JP2017058178A - Cooling system and nuclear power plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、冷却液を原子炉内又は格納容器内に供給する冷却システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a cooling system for supplying a cooling liquid into a nuclear reactor or a containment vessel.
原子力発電プラント等においては、従来から外部動力や外部電源を用いることなく、原子炉等を冷却するシステムが提案されている。例えば、原子炉に事故が発生したときに崩壊熱による炉心の過熱を防止するため、当該原子炉を冷却するシステム、いわゆる緊急炉心冷却システム(ECCS)がある。緊急炉心冷却システムは、例えば、一次冷却材喪失事故のように、通常の原子炉冷却が不可能となった場合に、炉心に冷却液を供給して、当該炉心の残留熱を除去する。 In a nuclear power plant or the like, a system for cooling a nuclear reactor or the like has been conventionally proposed without using external power or an external power source. For example, there is a so-called emergency core cooling system (ECCS) for cooling a nuclear reactor in order to prevent overheating of the core due to decay heat when an accident occurs in the nuclear reactor. The emergency core cooling system removes residual heat from the core by supplying a coolant to the core when normal reactor cooling becomes impossible, for example, in the event of a loss of primary coolant.
このような冷却システムにおいては、外部からの機械的動力や電力等の供給がなくとも作動して、原子炉を冷却することが求められている。例えば、下記の特許文献1に記載の原子炉冷却システムにおいては、原子炉圧力容器内で発生した蒸気により蒸気タービンを駆動し、当該蒸気タービンから得られた動力によりポンプを作動させることにより、蒸気タービンを駆動した後、凝縮して生じた冷却液を、再び原子炉圧力容器内に供給する技術が提案されている。
In such a cooling system, it is required to operate and cool the nuclear reactor without supplying mechanical power or electric power from the outside. For example, in the reactor cooling system described in
ところで、外部動力を用いることなく原子炉に冷却液を供給するシステムには、原子炉圧力容器内で発生した蒸気を、格納容器内で凝縮させて、タンクに集め、当該タンクに貯留された冷却液を、冷却液の密度差等を用いて自然循環により原子炉に供給する技術が検討されている。 By the way, in the system for supplying the coolant to the reactor without using external power, the steam generated in the reactor pressure vessel is condensed in the containment vessel, collected in the tank, and the cooling stored in the tank. A technique for supplying the liquid to the nuclear reactor by natural circulation using the density difference of the cooling liquid is being studied.
しかし、タンクに貯留された冷却液を、単に重力の作用により原子炉圧力容器等に供給するのでは、供給される冷却液の流量や流速が小さいため、炉心全体を冷却することの困難が予想される。冷却液の流量や速度を増大させるためには、タンク等に所定の量の冷却液が貯留された後、当該冷却液を原子炉に供給することも考えられるが、これには、原子炉への冷却液の供給を制御する弁と、当該弁を操作する手段が必要となる。緊急時において、このような弁を、貯留された冷却液の量に応じて開閉等の操作を行うことは困難である。 However, if the coolant stored in the tank is simply supplied to the reactor pressure vessel or the like by the action of gravity, the flow rate and flow rate of the supplied coolant are small, and it is expected that it will be difficult to cool the entire core. Is done. In order to increase the flow rate and speed of the coolant, a predetermined amount of coolant is stored in a tank or the like and then the coolant is supplied to the reactor. A valve for controlling the supply of the coolant and means for operating the valve are required. In an emergency, it is difficult to open and close such a valve according to the amount of stored coolant.
本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、外部動力や特別な操作を必要とすることなく、所定の量の冷却液を原子炉内又は格納容器内に間欠的に供給可能な冷却システムを提供することを目的とする。 The embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and a predetermined amount of coolant is intermittently introduced into a nuclear reactor or a containment vessel without requiring external power or special operation. It aims at providing the cooling system which can be supplied.
本発明の実施形態の冷却システムは、原子炉内又は当該原子炉を格納する格納容器内で発生した蒸気が凝縮して生じた冷却液を受けて、当該冷却液を貯留可能なタンクと、当該タンクに貯留された冷却液が所定の量に達したときに、下側に流出させるトラップ流出管と、を備え、当該トラップ流出管は、第1の堰より上流側において前記タンクと共に冷却液を貯留可能な第1トラップ通路と、第1の堰より下流側に設けられた第2の堰と、当該第1の堰との間において冷却液を貯留可能な第2トラップ通路と、第2の堰より下流側において下側に延びており、冷却液を前記原子炉内又は前記格納容器内に導く下側延伸通路と、を有することを特徴とする。 A cooling system according to an embodiment of the present invention includes a tank capable of receiving a coolant generated by condensation of steam generated in a nuclear reactor or a containment vessel storing the reactor, and storing the coolant. A trap outflow pipe for allowing the coolant stored in the tank to flow downward when the coolant reaches a predetermined amount, and the trap outflow pipe allows the coolant to flow with the tank upstream from the first weir. A first trap passage capable of storing, a second weir provided downstream from the first weir, a second trap passage capable of storing coolant between the first weir, a second weir A lower extension passage extending downward from the weir and guiding the coolant into the nuclear reactor or the containment vessel.
また、本発明の実施形態の原子力発電プラントは、炉心を収容する原子炉と、当該原子炉を格納する格納容器と、前記原子炉内又は前記格納容器内で発生した蒸気が凝縮して生じた冷却液を受けて、当該冷却液を貯留可能なタンクと、当該タンクに貯留された冷却液が所定の量に達したときに、下側に流出させるトラップ流出管と、を備え、当該トラップ流出管は、第1の堰より上流側において前記タンクと共に冷却液を貯留可能な第1トラップ通路と、第1の堰より下流側に設けられた第2の堰と、当該第1の堰との間において冷却液を貯留可能な第2トラップ通路と、第2の堰より下流側において下側に延びており、冷却液を前記原子炉内又は前記格納容器内に導く下側延伸通路と、を有することを特徴とする。 Further, the nuclear power plant according to the embodiment of the present invention is produced by condensing a nuclear reactor that houses a reactor core, a containment vessel that houses the reactor, and steam generated in the reactor or the containment vessel. A tank that can receive the coolant and store the coolant, and a trap outlet pipe that flows downward when the coolant stored in the tank reaches a predetermined amount. The pipe includes a first trap passage capable of storing a coolant together with the tank upstream from the first weir, a second weir provided downstream from the first weir, and the first weir. A second trap passage capable of storing the cooling liquid therebetween, and a lower extending passage extending downward from the second weir and leading the cooling liquid into the reactor or the containment vessel. It is characterized by having.
