JP2016223814A - Heat removal device and nuclear reactor facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、除熱装置、および原子炉設備に関する。 Embodiments described herein relate generally to a heat removal apparatus and nuclear reactor equipment.
原子炉設備を備える原子力発電所において、原子炉圧力容器に接続している冷却材配管などが破断した場合、原子炉格納容器内に高温・高圧の原子炉一次冷却材(以下、「冷却材」という。)が放出される原子炉冷却材損失事故(以下、「LOCA」という。)が起こる可能性がある。 In a nuclear power plant equipped with nuclear reactor equipment, when coolant piping connected to the reactor pressure vessel breaks, high-temperature and high-pressure reactor primary coolant (hereinafter referred to as “coolant”) is contained in the reactor containment vessel. A reactor coolant loss accident (hereinafter referred to as “LOCA”) may occur.
例えば、沸騰水型原子力発電所でLOCAが発生した場合、原子炉格納容器内のドライウェルに高温及び高圧の冷却材が放出されると、ドライウェル内の温度及び圧力が急激に上昇する。LOCA時に放射性物質が原子炉格納容器外に放出されることを防ぐため、原子力発電所は、原子炉格納容器の設計温度および設計圧力に到達する前にドライウェル内に放出された高温及び高圧の冷却材を、ベント管を通じて圧力抑制室内に放出し、サプレッションプール(以下、「圧力抑制室」という。)内にあるサプレッションプール水(以下、「プール水」という。)に吸収させることで、原子炉格納容器内の温度及び圧力を低減させる構造となっている。 For example, when LOCA occurs in a boiling water nuclear power plant, when high-temperature and high-pressure coolant is released to the dry well in the reactor containment vessel, the temperature and pressure in the dry well rapidly increase. In order to prevent radioactive material from being released outside the containment during LOCA, the nuclear power plant is responsible for the high temperature and high pressure released into the drywell before reaching the design and design pressure of the containment. The coolant is discharged into the pressure suppression chamber through the vent pipe and absorbed into the suppression pool water (hereinafter referred to as “pool water”) in the suppression pool (hereinafter referred to as “pool water”). The temperature and pressure in the furnace containment vessel are reduced.
また、LOCAが起きた際、冷却材配管の破断によって冷却材が原子炉圧力容器に戻らず喪失すると、原子炉圧力容器内の水位が低下して炉心が露出し、炉心で発生する崩壊熱の冷却が不十分になり、炉心融解の可能性がある過酷事故(SA)が起こる可能性がある。そこで、原子力発電所では、万全の安全性を期すため、非常用炉心冷却系や格納容器冷却系およびそれらの熱を最終ヒートシンクへ移送する補機冷却系などが備えられ、原子炉圧力容器の破損を防止すると共に炉心で発生する崩壊熱を長期に亘って除去できるようになっている。非常用炉心冷却系として、例えば、プール水を水源とした非常用炉心冷却装置(以下、「ECCS」という。)などが備えられており、ECCSが作動することで、原子炉圧力容器内に冷却水が注入され、炉心を冠水することで、炉心溶融を防いでいる。 Also, when LOCA occurs, if the coolant is lost without returning to the reactor pressure vessel due to the breakage of the coolant piping, the water level in the reactor pressure vessel is lowered, the core is exposed, and the decay heat generated in the core Severe accidents (SA) can occur where cooling is inadequate and core melting is possible. Therefore, nuclear power plants are equipped with an emergency core cooling system, a containment vessel cooling system, and an auxiliary cooling system that transfers these heats to the final heat sink to ensure complete safety. In addition, the decay heat generated in the core can be removed over a long period of time. As an emergency core cooling system, for example, an emergency core cooling device (hereinafter referred to as “ECCS”) using pool water as a water source is provided. When the ECCS is operated, the reactor pressure vessel is cooled. Water is injected and the core is submerged to prevent core melting.
万一、原子炉圧力容器の温度上昇に伴い、原子炉圧力容器が破損してしまった場合、炉心溶融物はドライウェル下部に落下し、原子炉圧力容器から外に出てプール水と直接接触すると、大量の水蒸気が発生する。そして、この水蒸気から生じた水素ガスの濃度上昇に伴い原子炉格納容器内の圧力上昇や水蒸気爆発が起こる可能性がある。このような場合には、除熱装置を用いて、原子炉格納容器内の除熱を行い、水素分圧を低減させたり、水蒸気を凝縮させることにより、原子炉格納容器内の圧力上昇及び水蒸気爆発などを防止し、原子炉の安全性を確保するようにしている。 Should the reactor pressure vessel break down as the reactor pressure vessel temperature rises, the core melt will fall to the bottom of the drywell and come out of the reactor pressure vessel and come into direct contact with the pool water. A large amount of water vapor is then generated. As the concentration of hydrogen gas generated from the water vapor increases, the pressure inside the reactor containment vessel or the water vapor explosion may occur. In such a case, a heat removal device is used to remove heat in the reactor containment vessel, thereby reducing the hydrogen partial pressure or condensing the steam, thereby increasing the pressure in the reactor containment vessel and the steam. It prevents explosions and ensures the safety of the reactor.
