JP2015227830A - Cooling system of reactor container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力格納容器の冷却システムに係り、全交流電源喪失などの事故時に原子炉格納容器を静的に冷却するシステムに関する。 The present invention relates to a nuclear reactor containment cooling system, and more particularly to a system for statically cooling a reactor containment vessel in the event of an accident such as loss of all AC power.
従来の改良型沸騰水型原子炉(ABWR)においては、原子炉スクラム後に炉心で生じる崩壊熱によって原子炉圧力容器内で発生する蒸気を原子炉格納容器内のサプレッションプールに導入して凝縮させることで、原子炉圧力容器及び原子炉格納容器の加圧を防止している。また同時に、サプレッションプールに導入する蒸気で原子炉隔離時冷却系のポンプを駆動し、このポンプによりサプレッションプールの冷却水を汲み上げて原子炉圧力容器内に注水することで、炉心の冠水及び冷却を維持している。 In the conventional improved boiling water reactor (ABWR), steam generated in the reactor pressure vessel by decay heat generated in the core after the reactor scram is introduced into the suppression pool in the reactor containment vessel and condensed. Thus, pressurization of the reactor pressure vessel and the reactor containment vessel is prevented. At the same time, the reactor isolation cooling system pump is driven by the steam introduced into the suppression pool, and the pump is used to pump the cooling water from the suppression pool and inject it into the reactor pressure vessel, thereby submerging and cooling the core. Is maintained.
このように、炉心で発生する崩壊熱は、原子炉圧力容器から原子炉格納容器に移動する。残留熱除去系のポンプが作動している場合には、崩壊熱の移動により高温になったサプレッションプールの冷却水を原子炉格納容器外の熱交換器に送水し、熱交換器を介して崩壊熱を系外に除去することで、原子炉格納容器の温度及び圧力の上昇を防止している。しかし、全交流電源喪失などで残留熱除去系が作動できない場合には、原子炉格納容器の温度及び圧力が長期的に緩やかに上昇し、原子炉格納容器の放射性物質の閉じ込め機能に影響を及ぼす虞がある。 In this way, the decay heat generated in the core moves from the reactor pressure vessel to the reactor containment vessel. When the residual heat removal system pump is in operation, the cooling water of the suppression pool that has become hot due to the transfer of decay heat is sent to the heat exchanger outside the reactor containment vessel, and collapsed via the heat exchanger. By removing heat outside the system, the temperature and pressure of the reactor containment vessel are prevented from rising. However, if the residual heat removal system cannot be operated due to loss of all AC power, etc., the temperature and pressure of the reactor containment will rise gradually over the long term, affecting the containment function of radioactive materials in the containment. There is a fear.
そこで、全交流電源喪失などの事故時にポンプ等の動的機器を用いずに静的に原子炉格納容器を冷却して崩壊熱を除去するシステムとして、例えば、特許文献1に記載のものが提案されている。特許文献1に記載のシステムは、鋼製の原子炉格納容器の外周囲に外周プールを設け、原子炉格納容器表面を伝熱面として、サプレッションプールと外周プール間の温度差により外周プールに熱を伝え、最終的には、外周プールのプール水の蒸発蒸気を外部に放出するものである。このシステムは、また、コンクリート構造壁上部に設けた重力落下型非常用炉心冷却系の冷却水プールの冷却水の一部を外周プールに供給可能とし、事故時に外周プールの水位を上昇させることで外周プールの放熱特性を向上させている。 Therefore, for example, a system described in Patent Document 1 is proposed as a system that statically cools the reactor containment vessel and eliminates decay heat without using dynamic equipment such as a pump in the event of loss of all AC power, etc. Has been. In the system described in Patent Document 1, an outer peripheral pool is provided around the outer periphery of a steel reactor containment vessel, the surface of the reactor containment vessel is used as a heat transfer surface, and the outer pool is heated by a temperature difference between the suppression pool and the outer peripheral pool. In the end, the vapor of the pool water in the outer peripheral pool is discharged to the outside. This system can also supply a part of the cooling water from the cooling water pool of the gravity drop type emergency core cooling system installed on the upper part of the concrete structure wall to the outer peripheral pool, and raise the water level of the outer peripheral pool in the event of an accident. The heat dissipation characteristics of the outer pool are improved.
上記した特許文献1に記載のシステムにように、外周プールを用いて原子炉格納容器を静的に冷却する場合、外周プールのプール水が全量蒸発すると、外周プールの冷却機能が喪失してしまう。そこで、原子炉格納容器の冷却を長期間持続させるためには、外周プールの貯水量を増加させることが考えられる。この方策として、外周プールの水位を予め高く設定すること又は外周プールを外側に拡張することが挙げられる。 When the reactor containment vessel is statically cooled using the outer peripheral pool as in the system described in Patent Document 1 described above, the cooling function of the outer peripheral pool is lost when the entire amount of pool water in the outer peripheral pool evaporates. . Therefore, in order to maintain the cooling of the reactor containment vessel for a long time, it is conceivable to increase the amount of water stored in the outer peripheral pool. As this measure, the water level of the outer peripheral pool is set high in advance or the outer peripheral pool is expanded outward.