本発明の実施形態によれば、外部動力や特別な操作を必要とすることなく、所定の量の冷却液を間欠的に原子炉内又は格納容器内に供給することができる。 According to the embodiment of the present invention, a predetermined amount of coolant can be intermittently supplied into a nuclear reactor or a containment vessel without requiring external power or special operation.
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
〔第1の実施形態〕
第1の実施形態の冷却システムについて、図1〜図5を用いて説明する。図1は、本実施形態の冷却システムとその周辺構成を模式的に示す断面立面図である。図2は、本実施形態の冷却システムを模式的に示す断面立面図である。
[First Embodiment]
The cooling system of 1st Embodiment is demonstrated using FIGS. 1-5. FIG. 1 is a sectional elevation view schematically showing the cooling system of the present embodiment and its peripheral configuration. FIG. 2 is a sectional elevation view schematically showing the cooling system of the present embodiment.
図3は、本実施形態の冷却システムの動作について説明する図であり、第1トラップ通路の冷却液の液面が、第1の堰に達した状態を示す断面立面図である。図4は、本実施形態の冷却システムの動作について説明する図であり、第2トラップ通路の冷却液の液面が上昇して、第2の堰に達した状態を示しており、空気抜き用サイホンが作動した状態を示す断面立面図である。図5は、本実施形態の冷却システムの動作について説明する図であり、第1トラップ通路にある冷却液と第2トラップ通路にある冷却液がつながって、タンク内にある冷却液が流出管を通って流出している状態を示す断面立面図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the cooling system of the present embodiment, and is a sectional elevation view showing a state in which the liquid level of the cooling liquid in the first trap passage reaches the first weir. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the cooling system of the present embodiment, showing a state in which the liquid level of the cooling liquid in the second trap passage has risen to reach the second weir, and an air vent siphon It is a sectional elevation view which shows the state which acted. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the cooling system of the present embodiment, in which the coolant in the first trap passage and the coolant in the second trap passage are connected, and the coolant in the tank passes through the outflow pipe. It is sectional elevation which shows the state which has flowed out through.
なお、各図において、鉛直方向のうち上側を「鉛直上側」と記して矢印Uで示し、下側を「鉛直下側」と記して矢印Dで示す。なお、鉛直方向に直交する方向を、単に「水平方向」と記す。 In each figure, the upper side of the vertical direction is indicated as “vertical upper side” and indicated by arrow U, and the lower side is indicated as “vertical lower side” and indicated by arrow D. The direction orthogonal to the vertical direction is simply referred to as “horizontal direction”.
(冷却システムの概略構成)
本実施形態の冷却システム10は、原子力発電プラント1に設けられている。原子力発電プラント1は、原子炉5と、当該原子炉5を格納する格納容器2を有している。原子炉5は、内部に図示しない炉心を収容している。格納容器2は、原子炉圧力容器を含む原子炉5と、その関連設備を収容している。当該関連設備には、例えば、主蒸気系の配管7や、当該配管7に設けられた主蒸気逃し安全弁(以下、単に「安全弁」と記す)8がある。なお、安全弁8は、原子炉5内を含む主蒸気系に圧力上昇が生じた場合に開くよう制御される。
(Schematic configuration of cooling system)
The
原子炉5内において、冷却液は、炉心からの熱を受けて気化して蒸気となる。事故等により原子炉5内を含む主蒸気系の圧力が上昇して所定の値を超えると、安全弁8が開かれる。原子炉5内にある冷却液の蒸気は、配管7及び安全弁8を通って格納容器2内のドライウェル2cに放出される。ドライウェル2cに放出された蒸気は、例えば、容器内空間を画定する内壁2aにおいて冷却されて凝縮する。このようにして、原子炉5内において発生した冷却液の蒸気は、格納容器2内において凝縮して、再び冷却液(いわゆる凝縮水)となる。
In the
冷却システム10は、格納容器2内において発生した蒸気が凝縮して生じた冷却液を貯留可能なタンク12を有している。本実施形態において、タンク12は、格納容器2内に配置されており、当該格納容器2内で凝縮して生じた冷却液が流入するよう構成されている。より具体的には、タンク12は、格納容器2内のうち、鉛直方向に延びる内壁2aの近傍に設けられており、原子炉圧力容器の頂部5aより水平方向外側に配置されている。タンク12は、鉛直上側に図示しない開口を有している。内壁2aにおいて凝縮して鉛直下側に流れる冷却液は、図に矢印F1で示すようにタンク12内に流入する。換言すれば、本実施形態のタンク12は、原子炉5から蒸気として放出され、格納容器2内において凝縮して生じた冷却液の供給を受ける。
The