従来の除熱装置では、例えば、水貯蔵タンク内の水が、圧力抑制室のプール水中に水没されているジェットポンプに供給されると、ジェットポンプにより、圧力抑制室の水は代替注水ポンプの吸込側に吸い込まれる。そして、代替注水ポンプの吸込側に供給された水は、冷却された後、原子炉圧力容器内に供給され、炉心および原子炉格納容器の冷却に用いられ、原子炉を冷温停止させることを可能としている。 In the conventional heat removal apparatus, for example, when the water in the water storage tank is supplied to a jet pump submerged in the pool water of the pressure suppression chamber, the water in the pressure suppression chamber is replaced by an alternative water injection pump by the jet pump. It is sucked into the suction side. And the water supplied to the suction side of the alternative water injection pump is cooled and then supplied into the reactor pressure vessel and used to cool the reactor core and the containment vessel. It is said.
しかしながら、従来の除熱装置では、注水ポンプを稼働させるための動力が必要であるか、電力がなくなった場合の対応などは十分に考慮されていなかった。今後、原子炉の更なる安全性を確保する上で、電力が無くても原子炉内に冷却材を供給して、原子炉を有効に冷却できる除熱装置が要請されている。 However, in the conventional heat removal apparatus, the power for operating the water injection pump is necessary, or the countermeasure when the power is lost has not been sufficiently considered. In the future, in order to ensure further safety of the reactor, there is a demand for a heat removal device that can cool the reactor effectively by supplying coolant into the reactor without power.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、電力を用いることなく原子炉圧力容器内にプール水を供給することができる除熱装置、および原子炉設備を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a heat removal apparatus and a reactor facility that can supply pool water into a reactor pressure vessel without using electric power.
一の実施形態による除熱装置は、原子炉圧力容器を収容した原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器の内部に放出された蒸気を凝縮するプール水を収容した圧力抑制室とを備えた原子炉設備に用いられる除熱装置であって、前記原子炉格納容器の内部の前記蒸気が供給可能に構成された蒸気供給管と、前記プール水が供給されるノズル部、スロート部およびディフューザ部を備え、前記蒸気供給管からの前記蒸気を前記ノズル部にて前記スロート部に向け供給し、前記ディフューザ部の下流側に前記プール水が吐出可能に構成された蒸気インジェクターと、前記蒸気インジェクターと前記原子炉圧力容器とを連結する水供給管と、を具備してなる。 A heat removal apparatus according to an embodiment includes a nuclear reactor containment vessel that contains a reactor pressure vessel, and a pressure suppression chamber that contains pool water that condenses steam released into the reactor containment vessel. A heat removal apparatus for use in nuclear reactor equipment, a steam supply pipe configured to be able to supply the steam inside the reactor containment vessel, a nozzle unit, a throat unit, and a diffuser unit to which the pool water is supplied A steam injector configured to supply the steam from the steam supply pipe to the throat section at the nozzle section, and to discharge the pool water to the downstream side of the diffuser section, and the steam injector; And a water supply pipe connecting the reactor pressure vessel.
別の実施形態による原子炉設備は、原子炉圧力容器を収容する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器から供給された蒸気の凝縮を行なうプール水を収容した圧力抑制室と、上記の除熱装置と、を具備してなる。 A reactor installation according to another embodiment includes a reactor containment vessel that contains a reactor pressure vessel, a pressure suppression chamber that contains pool water for condensing steam supplied from the reactor containment vessel, and the above-described removal. And a heat device.
本発明によれば、電力を用いることなくプール水を原子炉圧力容器内に供給することができる。 According to the present invention, pool water can be supplied into a reactor pressure vessel without using electric power.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
(第1の実施形態)
第1の実施形態による除熱装置を適用した原子炉設備について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、原子炉設備の高さ方向の一方を上または上方といい、原子炉設備の高さ方向の他方を下または下方という場合がある。
(First embodiment)
The nuclear reactor equipment to which the heat removal apparatus according to the first embodiment is applied will be described with reference to the drawings. In the following description, one of the reactor facilities in the height direction may be referred to as “upper” or “upper”, and the other of the reactor facilities in the height direction may be referred to as “lower” or “lower”.
