JP2011133315A - Cooling structure of reactor containment vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉格納容器の冷却構造に関し、特に、受動的な駆動力を利用した原子炉格納容器の冷却構造に関する。 The present invention relates to a reactor containment cooling structure, and more particularly to a reactor containment cooling structure using passive driving force.
原子力プラントにおいて配管の破断等により冷却材が原子炉格納容器内へ放出された場合、冷却材が減圧によって高温の蒸気となるため、原子炉格納容器内の圧力が上昇する。従来、圧力上昇を抑制し格納容器の健全性を確保するため、発生した蒸気を格納容器内の圧力抑制プールに誘導し凝縮させる方法や、格納容器上部から格納容器スプレイにより内部に散水し、蒸気を凝縮させる方法が知られている。これらの方法では、圧力抑制プールやスプレイ水へ蓄積された熱はポンプ等の動的機器により、熱交換器を介して最終的に外部へ放出されている。 In the nuclear power plant, when the coolant is discharged into the reactor containment vessel due to pipe breakage or the like, the coolant becomes high-temperature steam due to decompression, and thus the pressure in the reactor containment vessel increases. Conventionally, in order to suppress the pressure rise and ensure the soundness of the containment vessel, the generated steam is guided to the pressure suppression pool in the containment vessel to condense, or the upper part of the containment vessel is sprayed into the containment vessel spray to A method for condensing the water is known. In these methods, heat accumulated in the pressure suppression pool and spray water is finally released to the outside through a heat exchanger by a dynamic device such as a pump.
近年、安全系の信頼性向上を図るため、格納容器内部の圧力抑制方法についても、従来のような動的機器ではなく、重力などの自然に存在する受動的な力を駆動力として格納容器の除熱を行う方法が提案されている(特許文献1)。 In recent years, in order to improve the reliability of the safety system, the pressure suppression method inside the containment vessel is not a dynamic device as in the past, but the natural passive force such as gravity is used as the driving force for the containment vessel. A method of removing heat has been proposed (Patent Document 1).
図10にその具体例を示す。原子炉圧力容器1を内包する格納容器2と原子炉建屋3の間に、格納容器2を取り囲む形で環状の空気流路4があり、格納容器2内に冷却材が放出されて圧力、温度が上昇した場合、空気流路4の下部から流入した空気は格納容器2の表面から加熱され、その熱を奪いながら煙突効果によって格納容器上部の煙突5から排気される。
FIG. 10 shows a specific example. Between the
さらに、格納容器2の上部には上部冷却水貯蔵タンク6が設けられ、タンク6に連通する上部散水管7から水を格納容器上部の表面へ散水する。水は重力によってそのまま格納容器2の外周側面を流れ落ちる過程で壁面からの熱伝達によって蒸発し、空気とともに環状流路4を上昇して煙突5から排出される。これらの効果により、動的機器を用いることなく格納容器2の内部を冷却、減圧することができる。
Further, an upper cooling
上述したように、重力により水を格納容器2の上部表面に散水し、格納容器の除熱を行う場合、動力機器を使用しないため動力機器の故障を考慮する必要がない。その反面、重力を利用するため格納容器の上部に上部冷却水貯蔵タンク6を設置する必要があり、原子炉建屋3全体の高さが増え、重心が高くなる問題がある。
As described above, when water is sprinkled on the upper surface of the
特に、原子炉出力が大きいプラントでは、必要な除熱量を確保するために、格納容器2や上部冷却水貯蔵タンク6が大型化し、原子炉建屋3全体の大型化につながる。一方、耐震設計、建設コストの観点からは、プラントの建屋高さ、重心はできるだけ低くすることが望ましい。
In particular, in a plant having a large reactor output, the
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、原子炉格納容器上部に設置する上部冷却水貯蔵タンクの容積を低減するか又は省略することによって、原子力プラントの小型化及び低コスト化を図ることができるとともに、受動的な駆動力を利用した高信頼性の原子炉格納容器の冷却構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by reducing or omitting the volume of the upper cooling water storage tank installed in the upper part of the reactor containment vessel, the nuclear power plant can be reduced in size and cost. An object of the present invention is to provide a highly reliable reactor containment cooling structure using passive driving force.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、本発明に係る原子炉格納容器の冷却構造は、原子炉格納容器の外周面を取り囲む環状の空気流路と、前記空気流路の外周に配置した側面冷却水貯蔵タンクと、前記格納容器の外周面に設けられた環状の樋と、前記樋の底部に設けられた流下孔と、前記側面冷却水貯蔵タンクの冷却水を前記樋に配水する複数の配水ダクトと、を有することを特徴とする。
また、本発明は、上記本発明に係る原子炉格納容器の冷却構造を前記格納容器の高さ方向に複数段設けたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a reactor containment vessel cooling structure according to the present invention comprises an annular air flow path surrounding the outer peripheral surface of the nuclear reactor containment vessel, and an outer periphery of the air flow path. The side cooling water storage tank disposed on the outer periphery of the containment vessel, an annular trough provided on the outer peripheral surface of the containment vessel, a flow hole provided in the bottom of the trough, and the cooling water in the side cooling water storage tank are provided in the trough. And a plurality of water distribution ducts for distributing water.
