JP2020139900A - Cooling device of suppression pool and cooling method of suppression pool - Google Patents

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礼 木村
Rei Kimura
礼 木村
智香子 岩城
Chikako Iwaki
智香子 岩城
英樹 堀江
Hideki Horie
英樹 堀江
圭太 後藤
Keita Goto
圭太 後藤
保高 青木
Yasutaka Aoki
保高 青木
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Abstract

To provide a cooling technology of a suppression pool capable of cooling water of the suppression pool in a severe accident.SOLUTION: The cooling device 11 of a suppression pool 5 comprises: an evaporation part 12 storing therein liquid working fluid 16 to be evaporated by absorbing heat from water in the suppression pool 5; a condensation part 13 condensing gaseous working fluid 15 stored therein by heat radiation; a steam passage 19 where the gaseous working fluid 15 rises from the evaporation part 12 to the condensation part 13; a condensate passage 20 where the liquid working fluid 16 drops by the gravity from the condensation part 13 to the evaporation part 12; and a gas/liquid separation part 31 in which a space above a liquid level 32 of the liquid working fluid 16 stored in the evaporation part 12 is separated into a part communicated with the steam passage 19 and a part communicated with the condensate passage 20.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は、サプレッションプールの冷却装置およびサプレッションプールの冷却方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a suppression pool cooling device and a suppression pool cooling method.

一般に商用の沸騰水型軽水炉では、原子炉冷却材喪失などに起因した炉心溶融を伴う過酷事故時においても、原子炉格納容器の圧力または温度を所定の値以下に維持するための設備として、格納容器内に大量の水を貯めたサプレッションプールを有するサプレッションチェンバが設けられている。事故直後は、圧力容器に接続される配管破断により原子炉格納容器のドライウェル内に蒸気または水が放出される。放出された蒸気または水、さらにドライウェル内に存在する非凝縮性ガスがベント管を介してサプレッションプールの水中に放出される。そして、蒸気のみが凝縮されることで原子炉格納容器の内圧の上昇が抑制される。その後、継続的にサプレッションプールに放出される蒸気または水によるサプレッションプールの水温の上昇を抑制するために、動的ポンプおよび熱交換器を有する残留熱除去系が設けられている。 Generally, in a commercial boiling water reactor, it is stored as a facility to maintain the pressure or temperature of the reactor containment vessel below a predetermined value even in the event of a severe accident involving core meltdown due to loss of reactor coolant. A suppression chamber with a suppression pool that stores a large amount of water is provided in the container. Immediately after the accident, steam or water is released into the dry well of the reactor containment vessel due to the breakage of the pipe connected to the pressure vessel. The released steam or water, as well as the non-condensable gas present in the dry well, is released into the water of the suppression pool via the vent pipe. Then, the increase in the internal pressure of the reactor containment vessel is suppressed by condensing only the steam. After that, a residual heat removal system having a dynamic pump and a heat exchanger is provided in order to suppress an increase in the water temperature of the suppression pool due to steam or water continuously released into the suppression pool.

一方、次世代の沸騰水型軽水炉では、深層防護の観点から、動的設備が機能しないような条件でのバックアップ設備として、静的な格納容器冷却系を設けることが考えられている。例えば、事故時にドライウェル内に放出された蒸気を原子炉格納容器の外部に設置した冷却プール内の蒸気凝縮型熱交換器を介して凝縮し、その凝縮水を再びドライウェル内に重力で落下させるものがある。また、蒸気凝縮型熱交換器内に徐々に蓄積する非凝縮性ガスによる除熱性能低下を回復させるため、蒸気凝縮型熱交換器の出口側からサプレッションチェンバにガス抜きラインを導く構成とする。さらに、事故後、ベント管または原子炉を直接減圧する自動減圧系を介して放出される蒸気または水によって、サプレッションプールの水温が徐々に上昇すると、サプレッションプール内に貯留された非凝縮性ガスのドライウェル側への還流とともに非凝縮性ガスの吸い込みにより、本格納容器冷却系の除熱性能は低下していく。非凝縮性ガスの少ない原子炉からの蒸気の静的な格納容器冷却系への導入を確保するために、圧力容器に接続される爆破開放弁が設けられている。この爆破開放弁の作動により、原子炉から格納容器冷却系への直接の蒸気供給と除熱が行われ、サプレッションプールの水温の上昇が抑制され、長期的に設計温度以下に抑えられる。その他にも、サプレッションチェンバの外面にヒートパイプを取り付けて冷却する技術が知られている。 On the other hand, in the next-generation boiling water reactor, from the viewpoint of defense in depth, it is considered to provide a static containment cooling system as backup equipment under conditions where dynamic equipment does not function. For example, the steam released into the dry well at the time of an accident is condensed via a steam condensing heat exchanger in a cooling pool installed outside the reactor containment vessel, and the condensed water is dropped into the dry well again by gravity. There is something to make. Further, in order to recover the deterioration of heat removal performance due to the non-condensable gas gradually accumulated in the steam condensing heat exchanger, the degassing line is guided from the outlet side of the steam condensing heat exchanger to the suppression chamber. Furthermore, after the accident, when the water temperature of the suppression pool gradually rises due to steam or water released through the vent pipe or the automatic decompression system that directly depressurizes the reactor, the non-condensable gas stored in the suppression pool The heat removal performance of the containment vessel cooling system deteriorates due to the suction of non-condensable gas as well as the reflux to the dry well side. A blast release valve connected to the pressure vessel is provided to ensure the introduction of steam from the reactor with low non-condensable gas into the static containment cooling system. By operating this blast release valve, steam is directly supplied from the reactor to the containment cooling system and heat is removed, the rise in the water temperature of the suppression pool is suppressed, and the temperature is kept below the design temperature in the long term. In addition, a technique of attaching a heat pipe to the outer surface of the suppression chamber to cool it is known.

特開2017−125774号公報JP-A-2017-125774

炉心溶融を伴う過酷事故時では、溶融炉心から発生する水−金属反応による水素ガスに加え、核分裂生成物の一部が逃がし安全弁を介してサプレッションチェンバに放出される。また、沸騰水型軽水炉のABWR(改良型沸騰水型軽水炉)と呼ばれる型式の原子炉格納容器内の金属製アクセストンネルを介して、ドライウェルからサプレッションチェンバへの伝熱によりサプレッションプールの水が加熱され続ける。核分裂生成物のサプレッションチェンバへの移行、アクセストンネルからの伝熱により、サプレッションプールの水が加熱されて所定の温度以上になると、この水温上昇により蒸気分圧が上昇する。そして、サプレッションチェンバに一旦蓄積された非凝縮性ガスが真空破壊弁を介してドライウェル側に戻る。ドライウェル内の非凝縮性ガスが増加すると、蒸気凝縮型熱交換器の除熱性能が大幅に低下し、最終的に格納容器冷却系の機能喪失に至る。 In the event of a severe accident involving core meltdown, in addition to the hydrogen gas generated by the water-metal reaction generated from the meltdown core, some of the fission products escape and are released to the suppression chamber via the safety valve. In addition, the water in the suppression pool is heated by heat transfer from the dry well to the suppression chamber through a metal access tunnel in the reactor containment vessel of the type called ABWR (advanced boiling water reactor) of the boiling water reactor. Continue to be done. When the water in the suppression pool is heated to a predetermined temperature or higher due to the transfer of fission products to the suppression chamber and heat transfer from the access tunnel, the partial pressure of steam rises due to this rise in water temperature. Then, the non-condensable gas once accumulated in the suppression chamber returns to the drywell side via the vacuum break valve. When the amount of non-condensable gas in the dry well increases, the heat removal performance of the steam condensing heat exchanger deteriorates significantly, and eventually the function of the containment cooling system is lost.

本格納容器冷却系は、主に過酷事故対策設備として設けられたものであり、過酷事故時に長期的に静的な冷却を行えることが望まれている。格納容器冷却系の除熱機能を確保するには、サプレッションチェンバを所定の温度以下に静的に冷却し、事故後の非凝縮性ガスの真空破壊弁を介したドライウェルへの戻りを抑える必要がある。サプレッションチェンバを冷却するためには、サプレッションチェンバの熱を、原子炉格納容器の壁を貫通して外部に放熱する必要がある。しかしながら、事故時の原子炉格納容器の境界の拡大防止の観点から、原子炉格納容器内の流体を原子炉格納容器の外部に持ち出さないことが望まれる。 This containment vessel cooling system is mainly provided as a severe accident countermeasure facility, and it is desired that static cooling can be performed for a long period of time in the event of a severe accident. In order to ensure the heat removal function of the containment cooling system, it is necessary to statically cool the suppression chamber below the specified temperature to prevent the non-condensable gas from returning to the dry well through the vacuum break valve after the accident. There is. In order to cool the suppression chamber, it is necessary to dissipate the heat of the suppression chamber to the outside through the wall of the reactor containment vessel. However, from the viewpoint of preventing the expansion of the boundary of the reactor containment vessel in the event of an accident, it is desirable not to take the fluid inside the reactor containment vessel out of the reactor containment vessel.

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、過酷事故時にサプレッションプールの水を冷却することができるサプレッションプールの冷却技術を提供することを目的とする。 An embodiment of the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a suppression pool cooling technique capable of cooling the water in the suppression pool in the event of a severe accident.

本発明の実施形態に係るサプレッションプールの冷却装置は、サプレッションプールの内部に設けられ、前記サプレッションプールの内部の水から熱を吸収して蒸発する液体の作動流体を内部に貯留する蒸発部と、原子炉格納容器の外部の前記蒸発部よりも高い位置に設けられ、内部に貯留される気体の前記作動流体が放熱により凝縮する凝縮部と、前記蒸発部と前記凝縮部を接続し、気体の前記作動流体が前記蒸発部から前記凝縮部まで上昇する蒸気流路と、前記凝縮部と前記蒸発部を接続し、液体の前記作動流体が前記凝縮部から前記蒸発部まで重力により降下する凝縮液路と、前記蒸発部に貯留された液体の前記作動流体の液面よりも上方の空間を、前記蒸気流路に連通する部分と前記凝縮液路に連通する部分に分離する気液分離部と、を備える。 The suppression pool cooling device according to the embodiment of the present invention is provided inside the suppression pool, and has an evaporation unit that internally stores a working fluid of a liquid that absorbs heat from the water inside the suppression pool and evaporates. A condensing part that is provided at a position higher than the evaporating part outside the reactor storage container and condenses the working fluid of the gas stored inside by heat dissipation, and the evaporating part and the condensing part are connected to form a gas. A condensate that connects a steam flow path in which the working fluid rises from the evaporating part to the condensing part and the condensing part and the evaporating part, and the working fluid of the liquid drops from the condensing part to the evaporating part by gravity. A gas-liquid separation section that separates the path and the space above the liquid level of the working fluid of the liquid stored in the evaporation section into a portion communicating with the steam flow path and a portion communicating with the condensing liquid passage. ,

本発明の実施形態により、過酷事故時にサプレッションプールの水を冷却することができるサプレッションプールの冷却技術が提供される。 An embodiment of the present invention provides a suppression pool cooling technique capable of cooling the suppression pool water in the event of a severe accident.

