JP2014055951A

JP2014055951A - 代替ｒｐｖエネルギーの除去経路のための方法及びシステム

Info

Publication number: JP2014055951A
Application number: JP2013186877A
Authority: JP
Inventors: R Bass John; ジョン・アール・ベース; J Ginsberg Robert; ロバート・ジェイ・ジンスバーグ
Original assignee: GE Hitachi Nuclear Energy Americas LLC
Current assignee: GE Hitachi Nuclear Energy Americas LLC
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: EP2709112B1; TW201421490A; EP2709112A2; MX349010B; EP2709112A3; MX2013010564A; JP6082677B2; US20140072090A1; TWI598886B

Abstract

【課題】外部電源を用いることなく緊急蒸気抽出を行うことができる代替原子炉圧力容器（ＲＰＶ）エネルギー除去経路を提供する。
【解決手段】軽水炉の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１に対する代替エネルギー除去経路の方法及びシステムを提供する。１つが１次格納施設７内に位置し、１つが１次格納施設７の外部に位置する、手動作動の格納容器隔離バルブ３６のペアを用いて、ＲＰＶ１とヒートシンク３２との間に流体結合された蒸気抽出管３０を開閉する。ヒートシンク３２は、１次格納施設７の外部に位置する。システムを作動させ、又は本方法を実施するのに外部電源は必要ではない。
【選択図】図２

Description

本発明の例示的な実施形態は、全体的に、原子炉に関し、より詳細には、代替原子炉圧力容器（ＲＰＶ）エネルギー除去経路に関する。代替エネルギー経路は、外部電源を用いることなく緊急蒸気抽出を行うことができる。

図１は、従来の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉建屋５の切り欠き図である（この例示的な実施形態は、加圧水型原子炉すなわちＰＷＲのような、ＢＷＲ以外の他の軽水炉にも適用できる点に留意されたい）。原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１は、原子炉建屋５の中間付近に配置され、１次格納施設（１次格納バウンダリは、鋼鉄製１次格納容器３、コンクリートシェル４、及び鋼鉄製サプレッションプール２の部分からなる）によって囲まれる。ＲＰＶ１の過圧中、ＳＲＶ蒸気ライン１６内の安全／逃がしバルブ（ＳＲＶ）１８（図２を参照）が開放され、ＲＰＶ１からの高圧蒸気をサプレッションプール２に位置するクエンチャ１９に放出させるようにすることができる。これは、特にプラントの緊急時にＲＰＶ１圧力を制限するために実施することができる。サプレッションプール２は、鋼鉄製１次格納容器３の延長線上にあり、ＲＰＶ１の下方に位置するドーナツ状プールとすることができる。サプレッションプール２は、大きな水塊を収容しているので、クエンチャ１９を通じて放出される蒸気を冷却し復水するためのヒートシンクとしての機能を果たすことができる。

また、サプレッションプール２に加えて、ＲＰＶ主蒸気ライン１２を用いて、主蒸気隔離バルブ（ＭＳＩＶ）１３が開放（但し、ＭＳＩＶ１３は外部電源の作動を必要とする）されたときに大量の蒸気を抽出することができる。従来では、ＭＳＩＶ１３のドレインバルブ１５もまた開放することができ（ドレインバルブ１５を作動させるために必要な外部電源を使用することにより）、ドレインライン１４もまた、ＲＰＶ１から高圧蒸気を放出することが可能になる。

例示的な実施形態は、軽水炉の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）に対する代替エネルギー除去経路の方法及びシステムを提供する。エネルギーは、外部電源を使用することなくＲＰＶから除去することができる。

本開示の上記及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良好に理解されるであろう。添付図面は、例示的な実施形態を図示するものであり、請求項の意図とする範囲を限定するものと解釈すべきではない。添付図面は、明確に記載のない限り、縮尺通りに描かれていないものとする。

従来の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉建屋５の切り欠き図。例示的な実施形態による、システムの単線結線図。例示的な実施形態による、システムを作製する方法のフローチャート。例示的な実施形態による、システムを用いる方法のフローチャート。

