JP2006047089A - Reactor container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉で過酷な事故が発生した場合においても、容器内部での極度の圧力、温度上昇を抑制し、安全性を維持する原子炉格納容器に関する。 The present invention relates to a nuclear reactor containment vessel that suppresses extreme pressure and temperature rise inside the vessel and maintains safety even when a severe accident occurs in the reactor.
図6に従来の原子炉格納容器の断面図を示す。原子炉格納容器1は図示しない鋼製ライナを内張りした円筒型の鉄筋コンクリート造りであり、中央には原子炉圧力容器2を収納して、上下をダイヤフラムフロア3で仕切り、上部を上部ドライウェル4とし、下部を下部ドライウェル5としている。
FIG. 6 shows a sectional view of a conventional reactor containment vessel. The
下部ドライウェル5の周囲は、ダイヤフラムフロア3と、下部ドライウェル5の壁5aとにより仕切られた円筒状のサプレッションチェンバ6として、基盤7上に構築されている。
The periphery of the lower
サプレッションチェンバ6内にはプール水8が貯溜されており、上部ドライウェル4および下部ドライウェル5とサプレッションチェンバ6とは壁となるペデスタル5aに形成されたベント管9とその先端部に形成された吐出管10とによりプール水8を介して連通されている。
一般的に、沸騰水型原子力発電プラントのような水冷却原子炉では、図示しない配管の破断事故などによって原子炉圧力容器2内の炉心冷却系に故障が生じた場合、原子炉は非常停止され、非常用炉心冷却装置によって直ちに自動的に冷却水を原子炉内に注入し、燃料を水びたしにして過熱を防ぎ、炉心溶融事故を未然に防ぐような安全設計になっている。
In general, in a water-cooled nuclear reactor such as a boiling water nuclear power plant, when a failure occurs in the core cooling system in the
また、前記非常用炉心冷却装置の機能に至るまでに破断した配管部分から高温度の蒸気と水の混合物が上部ドライウェル4と下部ドライウェル5中に放出されて、上部ドライウェル4と下部ドライウェル5内部の圧力および温度が上昇する。
Further, a mixture of high-temperature steam and water is discharged into the upper
これに伴い、上昇したドライウェル内部の圧力によってベント管9中のプール水8の一部はサプレッションチェンバ6のプール水8中に吐出管10を通して押し出され、続いて上部ドライウェル4および下部ドライウェル5の雰囲気ガスがベント管9、吐出管10を通してプール水8中に導かれ、蒸気はプール水8中で凝縮される。
Accordingly, a part of the
この機能により原子炉格納容器1の内部圧力の上昇は抑制され、従って原子炉格納容器1の安全性が維持され、原子炉圧力容器2から放出される可能性のある放射性物質は原子炉格納容器1により適切に遮封することができる。
Due to this function, the increase in the internal pressure of the
このように、沸騰水型原子力発電プラントにおいては、万一冷却材喪失等の過酷な事故が発生しても、種々の非常用炉心冷却設備などが設けられており、原子炉を冷温停止状態に移行させて、安全に維持することが可能なように安全設計されている。 In this way, in a boiling water nuclear power plant, even if a severe accident such as loss of coolant occurs, various emergency core cooling facilities are provided, and the reactor is put into a cold shutdown state. It is designed to be safe so that it can be transitioned and kept safe.
しかしながら、極めて低い確率ではあるが、上記非常用炉心冷却装置が作動せず、かつ、その他の炉心への注水装置も利用できない事態も想定され得る。
このような場合、炉心の燃料は冷却材による冷却が行われないため、原子炉停止後も発生する崩壊熱によって燃料棒温度が上昇し、最終的には炉心溶融に至ることが考えられる。
However, although the probability is very low, it can be assumed that the emergency core cooling device does not operate and water injection devices for other cores cannot be used.
In such a case, since the fuel in the core is not cooled by the coolant, it is conceivable that the fuel rod temperature rises due to decay heat generated even after the reactor is shut down, and eventually the core melts.
