JP2014215250A - Air-cooling system of reactor containment vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加圧水型原子炉における原子炉格納容器の空冷システムに関する。 The present invention relates to an air cooling system for a containment vessel in a pressurized water reactor.
原子力プラントにおいて、格納容器の内部で配管が破断するような過酷事故が発生した場合、冷却材の気化に伴う内部圧力の上昇を抑制するために、受動的な駆動力を利用する冷却システムが注目されている。
受動的な駆動力とは、ポンプ等の機器を動作させるような動的な駆動力とは異なり、冷却対象の構造的特徴及び自然の物理現象が関連しあって作用するものである。
In nuclear power plants, when severe accidents occur that cause piping to break inside the containment vessel, a cooling system that uses passive driving force is focused on to suppress an increase in internal pressure due to vaporization of the coolant. Has been.
A passive driving force is different from a dynamic driving force that operates a device such as a pump, and acts by relating the structural characteristics of the object to be cooled and natural physical phenomena.
格納容器の冷却システムの一つとして、その上部に設置した給水タンク(図1の符号18参照)から重力により冷却水を自然落下させる方法がある。この場合、給水タンクに収容された冷却水が枯渇すると、動的な駆動力により新たに冷却水を供給しない限り、格納容器の冷却を持続できなくなる問題がある。
As one of the containment vessel cooling systems, there is a method in which cooling water is naturally dropped by gravity from a water supply tank (see
そこで、受動的な駆動力を用いる永続的な格納容器の冷却システムとして、格納容器とこの格納容器の外周を覆う建屋との隙間にバッフル板を設け、外気が通過する流路を形成する方式が提案されている。
この方式によれば、格納容器の放熱を駆動力として自然対流を発生させ、格納容器の外周面に沿う上昇気流により、格納容器の空却が行われる(例えば、特許文献1)。
Therefore, as a permanent containment cooling system that uses passive driving force, there is a method in which a baffle plate is provided in the gap between the containment vessel and the building covering the outer periphery of the containment vessel to form a flow path through which outside air passes. Proposed.
According to this method, natural convection is generated by using the heat radiation of the storage container as a driving force, and the storage container is evacuated by the rising airflow along the outer peripheral surface of the storage container (for example, Patent Document 1).
しかし、従来のバッフル板を用いた格納容器の冷却システムでは、格納容器の外周面に沿って流動する空気の流れの乱流強度が弱いため徐熱量が低く、空気の流体抵抗が大きく流速が向上しない課題があった。 However, in a conventional containment vessel cooling system using a baffle plate, the turbulence intensity of the air flow flowing along the outer peripheral surface of the containment vessel is weak, so the amount of heating is low, the fluid resistance of the air is large, and the flow velocity is improved. There was a problem not to be.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、格納容器の除熱効率を向上させる原子炉格納容器の空冷システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an air cooling system for a reactor containment vessel that improves the heat removal efficiency of the containment vessel.
本発明の実施形態に係る原子炉格納容器の空冷システムにおいて、原子炉の格納容器とこの格納容器を覆う建屋との隙間に設けられ前記格納容器の外周面に沿う上昇気流を生じさせるバッフル板と、前記バッフル板の内周面に設けられるとともにこの内周面と前記格納容器の外周面とにより形成される流路の流動特性を変化させる造形体と、を備えることを特徴とする。 In an air cooling system for a containment vessel according to an embodiment of the present invention, a baffle plate that is provided in a gap between the containment vessel of the reactor and a building that covers the containment vessel and generates an updraft along the outer peripheral surface of the containment vessel; And a shaped body that is provided on the inner peripheral surface of the baffle plate and changes the flow characteristics of the flow path formed by the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the containment vessel.
本発明により、格納容器の除熱効率を向上させる原子炉格納容器の空冷システムが提供される。 The present invention provides an air cooling system for a reactor containment vessel that improves the heat removal efficiency of the containment vessel.
