JP2010175567A - 流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ストレーナの目詰まりを低減した流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置を提供する。
【解決手段】流体吸込み配管７に複数段のフィルタ１６、１７を設けた流体吸込み装置において、上流側の１段目のフィルタ１６は大きな異物を除去し、２段目以降の各フィルタ１７は前段のフィルタよりも小さい異物を除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ストレーナを介して流体を吸込む流体吸込み装置および前記流体吸込み装置を原子炉格納容器のサプレッションプール水の吸込みに適用した非常用炉心冷却装置に関する。

沸騰水型原子炉の原子炉格納容器は、原子炉圧力容器を収容するドライウェルと、プール水を貯溜するドーナツ形のサプレッションチェンバとを備えている。ドライウェルとサプレッションチェンバはベント管で連通しており、ベント管の下端の吹出し部はプール水の水面下にある。原子炉圧力容器には各種の一次系配管が接続され、これらの配管は保温材に覆われている。また、原子炉圧力容器は内部に炉心を擁している。さらに、一次系配管がドライウェル内で破断する事象を想定して、その場合にプール水を炉心に供給するための非常用炉心冷却系を備えている。サプレッションチェンバのプール水中には、非常用炉心冷却系のポンプ吸込み部に異物が混入するのを避けるためにストレーナが設けられている。

このような原子力プラントにおいて一次系配管が破断した場合は、その保温材および保温材を保護している板金、配管内の錆などが破砕して、その破片がベント管を通ってサプレッションチェンバのプール水に入ることが考えられる。その場合、錆等の破片が非常用炉心冷却系のポンプ吸込みストレーナに吸い寄せられてストレーナの目詰まりを起こす可能性がある。従来の原子力プラントでは、ストレーナの目詰まりを防ぐために、ストレーナの表面積を大きくしたり（特許文献１）、金属反射型保温材のような破損しにくい保温材を採用することが考えられてきた（特許文献２）。しかしそのような対応は建設費の増大を招き、また、小口径配管には破損しにくい保温材の採用は困難である。

特開平７−２４８３９２号公報 特開平７−１７４８８０号公報

この発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ストレーナの目詰まりを低減した流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の流体吸込み装置は、流体吸込み配管に複数段のフィルタを設けた流体吸込み装置において、上流側の１段目のフィルタは大きな異物を除去し、２段目以降の各フィルタは前段のフィルタよりも小さい異物を除去することを特徴とする。

また本発明の非常用炉心冷却装置は、本発明の流体吸込み装置を、原子炉格納容器のサプレッションプール水を原子炉圧力容器内に供給する非常用炉心冷却系配管に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、フィルタからなるストレーナの目詰まりを低減した流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置を提供することができる。

以下、本発明の第１ないし第６の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置を備えた原子力プラントを示す図であり、図２はその要部を詳細に示す図である。すなわち、図１および図２（ａ）に示すように、サプレッションチェンバ１には流体であるサプレッションプール水２が満たされており、サプレッションチェンバ１の底部にはストレーナ３が設置されており、このストレーナ３は非常用炉心冷却系配管７で非常用炉心冷却水ポンプ６に接続されている。非常用炉心冷却水ポンプ６の吐出側は非常用炉心冷却系配管７により原子炉圧力容器５２に接続されている。非常用炉心冷却系配管７には流量計８が設けられ、また目詰まり防止装置を構成するストレーナメンテナンス用配管４が分岐接続されており、ストレーナメンテナンス用配管４にはバルブ５が設けられている。ストレーナメンテナンス用配管４は、ストレーナ３の外表面まで延びている。

図２（ｂ）は、ストレーナ３部分の軸方向の断面図を示し、図２（ｃ）は軸に直角な方向の断面図を示す。ストレーナ３の先端に設けられたストレーナメッシュ９の外表面と対向する位置のストレーナメンテナンス用配管４には、ストレーナメッシュ９の外表面に向けて複数個の開口部が設けられている。

非常用炉心冷却水ポンプ６を起動し、ストレーナメッシュ９を通してサプレッションプール水２をストレーナ３内部に吸引する。吸引された冷却水４２は非常用炉心冷却水配管７に導かれる。このとき、ストレーナメッシュ９の外表面には、サプレッションプール水２内に浮遊していた異物１１が時間と共に捕捉され目詰まりを起こし、非常用炉心冷却水ポンプ６の流量が低下する。流量が低下したことを流量計８によって検知し、バルブ５を開いてストレーナメンテナンス用配管４に洗浄水４３を供給し、ストレーナメッシュ９の表面に付着した異物１１をストレーナメンテナンス用配管４に開けられた開口部からの噴流１０で除去する。この動作で、非常用炉心冷却水ポンプ６の流量が正常値に回復したらバルブ５を閉じる。