詳細な例示的実施形態が本明細書で開示される。しかしながら、本明細書で開示される特定の構造及び機能の詳細事項は、単に例示的な実施形態を説明する目的で表しているに過ぎない。しかしながら、例示的な実施形態は、多くの代替の形態で具現化することができ、本明細書で記載される実施形態にのみ限定されるものと解釈すべきではない。

従って、例示的な実施形態は、種々の修正及び代替形態が可能であるが、この実施形態は、図面において例証として示されており、本明細書において詳細に説明する。しかしながら、例示的な実施形態を開示される特定の形態に限定する意図はなく、逆に、例示的な実施形態の範囲内にある全ての修正形態、均等形態、及び代替形態を保護するものであることを理解されたい。図の説明全体を通じて同じ参照符号は同じ要素を示している。

本明細書では、第１の、第２のなどの用語は、様々な要素を説明するのに用いることができるが、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とを理解されたい。これらの用語は、１つの要素を別の要素と区別するためにのみ用いている。例えば、例示的な実施形態の技術的範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、また同様に第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で用いる場合に「及び／又は」という用語は、関連する記載項目の１つ又はそれ以上のいずれか及び全ての組合せを含む。

ある要素が別の要素と「接続」又は「結合」されるとし呼ばれるときには、他方の要素に直接接続又は結合することができ、或いは、介在する要素が存在できると理解される。これとは対照的に、要素が別の要素に「直接接続」又は「直接結合」されていると呼ばれる場合には、介在する要素は存在しない。要素間の関係を説明するのに使用される他の用語も同様に解釈すべきである（例えば、「〜間」と「〜間に直接」、「隣接」と「直近」、その他）。

本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明するためのみのものであり、例示的な実施形態の限定を意図するものではない。本明細書で用いる場合に、数詞を付していない表現は、文脈がそうでないことを明確に示していない限り、複数の形態も含むことを意図している。更に、本明細書で用いる場合の「含む」、「含んでいる」、「備える」及び／又は「備えている」という用語は、記述した特徴、回数、ステップ、操作、要素及び／又は構成部品の存在を特定するが、１つ又はそれ以上のその他の特徴、回数、ステップ、操作、要素、構成部品及び／或いはそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことを理解されたい。

また、幾つかの代替の実施においては、記載した機能／動作は、図に示した順序以外で実行できる点に留意されたい。例えば、連続して示した２つの図は、含まれる機能／動作に応じてほぼ同時に実施することができ、又は逆の順序で実施することもできる。

図２は、例示的な実施形態による、システム４０の単線結線図である。本システム４０は、代替原子炉圧力容器（ＲＰＶ）エネルギー除去ライン（蒸気抽出管）３０を含むことができ、１次格納施設７の外部に位置する復水器ホットウェル３２のような大型ヒートシンク（大きな水塊）に放出を行う（１次格納施設７は、図１に示すように、鋼鉄製１次格納容器３、コンクリートシェル４、及び鋼鉄製サプレッションプール２の部分からなる）。詳細には、代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０は、復水器ホットウェル３２内のクエンチャパイプ３５に接続することができ、該クエンチャパイプ３５を通って放出される蒸気は、複数のクエンチャ孔３４（復水器ホットウェル３２の容積全体にわたり放出蒸気を効果的に蒸発させるのに用いることができる）を介してパイプ３５から流出することができる。クエンチャパイプ３５は、放出蒸気（クエンチャ孔３４を通って流出する）と復水器ホットウェル３２中の冷却水との間の熱交換を最大にするよう、復水器ホットウェル３２の底部に沿って位置付けることができる。代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０は、４〜６インチ径パイプ、或いは、ＲＰＶ１から必要な熱量を除去するのに十分とすることができる別のサイズのパイプとすることができる。代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０にＲＰＶ１から復水器ホットウェル３２内へ過剰蒸気を放出させることによって、過剰な蒸気が冷却され、復水され、放射線からスクラビング処理で除去されて、ＲＰＶ１にある過剰な圧力及び熱エネルギーを安全且つ効果的に低減することができる。代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０は、ＳＲＶ蒸気抽出管３１（ＳＶＲバルブ１８の上流側のＳＲＶ蒸気ライン１６に接続される）か、又はＲＰＶ主蒸気抽出管３３（ＭＳＩＶ１３の上流側のＲＰＶ主蒸気ライン１２に接続される）の何れかに接続することができる。２つの格納容器隔離バルブ３６（１つが１次格納バウンダリ７内部にあり、１つが１次格納施設７の外部にある）は、代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０の配管内に位置付けられ、該代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０を開閉することができる。加圧ガス源３８（加圧ガスボトル、又は好ましくは窒素ボトル）は、圧力制御ライン３９を介してガスを制御することができる。ガス源３８を１次格納バウンダリ７に対して（及びＲＰＶ１に対して）遠隔の位置に配置することにより、作業員を（深刻なプラント災害時において）ＲＰＶ１又は１次格納施設７に曝露することなく、作業員がガス源３８を用いて、手動操作で格納容器隔離バルブ３６を遠隔操作することができる。格納容器隔離バルブ３６は、加圧ガス源３８の力によって開放できるので、システム４０を作動させるのに外部電源は必要ではない（プラント電源が遮断される可能性があるプラント災害の際に理想的である）。

