JP2012230032A - Cooling device for 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装置に関し、特に、静的格納容器冷却装置を備えた原子炉格納容器の冷却装置に関する。 The present invention relates to a reactor containment vessel cooling apparatus, and more particularly, to a reactor containment vessel cooling apparatus including a static containment vessel cooling apparatus.
原子力プラントにおいて一次系配管の破断又は減圧弁の開放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。 When the coolant is released into the reactor containment vessel due to the breakage of the primary system piping or the opening of the pressure reducing valve in a nuclear power plant, the coolant becomes high-temperature steam due to decompression, so the pressure inside the reactor containment vessel rises. To do. 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に、格納容器内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、格納容器の内部又は外部にアイソレーションコンデンサ(IC)や静的格納容器冷却系(PCCS)を設け、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、2)。 In recent years, in order to improve the reliability of safety systems, the pressure suppression method inside the containment vessel is not a dynamic device as in the past, but an isolation capacitor (IC) or static containment inside or outside the containment vessel. Methods have been proposed in which a container cooling system (PCCS) is provided to remove heat from the containment vessel using a naturally occurring passive force such as gravity as a driving force (Patent Documents 1 and 2).
上述した従来の受動的な駆動力を利用した冷却装置において、アイソレーションコンデンサプールやPCCS冷却水は、満水状態で通常3日間程度の除熱能力を有する水量が確保されている。しかしながら、地震等による亀裂によって静的格納容器冷却系の冷却水が漏洩したり、除熱期間が長期化する場合追加の給水が必要となるが、その際、電源喪失等による給水設備の故障や、高放射線環境によるアクセス制限によって追加の給水が困難となる可能性がある。 In the cooling device using the conventional passive driving force described above, the isolation condenser pool and the PCCS cooling water have a sufficient amount of water having a heat removal capability of about three days in a full state. However, if the cooling water in the static containment vessel cooling system leaks due to a crack due to an earthquake or the like, or if the heat removal period is prolonged, additional water supply is required. Additional water supply may be difficult due to access restrictions due to high radiation environment.
その場合、格納容器内の除熱・減圧が困難になり格納容器内雰囲気の外部放出を余儀なくされたり(格納容器ベント)、原子炉内の残留熱の除去機能が失われる恐れがある。 In such a case, it is difficult to remove heat and reduce pressure in the containment vessel, and the atmosphere inside the containment vessel may be forced to be released to the outside (containment vessel vent), or the residual heat removal function in the nuclear reactor may be lost.
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、事故時において原子炉及び原子炉格納容器の減圧・除熱を長期にわたって行うことができる受動的な原子炉格納容器の冷却装置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 provides a passive reactor containment vessel cooling apparatus capable of performing depressurization and heat removal of the reactor and the containment vessel over a long period of time in the event of an accident. The purpose is to do.
上記課題を解決するため、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置は、原子炉格納容器を内包する建屋と、前記建屋の外部の地表面に設置された静的格納容器冷却装置と、前記静的格納容器冷却装置に隣接して設けられ内部に熱交換器とドレン室が配置された熱交換器室と、前記静的格納容器冷却装置内の下部に配置された前記熱交換器の伝熱管と、前記原子炉格納容器の内部と前記熱交換器とを接続する蒸気逃し管と、前記静的格納容器冷却装置の下部に逆止弁を介して接続された海水導入配管とを有する原子炉格納容器の冷却装置であって、前記伝熱管は干潮時の干潮水位よりも下方に位置することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a reactor containment vessel cooling device according to the present invention includes a building containing the reactor containment vessel, a static containment vessel cooling device installed on the ground surface outside the building, A heat exchanger chamber that is provided adjacent to the static containment vessel cooling device and in which a heat exchanger and a drain chamber are arranged, and a heat exchanger that is arranged in the lower part of the static containment vessel cooling device. An atom having a heat pipe, a steam escape pipe connecting the inside of the reactor containment vessel and the heat exchanger, and a seawater introduction pipe connected to a lower part of the static containment vessel cooling device via a check valve A cooling apparatus for a furnace containment vessel, wherein the heat transfer tube is located below a low tide water level at low tide.
本発明によれば、海水及び重力等を利用した受動的な冷却システムにより原子炉格納容器及び圧力容器の減圧・除熱機能を長期にわたって維持することができる。また、静的格納容器冷却装置は地表面に設置されるので事故時において追加給水を容易に実施することができるとともに、高放射能環境下で追加給水が困難な場合でも、海水を利用した給水を自動的に継続することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pressure reduction and heat removal function of a reactor containment vessel and a pressure vessel can be maintained over a long period of time by the passive cooling system using seawater, gravity, etc. In addition, since the static containment vessel cooling device is installed on the ground surface, additional water supply can be easily performed in the event of an accident, and even when it is difficult to supply additional water in a highly radioactive environment, water supply using seawater is possible. Can continue automatically.
