JP2015531492A - 原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置に関するものであり、冷却水及びその冷却水と熱交換されて蒸気発生器の蒸気を凝縮して原子炉に供給する凝縮器を含む第１及び第２被動型凝縮タンクと、原子力発電所内で使用される給水を脱気する脱気器に設けられ、前記給水を貯蔵し、前記第１及び第２被動型凝縮タンクに貯蔵された前記給水を供給する第１及び第２脱気器タンクと、タービンの駆動に使用された蒸気を凝縮して凝縮水を回収する復水器に設けられ、前記凝縮水を貯蔵し、前記貯蔵された凝縮水を前記第１及び第２脱気器タンクに供給する第１及び第２復水器タンクを含む。本発明は脱気器タンク及び復水器タンクを充水源として使用して、被動型補助給水系統の作動時間を延長する効果がある。【選択図】図２
Description
本発明は原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置に関するものであり、より詳しくは、被動型凝縮タンクに多様な充水源を介して冷却水を供給する原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置に関するものである。
原子力発電所は燃料の核分裂によって生成された熱エネルギーを利用して蒸気発生器を通過する水に熱を伝達して蒸気を発生し、発生した蒸気によってタービンと発電機を稼動して電気エネルギーを得る設備である。
原子力発電所は核燃料を保有している原子炉炉心と、原子炉から発生した熱エネルギーを２次側に伝達する原子炉冷却材系統を設計基準範囲内で安全に運転されるようにすることで原子力発電所の安全状態を維持し、放射能物質の拡散を防止するための設備が具備されるべきである。
それを達成するために、原子力発電所は事故が発生すると発電所を安全に停止するように工学的安全設備系統を備えている。工学的安全設備系統は、格納容器系統（Ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、非常用炉心冷却系統（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｃｏｒｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、被動型補助給水系統（Ｐａｓｓｉｖｅ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｆｅｅｄｗａｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）を含む。
原子力発電所は核燃料を保有している原子炉炉心と、原子炉から発生した熱エネルギーを２次側に伝達する原子炉冷却材系統を設計基準範囲内で安全に運転されるようにすることで原子力発電所の安全状態を維持し、放射能物質の拡散を防止するための設備が具備されるべきである。
それを達成するために、原子力発電所は事故が発生すると発電所を安全に停止するように工学的安全設備系統を備えている。工学的安全設備系統は、格納容器系統（Ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、非常用炉心冷却系統（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｃｏｒｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、被動型補助給水系統（Ｐａｓｓｉｖｅ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｆｅｅｄｗａｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）を含む。
前記被動型補助給水補助系統の一例である図１は、特許文献１に開示された軽水炉の被動型２次側凝縮系統を示すものである。
図１を参照する。図１によれば、従来の軽水炉の被動型２次側凝縮系統は、原子炉の熱によって蒸気を発生する蒸気発生器１０、前記蒸気発生器１０の熱をタービン側に供給する主蒸気管１１、タービンを通った蒸気が冷却水との熱交換によって凝縮された水が蒸気発生器１０に回収される主給水管１２、原子炉の運転が中断される際にタービン側への蒸気の供給を遮断し主蒸気管１１から分岐される蒸気供給管１３を介して流入される蒸気を被動型凝縮タンク３０の内部に入っている凝縮器２０での熱交換によって水に凝縮した後、凝縮器２０の出口に連結された凝縮水回収管１４を介して凝縮された水を主給水管１２に合流するように構成されており、凝縮水回収管１４には凝縮された水の逆流を防止するための逆流防止部４０が設置された構成が開示されている。
図１を参照する。図１によれば、従来の軽水炉の被動型２次側凝縮系統は、原子炉の熱によって蒸気を発生する蒸気発生器１０、前記蒸気発生器１０の熱をタービン側に供給する主蒸気管１１、タービンを通った蒸気が冷却水との熱交換によって凝縮された水が蒸気発生器１０に回収される主給水管１２、原子炉の運転が中断される際にタービン側への蒸気の供給を遮断し主蒸気管１１から分岐される蒸気供給管１３を介して流入される蒸気を被動型凝縮タンク３０の内部に入っている凝縮器２０での熱交換によって水に凝縮した後、凝縮器２０の出口に連結された凝縮水回収管１４を介して凝縮された水を主給水管１２に合流するように構成されており、凝縮水回収管１４には凝縮された水の逆流を防止するための逆流防止部４０が設置された構成が開示されている。
このような被動型２次側凝縮系統によると、ポンプのような別途の能動手段を具備せずに自然対流方式によって蒸気発生器１０から発生した蒸気を凝縮器２０で凝縮した後、蒸気発生器１０に還収して原子炉を冷却することで、原子力発電所の事故の際に原子炉の過熱を防止することができる長所がある。