Further, the present invention is characterized in that a plurality of stages of the reactor containment cooling structure according to the present invention are provided in the height direction of the containment vessel.
本発明によれば、原子炉格納容器上部に設置する上部冷却水貯蔵タンクの容積を低減するか又は省略することによって、原子力プラントの小型化及び低コスト化を図ることができるとともに、受動的な駆動力を利用した高信頼性の原子炉格納容器の冷却構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size and cost of the nuclear power plant by reducing or omitting the volume of the upper cooling water storage tank installed on the upper part of the reactor containment vessel, and passively. It is possible to provide a highly reliable reactor containment cooling structure using driving force.
以下、本発明に係る原子炉格納容器の冷却構造の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a reactor containment cooling structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却構造を、図1乃至3を用いて説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却構造の全体構成図で、図2はそのA−A断面図である。図1、図2において、格納容器2の外周を取り囲む環状の空気流路4のさらに外側を取り囲むように側面冷却水貯蔵タンク8を設ける。側面冷却水貯蔵タンク8は図2に示すように全周を取り囲む一つの環状のタンク又は複数の分割された環状のタンク(図示せず)から構成される。
(First embodiment)
A reactor containment cooling structure according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a reactor containment cooling structure according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an AA cross-sectional view thereof. In FIG. 1 and FIG. 2, a side cooling
側面冷却水貯蔵タンク8には周方向に一定間隔で配水ダクト9を接続し、その先端は格納容器の外周面に設置した環状の樋10の上部まで延びている。さらに、樋10と格納容器2の接合部には、図3に示すようにその周方向に沿って所定間隔で樋10の底部に流下孔12が設置されている。
A
このように構成された原子炉格納容器の冷却構造において、格納容器2の内部に高温の蒸気が放出され減圧の必要が生じた場合、側面冷却水貯蔵タンク8から配水ダクト9を介して重力により樋10に冷却水を流し込む。樋10に流れ込んだ冷却水は格納容器2と樋10の接合面に設けた流下孔12を通って格納容器2の外周面を流れ落ちる。
In the reactor containment vessel cooling structure configured as described above, when high-temperature steam is released into the
このとき、流下孔12を格納容器2の外周面に接するように設けられているので、流下孔12を通過した冷却水は格納容器の外周面に接触しながら流下する。冷却水は外周面を流れ落ちる過程で格納容器2からの熱伝達により蒸発し、空気流路4を矢印11で示すように上昇して煙突5から外部へ排気される。また、樋10の底部に格納容器2の外周面に接するように複数の流下孔12を設けたことにより、格納容器の外周面全体は均一に冷却される。
At this time, since the flow-down
なお、図4のように、格納容器2の直径が高さ方向で変化し、かつ低い位置ほど大きくなるような形状をしている場合は、直径が変化する位置の上部に配水ダクト9の先端が来るような配置を行うことによって、樋10や流下孔12のような構造を格納容器外周面に設けることなく、流出する冷却水を格納容器の側面に散水することができる。
In addition, as shown in FIG. 4, when the
本第1の実施形態によれば、格納容器2を側面から除熱するのに必要な冷却水源を側面冷却水貯蔵タンク8とすることにより、上部冷却水貯蔵タンク6から格納容器2の上面へ注水する冷却水は、上面のみを冷却するのに必要な量を確保すればよいため、上部冷却水貯蔵タンクの容積を低減し、建屋の高さ及び重心を低くすることができるので、原子力プラントの小型化及び低コスト化を図ることができるとともに、受動的な駆動力を利用した効率的かつ高信頼性の原子炉格納容器の冷却構造を提供することができる。
According to the first embodiment, the cooling water source required to remove heat from the side surface of the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却構造を、図5を用いて説明する。
第2の実施形態では、側面冷却水貯蔵タンク8および対応する樋10等からなる冷却構造を、格納容器2の高さに応じて複数段設けることを特徴とする。
(Second Embodiment)
A reactor containment cooling structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The second embodiment is characterized in that a plurality of cooling structures including the side cooling