本実施形態の冷却システム10は、上述したタンク12に加えて、タンク12内に貯留された冷却液が所定の量に達したときに、当該冷却液を鉛直下側に流出させる配管(以下、単に「トラップ流出管」と記す)20を有している。トラップ流出管20は、その内部に冷却液が流通可能な通路(以下、内部通路と記す)を有している。なお、トラップ流出管20のうち内部通路を画定する壁面を、以下に「内壁」と記す。
In addition to the
トラップ流出管20の内部通路は、鉛直下側が凸となるよう湾曲している部分21,26と、鉛直上側が凸となるよう湾曲している部分23,28とを交互に有している。トラップ流出管20は、いわゆるサイホンとして構成されており、冷却液を貯留可能な通路部分(以下、「トラップ通路」と記す)21,26を2つ有している。2つのトラップ通路21,26は、図2に示す断面(立面)において略U字状をなしている。
The internal passage of the
なお、2つのトラップ通路21,26のうち、上流側すなわちタンク12側にあるものを、以下に「第1トラップ通路21」と記し、下流側すなわち冷却液の供給対象である原子炉5側にあるものを、以下に「第2トラップ通路26」と記す。第1トラップ通路21と第2トラップ通路26には、冷却液が貯留される。トラップ流出管20は、いわゆる二重トラップ管として構成されている。
Of the two
第1トラップ通路21は、タンク12の下流側に設けられている。第1トラップ通路21は、タンク12の底部12aに接続されている。第1トラップ通路21は、タンク12内と連通しており、図に矢印F1で示すようにタンク12内に流入した所定の量の冷却液を、当該タンク12と共に貯留可能に構成されている。
The
第1トラップ通路21のうち下流側は、鉛直上側に延びている。なお、第1トラップ通路21の下流側を画定する内壁を、以下に「第1の堰」と記して符号22を付す。つまり、第1トラップ通路21は、第1の堰22より上流側において冷却液を貯留する。第1トラップ通路21に貯留されている冷却液は、その液面31が鉛直上側に上昇すると、当該第1の堰22を超えて、第2トラップ通路26に流入する。
The downstream side of the
なお、トラップ流出管20の内部通路のうち、第1トラップ通路21と第2トラップ通路26との間に設けられて当該トラップ通路21,26同士を接続する通路について、以下に「第1接続通路」と記して符号23を付す。
Of the internal passages of the
第2トラップ通路26は、第1の堰22より下流側に設けられており、第1接続通路23を介して第1トラップ通路21と連通している。第2トラップ通路26は、第1トラップ通路21から第1の堰22を超えて流入した冷却液を受けて、当該冷却液を貯留可能に構成されている。
The
第2トラップ通路26のうち下流側は、鉛直上側に延びている。なお、第1の堰22より下流側に設けられており、且つ第2トラップ通路26の下流側を画定する内壁を、以下に「第2の堰」と記して符号27を付す。つまり、第2トラップ通路26は、第2の堰27より上流側、詳細には、第1の堰22と第2の堰27との間において、冷却液を貯留する。第2トラップ通路26に貯留されている冷却液は、その下流側の液面33が鉛直上側に上昇すると、当該第2の堰27を超えて、後述する下側延伸通路29に流入する。
The downstream side of the
トラップ流出管20は、第2の堰27より下流側において、冷却液の供給対象すなわち原子炉5に向かうに従って鉛直下側に位置するよう延びている通路(以下、下側延伸通路と記す)29を有している。第1トラップ通路21及び第2トラップ通路26を通り、第2の堰27を超えて下側延伸通路29に流入した冷却液は、重力の作用により当該下側延伸通路29を鉛直下側に流れて、原子炉5に向けて導かれる。
The
なお、トラップ流出管20の内部通路のうち、第2トラップ通路26と下側延伸通路29との間には、第2トラップ通路26と下側延伸通路29とを接続する通路を、以下に「第2接続通路」と記して符号28を付す。
Of the internal passages of the
以上のように構成されたトラップ流出管20の内部通路は、タンク12内の冷却液が貯留される底部12aと連通している。タンク12が矢印F1で示すように冷却液(凝縮水)を受けると、タンク12内に加えて、第1トラップ通路21にも、冷却液が貯留される。
The internal passage of the
なお、第2トラップ通路26には、前回、トラップ流出管20がサイホンとして作動したときに、第2の堰27を超えることができず、原子炉5に向けて供給されなかった冷却液が残っている。
In the
トラップ流出管20内の第1接続通路23には、図2〜図4に示すように、第1トラップ通路21に貯留されている冷却液と、第2トラップ通路26に貯留されている冷却液により、空気が挟まれた空間(以下、水封空間と記す)30が形成される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
タンク12内に貯留される冷却液の量が増大するに従って、第1トラップ通路21に貯留されている冷却液の液面31(図2参照)が上昇する。当該液面31の上昇により、水封空間30にある空気は圧縮される。すなわち水封空間30の容積が減少すると共に、当該水封空間30にある空気圧力が上昇する。水封空間30にある空気は、第1トラップ通路21にある冷却液と、第2トラップ通路26にある冷却液とを遮断しているため、トラップ流出管20がサイホンとして機能する妨げとなる。
As the amount of the coolant stored in the
(空気抜き用サイホンの構成)
そこで、本実施形態の冷却システム10は、水封空間30から空気を抜くためのサイホン(以下、単に「空気抜き用サイホン」と記す)40を有している。空気抜き用サイホン40は、同じくサイホンとして構成されたトラップ流出管20の作動を補助する、いわゆる「補助サイホン」として構成されており、以下にその詳細を説明する。
(Configuration of siphon for air venting)
Therefore, the
図2に示すように、本実施形態の空気抜き用サイホン40は、3つの開口41,44,48を有する管として構成されている。具体的には、空気抜き用サイホン40は、水封空間30から空気を吸入するための開口(以下、空気吸入口と記す)41と、吸入された空気及び冷却液を排出する開口(以下、単に「排出口」と記す)48とを有している。
As shown in FIG. 2, the air vent siphon 40 of the present embodiment is configured as a tube having three
加えて、空気抜き用サイホン40は、空気吸入口41と排出口48との間に設けられて第2トラップ通路26の冷却液が流入する開口(以下、中間口と記す)44を有している。空気吸入口41、中間口44、排出口48は、互いに連通している。なお、本実施形態において、空気抜き用サイホン40は、トラップ流出管20の内部通路に設けられている。
In addition, the air vent siphon 40 includes an opening (hereinafter referred to as an intermediate port) 44 that is provided between the
