JP2015034734A - Steam processing system of nuclear power plant - Google Patents

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Sohei Fukui
宗平 福井
大輔 渡邉
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大輔 渡邉
健司 野下
Kenji Noshita
健司 野下
守 鴨志田
Mamoru Kamoshita
守 鴨志田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam processing system of a nuclear power plant which is capable of reducing contamination in a nuclear reactor containment vessel caused by a radioactive substance in processing the steam generated by decay heat in a reactor pressure vessel.SOLUTION: A steam separator 2 in which a plurality of tubular steam-separating films 3 is arranged in a casing, is arranged in a dry well 26 of a nuclear reactor containment vessel 25. One side end parts of the steam separating films 3 are communicated with a reactor pressure vessel 24 by a steam supply pipe 11 and a main steam piping 30, and the another side end parts of the steam separating films 3 are communicated with the vessel 24 by a steam discharge pipe 9. A steam discharge pipe 13 in the steam separator 2 which is communicated with an outside region of the steam separating film 3 is connected to a reactor isolation time cooling system turbine 6 arranged outside the nuclear reactor containment vessel 25. A reactor isolation time cooling system pump 7 which is connected with the reactor isolation time cooling system turbine 6 to be connected with a cooling water supply pipe 18, is connected to the reactor pressure vessel 24 by a cooling water supply pipe 22. A steam discharge pipe 17 connected to the reactor isolation time cooling system turbine 6 reaches a pressure suppression pool 28 in a pressure suppression chamber 27.

Description

本発明は、原子力プラントの水蒸気処理システムに係り、特に、沸騰水型原子力プラントに適用するのに好適な原子力プラントの水蒸気処理システムに関する。   The present invention relates to a steam treatment system for a nuclear power plant, and more particularly to a steam treatment system for a nuclear power plant suitable for application to a boiling water nuclear power plant.

沸騰水型原子力プラントでは、運転停止時における原子炉圧力容器内の温度および圧力を制御するために、原子炉隔離時冷却系の炉心冷却装置が常用および非常用系として備えられている。原子炉内で崩壊熱によって発生する水蒸気を利用した原子炉隔離時冷却系の一例が、特開2012−233724号公報に記載されている。この原子炉隔離時冷却系では、タービンおよびタービンに連結されたポンプが原子炉格納容器外に設置されており、原子炉内で崩壊熱によって発生した水蒸気をタービンに導いてこのタービンを回転させる。これにより、ポンプが回転され、復水貯蔵タンクおよび圧力抑制室内のサプレッションプールの冷却水を原子炉内の炉心に注水して炉心内の燃料集合体を冷却する。タービンから排出された水蒸気は、サプレッションプール内の冷却水によって凝縮される。   In the boiling water nuclear power plant, in order to control the temperature and pressure in the reactor pressure vessel when the operation is stopped, a reactor core cooling device of a reactor isolation cooling system is provided as a regular and emergency system. An example of a reactor isolation cooling system using steam generated by decay heat in a nuclear reactor is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-233724. In this reactor isolation cooling system, a turbine and a pump connected to the turbine are installed outside the reactor containment vessel, and steam generated by decay heat in the reactor is guided to the turbine to rotate the turbine. As a result, the pump is rotated, and the cooling water of the suppression pool in the condensate storage tank and the pressure suppression chamber is poured into the core in the nuclear reactor to cool the fuel assembly in the core. The water vapor discharged from the turbine is condensed by the cooling water in the suppression pool.

原子炉隔離時冷却系以外の、原子炉圧力容器内の温度および圧力を制御するシステムとして、非常用復水器系がある。非常用復水器系の一例が第2965312号公報に記載されている。非常用復水器系の設備、すなわち、復水器は、原子炉格納容器の外部においてプールの水中に設置されている。この非常用復水器系では、原子炉隔離時において、原子炉内で崩壊熱により発生した水蒸気がプール内の復水器で凝縮され、生成された凝縮水が重力により原子炉圧力容器に導かれる。この凝縮水が原子炉圧力容器内に供給されることにより、炉心内の燃料集合体が冷却される。   As a system for controlling the temperature and pressure in the reactor pressure vessel other than the reactor isolation cooling system, there is an emergency condenser system. An example of an emergency condenser system is described in Japanese Patent No. 2965312. The emergency condenser system, that is, the condenser, is installed in the pool water outside the reactor containment vessel. In this emergency condenser system, when the reactor is isolated, water vapor generated by decay heat in the reactor is condensed in the condenser in the pool, and the generated condensed water is guided to the reactor pressure vessel by gravity. It is burned. By supplying the condensed water into the reactor pressure vessel, the fuel assembly in the core is cooled.

もし、原子炉隔離時冷却系および非常用復水器系などの炉心冷却システムが十分に機能しなかった場合には、崩壊熱により水蒸気が発生し、原子炉圧力容器内が高圧になる。このとき、原子炉圧力容器に接続された主蒸気配管に設けられた主蒸気逃がし安全弁が作動して、原子炉圧力容器内の水蒸気が圧力抑制室内の圧力抑制プールに導かれて凝縮される。この主蒸気逃がし安全弁の一例が特許第3411654号公報に記載されている。また、沸騰水型原子力プラントは、そのような機能を有する主蒸気逃がし安全弁とは別に、バネ駆動でドライウェルに直接蒸気を開放する安全弁も備えている。   If core cooling systems such as the reactor isolation cooling system and the emergency condenser system do not function sufficiently, steam is generated by decay heat, and the pressure inside the reactor pressure vessel becomes high. At this time, the main steam relief safety valve provided in the main steam pipe connected to the reactor pressure vessel is operated, and the water vapor in the reactor pressure vessel is led to the pressure suppression pool in the pressure suppression chamber and condensed. An example of this main steam relief safety valve is described in Japanese Patent No. 3411654. The boiling water nuclear power plant also includes a safety valve that directly opens steam to the dry well by a spring drive, in addition to the main steam relief safety valve having such a function.

特開2012−233724号公報JP 2012-233724 A 第2965312号公報No. 2965312 特許第3411654号公報Japanese Patent No. 3411654 特開2000−2782号公報JP 2000-2782 A

沸騰水型原子力プラントでは、通常運転時に、原子炉圧力容器内で放射化された腐食生成物が発生している。この放射化された腐食生成物は、原子炉隔離時冷却系などの、通常運転時でも使用される炉心冷却装置の機器および配管等の内面に付着する。また、原子炉隔離時冷却系などの炉心冷却装置において、原子炉格納容器の外部に配置された配管が、万が一、破断した場合には、放射化された腐食生成物が原子炉格納容器外に漏洩する可能性がある。   In a boiling water nuclear power plant, corrosion products activated in a reactor pressure vessel are generated during normal operation. This activated corrosion product adheres to the inner surface of equipment and piping of the core cooling device used during normal operation, such as a reactor isolation cooling system. In addition, in a core cooling system such as a reactor isolation cooling system, if the piping arranged outside the reactor containment vessel breaks, the activated corrosion products are removed from the reactor containment vessel. There is a possibility of leakage.

このような炉心冷却装置および原子炉格納容器外の汚染を防ぎ、また、原子力プラントの定期検査の簡素化を行うために、発明者らは、放射化された腐食生成物を原子炉圧力容器の外に放出せずに水蒸気のみを原子炉圧力容器の外部に放出することが有効であると考え、水蒸気分離膜の利用を考えた。原子炉圧力容器内の水蒸気を水蒸気分離膜を透過させて分離することにより、放射化された腐食生成物を原子炉圧力容器内に残し、水蒸気透過膜を透過した水蒸気を原子炉圧力容器外に排気することができる。水蒸気分離膜としては、セラミックなどの無機膜およびポリイミドなどの高分子膜が一般産業向けに開発されている。   In order to prevent such contamination outside the core cooling device and the reactor containment vessel, and to simplify the periodic inspection of the nuclear power plant, the inventors have released the activated corrosion products in the reactor pressure vessel. We thought that it would be effective to discharge only water vapor to the outside of the reactor pressure vessel without releasing it outside, and considered the use of a water vapor separation membrane. By separating the water vapor in the reactor pressure vessel through the water vapor separation membrane, the activated corrosion product remains in the reactor pressure vessel, and the water vapor that has passed through the water vapor permeable membrane is removed from the reactor pressure vessel. Can be exhausted. As the water vapor separation membrane, an inorganic membrane such as ceramic and a polymer membrane such as polyimide have been developed for general industries.

原子炉格納容器内雰囲気制御装置が特開2000−2782号公報に記載されている。水蒸気分離膜を内部に設けた水蒸気分離膜ろ過装置が、原子炉格納容器の外部に配置され、配管により原子炉格納容器に接続される。特開2000−2782号公報は、原子炉格納容器内で一次系水が漏洩した場合に原子炉格納容器内の汚染を抑制すること目的としている。このため、特開2000−2782号公報に記載された原子炉格納容器内雰囲気制御装置は、水蒸気分離膜ろ過装置以外にも、内部に酸素ガス分離膜を設けた酸素ガス分離膜ろ過装置を原子炉格納容器の外部に設置している。酸素ガス分離膜ろ過装置も原子炉格納容器に接続されている。一次系水の漏洩により原子炉格納容器内で発生した水蒸気は、水蒸気分離膜を透過して除湿装置に排出される。   A reactor containment vessel atmosphere control device is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2782. A water vapor separation membrane filtration device provided with a water vapor separation membrane is disposed outside the reactor containment vessel and connected to the reactor containment vessel by piping. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2782 aims to suppress contamination in the reactor containment vessel when primary water leaks in the reactor containment vessel. For this reason, the reactor containment atmosphere control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2782 uses an oxygen gas separation membrane filtration device provided with an oxygen gas separation membrane inside, in addition to the water vapor separation membrane filtration device. It is installed outside the reactor containment vessel. An oxygen gas separation membrane filtration device is also connected to the reactor containment vessel. The water vapor generated in the reactor containment vessel due to the leakage of the primary system water passes through the water vapor separation membrane and is discharged to the dehumidifier.

特開2000−2782号公報に記載された原子炉格納容器内雰囲気制御装置では、
原子炉圧力容器内で崩壊熱により発生した水蒸気を処理することができないため、炉心冷却装置及び原子炉格納容器内の汚染を防ぐことができない。
In the reactor containment atmosphere control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2782,
Since the water vapor generated by the decay heat in the reactor pressure vessel cannot be processed, contamination in the core cooling device and the reactor containment vessel cannot be prevented.

本発明の目的は、原子炉圧力容器内で崩壊熱により発生する水蒸気を処理する際において放射性物質による原子炉格納容器内の汚染を低減できる原子力プラントの水蒸気処理システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a steam treatment system for a nuclear power plant that can reduce contamination in a nuclear reactor containment vessel due to radioactive substances when treating water vapor generated by decay heat in a reactor pressure vessel.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子炉圧力容器を取り囲む原子炉格納容器内のドライウェルに配置されて原子炉圧力容器に連絡され、内部に、原子炉圧力容器内で発生する水蒸気を透過する環状の複数の水蒸気分離膜を収納した水蒸気分離装置と、水蒸気分離装置に接続され、水蒸気分離膜を透過した水蒸気を水蒸気分離装置の外部に排気する水蒸気排出管とを備えたことにある。   A feature of the present invention that achieves the above-described object is that the water vapor generated in the reactor pressure vessel is disposed in the dry well in the reactor containment vessel surrounding the reactor pressure vessel and communicated with the reactor pressure vessel. A water vapor separator that contains a plurality of annular water vapor separation membranes that pass through the water vapor, and a water vapor discharge pipe that is connected to the water vapor separator and exhausts the water vapor that has passed through the water vapor separation membrane to the outside of the water vapor separator. is there.

原子力プラントの運転が停止されて原子炉圧力容器内で核燃料物質の崩壊熱により発生して放射性物質を含む水蒸気が、水蒸気分離装置の管状の各水蒸気分離膜内に供給され、この水蒸気が水蒸気分離膜を透過することにより放射性物質が水蒸気から分離されるので、水蒸気分離膜を透過した水蒸気が排出される蒸気排出管の、放射性物質による汚染が防止され、かつ、その放射性物質による原子炉格納容器内の汚染が低減される。   The operation of the nuclear power plant is stopped, and the water vapor generated by the decay heat of the nuclear fuel material in the reactor pressure vessel and containing the radioactive material is supplied into each of the tubular water vapor separation membranes of the water vapor separation device. Since the radioactive material is separated from the water vapor by permeating the membrane, the contamination of the steam discharge pipe from which the water vapor that has permeated the water vapor separation membrane is discharged is prevented, and the containment vessel by the radioactive material is prevented. Contamination inside is reduced.

上記した目的は、原子炉格納容器で取り囲まれた原子炉圧力容器内で冷却水の水面より上方に配置されて原子炉圧力容器に開放され、内部に、原子炉圧力容器内で発生する水蒸気を透過する環状の複数の水蒸気分離膜を収納した水蒸気分離装置と、水蒸気分離装置に接続され、水蒸気分離膜を透過した水蒸気を水蒸気分離装置の外部で原子炉圧力容器の外部に排気する水蒸気排出管とを備えることによっても達成することができる。   The above-described purpose is to arrange the water vapor generated in the reactor pressure vessel inside the reactor pressure vessel surrounded by the reactor containment vessel, and located above the water surface of the cooling water and opened to the reactor pressure vessel. A water vapor separator that contains a plurality of permeating annular water vapor separation membranes, and a water vapor discharge pipe that is connected to the water vapor separation device and exhausts the water vapor that has permeated through the water vapor separation membrane to the outside of the reactor pressure vessel outside the water vapor separation device Can also be achieved.

原子力プラントの運転が停止されて原子炉圧力容器内で核燃料物質の崩壊熱により発生して放射性物質を含む水蒸気が、水蒸気分離装置の管状の各水蒸気分離膜内に供給され、この水蒸気が水蒸気分離膜を透過することにより放射性物質が水蒸気から分離されるので、水蒸気分離膜を透過した水蒸気が排出される蒸気排出管の、放射性物質による汚染が防止され、かつ、その放射性物質による原子炉格納容器内の汚染が低減される。   The operation of the nuclear power plant is stopped, and the water vapor generated by the decay heat of the nuclear fuel material in the reactor pressure vessel and containing the radioactive material is supplied into each of the tubular water vapor separation membranes of the water vapor separation device. Since the radioactive material is separated from the water vapor by permeating the membrane, the contamination of the steam discharge pipe from which the water vapor that has permeated the water vapor separation membrane is discharged is prevented, and the containment vessel by the radioactive material is prevented. Contamination inside is reduced.

