JP2005156198A - Reactor building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力プラントの原子炉建屋に関し、特に軽水冷却型原子炉の原子炉建屋に係る。 The present invention relates to a nuclear power plant nuclear reactor building, and more particularly to a light water cooled nuclear reactor nuclear reactor building.
原子力プラントである原子力発電所には原子炉建屋が存在する。その原子炉建屋内には、原子炉を格納する原子炉格納容器が構築されていて、その原子炉格納容器には、想定事故発生後も長期にわたって原子炉の炉心から発生する崩壊熱を原子炉格納容器外へ除去するための原子炉格納容器の冷却装置が設けられている。 A nuclear power plant, which is a nuclear power plant, has a reactor building. In the reactor building, there is a reactor containment vessel that houses the reactor. In the reactor containment vessel, the decay heat generated from the reactor core over a long period of time after the occurrence of the accident A reactor containment vessel cooling device is provided for removal outside the containment vessel.
従来の原子炉格納容器の冷却装置としては、事故発生時にポンプを起動して冷却水を冷却対象領域に供給するものが主流であるが、さらに安全性と信頼性を目指しポンプ等の動的機器を必要とせず静的に原子炉格納容器を冷却する静的格納容器冷却系(以下、PCCSとも言う。)が考えられている。 Conventional reactor containment vessel cooling devices are mainly used to start the pump and supply cooling water to the cooling target area when an accident occurs. However, dynamic devices such as pumps are aimed at further safety and reliability. A static containment vessel cooling system (hereinafter also referred to as PCCS) that cools the reactor containment vessel statically without the need for a reactor is considered.
PCCSは、原子炉冷却材喪失事故(以下、LOCAとも言う。)時等に、原子炉格納容器内に原子炉から放出された炉蒸気を冷却凝縮して、原子炉格納容器の圧力を設計圧力以下に維持する目的で設けられており、原子炉格納容器内の雰囲気を重力差による自然循環という自然力を利用して静的に冷却することができる。 PCCS cools and condenses the reactor steam released from the reactor in the reactor containment in the event of a reactor coolant loss accident (hereinafter also referred to as LOCA), etc., and sets the reactor containment pressure to the design pressure. It is provided for the purpose of maintaining the following, and the atmosphere in the reactor containment vessel can be statically cooled by utilizing the natural force of natural circulation caused by the difference in gravity.
主なPCCSの設備としては、原子炉から放出された炉蒸気とプール水との間で熱交換するための熱交換器、そのプール水を貯蔵する大規模な静的格納容器冷却系プール(以下、PCCSプールとも言う。)が必要である。そのプールと使用中の燃料を一時的に貯蔵するプールとを大形プールに一体化して共通のプールとした技術が公知である(例えば、特許文献2参照)。 Major PCCS facilities include a heat exchanger for exchanging heat between the reactor steam discharged from the reactor and the pool water, and a large-scale static containment cooling system pool (hereinafter referred to as the pool water storage pool). , Also referred to as PCCS pool). A technique is known in which the pool and a pool for temporarily storing fuel in use are integrated into a large pool to form a common pool (see, for example, Patent Document 2).
また、原子炉の炉心から出された使用済燃料の代わりに炉心に装荷する新燃料を一時的に貯蔵する新燃料貯蔵プールとPCCSプールと連通及び流通遮断自在とし、連通時には両プール間でプール水がプールの底部で往来できるように構成し、新燃料貯蔵プールのプール水をPCCSプールのプール水に流用する技術が公知である(例えば、特許文献1参照)。 In addition, the new fuel storage pool that temporarily stores new fuel loaded in the core instead of the spent fuel delivered from the core of the reactor and the PCCS pool can be freely connected and shut off, and the pool can be connected between both pools when communicating. A technique is known in which water is allowed to come and go at the bottom of the pool, and the pool water of the new fuel storage pool is diverted to the pool water of the PCCS pool (for example, see Patent Document 1).