空気吸入口41は、第1接続通路23に配置されており、より具体的には、第1の堰22より鉛直上側に配置されている。すなわち、空気吸入口41は、第1接続通路23に水封空間30が形成されたときに当該水封空間30に面するような位置に配置されている。なお、空気吸入口41は、第1接続通路23のうちなるべく鉛直上側に配置されることが好ましい。
The
中間口44は、第2トラップ通路26に配置されており、より具体的には、第2トラップ通路26の鉛直上側の内壁のうち最も低い部分25より鉛直下側に配置されている。すなわち、中間口44は、第2トラップ通路26に冷却液が溜まったときに、当該冷却液に面するよう配置されている。
The
中間口44からの冷却液と空気吸入口41からの空気が合流する合流部43は、当該中間口44より鉛直上側に設けられている。これにより、空気吸入口41から空気抜き用サイホン40に流入した空気は、合流部43を通って排出口48に向けて流れる。
The
排出口48は、下側延伸通路29内に配置されており、より具体的には、中間口44より鉛直下側に配置されている。空気抜き用サイホン40のうち排出口48と中間口44との間に冷却液が充填されると、当該冷却液にはサイホン作用が生じて、中間口44から流入した冷却液は、より下側にある排出口48から排出される。
The
このとき、空気吸入口41からは、水封空間30にある空気が吸入される。当該空気は、合流部43において中間口44からの冷却液と合流して、冷却液と共に排出口48から下側延伸通路29内に排出される。
At this time, air in the water-sealed
(冷却システムの動作)
以上に説明した本実施形態の冷却システムの動作について、図1〜図5を用いて説明する。
(Cooling system operation)
Operation | movement of the cooling system of this embodiment demonstrated above is demonstrated using FIGS.
図1及び図2に矢印F1で示すように、本実施形態の冷却システム10は、原子炉5からドライウェル2cに蒸気として放出され、格納容器2内において蒸気が凝縮して生じた冷却液(凝縮水)をタンク12で受ける。タンク12内と、これに連通しているトラップ流出管20の第1トラップ通路21には、冷却液が貯留される。
As shown by arrows F1 in FIGS. 1 and 2, the
なお、第2トラップ通路26には、前回、冷却液を原子炉5に供給した際に、第2の堰27を超えられなかった冷却液が貯留されている。第2トラップ通路26に貯留されている冷却液と、第1トラップ通路21に貯留されている冷却液との間には、空気で満たされた水封空間30がある。
The
タンク12内にさほど冷却液が貯留されておらず、当該水封空間30の空気圧力が比較的低い場合、図2に示すように、タンク12内に貯留されている冷却液の液面11と、第1トラップ通路21の下流側の冷却液の液面31との間には、ほぼ高低差が生じない。同様に、第2トラップ通路26の上流側の液面32と下流側の液面33との間にも、ほぼ高低差が生じない。
When the coolant is not so much stored in the
タンク12内に貯留される冷却液の量が増大するに従って、第1トラップ通路21の下流側の冷却液の液面31が上昇する。当該液面31が上昇するに従って、水封空間30にある空気が圧縮される。図2及び図3に示すように、当該空気の圧力を受けて、第2トラップ通路26のうち、上流側の液面32が下降すると共に下流側の液面33が上昇する。
As the amount of the coolant stored in the
図3に示すように、第1トラップ通路21に貯留された冷却液の液面31が、第1の堰22より僅かに鉛直上側に達すると、第1トラップ通路21にある冷却液は、第1の堰22を超えて第2トラップ通路26に流入する。これにより、第2トラップ通路26に貯留される冷却液の量が増大する。
As shown in FIG. 3, when the
第1トラップ通路21からの冷却液が第2トラップ通路26に流入するに従って、第2トラップ通路26の上流側の液面32と下流側の液面33は、高低差を保ったまま双方共に上昇する。このとき、空気抜き用サイホン40内の冷却液も、下流側の液面33と同じ高さまで上昇している。第2トラップ通路26の上流側の液面32が上昇するに従って、水封空間30の空気は圧縮され、圧力が上昇する。
As the coolant from the
図4に示すように、第2トラップ通路26の下流側の液面33が、第2の堰27より僅かに鉛直上側に達し、第2トラップ通路26にある冷却液が第2の堰27を超えて下側延伸通路29に流出すると、空気抜き用サイホン40内の冷却液も排出口48から流出する。このとき、空気抜き用サイホン40のうち、中間口44からは、冷却液が流入する。すなわち、サイホン作用により中間口44から排出口48に向かう冷却液の流れが生じる。当該流れにより、空気吸入口41からは、水封空間30にある空気が吸入される。空気吸入口41から吸入された空気は、合流部43を通って、中間口44からの冷却液と共に排出口48に向けて流れ、当該排出口48から下側延伸通路29に排出される。
As shown in FIG. 4, the
水封空間30にある空気が減少することにより、図5に示すように、第1トラップ通路21の冷却液と第2トラップ通路26の冷却液がつながり、当該冷却液にはサイホン作用が生じる。当該冷却液は、第2の堰27を超えて下側延伸通路29を下流側に流れる。これにより、タンク12内に貯留されていた冷却液のうち所定の量が、トラップ流出管20内を通って原子炉5内に供給される。
As the air in the water-sealed
所定の量の冷却液が原子炉5内に供給されると、図2に示すように、タンク12内の液面11及び第1トラップ通路21の液面31の位置が低下して、タンク12からの冷却液の流出が止まる。
When a predetermined amount of coolant is supplied into the
その後、図2に矢印F1で示すようにタンク12が冷却液の供給を受けることにより、液面11,31は、上昇し、タンク12内に貯留された冷却液が、所定の量に達したときに、再び、空気抜き用サイホン40及びトラップ流出管20がサイホンとして作動して、当該冷却液を原子炉5内に供給する。
After that, as indicated by an arrow F1 in FIG. 2, the
(まとめ)
以上に説明したように、本実施形態の冷却システムは、図1に示すように格納容器2内に設けられて、原子炉5内に所定の量の冷却液を、間欠的に供給するものである。冷却システム10は、原子炉5から蒸気として放出され、格納容器2内において凝縮して生じた冷却液(凝縮水)の供給を受けて、当該冷却液を貯留するタンク12と、当該タンク12に貯留された冷却液を、供給対象である原子炉5内に導くトラップ流出管20とを有する。
(Summary)
As described above, the cooling system of the present embodiment is provided in the containment vessel 2 as shown in FIG. 1 and intermittently supplies a predetermined amount of coolant into the