前記被動型凝縮タンク３０に充水された冷却水は５０万ガロンであり、最小８時間の冷却機能を確保している。このような冷却可能時間の限定により被動型凝縮タンク３０内の冷却水が凝縮器２０と熱交換されて次第にその温度が上昇し、結局凝縮器２０を介して凝縮することができない状況が発生する。
よって、被動型凝縮タンク３０によって８時間程度の事故に対しては被動型補助給水系統が円滑に作動して冷却を行うが、最近の日本の福島原発事故のように事故が長時間持続される場合には被動型補助給水系統が作用することができなくなる問題点があった。
よって、被動型凝縮タンク３０によって８時間程度の事故に対しては被動型補助給水系統が円滑に作動して冷却を行うが、最近の日本の福島原発事故のように事故が長時間持続される場合には被動型補助給水系統が作用することができなくなる問題点があった。
前記のような問題点を解決するための本発明の課題は、被動型補助給水系統の被動型凝縮タンクに多様な充水源を付加し、長時間持続する事故にも被動型補助給水系統が円滑に作動するようにする原子力発電所の被動型補助給水系統の重水装置を提供することにある。
前記のような課題を解決するための本発明の原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置は、冷却水及びその冷却水と熱交換されて蒸気発生器の蒸気を凝縮して原子炉に供給する凝縮器を含む第１及び第２被動型凝縮タンクと、原子力発電所内で使用される給水を脱気する脱気器に設けられ、前記給水を貯蔵し、前記第１及び第２被動型凝縮タンクに貯蔵された前記給水を供給する第１及び第２脱気器タンクと、タービンの駆動に使用された蒸気を凝縮して凝縮水を回収する復水器に設けられ、前記凝縮水を貯蔵し、前記貯蔵された凝縮水を前記第１及び第２脱気器タンクに供給する第１及び第２復水器タンクを含む。
本発明は脱気器及び復水器タンクを充水源として使用するようにして、被動型補助給水系統の作動時間を延長する効果がある。
また、本発明は外部から消防ポンプ車などの冷却水供給手段で直接被動型凝縮タンクに冷却水を充水するように構成することで、長期間の原子力発電所の事故にも被動型補助給水系統が円滑に作動するようにする効果がある。
また、本発明は外部から消防ポンプ車などの冷却水供給手段で直接被動型凝縮タンクに冷却水を充水するように構成することで、長期間の原子力発電所の事故にも被動型補助給水系統が円滑に作動するようにする効果がある。
以下、本発明の好ましい実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置について添付した図面を参照して説明する。
図２は、本発明の好ましい実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置構成図である。
図２を参照する。本発明の好ましい実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置は、冷却水及びその冷却水と熱交換されて蒸気発生器の蒸気を凝縮して原子炉に供給する凝縮器を含む第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０と、原子力発電所内で使用される冷却水を脱気する脱気器に設けられた第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０と、タービンの駆動に使用された蒸気を回収する復水器に設けられた第１及び第２復水器タンク３１０，３２０を含む。
前記第１及び第２復水器タンク３１０，３２０に貯蔵された水を復水ポンプ４００を介して前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０に供給し、前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０に貯蔵された水を第１及び第２充水ポンプ４１０，４２０を介して前記第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に充水するように構成される。
また、前記第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に直結される第１及び第２供給管５１０，５２０を設けて外部から消防ポンプ車５００で冷却水を第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に直接供給することが可能であるように構成される。
図２は、本発明の好ましい実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置構成図である。
図２を参照する。本発明の好ましい実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置は、冷却水及びその冷却水と熱交換されて蒸気発生器の蒸気を凝縮して原子炉に供給する凝縮器を含む第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０と、原子力発電所内で使用される冷却水を脱気する脱気器に設けられた第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０と、タービンの駆動に使用された蒸気を回収する復水器に設けられた第１及び第２復水器タンク３１０，３２０を含む。
前記第１及び第２復水器タンク３１０，３２０に貯蔵された水を復水ポンプ４００を介して前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０に供給し、前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０に貯蔵された水を第１及び第２充水ポンプ４１０，４２０を介して前記第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に充水するように構成される。