原子力発電所においても、安全性を確保することはもちろんのこと、これまで以上に原子力発電所の建設コスト削減及び経済性向上に対する要求も高まっている。また、環境への配慮から廃炉時の廃棄物量を低減させることも重要になっている。 In nuclear power plants, as well as ensuring safety, demands for reducing construction costs and improving economic efficiency of nuclear power plants are increasing. It is also important to reduce the amount of waste at the time of decommissioning due to environmental considerations.
以上の観点から原子炉建屋の建物の躯体物量を低減することが希望されているが、静的格納容器冷却系(以下、PCCSとも言う。)の設備を設置する場合、静的格納容器冷却系プール(以下、PCCSプールとも言う。)等の大規模な配置スペースが原子炉建屋内に必要となり、原子炉建屋の建物の躯体物量を増加させる要因となっている。 From the above viewpoint, it is hoped to reduce the amount of enclosure in the reactor building, but when installing the equipment of static containment cooling system (hereinafter also referred to as PCCS), static containment cooling system A large-scale arrangement space such as a pool (hereinafter also referred to as a PCCS pool) is required in the reactor building, which increases the amount of building materials in the reactor building.
そのため、背景技術の欄で述べた従来例のように、PCCSプールと新燃料貯蔵プールや使用中の燃料の一時貯蔵のプールとを相互にプール水を流用し合うような構造とすることで、これらの設備を原子炉建屋内に独立したシステムとして設置する場合に比べて、配置スペースが縮小できる。 Therefore, as in the conventional example described in the background art section, the PCCS pool, the new fuel storage pool, and the temporary storage pool for the fuel in use are configured to mutually reuse pool water. Compared with the case where these facilities are installed as an independent system in the reactor building, the arrangement space can be reduced.
しかし、そのように両プール水を流用化する従来例では、PCCSが作動した際に、プール水の蒸発等により、使用済燃料プールのプール水面下に貯蔵されていた燃料が水面より上に露出し、燃料からの放射線をプール水で遮蔽できなくなる懸念がある。特に、その燃料が、新燃料よりも放射線レベルの高い使用済燃料の場合には深刻な状態になる。そのため、PCCSプールと使用済燃料プールのプール水を流用し合う場合、PCCS作動時におけるPCCSプール内のプール水の蒸発により水位が低下しても、放射線遮蔽上必要となる最低限の水深を確保する必要があるし、貯蔵中の使用済燃料が使用済燃料プールのプール水に浸されて核燃料の反応抑制及び冷却されている必要がある。 However, in the conventional example in which both pool waters are diverted in this way, when the PCCS is activated, the fuel stored below the pool surface of the spent fuel pool is exposed above the water surface due to evaporation of the pool water, etc. However, there is a concern that radiation from fuel cannot be shielded by pool water. In particular, when the fuel is a spent fuel having a higher radiation level than the new fuel, the situation becomes serious. Therefore, when using the pool water of the PCCS pool and the spent fuel pool, even if the water level drops due to evaporation of the pool water in the PCCS pool during PCCS operation, the minimum water depth required for radiation shielding is secured. It is necessary that the spent fuel being stored is immersed in the pool water of the spent fuel pool and the reaction of the nuclear fuel is suppressed and cooled.
本発明は以上の課題に鑑み、貯蔵中の使用済燃料の冷却が可能で、PCCSプール容積の低減を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to reduce the PCCS pool volume by allowing the spent fuel being stored to be cooled.
本発明の課題を解決するための手段は、内部に静的格納容器冷却系プール及び使用済燃料プールを設け、前記使用済燃料プール内の水を前記静的格納容器冷却系プールに導く流路を設け、前記流路の前記使用済燃料プール側の開口部を、前記使用済燃料プール内の燃料貯蔵ラックの上端よりも上の位置に設けてある原子炉建屋である。 Means for solving the problems of the present invention include a static containment vessel cooling system pool and a spent fuel pool provided therein, and a flow path for guiding water in the spent fuel pool to the static containment vessel cooling system pool. And the opening on the spent fuel pool side of the flow path is provided at a position above the upper end of the fuel storage rack in the spent fuel pool.