外周プールの水位を高く設定した場合、水位を高くした分の水頭に応じた圧力が原子炉格納容器の外側壁面に加わる。そのため、原子炉格納容器への過度の加圧を防止する観点から、水位を高くすることで外周プールの貯水量を増加させるには限度があり、原子炉格納容器を長期間冷却可能な貯水量を確保することは困難である。 When the water level of the outer peripheral pool is set high, a pressure corresponding to the head of water that has been increased is applied to the outer wall surface of the reactor containment vessel. Therefore, from the viewpoint of preventing excessive pressurization to the reactor containment vessel, there is a limit to increasing the amount of water stored in the outer pool by increasing the water level, and the amount of water that can cool the reactor containment vessel for a long period of time. It is difficult to ensure.
一方、外周プールを外側に拡張した場合、外周プールを内包する原子炉建屋の大型化を招くので、建設工期の長期化、建設コストの増大という問題が生じる。特に、外周プールの積極的な採用が想定される中小型炉の場合には、原子炉建屋の大型化は中小型炉の短工期という利点を大きく毀損する可能性がある。 On the other hand, when the outer peripheral pool is extended to the outside, the size of the reactor building that encloses the outer peripheral pool is increased, which causes problems such as a longer construction period and increased construction costs. In particular, in the case of a small-to-medium reactor that is expected to employ an outer peripheral pool, an increase in the size of the reactor building may greatly damage the advantage of a short construction period of the small-to-medium reactor.
また、外周プールを用いて原子炉格納容器を静的に冷却する場合、外周プールのプール水が沸点に到達すると、沸騰熱伝達により原子炉格納容器の熱が伝達される。沸騰熱伝達の方が沸点到達前のプール水の対流熱伝達よりも効率よく除熱することができるので、沸点到達後の方が除熱可能な熱量が増加する。このため、小型の外周プールの方が、大型のものより、プール水の沸点への到達時間が早く、冷却能力が高くなるので、有利である。 Further, when the reactor containment vessel is statically cooled using the outer peripheral pool, when the pool water in the outer peripheral pool reaches the boiling point, the heat of the reactor containment vessel is transmitted by boiling heat transfer. Since boiling heat transfer can remove heat more efficiently than convective heat transfer of pool water before reaching the boiling point, the amount of heat that can be removed after reaching the boiling point increases. For this reason, the small outer peripheral pool is advantageous because the time to reach the boiling point of the pool water is faster and the cooling capacity is higher than the large one.
このように、原子炉格納容器の冷却を長期間持続するために、外周プール自体の貯水量を増加させようとすると、不利な点が多い。 Thus, there are many disadvantages when trying to increase the amount of water stored in the outer peripheral pool itself in order to maintain the cooling of the reactor containment vessel for a long period of time.
そこで、外周プールを大型化させずに、原子炉格納容器の長期間冷却を可能とするには、外周プールへの給水が考えられる。外周プールへの給水は、全交流電源喪失などを考慮すると、ポンプ等の動的機器を使用せずに行える方が望ましい。また、外周プールへの給水により外周プールの水位が上昇すると、外周プールの水位を高く設定した場合と同様に、上昇した分の水頭に応じた圧力が原子炉格納容器に加わる。そのため、外周プールへの給水量を制限して、原子炉格納容器への加圧を抑制する必要がある。 Therefore, water supply to the outer peripheral pool can be considered to enable long-term cooling of the reactor containment vessel without increasing the outer peripheral pool. In consideration of the loss of all AC power, it is desirable that water supply to the outer pool can be performed without using a dynamic device such as a pump. Further, when the water level of the outer peripheral pool rises due to the water supply to the outer peripheral pool, the pressure corresponding to the raised head is applied to the reactor containment vessel, similarly to the case where the water level of the outer peripheral pool is set high. Therefore, it is necessary to limit the amount of water supplied to the outer peripheral pool and suppress the pressurization to the reactor containment vessel.
上記した特許文献1に記載のシステムおいては、コンクリート構造壁上部に設けた重力落下型非常用炉心冷却系の冷却水プールの冷却水の一部を重力により外周プールに給水している。このため、崩壊熱の長期間冷却を可能とするには、炉心冷却用の水量に加えて外周プールへ長期間補給可能な水量を保有できる大容量の冷却水プールをコンクリート構造壁上部に配置する必要がある。しかし、このような大容量の冷却水プールをコンクリート構造壁上部に配置することは、耐震性能の都合上難しい。したがって、このシステムでは、大容量の冷却水プールを設置できず、原子炉格納容器の長期間冷却は困難である。 In the system described in Patent Document 1 described above, a part of the cooling water of the cooling water pool of the gravity drop type emergency core cooling system provided on the upper part of the concrete structure wall is supplied to the outer peripheral pool by gravity. For this reason, in order to enable long-term cooling of decay heat, a large-capacity cooling water pool that can hold the amount of water that can be replenished for a long period of time to the outer peripheral pool in addition to the amount of water for core cooling is placed above the concrete structure wall There is a need. However, it is difficult to arrange such a large-capacity cooling water pool on the upper part of the concrete structure wall because of seismic performance. Therefore, in this system, a large-capacity cooling water pool cannot be installed, and it is difficult to cool the reactor containment vessel for a long time.