また、前記第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に直結される第１及び第２供給管５１０，５２０を設けて外部から消防ポンプ車５００で冷却水を第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に直接供給することが可能であるように構成される。
以下、前記のように構成される本発明の好ましい実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置の構成と作用をより詳細に説明する。
まず、第１及び第２復水器タンク３１０，３２０はタービンの駆動に使用された蒸気を凝縮して再使用可能にする復水器に設けられ、通常それぞれの容量は２３万ガロン程度である。
そして、第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０は発電所プラント設備に供給される給水の中に溶解されている溶存酸素及び二酸化炭素を脱気してプラントの腐食防止の役割をする脱気器に設けられ、常に脱気のための給水が貯蔵されている。
前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０の容量は約２７万ガロンである。
事故が発生すると、前記第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に充水された冷却水によって蒸気発生器の蒸気を凝縮し、それを原子炉に再供給して実質的に原子炉を冷却する被動型補助給水系統が作動する。
まず、第１及び第２復水器タンク３１０，３２０はタービンの駆動に使用された蒸気を凝縮して再使用可能にする復水器に設けられ、通常それぞれの容量は２３万ガロン程度である。
そして、第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０は発電所プラント設備に供給される給水の中に溶解されている溶存酸素及び二酸化炭素を脱気してプラントの腐食防止の役割をする脱気器に設けられ、常に脱気のための給水が貯蔵されている。
前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０の容量は約２７万ガロンである。
事故が発生すると、前記第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に充水された冷却水によって蒸気発生器の蒸気を凝縮し、それを原子炉に再供給して実質的に原子炉を冷却する被動型補助給水系統が作動する。
上述したように、前記第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０の冷却水路は被動型補助給水系統の冷却動作を８時間程度維持するが、この時間が経過すると第１及び第２充水ポンプ４１０，４２０によって前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０に貯蔵された水が第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０それぞれに供給される。
この際、第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０で熱交換によって温度が上昇した冷却水はオーバーフローされるようにし、前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０の水が第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に供給されることで第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０内の冷却水の温度が下がり、その内部の凝縮器を介してスチーム発生器のスチームを凝縮して原子炉に供給する動作を維持するようになる。
この際、第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０で熱交換によって温度が上昇した冷却水はオーバーフローされるようにし、前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０の水が第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に供給されることで第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０内の冷却水の温度が下がり、その内部の凝縮器を介してスチーム発生器のスチームを凝縮して原子炉に供給する動作を維持するようになる。
また、前記第１及び第２復水器タンク３１０，３２０の水は復水ポンプ４００を介して前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０に供給され、持続的に第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に冷却水を充水する。
このような動作によって、被動型補助給水系統の動作時間を延長することができ、事故が長時間続く場合にも被動型補助給水系統の作動を補償することができる。
このような動作によって、被動型補助給水系統の動作時間を延長することができ、事故が長時間続く場合にも被動型補助給水系統の作動を補償することができる。