このような事態に至った場合、高温の炉心溶融物(コリウム)が原子炉圧力容器2の下部に移動し、下部プレナム内に落下する。
この状態が継続されると、原子炉圧力容器2の下鏡11の温度が上昇し、最悪の場合、炉心溶融物が下鏡11を溶融貫通し、下部ドライウェル5の床面上に落下する可能性がある。
When this happens, the hot core melt (corium) moves to the lower part of the
When this state continues, the temperature of the
この時、高温度の溶融した炉心溶融物は下部ドライウェル5の鋼製ライナを溶かし、基盤7上のコンクリートと接して、発熱、化学反応を生じて二酸化炭素、水素および放射性ガスが急激に発生する。
At this time, the molten core melt at a high temperature melts the steel liner of the lower
この発生ガスの圧力、および温度のために、原子炉格納容器1内の圧力が高まり、著しい場合は原子炉格納容器1を破損する可能性がある。
また、直接的に原子炉格納容器1の床を浸食破損させる可能性もある。
従って、原子炉格納容器1内から外部環境へと放射性物を放出させる可能性がある。
Due to the pressure and temperature of the generated gas, the pressure in the
Moreover, there is a possibility that the floor of the
Therefore, there is a possibility that radioactive materials are released from the
この炉心溶融物落下によるコンクリートの浸食反応およびそれに伴う悪影響は、炉心溶融物のドライウェル床面上への落下時に適切に水または他の冷却材を注入することにより、緩和することができる。 The erosion reaction of concrete due to the fall of the core melt and the adverse effects associated therewith can be mitigated by injecting water or other coolant appropriately when the core melt falls onto the dry well floor.
通常、この炉心溶融物落下に対する冷却材の注入装置は設置されているものの、前記したごとく原子炉圧力容器内の非常用炉心冷却装置同様に、作動しない可能性は依然として存在する。 Although a coolant injection device for this core melt drop is usually installed, there is still a possibility that it will not operate as the emergency core cooling device in the reactor pressure vessel as described above.
そこで、本質的に故障することが考えにくい、受動的な冷却装置が必要となる。
従来このような受動型の炉心溶融物冷却装置としては、例えば図7に示すように、下部ドライウェル5とサプレッションチェンバ6とを仕切るペデスタル5aに可融金属による弁12を設け、この弁12を下部ドライウェル5の床面上に落下した炉心溶融物13の熱によって溶かし、サプレッションチェンバ6内のプール水8を炉心溶融物13に対して注水して冷却させるようにしたものが考えられている(例えば特許文献1参照。)。
Therefore, there is a need for a passive cooling device that is inherently unlikely to fail.
Conventionally, as such a passive core melt cooling device, for example, as shown in FIG. 7, a
また、図8に示すように、下部ドライウェル5の床面を金属板14で形成するとともに、その位置をプール水8の水位より低く構成し、金属板14の下側でサプレッションチェンバ6を連通させて、プール水8で冷却するようにしたものも考えられている。
このような構成であると、下鏡11を溶融貫通し、下部ドライウェル5の床面上に落下した炉心溶融物13はプール水8で冷却された金属板14と接し、冷却される。
Further, as shown in FIG. 8, the floor surface of the lower
With such a configuration, the
さらに炉心溶融物13がその熱により下部ドライウェル5の床面金属板14を溶融させた場合には、下部ドライウェル5の床面金属板14とプール水8との水頭差により受動的にプール水8が下部ドライウェル5内に溶融破損部から流れ込み、炉心溶融物13を冷却する(例えば特許文献2参照。)。
しかしながら、前記図7に示す受動型の炉心溶融物冷却装置では、壁5aに設けられた可融金属による弁12は、原子炉圧力容器2の下鏡11を溶融貫通して下部ドライウェル5の床面上に落下した炉心溶融物13の熱で溶かして開くものであるから、炉心溶融物13が弁12の高さまで、少なくともその近傍まで達しないと、弁12が溶融せず注水ができない。
However, in the passive core melt cooling apparatus shown in FIG. 7, the
逆に、弁12の位置を低く設定すると炉心溶融物13の溶融量が多いい場合は、炉心溶融物13によって弁12の口が塞がれてしまい、炉心溶融物13への注水が阻止されてしまう可能性がある。
On the contrary, if the position of the
このため、確実で、早急な炉心溶融物13の冷却が行えないという課題があった。