図３は、例示的な実施形態による、システム４０を作製する方法のブローチャートである。ステップＳ５０において、２つの手動操作格納容器隔離バルブ３６を代替ＲＰＶエネルギー除去ライン（蒸気抽出管）３０に挿入することができる。一方の格納容器隔離バルブ３６は、１次格納施設７に配置することができ、他方は、１次格納施設７の外部に配置することができる。代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０は、上記で考察したように、ＲＰＶ１から過剰蒸気を放出することができる。

ステップＳ５２において、加圧ガスボトル３８のような加圧ガス源３８を格納容器隔離バルブ３６に接続することができる。ガス源３８は、１次格納施設７から遠隔にある位置に配置され、（深刻なプラント災害時において）作業員が１次格納施設７に曝されることなくシステム４０の安全な操作を確保できるようにする。

ステップＳ５４において、代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０は、１次格納施設７の外部にある復水器ホットウェル３２のようなヒートシンクに接続することができる。ＲＰＶ１から復水器ホットウェル３２内に過剰蒸気が放出されることにより、蒸気が冷却され、凝縮され、放射線からスクラビング処理で除去されて、ＲＰＶ１にある過剰な圧力及び熱エネルギーを安全且つ効果的に低減することが可能になる。

図４は、例示的な実施形態による、図２に示すシステム４０を使用する方法のフローチャートである。具体的には、ステップＳ６０は、代替ＲＰＶエネルギー除去ライン（蒸気抽出管）３０内の格納容器隔離バルブ３６を手動で開放する段階を含むことができる。これは、格納容器隔離バルブ３６に接続される加圧ガス源３８を用いて達成することができる。

ステップＳ６２において、過剰蒸気は、代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０（格納容器隔離バルブ３６の開放によって）を介してＲＰＶ１及び１次格納施設７から流出させることができる。ステップＳ６４において、代替ＲＰＶエネルギー除去ライン３０において抽出された蒸気は、１次格納施設７の外部にあるヒートシンク（復水器ホットウェル３２などの）に放出することができる。抽出蒸気は、ヒートシンクに放出されることにより安全且つ効果的に冷却され、凝縮され、放射線からスクラビング処理で除去され、これにより他の場合にはＲＰＶ１内に蓄積する可能性がある過剰圧力を低下させることができる。図４に示す方法を実施するのに外部電源は必要とされない。

以上、例示的な実施形態を説明したが、この例示的な実施形態は、多くの方式で変えることができる点は明らかであろう。このような変形形態は、例示的な実施形態の目的とする技術的思想及び範囲からの逸脱とみなすべきではなく、当業者には明らかであろうこのような修正形態は全て、添付の請求項の範囲内にあるものとする。

