header is provided with a drain pipe communicating with an outlet header of the heat exchanger, in addition to the function and effect of the third means,
The condensed water discharged from the upstream heat transfer tube to the intermediate header is sent to the outlet header of the heat exchanger via the drain tube, does not enter the downstream heat transfer tube, and is located downstream of the bottom surface of the intermediate header. Since the inlet of the heat transfer tube is at a high place, the possibility that the condensed water discharged to the intermediate header enters the downstream heat transfer tube is reduced, and the condensed water is condensed by the liquid film of the condensed water in the downstream heat transfer tube. Since a decrease in thermal performance can be reliably suppressed, an operation and effect can be obtained in which an increase in the size of the heat exchanger can be suppressed as much as possible and the construction cost of the nuclear power plant can be more reliably reduced.
【００１９】同じく第６手段は、第４手段において、前
記上流側の伝熱管と前記下流側の伝熱管とが相互に偏心
して配置されていることを特徴とする熱交換器であり、
第４手段による作用効果に加えて、上流側の伝熱管の出
口と下流側の伝熱管の入口とが水平方向にずれるので、
上流側の伝熱管内の凝縮水が下流側の伝熱管内へ直接入
る確立を低下させて凝縮水の液膜による凝縮伝熱性能の
低下を一層確実に抑制でき、熱交換器の性能を一層確実
に高く維持することができるという作用効果が得られ
る。The sixth means is a heat exchanger according to the fourth means, wherein the upstream heat transfer tube and the downstream heat transfer tube are eccentrically arranged.
In addition to the function and effect of the fourth means, the outlet of the upstream heat transfer tube and the inlet of the downstream heat transfer tube are horizontally displaced.
By reducing the probability that condensed water in the upstream heat transfer tube directly enters the downstream heat transfer tube, the deterioration of the condensation heat transfer performance due to the liquid film of the condensed water can be suppressed more reliably, and the performance of the heat exchanger can be further improved. The effect of being able to reliably maintain a high level is obtained.
【００２０】同じく第７手段は、第５手段において、前
記上流側の伝熱管と前記下流側の伝熱管とが相互に偏心
して配置されていることを特徴とする原子炉格納容器冷
却設備であり、第５手段による作用効果に加えて、上流
側の伝熱管の出口と下流側の伝熱管の入口とが水平方向
にずれるので、上流側の伝熱管内の凝縮水が下流側の伝
熱管内へ直接入る確立を低下させて凝縮水の液膜による
凝縮伝熱性能の低下を一層確実に抑制でき、熱交換器に
よる蒸気の凝縮性能を一層確実に高く維持することがで
きるので、熱交換器の大型化を極力抑制してより一層確
実に原子力プラントの建設コストを低減できる作用効果
が得られる。A seventh means is a reactor containment vessel cooling system according to the fifth means, wherein the upstream heat transfer tube and the downstream heat transfer tube are eccentrically arranged with respect to each other. In addition to the effect of the fifth means, the outlet of the upstream heat transfer tube and the inlet of the downstream heat transfer tube are horizontally displaced, so that the condensed water in the upstream heat transfer tube is removed from the downstream heat transfer tube. To reduce the probability of direct heat flow to the heat exchanger, which can more reliably suppress the reduction in condensation heat transfer performance due to the liquid film of the condensed water, and the steam condensation performance of the heat exchanger can be maintained more reliably. The effect of minimizing the construction of nuclear power plants as much as possible and more reliably reducing the construction cost of nuclear power plants can be obtained.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を以下に説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below.
【００２２】原子力プラントである原子力発電所の原子
炉建屋は、図１のような縦断面を備えている。その原子
炉建屋内には、原子炉格納容器と、その原子炉格納容器
周囲の付属建屋とから成る。The reactor building of a nuclear power plant, which is a nuclear power plant, has a longitudinal section as shown in FIG. The reactor building includes a reactor containment vessel and an annex building around the reactor containment vessel.