前記第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０と第１及び第２復水器タンク３１０，３２０の水を全て消尽した場合、前記第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０それぞれから原子炉建屋の外部まで延長された第１及び第２供給管５１０，５２０を介して消防ポンプ車５００の水を第１及び第２復水器タンク３１０，３２０に直接充水する。
図３は、本発明の他の実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置の構成図である。
図３を参照する。本発明の他の実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置は、前記図２の構成における第１及び第２充水ポンプ４１０，４２０を使用せず、第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０の水を第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に供給する稼動給水ポンプ４３０を使用する。
前記第１及び第２充水ポンプ４１０，４２０は従来の発電所設備には設けられていないが、稼動給水ポンプ４３０は従来の発電所設備に含まれたており、それをそのまま使用することにその差がある。
即ち、稼動給水ポンプ４３０を使用する場合には新しい設備を追加せずに従来の原子力発電所の設備をそのまま使用することができる。
他の構成と作用は上述した実施例と同じであり、それに関する詳細な説明は上述した実施例で十分に説明されているため省略する。
図３を参照する。本発明の他の実施例による原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置は、前記図２の構成における第１及び第２充水ポンプ４１０，４２０を使用せず、第１及び第２脱気器タンク２１０，２２０の水を第１及び第２被動型凝縮タンク１１０，１２０に供給する稼動給水ポンプ４３０を使用する。
前記第１及び第２充水ポンプ４１０，４２０は従来の発電所設備には設けられていないが、稼動給水ポンプ４３０は従来の発電所設備に含まれたており、それをそのまま使用することにその差がある。
即ち、稼動給水ポンプ４３０を使用する場合には新しい設備を追加せずに従来の原子力発電所の設備をそのまま使用することができる。
他の構成と作用は上述した実施例と同じであり、それに関する詳細な説明は上述した実施例で十分に説明されているため省略する。
このように、本発明は多様な充水源を使用して被動型凝縮タンクに冷却水を供給することができ、被動型補助給水系統の円滑な作動時間を延長することができる。
本発明は前記実施例に限定されず、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で多様に修正、変形されて実施されてもよいことは本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって自明である。
本発明は前記実施例に限定されず、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で多様に修正、変形されて実施されてもよいことは本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって自明である。
本発明は原子力発電所の被動型補助給水系統の被動型凝縮タンクに冷却水を持続的に供給し、原子力発電所で事故が発生すると被動型補助給水系統の正常動作時間を延長することができることにその産業上の利用可能性がある。
１１０ 第１被動型凝縮タンク
１２０ 第２被動型凝縮タンク
２１０ 第１脱気器タンク
２２０ 第２脱気器タンク
３１０ 第１復水器タンク
３２０ 第２復水器タンク
４００ 復水ポンプ
４１０ 第１充水ポンプ
４２０ 第２充水ポンプ
４３０ 稼動給水ポンプ
５００ 消防ポンプ車
５１０ 第１供給管
５２０ 第２供給管
１２０ 第２被動型凝縮タンク
２１０ 第１脱気器タンク
２２０ 第２脱気器タンク
３１０ 第１復水器タンク
３２０ 第２復水器タンク
４００ 復水ポンプ
４１０ 第１充水ポンプ
４２０ 第２充水ポンプ
４３０ 稼動給水ポンプ
５００ 消防ポンプ車
５１０ 第１供給管
５２０ 第２供給管
Claims (3)
- 冷却水及びその冷却水と熱交換されて蒸気発生器の蒸気を凝縮して原子炉に供給する凝縮器を含む第１及び第２被動型凝縮タンクと、
原子力発電所内で使用される冷却水を脱気する脱気器に設けられて、給水を貯蔵し、前記第１及び第２被動型凝縮タンクに貯蔵された前記給水を供給する第１及び第２脱気器タンクと、
タービンの駆動に使用された蒸気を凝縮して凝縮水を回収する復水器に設けられ、前記凝縮水を貯蔵し、前記貯蔵された凝縮水を前記第１及び第２脱気器タンクに供給する第１及び第２復水器タンクを含む、
原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置。 - 前記第１及び第２脱気器タンクの前記給水は、第１及び第２充水ポンプ又は稼動給水ポンプを介して供給されることを特徴とする請求項１に記載の原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置。
- 前記第１及び第２被動型凝縮タンクにそれぞれ直結される第１及び第２供給管を更に含み、原子炉建屋の外部で消防ポンプ車の水を前記第１及び第２被動型凝縮タンクに直接供給することができることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の原子力発電所の被動型補助給水系統の充水装置。
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