図1は、第1の実施形態による除熱装置を適用した原子炉設備の構成を示す図である。図1に示すように、原子炉設備10Aは、原子炉圧力容器11、原子炉格納容器12、ベント管13、圧力抑制室14、除熱装置15A、および熱交換器(熱交換部)16を有する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a nuclear reactor facility to which a heat removal apparatus according to the first embodiment is applied. As shown in FIG. 1, a reactor facility 10 </ b> A includes a
原子炉圧力容器11は、炉心21を内蔵し、原子炉格納容器12内のドライウェル22に収容されている。原子炉圧力容器11には、主蒸気管23が接続されている。主蒸気管23は、原子炉圧力容器11の外側に配置されている蒸気タービン(図示しない)に接続されている。原子炉圧力容器11の内部で発生した水蒸気は、主蒸気管23を通って、図示しない蒸気タービンに供給される。
The
原子炉格納容器12内で主蒸気管23の途中には主蒸気逃がし安全弁24が設けられている。主蒸気逃がし安全弁24の下流側には逃し安全弁放出管25が連結され、逃し安全弁放出管25の排出口が圧力抑制室14内に設けられている。逃し安全弁放出管25は、主蒸気逃がし安全弁24からベント管13内を通って、圧力抑制室14内に連絡されている。
A main steam
原子炉格納容器12は、原子炉建屋内に設置されており、内部のドライウェル22に原子炉圧力容器11を収容している。
The
ベント管13は、原子炉格納容器12の下部の周方向に所定の間隔で複数接続され、原子炉格納容器12と圧力抑制室14とを連結している。原子炉格納容器12と圧力抑制室14とはベント管13により連通されており、原子炉格納容器12内に放出された蒸気は、ベント管13により圧力抑制室14内に供給される。
A plurality of
圧力抑制室14は、原子炉格納容器12の下部外周を同心円状に囲むように円環状に形成されている。圧力抑制室14は、その内部にプール水W1を収容しており、原子炉格納容器12からベント管13を介して供給された蒸気の凝縮を行なっている。本実施形態では、主蒸気逃がし安全弁24の開弁により、原子炉格納容器12のドライウェル22内へ放出された蒸気は、ベント管13により圧力抑制室14内のプール水W1中に供給されて冷却し凝縮される。なお、本実施形態では、ドライウェル22内へ放出された蒸気は、蒸気のみに限定されるものではなく、蒸気と水の混合物、蒸気と他の添加物の混合物、または蒸気と水と添加物との混合物なども含まれるものとする。
The
除熱装置15Aは、原子炉圧力容器11にプール水W1を供給して原子炉圧力容器11を冷却するためのものであり、蒸気インジェクター31Aと、蒸気供給管32Aと、水供給管33と、吐出弁34とを有する。
The
蒸気インジェクター31Aは、圧力抑制室14内のプール水W1中に水没された状態で設けられている。蒸気インジェクター31Aは、その給水口31aに蒸気供給管32Aの先端が一部挿入され、プール水W1を排出する吐出口31bに水供給管33が接続されている。
The steam injector 31 </ b> A is provided in a state of being submerged in the pool water W <b> 1 in the
蒸気インジェクター31Aは、図2に示すように、ノズル部35と、スロート部38と、ディフューザ部39とを備え、これらが上流側から順に直列に配置されてその流路を構成している。
As shown in FIG. 2, the steam injector 31 </ b> A includes a
ノズル部35は、導入部36と、混合部37とで構成されている。導入部36および混合部37は、いずれも蒸気流の進行方向に向かって内部断面積が縮小する形状を有している。本実施形態では、導入部36および混合部37は、いずれも断面が円形であるが、矩形などの他の形状でもよい。
The
導入部36は、ノズル状の蒸気導入部36aと、水導入部36bとを有する。蒸気導入部36aは、蒸気供給管32Bから供給された蒸気を導入する。水導入部36bは、蒸気導入部36aの外周に形成され、圧力抑制室14内のプール水W1を導入する。蒸気はノズル状の蒸気導入部36aによって噴流状となって蒸気インジェクター31A内に導入される。また、水導入部36bから導入されたプール水W1は、蒸気導入部36aから導入された噴流状の蒸気と、蒸気の外周側から合流し、混合される。
The
混合部37では、プール水W1と蒸気とを混合し、気液混合状態の流体が形成される。蒸気はプール水W1によって急激に冷却されて凝縮し、その体積が大幅に減少するため、蒸気インジェクター31A内には蒸気の凝縮に伴い空間が生じ、混合部37の内部では負圧が生じる。これによって、蒸気の凝縮に伴い生じた空間に、プール水W1が蒸気インジェクター31Aの給水口31aから吸い込まれ、水導入部36bを通って、蒸気インジェクター31A内に侵入する。また、混合部37の内部に生じる負圧により、蒸気インジェクター31A内に導入される蒸気の流速が高まり、給水口31aから吸い込まれたプール水W1の流速も高まる。
In the mixing
スロート部38は、混合部37の出口側であってかつディフューザ部39の入口側に形成されている。本実施形態では、スロート部38は断面が円形であるが、断面が矩形などの他の形状でもよい。スロート部38は混合部37からディフューザ部39にわたる部分で内部断面積が最も小さい部分である。そのため、プール水W1はスロート部38を通過する際に流速が最も高くなる。
The
ディフューザ部39は、スロート部38からプール水W1の進行方向に向かって内部断面積が拡大する形状を有している。本実施形態では、ディフューザ部39は断面円形であるが、断面が矩形などの他の形状でもよい。ディフューザ部39の内部断面積は拡大しているため、プール水W1は流速が低くなるとともに圧力が高められる。その結果、ディフューザ部39では、プール水W1は圧力が高められ、吐出口31bからプール水W2として吐出される。
The
すなわち、本実施形態では、の蒸気インジェクター31Aは、ノズル部35にて蒸気供給管32Bからの蒸気をスロート部38に向けて供給し、ノズル部35からディフューザ部39の下流側にプール水W1を吐出させることができるように構成されている。
That is, in the present embodiment, the
蒸気供給管32Aは、原子炉格納容器12に連通するベント管13と蒸気インジェクター31Aとの間に設けられ、原子炉格納容器12のドライウェル22と蒸気インジェクター31Aとを接続している。LOCA等が発生した場合には、蒸気供給管32Aは、原子炉圧力容器11の内部で発生した水蒸気を、原子炉格納容器12内を経由して蒸気インジェクター31Aに供給可能に構成されている。蒸気供給管32Bの蒸気導入部36aは、蒸気インジェクター31Aの軸方向に対する径方向が狭くなる導入部36内に位置するように配置されている。