【００２３】原子炉格納容器は、水相の圧力抑制プール
４と気相のウエットウエル３から成る圧力抑制室とドラ
イウエル２とから構成され、ドライウエル２内には原子
炉容器１が格納されている。その原子炉容器１内には、
炉心や炉内構造物や炉水が入れられている。The reactor containment vessel is composed of a dry-suppression chamber and a dry-suppression chamber composed of a water-suppression pool 4 and a gas-phase wet well 3. The reactor vessel 1 is stored in the dry-well 2. ing. In the reactor vessel 1,
The reactor core, furnace internals and reactor water are contained.
【００２４】ドライウエル２の下部には、圧力抑制プー
ル４内のプール水をドライウエル２の下部へ注水する配
管６を備える。その配管６には、その注水を制御する弁
を備える。原子炉格納容器周囲の付属建屋の上部には、
冷却プール２０が備えられる。冷却プール２０の室内は
排気管１７で室外と連通している。At the lower part of the dry well 2, there is provided a pipe 6 for injecting pool water in the suppression pool 4 to the lower part of the dry well 2. The pipe 6 is provided with a valve for controlling the water injection. At the top of the attached building around the PCV,
A cooling pool 20 is provided. The interior of the cooling pool 20 communicates with the outside through an exhaust pipe 17.
【００２５】冷却プール２０のプール底面の一部分には
ピット２１が形成されている。そのため、ピット２１の
部分だけが他の部分よりも水深が深い。そのピット２１
には、蒸気の凝縮手段として凝縮器Ａが入れられてピッ
ト２１内に据え付けられている。凝縮器Ａは冷却プール
２０のプール水と凝縮器Ａ内を通過する蒸気との熱交換
作用で凝縮水を発生させることから熱交換器である。こ
のように、ピット２１内部に凝縮器Ａを水没させてあ
る。ピット２１は、凝縮器Ａの据付け性や保守性を考慮
するとともに、冷却プール２０水の循環を阻害しないよ
うに、凝縮器Ａの設置面積より多少拡大している。A pit 21 is formed in a part of the pool bottom of the cooling pool 20. Therefore, only the portion of the pit 21 is deeper than other portions. The pit 21
Is provided with a condenser A as a means for condensing steam and installed in the pit 21. The condenser A is a heat exchanger because it generates condensed water by a heat exchange action between pool water in the cooling pool 20 and steam passing through the condenser A. Thus, the condenser A is submerged in the pit 21. The pit 21 is slightly larger than the installation area of the condenser A in consideration of the installability and the maintainability of the condenser A and not to hinder the circulation of the cooling pool 20 water.
【００２６】その凝縮器Ａは、上部ヘッダ１１と下部ヘ
ッダと両ヘッダ内を接続する垂直な複数の伝熱管１２
と、上部ヘッダ１１内とドライウエル２内とを連通する
配管１５と、下部ヘッダ１３内と圧力抑制プール４水中
とを連通する配管１６と、配管１６の途中に設けられた
弁とから成る。このような凝縮器Ａと、冷却プール２０
とで凝縮式冷却系を備えた静的な原子炉格納容器冷却設
備が構成されている。The condenser A has a plurality of vertical heat transfer tubes 12 connecting the upper header 11, the lower header, and both headers.
And a pipe 15 for communicating the inside of the upper header 11 with the inside of the dry well 2, a pipe 16 for communicating the inside of the lower header 13 with the water in the suppression pool 4, and a valve provided in the middle of the pipe 16. Such a condenser A and the cooling pool 20
Thus, a static reactor containment vessel cooling system having a condensing type cooling system is configured.
【００２７】このような原子炉格納容器冷却設備を用い
て原子炉格納容器を冷却する場合の一例を示す。例え
ば、炉心の冷却失敗等により炉心が溶融することによっ
て生じた溶融デブリ５が原子炉容器１の底部を溶融して
ドライウエル２の下部に落下した場合を想定する。この
溶融デブリ５を冷却するため、配管６の途中の弁を開
く。このようにすると、圧力抑制プール４に連通された
配管６を介して圧力抑制プール４内のプール水がドライ
ウエル２の下部に注水されて、水プール７が形成され、
溶融デブリ５が冷却される。An example of the case where the reactor containment vessel is cooled using such a reactor containment vessel cooling system will be described. For example, it is assumed that molten debris 5 generated by melting of the core due to failure to cool the core melts the bottom of the reactor vessel 1 and falls to the lower part of the dry well 2. In order to cool the molten debris 5, a valve in the middle of the pipe 6 is opened. In this way, the pool water in the suppression pool 4 is injected into the lower part of the dry well 2 via the pipe 6 connected to the suppression pool 4, and the water pool 7 is formed.