本発明によれば、原子力プラントの運転が停止されて原子炉圧力容器内で核燃料物質の崩壊熱により水蒸気が発生した場合において、原子炉圧力容器内で発生したその水蒸気に含まれる放射性物質による原子炉格納容器内の汚染を低減できる。   According to the present invention, when the operation of the nuclear power plant is stopped and water vapor is generated in the reactor pressure vessel due to the decay heat of the nuclear fuel material, the atoms caused by the radioactive material contained in the water vapor generated in the reactor pressure vessel Contamination in the reactor containment vessel can be reduced.

本発明の好適な一実施例である実施例1の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 1 which is one suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例2の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam processing system of the nuclear power plant of Example 2 which is another suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例3の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 3 which is another suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例4の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 4 which is another suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例5の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 5 which is another suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例6の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 6 which is another suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例7の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 7 which is another suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例8の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 8 which is another suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例9の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 9 which is another suitable Example of this invention. 本発明の他の好適な実施例である実施例10の原子力プラントの水蒸気処理システムの構成図である。It is a block diagram of the steam treatment system of the nuclear power plant of Example 10 which is another suitable Example of this invention.

本発明の実施例を以下に説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本発明の好適な一実施例である実施例1の原子力プラントの水蒸気処理システムを図1を用いて説明する。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 1, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1が適用される沸騰水型原子力プラントを説明する。沸騰水型原子力プラントは、原子炉格納容器25内に原子炉圧力容器24を設置し、原子力圧力容器24に主蒸気配管30を接続している。原子炉格納容器25は、内部に、互いに分離されたドライウェル26及び圧力抑制室27を形成している。冷却水が充填された圧力抑制プール28が圧力抑制室27内に設けられている。原子炉圧力容器24はドライウェル26に配置される。主蒸気配管30は、原子炉格納容器25を貫通しており、原子炉格納容器25の内外において隔離弁31,32を設けている。主蒸気配管30は、図示されていないが、発電機に連結されたタービンに接続されている。沸騰水型原子力プラントは、復水貯蔵タンク29を原子力格納容器25の外部に設置している。   A boiling water nuclear power plant to which the steam treatment system 1 of the nuclear power plant of the present embodiment is applied will be described. In the boiling water nuclear power plant, a reactor pressure vessel 24 is installed in a reactor containment vessel 25, and a main steam pipe 30 is connected to the nuclear pressure vessel 24. The reactor containment vessel 25 forms therein a dry well 26 and a pressure suppression chamber 27 which are separated from each other. A pressure suppression pool 28 filled with cooling water is provided in the pressure suppression chamber 27. The reactor pressure vessel 24 is disposed in the dry well 26. The main steam pipe 30 penetrates the reactor containment vessel 25 and is provided with isolation valves 31 and 32 inside and outside the reactor containment vessel 25. Although not shown, the main steam pipe 30 is connected to a turbine connected to a generator. The boiling water nuclear plant has a condensate storage tank 29 installed outside the nuclear containment vessel 25.

本実施例の水蒸気処理システム1は、水蒸気分離装置2、隔離時冷却系タービン6、隔離時冷却系ポンプ7及び循環ポンプ8を有する。水蒸気分離装置2は、ドライウェル26内に配置され、複数の管状の水蒸気分離膜3を有している。水蒸気分離膜3は管状の中空子膜である。すなわち、水蒸気分離膜3は細い管である。水蒸気分離装置2はケーシングを有しており、ケーシング内には入口ヘッダ部5及び出口ヘッダ部4が設けられる。ケーシング内に配置された各管状の水蒸気透過膜3の一端部は、ケーシング内に設置されて入口ヘッダ部5を画定する一つの仕切板に取り付けられ、及び入口ヘッダ部5に連絡される。ケーシング内に配置された各管状の水蒸気透過膜3の他端部は、ケーシング内に設置されて出口ヘッダ部4を画定する他の仕切板に取り付けられ、及び出口ヘッダ部4に連絡される。水蒸気分離装置2のケーシングには、水蒸気分離膜3を加熱するヒーター(図示せず)が設けられる。隔離弁31の上流で主蒸気配管30に接続される水蒸気供給管11が、水蒸気分離装置2のケーシングに接続されて入口ヘッダ部5に連絡される。開閉弁12が水蒸気供給管11に設置される。水蒸気分離装置2のケーシングに接続されて出口ヘッダ部4に連絡される水蒸気排出管9が、原子炉圧力容器24に接続されて原子炉圧力容器24内の冷却水液面よりも上方のドーム領域に連絡される。循環ポンプ8が水蒸気排出管9に設けられる。開閉弁10が循環ポンプ8の上流で水蒸気排出管9に設けられる。   The steam treatment system 1 of the present embodiment includes a steam separator 2, an isolation cooling system turbine 6, an isolation cooling system pump 7, and a circulation pump 8. The water vapor separator 2 is disposed in the dry well 26 and has a plurality of tubular water vapor separation membranes 3. The water vapor separation membrane 3 is a tubular hollow membrane. That is, the water vapor separation membrane 3 is a thin tube. The water vapor separator 2 has a casing, and an inlet header portion 5 and an outlet header portion 4 are provided in the casing. One end of each tubular water vapor permeable membrane 3 disposed in the casing is attached to one partition plate that is installed in the casing and delimits the inlet header portion 5, and communicates with the inlet header portion 5. The other end of each tubular water vapor permeable membrane 3 disposed in the casing is attached to another partition plate that is installed in the casing and defines the outlet header portion 4, and communicates with the outlet header portion 4. The casing of the water vapor separator 2 is provided with a heater (not shown) for heating the water vapor separation membrane 3. A steam supply pipe 11 connected to the main steam pipe 30 upstream of the isolation valve 31 is connected to the casing of the steam separator 2 and communicated with the inlet header 5. An on-off valve 12 is installed in the water vapor supply pipe 11. A steam discharge pipe 9 connected to the casing of the steam separator 2 and connected to the outlet header portion 4 is connected to the reactor pressure vessel 24 and is located above the coolant level in the reactor pressure vessel 24. To be contacted. A circulation pump 8 is provided in the water vapor discharge pipe 9. An on-off valve 10 is provided in the water vapor discharge pipe 9 upstream of the circulation pump 8.

水蒸気排出管13が、水蒸気分離装置2のケーシングに接続されてケーシング内の、入口ヘッダ部5と出口ヘッダ部4の間で各水蒸気分離膜3の外側に形成される領域に連絡される。水蒸気排出管13は、原子炉格納容器25を貫通し、原子炉格納容器25の外部に設置された隔離時冷却系タービン6の水蒸気入口に接続される。水蒸気排出管13には、原子炉格納容器25の内外に配置された隔離弁15および16が設置されている。流量調節弁14が、隔離弁16の下流で水蒸気排出管13に設けられる。隔離時冷却系タービン6の水蒸気出口に接続された水蒸気排出管17が圧力抑制室27内に達しており、水蒸気排出管17の先端部が圧力抑制プール28内の冷却水中に浸漬されている。   The water vapor discharge pipe 13 is connected to the casing of the water vapor separation device 2 and communicates with a region formed outside the water vapor separation membrane 3 between the inlet header portion 5 and the outlet header portion 4 in the casing. The steam discharge pipe 13 passes through the reactor containment vessel 25 and is connected to the steam inlet of the isolation-time cooling system turbine 6 installed outside the reactor containment vessel 25. Isolation valves 15 and 16 arranged inside and outside the reactor containment vessel 25 are installed in the steam discharge pipe 13. A flow control valve 14 is provided in the water vapor discharge pipe 13 downstream of the isolation valve 16. The water vapor discharge pipe 17 connected to the water vapor outlet of the isolation-time cooling system turbine 6 reaches the pressure suppression chamber 27, and the tip of the water vapor discharge pipe 17 is immersed in the cooling water in the pressure suppression pool 28.

隔離時冷却系ポンプ7は隔離時冷却系タービン6に連結されている。冷却水供給管22が、隔離時冷却系ポンプ7の冷却水吐出口に接続され、原子炉格納容器25を貫通してドライウェル26を通って原子炉圧力容器24に接続される。開閉弁23がドライウェル26内で冷却水供給管22に設けられる。隔離時冷却系ポンプ7の冷却水供給口に接続された冷却水供給管18が、復水貯蔵タンク29に接続される。開閉弁19が冷却水供給管18に設けられる。冷却水29Aが復水貯蔵タンク29に充填されている。開閉弁19の上流で冷却水供給管18に接続された冷却水供給管20が、原子炉格納容器25を貫通して圧力抑制プール28に連絡される。開閉弁21が冷却水供給管20に設けられる。   The isolation cooling system pump 7 is connected to the isolation cooling system turbine 6. The cooling water supply pipe 22 is connected to the cooling water discharge port of the isolation-time cooling system pump 7, passes through the reactor containment vessel 25, passes through the dry well 26, and is connected to the reactor pressure vessel 24. An on-off valve 23 is provided in the cooling water supply pipe 22 in the dry well 26. A cooling water supply pipe 18 connected to the cooling water supply port of the isolation cooling system pump 7 is connected to the condensate storage tank 29. An on-off valve 19 is provided in the cooling water supply pipe 18. The condensate storage tank 29 is filled with cooling water 29A. A cooling water supply pipe 20 connected to the cooling water supply pipe 18 upstream of the on-off valve 19 passes through the reactor containment vessel 25 and communicates with the pressure suppression pool 28. An on-off valve 21 is provided in the cooling water supply pipe 20.

沸騰水型原子力プラントの通常運転時では、隔離弁31,32が開いており、原子炉圧力容器24内で発生した蒸気が、主蒸気配管30を通してタービンに供給される。これにより、タービンが回転してタービンに連結された発電機も回転し、発電が行われる。このとき、開閉弁10,12、隔離弁15,16が閉じている。さらに、開閉弁19,21も閉じている。   During normal operation of the boiling water nuclear power plant, the isolation valves 31 and 32 are open, and the steam generated in the reactor pressure vessel 24 is supplied to the turbine through the main steam pipe 30. As a result, the turbine rotates and the generator connected to the turbine also rotates to generate power. At this time, the on-off valves 10 and 12 and the isolation valves 15 and 16 are closed. Furthermore, the on-off valves 19 and 21 are also closed.

1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、隔離弁31,32が全閉になり、原子炉圧力容器24から主蒸気配管30を通してタービンへの蒸気の供給が停止される。沸騰水型原子力プラントの運転が停止されても、原子炉圧力容器24内の炉心に装荷された各燃料集合体の燃料棒に含まれた核燃料物質の崩壊熱により、原子炉圧力容器24内の冷却水が加熱されて水蒸気が発生する。水蒸気の発生により原子炉圧力容器24内の圧力が上昇する。この圧力上昇を抑制するために、開閉弁10,12,19および隔離弁15,16を開き、循環ポンプ8を駆動する。このとき、開閉弁21は閉じている。崩壊熱により原子炉圧力容器24内で発生した水蒸気は、原子炉圧力容器24から主蒸気配管30に排出され、水蒸気供給管11を通って水蒸気分離装置2に供給される。水蒸気分離装置2において、入口ヘッダ部5に流入した水蒸気は、各管状の水蒸気分離膜3内に供給され、水蒸気分離膜3を透過する。水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は、水蒸気分離装置2のケーシング内で各水蒸気分離膜3の外側に形成される領域に達し、水蒸気排出管13を通して隔離時冷却系タービン6に供給される。水蒸気分離膜3内に供給された水蒸気の一部は、出口ヘッダ部4に排出され、循環ポンプ8で昇圧されて水蒸気排出管9を通って原子炉圧力容器24内に戻される。   When the operation of the boiling water nuclear power plant in one operation cycle is finished and the boiling water nuclear power plant is stopped, the isolation valves 31 and 32 are fully closed, and the reactor pressure vessel 24 passes through the main steam pipe 30. The supply of steam to the turbine is stopped. Even if the operation of the boiling water nuclear plant is stopped, the decay pressure of the nuclear fuel material contained in the fuel rod of each fuel assembly loaded in the reactor core in the reactor pressure vessel 24 causes The cooling water is heated to generate water vapor. The pressure in the reactor pressure vessel 24 rises due to the generation of water vapor. In order to suppress this pressure increase, the on-off valves 10, 12, 19 and the isolation valves 15, 16 are opened, and the circulation pump 8 is driven. At this time, the on-off valve 21 is closed. Steam generated in the reactor pressure vessel 24 by decay heat is discharged from the reactor pressure vessel 24 to the main steam pipe 30 and supplied to the steam separator 2 through the steam supply pipe 11. In the water vapor separation device 2, the water vapor flowing into the inlet header portion 5 is supplied into each tubular water vapor separation membrane 3 and permeates the water vapor separation membrane 3. The water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 reaches a region formed outside the water vapor separation membrane 3 in the casing of the water vapor separation device 2, and is supplied to the cooling system turbine 6 through the water vapor discharge pipe 13. A part of the water vapor supplied into the water vapor separation membrane 3 is discharged to the outlet header portion 4, pressurized by the circulation pump 8, and returned to the reactor pressure vessel 24 through the water vapor discharge pipe 9.

原子炉圧力容器24から水蒸気供給管11に排出された水蒸気は、放射化された腐食生成物等の放射性物質を含んでいる。水蒸気分離装置2の水蒸気分離膜3は、水蒸気に含まれた放射性物質を透過せず、水蒸気のみを透過する。水蒸気分離膜3内に流入した放射性物質は、出口ヘッダ部4に排出された水蒸気と共に原子炉圧力容器24に戻される。   The water vapor discharged from the reactor pressure vessel 24 to the water vapor supply pipe 11 contains radioactive substances such as activated corrosion products. The water vapor separation membrane 3 of the water vapor separation device 2 does not transmit the radioactive substance contained in the water vapor but transmits only the water vapor. The radioactive material that has flowed into the water vapor separation membrane 3 is returned to the reactor pressure vessel 24 together with the water vapor discharged to the outlet header portion 4.