トラップ流出管20は、図2に示すように、第1の堰22より上流側において当該タンク12と共に冷却液を貯留可能な第1トラップ通路21と、第1の堰22より下流側に設けられた第2の堰27と、当該第1の堰22との間において冷却液を貯留可能な第2トラップ通路26と、第2の堰27より下流側において、冷却液の供給対象に向かうに従って鉛直下側に位置するよう延びている下側延伸通路29とを有するものとした。
As shown in FIG. 2, the
タンク12内に貯留される冷却液の量が増大するに従って、第1トラップ通路21に貯留されている冷却液の液面31が上昇する。第1トラップ通路21にある冷却液が、第1の堰22を超えて第2トラップ通路26に流入すると、第2トラップ通路26の下流側の冷却液の液面33が上昇する。
As the amount of the coolant stored in the
第2トラップ通路26にある冷却液が第2の堰27を超えて、下側延伸通路29に流出するときに、第1トラップ通路21にある冷却液と第2トラップ通路26にある冷却液がつながれば、当該冷却液には、サイホン作用が生じる。タンク12内に貯留されていた冷却液を下側延伸通路29から原子炉5内(供給対象)に供給することができる。
When the coolant in the
本実施形態によれば、外部動力や特別な操作を必要とすることなく、トラップ流出管20内の冷却液にサイホン作用を生じさせて、所定の量の冷却液を間欠的に原子炉5内又は格納容器2内に供給することができる。間欠的に供給することにより、一度に供給される冷却液の流量や速度を増大させて、原子炉5等を良好に冷却することが可能となる。
According to the present embodiment, a siphon action is generated in the coolant in the
また、本実施形態の冷却システムは、トラップ流出管20内のうち第1トラップ通路21に貯留された冷却液と第2トラップ通路26に貯留された冷却液との間に挟まれた水封空間30から、空気抜き用サイホン40が空気を吸入するものとした。水封空間30をなくし、第1トラップ通路21にある冷却液と第2トラップ通路26にある冷却液とを確実につなげて、当該冷却液にサイホン作用を生じさせることができる。
Further, the cooling system of the present embodiment is a water-sealed space sandwiched between the coolant stored in the
本実施形態の空気抜き用サイホン40は、第1の堰22より鉛直上側に配置されており、前記水封空間30から空気を吸入可能な空気吸入口41と、第2トラップ通路26に配置されており、当該第2トラップ通路26に貯留された冷却液が流入可能な中間口44と、下側延伸通路29のうち中間口44より鉛直下側に配置されており、中間口44からの冷却液を排出すると共に、空気吸入口41からの空気を排出可能な排出口48とを有するものとした。
The air vent siphon 40 of the present embodiment is disposed vertically above the
トラップ流出管20において、第2トラップ通路26にある冷却液が、第2の堰27を超えると、中間口44から流入した冷却液が排出口48から排出されると共に、空気吸入口41から吸入された空気が当該排出口48から排出される。この態様によれば、第2トラップ通路26にある冷却液が第2の堰27を超えたときに、トラップ流出管20を自動的にサイホンとして作動させることができる。
When the coolant in the
なお、本実施形態において、トラップ流出管20内には、空気抜き用サイホン40(図2参照)が設けられているものとしたが、本発明に係る冷却システムは、この態様に限定されるものではない。トラップ流出管20は、冷却液を貯留可能な第1トラップ通路21及び第2トラップ通路26と、下側延伸通路29とを有していれば良い。タンク12内に貯留された冷却液の液圧により、第1トラップ通路21にある冷却液と第2トラップ通路26にある冷却液とをつなげることができれば、空気抜き用サイホン40が備えられていなくとも、トラップ流出管20をサイホンとして作動させることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、タンク12は、図1に示すように、格納容器2内に設けられ、格納容器2内において凝縮して生じた冷却液(凝縮水)が供給されるものとしたが、タンク12に冷却液を供給する態様は、これに限定されるものではない。タンク12に供給される冷却液は、原子炉5から蒸気として放出されたものであれば良く、以下にその一例について説明する。
In the present embodiment, the
〔第2の実施形態〕
第2の実施形態の冷却システムについて図6を用いて説明する。図6は、本実施形態の冷却システムを模式的に示す断面立面図である。なお、第1の実施形態と略共通の構成については、同一又は対応する符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
A cooling system according to a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional elevation view schematically showing the cooling system of the present embodiment. In addition, about the structure substantially common to 1st Embodiment, the code | symbol same or corresponding is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態の冷却システム10Bは、原子炉5が主復水器(図示せず)から隔離された場合に、原子炉5で発生した蒸気を凝縮させる非常用復水器14を有している。非常用復水器14は、原子炉隔離時冷却系(RCIC)を構成するものであり、原子炉5が主復水器(図示せず)から隔離された場合に、原子炉5で発生した蒸気が導かれる。冷却システム10Bは、原子炉5において発生した蒸気を非常用復水器14に導く配管(以下、蒸気配管と記す)13を有している。蒸気配管13は、原子炉5から鉛直上側に延びており、非常用復水器14に接続されている。非常用復水器14は、図に矢印F3で示すように、当該蒸気配管13を介して原子炉5からの蒸気を受け、当該蒸気を凝縮させる。
The
非常用復水器14は、冷却液を貯留するタンク12より鉛直上側に配置されている。冷却システム10Bは、非常用復水器14において凝縮して生じた冷却液をタンク12に導く配管(以下、凝縮水配管と記す)15を有している。凝縮水配管15は、非常用復水器14から鉛直下側に延びており、タンク12に接続されている。タンク12は、当該凝縮水配管15を介して非常用復水器14からの冷却液を受け、当該冷却液を貯留する。
The
