JP2015034734A - Steam processing system of nuclear power plant - Google Patents
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Abstract
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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-
2013
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