隔離時冷却系タービン6に水蒸気が供給されると、隔離時冷却系タービン6が回転し、隔離時冷却系ポンプ7も回転する。隔離時冷却系ポンプ7の回転により、復水貯蔵タンク29内の冷却水29Aが、隔離時冷却系ポンプ7に達して昇圧され、冷却水供給管22を通して原子炉圧力容器24に供給される。隔離時冷却系タービン6から排出された水蒸気は、水蒸気排出管17を通して圧力抑制プール28内の冷却水中に排出され、凝縮される。原子炉圧力容器24内の水蒸気が、水蒸気分離装置2の水蒸気分離膜3を透過して隔離時冷却系タービン6を回転させ、圧力抑制プール28で凝縮されるため、原子炉圧力容器24内の冷却水の液面が低下する。しかしながら、隔離時冷却系ポンプ7で昇圧された冷却水29Aが原子炉圧力容器24内に供給されるので、原子炉圧力容器24内の冷却水の減少が生じない。原子炉圧力容器24内に供給された温度の低い冷却水29Aによって、炉心内の燃料集合体が冷却される。   When water vapor is supplied to the isolation cooling system turbine 6, the isolation cooling system turbine 6 rotates and the isolation cooling system pump 7 also rotates. Due to the rotation of the isolation cooling system pump 7, the cooling water 29 </ b> A in the condensate storage tank 29 reaches the isolation cooling system pump 7 and is pressurized and supplied to the reactor pressure vessel 24 through the cooling water supply pipe 22. The water vapor discharged from the isolation cooling system turbine 6 is discharged into the cooling water in the pressure suppression pool 28 through the water vapor discharge pipe 17 and condensed. Since the water vapor in the reactor pressure vessel 24 passes through the water vapor separation membrane 3 of the water vapor separator 2 and rotates the isolation cooling system turbine 6 and is condensed in the pressure suppression pool 28, Cooling water level is lowered. However, since the cooling water 29A boosted by the isolation cooling system pump 7 is supplied into the reactor pressure vessel 24, the cooling water in the reactor pressure vessel 24 does not decrease. The fuel assembly in the core is cooled by the cooling water 29 </ b> A having a low temperature supplied into the reactor pressure vessel 24.

復水貯蔵タンク29内の冷却水29Aの原子炉圧力容器24への供給により、復水貯蔵タンク29内の冷却水29Aの水位が設定水位まで低下した場合には、開閉弁21を開いて開閉弁19を閉じる。このため、圧力抑制プール28内の冷却水が、冷却水供給管20,18を経て隔離時冷却系ポンプ7で昇圧される。昇圧されたこの冷却水は、冷却水供給管22を通して原子炉圧力容器24に供給される。   When the cooling water 29A in the condensate storage tank 29 is supplied to the reactor pressure vessel 24 and the water level of the cooling water 29A in the condensate storage tank 29 is lowered to the set water level, the on-off valve 21 is opened and opened. The valve 19 is closed. For this reason, the cooling water in the pressure suppression pool 28 is boosted by the isolation cooling system pump 7 through the cooling water supply pipes 20 and 18. The increased cooling water is supplied to the reactor pressure vessel 24 through the cooling water supply pipe 22.

以上に述べた水蒸気処理システム1を用いた水蒸気の処理方法をさらに具体的に説明する。   The steam treatment method using the steam treatment system 1 described above will be described more specifically.

水蒸気分離装置2に設置された管状の水蒸気分離膜3は、セラミック膜の一種で、厚さ1.0μm、長さ1.5m、外径1cmの中空糸膜である。このような複数の水蒸気分離膜3が、縦1.5m、横1.5mおよび高さ1.5m(3.38m3)の大きさの、水蒸気分離装置2のケーシング内に束ねられて設置される。このとき、水蒸気分離膜3の総面積が2119m2となる。中空子膜の水蒸気透過係数は、150℃において、約2×10-7mol/s・m2・Paである。中空子膜の水蒸気透過係数は、一般的に水蒸気を処理する温度が高いほど高くなる。 The tubular water vapor separation membrane 3 installed in the water vapor separation device 2 is a kind of ceramic membrane, and is a hollow fiber membrane having a thickness of 1.0 μm, a length of 1.5 m, and an outer diameter of 1 cm. A plurality of such water vapor separation membranes 3 are bundled and installed in a casing of the water vapor separation device 2 having a size of 1.5 m in length, 1.5 m in width, and 1.5 m (3.38 m 3 ) in height. The At this time, the total area of the water vapor separation membrane 3 is 2119 m 2 . The water vapor permeability coefficient of the hollow membrane is about 2 × 10 −7 mol / s · m 2 · Pa at 150 ° C. The water vapor permeability coefficient of the hollow membrane generally becomes higher as the temperature at which water vapor is processed is higher.

沸騰水型原子力プラントの運転停止により原子炉圧力容器24内の圧力が上昇したとき、水蒸気分離装置2に設けられたヒーターに通電し水蒸気分離膜3を150℃まで加熱する。原子炉圧力容器24内の水蒸気温度は280℃であり、中空子膜の耐熱温度は800℃である。原子炉圧力容器24内の水蒸気の供給により水蒸気分離膜3の温度が150℃以上に保たれている場合には、水蒸気分離装置2のヒーターへの通電を停止する。水蒸気を原子炉圧力容器24から水蒸気分離装置2に供給するために、前述したように開閉弁10,12、隔離弁15,16を開く。さらに、開閉弁19を開く。原子炉圧力容器24内の水蒸気が、水蒸気分離装置2に供給され、水蒸気分離膜3に接触する。水蒸気分離膜3は、水蒸気分圧が高い領域から水蒸気分圧が低い領域へ水蒸気を透過する。このため、水蒸気は、水蒸気分離膜3の内側から水蒸気分離膜3の外側に向かって管状の水蒸気分離膜3を透過する。原理的に、水蒸気は、水蒸気分圧の低い領域(水蒸気分離膜3の外側の領域)の水蒸気分圧が高い領域(水蒸気分離膜3の内側の領域)の水蒸気分圧になるまで水蒸気分離膜3を透過し続ける。水蒸気に含まれた放射性物質が水蒸気分離膜3の内部に溜まることを防止するために、循環ポンプ8の駆動により、常に、水蒸気が、水蒸気供給管11から水蒸気排出管9に向かって管状の水蒸気分離膜3の内部を流れるようにする。   When the pressure in the reactor pressure vessel 24 increases due to the shutdown of the boiling water nuclear power plant, the heater provided in the steam separator 2 is energized to heat the steam separation membrane 3 to 150 ° C. The water vapor temperature in the reactor pressure vessel 24 is 280 ° C., and the heat resistance temperature of the hollow core membrane is 800 ° C. When the temperature of the water vapor separation membrane 3 is maintained at 150 ° C. or higher due to the supply of water vapor in the reactor pressure vessel 24, the energization of the heater of the water vapor separation device 2 is stopped. In order to supply steam from the reactor pressure vessel 24 to the steam separator 2, the on-off valves 10 and 12 and the isolation valves 15 and 16 are opened as described above. Further, the on-off valve 19 is opened. The water vapor in the reactor pressure vessel 24 is supplied to the water vapor separator 2 and contacts the water vapor separation membrane 3. The water vapor separation membrane 3 transmits water vapor from a region having a high water vapor partial pressure to a region having a low water vapor partial pressure. For this reason, the water vapor passes through the tubular water vapor separation membrane 3 from the inside of the water vapor separation membrane 3 toward the outside of the water vapor separation membrane 3. In principle, the water vapor separation membrane until the water vapor reaches a water vapor partial pressure in a region where the water vapor partial pressure is high (region outside the water vapor separation membrane 3) (region inside the water vapor separation membrane 3). 3 continues to pass through. In order to prevent radioactive substances contained in the water vapor from accumulating inside the water vapor separation membrane 3, the water vapor always flows from the water vapor supply pipe 11 toward the water vapor discharge pipe 9 by driving the circulation pump 8. It flows inside the separation membrane 3.

原子炉圧力容器24内の圧力は、沸騰水型原子力プラントの通常運転時で7.0MPaであり、原子炉圧力容器24の耐圧は9.0MPaである。中空子膜の耐圧は18〜31MPaである。原子炉圧力容器24内で崩壊熱により生成される水蒸気量は、約70t/hである。水蒸気分離装置2内に配置された中空子膜の総面積が2119m2、中空子膜の水蒸気透過係数が2×10-7mol/s・m2・Pa、中空子膜内の圧力が7.0MPa、および水蒸気分離装置2内で中空子膜の外側領域の圧力が4.5MPaであるとき、水蒸気分離装置2の全中空子膜による水蒸気の処理能力は70t/hとなり、中空子膜を透過する水蒸気の流速は0.012m/sとなる。 The pressure in the reactor pressure vessel 24 is 7.0 MPa during normal operation of the boiling water nuclear power plant, and the pressure resistance of the reactor pressure vessel 24 is 9.0 MPa. The pressure resistance of the hollow core membrane is 18 to 31 MPa. The amount of water vapor generated by the decay heat in the reactor pressure vessel 24 is about 70 t / h. The total area of the hollow core membrane disposed in the water vapor separator 2 is 2119 m 2 , the water vapor transmission coefficient of the hollow core membrane is 2 × 10 −7 mol / s · m 2 · Pa, and the pressure in the hollow core membrane is 7. When the pressure of 0 MPa and the pressure in the outer region of the hollow core membrane in the water vapor separator 2 is 4.5 MPa, the water vapor treatment capacity of all the hollow core membranes of the water vapor separator 2 is 70 t / h, which passes through the hollow core membrane. The flow rate of water vapor is 0.012 m / s.

水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は、隔離時冷却系タービン6を駆動し、隔離時冷却系ポンプ7を回転させる。隔離時冷却系タービン6の駆動圧力は1.1〜8.2MPaであり、隔離時冷却系タービン6に供給される水蒸気の圧力が1.1MPa以上に保たれるように、流量調整弁14の開度を制御する。隔離時冷却系タービン6から排出された水蒸気は、圧力抑制プール28の冷却水によって凝縮される。   The water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 drives the isolation cooling system turbine 6 and rotates the isolation cooling system pump 7. The driving pressure of the isolation cooling system turbine 6 is 1.1 to 8.2 MPa, and the flow rate adjusting valve 14 is adjusted so that the pressure of the water vapor supplied to the isolation cooling system turbine 6 is maintained at 1.1 MPa or more. Control the opening. The water vapor discharged from the isolation cooling system turbine 6 is condensed by the cooling water in the pressure suppression pool 28.

本実施例では、流量調整弁14の開度を調節することにより、管状の水蒸気分離膜3の内側の水蒸気分圧と水蒸気分離装置2のケーシング内で管状の水蒸気分離膜3の外側領域の水蒸気分圧の差が常に制御された状態で、原子炉圧力容器24内の水蒸気に含まれる放射化された腐食生成物等の放射性物質は、水蒸気分離膜3を透過しない。このため、放射性物質を原子炉圧力容器24内に閉じ込めたまま、水蒸気は、水蒸気分離膜3を透過し、水蒸気排出管13および水蒸気排出管17を通って圧力抑制プール28の冷却水中に排出される。このように、原子炉圧力容器24内で崩壊熱により発生した水蒸気が水蒸気分離膜3を透過して圧力抑制プール28内に放出されるので、原子炉圧力容器24の圧力上昇を抑制することができる。水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は放射性物質を含んでいないため、水蒸気排出管13、隔離時冷却系タービン6および水蒸気排出管17のそれぞれの内面における放射性物質による汚染が防止される。また、放射性物質を含まない水蒸気が水蒸気排出管17を通して圧力抑制プール28の冷却水中に排出される。このため、圧力抑制プール28の冷却水、および圧力抑制室27の内面の放射性物質による汚染が低減される。   In the present embodiment, by adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve 14, the water vapor partial pressure inside the tubular water vapor separation membrane 3 and the water vapor in the outer region of the tubular water vapor separation membrane 3 in the casing of the water vapor separation device 2. In a state where the difference in partial pressure is always controlled, radioactive substances such as activated corrosion products contained in the water vapor in the reactor pressure vessel 24 do not permeate the water vapor separation membrane 3. For this reason, while confining the radioactive substance in the reactor pressure vessel 24, the water vapor passes through the water vapor separation membrane 3, passes through the water vapor discharge pipe 13 and the water vapor discharge pipe 17, and is discharged into the cooling water of the pressure suppression pool 28. The As described above, since the water vapor generated by the decay heat in the reactor pressure vessel 24 permeates the water vapor separation membrane 3 and is released into the pressure suppression pool 28, the pressure rise in the reactor pressure vessel 24 can be suppressed. it can. Since the water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 does not contain a radioactive substance, contamination by radioactive substances on the inner surfaces of the water vapor discharge pipe 13, the isolation cooling system turbine 6 and the water vapor discharge pipe 17 is prevented. Further, water vapor that does not contain radioactive substances is discharged into the cooling water of the pressure suppression pool 28 through the water vapor discharge pipe 17. For this reason, the contamination by the radioactive material of the cooling water of the pressure suppression pool 28 and the inner surface of the pressure suppression chamber 27 is reduced.

また、水蒸気分離膜3を透過した水蒸気により隔離時冷却系タービン6が駆動され、隔離時冷却系ポンプ7が回転されるため、復水貯蔵タンク29内の冷却水29Aおよび圧力抑制プール28の冷却水を、冷却水供給管22を通して原子炉圧力容器24内に注入することができる。原子炉圧力容器24内の炉心の燃料集合体が、冷却水供給管22を通して注入される冷却水により冷却される。原子炉圧力容器24内の水蒸気の圧力抑制プール28への放出による原子炉圧力容器24内の水位低下は、隔離時冷却系ポンプ7による冷却水の原子炉圧力容器24への注入により、防止される。このため、原子炉圧力容器24内の水位が所定の水位に保持され、炉心内の燃料集合体の冷却を継続して行うことができる。   Also, since the isolation cooling system turbine 6 is driven by the water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 and the isolation cooling system pump 7 is rotated, the cooling water 29A in the condensate storage tank 29 and the pressure suppression pool 28 are cooled. Water can be injected into the reactor pressure vessel 24 through the cooling water supply tube 22. The core fuel assembly in the reactor pressure vessel 24 is cooled by cooling water injected through the cooling water supply pipe 22. A drop in the water level in the reactor pressure vessel 24 due to the release of the water vapor in the reactor pressure vessel 24 to the pressure suppression pool 28 is prevented by the injection of cooling water into the reactor pressure vessel 24 by the cooling system pump 7 during isolation. The For this reason, the water level in the reactor pressure vessel 24 is maintained at a predetermined water level, and the fuel assembly in the core can be continuously cooled.