The molten debris 5 is cooled.
【００２８】溶融デブリ５の崩壊熱に相当する蒸気が水
プール７から発生するので、ドライウエル２内の圧力が
上昇する。その結果、ドライウエル２内と圧力抑制室内
の圧力差で、ドライウエル２内の蒸気は配管１５を通っ
て、不凝縮性ガス（通常時に格納容器内に封入されてい
る窒素ガス、および事故時に水−金属反応で生成される
水素ガス）とともに凝縮器Ａ内に流入する。その蒸気は
凝縮器Ａの上部ヘッダ１１で各伝熱管１２に分配され、
伝熱管１２外の冷却プール２０中のプール水との温度差
で各伝熱管１２内で凝縮する。伝熱管１２内の凝縮水
は、凝縮器Ａの下部ヘッダ１３に流下して集められ、不
凝縮性ガスとともに、配管１６を通過して圧力抑制プー
ル４に流下する。この際には、予め普段は閉じられてい
る配管１６途中の弁は開いておく。Since steam corresponding to the decay heat of the molten debris 5 is generated from the water pool 7, the pressure in the dry well 2 increases. As a result, due to the pressure difference between the dry well 2 and the pressure suppression chamber, the steam in the dry well 2 passes through the pipe 15 and passes through the non-condensable gas (the nitrogen gas normally sealed in the containment vessel and the Together with the hydrogen gas generated by the water-metal reaction). The vapor is distributed to each heat transfer tube 12 at the upper header 11 of the condenser A,
Condensed in each heat transfer tube 12 due to the temperature difference from the pool water in the cooling pool 20 outside the heat transfer tube 12. The condensed water in the heat transfer tube 12 flows down to the lower header 13 of the condenser A, is collected, and flows down to the pressure suppression pool 4 through the pipe 16 together with the non-condensable gas. At this time, the valve in the middle of the pipe 16 which is usually closed in advance is opened.
【００２９】原子炉格納容器外部の上方に設置された冷
却プール２０は、冷却プール２０外である例えば大気に
開放されている。そのため、凝縮器Ａによる伝熱管１２
内の蒸気や不凝縮性ガスとの熱交換作用で加熱された冷
却プール２０内のプール水が沸点に達すると、そのプー
ル水面からそのプール水が蒸発して排気管１７を介して
冷却プール２０室外部へ流出する。このように、伝熱管
１２内の蒸気凝縮や冷却プール２０のプール水の沸騰・
蒸発等の静的な作動原理に基づいて、崩壊熱を原子炉格
納容器外に放熱できるので、事故時の原子炉格納容器の
冷却および圧力上昇抑制が可能となる。The cooling pool 20 installed above the outside of the containment vessel is open to the outside of the cooling pool 20, for example, to the atmosphere. Therefore, the heat transfer tube 12 by the condenser A
When the pool water in the cooling pool 20 heated by the heat exchange action with the steam and the non-condensable gas in the pool reaches the boiling point, the pool water evaporates from the surface of the pool and evaporates through the exhaust pipe 17. Spills out of the room. Thus, the condensation of steam in the heat transfer tube 12 and the boiling of pool water in the cooling pool 20
Since the decay heat can be radiated to the outside of the containment vessel based on the static operation principle such as evaporation, the cooling of the containment vessel and the suppression of the pressure rise at the time of the accident become possible.
【００３０】本実施例では、ピット２１内部に凝縮器Ａ
を水没させたことにより、伝熱管１２上端より下方領域
の水量をピット２１の容積に制限できる。このため、冷
却プール２０が保有する全水量は、１日分の積算崩壊熱
に相当する蒸発水量と各ピット２１容積の総和となり、
従来例よりも大幅に冷却プール２０水量を低減できる。
仮に、１０００ｍ3 のプール水が削減できるとした場合
には、原子炉建屋の重量が１０００トン軽減されるの
で、原子炉建屋の耐震性向上、あるいは原子炉プラント
の建設コスト低減に寄与する。In this embodiment, the condenser A is provided inside the pit 21.