一方、前記図8に示す受動型の炉心溶融物冷却装置では、下部ドライウェル5の床面のみを金属板14で形成しているため、炉心溶融物13の量が大量であった場合、ペデスタル5aの内面下部のコンクリートと炉心溶融物13とが化学反応し、各種のガスを発生させる可能性がある。
また、プール水8で冷やされた下部ドライウェル5の床面金属板14のみで炉心溶融物13を冷却させるため冷却効率が低い。
For this reason, there has been a problem that the
On the other hand, in the passive core melt cooling apparatus shown in FIG. 8, since only the floor surface of the lower
Further, since the
このため、炉心溶融物13の量が大量であった場合、金属板14を溶融させて、下部ドライウェル5に流れ込んできたプール水8と、十分冷却されていない、エネルギーの高い炉心溶融物13とが接触することになり、水蒸気爆発等の激しい現象により高い圧力が発生し、著しい場合は原子炉格納容器1を破損させる可能性がある。
For this reason, when the amount of the
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、炉心溶融物をドライウェル底部でプール水により短い時間で確実に冷却し、容器の極度の圧力および温度の上昇を抑制し、破損を防止した安全性の高い原子炉格納容器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the core melt is reliably cooled in a short time with pool water at the bottom of the dry well, suppressing an increase in the extreme pressure and temperature of the vessel, and being damaged. The purpose is to obtain a highly safe reactor containment vessel that has been prevented.
上記目的を達成するために、本発明に記載の原子炉格納容器は、原子炉圧力容器を収納するドライウェルと、このドライウェルと壁により仕切られ、プール水を貯溜するサプレッションチェンバと、前記ドライウェルとサプレッションチェンバとを連通するベント管とからなる原子炉格納容器において、前記原子炉圧力容器の異常時に前記壁を破壊してプール水をドライウェル内に流入させる破壊装置を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a reactor containment vessel according to the present invention includes a dry well that houses a reactor pressure vessel, a suppression chamber that is partitioned by the dry well and a wall and stores pool water, and the dry containment vessel. A reactor containment vessel comprising a vent pipe communicating with a well and a suppression chamber, characterized in that a destruction device is provided for breaking the wall and allowing pool water to flow into a dry well when the reactor pressure vessel is abnormal. And
また、本発明に記載の原子炉格納容器は、原子炉圧力容器を収納するドライウェルと、このドライウェルと壁により仕切られ、ドライウェルの床面下で連通し、プール水を貯溜するサプレッションチェンバと、前記ドライウェルとサプレッションチェンバとを連通するベント管とからなる原子炉格納容器において、前記ドライウェルに金属製の床板部および前記ドライウェルの下部内面を覆う側板部とからなる床板金属板を設け、前記ドライウェルの床板部を前記サプレッションチェンバ内のプール水の水位より低い位置で、プール水中に配置された支柱により支持したことを特徴とする。 The reactor containment vessel according to the present invention includes a dry well for storing a reactor pressure vessel, a suppression chamber that is partitioned by the dry well and a wall, communicates under the floor of the dry well, and stores pool water. And a reactor containment vessel comprising a vent pipe communicating the dry well and the suppression chamber, the floor plate metal plate comprising a metal floor plate portion and a side plate portion covering the lower inner surface of the dry well in the dry well. And the floor plate portion of the dry well is supported by a column disposed in the pool water at a position lower than the pool water level in the suppression chamber.