以下、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置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 vessel cooling apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
本第1の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図1及び図2により説明する。
(構成)
第1の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置は、図1に示すように、圧力容器1と、圧力容器1の周囲に設けられた原子炉格納容器2と、原子炉格納容器2を内包する建屋3と、圧力抑制水が満たされた圧力抑制室4と、圧力容器1で発生した蒸気をタービン(図示せず)に導く主蒸気管5と、主蒸気管5に設けられた減圧弁9と、給水管6と、建屋3の外部の地表面に設置され内部に冷却水が満たされた静的格納容器冷却装置10と、熱交換器12とドレン室13が設置された熱交換器室11とから構成される。
[First Embodiment]
A reactor containment vessel cooling apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the reactor containment vessel cooling apparatus according to the first embodiment includes a pressure vessel 1, a
原子炉格納容器2の内部と熱交換器12は蒸気逃し管7により接続され、ドレン室13は逆止弁を介して例えば給水管6に接続され、緊急時にドレン室13内のドレン水を圧力容器1に給水できるように構成されている。
The inside of the
静的格納容器冷却装置10の下部は海水導入配管22が接続されており、逆止弁23、開閉弁24、異物除去フィルタ40を介して海水に通じている。なお、この逆止弁23は海から静的格納容器冷却装置10方向のみ開動作する構成としている。
A
また、静的格納容器冷却装置10には冷却水を補給するための給水口26と、放射性物質を捕捉するフィルタ21を介して静的格納容器冷却装置10内の蒸気を外部へ排出する排出管20が設置されている。また、静的格納容器冷却装置10の下部には熱交換器12の伝熱管18が複数本配置され、蒸気逃し管7を介して導入された蒸気を凝縮し、凝縮したドレン水はドレン室13に導かれる。
Further, the static containment
伝熱管18は、静的格納容器冷却装置10内に海水が導入された場合、海水の干潮水位LLよりも下方に位置するように静的格納容器冷却装置10内の下部に配置されている。
また、静的格納容器冷却装置10、及び熱交換器12とドレン室13が設置された熱交換器室11はいずれも気密の放射線遮蔽体から構成されている。
When seawater is introduced into the static containment
In addition, the static containment
なお、図1の例では静的格納容器冷却装置10は半地下構造であるが、伝熱管18が干潮水位LLよりも下方に位置するのであれば、全部を地下構造物又は地上構造物としてもよい。また、海水導入配管22に設けられた開閉弁24は省略可能である。
In the example of FIG. 1, the static containment
(作用)
このように構成された原子炉格納容器の冷却装置において、事故時に減圧弁9や開放弁(図示せず)等を介して原子炉格納容器2内に冷却材が放出され圧力が上昇した場合、原子炉格納容器2内の蒸気は圧力抑制室4に導かれ凝縮する。やがて圧力抑制室4の水温が飽和温度に達すると圧力抑制機能を喪失し、代わって静的格納容器冷却装置11が機能しはじめ、原子炉格納容器2内の蒸気を蒸気逃し管7を介して熱交換器12及び伝熱管18に導き蒸気を凝縮する。
これにより原子炉格納容器2内を減圧・除熱し、蒸気を直接外部に放出する事態(格納容器ベント)を防止する。
(Function)
In the reactor containment vessel cooling apparatus configured as described above, when the coolant is discharged into the
As a result, the
静的格納容器冷却装置10には通常真水からなる冷却水が満たされているが、亀裂等によって冷却水が漏洩したり、除熱期間が長期化する場合には、冷却水の水位低下に応じて図示しない給水設備(給水車又は給水タンク等)から追加の冷却水を給水口26を介して補充する。
ドレン室13に貯留されたドレン水は重力によって給水管6等を介して圧力容器1内に注入され原子炉の残留熱を除去する。
The static containment
The drain water stored in the
このように、静的格納容器冷却装置10は地表面に設置されるので事故時において追加給水を容易に実施することが可能となる。
なお、ドレン水は給水管6に限らず、高圧又は低圧炉心注水系等の配管に接続してもよい。
Thus, since the static containment
The drain water is not limited to the
一方、建屋3の周辺が高放射線環境によってアクセスが困難となったり、外部の給水タンク(図示せず)が破損して追加の給水が困難になった場合、静的格納容器冷却装置10内の冷却水の水位が低下する。そして、逆止弁23が水頭差により開となり、海水が海水導入配管22を介して静的格納容器冷却装置10内に流入する。その際、静的格納容器冷却装置10内の伝熱管18は干潮時であっても干潮水位LLの下方にあるので、蒸気逃し管7から導入された蒸気を継続して減圧・凝縮することができる。
On the other hand, if the surroundings of the
また、逆止弁23や海水導入配管22のメンテナンス作業等のために開閉弁24を海水導入配管22に設置してもよい。その際、開閉弁24は遠隔操作又は手動で開閉弁駆動部25により開又は閉とされる。
Further, the open /
さらに、通常時、静的格納容器冷却装置10内を真水で満たしておく場合には、通常時に開閉弁24を閉止状態とし、静的格納容器冷却装置10内の冷却水水位の低下を検出し、真水の追加の給水が困難になった場合に開動作するように開閉弁24を操作してもよい。
Furthermore, when the inside of the static containment