Is submerged, the amount of water below the upper end of the heat transfer tube 12 can be limited to the volume of the pit 21. Therefore, the total amount of water held by the cooling pool 20 is the sum of the amount of evaporative water equivalent to the accumulated heat of decay for one day and the volume of each pit 21.
The amount of water in the cooling pool 20 can be greatly reduced as compared with the conventional example.
If 1000 m 3 of pool water could be reduced, the weight of the reactor building would be reduced by 1000 tons, which would contribute to improving the earthquake resistance of the reactor building or reducing the construction cost of the reactor plant.
【００３１】なお、従来例では、伝熱管１２上端より下
方のプール水領域は、伝熱管１２部での凝縮熱をプール
全体に伝える機能を有している。本実施例では、まず伝
熱管１２からの凝縮熱がピット２１の冷却水に伝わる。
ピット２１は、冷却プール２０と連通しているので、ピ
ット２１部の高温水は自然対流により、冷却プール２０
内に循環して、冷却プール２０全体の温度が上昇する。
このため、凝縮器Ａをピット２１に水没させても、従来
と同様、伝熱管１２部での凝縮熱は冷却プール２０全体
に伝わり、冷却プール２０側の伝熱特性に影響すること
はない。In the conventional example, the pool water area below the upper end of the heat transfer tube 12 has a function of transferring the heat of condensation in the heat transfer tube 12 to the entire pool. In this embodiment, first, the heat of condensation from the heat transfer tube 12 is transmitted to the cooling water in the pit 21.
Since the pit 21 communicates with the cooling pool 20, the high-temperature water in the pit 21 flows through natural convection, and
And the temperature of the entire cooling pool 20 rises.
For this reason, even if the condenser A is submerged in the pit 21, the heat of condensation in the heat transfer tube 12 is transmitted to the entire cooling pool 20 and does not affect the heat transfer characteristics on the cooling pool 20 side as in the related art.
【００３２】図１，図２では、垂直な伝熱管１２を備え
た凝縮器Ａを対象としたが、水平伝熱管やＵ字型伝熱管
で構成される凝縮器に対しても、ピット２１の形状を変
更することにより適用可能である。Although FIGS. 1 and 2 are directed to the condenser A provided with the vertical heat transfer tubes 12, the condenser A including the horizontal heat transfer tubes and the U-shaped heat transfer tubes is also used. It can be applied by changing the shape.
【００３３】次に、凝縮器Ａの構造を変えた第２の実施
例を説明する。図４は、第２の実施例における凝縮器Ａ
の内部構造として、代表伝熱管とヘッダ部の概略縦断面
図を示している。この本実施例においても、第１実施例
と同様、凝縮器Ａを冷却プール２０底部に設けたピット
２１に水没させている。Next, a second embodiment in which the structure of the condenser A is changed will be described. FIG. 4 shows a condenser A according to the second embodiment.
3 shows a schematic vertical cross-sectional view of a representative heat transfer tube and a header portion as an internal structure of FIG. In this embodiment, as in the first embodiment, the condenser A is submerged in the pit 21 provided at the bottom of the cooling pool 20.
【００３４】第２実施例の構成は、伝熱管が上流側の伝
熱管１２ａ部と下流側の伝熱管12ｂとに分けられる。そ
の上、伝熱管１２ａと伝熱管１２ｂとの間に凝縮水を分
離する機構として、中間ヘッダ１４を設けている。中間
ヘッダ１４の底面は、円錐状に成型されている。また、
中間ヘッダ１４から下部ヘッダ１３に連通するドレン管
１８を備えるとともに、中間ヘッダ１４に接続する下流
側の伝熱管１２ｂの入口部（上端）が中間ヘッダ１４底
面部より高所に設定されている。伝熱管１２ａの上端の
入口は上部ヘッダ１１内に連通接続され、同じく下端の
出口は中間ヘッダ１４に連通接続される。伝熱管１２ｂ
の上端の入口は既述の設定のように中間ヘッダ１４に連
通接続され、同じく下端の出口は下部ヘッダ１３に連通
接続される。In the structure of the second embodiment, the heat transfer tubes are divided into an upstream heat transfer tube 12a and a downstream heat transfer tube 12b. In addition, an intermediate header 14 is provided as a mechanism for separating condensed water between the heat transfer tubes 12a and 12b. The bottom surface of the intermediate header 14 is formed in a conical shape. Also,
A drain pipe 18 communicating from the intermediate header 14 to the lower header 13 is provided, and an inlet (upper end) of the downstream heat transfer tube 12 b connected to the intermediate header 14 is set higher than the bottom of the intermediate header 14. The inlet at the upper end of the heat transfer tube 12 a is connected to the upper header 11, and the outlet at the lower end is connected to the intermediate header 14. Heat transfer tube 12b
The upper end is connected to the intermediate header 14 as described above, and the lower end is connected to the lower header 13.