使用済燃料プール内で貯蔵中の使用済燃料をプール水で浸し続けることと、使用済燃料プール水の一部をPCCSの冷却水として使用することとが両立するので、安全に使用済燃料を貯蔵することと、PCCSプール容量の低減との効果を達成できる。その効果は、安全な使用済燃料の貯蔵及びPCCSプールの配置エリア削減並びに原子炉建屋寸法の縮小をもたらす。 Keeping the spent fuel stored in the spent fuel pool soaked in the pool water and using part of the spent fuel pool water as PCCS cooling water are compatible. The effects of storing and reducing the PCCS pool capacity can be achieved. The effect results in safe spent fuel storage and PCCS pool placement area reduction and reactor building size reduction.
使用済燃料プール2の使用済燃料からの放射線を遮蔽する上で必要な水深を使用済燃料プール2に確保出来る高さ位置、即ち使用済燃料を貯蔵する燃料貯蔵ラック13の上端から上方に放射線遮蔽上必要な水深12の高さを足した位置、に静的格納容器冷却系プール(以下、PCCSプールとも言う。)1との連絡管10入口を設け、その連絡管10を通じて使用済燃料プール2のプール水の一部をPCCSプール1へ供給して静的格納容器冷却系(以下、PCCSとも言う。)の冷却水として流用することにより、PCCSプール1の配置エリアを削減した原子炉建屋とした。
Radiation from the upper position of the
以下、本発明の実施例を各図に基づいて詳細に説明する。原子力プラントの一つとして原子力発電所が知られている。その原子力発電所には図2に示す原子炉建屋9が存在する。その原子炉建屋9内の中央領域には、点線で示した領域の原子炉格納容器5が構築されている。その原子炉格納容器5は原子炉建屋9の鉄筋コンクリートや鋼板で囲われて放射線漏れの無いように遮蔽されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A nuclear power plant is known as one of nuclear plants. The nuclear power plant has a reactor building 9 shown in FIG. In the central region of the reactor building 9, the
その原子炉格納容器5の内側には、原子炉として、核燃料を装荷した炉心を内蔵している圧力容器20が、架台21に設置されている。その架台21の外周囲は圧力抑制プール8とされ、圧力抑制プール8にプール水として冷却水が蓄えられている。
Inside the
その原子炉格納容器5の上側であって原子炉建屋9内には、使用済燃料プール2と静的格納容器冷却系プール(以下、PCCSプールとも言う。)1とが鉄筋コンクリート製の共通な壁22を挟んで、且つ同じ高さで、隣接し合って設けられている。
In the reactor building 9 above the
静的格納容器冷却系(以下、PCCSとも言う。)はPCCSプール1を含んで以下のような系統構成を有する。即ち、PCCSプール1内の底部にはPCCS熱交換器3が設置される。そのPCCS熱交換器3の流体取入れ口にはPCCS蒸気供給管6の一端が接続され、PCCS蒸気供給管6の他端は原子炉格納容器5内のドライウェル23内に開口している。また、PCCS熱交換器3の流体出口にはPCCS凝縮水排出管7の一端が接続され、PCCS凝縮水排出管7の他端は原子炉格納容器内の圧力抑制プール8のプール水中に開口している。
The static containment vessel cooling system (hereinafter also referred to as PCCS) includes the PCCS
一方、使用済燃料プール2には、底部に燃料貯蔵ラック13が設置されて、その燃料貯蔵ラック13の設置空間のエリアが使用済燃料貯蔵エリアとされる。その燃料貯蔵ラック13内には、炉心から取り出された使用済燃料14が垂直姿勢で入れられて燃料貯蔵ラック13の内側で保管貯蔵されている。その燃料貯蔵ラック13の上側には、使用済燃料
14を図示していない燃料交換機でプール内を移送させる際に、その使用済燃料14からの放射線を遮蔽するに必要な水面からの水深、即ち燃料移送時の遮蔽上必要な水深15と、使用済燃料の高さ16、即ち使用済燃料14の移送中における上下長さとを足した水深が得られるように、使用済燃料プール2の深さやそのプール水面高さが設定されている。
On the other hand, in the