主蒸気管30を通して蒸気が供給されるタービンがトリップした場合にも、隔離弁31,32が閉じられるので、前述したように、水蒸気処理システム1において水蒸気分離膜3を透過した水蒸気の排出、および透過した水蒸気による隔離時冷却系タービン6の駆動および隔離時冷却系ポンプ7による冷却水の原子炉圧力容器24への注入が行われる。   Even when the turbine to which steam is supplied through the main steam pipe 30 trips, the isolation valves 31 and 32 are closed, so that, as described above, the discharge of water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 in the water vapor treatment system 1, and The isolated cooling system turbine 6 is driven by the permeated water vapor, and the cooling water is injected into the reactor pressure vessel 24 by the isolated cooling system pump 7.

本発明の他の好適な実施例である実施例2の原子力プラントの水蒸気処理システムを図2を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 2, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Aは、実施例1の原子力プラントの水蒸気処理システム1において隔離時冷却系タービン6および隔離時冷却系ポンプ7を、プール33内の冷却水35中に配置された復水器34に替えた構成を有する。プール33は原子炉格納容器25の外部に設置され、原子炉圧力容器24よりも上方に配置される。隔離弁15および16が設けられて原子炉格納容器25を貫通する水蒸気排出管13の一端部は、水蒸気処理システム1と同様に、水蒸気分離装置2のケーシングに接続されてケーシング内の、各水蒸気分離膜3の外側の領域に連絡される。水蒸気排出管13の一端部は復水器34に接続される。復水器34は複数の伝熱管(図示せず)を有し、これらの伝熱管の外面はプール33内の冷却水35に接触している。復水器34に接続された凝縮水供給管22Aが、原子炉格納容器25を貫通してドライウェル26を通って原子炉圧力容器24に接続される。開閉弁23がドライウェル26内で、給水ポンプ36および開閉弁37が原子炉格納容器25の外部で凝縮水供給管22Aにそれぞれ設けられる。水蒸気処理システム1Aの他の構成は水蒸気処理システム1と同じである。   The steam treatment system 1A of the nuclear power plant of the present embodiment is configured such that the isolation cooling system turbine 6 and the isolation cooling system pump 7 are arranged in the cooling water 35 in the pool 33 in the steam treatment system 1 of the nuclear power plant of the first embodiment. It has the structure replaced with the condenser 34 made. The pool 33 is installed outside the reactor containment vessel 25 and is disposed above the reactor pressure vessel 24. One end portion of the steam discharge pipe 13 provided with the isolation valves 15 and 16 and penetrating the reactor containment vessel 25 is connected to the casing of the steam separation device 2 in the same manner as the steam treatment system 1, and each steam in the casing is connected. It communicates with a region outside the separation membrane 3. One end of the steam discharge pipe 13 is connected to a condenser 34. The condenser 34 has a plurality of heat transfer tubes (not shown), and the outer surfaces of these heat transfer tubes are in contact with the cooling water 35 in the pool 33. The condensed water supply pipe 22 </ b> A connected to the condenser 34 passes through the reactor containment vessel 25, passes through the dry well 26, and is connected to the reactor pressure vessel 24. The on-off valve 23 is provided in the dry well 26, and the feed water pump 36 and the on-off valve 37 are provided on the condensed water supply pipe 22A outside the reactor containment vessel 25, respectively. The other structure of the steam treatment system 1A is the same as that of the steam treatment system 1.

水蒸気処理システム1Aの水蒸気分離装置2のケーシングは、実施例1で用いられる水蒸気分離装置2のケーシングと同じ大きさを有している。本実施例で水蒸気分離装置2のケーシング内に設置された管状の水蒸気分離膜3は、セラミック膜の一種で、実施例1と同じ仕様を有する管状の中空糸膜である。ケーシング内の全水蒸気分離膜3の総面積は2119m2である。 The casing of the steam separator 2 of the steam treatment system 1A has the same size as the casing of the steam separator 2 used in the first embodiment. The tubular water vapor separation membrane 3 installed in the casing of the water vapor separation device 2 in this embodiment is a kind of ceramic membrane, and is a tubular hollow fiber membrane having the same specifications as in the first embodiment. The total area of all the water vapor separation membranes 3 in the casing is 2119 m 2 .

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。循環ポンプ8が駆動され、原子炉圧力容器24内で崩壊熱により発生した蒸気は、主蒸気配管30および水蒸気供給管11を通り水蒸気分離装置2内の入口ヘッダ部5を経て管状の水蒸気分離膜3の内部に供給される。これらの水蒸気分離膜3は150℃に加熱されている。各水蒸気分離膜3内の水蒸気はそれぞれの水蒸気分離膜3を透過してケーシング内の、各水蒸気分離膜3の外側の領域に達し、水蒸気排出管13に排出される。水蒸気分離膜3の水蒸気透過係数が2×10-7mol/s・m2・Pa、水蒸気分離膜3内の圧力が7.0MPa、および水蒸気分離装置2内で水蒸気分離膜3の外側領域の圧力が4.5MPaであるとき、水蒸気分離装置2の全水蒸気分離膜3による水蒸気の処理能力は70t/hとなる。各水蒸気分離膜3を透過する水蒸気の量は、水蒸気排出管13に設けられた流量調整弁14の開度を制御することにより調節される。水蒸気分離装置2に供給された蒸気の一部は、各水蒸気分離膜3から出口ヘッダ4に排出され、水蒸気排出管9を通って原子炉圧力容器24に戻される。 For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. The steam generated by decay heat in the reactor pressure vessel 24 when the circulation pump 8 is driven passes through the main steam pipe 30 and the steam supply pipe 11, passes through the inlet header portion 5 in the steam separator 2, and has a tubular steam separation membrane. 3 is supplied. These steam separation membranes 3 are heated to 150 ° C. The water vapor in each water vapor separation membrane 3 passes through each water vapor separation membrane 3, reaches a region outside the water vapor separation membrane 3 in the casing, and is discharged to the water vapor discharge pipe 13. The water vapor permeation coefficient of the water vapor separation membrane 3 is 2 × 10 −7 mol / s · m 2 · Pa, the pressure inside the water vapor separation membrane 3 is 7.0 MPa, and the water vapor separation device 2 has a region outside the water vapor separation membrane 3. When the pressure is 4.5 MPa, the water vapor treatment capacity of the total water vapor separation membrane 3 of the water vapor separation device 2 is 70 t / h. The amount of water vapor that passes through each water vapor separation membrane 3 is adjusted by controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve 14 provided in the water vapor discharge pipe 13. A part of the steam supplied to the steam separator 2 is discharged from each steam separation membrane 3 to the outlet header 4, and returned to the reactor pressure vessel 24 through the steam discharge pipe 9.

水蒸気排出管13に排出された水蒸気は、復水器34の各伝熱管内に導かれ、プール33内の冷却水35によって冷却されて凝縮し、凝縮水になる。水蒸気の凝縮により暖められたプール33内の冷却水35は水蒸気になって大気に放出される。水蒸気の大気放出によりプール33内の冷却水35の水位が設定水位まで低下したとき、補給水系から冷却水がプール33内に補給される。復水器34の各伝熱管内で生成された凝縮水は、凝縮水供給管22Aに排出され、給水ポンプ36の駆動により原子炉圧力容器24に注入される。原子炉圧力容器24内の圧力は水蒸気排出管13内の圧力4.5MPaよりも高いので、給水ポンプ36を用いて原子炉圧力容器24への凝縮水の注入が行われる。   The water vapor discharged to the water vapor discharge pipe 13 is guided into each heat transfer pipe of the condenser 34, cooled and condensed by the cooling water 35 in the pool 33, and becomes condensed water. The cooling water 35 in the pool 33 warmed by the condensation of water vapor becomes water vapor and is released to the atmosphere. When the water level of the cooling water 35 in the pool 33 is lowered to the set water level due to the atmospheric discharge of water vapor, the cooling water is supplied into the pool 33 from the makeup water system. Condensed water generated in each heat transfer tube of the condenser 34 is discharged to the condensed water supply tube 22 </ b> A and is injected into the reactor pressure vessel 24 by driving the feed water pump 36. Since the pressure in the reactor pressure vessel 24 is higher than the pressure 4.5 MPa in the steam discharge pipe 13, the condensed water is injected into the reactor pressure vessel 24 using the feed water pump 36.

隔離時冷却系ポンプ7による冷却水の原子炉圧力容器24への注入を除いて、本実施例は実施例1で生じる各効果を得ることができる。具体的には、水蒸気排出管13、復水器34の各伝熱管および凝縮水供給管22Aの内面が放射性物質により汚染されることを防止できる。また、復水器34で生じた凝縮水が原子炉圧力容器24に注入されるので、原子炉圧力容器24内の水蒸気の水蒸気分離装置2への排出による原子炉圧力容器24内の冷却水の水位の低下が防止され、炉心内の燃料集合体の冷却を凝縮水の注入により継続して行うことができる。   Except for the injection of the cooling water into the reactor pressure vessel 24 by the isolation cooling system pump 7, this embodiment can obtain each effect produced in the first embodiment. Specifically, it is possible to prevent contamination of the inner surfaces of the steam discharge pipe 13, the heat transfer pipes of the condenser 34, and the condensed water supply pipe 22A with radioactive substances. Further, since the condensed water generated in the condenser 34 is injected into the reactor pressure vessel 24, the cooling water in the reactor pressure vessel 24 is discharged by discharging the water vapor in the reactor pressure vessel 24 to the steam separator 2. The water level is prevented from lowering, and the fuel assembly in the core can be continuously cooled by injecting condensed water.

本発明の他の好適な実施例である実施例3の原子力プラントの水蒸気処理システムを図3を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 3, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Bは、実施例1の原子力プラントの水蒸気処理システム1において隔離時冷却系タービン6、隔離時冷却系ポンプ7および冷却水供給管18,20および22を削除した構成を有する。水蒸気処理システム1Bでは、水蒸気分離装置2のケーシングに接続された水蒸気排出管13は原子炉格納容器25内に配置され、水蒸気排出管13の先端部は圧力抑制プール28の冷却水中に浸漬されている。逃し安全弁38が開閉弁12の替りに水蒸気供給管11に設けられている。水蒸気処理システム1Bの他の構成は水蒸気処理システム1と同じである。水蒸気処理システム1Bの水蒸気分離装置2は、原子炉格納容器25のドライウェル26に配置されている。   In the steam treatment system 1B of the nuclear power plant of the present embodiment, the isolation cooling system turbine 6, the isolation cooling system pump 7, and the cooling water supply pipes 18, 20, and 22 are deleted from the steam processing system 1 of the nuclear power plant of the first embodiment. The configuration is as follows. In the steam treatment system 1B, the steam discharge pipe 13 connected to the casing of the steam separator 2 is disposed in the reactor containment vessel 25, and the tip of the steam discharge pipe 13 is immersed in the cooling water of the pressure suppression pool 28. Yes. A relief safety valve 38 is provided in the water vapor supply pipe 11 instead of the on-off valve 12. The other structure of the steam treatment system 1B is the same as that of the steam treatment system 1. The steam separation device 2 of the steam treatment system 1B is disposed in the dry well 26 of the reactor containment vessel 25.

水蒸気処理システム1Aの水蒸気分離装置2のケーシングは、実施例1で用いられる水蒸気分離装置2のケーシングと同じ大きさを有している。本実施例で水蒸気分離装置2のケーシング内に設置された管状の水蒸気分離膜3は、セラミック膜の一種で、実施例1と同じ仕様を有する管状の中空糸膜である。ケーシング内の管状の水蒸気分離膜3の総面積は2119m2である。 The casing of the steam separator 2 of the steam treatment system 1A has the same size as the casing of the steam separator 2 used in the first embodiment. The tubular water vapor separation membrane 3 installed in the casing of the water vapor separation device 2 in this embodiment is a kind of ceramic membrane, and is a tubular hollow fiber membrane having the same specifications as in the first embodiment. The total area of the tubular water vapor separation membrane 3 in the casing is 2119 m 2 .

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。水蒸気分離膜3が150℃に加熱される。このとき、原子炉圧力容器24は密閉状態にあり、原子炉圧力容器24内で崩壊熱により水蒸気が発生するため、原子炉圧力容器24内の圧力が上昇する。原子炉圧力容器24内の圧力が逃し安全弁38の作動設定圧力(7.5〜8.0MPa)以上、例えば、7.5MPaに増加したとき、逃し安全弁38が開放され、原子炉圧力容器24内の水蒸気が主蒸気配管30を通って水蒸気供給管11に排出される。この水蒸気は、水蒸気分離装置2内の入口ヘッダ部5を通って管状の水蒸気分離膜3内に流入し、水蒸気分離膜3を透過する。水蒸気分離膜3の水蒸気透過係数が2×10-7mol/s・m2・Pa、水蒸気分離膜3内の圧力が7.5MPa、および水蒸気分離装置2内で水蒸気分離膜3の外側領域の圧力が0.1MPa(大気圧)であるとき、水蒸気分離装置2の全水蒸気分離膜3による水蒸気の処理能力は203t/hとなる。このとき、水蒸気分離膜3を透過する水蒸気の流速は0.033m/sとなる。 For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. The water vapor separation membrane 3 is heated to 150 ° C. At this time, the reactor pressure vessel 24 is in a sealed state, and water vapor is generated by decay heat in the reactor pressure vessel 24, so that the pressure in the reactor pressure vessel 24 rises. When the pressure in the reactor pressure vessel 24 increases to an operation set pressure (7.5 to 8.0 MPa) or more of the relief safety valve 38, for example, 7.5 MPa, the relief safety valve 38 is opened, and the inside of the reactor pressure vessel 24 Of water vapor is discharged to the water vapor supply pipe 11 through the main steam pipe 30. The water vapor flows into the tubular water vapor separation membrane 3 through the inlet header portion 5 in the water vapor separation device 2 and permeates the water vapor separation membrane 3. The water vapor permeation coefficient of the water vapor separation membrane 3 is 2 × 10 −7 mol / s · m 2 · Pa, the pressure inside the water vapor separation membrane 3 is 7.5 MPa, and the water vapor separation device 2 has a region outside the water vapor separation membrane 3. When the pressure is 0.1 MPa (atmospheric pressure), the water vapor processing capacity of the total water vapor separation membrane 3 of the water vapor separation device 2 is 203 t / h. At this time, the flow rate of the water vapor passing through the water vapor separation membrane 3 is 0.033 m / s.