２サプレッションプール
３１次格納容器
４コンクリートシェル
７１次格納施設
３０代替原子炉圧力容器（ＲＰＶ）エネルギー除去ライン（蒸気抽出管）
３１ＳＲＶ蒸気抽出管
３２復水器ホットウェル
３３ＲＰＶ主蒸気抽出管
３４複数のクエンチャ孔
３５クエンチャパイプ
３６格納容器隔離バルブ
３８加圧ガス源
３９圧力制御ライン

Claims

代替原子炉圧力容器（ＲＰＶ）エネルギー除去システムであって、
ＲＰＶと１次格納施設の外部にあるヒートシンクとに流体接続された蒸気抽出管と、
前記蒸気抽出管において第１及び第２の手動操作格納容器隔離バルブと、
を備え、
前記第１の格納容器隔離バルブが前記１次格納施設内に位置し、前記第２の格納容器隔離バルブが前記１次格納施設の外部に位置し、前記システムを作動させるのに外部電源を必要としない、代替原子炉圧力容器（ＲＰＶ）エネルギー除去システム。
圧力制御ラインを介して前記第１及び第２の格納容器隔離バルブに接続された少なくとも１つの加圧ガス源を更に備え、該少なくとも１つの加圧ガス源が、前記第１及び第２の格納容器隔離バルブを手動で開閉するために加圧ガスを生成するように構成されている、請求項１に記載の代替ＲＰＶエネルギー除去システム。
前記少なくとも１つの加圧ガス源が、前記１次格納施設から遠隔の位置に位置付けられる、請求項２に記載の代替ＲＰＶエネルギー除去システム。
前記蒸気抽出管が、安全逃がしバルブの上流側のＳＲＶ蒸気ラインと、主蒸気隔離バルブの上流側のＲＰＶ主蒸気ラインとの一方に接続される、請求項１に記載の代替ＲＰＶエネルギー除去システム。
前記ヒートシンクが、復水器ホットウェルである、請求項１に記載の代替ＲＰＶエネルギー除去システム。
前記ホットウェルの底面に沿って位置付けられ、前記蒸気抽出管に接続されるクエンチャパイプと、
前記クエンチャパイプに沿って位置付けられるクエンチャ孔と、
を更に備える、請求項５に記載の代替ＲＰＶエネルギー除去システム。
代替原子炉圧力容器（ＲＰＶ）エネルギー除去システムを作製する方法であって、
蒸気抽出管をＲＰＶと１次格納施設の外部にあるヒートシンクとに流体接続する段階と、
前記蒸気抽出管において第１及び第２の手動操作格納容器隔離バルブを挿入する段階と、
を含み、前記第１の格納容器隔離バルブが前記１次格納施設内に位置し、前記第２の格納容器隔離バルブが前記１次格納施設の外部に位置し、前記システムを作動させるのに外部電源を必要としないようにする、方法。
圧力制御ラインを介して少なくとも１つの加圧ガス源を前記第１及び第２の格納容器隔離バルブに接続する段階を更に含み、前記少なくとも１つの加圧ガス源が、前記第１及び第２の格納容器隔離バルブを手動で開閉するために加圧ガスを生成するように構成されている、請求項７に記載の方法。
前記少なくとも１つの加圧ガス源を前記１次格納施設から遠隔の位置に位置付ける段階を更に含む、請求項８に記載の方法。
前記蒸気抽出管を安全逃がしバルブの上流側のＳＲＶ蒸気ラインと、主蒸気隔離バルブの上流側のＲＰＶ主蒸気ラインとの一方に接続する段階を更に含む、請求項７に記載の方法。
前記ヒートシンクが、復水器ホットウェルである、請求項７に記載の方法。
前記ホットウェルの底面に沿ってクエンチャパイプを設ける段階と、
前記クエンチャパイプに沿ってクエンチャ孔を設ける段階と、
前記蒸気抽出管を前記クエンチャパイプに接続する段階と、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
前記少なくとも１つの加圧ガス源を用いて前記第１及び第２の格納容器隔離バルブを手動で開放する段階を含む、請求項２に記載の代替ＲＰＶエネルギー除去システムを用いる方法。
前記蒸気抽出管を通してＲＰＶから前記ヒートシンクに蒸気を放出可能にする段階を更に含む、請求項１３に記載の方法。