JP2014055947A - 代替ｂｗｒ格納容器徐熱方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力抑制プールを冷却するために使用する代替冷却システムを提供する。
【解決手段】冷却システムは、圧力抑制プール２の上方の高さに位置する非常用復水器２０内の冷却コイルを含む。非常用復水器２０は、入口管及び出口管を介して圧力抑制プール２に接続される。本システムは、外部電力を必要とせずに圧力抑制プール２からの流体を受動的に冷却するために、圧力抑制プール２と冷却コイルとの間で、流体の自然対流流動を行う。
【選択図】図２

Description

実施例は概して原子炉に関し、より具体的には、代替沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）格納容器徐熱方法及びシステムに関する。自然対流循環により圧力抑制プールを受動的に冷却するために冷却システムを使用することがある。このシステムは、発電プラントの電力の遮断を引き起こすプラントの非常事態、又は圧力抑制プールの通常の冷却がその他の理由で損なわれた場合に特に有益である。この冷却システムを、従来の余熱除去システムを補完するために圧力抑制プールによって使用することもある。

図１は、従来の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉建屋５の破断図である。圧力抑制プール２は、原子炉建屋の主格納容器の一部であるトーラス形プールでよい（但し、実施例は、図１に示す構成とは構成が異なる別のＢＷＲ原子炉で使用される別の構成の圧力抑制プールで利用してもよい）。具体的には、圧力抑制プール２は、原子炉建屋５の外郭構造４内に位置するスチール製主格納容器３の延長であってもよい。圧力抑制プール２は、原子炉１及び使用済み燃料プール１０の下方に位置していてもよく、ある種の事故時には、格納容器の圧力上昇を制限するために使用される。具体的には、圧力抑制プール２は、プラント事故時に放出される蒸気を冷却し、復水させるために使用される。例えば、多くのプラント安全／逃がし弁は、蒸気を圧力抑制プール２内に放出して蒸気を復水させ、望ましくない圧力上昇を軽減するように設計されている。通常は、ＢＷＲの圧力抑制プール２は総直径（即ち、配置図の直径）が約１４０フィート、トーラス形外殻構造の直径が３０フィートである。定常運転中、圧力抑制プール２は通常は、深さが約１５フィートのプールに圧力抑制プール水（定常運転時は、圧力抑制プール２内に約１，０００，０００ガロンの圧力抑制プール水）を貯めている。

プール２は、通常はＢＷＲプラントの余熱除去（ＲＨＲ）システムにより洗浄され、冷却される。通常の（非事故時の）プラント運転状態では、ＲＨＲシステムは（従来のＲＨＲポンプを使用して）圧力抑制プール２から水を除去し、脱塩装置（図示せず）を通して水を送り、水中に含まれることがある不純物及び何らかの放射性同位元素を除去する。ＲＨＲシステムは、プラントの事故時には圧力抑制プール２から圧力抑制プール水の一部を除去し、この水を冷却用に（ＲＨＲシステム内の）熱交換器に送るようにも設計されている。

重大なプラント事故時、正常なプラント電力が遮断されることがある。特に、プラントは通常のＲＨＲシステム及びポンプを稼働させる正常電力を失うことがある。電力が長期間遮断されると、最終的には圧力抑制プール内の水が沸騰し、圧力抑制プールがプラントの蒸気を復水して格納容器の圧力を低減する能力を損なうことがある。

プラントの非常時には、ＲＨＲシステムを使用することで（許容される設計上の限度を超える）高濃度放射線水が圧力抑制プールと（主格納容器の外側に位置する）ＲＨＲシステムとの間に移送されることがある。圧力抑制プールとＲＨＲシステムとの間に高濃度放射線水が移送されると、それ自体が有害な放射性同位元素の漏れを増大させる可能性があり、これが圧力抑制プールから漏出することがある。加えて、事故時にＲＨＲシステムの領域内の放射線量率が過剰に高まると、プラントの従事者がシステムに接近して制御することが困難になる可能性がある。

"Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｃｏｒｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，" ＮＵＣＬＥＡＲ ＰＯＷＥＲ ＰＬＡＮＴＳ．＜ｈｔｔｐ：／／ｎｕｃｌｅａｒｓｔｒｅｅｔ．ｃｏｍ／ｎｕｃｌｅａｒ−ｐｏｗｅｒ−ｐｌａｎｔｓ／ｗ／ｎｕｃｌｅａｒ＿ｐｏｗｅｒ＿ｐｌａｎｔｓ／ｌｏｗ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ−ｃｏｒｅ−ｃｏｏｌｉｎｇ−ｓｙｓｔｅｍｓ．ａｓｐｘ＞

実施例では、代替沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉格納容器徐熱方法及び／又は方法を提供する。本冷却システムは、圧力抑制プールの上方の高さに位置する非常用復水器内の冷却コイルを含み得る。入口管と出口管とを使用して圧力抑制プールと非常用復水器とを接続することにより、自然対流の流れを確立して圧力抑制プールの水を受動的に冷却することができる。

実施例の上記及びその他の特徴及び利点は、添付図面を参照して実施例を詳細に記載することによって、より明確になる。添付図面は実施例を示すことを意図するものであり、請求項の意図する範囲を限定するものと解釈されるべきではない。添付図面は、明確に記載されない限り、縮尺通りに図示されているとみなされるべきではない。

従来の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉建屋の破断図である。 実施例による沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉建屋の破断図である。 実施例による代替ＢＷＲ格納容器の徐熱システムの概略図である。 実施例による代替ＢＷＲ格納容器の徐熱システムを使用した方法のフローチャートである。

詳細な実施例を本明細書に開示する。しかし、本明細書に開示する特定の構造的及び機能的な細部は、実施例を説明するための典型的なものであるに過ぎない。しかし、実施例は、本明細書に記載の実施形態のみに限定されるものと解釈されるべきではない。

したがって、実施例には様々な修正及び代替形態が可能であり、その実施形態を図面に例示し、本明細書に詳細に記載する。しかし、実施例を開示した特定の形態に限定する意図はなく、寧ろ、実施例は、実施例の範囲内の全ての修正形態、等価形態、及び代替形態を含むものであることを理解されたい。同様の符号は、図面の説明全体を通して同一の要素を指す。

本明細書では、第１、第２等の用語を用いて様々な要素を記載することがあるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素を他の要素と区別するためにのみ用いられる。実施例の範囲から逸脱することなく、例えば第１の要素を第２の要素と称してもよく、同様に、第２の要素を第１の要素と称してもよい。本明細書で用いられる「及び／又は」は、関連する列挙された１つ又は複数の細目のいずれか又は全ての組み合わせを含む。

要素が別の要素に「接続され」、又は「結合され」、と記載される場合は、別の要素に直接接続、又は結合されてもよく、又は介在要素があってもよい。これに対して、要素が「直接接続され」、又は「直接結合され」と記載される場合は、介在要素は存在しない。要素間の関係を記載するために用いられる別の語句（例えば「間に」と「間に直接」、「隣接する」と「直接隣接する」等）は同様に解釈されるものとする。

本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を記載するためだけの用語であり、実施例を限定することを意図しない。本明細書で用いられる単数名詞は、文脈上明らかに別のことを示すものでない限り、複数名詞を含むことを意図している。更に、本明細書で用いられる「備える」、「備えている」、「含む」及び／又は「含んでいる」という用語は、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成部品の存在を明記するものあるが、１つ又は複数の別の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、及び／又はその群の存在又は追加を除外するものではない。

代替実装形態によっては、記載の機能／動作を、図面に記載の順序とは異なる順序で行ってもよいことに留意されたい。例えば、連続して示す２つの図面は、関与する機能性／動作に応じて、実際には実質的に同時に実行可能であり、或いは、場合によっては逆の順序で実行可能である。