【００３５】その他の構成は第１実施例と同じであるの
で説明を省略する。The other structure is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
【００３６】第２実施例で、シビアアクシデント発生時
には、ドライウエル２から不凝縮性ガスを伴って凝縮器
Ａに矢印のように上流側から下流側へと向けて流入した
蒸気が、伝熱管１２ａ内で凝縮し、伝熱管１２ａ部を下
降するに伴って凝縮水の液膜の厚さが増加していく。し
かし、本実施例では中間ヘッダ１４を設けたことによ
り、上流側の伝熱管１２ａ部で形成された凝縮水を一旦
中間ヘッダ１４底部で捕獲することができる。In the second embodiment, when a severe accident occurs, the steam flowing from the dry well 2 to the condenser A from the upstream side to the downstream side along with the non-condensable gas as indicated by the arrow in the heat transfer tube 12a. The thickness of the liquid film of the condensed water is increased as the heat is condensed and descends the heat transfer tube 12a. However, in this embodiment, the provision of the intermediate header 14 allows the condensed water formed in the heat transfer tube 12a on the upstream side to be once captured at the bottom of the intermediate header 14.
【００３７】したがって、中間ヘッダ１４に接続する下
流側の伝熱管１２ｂ部には、上流側の伝熱管１２ａから
の凝縮水を分離した残りの未凝縮蒸気と不凝縮性ガスの
みが流れる。このため、従来技術と比較すると、伝熱管
１２ｂ部では、上流側の伝熱管１２ａでの凝縮水の影響
を排除できるので、凝縮水の液膜による熱抵抗が低減し
て伝熱性能が向上する。Therefore, only the remaining uncondensed steam and non-condensable gas remaining after the condensed water from the upstream heat transfer tube 12a flows through the downstream heat transfer tube 12b connected to the intermediate header 14. Therefore, as compared with the prior art, the heat transfer tube 12b can eliminate the influence of the condensed water in the heat transfer tube 12a on the upstream side, so that the heat resistance due to the liquid film of the condensed water is reduced and the heat transfer performance is improved. .
【００３８】また、上流側の伝熱管１２ａ部での凝縮水
が、下流側の伝熱管１２ｂに流入しないように、下流側
の伝熱管１２ｂ入口が中間ヘッダ１４底面部より高所に
設定している。さらに、中間ヘッダ１４の底面を円錐状
に成型しており、中間ヘッダ１４で捕獲した凝縮水を、
中間ヘッダ１４底面の中心部に設けたドレン管１８を介
して、下部ヘッダ１３に流下させる。The inlet of the downstream heat transfer tube 12b is set higher than the bottom of the intermediate header 14 so that the condensed water in the upstream heat transfer tube 12a does not flow into the downstream heat transfer tube 12b. I have. Further, the bottom surface of the intermediate header 14 is formed in a conical shape, and condensed water captured by the intermediate header 14 is
It flows down to the lower header 13 via a drain pipe 18 provided at the center of the bottom surface of the intermediate header 14.
【００３９】さらに、中間ヘッダ１４を設けたことによ
り、従来技術に比べ、短尺化した伝熱管１２ａ，１２ｂ
を、それぞれ上下のヘッダ１１，１３と併せて支持する
ことになり、伝熱管１２をより強固に支持できるように
なる。Further, the provision of the intermediate header 14 makes the heat transfer tubes 12a, 12b shorter than the prior art.
Are supported together with the upper and lower headers 11 and 13, respectively, so that the heat transfer tube 12 can be more firmly supported.