本発明による原子炉格納容器は、炉心溶融物をドライウェル底部でプール水により短い時間で確実に冷却し、原子炉格納容器の極度の圧力および温度の上昇を抑制し、原子炉格納容器の破損を防止して安全性を高めることができる。 The reactor containment vessel according to the present invention reliably cools the core melt in a short time with pool water at the bottom of the dry well, suppresses an extreme increase in pressure and temperature of the containment vessel, and damages the containment vessel Can be prevented and safety can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、図6に示す従来のものと同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the embodiment, the same parts as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図1は本発明の第1の実施の形態による原子炉格納容器を示す図で、図1において、円筒状のサプレッションチェンバ6は少なくとも一部分において床15が持ち上げられており、この床15と基盤7との間にサプレッションチェンバ6の床下に広がり、下部ドライウェル5と連通する空間5bが形成されている。
この空間5bが形成された位置に対応するペデスタル5aには、その壁5aの一部を破壊して孔を空けるための爆破装置のような破壊装置16が取り付けられている。
FIG. 1 is a view showing a reactor containment vessel according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
A
この破壊装置16が取り付けられる位置は、サプレッションチェンバ6内に貯められたプール水8の水位より下で、その水頭差によって空けられる孔から相当量のプール水8が吐出管10、ベント管9を通って下部ドライウェル5に流れ込むような位置に取り付けられている。
The position where the
次に本発明の第1の実施の形態の作用について説明する。
通常、圧力容器2の壁の温度は安全管理の観点から計測監視されている。
万一冷却材喪失などの事故が発生すると圧力容器2の壁の温度が急激に上昇し、異常値を示す。
この状態が続くと、原子炉圧力容器2においては、図2に示すように、炉心溶融物13が下鏡11を溶融貫通し下部ドライウェル5の床面上に落下する。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
Usually, the temperature of the wall of the
If an accident such as loss of coolant occurs, the temperature of the wall of the
When this state continues, in the
しかしながら、原子炉圧力容器2の壁の異常温度上昇を検出した時、下部ドライウェル5のペデスタル5aに取り付けられた破壊装置16に爆破指令を出し、作動させることによりペデスタル5aの一部が爆破され、図2に示すようにこの爆発個所5cから、水頭差によりプール水8が下部ドライウェル5中に流れ込む。
However, when an abnormal temperature rise in the wall of the
下部ドライウェル5中に流れ込んだプール水8は炉心溶融物13が流れ込んだサプレッションチェンバ6の床下に広がる空間5bまで流れ込み、従来より多量の水でかつ冷却される表面積が増加した状態で炉心溶融物13に浸透し、冷却する。
The
従来の研究結果として、炉心溶融物13を冷却するためのプール水8が全く炉心溶融物13内に浸透せず、熱伝導のみによって炉心溶融物13を冷却するための炉心溶融物厚さの上限は20cm程度と考えられる。
例えば、出力135万kWeの改良型沸騰水型原子炉の全炉心物質が炉心溶融物として形成された場合、その体積は約37.8m3である。
As a result of conventional research, the
For example, if the entire core material of an improved boiling water reactor with an output of 1.35 million kWe is formed as a core melt, its volume is about 37.8 m 3 .
従って、炉心溶融物13の冷却に必要な下部ドライウェル5の床面積は、約189m2となる。この約189m2という面積は、原子炉格納容器1の断面積が、約700m2であることから考えると、30%程度の値であり、実現可能な値といえる。
Accordingly, the floor area of the lower
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器2の異常を検出し、破壊装置により下部ドライウェル5の壁5aを破壊して、プール水8を下部ドライウェル5内に流し込み、炉心溶融物13を冷却するようにしたので、短い時間で、確実に冷却することができる。
According to the present embodiment, the abnormality of the
また、サプレッションチェンバ6の床下に下部ドライウェル5の空間を広げているので冷却表面積が増加し、より多量のプール水8で炉心溶融物13を短い時間で冷却することができる。
Further, since the space of the lower
次に本発明の第2の実施の形態について図3を参照して説明する。
図3において、符号17は下部ドライウェル5の床板金属板で、床板部17aおよび壁5aの下部内面を覆う側板部17bとから構成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 3,
この床板金属板17は基盤7から適宜寸法離されて形成され、基盤7との間に吐出管10を介してサプレッションチェンバ6と連通し、プール水8が貯溜された下部サプレッションチェンバ18が形成されている。
The floor
下部ドライウェル5の床板金属板17は下部サプレッションチェンバ18の床面との間に設けられた複数本の支柱19によって支えられ、下部ドライウェル5と下部サプレッションチェンバ18とを隔てている。