第1実施形態の原子炉建屋を示す断面図。The cross-sectional view which shows the reactor building of 1st Embodiment. 原子炉建屋を示す平面図。Top view showing the reactor building. 冷却装置の蒸発部を示す平面図。The plan view which shows the evaporation part of a cooling device. 蒸発部を示す図3のIV−IV断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line IV-IV showing an evaporation portion. 冷却装置の凝縮部を示す平面図。The plan view which shows the condensing part of a cooling device. 凝縮部の漏斗部を示す拡大平面図。An enlarged plan view showing the funnel portion of the condensing portion. 凝縮部を示す図6のVII−VII断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII showing the condensed portion. 凝縮部を示す図6のVIII−VIII断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line VIII-VIII of FIG. 6 showing a condensed portion. 熱輸送配管を示す断面図。Sectional drawing which shows the heat transport piping. 変形例1の熱輸送配管を示す断面図。The cross-sectional view which shows the heat transport pipe of the modification 1. 変形例2の熱輸送配管を示す断面図。The cross-sectional view which shows the heat transport pipe of the modification 2. 変形例3の熱輸送配管を示す断面図。The cross-sectional view which shows the heat transport pipe of the modification 3. 変形例3の凝縮部の漏斗部を示す拡大平面図。The enlarged plan view which shows the funnel part of the condensed part of the modification 3. 変形例4の蒸発部を示す断面図。The cross-sectional view which shows the evaporation part of the modification 4. 変形例5の蒸発部を示す断面図。The cross-sectional view which shows the evaporation part of the modification 5. サプレッションプールの冷却方法を示すフローチャート。A flowchart showing how to cool the suppression pool. 第2実施形態の原子炉建屋を示す断面図。The cross-sectional view which shows the reactor building of 2nd Embodiment. 第3実施形態の原子炉建屋を示す断面図。The cross-sectional view which shows the reactor building of 3rd Embodiment.

(第1実施形態)
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第1実施形態のサプレッションプールの冷却装置および冷却方法について図1から図16を用いて説明する。
(First Embodiment)
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. First, the cooling device and the cooling method of the suppression pool of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 16.

図1の符号1は、第1実施形態の原子炉建屋1である。この原子炉建屋1は、原子炉2と、この原子炉2を収容する圧力容器3と、この圧力容器3を格納する原子炉格納容器4と、サプレッションプール5とを備える。 Reference numeral 1 in FIG. 1 is the reactor building 1 of the first embodiment. The reactor building 1 includes a reactor 2, a pressure vessel 3 for accommodating the reactor 2, a reactor containment vessel 4 for accommodating the pressure vessel 3, and a suppression pool 5.

圧力容器3は、原子炉2(炉心)の入れ物であり、内部の高温高圧に耐えながら外部との間に冷却水などを流通させるステンレス製の構造物である。また、圧力容器3は、原子炉2で発生した放射性物質および放射線が漏れないように外部と遮断する機能も有している。 The pressure vessel 3 is a container for the nuclear reactor 2 (core), and is a stainless steel structure that allows cooling water and the like to flow between the inside and the outside while withstanding the high temperature and high pressure inside. Further, the pressure vessel 3 also has a function of blocking the radioactive substances and radiation generated in the reactor 2 from the outside so as not to leak.

図1では、改良型沸騰水型軽水炉(ABWR)の原子炉建屋1を例示する。この原子炉建屋1は、鉄筋コンクリート製の建築物であり、その内部に、原子炉建屋1の躯体の一部の鉄筋コンクリートを利用して原子炉格納容器4が形成されている。なお、原子炉格納容器4の内面には、鋼製のライナ6(内張り)が設けられている。 FIG. 1 illustrates the reactor building 1 of the advanced boiling water reactor (ABWR). The reactor building 1 is a reinforced concrete building, and a reactor containment vessel 4 is formed inside the reactor building 1 by using a part of the reinforced concrete of the skeleton of the reactor building 1. A steel liner 6 (lining) is provided on the inner surface of the reactor containment vessel 4.

原子炉格納容器4は、原子炉冷却材喪失事故などに起因した炉心溶融を伴う過酷事故時に圧力障壁となるとともに、放射性物質の放散に対する障壁を形成するための構造物である。さらに、原子炉格納容器4の内部には、圧力容器3に接続される配管などの重要な設備が設けられる。さらに、圧力容器3を囲む鉄筋コンクリート製の生体遮蔽壁7およびその他の構造物が設けられている。なお、原子炉格納容器4の上部には、核燃料の出し入れの際に開放される蓋部8が設けられている。 The reactor containment vessel 4 is a structure for forming a barrier against the emission of radioactive materials as well as serving as a pressure barrier in the event of a severe accident involving core meltdown caused by a reactor coolant loss accident or the like. Further, important equipment such as piping connected to the pressure vessel 3 is provided inside the reactor containment vessel 4. Further, a reinforced concrete bioshield wall 7 and other structures surrounding the pressure vessel 3 are provided. A lid 8 that is opened when nuclear fuel is taken in and out is provided on the upper part of the reactor containment vessel 4.

また、原子炉格納容器4の内部には、非常時に原子炉格納容器の内部の圧力を下げるための大量の水が貯留されるサプレッションプール5が設けられている。このサプレッションプール5が設けられる下部の区画は、ウエットウェルまたはサプレッションチェンバ(圧力抑制室)とも呼ばれる。なお、原子炉格納容器4の上部の区画は、ドライウェルと呼ばれる。 Further, inside the reactor containment vessel 4, a suppression pool 5 is provided in which a large amount of water for reducing the pressure inside the reactor containment vessel is stored in an emergency. The lower section in which the suppression pool 5 is provided is also called a wet well or a suppression chamber (pressure suppression chamber). The upper section of the reactor containment vessel 4 is called a dry well.

サプレッションプール5には、非常時に圧力容器3から放出される蒸気を導くベント管の蒸気吹出口9(ベント菅のパスがわかるように図中で示すこと)が設けられている。例えば、配管破断などの事故が起こると、原子炉格納容器4を貫通する配管は、隔離弁により自動的に隔離される。そして、圧力容器3から放出される蒸気は、ベント管を介して導かれて蒸気吹出口9からサプレッションプール5に貯留された水中に吹き出し、この水により凝縮される。このように、サプレッションプール5は、原子炉格納容器4の内部で蒸気の漏洩により圧力が上昇したときに、この蒸気を冷却することで、原子炉格納容器4の内圧の上昇を抑制する機能を有する。 The suppression pool 5 is provided with a steam outlet 9 of a vent pipe (shown in the figure so that the path of the vent pipe can be seen) for guiding the steam released from the pressure vessel 3 in an emergency. For example, when an accident such as a pipe break occurs, the pipe penetrating the reactor containment vessel 4 is automatically separated by the isolation valve. Then, the steam released from the pressure vessel 3 is guided through the vent pipe and blown out from the steam outlet 9 into the water stored in the suppression pool 5, and is condensed by this water. In this way, the suppression pool 5 has a function of suppressing an increase in the internal pressure of the reactor containment vessel 4 by cooling the steam when the pressure rises due to the leakage of steam inside the reactor containment vessel 4. Have.

なお、原子炉建屋1の下部は、地下に設けられる。サプレッションプール5は、原子炉建屋1の最も低い位置に設けられる。つまり、サプレッションプール5は、地面10よりも低い位置に設けられている。 The lower part of the reactor building 1 is provided underground. The suppression pool 5 is provided at the lowest position of the reactor building 1. That is, the suppression pool 5 is provided at a position lower than the ground 10.

図1に示すように、原子炉建屋1には、第1実施形態のサプレッションプール5の冷却装置11が設けられている。この冷却装置11は、非常時にサプレッションプール5の水の温度の上昇を抑制するための装置である。本実施形態の冷却装置11は、蒸発部12と、凝縮部13と、これらを繋ぐ熱輸送配管14とを備える。つまり、冷却装置11は、サプレッションプール5の水の熱を外部に移動させるヒートパイプとなっている。 As shown in FIG. 1, the reactor building 1 is provided with the cooling device 11 of the suppression pool 5 of the first embodiment. The cooling device 11 is a device for suppressing an increase in the temperature of water in the suppression pool 5 in an emergency. The cooling device 11 of the present embodiment includes an evaporation unit 12, a condensing unit 13, and a heat transport pipe 14 connecting them. That is, the cooling device 11 is a heat pipe that transfers the heat of the water in the suppression pool 5 to the outside.

この冷却装置11は、サーモサイフォン現象を利用してサプレッションプール5の水を冷却する。なお、サーモサイフォン現象とは、熱せられた流体が軽くなって上昇し、冷えた流体が重くなって下降する原理に基づいて生じる対流現象のことである。また、サーモサイフォンは、熱対流とも呼ばれる。 The cooling device 11 cools the water in the suppression pool 5 by utilizing the thermosiphon phenomenon. The thermosiphon phenomenon is a convection phenomenon that occurs based on the principle that the heated fluid becomes lighter and rises, and the cold fluid becomes heavier and falls. Thermosiphons are also called thermal convection.