圧力が逃し安全弁38が開放されたとき、開閉弁10が開いて循環ポンプ8が駆動される。水蒸気分離膜3を透過しなかった一部の水蒸気は、出口ヘッダ部4および水蒸気排出管9を通り、循環ポンプ8で昇圧されて原子炉圧力容器24に戻される。水蒸気に含まれた放射性物質が管状の水蒸気分離膜3の内部に堆積しないように、循環ポンプ8の駆動により、水蒸気が常に管状の水蒸気分離膜3の内部を流れている。水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は水蒸気排出管13を通って圧力抑制プール28の冷却水中に放出されて凝縮される。原子炉圧力容器2内の圧力が設定圧力以下に低下すると、逃し安全弁38が閉じられる。このとき、循環ポンプ8が停止し、開閉弁10も閉状態となる。崩壊熱により生成される水蒸気により、原子炉圧力容器24内の圧力が設定圧力を超えたとき、逃し安全弁38が開放される。   When the pressure is released and the safety valve 38 is opened, the on-off valve 10 is opened and the circulation pump 8 is driven. A part of the water vapor that has not permeated through the water vapor separation membrane 3 passes through the outlet header 4 and the water vapor discharge pipe 9, is pressurized by the circulation pump 8, and is returned to the reactor pressure vessel 24. In order to prevent radioactive substances contained in the water vapor from accumulating inside the tubular water vapor separation membrane 3, the water vapor always flows inside the tubular water vapor separation membrane 3 by driving the circulation pump 8. The water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 is discharged through the water vapor discharge pipe 13 into the cooling water of the pressure suppression pool 28 and condensed. When the pressure in the reactor pressure vessel 2 drops below the set pressure, the relief safety valve 38 is closed. At this time, the circulation pump 8 is stopped and the on-off valve 10 is also closed. When the pressure in the reactor pressure vessel 24 exceeds the set pressure due to water vapor generated by the decay heat, the relief safety valve 38 is opened.

水蒸気分離膜3を透過した水蒸気が圧力抑制プール28で凝縮されるので、水蒸気分離装置2のケーシング内で管状の水蒸気分離膜3の外側領域の圧力は、ほぼ0.1MPaの大気圧に維持される。また、水蒸気が水蒸気分離膜3を透過することにより、原子炉圧力容器24内の圧力が7.0Mpaまで低下した場合においても、水蒸気分離膜3は189t/h(流速0.031m/s)で崩壊熱により発生した水蒸気を処理することができる。崩壊熱で発生した水蒸気で水蒸気分離膜3を透過した水蒸気を水蒸気排出管13による圧力抑制プール28の冷却水中への放出により、原子炉圧力容器内の水位が設定水位よりも低下したとき、原子炉圧力容器内の水位が設定水位になるまで、図示されていない冷却水の注入系統により、圧力抑制プール18の冷却水を原子炉圧力容器24に注入することができる。   Since the water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 is condensed in the pressure suppression pool 28, the pressure in the outer region of the tubular water vapor separation membrane 3 in the casing of the water vapor separation device 2 is maintained at an atmospheric pressure of approximately 0.1 MPa. The Further, even when the pressure in the reactor pressure vessel 24 decreases to 7.0 Mpa due to the permeation of the water vapor separation membrane 3, the water vapor separation membrane 3 is 189 t / h (flow rate 0.031 m / s). Water vapor generated by decay heat can be treated. When the water level in the reactor pressure vessel is lower than the set water level due to the release of the water vapor generated by the decay heat through the water vapor separation membrane 3 into the cooling water of the pressure suppression pool 28 by the water vapor discharge pipe 13, Until the water level in the reactor pressure vessel reaches the set water level, the cooling water in the pressure suppression pool 18 can be injected into the reactor pressure vessel 24 by a cooling water injection system (not shown).

隔離時冷却系ポンプ7による冷却水の原子炉圧力容器24への注入を除いて、本実施例は実施例1で生じる各効果を得ることができる。具体的には、水蒸気排出管13の内面が放射性物質により汚染されることを防止でき、圧力抑制プール28が放射性物質により汚染されることを低減できる。本実施例の水蒸気処理システム1Bは、隔離時冷却系タービン6、隔離時冷却系ポンプ7、プール33および復水器34が不要であるため水蒸気処理システム1及び1Aよりも小型化される。   Except for the injection of the cooling water into the reactor pressure vessel 24 by the isolation cooling system pump 7, this embodiment can obtain each effect produced in the first embodiment. Specifically, it is possible to prevent the inner surface of the water vapor discharge pipe 13 from being contaminated with radioactive substances, and to reduce the pressure suppression pool 28 from being contaminated with radioactive substances. The steam treatment system 1B of the present embodiment is smaller than the steam treatment systems 1 and 1A because the isolation cooling system turbine 6, the isolation cooling system pump 7, the pool 33, and the condenser 34 are unnecessary.

本発明の他の好適な実施例である実施例4の原子力プラントの水蒸気処理システムを図4を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 4, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Cは、実施例3の水蒸気処理システム1Bにおいて水蒸気排出管13をドライウェル26に開放した構成を有する。水蒸気分離装置2は、ドライウェル26に配置されている。水蒸気分離装置2のケーシングに接続された水蒸気排出管13は、圧力抑制プール28まで伸びていなく、ドライウェル26に開放されている。水蒸気処理システム1Cの他の構成は水蒸気処理システム1Bと同じである。   The steam treatment system 1C of the nuclear power plant of the present embodiment has a configuration in which the steam discharge pipe 13 is opened to the dry well 26 in the steam treatment system 1B of the third embodiment. The water vapor separator 2 is disposed in the dry well 26. The water vapor discharge pipe 13 connected to the casing of the water vapor separator 2 does not extend to the pressure suppression pool 28 and is open to the dry well 26. The other structure of the steam treatment system 1C is the same as that of the steam treatment system 1B.

水蒸気処理システム1Cの水蒸気分離装置2のケーシングは、実施例1で用いられる水蒸気分離装置2のケーシングと同じ大きさを有している。本実施例で水蒸気分離装置2のケーシング内に設置された管状の水蒸気分離膜3は、セラミック膜の一種で、実施例1と同じ仕様を有する管状の中空糸膜である。ケーシング内の管状の水蒸気分離膜3の総面積は2119m2である。 The casing of the steam separator 2 of the steam treatment system 1C has the same size as the casing of the steam separator 2 used in the first embodiment. The tubular water vapor separation membrane 3 installed in the casing of the water vapor separation device 2 in this embodiment is a kind of ceramic membrane, and is a tubular hollow fiber membrane having the same specifications as in the first embodiment. The total area of the tubular water vapor separation membrane 3 in the casing is 2119 m 2 .

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。水蒸気分離膜3が150℃に加熱される。原子炉圧力容器24内で崩壊熱により生成された水蒸気によって、原子炉圧力容器24内の圧力が逃し安全弁38の作動設定圧力(9.0MPa)に達したとき、逃し安全弁38が開放され、原子炉圧力容器24内の水蒸気が主蒸気配管30を通って水蒸気供給管11に排出される。この水蒸気は、水蒸気分離装置2内の入口ヘッダ部5を通って管状の水蒸気分離膜3内に流入し、水蒸気分離膜3を透過する。原子炉圧力容器24の耐圧は9.0MPaである。   For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. The water vapor separation membrane 3 is heated to 150 ° C. When the pressure in the reactor pressure vessel 24 reaches the operation set pressure (9.0 MPa) of the relief valve 38 by the steam generated by the decay heat in the reactor pressure vessel 24, the relief safety valve 38 is opened, and the atom The steam in the furnace pressure vessel 24 is discharged to the steam supply pipe 11 through the main steam pipe 30. The water vapor flows into the tubular water vapor separation membrane 3 through the inlet header portion 5 in the water vapor separation device 2 and permeates the water vapor separation membrane 3. The pressure resistance of the reactor pressure vessel 24 is 9.0 MPa.

水蒸気分離膜3の水蒸気透過係数が2×10-7mol/s・m2・Pa、水蒸気分離膜3内の圧力が9.0MPa、および水蒸気分離装置2内で水蒸気分離膜3の外側領域の圧力が0.1MPa(大気圧)であるとき、水蒸気分離装置2の全水蒸気分離膜3による水蒸気の処理能力は244t/hとなる。このとき、水蒸気分離膜3を透過する水蒸気の流速は0.040m/sとなる。 The water vapor permeation coefficient of the water vapor separation membrane 3 is 2 × 10 −7 mol / s · m 2 · Pa, the pressure inside the water vapor separation membrane 3 is 9.0 MPa, and the water vapor separation device 2 has a region outside the water vapor separation membrane 3. When the pressure is 0.1 MPa (atmospheric pressure), the water vapor treatment capacity of the total water vapor separation membrane 3 of the water vapor separation device 2 is 244 t / h. At this time, the flow rate of water vapor passing through the water vapor separation membrane 3 is 0.040 m / s.

圧力が逃し安全弁38が開放されたとき、開閉弁10が開いて循環ポンプ8が駆動される。水蒸気分離膜3を透過しなかった一部の水蒸気は、出口ヘッダ部4および水蒸気排出管9を通り、循環ポンプ8で昇圧されて原子炉圧力容器24に戻される。水蒸気に含まれた放射性物質が管状の水蒸気分離膜3の内部に堆積しないように、循環ポンプ8の駆動により、水蒸気が常に管状の水蒸気分離膜3の内部を流れている。   When the pressure is released and the safety valve 38 is opened, the on-off valve 10 is opened and the circulation pump 8 is driven. A part of the water vapor that has not permeated through the water vapor separation membrane 3 passes through the outlet header 4 and the water vapor discharge pipe 9, is pressurized by the circulation pump 8, and is returned to the reactor pressure vessel 24. In order to prevent radioactive substances contained in the water vapor from accumulating inside the tubular water vapor separation membrane 3, the water vapor always flows inside the tubular water vapor separation membrane 3 by driving the circulation pump 8.

複数のベント管(図示せず)のそれぞれの一端部がドライウェル26に開放されている。これらのベント管の他端部は、圧力抑制プールの冷却水中に浸漬されている。水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は水蒸気排出管13を通ってドライウェル26に放出される。ドライウェル26に放出された水蒸気は、各ベント管を通って圧力抑制プールの冷却水中に放出されてこの冷却水により凝縮される。   One end of each of a plurality of vent pipes (not shown) is open to the dry well 26. The other ends of these vent pipes are immersed in the cooling water of the pressure suppression pool. The water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 is discharged to the dry well 26 through the water vapor discharge pipe 13. The water vapor discharged to the dry well 26 is discharged into the cooling water of the pressure suppression pool through each vent pipe and condensed by this cooling water.

崩壊熱で発生した水蒸気で水蒸気分離膜3を透過した水蒸気を水蒸気排出管13による圧力抑制プール28の冷却水中への放出により、原子炉圧力容器内の水位が設定水位よりも低下したとき、原子炉圧力容器内の水位が設定水位になるまで、図示されていない冷却水の注入系統により、圧力抑制プール18の冷却水を原子炉圧力容器24に注入することができる。   When the water level in the reactor pressure vessel is lower than the set water level due to the release of the water vapor generated by the decay heat through the water vapor separation membrane 3 into the cooling water of the pressure suppression pool 28 by the water vapor discharge pipe 13, Until the water level in the reactor pressure vessel reaches the set water level, the cooling water in the pressure suppression pool 18 can be injected into the reactor pressure vessel 24 by a cooling water injection system (not shown).

水蒸気分離膜3を透過した水蒸気が圧力抑制プール28で凝縮されるので、水蒸気分離装置2のケーシング内で管状の水蒸気分離膜3の外側領域の圧力は、ほぼ0.1MPaの大気圧に維持される。また、水蒸気が水蒸気分離膜3を透過することにより、原子炉圧力容器24内の圧力が7.0Mpaまで低下した場合においても、水蒸気分離膜3は189t/h(流速0.031m/s)で崩壊熱により発生した水蒸気を処理できる。   Since the water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 is condensed in the pressure suppression pool 28, the pressure in the outer region of the tubular water vapor separation membrane 3 in the casing of the water vapor separation device 2 is maintained at an atmospheric pressure of approximately 0.1 MPa. The Further, even when the pressure in the reactor pressure vessel 24 decreases to 7.0 Mpa due to the permeation of the water vapor separation membrane 3, the water vapor separation membrane 3 is 189 t / h (flow rate 0.031 m / s). Water vapor generated by decay heat can be treated.

本実施例は実施例3で生じる各効果を得ることができる。水蒸気排出管13からドライウェル26に放出される水蒸気は放射性物質を含んでいないので、この水蒸気の放出により、ドライウェル26内に配置された機器及び配管の放射性物質による汚染を防止することができる。また、その水蒸気が放出される圧力抑制プール28が放射性物質により汚染されることを低減できる。水蒸気排出管13が短くなるので、本実施例の水蒸気処理システム1Cは水蒸気処理システム1Bよりもさらに小型化される。   In the present embodiment, each effect produced in the third embodiment can be obtained. Since the water vapor discharged from the water vapor discharge pipe 13 to the dry well 26 does not contain a radioactive substance, the discharge of this water vapor can prevent contamination of equipment and piping disposed in the dry well 26 with the radioactive substance. . Moreover, it can reduce that the pressure suppression pool 28 from which the water vapor is released is contaminated with radioactive substances. Since the steam discharge pipe 13 is shortened, the steam treatment system 1C of this embodiment is further downsized than the steam treatment system 1B.