したがって、使用済燃料プール2のプール水面24の高さ位置からの下方への水深は、燃料貯蔵ラックの高さ4と使用済燃料の高さ16と燃料移送時の遮蔽上必要な水深15とを足した寸法を超える深さとされる。PCCSプール内のプール水面の高さ位置は、使用済燃料プールのプール水面24と同じ高さとされている。
Therefore, the water depth downward from the height position of the
使用済燃料プール2とPCCSプール1との間の壁22には、両プールを連通する水平な管が連絡管10として設置される。その連絡管10の設置高さは、燃料貯蔵ラック13の上方に貯蔵中の使用済燃料からの放射線を遮蔽する上で必要な水深、即ち遮蔽上必要な水深12が確保できる高さとされる。その連絡管10は図1のように全部で三箇所に設置され、各連絡管10の右側の開口端は使用済燃料プール2からPCCSプール1へプール水を通す入口としてその連絡管10の設置高さで使用済燃料プールに開口している。同じく各連絡管10の左側の開口端は使用済燃料プール2からPCCSプール1へプール水を通す出口としてその連絡管10の設置高さでPCCSプール1に開口している。
On the
この原子力発電所では、炉心で圧力容器20内の冷却水が加熱されて生じた高温高圧な蒸気が、圧力容器20から図示していない配管を通じて原子炉建屋9外に設置されている図示していない発電機の駆動タービンに供給され、その高温高圧の蒸気を受けたタービンが回転して発電機を駆動し、発電作用を成す。
In this nuclear power plant, the high-temperature and high-pressure steam generated by heating the cooling water in the
この発電所の原子炉格納容器5内で圧力容器20や圧力容器20に通じる配管から高温高圧な蒸気がドライウェル23内に漏洩して原子炉冷却材漏洩事故(以下、LOCAとも言う。)が生じた場合には、原子炉格納容器5内が通常よりも高温且つ高圧になる。この場合には、ドライウェル23内の高温高圧な蒸気を含む雰囲気はPCCS蒸気供給管6を通ってPCCS熱交換器3内に入り、PCCS熱交換器3に接しているPCCSプール1内のプール水で冷却されて凝縮する。PCCS熱交換器3内で凝縮した蒸気は凝縮水となって圧力抑制プール8内へPCCS凝縮水排出管7を通じて排出される。これによって、原子炉格納容器5内の高温高圧状態は緩和されて安全が維持される。
In the
このようなPCCS熱交換器3による高温高圧蒸気の凝縮を繰り返すうちに、PCCSプール1内のプール水はPCCS熱交換器3で加熱され、PCCSプール1内のプール水は蒸発してそのプール水の水位が低下する。PCCSプール1内のプール水の水位が低下すると、使用済燃料プール2内のプール水がPCCSプール1へ連絡管10を通じて流入し、PCCSプール1内のプール水の水位の低下が遅くなる。そのため、PCCS熱交換器3を利用しての原子炉格納容器5内の高温高圧状況の緩和作用が長期に渡って維持され、安全が長期に渡って維持される。
While the condensation of the high-temperature and high-pressure steam by the
使用済燃料プール2内のプール水がPCCSプール1へ連絡管10を通じて流入すると、使用済燃料プール2内のプール水の水位も低下し、その水位が連絡管10の開口位置以下になる。このように成ると、使用済燃料プール2内のプール水がPCCSプール1へ連絡管10を通じて流入する作用が停止し、使用済燃料プール2内のプール水の水位降下が、図2の点線で示した水位25で止まって維持される。この水位25の位置は、図2のように、燃料貯蔵ラック13の上方に放射線の遮蔽上必要な水深12を確保できる位置である。そのため、燃料貯蔵ラック13に貯蔵されている使用済燃料からの放射線のプール水面から上方への漏洩は、遮蔽上必要な水深12の水の層で遮蔽され、原子炉建屋9内での危険な状態の放射線漏れを防止できる。
When the pool water in the spent
このように、使用済燃料プール2からの放射線漏れを達成しながらも、使用済燃料プール2内のプール水をPCCSプール1へ自動的に注ぎ足すことが出来るので、PCCSプール1の大型化を企てなくともLOCA時における長期の安全を確保できる。
As described above, the pool water in the spent
そのため、本来ならば、図1の点線で示した領域にまで拡大されなければならないPCCSプール1の大型化を、図1の点線で示したPCCSプールの配置スペース削減範囲11からPCCSプール1を削除して原子炉建屋9の建設物量を低減できる。
Therefore, if the
また、燃料貯蔵ラック13からPCCSプール1の方向へ放射された放射線は、使用済燃料プール2に隣接するPCCSプール1のプール水でも遮蔽されることから、壁22による放射線遮蔽の機能を大きく期待する必要が無くなり、その分、壁22の水平方向の厚み26が薄く出来る。そのため、一層のこと原子炉建屋9の建設物量が低減される。
Further, the radiation radiated from the