The
水供給管33は、蒸気インジェクター31Aと原子炉圧力容器11とを連結しており、蒸気インジェクター31Aのディフューザ部39の吐出口31bに連通している。吐出されたプール水W2は、蒸気インジェクター31Aから水供給管33に吐出される。
The
なお、水供給管33は、原子炉圧力容器11に接続される他に、原子炉格納容器12に接続され、原子炉格納容器12内に水を供給するようにしてもよい。また、水供給管33は、原子炉圧力容器11に接続されているが、水供給管33の下流側の一部は、給水系、高圧炉心スプレイ系、炉心スプレイ系、低圧注水系など原子炉につながる配管など他の系統の既設の冷却材供給管に接続してもよい。
The
吐出弁34は、蒸気インジェクター31Aの吐出口31bに設けられている。吐出弁34は、通常、蒸気インジェクター31Aの吐出口31bを閉じているが、原子炉の事故時などに、蒸気インジェクター31A内に供給される蒸気の吐出力が大きくなり、吐出口31bから吐出されるプール水W2の圧力が上昇すると、吐出弁34は開いて、蒸気インジェクター31Aからプール水W2が水供給管33に供給される。なお、本実施形態では、吐出弁34を設けているが、設けなくてもよい。
The discharge valve 34 is provided in the
熱交換器16は、水供給管33の途中に設けられ、水供給管33を流れるプール水W2を冷却する。熱交換器16は、プール水W2を冷却できるものであればよく、例えば、エアフィンクーラー等が用いられる。エアフィンクーラーは、例えば、プール水W2を通水する熱交換器と、この熱交換器の外面に配設された複数の空冷用のフィンと、これら熱交換器と空冷フィンに空気を送風する送風機とを備えている。
The
次ぎに、除熱装置15Aの動作について説明する。まず、原子炉設備10内で事故などが発生しておらず、通常運転が行われている場合には、原子炉圧力容器11の内部で発生した水蒸気は、主蒸気管23を通って、図示しない蒸気タービンに供給される。
Next, the operation of the
一方、原子炉設備10内でLOCAなど原子炉事故などが発生し、炉心21の崩壊熱により原子炉圧力容器11の圧力が上昇した場合、原子炉圧力容器11内の蒸気は、主蒸気逃がし安全弁24を開いて、原子炉格納容器12内に放出させ、原子炉圧力容器11内が減圧される。そして、原子炉格納容器12内に放出された蒸気は、ベント管13を通って圧力抑制室14内のプール水W1に導入され、冷却されて凝縮される。
On the other hand, when a nuclear accident such as LOCA occurs in the reactor facility 10 and the pressure of the
また、ベント管13から蒸気供給管32Aに供給された蒸気は、図2に示すように、蒸気供給管32Aの蒸気導入部36aから噴出させ、蒸気インジェクター31Aに流入させる。蒸気導入部36aから噴出した蒸気は、蒸気導入部36aの外周に形成された水導入部36bから流入されるプール水W1と混合される。このとき、蒸気は、プール水W1によって急激に冷却されて凝縮し、その体積が大幅に減少する。そのため、蒸気インジェクター31A内には蒸気の凝縮に伴い空間が生じ、混合部37の内部では負圧が生じる。この蒸気の凝縮に伴い生じた空間に、プール水W1が蒸気インジェクター31Aの給水口31aから吸い込まれて、水導入部36bから蒸気インジェクター31A内に侵入する。また、混合部37の内部に生じる負圧により、蒸気インジェクター31A内に導入される蒸気の流速が高まり、給水口31aから吸い込まれたプール水W1の流速を高める。プール水W1は、スロート部38を通過する際に流速が最も高くなる。ディフューザ部39では、プール水W1は減速昇圧され、吐出口31bからプール水W2として吐出される。このとき、プール水W2は、蒸気ノズル31から流入した蒸気の圧力P1の数倍の圧力P2を有して、吐出口31bから吐出される。
Further, as shown in FIG. 2, the steam supplied from the
蒸気が蒸気インジェクター31Aに流入した段階では、プール水W2の吐出圧は低いため、吐出弁34が蒸気インジェクター31Aの出口側を閉鎖しており、プール水W2は蒸気インジェクター31Aのプール水W1の流入方向から流出する。
Since the discharge pressure of the pool water W2 is low when the steam flows into the
プール水W2の吐出圧が増加すると、吐出弁34が開き、プール水W2が吐出口31bから水供給管33に流れ始める。蒸気供給管32Aに供給される蒸気の圧力は高いため、蒸気が蒸気供給管32Aに供給されることにより、蒸気インジェクター31Aから排出されるプール水W2の吐出圧は、原子炉圧力容器11の圧力と比較して十分高くできるため、原子炉圧力容器11に冷却用としてプール水W2を注水する際の駆動源として利用することができる。
When the discharge pressure of the pool water W2 increases, the discharge valve 34 opens and the pool water W2 starts to flow from the
また、蒸気インジェクター31Aに供給されるプール水W1は、蒸気の凝縮により昇温されているため、蒸気インジェクター31Aから水供給管33に排出したプール水W2は、熱交換器16で冷却された後、原子炉圧力容器11に供給され、炉水として原子炉圧力容器11の冷却に使用される。
Moreover, since the pool water W1 supplied to the
これにより、原子炉圧力容器11内の水位を上昇させた炉水は、原子炉圧力容器11内で蒸気となり、主蒸気逃がし安全弁24から原子炉格納容器12内に供給される。原子炉格納容器12内に供給された蒸気は、再び、圧力抑制室14に戻されて、除熱装置15Aから排出されて原子炉圧力容器11に循環される。これにより、原子炉圧力容器11の冷却用に用いられるプール水の閉鎖系ループが形成される。
Thereby, the reactor water whose water level in the
このように、本実施形態によれば、除熱装置15Aは、上記のような構成を備えることにより、蒸気供給管32Aから蒸気インジェクター31Aに供給された蒸気の凝縮により蒸気インジェクター31A内に生じた空間に、圧力抑制室14内のプール水W1が吸い込まれる吸引力を駆動源にして、プール水W2を水供給管33に供給することができる。このため、除熱装置15Aは、電力を用いることなく原子炉圧力容器11にプール水W2を供給することができる。これにより、原子炉格納容器12内を冷却させ、原子炉を冷温停止させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the