図２は、実施例による沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉建屋の破断図である。具体的には、圧力抑制プール２の高さに上方に位置する原子炉建屋内の位置に非常用復水器２０を含めてもよい。

図３は、実施例による代替ＢＷＲ格納容器の徐熱（ＡＢＣＨＲ）システム３０の概略図である。システムは、圧力抑制プール２の上方の高さに位置する（冷水を満たした）非常用復水器２０（図２を参照）を含み得る。非常用復水器２０は、非常用復水器２０と圧力抑制プール２との間に流体の自然対流循環が確実に確立されるように圧力抑制プール２の上方の高さに位置している。非常用復水器２０内には、冷却コイル４０が配置されてもよい。冷却コイル４０は、ラジエータ型冷却コイルでよい。或いは、冷却コイルは、コイル４０と非常用復水器２０内の水との間の表面積を増大する分岐のある配管、又はその他の構成を含んでもよい。

冷却コイル４０は、出口管及び入口管２２／２４を介して圧力抑制プール２に接続されてもよい。出口管２２は、非常用復水器２０と圧力抑制プール２との間の出口２２を開閉する、手動操作式出口遮断弁２６を含んでもよい。入口管２４も、非常用復水器２０と圧力抑制プール２との間の入口２４を開閉する手動操作式入口遮断弁２８を含んでもよい。入口／出口遮断弁２６／２８は、ＡＢＣＨＲシステム３０を動作させるために外部電力を確実に必要としないようにするため手動操作式のものでよい。

出口２２の（圧力抑制プール２にある）出口管流出ポイント２２ａは、圧力抑制プール２の最上部の高さ、又はその近傍の位置に配置されてもよい。好ましくは、出口管流出ポイント２２ａが、圧力抑制プール２の通常の水位２ａよりも上に位置する。それによって確実に、冷却コイル４０により復水される高熱蒸気及び／又は水だけが自然対流循環により圧力抑制プール２から流出する。同様に、出口２２の出口管流入ポイント２２ｂは、非常用復水器２０の最上部の高さ、又はその近傍に配置されてもよい。出口２２も、冷却コイル４０の最上部の高さ、又はその近傍で接続されてもよい。それによって、コイル４０に流入する高温蒸気及び／又は水が確実に復水され、（重力により）コイル４０から排出され、再び圧力抑制プール２に戻る。出口管流入ポイント２２ｂを非常用復水器２０の最上部の高さの近傍に配置することにより、（入口管流出ポイント２４ａ付近で入口管２４が不慮に加熱されないようにするため）非常用復水器２０の底床の近傍の水を加熱することもない。

入口２４の（非常用復水器２０にある）入口管流出ポイント２４ａは、非常用復水器２０の最下部の高さ、又はその近傍位置に位置してもよい。それによって確実に、より低温の水だけがコイル４０から流出し、再び圧力抑制プール２に戻り得る。入口２４の入口管流入ポイント２４ｂは、圧力抑制プール２の最下部の高さ、又はその近傍（好ましくは、圧力抑制プール２の通常の水位２ａよりも下）に位置してもよく、それによって確実に、流入ポイント２４ｂに流入する冷水が、圧力抑制プール２の最上部の高さ、又はその近傍で高温蒸気及び／又は水から分離される。

図４は、実施例によるＡＢＣＨＲシステム３０を使用した方法のフローチャートである。ステップＳ４０は、システム３０の出口及び入口遮断弁２２／２４（図３）を開いて、圧力抑制プール２と非常用復水器２０の冷却コイル４０との間の流体の自然対流の流動を確立するステップを含んでもよい。特に、ステップＳ４２は、高温蒸気及び／又は水を自然対流力により圧力抑制プール２から流出させて冷却コイル４０内に流入させることにより、流体を復水及び冷却させるステップを含んでもよい。ステップＳ４４は、復水及び冷却された流体を重力により非常用復水器２０のコイル４０から排出させて圧力抑制プール２に戻すステップを含んでもよい。この方法を実行することによって、外部電源を使用せずに圧力抑制プール２の受動的な冷却方法を確立し得る。