冷却装置11は、蒸発部12で蒸発させた気体の作動流体15(図4参照)を、熱輸送配管14を通して凝縮部13に輸送し、この凝縮部13で凝縮された液体の作動流体16が熱輸送配管14を通じて再び蒸発部12に戻る。この冷却装置11は、閉じた系であり、作動流体15,16の流れがループ状を成すサーモサイフォン現象が生じるようになっている。つまり、作動流体15の蒸発(潜熱の吸収)と作動流体16の凝縮(潜熱の放出)のサイクルが発生して熱を移動させる。なお、本実施形態の作動流体15,16には、揮発性が高い代替フロンなどの流体を用いる。 The cooling device 11 transports the working fluid 15 of the gas evaporated by the evaporation unit 12 (see FIG. 4) to the condensing unit 13 through the heat transport pipe 14, and the working fluid 16 of the liquid condensed by the condensing unit 13 is transferred. It returns to the evaporation unit 12 again through the heat transport pipe 14. The cooling device 11 is a closed system, and a thermosiphon phenomenon occurs in which the flows of the working fluids 15 and 16 form a loop. That is, a cycle of evaporation of the working fluid 15 (absorption of latent heat) and condensation of the working fluid 16 (release of latent heat) occurs to transfer heat. As the working fluids 15 and 16 of the present embodiment, fluids such as CFC substitutes having high volatility are used.

図4および図9に示すように、熱輸送配管14は、外管17と内管18から成る二重管となっている。この熱輸送配管14により、蒸発部12から凝縮部13まで延びて気体の作動流体15(蒸気)が蒸発部から凝縮部13まで上昇する蒸気流路19と、凝縮部13から蒸発部12まで延びて液体の作動流体16(凝縮液)が凝縮部13から蒸発部12まで重力により落下する凝縮液路20とが形成される。 As shown in FIGS. 4 and 9, the heat transport pipe 14 is a double pipe composed of an outer pipe 17 and an inner pipe 18. The heat transport pipe 14 extends from the evaporation section 12 to the condensing section 13 to the steam flow path 19 in which the working fluid 15 (steam) of the gas rises from the evaporation section to the condensing section 13, and extends from the condensing section 13 to the evaporating section 12. A condensate passage 20 is formed in which the working fluid 16 (condensate) of the liquid falls from the condensing portion 13 to the evaporating portion 12 by gravity.

本実施形態では、蒸気流路19が、外管17の内面と内管18の外面との間に形成され、凝縮液路20が、内管18の内部に形成されている。このようにすれば、1本の二重管で蒸気流路19と凝縮液路20の両方を配管することができる。 In the present embodiment, the vapor flow path 19 is formed between the inner surface of the outer pipe 17 and the outer surface of the inner pipe 18, and the condensate passage 20 is formed inside the inner pipe 18. In this way, both the steam flow path 19 and the condensate passage 20 can be piped with one double pipe.

なお、第1実施形態の二重管としての熱輸送配管14は、その断面視において、外管17の中心位置に内管18が設けられる。つまり、外管17の中心軸と内管18の中心軸とが一致している。特に、図示は省略するが、外管17の内部には、内管18を支持する支持部材が設けられている。 In the heat transport pipe 14 as the double pipe of the first embodiment, the inner pipe 18 is provided at the center position of the outer pipe 17 in the cross-sectional view thereof. That is, the central axis of the outer tube 17 and the central axis of the inner tube 18 coincide with each other. In particular, although not shown, a support member for supporting the inner pipe 18 is provided inside the outer pipe 17.

図1に示すように、蒸発部12は、サプレッションプール5の内部に設けられる。つまり、蒸発部12は、サプレッションプール5に貯留される水に直接的に接触可能な状態で設けられる。例えば、蒸発部12は、サプレッションプール5の水に没する位置に固定される。この蒸発部12は、液体の作動流体16を内部に貯留する。この液体の作動流体16は、サプレッションプール5の水から熱を吸収して蒸発する。 As shown in FIG. 1, the evaporation unit 12 is provided inside the suppression pool 5. That is, the evaporation unit 12 is provided in a state where it can directly contact the water stored in the suppression pool 5. For example, the evaporation unit 12 is fixed at a position where it is submerged in water in the suppression pool 5. The evaporation unit 12 stores the liquid working fluid 16 inside. The working fluid 16 of this liquid absorbs heat from the water in the suppression pool 5 and evaporates.

本実施形態の冷却装置11は、原子炉建屋1の内部に設けられた水貯留部としての非常用冷却水タンク21を備える。凝縮部13は、非常用冷却水タンク21の内部に設けられる。つまり、凝縮部13は、非常用冷却水タンク21に貯留される水に直接的に接触可能な状態で設けられる。例えば、凝縮部13は、非常用冷却水タンク21の水に没する位置に固定される。この凝縮部13は、気体の作動流体15を内部に貯留する。この気体の作動流体15は、非常用冷却水タンク21の水、つまり、外部への放熱により凝縮される。 The cooling device 11 of the present embodiment includes an emergency cooling water tank 21 as a water storage unit provided inside the reactor building 1. The condensing portion 13 is provided inside the emergency cooling water tank 21. That is, the condensing portion 13 is provided in a state where it can directly contact the water stored in the emergency cooling water tank 21. For example, the condensing portion 13 is fixed at a position where the emergency cooling water tank 21 is submerged in water. The condensing unit 13 stores the working fluid 15 of the gas inside. The working fluid 15 of this gas is condensed by the water in the emergency cooling water tank 21, that is, by radiating heat to the outside.

なお、凝縮部13は、蒸発部12よりも高い位置に設けられる。また、第1実施形態では、非常用冷却水タンク21の水により、気体の作動流体15を凝縮しているが、その他の冷却用の流体を冷却媒体として用いても良い。この冷却用の流体は液体であっても良いし、気体であっても良い。 The condensing unit 13 is provided at a position higher than the evaporation unit 12. Further, in the first embodiment, the working fluid 15 of the gas is condensed by the water in the emergency cooling water tank 21, but other cooling fluids may be used as the cooling medium. The cooling fluid may be a liquid or a gas.

非常用冷却水タンク21は、非常時に用いる冷却水を貯留する。この非常用冷却水タンク21は、サプレッションプール5よりも高い位置に設けられる。また、非常用冷却水タンク21には、その内部で発生した蒸気を原子炉建屋1の外部に逃がす排気管22が設けられる。さらに、外部から非常用冷却水タンク21に水を供給する給水系23が設けられている。 The emergency cooling water tank 21 stores cooling water used in an emergency. The emergency cooling water tank 21 is provided at a position higher than the suppression pool 5. Further, the emergency cooling water tank 21 is provided with an exhaust pipe 22 for releasing the steam generated inside the tank 21 to the outside of the reactor building 1. Further, a water supply system 23 for supplying water to the emergency cooling water tank 21 from the outside is provided.

本実施形態では、水貯留部として非常用冷却水タンク21を例示しているが、その他の態様でも良い。なお、非常用冷却水タンク21は、非常用復水貯蔵槽または本蒸気凝縮型熱交換器の冷却水タンク(プール)であっても良い。このようにすれば、非常用冷却水などの水貯留部を凝縮部13の冷却手段として利用することができる。 In this embodiment, the emergency cooling water tank 21 is illustrated as the water storage unit, but other embodiments may be used. The emergency cooling water tank 21 may be an emergency condensate storage tank or a cooling water tank (pool) of the steam condensing heat exchanger. In this way, a water storage unit such as emergency cooling water can be used as a cooling means for the condensing unit 13.

原子炉建屋1には、複数の冷却装置11が設けられる。それぞれの冷却装置11に蒸発部12と凝縮部13とが設けられる。これらの冷却装置11がそれぞれ独立して稼働する。 A plurality of cooling devices 11 are provided in the reactor building 1. Each cooling device 11 is provided with an evaporation unit 12 and a condensation unit 13. Each of these cooling devices 11 operates independently.

図2に示すように、原子炉格納容器4は、平面視で円形状を成す。その内部のサプレッションプール5は、平面視でドーナッツ形状(O字形状)を成す。複数の冷却装置11を設ける場合には、それぞれの蒸発部12をサプレッションプール5の周方向に等間隔で配置する。それぞれの蒸発部12を離間させて配置することで、所定の蒸発部12に振動が生じても、その影響を他の蒸発部12に与えずに済む。 As shown in FIG. 2, the reactor containment vessel 4 has a circular shape in a plan view. The suppression pool 5 inside thereof has a donut shape (O-shape) in a plan view. When a plurality of cooling devices 11 are provided, the evaporating portions 12 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the suppression pool 5. By arranging the respective evaporation units 12 apart from each other, even if vibration occurs in the predetermined evaporation unit 12, it is not necessary to exert the influence on the other evaporation units 12.

また、蒸発部12は、原子炉格納容器4の壁部24に固定される。つまり、蒸発部12は、サプレッションプール5の壁部(内面)に固定される。このようにすれば、蒸発部12が、原子炉格納容器4またはサプレッションプール5(圧力抑制室)の内部にある構造物に干渉しないようにできる。 Further, the evaporation portion 12 is fixed to the wall portion 24 of the reactor containment vessel 4. That is, the evaporation portion 12 is fixed to the wall portion (inner surface) of the suppression pool 5. In this way, the evaporation unit 12 can be prevented from interfering with the structure inside the reactor containment vessel 4 or the suppression pool 5 (pressure suppression chamber).

図3および図4に示すように、蒸発部12は、サプレッションプール5の水面25よりも低い位置に設けられる。さらに、蒸発部12は、液体の作動流体16を内部に貯留する箱状を成す箱部26と、この箱部26の1つの側面から突出される複数の吸熱フィン27とを備える。 As shown in FIGS. 3 and 4, the evaporation unit 12 is provided at a position lower than the water surface 25 of the suppression pool 5. Further, the evaporation unit 12 includes a box-shaped box portion 26 for storing the liquid working fluid 16 inside, and a plurality of endothermic fins 27 protruding from one side surface of the box portion 26.

箱部26は、天井側の上面板28と、床面側の底面板29と、四方側面を囲む側面板30とから成る。側面板30の1つが原子炉格納容器4の壁部24に固定される。なお、壁部24の内面には、ライナ6が張り付けられているので、このライナ6を介して箱部26が固定されている。 The box portion 26 includes a top plate 28 on the ceiling side, a bottom plate 29 on the floor side, and side plates 30 surrounding the four side surfaces. One of the side plates 30 is fixed to the wall portion 24 of the reactor containment vessel 4. Since the liner 6 is attached to the inner surface of the wall portion 24, the box portion 26 is fixed via the liner 6.