本実施形態によれば、原子炉5で発生した蒸気を非常用復水器14で効率よく冷却液にしてタンク12に貯留することができる。冷却システム10Bは、タンク12に貯留された冷却液が所定の量に達すると、トラップ流出管20がサイホンとして作動して、タンク12からの冷却液を原子炉5内に供給する。冷却システム10Bは、外部動力や特別な操作を必要とすることなく、原子炉5を冷却することができる。
According to the present embodiment, the steam generated in the
〔第3の実施形態〕
第3の実施形態の冷却システムについて図7及び図8を用いて説明する。図7は、本実施形態の冷却システムとその周辺構成を模式的に示す断面立面図である。図8は、本実施形態の冷却システムを模式的に示す断面立面図である。なお、第1の実施形態と略共通の構成については、同一又は対応する符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
A cooling system according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a sectional elevation view schematically showing the cooling system of the present embodiment and its peripheral configuration. FIG. 8 is a sectional elevation view schematically showing the cooling system of the present embodiment. In addition, about the structure substantially common to 1st Embodiment, the code | symbol same or corresponding is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図7に示すように、本実施形態の冷却システム10Cは、タンク12の底部12aから鉛直下側に延びており、タンク12内に貯留されている冷却液を、重力の作用により、原子炉5に向けて流出させる配管(以下、常時流出管と記す)16を有している。タンク12内の底部12aに冷却液が貯留されている限り、常時流出管16は、当該底部12aにある冷却液を鉛直下側に流す。
As shown in FIG. 7, the
本実施形態において、原子炉5の水平方向外側には、鉛直方向に延びるペデスタル壁18が設けられている。ペデスタル壁18の水平方向内側には、原子炉5の圧力容器の下側部分5cが配置されている。格納容器2内のうちペデスタル壁18の内側には、圧力容器のうち少なくとも下側部分5cに面しており且つ冷却液を貯留可能な空間(以下、下側空間と記す)19が形成されている。
In the present embodiment, a
常時流出管16は、ペデスタル壁18を貫通して下側空間19に延びている。常時流出管16から流出した冷却液は、下側空間19に貯留される。下側空間19に所定の量、冷却液が貯留されると、当該冷却液に圧力容器の下側部分5cが冠水する。
The always
図8に示すように、タンク12内には、矢印F1で示すように凝縮して生じた冷却液が供給される。タンク12の底部12aには、冷却液が貯留される。常時流出管16は、タンク12内と連通している。底部12aに貯留されている冷却液は、重力の作用により常時流出管16内を通って鉛直下側に流出する。
As shown in FIG. 8, cooling liquid generated by condensation as shown by an arrow F <b> 1 is supplied into the
これにより、原子炉5の下側空間19に冷却液が貯留され、圧力容器の下側部分5cを冠水させることができる。なお、常時流出管16内を通って流出する冷却液の流量は、常時流出管16の内径や、タンク12との接続部の流路断面積を変えることにより調整される。
As a result, the coolant is stored in the
常時流出管16内を通って流出する流量が、タンク12内に供給される流量に比べて小さい場合、タンク12内の冷却液の液面11は、上昇する。タンク12内に貯留される冷却液の量が所定の量に達したときに、トラップ流出管20がサイホンとして作動して、タンク12内の冷却液の大部分を、原子炉5内に供給する。本実施形態においても、外部動力や特別な操作を必要とすることなく、タンク12内に供給された冷却液により、原子炉5を冷却することができる。
When the flow rate that always flows out through the
〔第4の実施形態〕
第4の実施形態の冷却システムについて図9を用いて説明する。図9は、本実施形態の冷却システムとその周辺構成を模式的に示す断面立面図である。なお、第1、第2及び第3の実施形態と略共通の構成については、同一又は対応する符号を付して説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
A cooling system according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional elevation view schematically showing the cooling system of the present embodiment and its peripheral configuration. In addition, about the structure substantially common to 1st, 2nd and 3rd embodiment, the code | symbol same or corresponding is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図9に示すように、本実施形態の冷却システム10Eは、第1の実施形態と同様に、タンク12、トラップ流出管20Eを有している。さらに、冷却システム10Eは、タンク12より鉛直上側に配置されて原子炉5で発生した蒸気を凝縮させる非常用復水器14と、原子炉5において発生した蒸気を非常用復水器14に導く蒸気配管13と、非常用復水器14において凝縮して生じた冷却液を、タンク12に導く凝縮水配管15とを有している。タンク12は、非常用復水器14から当該凝縮水配管15を通して凝縮して生じた冷却液の供給を受ける。
As shown in FIG. 9, the
本実施形態のトラップ流出管20Eは、ペデスタル壁18を貫通して下側空間19に延びている。トラップ流出管20Eは、タンク12に貯留された所定の量の冷却液を、間欠的に下側空間19に流出させる。一方、本実施形態の常時流出管16Eは、タンク12と原子炉5とを接続しており、タンク12内に貯留されている冷却液を、重力の作用により常時、原子炉5内に導く。
The
本実施形態においては、タンク12内に貯留される冷却液の量が所定の量に達したときに、トラップ流出管20Eがサイホンとして作動して、タンク12内の冷却液の大部分を、原子炉5の鉛直下側にある下側空間19に供給する。本実施形態によれば、外部動力や特別な操作を必要とすることなく、原子炉5内及び格納容器2内を冷却することができる。本実施形態は、原子炉5の炉心溶融物が圧力容器の下側部分5cを貫通して下側空間19に落下した場合に、当該炉心溶融物を冷却するのに適している。