また、コンクリート構造壁上部に大容量の冷却水プールを配置すると、原子炉格納容器及びそれを内包する原子炉建屋が大型化することから、外周プールを拡張した場合と同様な問題が生じる。 In addition, when a large-capacity cooling water pool is arranged on the upper part of the concrete structure wall, the reactor containment vessel and the reactor building that contains the reactor containment vessel are enlarged.
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、外周プール及び原子炉格納容器を内包する原子炉建屋を大型化させずに、静的に長期間冷却できると共に、原子炉格納容器への加圧を抑制できる原子炉格納容器の冷却システムを提供するものである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object thereof is to statically cool for a long time without enlarging the reactor building containing the outer peripheral pool and the reactor containment vessel. At the same time, a reactor containment vessel cooling system capable of suppressing pressurization to the reactor containment vessel is provided.
上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、炉心を内蔵する原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器の冷却システムであって、前記原子炉格納容器の外周側に間隔を介して設けた壁面部と前記原子炉格納容器との間の空間に冷却水を貯留する外周プールと、前記壁面部の外側に設置され、前記外周プールに給水する補給水タンクと、前記外周プールと前記補給水タンクとを連通する接続管と、前記接続管に設けられ、前記補給水タンクから前記外周プールへの給水量を前記外周プールの水位に応じて調整する給水調整弁とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, a reactor containment vessel cooling system for storing a reactor pressure vessel containing a reactor core, wherein the reactor containment vessel includes: An outer peripheral pool that stores cooling water in a space between a wall surface portion provided on the outer peripheral side with a space therebetween and the reactor containment vessel, and a makeup water tank that is installed outside the wall surface portion and supplies water to the outer peripheral pool And a connection pipe that connects the outer peripheral pool and the makeup water tank, and a water supply adjustment that is provided in the connection pipe and that adjusts the amount of water supplied from the makeup water tank to the outer periphery pool according to the water level of the outer periphery pool And a valve.
本発明によれば、壁面部の外部に設置した補給水タンクから外周プールへ重力により給水し、外周プールへの給水量を外周プールの水位に応じて給水調整弁により調整するので、外周プール及び原子炉格納容器を内包する原子炉建屋を大型化させずに、原子炉格納容器を静的に長期間冷却できると共に、原子炉格納容器への加圧を抑制できる。この結果、原子力発電プラントの安全性が向上する。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, water is supplied from the makeup water tank installed outside the wall surface to the outer peripheral pool by gravity, and the amount of water supplied to the outer peripheral pool is adjusted by the water supply adjustment valve according to the water level of the outer peripheral pool. Without increasing the size of the reactor building that contains the reactor containment vessel, the reactor containment vessel can be statically cooled for a long period of time, and pressurization to the reactor containment vessel can be suppressed. As a result, the safety of the nuclear power plant is improved.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の原子炉格納容器の冷却システムの実施の形態を図面を用いて説明する。
[第1の実施の形態]
本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第1の実施の形態を図1乃至図3を用いて説明する。
図1乃至図3は本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第1の実施の形態を示すもので、図1は本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第1の実施の形態を適用した原子力発電プラントを示す概略構成図、図2は図1に示す本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第1の実施の形態を構成する給水調整弁を示す概略構成図、図3は図2に示す本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第1の実施の形態を構成する給水調整弁の開閉動作を示す説明図である。
Embodiments of a reactor containment cooling system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
A first embodiment of a reactor containment cooling system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
1 to 3 show a first embodiment of a reactor containment cooling system according to the present invention, and FIG. 1 applies the first embodiment of a reactor containment cooling system according to the present invention. 2 is a schematic configuration diagram showing a nuclear power plant, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a water supply regulating valve constituting the first embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. It is explanatory drawing which shows the opening / closing operation | movement of the water supply adjustment valve which comprises 1st Embodiment of the cooling system of the reactor containment vessel of this invention shown in FIG.