(第2の実施形態)
第2の実施形態による除熱装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図3は、第2の実施形態による除熱装置を適用した原子炉設備の構成を示す図である。図3に示すように、原子炉設備10Bは、図1に示す第1の実施形態の除熱装置15Aの蒸気インジェクター31Aを圧力抑制室14の外側に設けて、ベント管13と蒸気インジェクター31Bとを連結する蒸気供給管32Bと、ベント管13と蒸気インジェクター31Aとを連結する導水管41とを設けたものである。すなわち、本実施形態による除熱装置15Bは、蒸気インジェクター31Bと、蒸気供給管32Bと、導水管41と、水供給管33と、吐出弁34とを有する。
(Second Embodiment)
A heat removal apparatus according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a nuclear reactor facility to which the heat removal apparatus according to the second embodiment is applied. As shown in FIG. 3, the nuclear reactor facility 10 </ b> B is provided with the steam injector 31 </ b> A of the heat removal apparatus 15 </ b> A of the first embodiment shown in FIG. 1 outside the
蒸気インジェクター31Bは、圧力抑制室14の外側に配置されている。
The
蒸気供給管32Bは、原子炉格納容器12に連通するベント管13と蒸気インジェクター31Bとの間に設けられ、原子炉格納容器12のドライウェル22と蒸気インジェクター31Bとを接続している。LOCA等が発生した場合には、蒸気供給管32Bは、原子炉圧力容器11の内部で発生した水蒸気を原子炉格納容器12内を経由して蒸気インジェクター31Bに供給可能に構成されている。
The
導水管41は、圧力抑制室14の底部に連結され、圧力抑制室14内のプール水W1を蒸気インジェクター31Bに供給する。導水管41は、圧力抑制室14の底部に接続されている。なお、導水管41は、圧力抑制室14の底部に限らず、プール水面より下方に圧力抑制室14と接続され、プール水より低い場所に設けられていればよい。
The
図4は、本実施形態の蒸気インジェクター31Bの構成を示す図である。図4に示すように、蒸気インジェクター31Bは、図2に示す蒸気インジェクター31Aと同様、ノズル部35と、スロート部38と、ディフューザ部39とを備えている。ノズル部35を構成する導入部36は、図2に示した蒸気インジェクター31Aと同様に、ノズル状の蒸気導入部36aと、水導入部36bとを有する。水導入部36bの上流側には導水管41が接続され、導水管41から水導入部36bの内にプール水W1が供給されるように構成されている。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the
本実施形態では、原子炉設備10B内でLOCAなど原子炉事故などが発生した場合、原子炉格納容器12内に放出された蒸気は、図3に示すように、ベント管13から蒸気供給管32Bに供給される。蒸気供給管32Bに供給された蒸気は、蒸気供給管32Bの蒸気導入部36aから噴出して、蒸気インジェクター31Bに流入される。また、蒸気供給管32Bから蒸気インジェクター31Bに蒸気が供給される際に、圧力抑制室14内のプール水W1が導水管41の水導入部41aから蒸気インジェクター31Bに給水される。蒸気供給管32Bの蒸気導入部36aから噴出した蒸気は、図4に示すように、導水管41の先端の水導入部36bから供給されたプール水W1と混合される。このとき、蒸気は、プール水W1によって急激に冷却されて凝縮し、その体積が大幅に減少する。そのため、蒸気インジェクター31B内には蒸気の凝縮に伴い空間が生じ、混合部37の内部では負圧が生じる。この蒸気の凝縮に伴い生じた空間に、導水管41から供給されたプール水W1が吸い込まれ、蒸気インジェクター31B内に侵入する。また、混合部37の内部に生じる負圧により蒸気インジェクター31A内に導入される蒸気の流速が高まり、導水管41から供給されたプール水W1の流速を高める。プール水W1は、スロート部38を通過する際に流速が最も高くなる。ディフューザ部39では、プール水W1は減速昇圧され、吐出口31bからプール水W2として吐出され、水供給管33に供給される。
In this embodiment, when a nuclear accident such as LOCA occurs in the
蒸気が蒸気供給管32Bに供給されることにより、蒸気インジェクター31Bから排出されるプール水W2の吐出圧は、原子炉圧力容器11の圧力と比較して十分高くなるため、原子炉圧力容器11に冷却用としてプール水W2を注水する際の駆動源として利用できる。
By supplying the steam to the
よって、本実施形態によれば、蒸気インジェクター31Bが圧力抑制室14の外側に配置されていても、蒸気インジェクター31B内に供給された蒸気の凝縮により蒸気インジェクター31B内に生じた空間に、圧力抑制室14内のプール水W1が吸い込まれる吸引力を駆動源にして、プール水W2を水供給管33に供給することができる。このため、除熱装置15Bは、電力を用いることなく原子炉圧力容器11にプール水W2を供給することができる。
Therefore, according to the present embodiment, even if the
したがって、本実施形態は、圧力抑制室14のプール水W1に蒸気インジェクター31Bが水没できない状況においても、圧力抑制室14のプール水W1を、電力を用いることなく原子炉圧力容器11にプール水W2として供給することができる。また、本実施形態では、蒸気インジェクター31Bを圧力抑制室14の外側に配置して、蒸気やプール水W1の供給を行っているため、蒸気供給管32Bや導水管41など配管の配置の自由度を高めることができる。
Therefore, in the present embodiment, even in a situation where the
なお、図1に示す第1実施形態においては、蒸気インジェクター31Aの全体が圧力抑制室14内に配置される例を示し、本実施形態においては、蒸気インジェクター31Bが圧力抑制室14の外側に配置されている例を示したが、これ以外に例えば、蒸気インジェクターのノズル部35の一部である導入部36のみを圧力抑制室14内に設け、その他の部分は圧力抑制室14の外部に配置してもよい。