本発明の他の好適な実施例である実施例5の原子力プラントの水蒸気処理システムを図5を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 5, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Dは、実施例1の水蒸気処理システム1において水蒸気分離装置2を水蒸気分離装置2Aに替え、さらに、水蒸気分離装置2Aを原子炉圧力容器24内の冷却水の水面よりも上方のドーム領域に配置した構成を有する。水蒸気分離装置2Aは、水蒸気分離装置2のように入口ヘッダ部5及び出口ヘッダ部4を形成していない。水蒸気分離装置2Aのケーシング内に配置された管状の複数の水蒸気透過膜3の両端部は、ケーシング内に対向して設けられた、管板に相当する各仕切板(図示せず)に取り付けられる。このため、各水蒸気透過膜3の両端部はドライウェル26に開放されており、各水蒸気透過膜3はそのケーシング内で一対の仕切板の間に配置されている。水蒸気分離装置2Aのケーシングに接続された水蒸気排出管13は、原子炉圧力容器24及び原子炉格納容器25を貫通して原子炉格納容器25の外部に配置された隔離時冷却系タービン6に接続されている。本実施例では、水蒸気分離膜3を加熱するヒーターが水蒸気分離装置2Aのケーシングに取り付けられていない。水蒸気処理システム1Dの他の構成は水蒸気処理システム1と同じである。   The steam treatment system 1D of the nuclear power plant of the present embodiment replaces the steam separation device 2 with the steam separation device 2A in the steam treatment system 1 of the first embodiment, and further uses the steam separation device 2A as cooling water in the reactor pressure vessel 24. It has the structure arrange | positioned in the dome area | region above the water surface. The steam separator 2 </ b> A does not form the inlet header part 5 and the outlet header part 4 unlike the steam separator 2. Both ends of a plurality of tubular water vapor permeable membranes 3 arranged in the casing of the water vapor separator 2A are attached to respective partition plates (not shown) corresponding to the tube plates provided facing the inside of the casing. . Therefore, both end portions of each water vapor permeable membrane 3 are open to the dry well 26, and each water vapor permeable membrane 3 is disposed between the pair of partition plates in the casing. The steam discharge pipe 13 connected to the casing of the steam separator 2 </ b> A passes through the reactor pressure vessel 24 and the reactor containment vessel 25 and is connected to the isolated cooling system turbine 6 arranged outside the reactor containment vessel 25. Has been. In the present embodiment, the heater for heating the water vapor separation membrane 3 is not attached to the casing of the water vapor separation device 2A. The other structure of the water vapor treatment system 1D is the same as that of the water vapor treatment system 1.

水蒸気分離装置2Aに設置された管状の水蒸気分離膜3は、セラミック膜の一種で、厚さ1.0μm、長さ1.0m、外径1cmの中空糸膜である。これらの水蒸気分離膜3が束ねられて配置される水蒸気分離装置2Aのケーシングの大きさ(一対の仕切板間の大きさ)は、縦1.3m、横1.3mおよび高さ1.0mであり、容積が1.69m3である。このケーシング内の全水蒸気分離膜3の総面積は1080m2である。 The tubular water vapor separation membrane 3 installed in the water vapor separation device 2A is a kind of ceramic membrane, and is a hollow fiber membrane having a thickness of 1.0 μm, a length of 1.0 m, and an outer diameter of 1 cm. The size of the casing (size between the pair of partition plates) of the water vapor separation device 2A in which the water vapor separation membranes 3 are bundled and arranged is 1.3 m in length, 1.3 m in width, and 1.0 m in height. Yes, the volume is 1.69 m 3 . The total area of all the water vapor separation membranes 3 in this casing is 1080 m 2 .

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。隔離弁31,32が閉じられるとき、開閉弁15,16,19が開く。原子炉圧力容器24内で崩壊熱によって発生して原子炉圧力容器24内のドーム領域に達した水蒸気は、各水蒸気分離膜3内に流入し、各水蒸気分離膜3を透過する。水蒸気分離膜3は水蒸気により約280℃に加熱されている。管状の水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は、ケーシング内で一対の仕切板間に形成されて水蒸気分離膜3の外側に存在する領域に達し、ケーシングに接続された水蒸気排出管13に排出される。原子炉圧力容器24内のドーム領域に存在する水蒸気は、管状の水蒸気分離膜3内を流動しており、水蒸気に含まれる放射性物質が水蒸気分離膜3の内面に堆積しない。なお、ドーム領域内の水蒸気に含まれる放射性物質の量は、その水蒸気の量に比べて極わずかである。   For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. When the isolation valves 31, 32 are closed, the on-off valves 15, 16, 19 are opened. The water vapor generated by decay heat in the reactor pressure vessel 24 and reaching the dome region in the reactor pressure vessel 24 flows into each water vapor separation membrane 3 and permeates each water vapor separation membrane 3. The steam separation membrane 3 is heated to about 280 ° C. by steam. The water vapor that has passed through the tubular water vapor separation membrane 3 is formed between the pair of partition plates in the casing, reaches a region existing outside the water vapor separation membrane 3, and is discharged to the water vapor discharge pipe 13 connected to the casing. . The water vapor present in the dome region in the reactor pressure vessel 24 flows in the tubular water vapor separation membrane 3, and the radioactive substance contained in the water vapor is not deposited on the inner surface of the water vapor separation membrane 3. The amount of radioactive material contained in the water vapor in the dome region is very small compared to the amount of water vapor.

水蒸気分離膜3の水蒸気透過係数が2×10-7mol/s・m2・Pa、水蒸気分離膜3内の圧力が7.0MPa、および水蒸気分離装置2A内で水蒸気分離膜3の外側領域の圧力が2.0MPaであるとき、水蒸気分離装置2Aの全水蒸気分離膜3による水蒸気の処理能力は70t/hとなる。このとき、水蒸気分離膜3を透過する水蒸気の流速は、0.022m/sである。各水蒸気分離膜3を透過する水蒸気の量は、水蒸気排出管13に設けられた流量調整弁14の開度を制御することにより調節される。本実施例では、水蒸気排出管13内の圧力が隔離時冷却系タービン6の駆動圧力である1.1MPa以上になるように、流量調整弁14の開度を調節する。 The water vapor permeation coefficient of the water vapor separation membrane 3 is 2 × 10 −7 mol / s · m 2 · Pa, the pressure inside the water vapor separation membrane 3 is 7.0 MPa, and the water vapor separation device 2A When the pressure is 2.0 MPa, the water vapor treatment capacity of the total water vapor separation membrane 3 of the water vapor separation device 2A is 70 t / h. At this time, the flow rate of water vapor passing through the water vapor separation membrane 3 is 0.022 m / s. The amount of water vapor that passes through each water vapor separation membrane 3 is adjusted by controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve 14 provided in the water vapor discharge pipe 13. In the present embodiment, the opening degree of the flow rate adjusting valve 14 is adjusted so that the pressure in the water vapor discharge pipe 13 is equal to or higher than 1.1 MPa, which is the driving pressure of the isolation cooling system turbine 6.

水蒸気排出管13に排出された水蒸気は、隔離時冷却系タービン6を駆動し、隔離時冷却系ポンプ7を回転させる。この結果、復水貯蔵タンク29内の冷却水29Aが、実施例1と同様に、原子炉圧力容器24内に注入される。復水貯蔵タンク29内の冷却水29Aの水位が設定水位まで低下したとき、開閉弁21が開いて開閉弁19を閉じる。圧力抑制プール28内の冷却水が原子炉圧力容器24内に注入される。   The steam discharged to the steam discharge pipe 13 drives the isolation cooling system turbine 6 and rotates the isolation cooling system pump 7. As a result, the cooling water 29A in the condensate storage tank 29 is injected into the reactor pressure vessel 24 as in the first embodiment. When the water level of the cooling water 29A in the condensate storage tank 29 drops to the set water level, the on-off valve 21 is opened and the on-off valve 19 is closed. Cooling water in the pressure suppression pool 28 is injected into the reactor pressure vessel 24.

本実施例は実施例1で生じる各効果を得ることができる。本実施例は水蒸気分離装置2Aを実施例1の水蒸気分離装置2よりもコンパクト化することができる。また、水蒸気の温度で水蒸気分離膜3を加熱できるので、水蒸気分離装置2Aのケーシングにヒーターを取り付ける必要がなくなる。水蒸気分離装置2を原子炉圧力容器24内に配置することによって、実施例1のように、循環ポンプ8を設置する必要が無くなり、水蒸気処理システム1Dがコンパクトになる。   In the present embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained. In this embodiment, the steam separator 2A can be made more compact than the steam separator 2 in the first embodiment. Further, since the water vapor separation membrane 3 can be heated at the temperature of the water vapor, it is not necessary to attach a heater to the casing of the water vapor separation device 2A. By disposing the steam separation device 2 in the reactor pressure vessel 24, it is not necessary to install the circulation pump 8 as in the first embodiment, and the steam processing system 1D becomes compact.

本発明の他の好適な実施例である実施例6の原子力プラントの水蒸気処理システムを図6を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 6, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Eは、実施例2の水蒸気処理システム1Aにおいて水蒸気分離装置2を実施例5に用いられた水蒸気分離装置2Aに替え、水蒸気分離装置2Aを原子炉圧力容器24内の冷却水の水面よりも上方のドーム領域に配置した構成を有する。本実施例における水蒸気分離装置2Aの構成は実施例5の水蒸気分離装置2Aの構成と同じである。水蒸気分離装置2Aのケーシングに接続された水蒸気排出管13は、原子炉圧力容器24及び原子炉格納容器25を貫通して原子炉格納容器25の外部に配置された復水器34に接続されている。水蒸気処理システム1Eの他の構成は水蒸気処理システム1Aと同じである。   In the steam treatment system 1E of the nuclear power plant of the present embodiment, the steam separation device 2 in the steam treatment system 1A of the second embodiment is replaced with the steam separation device 2A used in the fifth embodiment, and the steam separation device 2A is replaced with a reactor pressure vessel. It has the structure arrange | positioned in the dome area | region above the water surface of the cooling water in 24. FIG. The configuration of the water vapor separation device 2A in the present embodiment is the same as that of the water vapor separation device 2A in the fifth embodiment. The steam discharge pipe 13 connected to the casing of the steam separator 2 </ b> A is connected to a condenser 34 that passes through the reactor pressure vessel 24 and the reactor containment vessel 25 and is arranged outside the reactor containment vessel 25. Yes. Other configurations of the steam treatment system 1E are the same as those of the steam treatment system 1A.

本実施例で用いられる水蒸気分離装置2Aに設置された管状の水蒸気分離膜3は、セラミック膜の一種で、実施例5と同じ仕様を有する中空糸膜である。このような水蒸気分離膜3が束ねられて配置される、本実施例における水蒸気分離装置2Aのケーシングの大きさも実施例5と同じであり、容積が1.69m3である。このケーシング内の全水蒸気分離膜3の総面積は1080m2である。 The tubular water vapor separation membrane 3 installed in the water vapor separation device 2A used in the present embodiment is a kind of ceramic membrane, and is a hollow fiber membrane having the same specifications as in the fifth embodiment. The size of the casing of the water vapor separation device 2A in the present embodiment in which the water vapor separation membranes 3 are bundled and arranged is the same as that in the fifth embodiment, and the volume is 1.69 m 3 . The total area of all the water vapor separation membranes 3 in this casing is 1080 m 2 .

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。このとき、開閉弁15,16,23,37が開く。原子炉圧力容器24内で崩壊熱によって発生して原子炉圧力容器24内のドーム領域に達した水蒸気は、約280℃に加熱された各水蒸気分離膜3内に流入し、各水蒸気分離膜3を透過する。水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は水蒸気排出管13に排出される。   For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. At this time, the on-off valves 15, 16, 23, and 37 are opened. The water vapor generated by the decay heat in the reactor pressure vessel 24 and reaching the dome region in the reactor pressure vessel 24 flows into each water vapor separation membrane 3 heated to about 280 ° C., and each water vapor separation membrane 3 Transparent. The water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 is discharged to the water vapor discharge pipe 13.

水蒸気分離膜3の水蒸気透過係数が2×10-7mol/s・m2・Pa、水蒸気分離膜3内の圧力が7.0MPa、および水蒸気分離装置2A内で水蒸気分離膜3の外側領域の圧力が2.0MPaであるとき、水蒸気分離装置2Aの全水蒸気分離膜3による水蒸気の処理能力は70t/hとなる。このとき、水蒸気分離膜3を透過する水蒸気の流速は、0.022m/sである。 The water vapor permeation coefficient of the water vapor separation membrane 3 is 2 × 10 −7 mol / s · m 2 · Pa, the pressure inside the water vapor separation membrane 3 is 7.0 MPa, and the water vapor separation device 2A When the pressure is 2.0 MPa, the water vapor treatment capacity of the total water vapor separation membrane 3 of the water vapor separation device 2A is 70 t / h. At this time, the flow rate of water vapor passing through the water vapor separation membrane 3 is 0.022 m / s.

水蒸気排出管13に排出された水蒸気は、復水器34の各伝熱管内に導かれ、プール33内の冷却水35によって冷却されて凝縮し、凝縮水になる。この凝縮水は、給水ポンプ36の駆動により凝縮水供給管22Aを通って原子炉圧力容器24に注入される。   The water vapor discharged to the water vapor discharge pipe 13 is guided into each heat transfer pipe of the condenser 34, cooled and condensed by the cooling water 35 in the pool 33, and becomes condensed water. The condensed water is injected into the reactor pressure vessel 24 through the condensed water supply pipe 22 </ b> A by driving the feed water pump 36.

本実施例は実施例2で生じる各効果を得ることができる。本実施例は水蒸気分離装置2Aを実施例1の水蒸気分離装置2よりもコンパクト化することができる。また、水蒸気の温度で水蒸気分離膜3を加熱できるので、水蒸気分離装置2Aのケーシングにヒーターを取り付ける必要がなくなる。   In the present embodiment, each effect produced in the second embodiment can be obtained. In this embodiment, the steam separator 2A can be made more compact than the steam separator 2 in the first embodiment. Further, since the water vapor separation membrane 3 can be heated at the temperature of the water vapor, it is not necessary to attach a heater to the casing of the water vapor separation device 2A.