(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1(A)に示すように、第1実施形態に係る原子炉格納容器の空冷システム10は、原子炉の格納容器11とこの格納容器11を覆う建屋12との隙間に設けられ格納容器の外周面11aに沿う上昇気流13を生じさせるバッフル板14と、このバッフル板の内周面14aに設けられるとともにこの内周面14aと格納容器の外周面11aとにより形成される流路15の流動特性を変化させる造形体20と、を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1 (A), a reactor containment vessel
格納容器11は、炉心を収容した圧力容器(図示略)、蒸気発生器(図示略)及び一次冷却系の設備(図示略)を格納するものであり、過酷事故が発生した場合、放射性物質の放散に対する障壁を形成する。そして、この格納容器11は、建屋12に囲われている。
The
建屋12の側壁と格納容器の外周面11aとの隙間には、バッフル板14が設けられている。
このバッフル板14は、水平断面視において格納容器11と同心円状に配置される円筒体であり、その上端において建屋12に固定支持され、その下端は自由端となっている。
これにより流路15が、この建屋12の側壁の上部に設けられた換気孔16から、バッフル板14の下端を経由し、建屋12の天頂に設けられた排気孔17まで通じるように形成される。そして、流路15のエアは、格納容器11の放熱により昇温して膨張し、自然対流による上昇気流13を生じさせ、格納容器の外周面11aを連続的に流動して除熱を行う。
A
The
Thereby, the
給水タンク18は、建屋12の天頂の排気孔17の周囲に設けられており、格納容器11の上部表面に散水して、その冷却効果を向上させる。
給水タンク18から散水された水は、重力によってそのまま格納容器の外周面11aを流れ落ちるが、この流れ落ちる過程で熱交換により気化し、上昇気流13とともに上昇して排気孔17から排出される。
そして、給水タンク18の貯蔵水が枯渇した後も、外気が換気孔16から取り込まれ、格納容器11の放熱に伴い生じた上昇気流13により、この格納容器11の除熱が維持される。
The
The water sprayed from the
Then, even after the stored water in the
造形体20は、図1(B)に示すように、バッフル板の内周面14aの法線方向に伸びる複数の柱状体20Aが、配列して構成される。
このように造形体20が、バッフル板の内周面14aに設けられていることにより、上昇気流13に乱流27を生じさせ、流体抵抗を減じて自然対流の流速を高めて、除熱効率を向上させる。
これにより、動的な駆動力を用いない受動的な空冷システムにより、過酷事故が発生した場合に格納容器11の内部で発生する崩壊熱を、効率よく外部に逃がすことができる。
As shown in FIG. 1B, the
Since the
Thereby, by the passive air cooling system which does not use a dynamic driving force, the decay heat which generate | occur | produces inside the
また、造形体20の他の実施例として、図2(A)に示すようなV字形状体20B、図2(B)に示すような四角錐体20C、その他、図示を省略するがU字型、X字型、アーチ型、逆V字型、三角錐型といった形状を有する複数の突起物の配列により構成することができる。
このように、造形体20は、バッフル板14への施工性も鑑みて、上昇気流13に乱流を生じさせることができる形状のものが、適宜採用される。
As another example of the
As described above, the
一般論として、流路15のレイノルズ数が小さいほど流れが層流となり除熱量が小さくなるが、レイノルズ数が104のオーダーになるよう流路15を設計すれば、造形体20の後流に乱流が生じることが知られている。
In general, the smaller the Reynolds number of the
(第2実施形態)
図3(A)に示すように第2実施形態に係る原子炉格納容器の空冷システム10において造形体20Dは、図3(B1)(B2)に示すように、バッフル板の内周面14aに固定具23により固定され、格納容器の外周面11aに対向するように設けられる支持板21を含む。そして、この支持板21の表面には、複数の突起物22が配列している。
なお、図3において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 3A, in the reactor containment vessel
3, parts having the same configuration or function as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
支持板21は、バッフル板の内周面14aの下側に環状に設けられており、突起物22は、この支持板21の内周面(図3(B1)(C1))及び外周面(図3(B2)(C2))のいずれかに設けられる。
突起物22が支持板21の内周面に設けられている場合は、図3(C1)に示すように、支持板21は、上に行くに従い内傾するように設けられる。これにより、発生した渦流を格納容器の外周面11aの近くに誘導して除熱効果を高めることができる。
The
When the
突起物22が支持板21の外周面に設けられている場合は、図3(C2)に示すように、支持板21の上側のバッフル板の内周面14aに傾斜板24が設けられている。これにより、発生した渦流を格納容器の外周面11aの近くに誘導して除熱効果を高めることができる。
When the
(第3実施形態)
図4(A)(B)に示すように第3実施形態に係る原子炉格納容器の空冷システム10は、バッフル板14の下端に設けられ上昇気流13を斜め方向に案内する旋回板28をさらに備えている。
なお、図4において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
As shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), the reactor containment vessel
4, parts having the same configuration or function as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
この旋回板28により、バッフル板14の下端における流路15の折り返し部分から、上昇気流13が、格納容器の外周面11aに沿って周回方向に旋回することになる。
その後、上昇気流13は旋回しながら造形体20を通過することにより、乱流を生じさせ、流体抵抗を減じてさらに格納容器の外周面11aを周回方向に旋回する。
これにより、上昇気流13は、格納容器の外周面11aとの接触時間が増すために、伝熱量が増加して除熱効率が向上する。
The
Thereafter, the ascending air current 13 passes through the shaped
Thereby, since the ascending
(第4実施形態)
図5(A)(B)に示すように、第4実施形態に係る原子炉格納容器の空冷システム10において造形体20は、格納容器の外周面11aに尖端を向けた環状体20Eであり、バッフル板の内周面14aに複数が略平行に設けられている。
なお、図5において図1(B)と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
(Fourth embodiment)
As shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), in the reactor containment vessel