In the present embodiment, when the amount of the coolant stored in the
〔第5の実施形態〕
第5の実施形態の冷却システムについて図10を用いて説明する。図10は、本実施形態の冷却システムとその周辺構成を模式的に示す断面立面図である。なお、第1〜第4の実施形態と略共通の構成については、同一又は対応する符号を付して説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
A cooling system according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a sectional elevation view schematically showing the cooling system of the present embodiment and its peripheral configuration. In addition, about the structure substantially common with the 1st-4th embodiment, the code | symbol same or corresponding is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図10に示すように、本実施形態において、上述した非常用復水器14は、タンク12より鉛直上側であって格納容器2の外に配置されている。一方、格納容器2内には、事故時において格納容器2内の圧力を低下させるための圧力抑制室17が形成されている。
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the above-described
本実施形態の冷却システム10Gは、原子炉5からドライウェル2cに放出された蒸気を非常用復水器14に導く蒸気配管13Gと、非常用復水器14において凝縮した冷却水をタンク12に導く凝縮水配管15とを有している。タンク12は、格納容器2を貫通して延びる凝縮水配管15を通して、非常用復水器14からの凝縮した冷却液の供給を受ける。
The
本実施形態の冷却システム10Gにおいて、常時流出管16Gは、前記タンク12の底部12aから鉛直下側に圧力抑制室17まで延びている。常時流出管16Gは、当該タンク12内に貯留されている冷却液を、圧力抑制室17に流出させる。
In the
一方、トラップ流出管20Eは、タンク12から鉛直下側にペデスタル壁18を貫通して延びている。トラップ流出管20Eは、タンク12に貯留された所定の量の冷却液を、間欠的に当該下側空間19に流出させる。この態様によっても原子炉5を冷却することが可能である。
On the other hand, the
〔第6の実施形態〕
第6の実施形態の冷却システムについて図11を用いて説明する。図11は、本実施形態の冷却システムを模式的に示す断面立面図である。なお、第1の実施形態と略共通の構成については、同一又は対応する符号を付して説明を省略する。
[Sixth Embodiment]
The cooling system of 6th Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 11 is a sectional elevation view schematically showing the cooling system of the present embodiment. In addition, about the structure substantially common to 1st Embodiment, the code | symbol same or corresponding is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態の冷却システムは、トラップ流出管20の下側延伸通路29から流出した冷却液を受けて当該冷却液を鉛直下側に導くインジェクタ60を有している。インジェクタ60は、その上流側の端部が、下側延伸通路29の下流側端部29cの径方向外側に位置するよう構成されている。
The cooling system of the present embodiment includes an
さらに、冷却システムは、タンク12内に貯留されている冷却液をインジェクタ60のうち下側延伸通路29の下流側端部29cの径方向外側に導くインジェクタ流出管50とを有している。インジェクタ流出管50は、タンク12の上面12eより鉛直下側に配置されている。
Further, the cooling system includes an
このように構成された冷却システムにおいて、トラップ流出管20がサイホンとして作動して、下流側端部29cから冷却液の流出が始まると、当該冷却液の流れによりインジェクタ60がインジェクタ流出管50内にある空気を吸入し、排出する。インジェクタ流出管50がサイホンとして作動すると、タンク12内の冷却水がインジェクタ流出管50を通ってインジェクタ60に流れる。これにより、タンク12から流出する冷却液の流量を増大させることができる。
In the cooling system configured as described above, when the
また、トラップ流出管20が破損や閉塞によりサイホンとして作動しない場合においても、タンク12内の冷却液の液面11が、インジェクタ流出管50より鉛直上側に位置することにより、タンク12内に貯留された冷却液の重力により、インジェクタ流出管50がサイホンとして作動して、タンク12の冷却液をインジェクタ60に流出させることができる。これにより、タンク12の溢水を防ぐことができる。
Further, even when the
〔他の実施形態〕
上述した各実施形態において、タンク12は、図1に示すように格納容器2内に配置されているものとしたが、本発明に係るタンクは、この態様に限定されるものではない。タンク12は、原子炉で発生した蒸気が凝縮して生じた冷却液を受けることが可能なものであれば良く、格納容器2の外に配置して、格納容器2外を延びている配管を通して冷却液の供給を受けることもできる。
[Other Embodiments]
In each embodiment mentioned above, the
また、上述した各実施形態において、タンク12が受ける冷却液は、図1に示すように原子炉5内から蒸気として放出され、格納容器2内において当該蒸気が凝縮して冷却液となるものとしたが、本発明は、この態様に限定されるものではない。当該蒸気は、原子炉5外であって格納容器2内において発生するものとしても良い。
Further, in each of the above-described embodiments, the coolant received by the
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、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、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit 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.