本実施の形態は、図３（ａ）に示すように、ストレーナメンテナンス用配管４を複数本配置した構成としてもよい。この構成によれば、ストレーナメンテナンス用配管４からの噴流１０の面積が増大し、異物１１の除去効果を高めることができる。

また本実施の形態は、図３（ｂ）に示すように、ストレーナメンテナンス用配管４に接続されストレーナメッシュ９の周方向に延びる曲管１２を設けた構成としてもよい。曲管１２はストレーナメッシュ９の軸方向に複数個設ける。このような構成にすることにより、ストレーナメッシュ９の表面に多量の噴流１０を吹き付けることができ、異物１１の除去効果を高めることができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。本実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置は、ストレーナメンテナンス用配管４に接続された内側洗浄管１３をストレーナメッシュ９の内側に配置した構成である。内側洗浄管１３には複数の開口がストレーナメッシュ９向かって設けられており、それらの開口から噴出する噴流１０により、ストレーナメッシュ９の内面に付着した異物１１を除去する。

図５（ａ）は、本実施の形態の他の実施例を示す図であり、内側洗浄管１３を複数本配置した構成である。このような構成により、内側洗浄管１３からの噴流１０の面積が増大し、異物の除去を効率よく行うことができる。

図５（ｂ）は、本実施の形態の更に他の実施例を示す図である。すなわち、内側洗浄管１３に接続されストレーナメッシュ９の周方向に延びる曲管１４を設けた構成である。曲管１４は、ストレーナメッシュ９の軸方向に複数個設ける。このような構成にすることにより、ストレーナメッシュ９の表面に多量の噴流１０を吹き付けることができ、異物の除去効果を高めることができる。

（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。すなわち、非常用炉心冷却系配管７の先端のストレーナメッシュ９の外表面に、目詰まり防止装置を構成する突起物１５を配置した構成である。サプレッションチェンバ１内に浮遊する異物には、大小異なる形状のものがある。従来技術では、大きな形状の異物が付着すると、ストレーナメッシュ９を直接塞ぐことになり、有効なメッシュ面積が少なくなる。本実施の形態のように突起物１５を設けると、大きな異物は、突起物１５の先端で捕捉され、直接ストレーナメッシュ９を塞ぐことがなくなるので、ストレーナメッシュ９を有効に機能させることができる。小さな異物は、大きな異物の隙間を流れストレーナメッシュ９に捕捉される。その結果、ストレーナメッシュ９の機能を長時間にわたって維持することができる。

（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態を示す図である。
前記のように、サプレッションチェンバ１と非常用炉心冷却水ポンプ６が非常用炉心冷却系配管７で連結されているが、通常、この非常用炉心冷却系配管７にはメッシュを設けたフィルタにより異物を除去している。ただし、サプレッションチェンバ１内の異物の大きさは大きなものも小さいものもある。メッシュは小さな異物を除去するには適しているが、大きな異物の場合、メッシュの表面を塞いでしまい、直ぐに所定の流量が得られなくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、サイズの異なる異物を大きい方から段階的に除去する１段目フィルタ１６および２段目フィルタ１７を設けている。こうする事により、フィルタ１６，１７を洗浄する時間が短くてすむ利点を有している。

図８（ａ）は、大きな異物を除去する１段目フィルタ１６の実施例を示す。すなわち、非常用炉心冷却系配管７に接続された入口配管１９には、図示していないが、旋回流を起こす羽根が設置してあり、この羽根により生じた旋回流により発生した遠心力により質量の大きな異物１８が外側に移動し出口配管２０と入口配管１９との間のギャプから捕捉ポケット２１に捕捉される。一方、質量の小さな異物は、この１段目フィルタ１６では除去できず、出口配管２０から排出される。

質量の小さな異物を含んだ冷却水は、図８（ｂ）に示す２段目フィルタ１７に入る。このフィルタ１７は、細かいメッシュなどで構成されたフィルタ素子２２が設置されている。これにより、細かい異物が捕捉される。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を図９を用いて説明する。本実施の形態の流体吸込み装置は、円筒形のストレーナ３と、目詰まり防止装置を構成するストレーナ上面洗浄部２５とストレーナ側面洗浄部２６とストレーナ洗浄部駆動用水車２７を備え、非常用炉心冷却系配管７に接続されている。

このように構成された本実施の形態において、ストレーナ３から非常用炉心冷却系配管７に流れる冷却水の流れ２８によって、ストレーナ洗浄部駆動用水車２７を駆動する。この駆動力２９により、ストレーナ上面洗浄部２５およびストレーナ側面洗浄部２６を、ストレーナ３の表面に沿って回転させることにより、ストレーナ３の表面に付着した異物１１を除去し、ストレーナ３の目詰まりを防止する。