図1において、原子力発電プラントは、炉心1を内蔵する原子炉圧力容器2と、原子炉圧力容器2を格納する原子炉格納容器3とを備えている。原子炉格納容器3は、気密性を有しており、原子炉圧力容器2から放射性物質が漏洩する事態が万が一起きた場合でも、内部に放射性物質を留めて周辺環境への影響を最小にするものである。原子炉格納容器3は、例えば、鋼製で略円筒形に形成されている。
In FIG. 1, the nuclear power plant includes a
原子炉格納容器3の内部は、原子炉圧力容器2を取り囲むドライウェル4と、原子炉格納容器3の下部に設けられたサプレッションプール6を内包するウェットウェル5とで構成されている。ドライウェル4とウェットウェル5は、ダイヤフラムフロア7により区画され、ベント管8を介して相互に連通している。ベント管8は、冷却材喪失事故等の発生によりドライウェル4内に放出された蒸気をサプレッションプール6へ導くものである。
The interior of the
原子炉圧力容器2に接続される配管(図示せず)には、主蒸気逃し安全弁(図示せず)が設けられている。主蒸気逃し安全弁は、原子炉圧力容器2内の圧力が一定値以上に上昇した場合に、原子炉圧力容器2内の蒸気をサプレッションプール6に逃がすものである。
A piping (not shown) connected to the
原子力発電プラントには、残留熱除去系が設けられている。残留熱除去系は、原子炉格納容器3外に配置された熱交換器(図示せず)と、電力供給により駆動するポンプ(図示せず)とで概略構成され、炉心1で発生した崩壊熱の伝達により温度上昇したサプレッションプール6のプール水をポンプにより原子炉格納容器3外の熱交換器に送水することで、崩壊熱を系外に排出するものである。
The nuclear power plant is provided with a residual heat removal system. The residual heat removal system is roughly composed of a heat exchanger (not shown) arranged outside the
原子力発電プラントは、原子炉格納容器3の外周側に間隔(例えば、約1m)を介して設置された放射線を遮蔽するコンクリート製の生体遮蔽壁(壁面部)11を備えており、生体遮蔽壁11と原子炉格納容器3との間の空間に冷却水を貯留できる構造となっている。生体遮蔽壁11は、原子炉建屋の一部の壁面部として構成することができる。
The nuclear power plant includes a biological shielding wall (wall surface portion) 11 made of concrete that shields radiation disposed on the outer peripheral side of the
原子力発電プラントには、原子炉格納容器3と生体遮蔽壁11との間の空間に冷却水を貯留した外周プール12を備えた原子炉格納容器3の冷却システムが設けられている。この冷却システムは、サプレッションプール6に蓄熱された崩壊熱を原子炉格納容器3を介して外周プール12の冷却水に自然放熱することで、原子炉格納容器3を冷却するものである。
The nuclear power plant is provided with a
この冷却システムのように、原子炉格納容器3を介して外周プール12へ熱を伝達することでサプレッションプール6のプール水を冷却する場合、外周プール12の水位が高い程、外周プール12の冷却水と原子炉格納容器3との接触伝熱面積の増加により除熱量が増加するので、その水位はできる限り高い方が望ましい。しかし、外周プール12の冷却水とサプレッションプール6のプール水の水頭差によって、原子炉格納容器3の外側壁面が過度に加圧される虞がある。そこで、本冷却システムにおいては、外周プール12の水位を予め設定した設定値H、例えば、サプレッションプール6の(通常運転時の)水位より1m程度高い位置に制限し、原子炉格納容器3への加圧の抑制と接触伝熱面積の増加の両立を図っている。
When the pool water of the
生体遮蔽壁における所定の高さ(設定値Hより高い位置)の部分には、外周プール12の水位を制限して外周プール12内の冷却水を生体遮蔽壁11外に排出する排出孔13が設けられている。この排出孔13は、サプレッションプール6からの伝熱により外周プール12で発生した蒸気を系外へ排出して崩壊熱を系外に放出する機能も兼ねている。
A
原子力発電プラント内における生体遮蔽壁11の外側には、外周プール12に給水する補給水タンク15が設置されている。補給水タンク15と外周プール12とは、接続管16で連通されている。補給水タンク15は、例えば、原子炉格納容器3(外周プール12)と略同一面上に設置されている。補給水タンク15の初期の水面Tの位置は、外周プール12の初期の水面Pの位置よりも高い位置に設定されている。
A
接続管16は、一端側が外周プール12の側面の下端部に接続され、他端側が補給水タンク15の側面の下端部に接続されている。これにより、補給水タンク15に貯留された冷却水の大部分を外周プール12に給水可能となっている。
One end of the
接続管16には、補給水タンク15から外周プール12への給水量を外周プール12の水位に応じて調整する給水調整弁20が設けられている。給水調整弁20は、外周プール12の水位が予め設定された設定値H以上である場合に閉止され、設定値H未満である場合に開放されるように構成されている。
The
次に、本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第1の実施の形態を構成する給水調整弁の構成及び動作を図2及び図3を用いて説明する。
図2及び図3は、給水調整弁の構成及び開閉動作を示す図であり、図2は給水調整弁の開放状態を示す図、図3は給水調整弁の閉止状態を示す図である。図2、3中、矢印は弁駆動機構23の回動方向を示すものである。なお、図2及び図3において、図1に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
Next, the configuration and operation of the water supply adjusting valve constituting the first embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention will be described with reference to FIGS.