【００４０】このように、第２実施例では、第１実施例
と同様、凝縮器Ａを冷却プール２０底部に設けたピット
２１に水没させることで、冷却プール２０水量の低減を
図るとともに、上流側の伝熱管１２ａで形成される凝縮
水を中間ヘッダ１４で分離することができるので、下流
側の伝熱管１２ｂでの伝熱性能低下を防止できる。As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, the condenser A is submerged in the pit 21 provided at the bottom of the cooling pool 20, thereby reducing the amount of water in the cooling pool 20 and increasing the amount of water upstream. Since the condensed water formed in the heat transfer tube 12a on the side can be separated by the intermediate header 14, deterioration in the heat transfer performance in the heat transfer tube 12b on the downstream side can be prevented.
【００４１】また、第２実施例の変形例として、上流側
の伝熱管１２ａ部で形成される凝縮水の下流側の伝熱管
１２ｂへの流入防止策を図５に示す。図５は、一例とし
て、伝熱管１２ａ，１２ｂを三角ピッチで配列した場合
の概念図であり、中間ヘッダ１４を介して、実線で示す
上流側の伝熱管１２ａ部と破線で示す下流側の伝熱管１
２ｂとを偏心して配置している。これにより、上流側の
伝熱管１２ａ部での凝縮水は中間ヘッダ１４の底面に直
接流下して、伝熱管１２ａ部での凝縮水をより効果的に
分離することが可能になる。As a modification of the second embodiment, FIG. 5 shows a measure for preventing the condensed water formed in the upstream heat transfer tube 12a from flowing into the downstream heat transfer tube 12b. FIG. 5 is a conceptual diagram in the case where the heat transfer tubes 12a and 12b are arranged at a triangular pitch as an example. The heat transfer tubes 12a on the upstream side shown by a solid line and the downstream side shown by a broken line are connected via the intermediate header 14. Heat tube 1
2b is arranged eccentrically. Thereby, the condensed water in the upstream heat transfer tube 12a directly flows down to the bottom surface of the intermediate header 14, and the condensed water in the heat transfer tube 12a can be more effectively separated.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明の原子炉格納容器冷却設備によれ
ば、原子炉格納容器冷却設備の冷却プール容積を合理的
に低減することができるので、原子力プラントの建設コ
ストの抑制効果が得られる。According to the reactor containment cooling system of the present invention, the cooling pool capacity of the reactor containment cooling system can be reduced rationally, so that the construction cost of the nuclear power plant can be reduced. .
【００４３】本発明の熱交換器によれば、伝熱管内での
凝縮水の液膜による性能低下を抑制することができるの
で、原子炉格納容器冷却設備の肥大化を抑制して原子力
プラントの建設コストの抑制に貢献できるという効果が
得られる。According to the heat exchanger of the present invention, it is possible to suppress the performance deterioration due to the liquid film of the condensed water in the heat transfer tube. The effect of contributing to the reduction of construction costs can be obtained.
【図１】本発明の第１実施例による原子炉建屋の概略縦
断面図。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a reactor building according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１実施例による原子炉建屋の概略横
断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a reactor building according to a first embodiment of the present invention.
【図３】従来の凝縮式冷却系を含む原子炉建屋の概略縦
断面図。FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a reactor building including a conventional condensing cooling system.
【図４】本発明の第２実施例による凝縮器の概略縦断面
図。FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a condenser according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第２実施例の変形例における伝熱管の
配置図。FIG. 5 is a layout diagram of heat transfer tubes in a modification of the second embodiment of the present invention.