また、吸熱フィン27は、フィン状または平板状を成し、互いに同方向に突出されている。このように、吸熱フィン27が連なった構造とすることで伝熱面積を増大させることができる。これらの吸熱フィン27は、壁部24に固定される側面板30とは反対側に配置される側面板30に設けられている。それぞれの吸熱フィン27の内部には、空洞が形成されており、これら吸熱フィン27の内部空間と、箱部26の内部空間と連通されている。これらの吸熱フィン27の外面がサプレッションプール5の水に接触する。このようにすれば、蒸発部12の内部の液体の作動流体16が効率的にサプレッションプール5の水から吸熱を行うことができる。 Further, the endothermic fins 27 have a fin-like shape or a flat plate shape, and are projected in the same direction with each other. In this way, the heat transfer area can be increased by forming the structure in which the endothermic fins 27 are connected. These heat absorbing fins 27 are provided on the side plate 30 arranged on the side opposite to the side plate 30 fixed to the wall portion 24. A cavity is formed inside each of the heat absorbing fins 27, and is communicated with the internal space of the heat absorbing fins 27 and the internal space of the box portion 26. The outer surface of these endothermic fins 27 comes into contact with the water in the suppression pool 5. In this way, the liquid working fluid 16 inside the evaporation unit 12 can efficiently absorb heat from the water in the suppression pool 5.

蒸発部12の内部には、気液分離部としての気液分離板31が設けられる。この気液分離板31は、箱部26を構成する上面板28に固定され、上面板28から下方に向かって延びる。なお、気液分離板31の下端は、箱部26の底面板29に接触しておらず、気液分離板31の下端と底面板29との間には、液体の作動流体16が流通可能な隙間が設けられている。 A gas-liquid separation plate 31 as a gas-liquid separation unit is provided inside the evaporation unit 12. The gas-liquid separation plate 31 is fixed to the upper surface plate 28 constituting the box portion 26 and extends downward from the upper surface plate 28. The lower end of the gas-liquid separation plate 31 is not in contact with the bottom plate 29 of the box portion 26, and the liquid working fluid 16 can flow between the lower end of the gas-liquid separation plate 31 and the bottom plate 29. There is a gap.

なお、蒸発部12の内部に貯留される液体の作動流体16の液面32が予め設定される。この設定される液面32は、冷却装置11が稼働している状態のときの液面32が設定される。気液分離板31は、その下端が液体の作動流体16の液面32よりも低い位置になるように形成される。 The liquid level 32 of the working fluid 16 of the liquid stored inside the evaporation unit 12 is preset. As the liquid level 32 to be set, the liquid level 32 when the cooling device 11 is operating is set. The gas-liquid separation plate 31 is formed so that its lower end is lower than the liquid level 32 of the liquid working fluid 16.

この気液分離板31により、箱部26の内部空間が中央で分けられる。ここで、気液分離板31を中心として吸熱フィン27が設けられている方の空間を第1区画33とし、原子炉格納容器4の壁部24に固定される方の空間を第2区画34とする。 The gas-liquid separation plate 31 divides the internal space of the box portion 26 at the center. Here, the space around the gas-liquid separation plate 31 where the heat absorbing fins 27 are provided is the first compartment 33, and the space fixed to the wall portion 24 of the reactor containment vessel 4 is the second compartment 34. And.

蒸発部12の箱部26の上面板28の長手方向の中央部には、熱輸送配管14の外管17と内管18とが接続される。二重管である熱輸送配管14は、原子炉格納容器4の内部で外管17と内管18とに分岐される。そして、それぞれの端部が箱部26に接続される。ここで、蒸気流路19を形成する外管17は、箱部26の第1区画33に接続され、凝縮液路20を形成する内管18は、箱部26の第2区画34に接続される。つまり、蒸発部12の内部において、気液分離部としての気液分離板31は、作動流体16の液面32よりも上方の空間を蒸気流路19に連通する第1区画33と、凝縮液路20に連通する第2区画34とに分離する。 The outer pipe 17 and the inner pipe 18 of the heat transport pipe 14 are connected to the central portion of the upper surface plate 28 of the box portion 26 of the evaporation portion 12 in the longitudinal direction. The heat transport pipe 14, which is a double pipe, is branched into an outer pipe 17 and an inner pipe 18 inside the reactor containment vessel 4. Then, each end is connected to the box portion 26. Here, the outer pipe 17 forming the vapor flow path 19 is connected to the first section 33 of the box portion 26, and the inner pipe 18 forming the condensate passage 20 is connected to the second section 34 of the box portion 26. To. That is, inside the evaporation unit 12, the gas-liquid separation plate 31 as the gas-liquid separation unit has the first section 33 that communicates the space above the liquid level 32 of the working fluid 16 with the vapor flow path 19, and the condensed liquid. It is separated into a second section 34 that communicates with the road 20.

蒸発部12の第1区画33に貯留される液体の作動流体16は、吸熱フィン27によりサプレッションプール5の水から熱を吸収して蒸発する。そして、気体となった作動流体15が外管17に流れ込んで、凝縮部13まで上昇する。 The liquid working fluid 16 stored in the first section 33 of the evaporation unit 12 absorbs heat from the water in the suppression pool 5 by the endothermic fins 27 and evaporates. Then, the working fluid 15 which has become a gas flows into the outer pipe 17 and rises to the condensing portion 13.

凝縮部13で凝縮された液体の作動流体16は、内管18から蒸発部12の第2区画34に流れ落ちる。そして、この液体の作動流体16は、気液分離板31の下端と底面板29との間の隙間を介して第1区画33に移動し、再び蒸発される。このように、気液分離板31は、気体の作動流体15の流れと液体の作動流体16の流れが分離されるループ型のサーモサイフォン現象を生じさせる。 The working fluid 16 of the liquid condensed in the condensing unit 13 flows down from the inner pipe 18 to the second section 34 of the evaporation unit 12. Then, the working fluid 16 of this liquid moves to the first section 33 through the gap between the lower end of the gas-liquid separation plate 31 and the bottom plate 29, and is evaporated again. In this way, the gas-liquid separation plate 31 causes a loop-type thermosiphon phenomenon in which the flow of the working fluid 15 of the gas and the flow of the working fluid 16 of the liquid are separated.

このように、原子炉格納容器4の内部空間の空気およびガスなどの流体を、原子炉格納容器4の外部への持ち出させず、熱のみをサプレッションプール5の水から原子炉格納容器4の外部に静的に取り出すことが可能である。 In this way, fluids such as air and gas in the internal space of the reactor containment vessel 4 are not taken out to the outside of the reactor containment vessel 4, and only heat is transferred from the water of the suppression pool 5 to the outside of the reactor containment vessel 4. It is possible to take it out statically.

特に、過酷事故時には、サプレッションプール5の水が高温になる。そのため、この高温の水から熱エネルギーを受け取った蒸発部12の内部の液体の作動流体16は、沸騰する場合がある。本実施形態では、凝縮液路20が接続される第2区画34が、原子炉格納容器4の壁部24に接触しているため、第1区画33よりも温度が低い。そのため、凝縮液路20を戻ってきた液体の作動流体16の温度が高められることを抑制することができる。よって、沸騰した液体の作動流体16が凝縮液路20を逆流してしまうことを抑制することができる。 In particular, the water in the suppression pool 5 becomes hot during a severe accident. Therefore, the working fluid 16 of the liquid inside the evaporation unit 12 that has received the thermal energy from the hot water may boil. In the present embodiment, the temperature of the second compartment 34 to which the condensate passage 20 is connected is lower than that of the first compartment 33 because it is in contact with the wall portion 24 of the reactor containment vessel 4. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the working fluid 16 of the liquid returning from the condensate passage 20 from being raised. Therefore, it is possible to prevent the working fluid 16 of the boiling liquid from flowing back through the condensate passage 20.

二重管である熱輸送配管14は、サプレッションプール5が設けられる原子炉格納容器4を形成する壁部24を貫通して設けられる。このようにすれば、原子炉格納容器4を形成する壁部24に設ける貫通孔35が1つで済むようになる。本実施形態では、4つの冷却装置11が設けられているため、原子炉格納容器4の壁部24に4つの貫通孔35を設けるだけで済むようになる。このように、貫通孔35の大きさおよび貫通孔35の数を最小限に抑えることができるため、過酷事故時に原子炉格納容器4の強度を保つことができる。 The heat transport pipe 14, which is a double pipe, is provided so as to penetrate the wall portion 24 forming the reactor containment vessel 4 in which the suppression pool 5 is provided. In this way, only one through hole 35 is provided in the wall portion 24 forming the reactor containment vessel 4. In the present embodiment, since the four cooling devices 11 are provided, it is only necessary to provide the four through holes 35 in the wall portion 24 of the reactor containment vessel 4. In this way, since the size of the through holes 35 and the number of through holes 35 can be minimized, the strength of the reactor containment vessel 4 can be maintained in the event of a severe accident.

図1に示すように、凝縮部13は、非常用冷却水タンク21の水面よりも低い位置に設けられる。非常用冷却水タンク21の水が少なくなった場合には、給水系23から適宜給水が成される。 As shown in FIG. 1, the condensing portion 13 is provided at a position lower than the water surface of the emergency cooling water tank 21. When the amount of water in the emergency cooling water tank 21 becomes low, water is appropriately supplied from the water supply system 23.

図5および図8に示すように、凝縮部13は、気体の作動流体15内部に貯留する箱状を成す箱部36と、この箱部36の2つの側面から突出される複数の放熱フィン37とを備える。箱部36は、天井側の上面板38と、床面側の底面板39と、四方側面を囲む側面板40とから成る。凝縮部13は、底面板39から下方に延びる支持脚41を介して非常用冷却水タンク21の底部に固定される。 As shown in FIGS. 5 and 8, the condensing portion 13 includes a box-shaped box portion 36 that is stored inside the working fluid 15 of the gas, and a plurality of heat radiating fins 37 that protrude from the two side surfaces of the box portion 36. And. The box portion 36 includes a top plate 38 on the ceiling side, a bottom plate 39 on the floor side, and a side plate 40 surrounding the four side surfaces. The condensing portion 13 is fixed to the bottom portion of the emergency cooling water tank 21 via a support leg 41 extending downward from the bottom plate 39.