2 and 3 are diagrams showing the configuration and opening / closing operation of the water supply adjustment valve, FIG. 2 is a view showing the open state of the water supply adjustment valve, and FIG. 3 is a view showing the closed state of the water supply adjustment valve. 2 and 3, the arrows indicate the direction of rotation of the
図2及び図3において、給水調整弁20は、外周プール12の水位に応じて開閉するフロート弁であり、例えば、外周プール12の水位に応じて上下動するフロート21と、フロート21にロッド22を介して連結され、フロート21の上下動に応じて回動する弁駆動機構23と、弁駆動機構23により駆動されて接続管16を開閉する弁体(図示せず)とで主に構成されている。給水調整弁20は、外周プール12内に配置された接続管16の端部に設けられている。
2 and 3, the water
給水調整弁20は、図2に示すように、外周プール12の水位が低下して設定値H未満になると、フロート21がそれに応じて下降する。このフロート21の下方への位置変化によりロッド22を介して弁駆動機構23が一方向(矢印方向)に回動して弁体が開く。
As shown in FIG. 2, when the water level of the outer
一方、設定値H未満であった水位が上昇すると、図3に示すように、フロート21がそれに応じて上昇する。このフロート21の上方への位置変化によりロッド22を介して弁駆動機構23が一方向とは逆方向(矢印方向)に回動し、弁体が閉じる方向に作動する。給水調整弁20は、外周プール12の水位が設定値H以上になると接続管16を完全に閉止するように、フロート21の浮力やロッド22の長さ、弁駆動機構23の回動角等が調整されている。
On the other hand, when the water level that was less than the set value H rises, the
このように、給水調整弁20は、フロート21の静的な浮力のみで作動して、外周プール12の水位を設定値Hまでに制限する。すなわち、給水調整弁20により、一切の電力供給を必要とせず、動的機器なしで外周プール12への給水量が調整可能である。
In this way, the water
次に、本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第1の実施の形態の作用を図1乃至図3を用いて説明する。
図1に示す原子炉圧力容器2や配管類の一部が損傷してドライウェル4内に蒸気が放出される冷却材喪失事故が発生した場合、ドライウェル4内の圧力が上昇する。このとき、放出された蒸気は、ベント管8を通ってサプレッションプール6のプール水中に導かれて凝縮し、蒸気の熱はサプレッションプール6へ移動する。このため、原子炉格納容器3内の圧力上昇が抑制される。
Next, the operation of the first embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention will be described with reference to FIGS.
When the
また、原子炉圧力容器2内の圧力が一定値以上に高まった場合、主蒸気逃し安全弁(図示せず)を開放する。これにより、原子炉圧力容器2内の蒸気はサプレッションプール6のプール水中に導入されて凝縮し、蒸気の熱はサプレッションプール6へ移動する。このため、原子炉圧力容器2及び原子炉格納容器3内の圧力上昇が抑制される。
Further, when the pressure in the
このように、冷却材喪失事故や原子炉圧力容器2内の過度の圧力上昇の場合、ドライウェル4内又は原子炉圧力容器2内の蒸気の熱はサプレッションプール6へ移動する。蒸気から移動した熱によりサプレッションプール6の水温が上昇していくが、そのプール水が沸騰・蒸発してしまうと、最終的に原子炉格納容器3内の温度及び圧力上昇がするので、プール水の熱を除去する必要がある。
Thus, in the case of a coolant loss accident or an excessive pressure rise in the
残留熱除去系が作動する場合には、サプレッションプール6のプール水をポンプ(図示せず)で原子炉格納容器3外の熱交換器(図示せず)に送水し、サプレッションプール6の熱を原子炉格納容器3の系外に除去する。これにより、原子炉格納容器3の温度及び圧力の上昇が防止される。
When the residual heat removal system operates, the pool water of the
一方、残留熱除去系が万が一作動しない事態が発生した場合には、サプレッションプール6の水温が上昇していくが、本実施の形態においては、原子炉格納容器3の冷却システムが作動する。すなわち、温度上昇したサプレッションプール6のプール水の熱は、原子炉格納容器3の壁面を介して低温の外周プール12の冷却水に伝達され、原子炉格納容器3外に除去される。このように、サプレッションプール6のプール水はポンプ等の動的機器無しに静的に冷却され、原子炉格納容器3の温度及び圧力の上昇が防止される。
On the other hand, when a situation occurs in which the residual heat removal system does not operate, the water temperature of the
全交流電源喪失などにより残留熱除去系が作動できない状態が継続した場合を想定すると、サプレッションプール6(原子炉格納容器3)を長期間冷却する必要がある。この場合、外周プール12の冷却水は、サプレッションプール6からの熱伝達により徐々に加熱されて沸騰し、その蒸発蒸気が排出孔13から生体遮蔽壁11外へ放出される。この冷却水が蒸発してなくなると、外周プール12の冷却機能が実質的に停止してしまうが、本実施の形態においては、図2に示すように、外周プール12の冷却水が蒸発してその水位が設定値Hより低下すると、給水調整弁20が自動的に開放され、図1に示す補給水タンク15から外周プール12への給水が開始される。補給水タンク15の水面Tの初期位置が外周プール12の水面Pの初期位置(設定値H)よりも高い位置にあるので、動的機器及びこれを駆動する電力供給なしに、補給水タンク15の冷却水の自重により給水が行われる。
Assuming a case where the residual heat removal system cannot be operated due to loss of all AC power, etc., it is necessary to cool the suppression pool 6 (reactor containment vessel 3) for a long period of time. In this case, the cooling water in the outer
逆に、図3に示すように、給水により水位が設定値H以上に上昇すると、給水調整弁20が自動的に閉止し、給水が停止される。このため、外周プール12の水位が設定値Hより高くなり過ぎることがなく、サプレッションプール6と外周プール12との水頭差で生じる原子炉格納容器3への加圧を抑制できる。
Conversely, as shown in FIG. 3, when the water level rises to a set value H or more due to water supply, the water
このように、給水調整弁20は、電力供給なしに外周プール12の水位に応じて自動的に開放又は閉止されるので、全交流電源喪失等により原子炉格納容器3の長期間冷却が要求される事態が生じた場合でも、外周プール12への給水を静的に継続できると共に、原子炉格納容器3への加圧を抑制できる。
As described above, the water
給水調整弁20が万が一開いた状態で固着した場合には、重力により補給水タンク15と外周プール12の水位が等しくなるまで外周プール12へ給水されてしまう。しかし、生体遮蔽壁11の所定の高さ位置に排出孔13を設けているので、外周プール12の水位が所定の高さより上昇することを確実に防止する。このため、サプレッションプール6と外周プール12との水頭差で生じる原子炉格納容器3への過度の加圧を確実に防止できる。