１…原子炉容器、２…ドライウエル、３…ウエットウエ
ル、４…圧力抑制プール、５…溶融デブリ、６…配管、
７…水プール、１１…上部ヘッダ、１２…伝熱管、１３
…下部ヘッダ、１４…中間ヘッダ、１５，１６…配管、
１７…排気管、１８…ドレン管、２０…冷却プール、２
１…ピット。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor vessel, 2 ... Dry well, 3 ... Wet well, 4 ... Suppression pool, 5 ... Molten debris, 6 ... Piping,
7: water pool, 11: upper header, 12: heat transfer tube, 13
... Lower header, 14 ... Intermediate header, 15, 16 ... Piping,
17 ... exhaust pipe, 18 ... drain pipe, 20 ... cooling pool, 2
1. Pit.
Claims (7)
凝縮する設備を備えた原子炉格納容器冷却設備におい
て、 前記冷却プールの底面の一部に前記熱交換器が配備され
たピットを備えたことを特徴とする原子炉格納容器冷却
設備。1. A reactor containment vessel cooling system provided with a facility for condensing steam with a heat exchanger provided in a cooling pool, wherein a pit provided with the heat exchanger is provided on a part of a bottom surface of the cooling pool. A reactor containment vessel cooling facility, comprising:
て、 前記伝熱管の途中に前記凝縮による凝縮水を前記伝熱管
内から前記伝熱管外へ分離する手段を装備してあること
を特徴とする熱交換器。2. A heat exchanger for condensing steam in a heat transfer tube, wherein a means for separating condensed water due to the condensation from the inside of the heat transfer tube to the outside of the heat transfer tube is provided in the middle of the heat transfer tube. Characterized heat exchanger.
２に記載の熱交換器であることを特徴とする原子炉格納
容器冷却設備。3. A reactor containment cooling system according to claim 1, wherein said heat exchanger is the heat exchanger according to claim 2.
から前記伝熱管外へ分離する手段は、熱交換処理対象の
流体の上流側の伝熱管と、同じく下流側の伝熱管とを中
間ヘッダを中継して接続して設け、前記中間ヘッダに接
続する下流側の伝熱管の入口が前記中間ヘッダの底面よ
り高所に設定されるとともに、前記中間ヘッダには前記
熱交換器の出口ヘッダに連通したドレン管を備えている
ことを特徴とする熱交換器。4. The means for separating condensed water from the inside of the heat transfer tube to the outside of the heat transfer tube according to claim 2, wherein the heat transfer tube on the upstream side of the fluid to be subjected to the heat exchange processing and the heat transfer tube on the downstream side are also connected. The intermediate header is connected and provided, and the inlet of the downstream heat transfer tube connected to the intermediate header is set higher than the bottom surface of the intermediate header, and the intermediate header has an outlet of the heat exchanger. A heat exchanger comprising a drain pipe communicating with a header.
から前記伝熱管外へ分離する手段は、熱交換処理対象の
流体の上流側の伝熱管と、同じく下流側の伝熱管とを中
間ヘッダを中継して接続して設け、前記中間ヘッダに接
続する下流側の伝熱管の入口が前記中間ヘッダの底面よ
り高所に設定されるとともに、前記中間ヘッダには前記
熱交換器の出口ヘッダに連通したドレン管を備えている
ことを特徴とする原子炉格納容器冷却設備。5. The means for separating condensed water from the inside of the heat transfer tube to the outside of the heat transfer tube according to claim 3, wherein the heat transfer tube on the upstream side of the fluid to be subjected to heat exchange processing and the heat transfer tube on the downstream side are also connected. The intermediate header is connected and provided, and the inlet of the downstream heat transfer tube connected to the intermediate header is set higher than the bottom surface of the intermediate header, and the intermediate header has an outlet of the heat exchanger. A reactor containment cooling system comprising a drain pipe communicating with a header.
前記下流側の伝熱管とが相互に偏心して配置されている
ことを特徴とする熱交換器。6. The heat exchanger according to claim 4, wherein said upstream heat transfer tube and said downstream heat transfer tube are eccentrically arranged.
前記下流側の伝熱管とが相互に偏心して配置されている
ことを特徴とする原子炉格納容器冷却設備。7. The reactor containment vessel cooling equipment according to claim 5, wherein the upstream heat transfer tube and the downstream heat transfer tube are eccentrically arranged with respect to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31775799A JP2001133578A (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Cooling equipment for reactor containment vessel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31775799A JP2001133578A (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Cooling equipment for reactor containment vessel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001133578A true JP2001133578A (en) | 2001-05-18 |
Family
ID=18091712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31775799A Pending JP2001133578A (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Cooling equipment for reactor containment vessel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001133578A (en) |
-
1999
- 1999-11-09 JP JP31775799A patent/JP2001133578A/en active Pending
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