本発明の他の好適な実施例である実施例7の原子力プラントの水蒸気処理システムを図7を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 7, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Fは、実施例3の水蒸気処理システム1Bにおいて水蒸気分離装置2を実施例5に用いられた水蒸気分離装置2Aに替え、水蒸気分離装置2Aを原子炉圧力容器24内の冷却水の水面よりも上方のドーム領域に配置した構成を有する。本実施例における水蒸気分離装置2Aの構成は実施例5の水蒸気分離装置2Aの構成と同じである。水蒸気分離装置2Aのケーシングに接続された水蒸気排出管13は原子炉格納容器25内に配置され、水蒸気排出管13の先端部は圧力抑制プール28の冷却水中に浸漬されている。逃し安全弁39が水蒸気排出管13に設けられている。水蒸気処理システム1Fの他の構成は水蒸気処理システム1Bと同じである。   In the steam treatment system 1F of the nuclear power plant of the present embodiment, the steam separator 2 in the steam treatment system 1B of the third embodiment is replaced with the steam separator 2A used in the fifth embodiment, and the steam separator 2A is replaced with a reactor pressure vessel. It has the structure arrange | positioned in the dome area | region above the water surface of the cooling water in 24. FIG. The configuration of the water vapor separation device 2A in the present embodiment is the same as that of the water vapor separation device 2A in the fifth embodiment. The water vapor discharge pipe 13 connected to the casing of the water vapor separator 2 </ b> A is disposed in the reactor containment vessel 25, and the front end of the water vapor discharge pipe 13 is immersed in the cooling water of the pressure suppression pool 28. A relief safety valve 39 is provided in the water vapor discharge pipe 13. The other structure of the steam treatment system 1F is the same as that of the steam treatment system 1B.

本実施例で用いられる水蒸気分離装置2Aに設置された管状の水蒸気分離膜3は、セラミック膜の一種で、実施例5と同じ仕様を有する中空糸膜である。このような水蒸気分離膜3が束ねられて配置される、本実施例における水蒸気分離装置2Aのケーシングの大きさも実施例5と同じであり、容積が1.69m3である。このケーシング内の全水蒸気分離膜3の総面積は1080m2である。 The tubular water vapor separation membrane 3 installed in the water vapor separation device 2A used in the present embodiment is a kind of ceramic membrane, and is a hollow fiber membrane having the same specifications as in the fifth embodiment. The size of the casing of the water vapor separation device 2A in the present embodiment in which the water vapor separation membranes 3 are bundled and arranged is the same as that in the fifth embodiment, and the volume is 1.69 m 3 . The total area of all the water vapor separation membranes 3 in this casing is 1080 m 2 .

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。原子炉圧力容器24内で崩壊熱によって発生して原子炉圧力容器24内のドーム領域に達した水蒸気は、約280℃に加熱された各水蒸気分離膜3内に流入し、各水蒸気分離膜3を透過する。水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は水蒸気排出管13に排出される。水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力が7.5MPa未満であるので、作動設定圧力が7.5〜8.0MPaである逃し安全弁39は閉じている。水蒸気の水蒸気分離膜3の透過により、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力が、徐々に上昇する。水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力の上昇によって、水蒸気分離膜3を透過する水蒸気の量が減少し、原子炉圧力容器24内の圧力も上昇する。水蒸気が水蒸気分離膜3を透過することにより、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力が逃し安全弁39の作動設定圧力である7.5MPaになったとき、逃し安全弁39が作動して開き、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側に存在する水蒸気が開いた逃し安全弁39を通過し、圧力抑制プール28の冷却水中に放出されて凝縮される。この結果、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側の圧力が作動設定圧力である7.5MPa未満になり、逃し安全弁39が閉じる。水蒸気の水蒸気分離膜3の透過により、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力が、作動設定圧力である7.5MPaになったとき、逃し安全弁39が開いて水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側に存在する水蒸気が圧力抑制プール28の冷却水中に放出される。このように、逃し安全弁39の閉状態及び開状態が繰り返されて水蒸気分離膜3を透過した水蒸気の圧力抑制プール28の冷却水中への放出停止及び放出開始が繰り返される。   For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. The water vapor generated by the decay heat in the reactor pressure vessel 24 and reaching the dome region in the reactor pressure vessel 24 flows into each water vapor separation membrane 3 heated to about 280 ° C., and each water vapor separation membrane 3 Transparent. The water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 is discharged to the water vapor discharge pipe 13. Since the pressure upstream of the safety relief valve 39 in the water vapor discharge pipe 13 is less than 7.5 MPa, the safety relief valve 39 whose operation set pressure is 7.5 to 8.0 MPa is closed. Due to the permeation of water vapor through the water vapor separation membrane 3, the pressure upstream of the relief safety valve 39 in the water vapor discharge pipe 13 gradually increases. As the pressure of the steam discharge pipe 13 on the upstream side of the relief safety valve 39 increases, the amount of steam that permeates the steam separation membrane 3 decreases, and the pressure in the reactor pressure vessel 24 also increases. When the water vapor permeates through the water vapor separation membrane 3 and the pressure on the upstream side of the water discharge pipe 13 from the safety valve 39 becomes 7.5 MPa, which is the operating set pressure of the safety valve 39, the safety relief valve 39 is When opened, the steam that exists upstream of the relief safety valve 39 in the steam discharge pipe 13 passes through the relief safety valve 39 that is opened, and is discharged into the cooling water of the pressure suppression pool 28 and condensed. As a result, the pressure upstream of the relief valve 39 in the water vapor discharge pipe 13 becomes less than 7.5 MPa, which is the operation set pressure, and the relief valve 39 is closed. When the pressure on the upstream side of the relief safety valve 39 of the steam exhaust pipe 13 becomes 7.5 MPa, which is the operation set pressure, due to the permeation of the steam through the steam separation membrane 3, the relief safety valve 39 opens and the steam exhaust pipe 13, water vapor existing upstream from the relief safety valve 39 is released into the cooling water of the pressure suppression pool 28. In this way, the closed state and the open state of the relief safety valve 39 are repeated, and the discharge stop and start of discharge of the water vapor transmitted through the water vapor separation membrane 3 into the cooling water of the pressure suppression pool 28 are repeated.

原子炉圧力容器24の内圧が7.5MPaで逃し安全弁39が作動したときにおける、水蒸気分離装置2の全水蒸気分離膜3による水蒸気の処理能力は104t/h(水蒸気分離装置2内で水蒸気分離膜3の外側領域の圧力が0.1MPa)であり、原子炉圧力容器24の内圧が7.0MPaに低下して逃し安全弁39が閉じる直前における、水蒸気分離装置2の全水蒸気分離膜3による水蒸気の処理能力は70t/h(水蒸気分離装置2内で水蒸気分離膜3の外側領域の圧力が0.1MPa)である。   When the internal pressure of the reactor pressure vessel 24 is 7.5 MPa and the relief safety valve 39 is activated, the water vapor treatment capacity of the water vapor separation device 3 of the water vapor separation device 2 is 104 t / h (the water vapor separation membrane in the water vapor separation device 2). 3 is 0.1 MPa), and the internal pressure of the reactor pressure vessel 24 is reduced to 7.0 MPa and the relief valve 39 is closed immediately before the safety valve 39 is closed. The processing capacity is 70 t / h (the pressure in the outer region of the water vapor separation membrane 3 in the water vapor separator 2 is 0.1 MPa).

本実施例は実施例5で生じる効果を得ることができる。隔離時冷却系タービン6、隔離時冷却系ポンプ7、プール33および復水器34が不要であるため、本実施例の水蒸気処理システム1Bは水蒸気処理システム1D及び1Eよりも小型化される。本実施例は水蒸気分離装置2Aを実施例1の水蒸気分離装置2よりもコンパクト化することができる。また、水蒸気の温度で水蒸気分離膜3を加熱できるので、水蒸気分離装置2Aのケーシングにヒーターを取り付ける必要がなくなる。   This embodiment can obtain the effects produced in the fifth embodiment. Since the isolation cooling system turbine 6, the isolation cooling system pump 7, the pool 33, and the condenser 34 are unnecessary, the steam treatment system 1B of this embodiment is made smaller than the steam treatment systems 1D and 1E. In this embodiment, the steam separator 2A can be made more compact than the steam separator 2 in the first embodiment. Further, since the water vapor separation membrane 3 can be heated at the temperature of the water vapor, it is not necessary to attach a heater to the casing of the water vapor separation device 2A.

逃し安全弁39の替りに開閉弁を水蒸気排出管13に設けてもよい。この開閉弁は、沸騰水型原子力プラントが正常に運転されて原子炉圧力容器24内の圧力が設定圧力に保持されているときには閉じられおり、沸騰水型原子力プラントが停止された後、崩壊熱により発生した水蒸気によって原子炉圧力容器24内の圧力が設定圧力を超えたとき、その開閉弁が自動または手動で開けられる。これにより、原子炉圧力容器24内の水蒸気が、水蒸気分離装置2Aに導かれ、水蒸気分離膜3を透過して圧力抑制プール28内の冷却水中に放出される。   An opening / closing valve may be provided in the water vapor discharge pipe 13 instead of the relief safety valve 39. This on-off valve is closed when the boiling water nuclear plant is normally operated and the pressure in the reactor pressure vessel 24 is maintained at the set pressure, and after the boiling water nuclear plant is stopped, the decay heat When the pressure in the reactor pressure vessel 24 exceeds the set pressure due to the water vapor generated by the above, the on-off valve is automatically or manually opened. As a result, the water vapor in the reactor pressure vessel 24 is guided to the water vapor separation device 2 </ b> A, passes through the water vapor separation membrane 3, and is released into the cooling water in the pressure suppression pool 28.

本発明の他の好適な実施例である実施例8の原子力プラントの水蒸気処理システムを図8を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 8, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Gは、実施例4の水蒸気処理システム1Cにおいて水蒸気分離装置2を実施例5に用いられた水蒸気分離装置2Aに替え、水蒸気分離装置2Aを原子炉圧力容器24内の冷却水の水面よりも上方のドーム領域に配置した構成を有する。本実施例における水蒸気分離装置2Aの構成は実施例5の水蒸気分離装置2Aの構成と同じである。   In the steam treatment system 1G of the nuclear power plant of this embodiment, in the steam treatment system 1C of the fourth embodiment, the steam separator 2 is replaced with the steam separator 2A used in the fifth embodiment, and the steam separator 2A is replaced with a reactor pressure vessel. It has the structure arrange | positioned in the dome area | region above the water surface of the cooling water in 24. FIG. The configuration of the water vapor separation device 2A in the present embodiment is the same as that of the water vapor separation device 2A in the fifth embodiment.

本実施例で用いられる水蒸気分離装置2Aに設置された管状の水蒸気分離膜3は、セラミック膜の一種で、実施例5と同じ仕様を有する中空糸膜である。このような水蒸気分離膜3が束ねられて配置される、本実施例における水蒸気分離装置2Aのケーシングの大きさも実施例5と同じであり、容積が1.69m3である。このケーシング内の全水蒸気分離膜3の総面積は1080m2である。 The tubular water vapor separation membrane 3 installed in the water vapor separation device 2A used in the present embodiment is a kind of ceramic membrane, and is a hollow fiber membrane having the same specifications as in the fifth embodiment. The size of the casing of the water vapor separation device 2A in the present embodiment in which the water vapor separation membranes 3 are bundled and arranged is the same as that in the fifth embodiment, and the volume is 1.69 m 3 . The total area of all the water vapor separation membranes 3 in this casing is 1080 m 2 .

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。原子炉圧力容器24内で崩壊熱によって発生して原子炉圧力容器24内のドーム領域に達した水蒸気は、約280℃に加熱された各水蒸気分離膜3内に流入し、各水蒸気分離膜3を透過する。水蒸気分離膜3を透過した水蒸気は水蒸気排出管13に排出される。水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力が9.0MPa未満であるので、作動設定圧力が9.0MPaである逃し安全弁39は閉じている。水蒸気の水蒸気分離膜3の透過により、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力が、徐々に上昇する。水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力の上昇によって、水蒸気分離膜3を透過する水蒸気の量が減少し、原子炉圧力容器24内の圧力も上昇する。原子炉圧力容器24内の圧力が9.0MPaになったとき、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力が9.0MPaになり、逃し安全弁39が開く。水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側に存在する水蒸気が逃し安全弁39を通過し、ドライウェル26に放出される。この結果、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側の圧力が作動設定圧力である9.0MPa未満になり、逃し安全弁39が閉じる。原子炉圧力容器24内の圧力の上昇に伴う水蒸気の水蒸気分離膜3の透過により、水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側での圧力が9.0MPaになったとき、逃し安全弁39が開いて水蒸気排出管13の、逃し安全弁39よりも上流側に存在する水蒸気がドライウェル26に放出される。このように、逃し安全弁39の閉状態及び開状態が繰り返されて水蒸気分離膜3を透過した水蒸気のドライウェル26への放出停止及び放出開始が繰り返される。   For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. The water vapor generated by the decay heat in the reactor pressure vessel 24 and reaching the dome region in the reactor pressure vessel 24 flows into each water vapor separation membrane 3 heated to about 280 ° C., and each water vapor separation membrane 3 Transparent. The water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 is discharged to the water vapor discharge pipe 13. Since the pressure upstream of the safety relief valve 39 in the water vapor discharge pipe 13 is less than 9.0 MPa, the safety relief valve 39 whose operation set pressure is 9.0 MPa is closed. Due to the permeation of water vapor through the water vapor separation membrane 3, the pressure upstream of the relief safety valve 39 in the water vapor discharge pipe 13 gradually increases. As the pressure of the steam discharge pipe 13 on the upstream side of the relief safety valve 39 increases, the amount of steam that permeates the steam separation membrane 3 decreases, and the pressure in the reactor pressure vessel 24 also increases. When the pressure in the reactor pressure vessel 24 becomes 9.0 MPa, the pressure on the upstream side of the relief valve 39 of the steam discharge pipe 13 becomes 9.0 MPa, and the relief valve 39 opens. Water vapor existing upstream of the safety relief valve 39 in the water vapor discharge pipe 13 passes through the safety relief valve 39 and is discharged to the dry well 26. As a result, the pressure upstream of the safety relief valve 39 in the steam discharge pipe 13 becomes less than 9.0 MPa, which is the operation set pressure, and the safety relief valve 39 is closed. When the pressure on the upstream side of the relief safety valve 39 in the steam discharge pipe 13 becomes 9.0 MPa due to the permeation of the steam through the steam separation membrane 3 as the pressure in the reactor pressure vessel 24 increases, the relief safety valve 39 Is opened, and water vapor existing upstream of the safety relief valve 39 in the water vapor discharge pipe 13 is released into the dry well 26. As described above, the closed state and the open state of the relief safety valve 39 are repeated, and the release stop and start of release of the water vapor that has passed through the water vapor separation membrane 3 to the dry well 26 are repeated.