実施例をこのように記載したが、これを多くの態様で変形可能であることは明らかであろう。このような変形形態は実施例の意図する趣旨及び範囲から逸脱するものとはみなされず、当業者には自明であるように、これらの修正を全て、添付の特許請求の範囲に含めることを意図している。

Ｓ４０ 入口／出口遮断弁を開く
Ｓ４２ 高温蒸気／水を自然対流力により圧力抑制プールから流出させて、非常用復水器の冷却コイル内で復水させる
Ｓ４４ 冷水を冷却コイルから圧力抑制プール内に排出させる

Claims (13)

1. 圧力抑制プールと、
   前記圧力抑制プールの上方の高さに位置し、冷水を含む非常用復水器と、
   前記非常用復水器内に位置する冷却コイルと、
   前記圧力抑制プールを前記冷却コイルに接続する出口管及び入口管と、
   を備え、
   いかなる外部電源をも必要とせずに動作する、システム。
2. 前記出口管が、前記圧力抑制プールの最上部の高さの近傍で前記圧力抑制プールに接続され、
   前記入口管が前記圧力抑制プールの最下部の近傍で前記圧力抑制プールに接続される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記出口管内の出口遮断弁と、
   前記入口管内の入口遮断弁と、を更に含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記出口及び入口遮断弁が手動操作弁である、請求項３に記載のシステム。
5. 前記出口管が前記冷却コイルの最上部の高さの近傍で前記冷却コイルに接続され、
   前記入口管が前記冷却コイルの最下部の高さの近傍で前記冷却コイルに接続される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記冷却コイルがラジエータ型冷却コイルであり、
   前記冷却コイルが、前記非常用復水器の通常の液体レベルの下に完全に浸漬される、請求項１に記載のシステム。
7. システムを作製する方法であって、
   冷水を含む非常用復水器を圧力抑制プールの上方の高さに配置するステップと、
   冷却コイルを前記非常用復水器内に設置するステップと、
   前記圧力抑制プールと前記冷却コイルとを入口管及び出口管を介して接続するステップと、
   を含み、
   該システムが外部電源を必要とせずに動作する、方法。
8. 前記圧力抑制プールと前記冷却コイルとを接続するステップが、前記出口管を前記圧力抑制プールの最上部の高さの近傍で前記圧力抑制プールに接続するステップを含み、
   前記圧力抑制プールと前記冷却コイルとを接続するステップが、前記入口管を前記圧力抑制プールの最下部の高さの近傍で前記圧力抑制プールに接続するステップを含む、請求項７に記載の方法。
9. 出口遮断弁を前記出口管内に設置するステップと、
   入口遮断弁を前記入口管内に設置するステップと、を更に含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記出口及び入口遮断弁が手動操作弁である、請求項９に記載の方法。
11. 前記圧力抑制プールと前記冷却コイルとを接続するステップが、前記出口管を前記冷却コイルの最上部の高さの近傍で前記冷却コイルに接続するステップを含み、
    前記圧力抑制プールと前記冷却コイルとを接続するステップが、前記入口管を前記冷却コイルの最下部の高さの近傍で前記冷却コイルに接続するステップを含む、請求項７に記載の方法。
12. 前記冷却コイルを前記非常用復水器内に設置するステップが、前記冷却コイルが前記非常用復水器の通常の液体レベルの下に完全に浸漬されるステップを含み、
    前記冷却コイルがラジエータ型冷却コイルである、請求項７に記載の方法。
13. 前記入口及び出口遮断弁を開いて、前記圧力抑制プールと前記冷却コイルとの間に自然対流力を確立するステップと、
    高温流体を前記圧力抑制プールから前記冷却コイル内に流入させて、前記流体を復水及び冷却させるステップと、
    前記復水され、冷却された流体を前記冷却コイルから前記圧力抑制プール内に排出するステップと、を含む、請求項３に記載のシステムの使用方法。