本実施例では、図2に示すPCCSプール1が設置される原子炉建屋9において、PCCSプール1と使用済燃料プール2の間を放射線の遮蔽上必要な水深12を確保する位置以上に連絡管10で連絡することで、PCCSの作動時の使用済燃料プール2の水位低下に対する安全性を確保することができ、かつ、使用済燃料プール水の一部をPCCSプール冷却水として使用することで、PCCSプール1の容量を低減できた。これによって、図1のPCCSプールの配置スペース削除範囲11に示すとおりPCCSプール1配置エリアの削減化を図ることができる。
In the present embodiment, in the reactor building 9 in which the
更なるPCCSプール1配置エリアの削減を達成するためには、図2の水位25の状態に使用済燃料プール2内のプール水が低下した後に、放射線の遮蔽上必要な水深12の使用済燃料プール2内のプール水をPCCSプール1内へ連通管10を通じて補給できるようにすることが必要である。そのためには、図2で示した連通管10の高さ位置を遮蔽上必要な水深12だけ下方に下げた位置とし、燃料貯蔵ラック13の上端高さに使用済燃料プール2内のプール水の水位が一致して維持されるるように連通管10の高さを変更する。
In order to achieve further reduction in the area where the
このように、燃料貯蔵ラック13の上端高さに使用済燃料プール2内のプール水の水位が維持されるようにすれば、燃料貯蔵ラック13内の貯蔵中の燃料はプール水に浸されて冷却される状態が維持できる上、その燃料から放射された中性子も減速されて燃料の核反応が臨界に達することを抑制できる状態も維持できる。そのため、PCCSプール1の小型化によってもPCCS作動期間を極力長く維持しつつ、燃料の貯蔵状態を極力安全に維持できる。
Thus, if the water level of the pool water in the spent
本発明は、原子力発電所の原子炉建屋に利用分野が存在している。 The field of application of the present invention is in a reactor building of a nuclear power plant.
1…PCCSプール、2…使用済燃料プール、3…PCCS熱交換器、4…燃料貯蔵ラックの高さ、5…原子炉格納容器、6…PCCS蒸気供給管、7…PCCS凝縮水排出管、8…圧力抑制プール、9…原子炉建屋、10…連絡管、11…PCCSプールの配置スペース削減範囲、12…遮蔽上必要な水深、13…燃料貯蔵ラック、14…使用済燃料、15…燃料移送時の遮蔽上必要な水深、16…使用済燃料の高さ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記静的格納容器冷却系熱交換器へドライウェル内の蒸気を供給するように前記静的格納容器冷却系熱交換器と前記ドライウェル内とを連通する静的格納容器冷却系蒸気供給管と、
前記静的格納容器冷却系熱交換器内の凝縮水を圧力抑制プール内に排出するように前記静的格納容器冷却系熱交換器と前記圧力抑制プール内とを連通する静的格納容器冷却系凝縮水排出管とを備えた原子炉建屋。
In Claim 1, the static containment vessel cooling system heat exchanger installed in the static containment vessel cooling system pool at a position below the pool water surface,
A static containment vessel cooling system steam supply pipe that communicates the static containment vessel cooling system heat exchanger and the dry well so as to supply steam in the dry well to the static containment vessel cooling system heat exchanger; ,
A static containment vessel cooling system that communicates the static containment vessel cooling system heat exchanger and the pressure suppression pool so as to discharge condensed water in the static containment vessel cooling system heat exchanger into the pressure suppression pool. Reactor building with condensate discharge pipe.
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