水蒸気排出管13からドライウェル26に放出された水蒸気は、実施例4と同様に、ベント管を通して圧力抑制プール28の冷却水中に放出されて凝縮される。   The water vapor discharged from the water vapor discharge pipe 13 to the dry well 26 is discharged into the cooling water of the pressure suppression pool 28 through the vent pipe and condensed as in the fourth embodiment.

本実施例では、水蒸気分離膜3により97t/hで水蒸気が処理される。   In the present embodiment, the water vapor is processed at 97 t / h by the water vapor separation membrane 3.

本実施例は実施例5で生じる効果を得ることができる。水蒸気排出管13が短くなるので、本実施例の水蒸気処理システム1Gは水蒸気処理システム1Fよりもさらに小型化される。本実施例は水蒸気分離装置2Aを実施例1の水蒸気分離装置2よりもコンパクト化することができる。また、水蒸気の温度で水蒸気分離膜3を加熱できるので、水蒸気分離装置2Aのケーシングにヒーターを取り付ける必要がなくなる。   This embodiment can obtain the effects produced in the fifth embodiment. Since the steam discharge pipe 13 is shortened, the steam processing system 1G of the present embodiment is further downsized than the steam processing system 1F. In this embodiment, the steam separator 2A can be made more compact than the steam separator 2 in the first embodiment. Further, since the water vapor separation membrane 3 can be heated at the temperature of the water vapor, it is not necessary to attach a heater to the casing of the water vapor separation device 2A.

本発明の他の好適な実施例である実施例9の原子力プラントの水蒸気処理システムを図9を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 9, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Hは、実施例1の水蒸気処理システム1においてヨウ素ガストラップ(ヨウ素ガス除去装置)40を追加した構成を有する。ヨウ素ガストラップ40は、入口ヘッダ部5の上流に配置され、水蒸気分離装置2のケーシングに設置される。水蒸気供給管11がヨウ素ガストラップ40に接続され、ヨウ素ガストラップ40は入口ヘッダ部5に連通している。水蒸気処理システム1Hの他の構成は実施例1の水蒸気処理システム1と同じである。ヨウ素ガストラップ40は水蒸気分離装置2のケーシングに設置しないで水蒸気供給管11に設けてもよい。   The steam treatment system 1H of the nuclear power plant of the present embodiment has a configuration in which an iodine gas trap (iodine gas removal device) 40 is added to the steam treatment system 1 of the first embodiment. The iodine gas trap 40 is disposed upstream of the inlet header 5 and is installed in the casing of the water vapor separator 2. The water vapor supply pipe 11 is connected to the iodine gas trap 40, and the iodine gas trap 40 communicates with the inlet header portion 5. The other structure of the steam treatment system 1H is the same as that of the steam treatment system 1 of the first embodiment. The iodine gas trap 40 may be provided in the steam supply pipe 11 without being installed in the casing of the steam separator 2.

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。原子炉圧力容器24内で崩壊熱によって発生して原子炉圧力容器24内のドーム領域に達した水蒸気は、主蒸気配管30および水蒸気供給管11を通ってヨウ素ガストラップ40に供給される。水蒸気に含まれたヨウ素がヨウ素ガストラップ40で除去され、ヨウ素が除去された水蒸気が入口ヘッダ部5を通して水蒸気分離装置2内の管状の水素ガス分離膜3内に供給される。   For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. The steam generated by decay heat in the reactor pressure vessel 24 and reaching the dome region in the reactor pressure vessel 24 is supplied to the iodine gas trap 40 through the main steam pipe 30 and the steam supply pipe 11. The iodine contained in the water vapor is removed by the iodine gas trap 40, and the water vapor from which the iodine has been removed is supplied into the tubular hydrogen gas separation membrane 3 in the water vapor separation device 2 through the inlet header portion 5.

水蒸気処理システム1Hによる水蒸気の処理は水蒸気処理システム1と同様に行われる。このため、ここでは、水蒸気処理システム1Hにおける水蒸気の処理の説明は省略する。本実施例は実施例1で生じる各効果を得ることができる。ヨウ素ガストラップ40の設置によって、水蒸気分離膜3の劣化を防ぐことができ、水蒸気分離装置2の水蒸気透過性能の低下を防ぐことができる。   Water vapor treatment by the water vapor treatment system 1H is performed in the same manner as the water vapor treatment system 1. For this reason, description of the process of the water vapor in the water vapor treatment system 1H is omitted here. In the present embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained. By installing the iodine gas trap 40, the water vapor separation membrane 3 can be prevented from being deteriorated, and the water vapor transmission performance of the water vapor separation device 2 can be prevented from being lowered.

本発明の他の好適な実施例である実施例10の原子力プラントの水蒸気処理システムを図9を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システムは沸騰水型原子力プラントに適用される。   A steam treatment system for a nuclear power plant according to embodiment 10, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The steam treatment system for a nuclear power plant of this embodiment is applied to a boiling water nuclear power plant.

本実施例の原子力プラントの水蒸気処理システム1Iは、実施例5の水蒸気処理システム1Dにおいてヨウ素ガストラップ(ヨウ素ガス除去装置)40および40Aを追加した構成を有する。ヨウ素ガストラップ40は、水蒸気分離装置2A内の管状の各水蒸気分離膜3の一端部に対向するように水蒸気分離装置2Aのケーシングに取り付けられる。ヨウ素ガストラップ40Aは、水蒸気分離装置2A内の管状の各水蒸気分離膜3の他端部に対向するように水蒸気分離装置2Aのケーシングに取り付けられる。水蒸気処理システム1Iの他の構成は水蒸気処理システム1Dと同じである。   The steam treatment system 1I of the nuclear power plant of the present embodiment has a configuration in which iodine gas traps (iodine gas removal devices) 40 and 40A are added to the steam treatment system 1D of the fifth embodiment. The iodine gas trap 40 is attached to the casing of the water vapor separation device 2A so as to face one end of each tubular water vapor separation membrane 3 in the water vapor separation device 2A. The iodine gas trap 40A is attached to the casing of the water vapor separation device 2A so as to face the other end of each tubular water vapor separation membrane 3 in the water vapor separation device 2A. The other structure of the steam treatment system 1I is the same as that of the steam treatment system 1D.

例えば、1つの運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転が終了して沸騰水型原子力プラントが停止されたとき、または、タービントリップが生じたとき、隔離弁31,32が全閉になる。原子炉圧力容器24内で崩壊熱によって発生して原子炉圧力容器24内のドーム領域に達した水蒸気は、ヨウ素ガストラップ40,40Aに供給される。水蒸気に含まれたヨウ素がヨウ素ガストラップ40,40Aで除去され、ヨウ素が除去された水蒸気が水蒸気分離装置2内の管状の水素ガス分離膜3内に供給される。   For example, when the operation of the boiling water nuclear plant in one operation cycle is completed and the boiling water nuclear plant is stopped, or when a turbine trip occurs, the isolation valves 31 and 32 are fully closed. Water vapor generated by decay heat in the reactor pressure vessel 24 and reaching the dome region in the reactor pressure vessel 24 is supplied to iodine gas traps 40 and 40A. The iodine contained in the water vapor is removed by the iodine gas traps 40, 40 A, and the water vapor from which the iodine has been removed is supplied into the tubular hydrogen gas separation membrane 3 in the water vapor separation device 2.

水蒸気処理システム1Iによる水蒸気の処理は水蒸気処理システム1Dと同様に行われる。このため、ここでは、水蒸気処理システム1Hにおける水蒸気の処理の説明は省略する。本実施例は実施例5で生じる各効果を得ることができる。また、ヨウ素ガストラップ40および40Aを設置しているので、実施例9と同様に、水蒸気分離膜3の劣化を防ぐことができる。   Water vapor treatment by the water vapor treatment system 1I is performed in the same manner as the water vapor treatment system 1D. For this reason, description of the process of the water vapor in the water vapor treatment system 1H is omitted here. In the present embodiment, each effect produced in the fifth embodiment can be obtained. Moreover, since the iodine gas traps 40 and 40A are installed, the water vapor separation membrane 3 can be prevented from being deteriorated as in the ninth embodiment.

1,1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G,1H,1I…水蒸気処理システム、2,2A…水蒸気分離装置、3…水蒸気分離膜、4…出口ヘッダ部、5…入口ヘッダ部、6…隔離時冷却系タービン、7…隔離時冷却系ポンプ、13…水蒸気排出管、24…原子炉圧力容器、25…原子炉格納容器、26…ドライウェル、27…圧力抑制室、28…圧力抑制プール、29…復水貯蔵タンク、33…プール、34…復水器、40,40A…ヨウ素ガストラップ。   1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I ... Steam treatment system, 2, 2A ... Steam separation device, 3 ... Steam separation membrane, 4 ... Outlet header, 5 ... Inlet header, 6 ... Isolation cooling turbine, 7 ... Isolation cooling system pump, 13 ... Steam discharge pipe, 24 ... Reactor pressure vessel, 25 ... Reactor containment vessel, 26 ... Drywell, 27 ... Pressure suppression chamber, 28 ... Pressure Suppression pool, 29 ... condensate storage tank, 33 ... pool, 34 ... condenser, 40, 40A ... iodine gas trap.

Claims (7)

原子炉圧力容器を取り囲む原子炉格納容器内のドライウェルに配置されて前記原子炉圧力容器に連絡され、内部に、前記原子炉圧力容器内で発生する水蒸気を透過する環状の複数の水蒸気分離膜を収納した水蒸気分離装置と、前記水蒸気分離装置に接続され、前記水蒸気分離膜を透過した前記水蒸気を前記水蒸気分離装置の外部に排気する水蒸気排出管とを備えたことを特徴とする原子力プラントの水蒸気処理システム。   A plurality of annular steam separation membranes arranged in a dry well in a reactor containment vessel that surrounds the reactor pressure vessel, communicated with the reactor pressure vessel, and transmit water vapor generated in the reactor pressure vessel inside And a steam discharge pipe connected to the steam separator and exhausting the steam permeated through the steam separation membrane to the outside of the steam separator. Steam treatment system. 原子炉格納容器で取り囲まれた原子炉圧力容器内で冷却水の水面より上方に配置されて前記原子炉圧力容器に開放され、内部に、前記原子炉圧力容器内で発生する水蒸気を透過する環状の複数の水蒸気分離膜を収納した水蒸気分離装置と、前記水蒸気分離装置に接続され、前記水蒸気分離膜を透過した前記水蒸気を前記水蒸気分離装置の外部で前記原子炉圧力容器の外部に排気する水蒸気排出管とを備えたことを特徴とする原子力プラントの水蒸気処理システム。   An annular structure that is disposed above the surface of the cooling water in the reactor pressure vessel surrounded by the reactor containment vessel, is opened to the reactor pressure vessel, and allows water vapor generated in the reactor pressure vessel to pass therethrough. A water vapor separator that houses a plurality of water vapor separation membranes, and water vapor that is connected to the water vapor separation device and exhausts the water vapor that has permeated through the water vapor separation membrane to the outside of the reactor pressure vessel outside the water vapor separation device A steam treatment system for a nuclear power plant comprising an exhaust pipe. 前記水蒸気分離装置の上流に配置されて前記水蒸気分離装置に連絡され、前記原子炉圧力容器内で発生する水蒸気が通過するヨウ素除去装置を備えた請求項1または2に記載の原子力プラントの水蒸気処理システム。   The steam treatment of a nuclear power plant according to claim 1 or 2, further comprising an iodine removal device that is disposed upstream of the steam separation device, communicates with the steam separation device, and through which water vapor generated in the reactor pressure vessel passes. system. 前記水蒸気排出管が前記原子炉格納容器の外部に配置された隔離時冷却系タービンに接続され、前記隔離時冷却系タービンに接続された他の水蒸気排出管が前記格納容器内に形成された圧力抑制プール内に達しており、隔離時冷却系ポンプが前記隔離時冷却系タービンに連結され、前記隔離時冷却系ポンプから吐出される冷却水を導く冷却水供給管が前記原子炉圧力容器に接続される請求項1または2に記載の原子力プラントの水蒸気処理システム。   The steam discharge pipe is connected to an isolation cooling system turbine disposed outside the reactor containment vessel, and the pressure at which another steam discharge pipe connected to the isolation cooling system turbine is formed in the containment vessel The isolation cooling system pump reaches the suppression pool, the isolation cooling system pump is connected to the isolation cooling system turbine, and the cooling water supply pipe for guiding the cooling water discharged from the isolation cooling system pump is connected to the reactor pressure vessel A steam treatment system for a nuclear power plant according to claim 1 or 2. 前記水蒸気排出管が前記原子炉格納容器の外部に配置されたプール内の復水器に接続され、前記水蒸気排出管で導かれて前記復水器で生成される凝縮水を導く凝縮水供給管が前記原子炉圧力容器に接続される請求項1または2に記載の原子力プラントの水蒸気処理システム。   The water vapor discharge pipe is connected to a condenser in a pool disposed outside the reactor containment vessel, and is led by the water vapor discharge pipe to lead the condensed water generated by the condenser. The steam treatment system for a nuclear power plant according to claim 1 or 2, wherein is connected to the reactor pressure vessel. 前記水蒸気排出管が前記原子炉格納容器内に形成された圧力抑制プール内に達している請求項1または2に記載の原子力プラントの水蒸気処理システム。   The steam treatment system for a nuclear power plant according to claim 1 or 2, wherein the steam discharge pipe reaches a pressure suppression pool formed in the reactor containment vessel. 前記水蒸気排出管が前記原子炉格納容器内のドライウェルに開放されている請求項1または2に記載の原子力プラントの水蒸気処理システム。   The steam treatment system for a nuclear power plant according to claim 1 or 2, wherein the steam discharge pipe is opened to a dry well in the reactor containment vessel.
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