図5は冷却構造を2段配置した例で、原子炉格納容器2の外周部の建屋3に、上段の側面冷却水貯蔵タンク8aと配水ダクト9aと樋10a、及び下段の側面冷却水貯蔵タンク8bと配水ダクト9bと樋10bが設けられている。この場合、下段の樋10bは、上段の樋10aから流下し格納容器2の外周面上に形成する冷却水膜が蒸発によってなくなる位置よりも下に設けることが望ましい。
FIG. 5 shows an example in which the cooling structure is arranged in two stages. In the
本第2の実施形態によれば、側面冷却水貯蔵タンク8及び樋10等からなる冷却構造を格納容器の高さ方向に複数段設けることにより、格納容器をその外周面及び高さ方向の全長にわたって効率的に冷却することができるため、建屋の高さ及び重心をさらに低くすることができる。
なお、本実施形態では冷却構造を2段配置した例で説明したが、それに限定されず、例えば3段以上配置してもよい。
According to the second embodiment, by providing a plurality of cooling structures including the side cooling
In addition, although this embodiment demonstrated the example which has arrange | positioned 2 steps | paragraphs of cooling structures, it is not limited to it, For example, you may arrange |
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却構造を、図6を用いて説明する。
本実施形態では、冷却水膜13を確実に格納容器2の外周面に形成させるため、樋10の底部に設けた流下孔12を流出口に近づくほど格納容器側へ絞られるような形状とする。
また、流下孔12の流入口の周囲には、樋10の高さ方向に堰14が設けられている。
(Third embodiment)
A reactor containment cooling structure according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, in order to reliably form the cooling
In addition, a
このように構成された冷却構造において、配水ダクト9から樋10に流入した冷却水は、いったん樋10に溜まり、水位が堰14の高さまで達してから堰を超えて流下孔12を流下し始めるため、周方向に複数存在する流下孔12から流下する冷却水量が等しくなり、格納容器2の外周面からの除熱量を周方向に均等化させ、格納容器の温度分布が不均一となるのを防止する。
本第3の実施形態によれば、上記のように樋を構成したことにより、格納容器外周面の全体にわたって均一かつ効率的に冷却することができる。
In the cooling structure configured in this manner, the cooling water that has flowed into the dredging 10 from the
According to the third embodiment, since the bag is configured as described above, it is possible to uniformly and efficiently cool the entire outer peripheral surface of the storage container.
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却構造を、図7を用いて説明する。
本実施形態では、周方向に複数個配置された配水ダクト9に流量調節弁15を設け、さらに配水ダクト9の設置位置に対応する格納容器2の内周側に温度計16を設置する。
(Fourth embodiment)
A reactor containment cooling structure according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, a
また、配水ダクト9の流出口の下部にある樋10は、仕切り板17によって所定間隔で周方向に区画されており、樋10の各区画における水位、および樋10から流下孔12を通じて格納容器2の側面を流れる水量は、当該区画に対応する配水ダクト9から流れ込む冷却水量により調節可能になっている。
The
このように構成された冷却構造において、格納容器冷却系が作動しているとき、各配水ダクト9に設けられた流量調節弁15の開度は温度計16の検出値に基づいて調整される。すなわち、ある箇所の温度計16の検出値が他よりも高い値を示していたときには、対応する配水ダクト9の流量調節弁15の開度を他に比べて大きくすることにより、樋10への流入量、側面を流下する冷却水量を多くし、当該箇所の除熱量を向上させることができる。
In the cooling structure configured as described above, when the containment vessel cooling system is operating, the opening degree of the flow
本第4の実施形態によれば、樋を周方向に区画し、各配水ダクトに流量調節弁及び格納容器に温度計を設けたことにより、格納容器外周面を、格納容器の温度分布に応じてさらに均一かつ効率的に冷却することができる。 According to the fourth embodiment, the cage is partitioned in the circumferential direction, and each distribution duct is provided with a flow control valve and a thermometer in the containment vessel, so that the outer peripheral surface of the containment vessel is in accordance with the temperature distribution of the containment vessel. More uniformly and efficiently.