If the water
また、地震等の要因により接続管16における外周プール12から補給水タンク15までの間の途中部分が破断した場合、本実施の形態においては、給水調整弁20を外周プール12内に配置した接続管16の端部に設けているので、給水調整弁20が接続管16を閉止している限り、破断部分からの外周プール12の冷却水の流出を防止できる。このため、接続管16の破断による外周プール12の冷却水の流出を考慮して、接続管16を外周プール12の上部に接続する必要がない。すなわち、接続管16を外周プール12の下端部に接続することができ、外周プール12の上部に接続するより、補給水タンク15の冷却水をより多く外周プール12へ補給することができる。さらに、接続管16の破断による外周プール12の冷却水の流出を防止するための逆止弁が不要となる。
Moreover, when the middle part between the
また、本実施の形態においては、外周プール12に給水する補給水タンク15を生体遮蔽壁11の外側に設置することで、外周プール12自体の大型化を回避しているので、外周プール12の冷却水の沸騰が大型の外周プールよりも早くなる。このため、外周プール12は、大型の外周プールより、沸点到達前の冷却水の対流熱伝達よりも効率よく除熱可能な沸騰熱伝達を活用でき、冷却能力を高めることができる。
Further, in the present embodiment, since the
ところで、本実施の形態と異なり、給水調整弁20を設けずに補給水タンク15と外周プール12とを連通させた場合、重力による給水は可能であるが、補給水タンク15と外周プール12の水位は等しくなってしまう。この場合、サプレッションプール6と外周プール12との水頭差で生じる原子炉格納容器3への過度の加圧を防止する観点から、外周プール12の水位を制限する必要があるので、補給水タンク15の水位もそれに応じて制限される。したがって、補給水タンク15の容量を増加させるためには、補給水タンク15の高さを高くできず、床面積を大きくする必要がある。このため、補給水タンク15の原子力発電プラント内における設置場所の自由度が低下する。
By the way, unlike this embodiment, when the make-up
これに対して、本実施の形態においては、外周プール12への給水量を外周プール12の水位に応じて調整可能な給水調整弁20を接続管16に設けているので、補給水タンク15の水面Tの初期位置を外周プール12の水面Pの初期位置よりも高い任意の位置に設定できる。したがって、補給水タンク15の高さや床面積又はその両方の増加により、補給水タンク15の容量を増加させることが可能となる。すなわち、本実施の形態においては、外周プール12による原子炉格納容器3の冷却持続時間を長くすることができると共に、補給水タンク15の形状や原子力発電プラント内における配置を最適化することができる。
In contrast, in the present embodiment, since the water
上述したように、本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第1の実施の形態によれば、原子炉建屋の一部としての壁面部(生体遮蔽壁11)の外部に設置した補給水タンク15から外周プール12へ重力により給水し、外周プール12への給水量を外周プール12の水位に応じて給水調整弁20により調整するので、外周プール12及び原子炉格納容器3を内包する原子炉建屋を大型化させずに、原子炉格納容器3を静的に長期間冷却できると共に、原子炉格納容器3への加圧を抑制できる。この結果、原子力発電プラントの安全性が向上する。
As mentioned above, according to the first embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention, a makeup water tank installed outside the wall surface (biological shielding wall 11) as a part of the
また、本実施の形態によれば、給水調整弁20を外周プール12の水位に応じて開閉するフロート弁としたので、全交流電源喪失等が生じた場合でも、電力供給なしで浮力により静的に作動する給水調整弁20により、外周プール12への給水を継続できると共に、原子炉格納容器3への加圧を抑制できる。
Further, according to the present embodiment, since the water
[第2の実施の形態]
次に、本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第2の実施の形態を図4を用いて説明する。
図4は本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第2の実施の形態を示す概略構成図である。なお、図4において、図1乃至図3に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the reactor containment cooling system of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
図4に示す本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第2の実施の形態は、第1の実施の形態を構成する給水調整弁20が外周プール12の水位に応じて開閉するフロート弁であるのに対して、給水調整弁40を外周プール12の水位に基づいて開閉制御される電動弁としたものである。
The second embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention shown in FIG. 4 is a float valve in which the water
具体的には、外周プール12には、外周プール12の水位を計測する水位計41が設置されている。水位計41には、水位計41で計測された水位に基づいてその開閉が制御される給水調整弁40が接続されている。給水調整弁40は、外周プール12内に配置された接続管16の端部に設けられている。水位計41及び給水調整弁40は、バッテリ(図示せず)により駆動され、全交流電源喪失時においても作動可能となっている。本実施の形態においても、給水調整弁40を開放することで、ポンプなどの動的機器を用いず、補給水タンク15の冷却水の自重により外周プール12に給水が行われる。
Specifically, a
上述した本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第2の実施の形態によれば、前述した第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
また、本実施の形態によれば、水位計41で計測された水位に基づいて給水調整弁40を開閉するので、外周プール12の水位に応じて外周プール12への給水量を細かく調整することができる。この結果、外周プール12とサプレッションプール6の水頭差による原子炉格納容器3への加圧の抑制と接触伝熱面積(除熱量)の増加の両立を精度良く行うことができる。
Moreover, according to this Embodiment, since the water
[第3の実施の形態]
次に、本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第3の実施の形態を図5を用いて説明する。
図5は本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第3の実施の形態を示す概略構成図である。なお、図5において、図1乃至図4に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 4 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