1 原子力発電プラント、2 格納容器、2a 内壁、2c ドライウェル、5 原子炉、5a 頂部、5c 下側部分、7 配管、8 安全弁、10,10B,10C,10E,10G 冷却システム、11 液面、12 タンク、12a 底部、12e 上面、13,13G 蒸気配管、14 非常用復水器、15 凝縮水配管、16,16E,16G 常時流出管、17 圧力抑制室、18 ペデスタル壁、19 下側空間、20,20E トラップ流出管、21 第1トラップ通路(トラップ通路、内部通路、部分)、22 第1の堰、23 第1接続通路(内部通路、部分)、25 部分、26 第2トラップ通路(トラップ通路、内部通路、部分)、27 第2の堰、28 第2接続通路(内部通路、部分)、29 下側延伸通路(内部通路、部分)、29c 下流側端部、30 水封空間、31,32,33 液面、40 空気抜き用サイホン、41 空気吸入口(開口)、43 合流部、44 中間口(開口)、48 排出口(開口)、50 インジェクタ流出管、60 インジェクタ。 1 nuclear power plant, 2 containment vessel, 2a inner wall, 2c dry well, 5 reactor, 5a top, 5c lower part, 7 piping, 8 safety valve, 10, 10B, 10C, 10E, 10G cooling system, 11 liquid level, 12 tank, 12a bottom, 12e top surface, 13,13G steam piping, 14 emergency condenser, 15 condensate piping, 16, 16E, 16G constant outflow pipe, 17 pressure suppression chamber, 18 pedestal wall, 19 lower space, 20, 20E trap outflow pipe, 21 first trap passage (trap passage, internal passage, part), 22 first weir, 23 first connection passage (internal passage, part), 25 part, 26 second trap passage (trap) Passage, internal passage, part), 27 second weir, 28 second connection passage (internal passage, part), 29 lower extension passage (internal passage, part) 29c Downstream end, 30 Water-sealed space, 31, 32, 33 Liquid level, 40 Air vent siphon, 41 Air suction port (opening), 43 Junction portion, 44 Middle port (opening), 48 Outlet port (opening), 50 injector outlet pipe, 60 injector.
Claims (8)
当該タンクに貯留された冷却液が所定の量に達したときに、下側に流出させるトラップ流出管と、
を備え、
当該トラップ流出管は、
第1の堰より上流側において前記タンクと共に冷却液を貯留可能な第1トラップ通路と、
第1の堰より下流側に設けられた第2の堰と、当該第1の堰との間において冷却液を貯留可能な第2トラップ通路と、
第2の堰より下流側において下側に延びており、冷却液を前記原子炉内又は前記格納容器内に導く下側延伸通路と、
を有することを特徴とする冷却システム。 A tank capable of receiving the coolant generated by condensation of steam generated in the nuclear reactor or the containment vessel storing the reactor, and storing the coolant;
A trap outflow pipe that causes the coolant stored in the tank to flow downward when a predetermined amount is reached;
With
The trap outflow pipe is
A first trap passage capable of storing a coolant together with the tank upstream of the first weir;
A second weir provided downstream of the first weir, and a second trap passage capable of storing the coolant between the first weir,
A lower extending passage extending downstream from the second weir and guiding the coolant into the reactor or the containment vessel;
A cooling system comprising:
さらに備えることを特徴とする請求項1に記載の冷却システム。 An air vent siphon for sucking air from a water-sealed space sandwiched between the coolant stored in the first trap passage and the coolant stored in the second trap passage in the trap outflow pipe;
The cooling system according to claim 1, further comprising:
第1の堰より上側に配置されており、前記水封空間から空気を吸入可能な空気吸入口と、
第2トラップ通路に配置されており、当該第2トラップ通路に貯留された冷却液が流入可能な中間口と、
前記下側延伸通路のうち前記中間口より下側に配置されており、当該中間口からの冷却液を排出すると共に、前記空気吸入口からの空気を排出可能な排出口と、
を有することを特徴とする請求項2に記載の冷却システム。 The air vent siphon is:
An air intake port disposed above the first weir, and capable of drawing air from the water-sealed space;
An intermediate port that is disposed in the second trap passage and into which the coolant stored in the second trap passage can flow;
A discharge port that is disposed below the intermediate port in the lower extending passage, discharges the coolant from the intermediate port, and discharges air from the air inlet;
The cooling system according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の冷却システム。 The said tank is arrange | positioned in the said storage container, It is comprised so that the cooling fluid produced by condensing in the said storage container may flow in. The cooling system according to item.
前記タンクは、当該非常用復水器から凝縮して生じた冷却液の供給を受ける
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の冷却システム。 An emergency condenser disposed above the tank and condensing steam generated in the nuclear reactor,
The cooling system according to any one of claims 1 to 4, wherein the tank is supplied with a coolant generated by condensation from the emergency condenser.
さらに備えることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の冷却システム。 A continuous outflow pipe that extends downward from the bottom of the tank and allows the coolant stored in the tank to flow out into the containment vessel,
The cooling system according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記タンク内に貯留されている冷却液を前記インジェクタのうち前記下側延伸通路の径方向外側に導くインジェクタ流出管を、
さらに備えることを特徴とする請求項1に記載の冷却システム。 An injector that receives the coolant flowing out from the lower extending passage and guides the coolant downward;
An injector outlet pipe for guiding the coolant stored in the tank to the radially outer side of the lower extension passage of the injector;
The cooling system according to claim 1, further comprising:
当該原子炉を格納する格納容器と、
前記原子炉内又は前記格納容器内で発生した蒸気が凝縮して生じた冷却液を受けて、当該冷却液を貯留可能なタンクと、
当該タンクに貯留された冷却液が所定の量に達したときに、下側に流出させるトラップ流出管と、
を備え、
当該トラップ流出管は、
第1の堰より上流側において前記タンクと共に冷却液を貯留可能な第1トラップ通路と、
第1の堰より下流側に設けられた第2の堰と、当該第1の堰との間において冷却液を貯留可能な第2トラップ通路と、
第2の堰より下流側において下側に延びており、冷却液を前記原子炉内又は前記格納容器内に導く下側延伸通路と、
を有することを特徴とする原子力発電プラント。 A reactor that houses the reactor core;
A containment vessel for storing the reactor,
Receiving a coolant produced by condensation of steam generated in the nuclear reactor or the containment vessel, and a tank capable of storing the coolant;
A trap outflow pipe that causes the coolant stored in the tank to flow downward when a predetermined amount is reached;
With
The trap outflow pipe is
A first trap passage capable of storing a coolant together with the tank upstream of the first weir;
A second weir provided downstream of the first weir, and a second trap passage capable of storing the coolant between the first weir,
A lower extending passage extending downstream from the second weir and guiding the coolant into the reactor or the containment vessel;
A nuclear power plant characterized by comprising:
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