また、静的格納容器冷却装置10は地表面に設置されるので、海水が満潮水位FLのときも、海水が静的格納容器冷却装置10から溢れることはない。また、仮に、津波又は高潮等で海水面が地表面よりも上昇した場合、海水は静的格納容器冷却装置10から排出管20を介して外部に放出されるが、原子炉格納容器の除熱機能に影響を与えることはない。
Moreover, since the static containment
また、静的格納容器冷却装置10内の冷却材は熱交換により高温になり蒸気が発生するが、蒸気は放射性物質を捕捉するフィルタ21を介して排出管20から外部へ放出される。また、排出管20の先端は外部から雨水や異物が混入しないように例えば逆U字構造または両端開放管の側部を排出管20の先端と接続しているシュノーケル形(図示せず)としている。
Further, the coolant in the static containment
(効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、重力及び海水を利用した受動的な冷却システムにより原子炉格納容器及び圧力容器の減圧・除熱機能を長期にわたって維持することができる。また、静的格納容器冷却装置は地表面に設置されるので事故時において追加給水を容易に実施することができるとともに、追加給水が困難な場合でも海水を利用した給水を自動的に継続することができる。また、ドレン室に貯留されたドレン水を圧力容器の冷却水として継続的に供給することができる。
(effect)
As described above, according to the present embodiment, the pressure reduction / heat removal function of the reactor containment vessel and the pressure vessel can be maintained over a long period of time by the passive cooling system using gravity and seawater. In addition, since the static containment vessel cooling device is installed on the ground surface, additional water supply can be easily performed in the event of an accident, and even when additional water supply is difficult, water supply using seawater is automatically continued. Can do. Further, the drain water stored in the drain chamber can be continuously supplied as cooling water for the pressure vessel.
さらに、本実施形態の静的格納容器冷却装置は新設のみならず既存の原子力プラントにも大規模な工事を必要とせずに付設することが可能であり、原子力プラントの安全性、信頼性を高めることができる。 Furthermore, the static containment vessel cooling apparatus of the present embodiment can be installed not only in a new installation but also in an existing nuclear power plant without requiring a large-scale construction, thereby improving the safety and reliability of the nuclear power plant. be able to.
[第2の実施形態]
第2の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図2により説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
[Second Embodiment]
A reactor containment vessel cooling apparatus according to a second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the said embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
上記第1の実施形態ではドレン室13のドレン水は重力により原子炉圧力容器1に給水可能であるが、本第2の実施形態の圧力容器1は地表面よりも高い位置にあり、給水に重力を利用できないのでドレン水を非常用電源で駆動されるポンプ15により原子炉圧力容器1に給水する構成としている。
In the first embodiment, the drain water in the
本第2の実施形態において、ポンプ15が設置されたポンプ室14は熱交換器室11に隣接して設置されている。ポンプ15はディーゼル発電機又はバッテリ等の非常用電源(図示せず)によって駆動される。非常用電源はポンプ室14内又は周囲の適切な場所に設置される。
In the second embodiment, the
このように構成された冷却装置において、静的格納容器冷却装置10は事故時において第1の実施形態と同様に作用する。そして、ドレン室13に貯留されたドレン水は非常用電源により駆動されるポンプ15によって原子炉圧力容器1内に給水される。
In the cooling device configured as described above, the static containment
本第2の実施形態によれば、上記第1の実施形態の効果に加え、ドレン水の給水に重力を利用できない場合であっても、非常用電源によってドレン水を原子炉圧力容器に注入し圧力容器の除熱を長期にわたって継続することができる。 According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, even when gravity cannot be used for supplying drain water, the drain water is injected into the reactor pressure vessel by the emergency power source. Heat removal from the pressure vessel can be continued for a long time.