また、放熱フィン37は、フィン状または平板状を成し、互いに同方向に突出されている。このように、放熱フィン37が連なった構造とすることで伝熱面積を増大させることができる。それぞれの放熱フィン37の内部には、空洞が形成されており、これら放熱フィン37の内部空間と、箱部36の内部空間と連通されている。これらの放熱フィン37の外面が非常用冷却水タンク21の水に接触する。つまり、放熱フィン37の外面が原子炉格納容器4の外部の冷却媒体に接触する。このようにすれば、凝縮部13の内部の気体の作動流体15が効率的に放熱を行うことができる。 Further, the heat radiation fins 37 are in the shape of fins or flat plates, and are projected in the same direction from each other. In this way, the heat transfer area can be increased by forming the structure in which the heat radiation fins 37 are connected. A cavity is formed inside each of the heat radiating fins 37, and is communicated with the internal space of the heat radiating fins 37 and the internal space of the box portion 36. The outer surface of these heat radiation fins 37 comes into contact with the water in the emergency cooling water tank 21. That is, the outer surface of the heat radiation fin 37 comes into contact with the cooling medium outside the reactor containment vessel 4. In this way, the working fluid 15 of the gas inside the condensing portion 13 can efficiently dissipate heat.

図7に示すように、放熱フィン37の底面42は、箱部36に向かって下がるように傾斜されている。凝縮部13に到達した気体の作動流体15は、放熱フィン37の内部で凝縮される。このとき気体の作動流体15の熱エネルギーは、非常用冷却水タンク21の水に伝達される。そして、放熱フィン37の内面に付着した液体の作動流体16は、底面42に滴り落ち、その傾斜によって箱部36に向かって流れるようになる。 As shown in FIG. 7, the bottom surface 42 of the heat radiation fin 37 is inclined so as to be lowered toward the box portion 36. The working fluid 15 of the gas that has reached the condensing portion 13 is condensed inside the heat radiating fin 37. At this time, the thermal energy of the gaseous working fluid 15 is transferred to the water in the emergency cooling water tank 21. Then, the liquid working fluid 16 adhering to the inner surface of the heat radiation fin 37 drips onto the bottom surface 42 and flows toward the box portion 36 due to its inclination.

図5および図8に示すように、凝縮部13の箱部36の底面板39の長手方向の中央部には、熱輸送配管14の外管17と内管18とが接続される。二重管である熱輸送配管14は、凝縮部13の内部で外管17と内管18とに分岐される。 As shown in FIGS. 5 and 8, the outer pipe 17 and the inner pipe 18 of the heat transport pipe 14 are connected to the central portion of the bottom plate 39 of the box portion 36 of the condensing portion 13 in the longitudinal direction. The heat transport pipe 14, which is a double pipe, is branched into an outer pipe 17 and an inner pipe 18 inside the condensing portion 13.

図6および図8に示すように、熱輸送配管14は、凝縮部13に設けられて平面視で内管18を中心として漏斗状に広がる漏斗部43を備える。漏斗部43は、底面板39の長手方向の中央部に設けられる。箱部36の底面板39は、中央部が低くなるように傾斜されている。箱部36に流れ込んだ液体の作動流体16は、底面板39の傾斜によって漏斗部43に向かって流れるようになる。そして、漏斗部43は、内管18(凝縮液路20)に液体の作動流体16を集める。 As shown in FIGS. 6 and 8, the heat transport pipe 14 includes a funnel portion 43 provided in the condensing portion 13 and extending like a funnel around the inner pipe 18 in a plan view. The funnel portion 43 is provided at the central portion of the bottom plate 39 in the longitudinal direction. The bottom plate 39 of the box portion 36 is inclined so that the central portion is lowered. The working fluid 16 of the liquid that has flowed into the box portion 36 flows toward the funnel portion 43 due to the inclination of the bottom plate 39. Then, the funnel portion 43 collects the liquid working fluid 16 in the inner pipe 18 (condensate liquid passage 20).

本実施形態では、内管18の上端に、2つの漏斗部43が形成される。それぞれの漏斗部43は、内管18から上方に向かって分岐して延びる。漏斗部43は、箱部36の底面板39に接続され、底面板39を流れ落ちる凝縮された作動流体16が流れ込むようになっている。つまり、液体の作動流体16は、底面板39および漏斗部43により構成される下り傾斜面に案内されて内管18に集まる。 In this embodiment, two funnel portions 43 are formed at the upper end of the inner tube 18. Each funnel portion 43 branches upward from the inner tube 18 and extends. The funnel portion 43 is connected to the bottom plate 39 of the box portion 36, and the condensed working fluid 16 flowing down the bottom plate 39 flows into the funnel portion 43. That is, the liquid working fluid 16 is guided by the downwardly inclined surface formed by the bottom plate 39 and the funnel portion 43 and gathers in the inner pipe 18.

図7および図8に示すように、熱輸送配管14は、凝縮部13の内部で底面板39から上方に突出されている。さらに、熱輸送配管14は、導入口44を備える。この導入口44は、漏斗部43よりも高い位置に設けられる。つまり、導入口44は、外管17と内管18との間に形成される蒸気流路19を通じて流れてきた気体の作動流体15を、漏斗部43よりも高い位置から凝縮部13の内部に導入する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the heat transport pipe 14 projects upward from the bottom plate 39 inside the condensing portion 13. Further, the heat transport pipe 14 includes an introduction port 44. The introduction port 44 is provided at a position higher than the funnel portion 43. That is, the introduction port 44 allows the working fluid 15 of the gas flowing through the steam flow path 19 formed between the outer pipe 17 and the inner pipe 18 to enter the inside of the condensing portion 13 from a position higher than the funnel portion 43. Introduce.

熱輸送配管14において、内管18の上端は、漏斗部43と接続されており、この漏斗部43よりも上方側は、外管17のみの構成となる。つまり、この外管17(蒸気流路19)は、漏斗部43と交差しつつ、漏斗部43が形成する凝縮液路20と分離されている。そして、外管17の上端に導入口44が設けられている。このようにすれば、気体の作動流体15の流れと液体の作動流体16の流れが混じり難くなり、凝縮部13においても気体の作動流体15の流れと液体の作動流体16の流れを分離することができる。 In the heat transport pipe 14, the upper end of the inner pipe 18 is connected to the funnel portion 43, and the upper side of the funnel portion 43 is composed of only the outer pipe 17. That is, the outer pipe 17 (steam flow path 19) is separated from the condensate passage 20 formed by the funnel portion 43 while intersecting with the funnel portion 43. An introduction port 44 is provided at the upper end of the outer pipe 17. In this way, the flow of the gas working fluid 15 and the flow of the liquid working fluid 16 are less likely to be mixed, and the flow of the gas working fluid 15 and the flow of the liquid working fluid 16 are separated even in the condensing portion 13. Can be done.

図6に示すように、熱輸送配管14において、外管17の中心位置に内管18が設けられている。そのため、漏斗部43は、外管17の中心位置に向かって窄まる形状となっている。また、漏斗部43は、底面板39に接続された部分が高く、外管17の中心位置に向かって低くなるように傾斜されている。漏斗部43に案内されて集められた液体の作動流体16は、その表面張力により互いに結びつく。そのため、内管18に向かって液体の作動流体16の流れを促進させることができる。 As shown in FIG. 6, in the heat transport pipe 14, the inner pipe 18 is provided at the center position of the outer pipe 17. Therefore, the funnel portion 43 has a shape that narrows toward the center position of the outer pipe 17. Further, the funnel portion 43 has a high portion connected to the bottom plate 39 and is inclined so as to be lowered toward the center position of the outer pipe 17. The liquid working fluid 16 guided and collected by the funnel portion 43 is bound to each other by its surface tension. Therefore, the flow of the working fluid 16 of the liquid can be promoted toward the inner pipe 18.

次に、冷却装置11が実行するサプレッションプール5の冷却方法について図16のフローチャートを用いて説明する。この冷却装置11の動作によって受動的に生じる作用を含めて説明する。 Next, the cooling method of the suppression pool 5 executed by the cooling device 11 will be described with reference to the flowchart of FIG. The action passively generated by the operation of the cooling device 11 will be described.

図16に示すように、まず、ステップS11において、サプレッションプール5の内部に設けられる蒸発部12の内部に貯留される液体の作動流体16が、サプレッションプール5の水から熱を吸収して蒸発する。 As shown in FIG. 16, first, in step S11, the working fluid 16 of the liquid stored in the evaporation unit 12 provided inside the suppression pool 5 absorbs heat from the water in the suppression pool 5 and evaporates. ..

次のステップS12において、熱輸送配管14により形成されて蒸発部12から凝縮部13まで延びる蒸気流路19を、気体の作動流体15が蒸発部12から凝縮部13まで上昇する。 In the next step S12, the working fluid 15 of the gas rises from the evaporation section 12 to the condensation section 13 in the steam flow path 19 formed by the heat transport pipe 14 and extending from the evaporation section 12 to the condensation section 13.

次のステップS13において、原子炉格納容器4の外部の非常用冷却水タンク21に設けられる凝縮部13の内部に貯留される気体の作動流体15が、非常用冷却水タンク21の水により冷却される。そして、気体の作動流体15が放熱により凝縮する。 In the next step S13, the working fluid 15 of the gas stored inside the condensing portion 13 provided in the emergency cooling water tank 21 outside the reactor containment vessel 4 is cooled by the water in the emergency cooling water tank 21. To. Then, the working fluid 15 of the gas is condensed by heat dissipation.

次のステップS14において、熱輸送配管14により形成されて凝縮部13から蒸発部12まで延びる凝縮液路20を、液体の作動流体16が凝縮部13から蒸発部12まで重力により落下する。 In the next step S14, the working fluid 16 of the liquid falls from the condensing section 13 to the evaporating section 12 by gravity through the condensate passage 20 formed by the heat transport pipe 14 and extending from the condensing section 13 to the evaporating section 12.

次のステップS15において、気液分離板31により、気体の作動流体15の流れと液体の作動流体16の流れが分離されてループ型のサーモサイフォン現象が生じる。 In the next step S15, the gas-liquid separation plate 31 separates the flow of the working fluid 15 of the gas from the flow of the working fluid 16 of the liquid, and a loop-type thermosiphon phenomenon occurs.