（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態を図１０を用いて説明する。本実施の形態の流体吸込み装置は、図１０（ａ）に示すように、円筒形ストレーナ３と、非常用炉心冷却系配管７に接続された配水管３２および逆洗給水管３４と、配水管用水車３３と、逆洗給水管用水車３５と、駆動力伝達機構３６と、配管切替板３７とから構成される。配管切替板３７には、図１０（ｂ）に示すように、配水管導水孔４０と逆洗給水管導水孔４１が設けられている。逆洗給水管３４と配水管用水車３３と逆洗給水管用水車３５と駆動力伝達機構３６と配管切替板３７が目詰まり防止装置を構成している。

このように構成された本実施の形態の流体吸込み装置においては、通常運転時はストレーナ３から配水管３２に流れる冷却水の流れ３８によって、配水管用水車３３を駆動する。この駆動力３９により、配管切替板３７を回転させる。通常時は配水管３２の上には配管切替板３７の配水管導水孔４０が位置するとともに逆洗給水管３４は配管切替板３７によって塞がれている。配管切替板３７が回転し、配管切替板３７に設けられた逆洗給水管導水孔４１が逆洗給水管３４の上に位置すると、配水管３２は配管切替板３７によって塞がれ、逆洗給水管３４から水が供給されることにより、ストレーナ３の逆洗が行われる。逆洗時においても逆洗給水管用水車３５と駆動力伝達機構３６によって、駆動力３９は維持されるため、通常運転と逆洗を自動的かつ連続的に行うことができる。

以上、各実施の形態について、流体吸込み装置を原子炉格納容器のサプレッションプール水の吸込みのため非常用炉心冷却系に適用した場合について説明してきたが、本発明に係る流体吸込み装置はこうした用途に限定されず、広く流体を吸込み冷却用流体等として適用可能な装置、プラントに適用することができる。

本発明の第１の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置を備えた原子力プラントを示す断面図。 本発明の第１の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置を示し、（ａ）はその配管系統図、（ｂ）は（ａ）のｂ部拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿う断面図。 本発明の第１の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置の（ａ）他の実施例、および（ｂ）更に他の実施例のストレーナ部分を示す断面図。 （ａ）は本発明の第２の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置のストレーナ部分を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。 本発明の第２の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置の（ａ）他の実施例、および（ｂ）更に他の実施例のストレーナ部分を示す断面図。 本発明の第３の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置のストレーナ部分を示す断面図。 本発明の第４の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置の配管系統図。 本発明の第４の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置に備えられる（ａ）１段目フィルタ、および（ｂ）２段目フィルタを示す断面図。 本発明の第５の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置のストレーナ部分を示す断面図。 本発明の第６の実施の形態の流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置に備えられる（ａ）ストレーナ部分を示す断面図、および（ｂ）配管切替板を示す平面図。

１…サプレッションチェンバ、２…サプレッションプール水、３…ストレーナ、４…ストレーナメンテナンス用配管、５…バルブ、６…非常用炉心冷却水ポンプ、７…非常用炉心冷却系配管、８…流量計、９…ストレーナメッシュ、１０…噴流、１１…異物、１２…曲管、１３…内側洗浄管、１４…曲管、１５…突起物、１６…１段目フィルタ、１７…２段目フィルタ、１８…質量の大きな異物、１９…入口配管、２０…出口配管、２１…捕捉ポケット、２２…フィルタ素子、２５…ストレーナ上面洗浄部、２６…ストレーナ側面洗浄部、２７…ストレーナ洗浄部駆動用水車、２８…冷却水の流れ、２９…駆動力、３２…配水管、３３…配水管用水車、３４…逆洗給水管、３５…逆洗給水管用水車、３６…駆動力伝達機構、３７…配管切替板、３８…冷却水の流れ、３９…駆動力、４０…配水管導水孔、４１…逆洗給水管導水孔、４２…冷却水の流れ、４３…洗浄水の流れ、５０…原子炉格納容器、５１…ドライウェル、５２…原子炉圧力容器、５３…ベント管、５４…熱交換器、５５…格納容器冷却系配管。

Claims (5)

1. 流体吸込み配管に複数段のフィルタを設けた流体吸込み装置において、上流側の１段目のフィルタは大きな異物を除去し、２段目以降の各フィルタは前段のフィルタよりも小さい異物を除去することを特徴とする流体吸込み装置。
2. 前記１段目のフィルタは、内部に旋回流発生手段を有する入口配管と、前記入口配管から所定のギャップを介して設置された出口配管とを有することを特徴とする請求項１記載の流体吸込み装置。
3. 前記旋回流発生手段は羽根であることを特徴とする請求項２記載の流体吸込み装置。
4. 前記２段目以降のフィルタは、内部にメッシュからなるフィルタ素子を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の流体吸込み装置。
5. 請求項１乃至４いずれかに記載の流体吸込み装置を、原子炉格納容器のサプレッションプール水を原子炉圧力容器内に供給する非常用炉心冷却系配管に設けたことを特徴とする非常用炉心冷却装置。

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