Note that in FIG. 5, portions having the same structure or function as those in FIG. 1B are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
環状体20Eの断面形状は、三角形であるために、上昇気流13は、この環状体20Eを乗り越えた後流部に乱流を生じさせ、この乱流が格納容器の外周面11aに当たることにより、除熱効果の向上が図られる。
また給水タンク18から散水された水のうちバッフル板の内周面14aを流れ落ちるものは、環状体20Eの断面三角の尖端から格納容器の外周面11aに誘導され、除熱効果の向上に寄与する。
Since the cross-sectional shape of the
Further, water that has sprinkled from the
(第5実施形態)
図6(A)(B)に示すように第5実施形態に係る原子炉格納容器の空冷システム10において造形体20は、格納容器の外周面11aに尖端を向けた螺旋体20Fであり、バッフル板の内周面14aに少なくとも一条設けられている。
この螺旋体20Fにより、格納容器の外周面11aを周回する上昇気流13が生じ、上昇気流13と格納容器の外周面11aとの接触時間が増し、伝熱量が増加して除熱効率が向上する。
また、断面形状が三角形の螺旋体20Fを乗り越えた上昇気流13は、この螺旋体20Fの後流部に乱流を生じさせ、この乱流が格納容器の外周面11aに当たることにより、除熱効果の向上が図られる。
(Fifth embodiment)
As shown in FIGS. 6A and 6B, in the reactor containment vessel
The
Further, the rising
(第6実施形態)
図7(A)(B)に示すように第6実施形態に係る原子炉格納容器の空冷システム10において造形体20は、中央が肉厚に形成された複数の静止翼20Gが翼面29を揃えて螺旋状に配列して構成されている。
このように、静止翼20Gが配列することにより、格納容器の外周面を周回する上昇気流13が生じるとともに、静止翼20Gを通過した上昇気流13は乱流となり、除熱効率が向上する。
(Sixth embodiment)
As shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B), in the reactor containment vessel
As described above, by arranging the
(第7実施形態)
図8(A)(B)に示すように第7実施形態に係る原子炉格納容器の空冷システム10は、建屋12の上部に設けられた換気孔16からバッフル板14の下端まで下降気流を誘導する流路15において、建屋の内周面12a及びバッフル板の外周面14bの少なくとも一部に下降気流の流動方向に沿う複数の溝26が形成されている。
(Seventh embodiment)
As shown in FIGS. 8A and 8B, the reactor containment vessel
この溝26の断面形状は、三角形、半円形またはU字形を示す場合が考えられるが、特に限定はない。また、この溝26の断面形状を、流動方向に沿って周期的に変化させる場合もある。
このように構成されることにより、下降気流の流動抵抗の低減が図られ、流路15における流速が高まり格納容器の除熱効率が向上する。
The cross-sectional shape of the
With this configuration, the flow resistance of the downdraft is reduced, the flow velocity in the
以上述べた少なくともひとつの実施形態の原子炉格納容器の空冷システムによれば、格納容器の外周面に沿う上昇気流を生じさせるバッフル板の内周面に造形体が設けられることにより、取り込んだ外気の流速を高めて格納容器の除熱効率を向上させることが可能となる。 According to the air cooling system for a reactor containment vessel according to at least one embodiment described above, the shaped body is provided on the inner peripheral surface of the baffle plate that generates the rising air flow along the outer peripheral surface of the containment vessel, thereby It is possible to improve the heat removal efficiency of the containment vessel by increasing the flow rate.
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、変更、組み合わせ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同様に、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ものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…空冷システム、11…格納容器、11a…格納容器の外周面、12…建屋、12a…建屋の内周面、13…上昇気流、14…バッフル板、14a…バッフル板の内周面、14b…バッフル板の外周面、15…流路、16…換気孔、17…排気孔、18…給水タンク、20…造形体、20A…柱状体、20B…V字形状体、20C…四角錐体、20D…造形体、20E…環状体、20F…螺旋体、20G…静止翼、21…支持板、22…突起物、23…固定具、24…傾斜板、26…溝、27…乱流、28…旋回板、29…翼面。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記バッフル板の内周面に設けられるとともにこの内周面と前記格納容器の外周面とにより形成される流路の流動特性を変化させる造形体と、を備えることを特徴とする原子炉格納容器の空冷システム。 A baffle plate that is provided in a gap between a containment vessel of the nuclear reactor and a building that covers the containment vessel and generates an upward air flow along the outer peripheral surface of the containment vessel;
A reactor containment vessel comprising: a shaped body that is provided on an inner circumferential surface of the baffle plate and changes a flow characteristic of a flow path formed by the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the containment vessel. Air cooling system.
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- 2013-04-26 JP JP2013094528A patent/JP2014215250A/en active Pending
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