In addition, in 1st Embodiment shown in FIG. 1, the example in which the
(第3の実施形態)
第3の実施形態による除熱装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図5は、第3の実施形態による除熱装置を適用した原子炉設備の構成を示す図である。図5に示すように、原子炉設備10Cは、図1に示す第1の実施形態の除熱装置15Aの蒸気インジェクター31A−1、31A−2を備え、蒸気供給管32Aから分岐し、蒸気インジェクター31A−2の供給口内に一部挿入された分岐蒸気供給管43と、蒸気インジェクター31A−2の排出口と水供給管33とを接続する水混合管44とを備えている。なお、蒸気インジェクター31Aは2つに限定されず、3つ以上設けるようにしてもよく、分岐蒸気供給管43の数は、蒸気インジェクター31Aの数に応じて2つ以上設けるようにしてもよい。
(Third embodiment)
A heat removal apparatus according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a nuclear reactor facility to which the heat removal apparatus according to the third embodiment is applied. As shown in FIG. 5, the nuclear reactor facility 10 </ b> C includes steam injectors 31 </ b> A- 1 and 31 </ b> A- 2 of the heat removal apparatus 15 </ b> A of the first embodiment shown in FIG. 1, branches off from the steam supply pipe 32 </ b> A, and steam injectors A branch
蒸気供給管32Aを流れる蒸気の一部は、分岐蒸気供給管43に分離される。分岐蒸気供給管43から分離した蒸気は、分岐蒸気供給管43を通って、蒸気インジェクター31A−2に供給される。蒸気の一部が蒸気インジェクター31A−2に供給されることにより、圧力抑制室14内のプール水が蒸気インジェクター31A−2内に吸い込まれ、水混合管44に排出され、水供給管33に供給される。
A part of the steam flowing through the steam supply pipe 32 </ b> A is separated into the branch
吐出時に吸い込まれる蒸気および水の界面の大きさに依存する。本実施形態では、分岐蒸気供給管43を設け、分岐蒸気供給管43から蒸気インジェクター31A−2に圧力抑制室14内のプール水を吸い込ませることにより、蒸気インジェクター31A−1、31A−2に圧力抑制室14内のプール水を同時に吸い込ませることができるため、圧力抑制室14内に供給される蒸気とプール水との界面を増大させることができる。よって、本実施形態によれば、1つの圧力抑制室14から排出されるプール水の流量を増大することができるため、原子炉圧力容器11への注水量を上昇させることができる。これにより、さらに効率よく原子炉圧力容器11にプール水を供給して循環させることができる。
Depends on the size of the interface between steam and water sucked during discharge. In the present embodiment, a branch
(第4の実施形態)
第4の実施形態による除熱装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図6は、第4の実施形態による除熱装置を適用した原子炉設備の構成を示す図である。図6に示すように、原子炉設備10Dの除熱装置15Dは、図1に示す第1の実施形態の除熱装置15Aに、補助蒸気インジェクター51と、抽気管52とを備える。
(Fourth embodiment)
A heat removal apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a nuclear reactor facility to which the heat removal apparatus according to the fourth embodiment is applied. As shown in FIG. 6, the
補助蒸気インジェクター51は、水供給管33に設けられている。補助蒸気インジェクター51は、蒸気インジェクター31Aと同様の構成を有するものであるため、説明は省略する。
The
抽気管52は、原子炉圧力容器11と補助蒸気インジェクター51とを連結し、原子炉圧力容器11から補助蒸気インジェクター51に蒸気を供給している。図7に示すように、水供給管33からプール水W2が補助蒸気インジェクター51に給水される。水供給管33からプール水W2が補助蒸気インジェクター51に給水される際、原子炉圧力容器11から取り出された蒸気は、抽気管52を介して補助蒸気インジェクター51に供給される。補助蒸気インジェクター51に供給された蒸気は、抽気管52の先端から噴出して、補助蒸気インジェクター51に流入される。抽気管52のノズル先端から噴出した蒸気は、水供給管33から供給されたプール水W2と混合される。このとき、蒸気は、プール水W2によって急激に冷却されて凝縮し、その体積が大幅に減少する。そのため、補助蒸気インジェクター51内には蒸気の凝縮に伴い空間が生じ、混合部37の内部では負圧が生じる。この蒸気の凝縮に伴い生じた空間に、プール水W2が吸い込まれる。また、混合部37の内部に生じる負圧により補助蒸気インジェクター51内に導入される蒸気の流速が高まり、水供給管33から供給されたプール水W2の流速をさらに高める。そして、プール水W2は、スロート部38を通過する際に流速が最も高くなり、ディフューザ部39から吐出口31bにかけて減速昇圧され、吐出口31bからプール水W3として吐出される。プール水W3は、補助蒸気インジェクター51に流入したプール水W2よりもさらに高圧となって、水供給管33を通って、原子炉圧力容器11に供給される。
The
よって、蒸気が抽気管52に供給されることにより、抽気管52から排出されるプール水W2の吐出圧はより高くなるため、原子炉圧力容器11に冷却用としてプール水W2を注水する際の駆動源として利用することができる。
Therefore, when the steam is supplied to the