図5に示す本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第3の実施の形態は、第1の実施の形態を構成する補給水タンク15が外周プール12と同一面上に配置されているのに対して、補給水タンク55を原子力発電プラントの敷地内における外周プール12の設置面よりも高所に配置するものである。高所に配置された補給水タンク55の底面に、外周プール12と補給水タンク55とを連通する接続管56の一端が接続されている。
In the third embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention shown in FIG. 5, the
上述した本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第3の実施の形態によれば、前述した第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 According to the third embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
また、本実施の形態によれば、補給水タンク55を原子力発電プラントの敷地内における外周プール12の設置面よりも高所に配置したので、敷地内に津波等が侵入した場合も影響を受けにくくなる。
In addition, according to the present embodiment, the
さらに、高所に配置された補給水タンク55の底面に接続管56を接続しているので、補給水タンク55の冷却水の全量を外周プール12に給水することができる。この結果、外周プール12による原子炉格納容器3の冷却を更に長期間持続させることができる。
Furthermore, since the
[第4の実施の形態]
次に、本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第4の実施の形態を図6を用いて説明する。
図6は本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第4の実施の形態を示す概略構成図である。図6中、矢印は補給される冷却水の流れ方向を示している。なお、図6において、図1乃至図5に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention. In FIG. 6, the arrows indicate the flow direction of the coolant to be replenished. In FIG. 6, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 5 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
図6に示す本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第4の実施の形態は、第3の実施の形態を構成する補給水タンク55に代えて、追加の補給装置67を用いて冷却水を外部から補給可能な構造の補給水タンク65とするものである。
The fourth embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention shown in FIG. 6 uses an
補給装置67として、例えば、消防車を用いることを想定する。この場合、補給水タンク65に消防ホースと接続可能な接続プラグ(図示せず)を設けておく。これにより、外部の水源から冷却水を補給水タンク65内に補給できる。また、補給水タンク65を消防車の放水により給水可能な構造としてもよい。
As the replenishing
また、補給水タンク65を人間がアクセスしやすい場所に設置しておく。これにより、消防車等の補給装置67を補給水タンク65近傍に容易に持ち込むことが可能となる。このため、外周プール12に直接給水するよりも、補給装置67を用いて容易に給水作業を行うことができる。
In addition, the
上述した本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第4の実施の形態によれば、前述した第3の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 According to the fourth embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention described above, the same effects as those of the third embodiment described above can be obtained.
また、本実施の形態によれば、補給水タンク65を、補給装置67を用いて外部から冷却水を補給可能な構造としたので、外周プール12への給水を更に長期間持続できる。この結果、原子炉格納容器3の冷却を更に長期間持続できる。
Further, according to the present embodiment, the
[その他]
なお、上述した本実施の形態においては、サプレッションプールを有する圧力抑制型の鋼製原子炉格納容器を備えた沸騰水型原子炉の原子力発電プラントに適用した例を説明した。しかし、本発明の原子炉格納容器の冷却システムは、沸騰水型、加圧水型の原子炉を問わず適用可能である。また、他の形式の原子炉格納容器を備える原子炉にも適用可能である。
[Others]
In addition, in this Embodiment mentioned above, the example applied to the nuclear power plant of the boiling water reactor provided with the pressure suppression type steel reactor containment vessel which has a suppression pool was demonstrated. However, the reactor containment vessel cooling system of the present invention can be applied to both boiling water and pressurized water reactors. Moreover, it is applicable also to a nuclear reactor provided with other types of reactor containment vessels.
例えば、原子炉格納容器内にサプレッションプールを設置していない場合でも、原子炉格納容器内の蒸気の対流により高温なった原子炉格納容器の壁面を介して外周プールに熱が伝達されるので、外周プールへの給水が持続する限り、原子炉格納容器の長期冷却が可能である。 For example, even when a suppression pool is not installed in the reactor containment vessel, heat is transferred to the outer pool through the wall of the reactor containment vessel that has become hot due to the convection of steam in the reactor containment vessel. As long as the water supply to the outer pool continues, the reactor containment vessel can be cooled for a long time.
また、原子炉格納容器がコンクリート製の場合でも、鋼製の場合より熱伝導率が低くて除熱効率が低下するが、外周プールへの給水が持続する限り、原子炉格納容器の長期冷却が可能である。 Also, even if the reactor containment vessel is made of concrete, the thermal conductivity is lower than that of steel and the heat removal efficiency is reduced, but as long as the water supply to the outer peripheral pool continues, the reactor containment vessel can be cooled for a long time It is.