過酷事故時には、ステップS11〜ステップS15が連続的に繰り返されるため、サプレッションプール5の水を効率的に冷却することができる。また、作動流体15,16を輸送させるためのポンプなどの動力源を必要とせず、さらに制御の必要もないため、過酷事故時に長期的に静的な冷却を行うことができる。 In the event of a severe accident, steps S11 to S15 are continuously repeated, so that the water in the suppression pool 5 can be efficiently cooled. Further, since a power source such as a pump for transporting the working fluids 15 and 16 is not required and no control is required, static cooling can be performed for a long period of time in the event of a severe accident.

また、従来技術として作動流体を用いて熱を移動させるヒートパイプがある。ヒートパイプの一端と他端には、高温部と低温部が設けられる。高温部で蒸発した作動流体は、低温部で凝縮されて液体の作動流体となる。そして、液体の作動流体が、毛細管構造を成すウィックを介して高温部に戻るようになっている。このようなヒートパイプでは、ウィックを介して液体の作動流体を輸送するため、その輸送効率が低下する。しかし、本実施形態では、液体の作動流体16を重力により落下させるため、輸送効率が向上する。 Further, as a conventional technique, there is a heat pipe that transfers heat using a working fluid. A high temperature portion and a low temperature portion are provided at one end and the other end of the heat pipe. The working fluid evaporated in the high temperature part is condensed in the low temperature part to become a liquid working fluid. Then, the working fluid of the liquid returns to the high temperature portion via the wick forming the capillary structure. In such a heat pipe, the working fluid of the liquid is transported through the wick, so that the transport efficiency is lowered. However, in the present embodiment, since the liquid working fluid 16 is dropped by gravity, the transportation efficiency is improved.

本実施形態では、ウィックを使わず,かつ気体の作動流体15の流れと液体の作動流体16の流れとを分離することで、ヒートパイプで生じている毛細管限界および飛散限界を取り払うことができる。そして、少ないスペースで大量のエネルギーを輸送することができる。また、通常のサーモサイフォンと異なり,作動流体15,16を輸送する熱輸送配管14のスペースが1本分で済むため、原子炉格納容器4の壁部24に設ける貫通孔35の数を最小限にとどめることができる。 In the present embodiment, the capillary limit and the scattering limit generated in the heat pipe can be removed by separating the flow of the working fluid 15 of the gas and the flow of the working fluid 16 of the liquid without using a wick. And a large amount of energy can be transported in a small space. Further, unlike a normal thermosiphon, the space for the heat transport pipe 14 for transporting the working fluids 15 and 16 is sufficient for one, so the number of through holes 35 provided in the wall portion 24 of the reactor containment vessel 4 is minimized. Can be limited to.

次に、変形例について説明する。図10は、変形例1の熱輸送配管14Aを示す断面図である。変形例1の熱輸送配管14Aは、外管17の中心位置に内管18が設けられた二重管となっている。変形例1の熱輸送配管14Aは、内管18の外面を覆う断熱材45を備える。この断熱材45は、外管17の内部において内管18の表面を全体的に覆っている。 Next, a modified example will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the heat transport pipe 14A of the modified example 1. The heat transport pipe 14A of the first modification is a double pipe in which the inner pipe 18 is provided at the center position of the outer pipe 17. The heat transport pipe 14A of the first modification 1 includes a heat insulating material 45 that covers the outer surface of the inner pipe 18. The heat insulating material 45 completely covers the surface of the inner pipe 18 inside the outer pipe 17.

このようにすれば、気体の作動流体15と液体の作動流体16との間の熱交換を抑制することができる。そのため、外管17の内面と内管18の外面との間を流れる液体の作動流体16に、内管18の内部を流れる気体の作動流体15から熱が伝達されてしまい、この気体の作動流体15が凝縮されることを抑制することができる。そして、圧力損失を低下させることで、熱輸送量を向上させることができ、サプレッションプール5の水を効率的に冷却することができる。 In this way, heat exchange between the working fluid 15 of the gas and the working fluid 16 of the liquid can be suppressed. Therefore, heat is transferred from the working fluid 15 of the gas flowing inside the inner pipe 18 to the working fluid 16 of the liquid flowing between the inner surface of the outer pipe 17 and the outer surface of the inner pipe 18, and the working fluid of this gas. It is possible to prevent the 15 from being condensed. Then, by reducing the pressure loss, the heat transport amount can be improved, and the water in the suppression pool 5 can be efficiently cooled.

なお、断熱材45は、気体の作動流体15と液体の作動流体16との間の熱伝導を阻害できる材質であれば良い。例えば、グラスファイバまたはセラミックを用いて断熱材45を構成しても良い。また、断熱材45を内管18の外面にコーティングしても良い。 The heat insulating material 45 may be any material that can inhibit heat conduction between the working fluid 15 of the gas and the working fluid 16 of the liquid. For example, glass fiber or ceramic may be used to form the heat insulating material 45. Further, the heat insulating material 45 may be coated on the outer surface of the inner pipe 18.

図11は、変形例2の熱輸送配管14Bを示す断面図である。変形例2の熱輸送配管14Bは、外管17と内管18と保護管46から成る三重管となっている。保護管46は、外管17の内部において内管18の表面を全体的に覆っている。このようにすれば、気体の作動流体15と液体の作動流体16との間の熱交換を抑制することができる。さらに、熱輸送配管14Bの強度を向上させることができる。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing the heat transport pipe 14B of the modified example 2. The heat transport pipe 14B of the second modification 2 is a triple pipe composed of an outer pipe 17, an inner pipe 18, and a protective pipe 46. The protective tube 46 completely covers the surface of the inner tube 18 inside the outer tube 17. In this way, heat exchange between the working fluid 15 of the gas and the working fluid 16 of the liquid can be suppressed. Further, the strength of the heat transport pipe 14B can be improved.

また、内管18の外面と保護管46の内面との間が真空となっている。このようにすれば、外管17と内管18との間に真空層が形成されるため、断熱性を向上させることができる。なお、内管18の外面と保護管46の内面との間に、空気、窒素、アルゴンなどのガスを封入しても良い。 Further, a vacuum is formed between the outer surface of the inner tube 18 and the inner surface of the protective tube 46. In this way, a vacuum layer is formed between the outer pipe 17 and the inner pipe 18, so that the heat insulating property can be improved. A gas such as air, nitrogen, or argon may be sealed between the outer surface of the inner tube 18 and the inner surface of the protective tube 46.

図12は、変形例3の熱輸送配管14Cを示す断面図である。変形例3の熱輸送配管14Cは、外管17の中心から変位した位置に内管18が設けられた二重管となっている。この内管18の外面は、外管17の内面に接触した状態で設けられる。なお、内管18は、支持部材を介さずに外管17に固定される。例えば、内管18を外管17の内面に溶接で取り付けても良い。変形例3の熱輸送配管14Cでは、外管17の内部で内管18を支持する支持部材を設ける必要なくなるため、熱輸送配管14Cの構造を簡素化できる。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing the heat transport pipe 14C of the modified example 3. The heat transport pipe 14C of the third modification is a double pipe in which the inner pipe 18 is provided at a position displaced from the center of the outer pipe 17. The outer surface of the inner pipe 18 is provided in contact with the inner surface of the outer pipe 17. The inner pipe 18 is fixed to the outer pipe 17 without a support member. For example, the inner pipe 18 may be attached to the inner surface of the outer pipe 17 by welding. In the heat transport pipe 14C of the third modification, it is not necessary to provide a support member for supporting the inner pipe 18 inside the outer pipe 17, so that the structure of the heat transport pipe 14C can be simplified.

図13は、変形例3の凝縮部13の漏斗部43A,43Bを示す拡大平面図である。変形例3では、外管17の中心から変位した位置に内管18が設けられているため、漏斗部43A,43Bは、外管17の中心から変位した位置に向かって窄まる形状となっている。この変形例3では、2つの漏斗部43A,43Bのうち、一方の漏斗部43Aの長さが他方の漏斗部43Bよりも長くなっている。そのため、互いの漏斗部43A,43Bから流れ込む液体の作動流体16の速度が異なるようになる。速い方の流れが、遅い方の流れを制御するため、乱流が生じ難くなり、内管18に向かって液体の作動流体16の流れを促進させることができる。 FIG. 13 is an enlarged plan view showing funnel portions 43A and 43B of the condensing portion 13 of the modified example 3. In the third modification, since the inner pipe 18 is provided at a position displaced from the center of the outer pipe 17, the funnel portions 43A and 43B have a shape that narrows toward the position displaced from the center of the outer pipe 17. There is. In this modification 3, of the two funnel portions 43A and 43B, the length of one funnel portion 43A is longer than that of the other funnel portion 43B. Therefore, the velocities of the working fluids 16 of the liquid flowing from the funnel portions 43A and 43B are different from each other. Since the faster flow controls the slower flow, turbulence is less likely to occur, and the flow of the working fluid 16 of the liquid can be promoted toward the inner pipe 18.

図14は、変形例4の蒸発部12を示す断面図である。変形例4の二重管である熱輸送配管14Dは、原子炉格納容器4の外部で外管17と内管18とに分岐される。つまり、原子炉格納容器4の壁部24には、外管17を挿通させる第1貫通孔35Aと、内管18を挿通させる第2貫通孔35Bとが設けられる。 FIG. 14 is a cross-sectional view showing the evaporation portion 12 of the modified example 4. The heat transport pipe 14D, which is the double pipe of the modified example 4, is branched into an outer pipe 17 and an inner pipe 18 outside the reactor containment vessel 4. That is, the wall portion 24 of the reactor containment vessel 4 is provided with a first through hole 35A through which the outer pipe 17 is inserted and a second through hole 35B through which the inner pipe 18 is inserted.

原子炉格納容器4の外部で分岐されている部分の外管17と内管18には、それぞれバルブ47,48が設けられている。外管17に対応する第1バルブ47および内管18に対応する第2バルブ48をそれぞれ閉鎖することで、熱輸送配管14Dを閉鎖することができる。なお、前述したように、原子炉格納容器4の内部で外管17と内管18が分岐されている場合(図4参照)には、原子炉格納容器4の内部の外管17と内管18に、それぞれバルブ47,48を設けるようにしても良い。 Valves 47 and 48 are provided in the outer pipe 17 and the inner pipe 18 of the portion branched outside the reactor containment vessel 4, respectively. By closing the first valve 47 corresponding to the outer pipe 17 and the second valve 48 corresponding to the inner pipe 18, the heat transport pipe 14D can be closed. As described above, when the outer pipe 17 and the inner pipe 18 are branched inside the reactor containment vessel 4 (see FIG. 4), the outer pipe 17 and the inner pipe inside the reactor containment vessel 4 are formed. Valves 47 and 48 may be provided in 18, respectively.