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却構造を、図8及び図9を用いて説明する。
(Fifth embodiment)
A reactor containment cooling structure according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態では、冷却空気流路18を空気流路4が格納容器上部を通過する区間の外周部に設けている。冷却空気流路18の流入口19は原子炉建屋3の外側側面に設置し、流出口20の高さ位置は空気流路4の流出口に相当する煙突5の高さ位置に等しくなるようにする。これにより、格納容器2の上部における空気流路は、格納容器2の外周面から続く空気流路4と、格納容器2の上部の原子炉建屋3の近傍を流れる冷却空気流路18とに二重化される。
In this embodiment, the cooling
また、冷却空気流路18と空気流路4との隔壁21は金属等の熱伝導性の良いものを用い、さらに、表面には図9に示すように鉛直下向きへ伸びる冷却フィン22を設けてもよい。
Further, the
このように構成された冷却構造において、格納容器冷却系が作動しているとき、側面冷却水貯蔵タンク8から樋10、流下孔12を通り、格納容器2の外周面を流れ落ちる冷却水は、格納容器から熱を受け取って徐々に蒸発し、水蒸気として空気とともに空気流路4を上昇する。上昇してきた空気と蒸気が格納容器2の上部に達すると、冷却空気流路18を流れる気流との熱交換により、隔壁21上に水蒸気の一部が凝縮して水滴23が付着する。これらは隔壁21上に設けたフィン22を介して格納容器2の上面へ落下する。落下した水滴23は格納容器2のからの熱を奪い、再度蒸発する。これにより、格納容器上面の冷却に用いる上部冷却水貯蔵タンクを上部に設置しないときも、格納容器2の上面は冷却水により覆われ、その潜熱によって除熱を行うことができる。
In the cooling structure configured as described above, when the containment vessel cooling system is operating, the cooling water flowing down the outer peripheral surface of the
本第5の実施形態によれば、格納容器の冷却構造を二重化することにより、格納容器上方の冷却上部冷却水貯蔵タンクが省略可能となるとともに、格納容器の上面及び外周面を効率的に冷却することができるため、建屋の高さ及び重心をさらに低くすることができる。 According to the fifth embodiment, by doubling the cooling structure of the containment vessel, the cooling upper cooling water storage tank above the containment vessel can be omitted, and the upper surface and outer peripheral surface of the containment vessel can be efficiently cooled. Therefore, the height and center of gravity of the building can be further reduced.
以上、本発明に係る原子炉格納容器の冷却構造の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、これらを適宜組み合わせて原子炉格納容器の冷却構造を構成してもよい。 As mentioned above, although embodiment of the cooling structure of the containment vessel concerning this invention was described, this invention is not limited to this, You may comprise the cooling structure of a containment vessel suitably combining these.
1…原子炉圧力容器、2…格納容器、3…原子炉建屋、4…空気流路、5…煙突、6…上部冷却水貯蔵タンク、7…上部散水管、8…側面冷却水貯蔵タンク、9…配水ダクト、10…樋、12…流下孔、13…冷却水膜、14…堰、15…流量調節弁、16…温度計、17…仕切り板、18…冷却空気流路、19…冷却空気流路入口、20…冷却空気流路出口、21…隔壁、22…フィン、23…水滴。
DESCRIPTION OF
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009292433A JP2011133315A (en) | 2009-12-24 | 2009-12-24 | Cooling structure of reactor containment vessel |
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Cited By (1)
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CN113035387A (en) * | 2021-03-05 | 2021-06-25 | 哈尔滨工程大学 | PCS (Power distribution System) long-term cooling water tank capable of operating efficiently |
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2009
- 2009-12-24 JP JP2009292433A patent/JP2011133315A/en active Pending
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CN113035387A (en) * | 2021-03-05 | 2021-06-25 | 哈尔滨工程大学 | PCS (Power distribution System) long-term cooling water tank capable of operating efficiently |
CN113035387B (en) * | 2021-03-05 | 2022-11-18 | 哈尔滨工程大学 | PCS (Power distribution System) long-term cooling water tank capable of operating efficiently |
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