原子炉設備10内でLOCAなど原子炉事故などにより、原子炉圧力容器11内の圧力が高くなり、通常の圧力のプール水W2では原子炉圧力容器11への注水できなくなる事態が生じる可能性がある。このような、原子炉圧力容器11への注水ができない事態としては、例えば、蒸気が原子炉圧力容器11から圧力抑制室14に至るまでに圧力が低下した場合、または圧力抑制室14から原子炉圧力容器11にプール水W2を供給する流路で圧力が低下して、原子炉圧力容器11に注水するための駆動力が足りない場合などがある。
There is a possibility that the pressure in the
本実施形態によれば、補助蒸気インジェクター51で水供給管33を流れるプール水W2の圧力が抽気管52から供給された蒸気により上昇させることができるため、原子炉圧力容器11により高圧のプール水W2を供給することができる。そのため、原子炉圧力容器11内の圧力が高くなり、通常の圧力のプール水W2では注水できなくなった場合でも原子炉圧力容器11内への注水が可能となり、さらに安定して、電力を用いることなく原子炉圧力容器11にプール水を供給して循環させることができる。
According to the present embodiment, the pressure of the pool water W2 flowing through the
(第5の実施形態)
第5の実施形態による除熱装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図8は、第5の実施形態による除熱装置を適用した原子炉設備の構成を示す図である。図8に示すように、原子炉設備10Eの除熱装置15Eは、図1に示す第1の実施形態の除熱装置15Aに、冷却材循環通路61と、補助熱交換器62とを備える。
(Fifth embodiment)
A heat removal apparatus according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a nuclear reactor facility to which the heat removal apparatus according to the fifth embodiment is applied. As shown in FIG. 8, the
冷却材循環通路61は、熱交換器16内を通過するように設けられ、冷却材63が循環している。冷却材63は、プール水W2を冷却できるものであればよく、水などを用いてもよい。
The
補助熱交換器62は、原子炉格納容器12内の冷却材循環通路61に設けられており、補助熱交換器62内で冷却材63とプール水W2とが間接的に熱交換されている。なお、補助熱交換器62は原子炉格納容器12内に設置される場合に限定されず、原子炉格納容器12の外側に設けるようにしてもよい。
The
熱交換器16で冷却された冷却材63は、冷却材循環通路61を通って補助熱交換器62に送られ、補助熱交換器62内で注水管32を通るプール水W2と間接的に熱交換される。補助熱交換器62で熱交換され、加温された冷却材63は、冷却材循環通路61を通って、熱交換器16に送られ、再度冷却される。このように、冷却材63は冷却材循環通路61内を循環している。また、補助熱交換器62内で冷却されたプール水W2は、原子炉圧力容器11に送られる。
The
プール水W2は、原子炉圧力容器11内でから放出された蒸気が凝縮されて生じた水であり、この蒸気は、炉心溶融物を水で冷却した際に水と炉心溶融物との反応により生じたものである。そのため、原子炉圧力容器11内でから放出された蒸気には放射性物質が含まれ、汚染されている。一方、冷却材循環通路61内を循環している冷却材63は、補助熱交換器62内でプール水W2と間接的に熱交換されているだけであるため、放射性物質などにより汚染されていない。
The pool water W2 is water generated by condensing steam released from the
よって、本実施形態によれば、汚染されたプール水W2と、汚染されていない冷却材63とを別々に循環させつつ、冷却されたプール水W2のみを原子炉圧力容器11に供給することができるため、熱交換器16などがプール水W2で汚染されることなく、より安全性の高い状態で連続して運転を行うことができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to supply only the cooled pool water W2 to the
以上の通り、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various combinations, omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10A〜10E…原子炉設備、11…原子炉圧力容器、12…原子炉格納容器、13…ベント管、14…圧力抑制室、15A〜15E…除熱装置、16…熱交換器(熱交換部)、21…炉心、22…ドライウェル、23…主蒸気管、24…主蒸気逃がし安全弁、25…逃し安全弁放出管、31A,31A−1,31A−2,31B…蒸気インジェクター、32A,32B…蒸気供給管、33…水供給管、34…吐出弁、35…ノズル部、36…導入部、37…混合部、38…スロート部、39…ディフューザ部、41…導水管、43…分岐蒸気供給管、44…水混合管、51…補助蒸気インジェクター、52…抽気管、61…冷却材循環通路、62…補助熱交換器、63…冷却材、W1,W2…プール水。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記原子炉格納容器の内部の前記蒸気が供給可能に構成された蒸気供給管と、
前記プール水が供給されるノズル部、スロート部およびディフューザ部を備え、前記蒸気供給管からの前記蒸気を前記ノズル部にて前記スロート部に向けて供給し、前記ディフューザ部の下流側に前記プール水が吐出可能に構成された蒸気インジェクターと、
前記蒸気インジェクターと前記原子炉圧力容器とを連結する水供給管と、
を具備してなることを特徴とする、除熱装置。 A heat removal device used in a nuclear reactor facility comprising a nuclear reactor containment vessel containing a reactor pressure vessel and a pressure suppression chamber containing pool water for condensing steam released into the reactor containment vessel There,
A steam supply pipe configured to be able to supply the steam inside the reactor containment vessel;