[第3の実施形態]
第3の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図3により説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本第3の実施形態では、ポンプ15の駆動源として静的格納容器冷却装置10から放出される蒸気により発電する小型の蒸気タービンを用いることを特徴としている。
[Third Embodiment]
A reactor containment vessel cooling apparatus according to a third embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the said embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
The third embodiment is characterized in that a small steam turbine that generates electric power using steam discharged from the static containment
本実施形態において、蒸気タービン31は静的格納容器冷却装置10に隣接して設置されたタービン室30内に配置され、静的格納容器冷却装置10から放出される蒸気を蒸気排出管32を介して蒸気タービン31に導き、この蒸気タービン31の回転軸に連結された発電機(図示せず)によって発生した電力を、ケーブル34を介してポンプ15に供給してポンプ15を駆動する。また、蒸気タービン31で凝縮した水は配管33を介して静的格納容器冷却装置10に戻されるとともに、非凝縮ガスはフィルタ21、排出管36を介して外部に排出される。
In the present embodiment, the
本第3の実施形態によれば、上記第2の実施形態の効果に加え、静的格納容器冷却装置10からの放出蒸気を利用することにより、外部電源を用いずにドレン水を原子炉圧力容器に注入し原子炉圧力容器の除熱を長期にわたって継続することができる。
According to the third embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, by using the discharge steam from the static containment
[第4の実施形態]
第4の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図4(a)〜(c)により説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本第4の実施形態は、海水導入配管22に逆止弁23を設ける代わりに、フロートにより開閉する開閉弁を設けたことを特徴としている。
[Fourth Embodiment]
A reactor containment vessel cooling apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the said embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
The fourth embodiment is characterized in that, instead of providing the
図4(a)において、静的格納容器冷却装置10の内部には、上端にフロート51、下端に閉止部52が取り付けられた開閉ロッド50が配置されている。
このように構成された本実施形態において、水位が通常時の場合は開閉ロッド50の閉止部は閉止位置にあり、海水が静的格納容器冷却装置10の内部に流入するのを阻止する。
In FIG. 4A, an open /
In the present embodiment configured as described above, when the water level is normal, the closing portion of the opening / closing
一方、静的格納容器冷却装置10内の冷却材の水位が下がった場合には、開閉ロッド50が降下して閉止部が開放位置に移動し海水の流入を許容する。
On the other hand, when the water level of the coolant in the static containment
図4(b)の変形例では、開閉ロッド50にラッチ部53を設け、水位の低下にともない閉止部52が開放位置に移動した後、ラッチ部53はその状態を保つように機能し、海水が安定して静的格納容器冷却装置10内に流入することを可能とする。
In the modification of FIG. 4B, a
図4(c)は閉止部の変形例で、開閉ロッド50に海水導入配管22の出口を開閉する平板状の閉止部54を設けている。
FIG. 4C is a modification of the closing portion, and the opening / closing
本第4の実施形態によれば、静的格納容器冷却装置10内の冷却材の水位に連動して動作する開閉弁を用いることにより、水位低下時に海水を静的格納容器冷却装置10内に確実に導入することができる。
According to the fourth embodiment, by using an on-off valve that operates in conjunction with the coolant level in the static containment
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組合せ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, combinations, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…原子炉圧力容器、2…原子炉格納容器、3…建屋、4…圧力抑制室、5…主蒸気管、6…給水管、7…蒸気逃し管、10…静的格納容器冷却装置、11…熱交換器室、12…熱交換器、13…ドレン室、14…ポンプ室、15…ポンプ、18…伝熱管、19…配管、20…排出管、21…フィルタ、22…海水導入配管、23…逆止弁、24…開閉弁、25…開閉弁駆動部、30…タービン室、31…小型蒸気タービン、32…蒸気排出管、33…配管、34…ケーブル、35…フィルタ、36…排出管、40…異物除去フィルタ、50…開閉ロッド、51…フロート、52,54…閉止部、53…ラッチ部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor pressure vessel, 2 ... Reactor containment vessel, 3 ... Building, 4 ... Pressure suppression chamber, 5 ... Main steam pipe, 6 ... Water supply pipe, 7 ... Steam escape pipe, 10 ... Static containment vessel cooling device, DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記伝熱管は干潮時の干潮水位よりも下方に位置することを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。 A building containing the reactor containment vessel, a static containment vessel cooling device installed on the ground surface outside the building, a heat exchanger and a drain chamber provided adjacent to the static containment vessel cooling device A heat exchanger chamber disposed in the static containment vessel cooling device, a heat transfer tube of the heat exchanger disposed in a lower part of the static containment vessel cooling device, and steam connecting the inside of the reactor containment vessel and the heat exchanger A reactor containment vessel cooling apparatus having an escape pipe and a seawater introduction pipe connected to a lower part of the static containment vessel cooling apparatus via a check valve,
The reactor containment vessel cooling apparatus, wherein the heat transfer tube is located below a low tide water level at low tide.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140701 |