図15は、変形例5の蒸発部12を示す断面図である。変形例5の二重管である熱輸送配管14Eでは、外管17と内管18とを備える。外管17は、蒸発部12の箱部26の上面板28に固定される。この変形例5では、外管17の全体に亘って内管18が設けられる。つまり、内管18は、外管17から分岐されずに、外管17の端部まで延びている。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing the evaporation portion 12 of the modified example 5. The heat transport pipe 14E, which is the double pipe of the modified example 5, includes an outer pipe 17 and an inner pipe 18. The outer pipe 17 is fixed to the upper surface plate 28 of the box portion 26 of the evaporation portion 12. In this modification 5, the inner pipe 18 is provided over the entire outer pipe 17. That is, the inner pipe 18 extends to the end of the outer pipe 17 without branching from the outer pipe 17.

この内管18は、外管17の下端から下方に向かって延びる。なお、内管18は、その下端が、蒸発部12の内部に貯留される液体の作動流体16の液面32よりも低い位置になるように形成される。また、内管18の下端は、箱部26の底面板29に接触しておらず、内管18の下端と底面板29との間には、液体の作動流体16が流通可能な隙間が設けられている。 The inner pipe 18 extends downward from the lower end of the outer pipe 17. The inner pipe 18 is formed so that the lower end thereof is lower than the liquid level 32 of the working fluid 16 of the liquid stored inside the evaporation unit 12. Further, the lower end of the inner pipe 18 is not in contact with the bottom plate 29 of the box portion 26, and a gap through which the liquid working fluid 16 can flow is provided between the lower end of the inner pipe 18 and the bottom plate 29. Has been done.

外管17の下端から内管18の下端までの突出寸法Lは、液体の作動流体16の液面32の位置に対応して予め設定される。この内管18における突出された部分Lが、変形例5の気液分離部となっている。つまり、内管18の部分Lによって、蒸発部12の箱部26の内部空間において、液体の作動流体16の液面32よりも上方の空間が、蒸気流路19に連通する部分と凝縮液路20に連通する部分とに分離される。なお、液体の作動流体16の液面32よりも上方の空間において、内管18の内部以外の部分を第1区画とし、内管18の内部の部分を第2区画としても良い。 The protrusion dimension L from the lower end of the outer pipe 17 to the lower end of the inner pipe 18 is preset according to the position of the liquid level 32 of the working fluid 16 of the liquid. The protruding portion L of the inner pipe 18 is the gas-liquid separation portion of the modified example 5. That is, due to the portion L of the inner pipe 18, in the internal space of the box portion 26 of the evaporation portion 12, the space above the liquid level 32 of the liquid working fluid 16 communicates with the vapor flow path 19 and the condensed liquid passage. It is separated into a part that communicates with 20. In the space above the liquid level 32 of the working fluid 16 of the liquid, a portion other than the inside of the inner pipe 18 may be a first compartment, and a portion inside the inner pipe 18 may be a second compartment.

変形例5では、蒸発部12の箱部26の上面板28に外管17を貫通させた状態で固定するだけで良く、別途に内管18を貫通させるための孔を上面板28に形成する必要がないため、蒸発部12の構造を簡素化してその強度を向上させることができる。また、内管18を外管17から分岐させる形状をする必要がないため、熱輸送配管14Eの形状を簡素化してその強度を向上させることができる。 In the modified example 5, it is only necessary to fix the outer tube 17 through the upper surface plate 28 of the box portion 26 of the evaporation portion 12 in a state of penetrating the outer tube 17, and separately form a hole in the upper surface plate 28 for penetrating the inner tube 18. Since it is not necessary, the structure of the evaporation unit 12 can be simplified and its strength can be improved. Further, since it is not necessary to form the inner pipe 18 to branch from the outer pipe 17, the shape of the heat transport pipe 14E can be simplified and its strength can be improved.

さらに、いずれか1の変形例において適用された構成を他の変形例に適用しても良いし、各変形例において適用された構成を組み合わせても良い。 Further, the configuration applied in any one modification may be applied to another modification, or the configuration applied in each modification may be combined.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態のサプレッションプールの冷却装置11Aおよび冷却方法について図17を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the cooling device 11A and the cooling method of the suppression pool of the second embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those shown in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図17に示すように、第2実施形態では、原子炉建屋1が海洋49に近接する海岸に設けられる。なお、サプレッションプール5は、海面50よりも低い位置に設けられる。この海面50は、干潮時の位置が設定される。そして、凝縮部13は、海中に設けられる。このようにすれば、ほぼ無尽蔵にある海水を凝縮部13の冷却手段として利用することができる。さらに、蒸発部12と凝縮部13との温度差を大きくすることができるため、サプレッションプール5の水の冷却効率を向上させることができる。 As shown in FIG. 17, in the second embodiment, the reactor building 1 is provided on the coast close to the ocean 49. The suppression pool 5 is provided at a position lower than the sea level 50. The position of the sea surface 50 at low tide is set. The condensing portion 13 is provided in the sea. In this way, almost inexhaustible seawater can be used as a cooling means for the condensing unit 13. Further, since the temperature difference between the evaporation unit 12 and the condensation unit 13 can be increased, the cooling efficiency of the water in the suppression pool 5 can be improved.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態のサプレッションプールの冷却装置11Bおよび冷却方法について図18を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Third Embodiment)
Next, the cooling device 11B and the cooling method of the suppression pool of the third embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those shown in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図18に示すように、第3実施形態では、原子炉建屋1の屋上に凝縮部13が設けられる。つまり、凝縮部13は、原子炉建屋1の外部の大気51に接触可能な位置に設けられる。このようにすれば、原子炉建屋1の外部の大気51を凝縮部13の冷却手段として利用することができる。ほぼ無尽蔵にある大気51を凝縮部13の冷却手段として利用することができる。 As shown in FIG. 18, in the third embodiment, the condensing portion 13 is provided on the roof of the reactor building 1. That is, the condensing portion 13 is provided at a position where it can come into contact with the atmosphere 51 outside the reactor building 1. In this way, the atmosphere 51 outside the reactor building 1 can be used as a cooling means for the condensing unit 13. The almost inexhaustible atmosphere 51 can be used as a cooling means for the condensing unit 13.

また、それぞれの凝縮部13に大気51の流れを案内する冷却塔52が設けられる。冷却塔52は、凝縮部13を囲む筒状を成す部材である。冷却塔52の下部には、隙間が設けられており、この隙間から大気51が内部に流れ込む。そして、冷却塔52の内部の凝縮部13と熱交換されることで温められた大気51は、冷却塔52の上部から吹き出すようになる。このようにすれば、凝縮部13に大気51を効率的に当てて冷却することができる。 Further, each of the condensing portions 13 is provided with a cooling tower 52 that guides the flow of the atmosphere 51. The cooling tower 52 is a tubular member that surrounds the condensing portion 13. A gap is provided in the lower part of the cooling tower 52, and the atmosphere 51 flows into the inside through the gap. Then, the atmosphere 51 warmed by heat exchange with the condensing portion 13 inside the cooling tower 52 is blown out from the upper part of the cooling tower 52. In this way, the atmosphere 51 can be efficiently applied to the condensing portion 13 for cooling.

本実施形態に係るサプレッションプールの冷却装置を第1実施形態から第3実施形態に基づいて説明したが、いずれか1の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。 Although the suppression pool cooling device according to the present embodiment has been described based on the first to third embodiments, the configuration applied in any one embodiment may be applied to other embodiments. , The configurations applied in each embodiment may be combined.

なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。 Although the flowchart of the present embodiment illustrates a mode in which each step is executed in series, the context of each step is not necessarily fixed, and even if the context of some steps is exchanged. good. Also, some steps may be executed in parallel with other steps.

なお、本実施形態では、原子炉格納容器4とサプレッションチェンバとが一体的に設けられた改良型沸騰水型軽水炉(ABWR)を例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、原子炉格納容器4とサプレッションチェンバ(トーラス室)とが別体として設けられた沸騰水型原子炉(BWR)に本実施形態を適用しても良い。つまり、二重管である熱輸送配管は、サプレッションチェンバを形成する壁部を貫通して設けられても良い。 In this embodiment, an improved boiling water reactor (ABWR) in which the reactor containment vessel 4 and the suppression chamber are integrally provided is illustrated, but other embodiments may be used. For example, the present embodiment may be applied to a boiling water reactor (BWR) in which the reactor containment vessel 4 and the suppression chamber (torus chamber) are separately provided. That is, the heat transport pipe, which is a double pipe, may be provided so as to penetrate the wall portion forming the suppression chamber.

なお、本実施形態では、蒸気流路19が、外管17の内面と内管18の外面との間に形成され、凝縮液路20が、内管18の内部に形成されているが、その他の態様であっても良い。例えば、凝縮液路20が、外管17の内面と内管18の外面との間に形成され、蒸気流路19が、内管18の内部に形成されるようにしても良い。 In the present embodiment, the vapor flow path 19 is formed between the inner surface of the outer pipe 17 and the outer surface of the inner pipe 18, and the condensate passage 20 is formed inside the inner pipe 18. It may be the aspect of. For example, the condensate passage 20 may be formed between the inner surface of the outer pipe 17 and the outer surface of the inner pipe 18, and the vapor flow path 19 may be formed inside the inner pipe 18.

なお、本実施形態では、複数の冷却装置11の蒸発部12がサプレッションプール5の周方向に等間隔で配置されているが、その他の態様であっても良い。例えば、サプレッションプール5の周方向の一箇所に複数の蒸発部12をまとめて配置しても良い。 In the present embodiment, the evaporation units 12 of the plurality of cooling devices 11 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the suppression pool 5, but other embodiments may be used. For example, a plurality of evaporation units 12 may be arranged together at one location in the circumferential direction of the suppression pool 5.