前記支柱19には冷却性能を向上させるため複数のフィン20が取り付けられている。
The floor
A plurality of
次に本発明の第2の実施の形態の作用について説明する。
図3に示すように炉心溶融物13が原子炉圧力容器2の下鏡11を溶融貫通して下部ドライウェル5の床板金属板17の床板部17a上に落下した場合、炉心溶融物13は下部サプレッションチェンバ18内に貯溜されているプール水8によってあらかじめ冷却されている床板金属板17によって冷却される。
Next, the operation of the second exemplary embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 3, when the
その際、炉心溶融物13から床板金属板17に伝達された熱は床板金属板17の他に、支柱19およびフィン20からも下部サプレッションチェンバ18内のプール水8に伝わることになるため、炉心溶融物13の冷却性能は単に金属の床板がある場合に比べて向上することができる。
炉心溶融物13は、その温度が非常に高温であるため、冷却されると同時に金属で形成された床板金属板17の床板部17aを溶融しつつ浸食する可能性もある。
At that time, the heat transmitted from the
Since the temperature of the
しかしながら、万一、炉心溶融物13によって床板金属板17の床板部17aが溶融し、穴があいた場合、図4に示すように、その穴21からサプレッションチェンバ18、6に蓄積されているプール水8が水頭差によって一気に下部ドライウェル5内に流入することになる。
However, if the floor plate portion 17a of the floor
この時、炉心溶融物13はすでに床板金属板17や支柱19、フィン20によって十分冷却され温度が低くなっているので、プール水8と接触しても水蒸気爆発などの激しい現象に見舞われることはない。
At this time, since the
また、下部ドライウェル5の床面だけではなく、ペデスタル5aの下部内面も金属で構成された床板金属板17の側板部17bで覆われているため、壁コンクリートと炉心溶融物13との接触を避け、化学反応の発生を抑制することができる。
Further, since not only the floor surface of the lower
次に本発明の第3の実施の形態について図5を参照して説明する。
図5において、下部ドライウェル5の床面下の下部サプレッションチェンバ18の床上に、頂点を下部ドライウェル5の床板金属板17に向けて配置するように山形(円錐または角錐等)形状をした炉心溶解物の誘導板22を設けている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, a reactor core having a mountain shape (cone or pyramid etc.) is formed on the floor of the
このような構成とすることにより、下部ドライウェル5の床板金属板床17を溶融し、浸食して下部サプレッションチェンバ18内に落下してきた炉心溶融物13は山形の誘導板22に案内されて山形の裾野に広がるような形に拡散される。
With such a configuration, the
これにより、下部サプレッションチェンバ18内に落下してきた炉心溶融物13は一塊に固まらず、より広く拡散するため下部サプレッションチェンバ18内のプール水8と接触する面積が増加し、早く冷却される。
As a result, the
1…原子炉格納容器、2…原子炉圧力容器、3…ダイヤフラムフロア、4…上部ドライウェル、5…下部ドライウェル、5a…ペデスタル、5b…空間、5c…破壊個所、6…サプレッションチェンバ、7…基盤、8…プール水、9…ベント管、10…吐出管、11…下鏡、13…炉心溶融物、15…サプレッションチェンバの床、16…破壊装置、17…床板金属板、17a…床板部、17b…側板部、18…下部サプレッションチェンバ、19…支柱、20…フィン、21…孔、22…誘導板。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記原子炉圧力容器の異常時に前記壁を破壊してプール水をドライウェル内に流入させる破壊装置を設けたことを特徴とする原子炉格納容器。 In a reactor containment vessel comprising a dry well for storing a reactor pressure vessel, a suppression chamber partitioned by the dry well and a wall and storing pool water, and a vent pipe communicating with the dry well and the suppression chamber,
A reactor containment vessel provided with a destruction device for breaking the wall and flowing pool water into a dry well when the reactor pressure vessel is abnormal.
4. A reactor containment vessel according to claim 3, wherein an induction plate of a chevron-shaped core melt is provided on the floor of the suppression chamber below the dry well floor, with the apex facing the dry well floor. .
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010131379A1 (en) * | 2009-05-13 | 2010-11-18 | 三菱重工業株式会社 | Melt-cooling promoting apparatus, and reactor container |
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2004
- 2004-08-04 JP JP2004227845A patent/JP2006047089A/en active Pending
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