なお、上述した本発明の原子炉格納容器の冷却システムの第2の実施の形態においては、給水調整弁40として電動弁を用いた例(図5参照)を示したが、エア駆動弁等の駆動源が異なる弁を用いることもできる。例えば、エアボンベを設置することで、エアで給水調整弁を駆動する。この場合においても、給水調整弁を水位計41で計測された水位に基づいて開閉可能であるので、第2の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
In the second embodiment of the reactor containment vessel cooling system of the present invention described above, an example in which an electric valve is used as the water supply adjustment valve 40 (see FIG. 5) is shown. It is also possible to use valves with different driving sources. For example, a water supply adjustment valve is driven by air by installing an air cylinder. Even in this case, since the water supply adjustment valve can be opened and closed based on the water level measured by the
また、本発明は上述した第1乃至第4の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。 Further, the present invention is not limited to the first to fourth embodiments described above, and includes various modifications. The above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. For example, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, or replace another configuration for a part of the configuration of each embodiment.
1 炉心
2 原子炉圧力容器
3 原子炉格納容器
11 生体遮蔽壁(壁面部)
12 外周プール
13 排出孔
15、55、65 補給水タンク
16、56 接続管
20、40 給水調整弁
41 水位計
1
12 outer
Claims (9)
前記原子炉格納容器の外周側に間隔を介して設けた壁面部と前記原子炉格納容器との間の空間に冷却水を貯留する外周プールと、
前記壁面部の外側に設置され、前記外周プールに給水する補給水タンクと、
前記外周プールと前記補給水タンクとを連通する接続管と、
前記接続管に設けられ、前記補給水タンクから前記外周プールへの給水量を前記外周プールの水位に応じて調整する給水調整弁とを備えた
ことを特徴とする原子炉格納容器の冷却システム。 A reactor containment vessel cooling system for storing a reactor pressure vessel containing a reactor core,
An outer peripheral pool for storing cooling water in a space between a wall surface portion provided on the outer peripheral side of the reactor containment vessel via a space and the reactor containment vessel;
A replenishment water tank installed outside the wall portion and supplying water to the outer peripheral pool;
A connecting pipe communicating the outer peripheral pool and the makeup water tank;
A reactor containment vessel cooling system, comprising: a water supply adjustment valve that is provided in the connection pipe and adjusts a water supply amount from the makeup water tank to the outer peripheral pool according to a water level of the outer peripheral pool.
前記給水調整弁は、前記外周プール内に配置した前記接続管の端部に設けられた
ことを特徴とする原子炉格納容器の冷却システム。 The reactor containment vessel cooling system according to claim 1,
The reactor containment vessel cooling system, wherein the water supply regulating valve is provided at an end of the connection pipe disposed in the outer peripheral pool.
前記給水調整弁は、前記外周プールの水位に応じて開閉するフロート弁である
ことを特徴とする原子炉格納容器の冷却システム。 The reactor containment vessel cooling system according to claim 2,
The reactor containment vessel cooling system, wherein the water supply adjustment valve is a float valve that opens and closes according to the water level of the outer peripheral pool.
前記外周プールに設置され、前記外周プールの水位を計測する水位計を更に備え、
前記給水調整弁は、前記水位計で計測された水位に基づいて開閉制御される弁である
ことを特徴とする原子炉格納容器の冷却システム。 The reactor containment vessel cooling system according to claim 2,
A water level meter installed in the outer peripheral pool and measuring the water level of the outer peripheral pool;
The reactor containment vessel cooling system, wherein the water supply adjustment valve is a valve that is controlled to open and close based on a water level measured by the water level gauge.
前記給水調整弁は、バッテリで駆動可能な電動弁である
ことを特徴とする原子炉格納容器の冷却システム。 The reactor containment vessel cooling system according to claim 4,
The water supply regulating valve is an electric valve that can be driven by a battery.
前記給水調整弁は、エアで駆動可能な弁である
ことを特徴とする原子炉格納容器の冷却システム。 The reactor containment vessel cooling system according to claim 4,
The water supply regulating valve is a valve that can be driven by air.
前記壁面部における所定の高さ位置に、前記外周プールの冷却水を排出可能な排出孔を設ける
ことを特徴とする原子炉格納容器の冷却システム。 The reactor containment vessel cooling system according to any one of claims 1 to 6,
A reactor containment vessel cooling system, wherein a discharge hole capable of discharging the cooling water of the outer peripheral pool is provided at a predetermined height position in the wall surface portion.
前記補給水タンクは、前記外周プールより高所に配置され、
前記補給水タンクの底面に前記接続管を接続する
ことを特徴とした原子炉格納容器の冷却システム。 The reactor containment vessel cooling system according to any one of claims 1 to 6,
The makeup water tank is arranged at a higher position than the outer peripheral pool,
The reactor containment vessel cooling system, wherein the connecting pipe is connected to a bottom surface of the makeup water tank.
前記補給水タンクは、外部から冷却水を補給可能である
ことを特徴とした原子炉格納容器の冷却システム。 The reactor containment vessel cooling system according to any one of claims 1 to 6,
The reactor containment vessel cooling system, wherein the makeup water tank can be replenished with cooling water from the outside.
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