A nozzle section to which the pool water is supplied, a throat section, and a diffuser section; the steam from the steam supply pipe is supplied to the throat section at the nozzle section; and the pool is provided downstream of the diffuser section. A steam injector configured to discharge water;
A water supply pipe connecting the steam injector and the reactor pressure vessel;
A heat removal apparatus comprising:
前記圧力抑制室の底部に連結され、前記圧力抑制室内の前記プール水を前記蒸気インジェクターに供給する導水管を具備してなる、請求項1に記載の除熱装置。 The steam injector is provided outside the pressure suppression chamber;
The heat removal apparatus according to claim 1, further comprising a water conduit that is connected to a bottom portion of the pressure suppression chamber and supplies the pool water in the pressure suppression chamber to the steam injector.
前記蒸気供給管から分岐し、前記蒸気供給管内の蒸気の一部を前記蒸気インジェクターのいずれかに供給する分岐蒸気供給管と、
前記蒸気インジェクターから排出されるプール水を前記水供給管に供給する水混合管と、をさらに具備してなる、請求項1〜3の何れか一項に記載の除熱装置。 A plurality of said steam injectors;
A branched steam supply pipe branched from the steam supply pipe and supplying a part of the steam in the steam supply pipe to any of the steam injectors;
The heat removal apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a water mixing pipe that supplies pool water discharged from the steam injector to the water supply pipe.
前記原子炉圧力容器から前記補助蒸気インジェクターに前記原子炉圧力容器内の前記蒸気を供給する抽気管と、
を具備してなる、請求項1〜4の何れか一項に記載の除熱装置。 An auxiliary steam injector provided in the water supply pipe;
A bleed pipe for supplying the steam in the reactor pressure vessel from the reactor pressure vessel to the auxiliary steam injector;
The heat removal apparatus according to any one of claims 1 to 4, comprising:
前記冷却材循環通路に設けられた、前記冷却材を冷却する冷却部と、
前記水供給管に設けられた、前記原子炉圧力容器に供給されるプール水と前記冷却材とを熱交換させ、前記プール水を冷却する熱交換部と、
を更に具備してなる、請求項1〜5の何れか一項に記載の除熱装置。 A coolant circulation path through which the coolant circulates;
A cooling unit provided in the coolant circulation passage for cooling the coolant;
A heat exchanging unit that is provided in the water supply pipe, heat-exchanges the pool water supplied to the reactor pressure vessel and the coolant, and cools the pool water;
The heat removal apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記原子炉格納容器から供給された蒸気の凝縮を行なうプール水を収容した圧力抑制室と、
請求項1〜6の何れか一つの除熱装置と、
を具備してなることを特徴とする、原子炉設備。 A reactor containment that houses the reactor pressure vessel;
A pressure suppression chamber containing pool water for condensing steam supplied from the reactor containment vessel;
A heat removal device according to any one of claims 1 to 6,
A nuclear reactor facility comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017029846A (en) * | 2016-11-17 | 2017-02-09 | 株式会社大一商会 | Game machine |
CN108922639A (en) * | 2018-06-27 | 2018-11-30 | 中广核研究院有限公司 | Gas-liquid injector in npp safety shell |
KR20220022778A (en) * | 2020-08-19 | 2022-02-28 | 한국원자력연구원 | Passive protection system for reactor |
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- 2015-05-27 JP JP2015107916A patent/JP2016223814A/en active Pending
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