以上説明した実施形態によれば、蒸発部に貯留された液体の作動流体の液面よりも上方の空間を、蒸気流路に連通する部分と凝縮液路に連通する部分に分離する気液分離部を備えることにより、過酷事故時にサプレッションプールの水を冷却することができる。 According to the embodiment described above, gas-liquid separation separates the space above the liquid level of the working fluid of the liquid stored in the evaporation part into a portion communicating with the vapor flow path and a portion communicating with the condensate liquid passage. By providing the part, the water in the suppression pool can be cooled in the event of a severe accident.

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、組み合わせ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同様に、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ものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention as well as the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…原子炉建屋、2…原子炉、3…圧力容器、4…原子炉格納容器、5…サプレッションプール、6…ライナ、7…生体遮蔽壁、8…蓋部、9…蒸気吹出口、10…地面、11…冷却装置、12…蒸発部、13…凝縮部、14(14A,14B,14C,14D,14E)…熱輸送配管、15…気体の作動流体、16…液体の作動流体、17…外管、18…内管、19…蒸気流路、20…凝縮液路、21…非常用冷却水タンク、22…排気管、23…給水系、24…壁部、25…水面、26…箱部、27…吸熱フィン、28…上面板、29…底面板、30…側面板、31…気液分離板、32…液面、33…第1区画、34…第2区画、35(35A,35B)…貫通孔、36…箱部、37…放熱フィン、38…上面板、39…底面板、40…側面板、41…支持脚、42…底面、43(43A,43B)…漏斗部、44…導入口、45…断熱材、46…保護管、47,48…バルブ、49…海洋、50…海面、51…大気、52…冷却塔。 1 ... Reactor building, 2 ... Reactor, 3 ... Pressure vessel, 4 ... Reactor storage vessel, 5 ... Suppression pool, 6 ... Liner, 7 ... Bioshield wall, 8 ... Lid, 9 ... Steam outlet, 10 ... ground, 11 ... cooling device, 12 ... evaporative part, 13 ... condensing part, 14 (14A, 14B, 14C, 14D, 14E) ... heat transport pipe, 15 ... gaseous working fluid, 16 ... liquid working fluid, 17 ... outer pipe, 18 ... inner pipe, 19 ... steam flow path, 20 ... condensate passage, 21 ... emergency cooling water tank, 22 ... exhaust pipe, 23 ... water supply system, 24 ... wall, 25 ... water surface, 26 ... Box, 27 ... heat absorbing fins, 28 ... top plate, 29 ... bottom plate, 30 ... side plate, 31 ... gas-liquid separation plate, 32 ... liquid level, 33 ... first compartment, 34 ... second compartment, 35 (35A) , 35B) ... through hole, 36 ... box part, 37 ... heat dissipation fin, 38 ... top plate, 39 ... bottom plate, 40 ... side plate, 41 ... support leg, 42 ... bottom surface, 43 (43A, 43B) ... funnel part , 44 ... inlet, 45 ... insulation, 46 ... protective pipe, 47, 48 ... valve, 49 ... ocean, 50 ... sea surface, 51 ... atmosphere, 52 ... cooling tower.

Claims (16)

サプレッションプールの内部に設けられ、前記サプレッションプールの内部の水から熱を吸収して蒸発する液体の作動流体を内部に貯留する蒸発部と、
原子炉格納容器の外部の前記蒸発部よりも高い位置に設けられ、内部に貯留される気体の前記作動流体が放熱により凝縮する凝縮部と、
前記蒸発部と前記凝縮部を接続し、気体の前記作動流体が前記蒸発部から前記凝縮部まで上昇する蒸気流路と、
前記凝縮部と前記蒸発部を接続し、液体の前記作動流体が前記凝縮部から前記蒸発部まで重力により降下する凝縮液路と、
前記蒸発部に貯留された液体の前記作動流体の液面よりも上方の空間を、前記蒸気流路に連通する部分と前記凝縮液路に連通する部分に分離する気液分離部と、
を備える、
サプレッションプールの冷却装置。
An evaporative unit provided inside the suppression pool and internally storing a working fluid of a liquid that absorbs heat from the water inside the suppression pool and evaporates.
A condensing section that is provided at a position higher than the evaporation section outside the reactor containment vessel and in which the working fluid of the gas stored inside condenses by heat dissipation.
A steam flow path that connects the evaporation section and the condensation section and allows the working fluid of gas to rise from the evaporation section to the condensation section.
A condensate passage that connects the condensing portion and the evaporating portion, and the working fluid of the liquid drops from the condensing portion to the evaporating portion by gravity.
A gas-liquid separation section that separates the space above the liquid level of the working fluid of the liquid stored in the evaporation section into a portion that communicates with the vapor flow path and a portion that communicates with the condensate passage.
To prepare
Suppression pool cooling system.
前記蒸発部は、前記サプレッションプールの内面に設けられる、
請求項1に記載のサプレッションプールの冷却装置。
The evaporation section is provided on the inner surface of the suppression pool.
The cooling device for the suppression pool according to claim 1.
前記蒸発部は、前記サプレッションプールの前記水に接触する吸熱フィンを備える、
請求項1または請求項2に記載のサプレッションプールの冷却装置。
The evaporation unit comprises endothermic fins that come into contact with the water in the suppression pool.
The suppression pool cooling device according to claim 1 or 2.
前記凝縮部は、前記原子炉格納容器の外部の冷却媒体に接触する放熱フィンを備える、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のサプレッションプールの冷却装置。
The condensing unit includes heat radiation fins that come into contact with a cooling medium outside the reactor containment vessel.
The suppression pool cooling device according to any one of claims 1 to 3.
外管と内管から成る二重管を備え、
前記蒸気流路と前記凝縮液路の一方が、前記外管の内面と前記内管の外面との間に形成され、前記蒸気流路と前記凝縮液路の他方が、前記内管の内部に形成される、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のサプレッションプールの冷却装置。
Equipped with a double pipe consisting of an outer pipe and an inner pipe
One of the vapor flow path and the condensate passage is formed between the inner surface of the outer pipe and the outer surface of the inner pipe, and the other of the vapor flow path and the condensate passage is inside the inner pipe. It is formed,
The suppression pool cooling device according to any one of claims 1 to 4.
前記凝縮部に設けられ、前記内管を中心として漏斗状に広がって前記凝縮液路に液体の前記作動流体を集める漏斗部と、
前記蒸気流路が前記漏斗部と交差しつつ互いの流路が分離され、前記蒸気流路から流れてきた気体の前記作動流体を前記漏斗部よりも高い位置から前記凝縮部の内部に導入する導入口と、
を備える、
請求項5に記載のサプレッションプールの冷却装置。
A funnel portion provided in the condensing portion, which spreads in a funnel shape around the inner pipe and collects the working fluid of the liquid in the condensate passage.
The steam flow paths are separated from each other while intersecting the funnel portion, and the working fluid of the gas flowing from the steam flow path is introduced into the condensing portion from a position higher than the funnel portion. Introductory port and
To prepare
The cooling device for the suppression pool according to claim 5.
前記二重管は、前記サプレッションプールが設けられる前記原子炉格納容器またはサプレッションチェンバを形成する壁部を貫通して設けられる、
請求項5または請求項6に記載のサプレッションプールの冷却装置。
The double pipe is provided so as to penetrate the wall portion forming the reactor containment vessel or suppression chamber in which the suppression pool is provided.
The suppression pool cooling device according to claim 5 or 6.
前記内管の外面を覆う断熱材を備える、
請求項5から請求項7のいずれか1項に記載のサプレッションプールの冷却装置。
A heat insulating material covering the outer surface of the inner pipe is provided.
The suppression pool cooling device according to any one of claims 5 to 7.
前記内管の外面を覆う保護管を備える、
請求項5から請求項8のいずれか1項に記載のサプレッションプールの冷却装置。
A protective tube covering the outer surface of the inner tube is provided.
The suppression pool cooling device according to any one of claims 5 to 8.
前記内管の外面と前記保護管の内面との間が真空である、
請求項9に記載のサプレッションプールの冷却装置。
There is a vacuum between the outer surface of the inner tube and the inner surface of the protective tube.
The cooling device for the suppression pool according to claim 9.
前記凝縮部は、原子炉建屋内の水貯留部の内部に設けられる、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のサプレッションプールの冷却装置。
The condensing part is provided inside a water storage part inside the reactor building.
The suppression pool cooling device according to any one of claims 1 to 10.
前記凝縮部は、海中に設けられる、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のサプレッションプールの冷却装置。
The condensing portion is provided in the sea.
The suppression pool cooling device according to any one of claims 1 to 10.
前記凝縮部は、原子炉建屋外の大気に接触可能な位置に設けられる、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のサプレッションプールの冷却装置。
The condensing portion is provided at a position where it can come into contact with the atmosphere outside the reactor building.
The suppression pool cooling device according to any one of claims 1 to 10.
前記凝縮部に前記大気の流れを案内する冷却塔を備える、
請求項13に記載のサプレッションプールの冷却装置。
The condensing portion is provided with a cooling tower that guides the flow of the atmosphere.
The cooling device for a suppression pool according to claim 13.
サプレッションプールを冷却するヒートパイプとしての冷却装置であって、
前記サプレッションプールの内部の水から熱を吸収して蒸発する液体の作動流体を内部に貯留する蒸発部と、
前記蒸発部に接続され、原子炉格納容器の外部の前記蒸発部よりも高い位置に設けられ、内部に貯留される気体の前記作動流体が放熱により凝縮する凝縮部と、
前記蒸発部に貯留された液体の前記作動流体の液面よりも上方の空間を、気体の前記作動流体が前記凝縮部に向かって上昇する部分と前記凝縮部から液体の前記作動流体が降下する部分に分離する気液分離部と、
を備える、
サプレッションプールの冷却装置。
A cooling device as a heat pipe that cools the suppression pool.
An evaporating part that stores the working fluid of the liquid that absorbs heat from the water inside the suppression pool and evaporates inside.
A condensing section connected to the evaporating section, provided at a position higher than the evaporating section outside the reactor containment vessel, and condensing the working fluid of the gas stored inside by heat dissipation.
In the space above the liquid level of the working fluid of the liquid stored in the evaporating part, the portion where the working fluid of gas rises toward the condensing part and the working fluid of liquid descending from the condensing part. A gas-liquid separation part that separates into parts,
To prepare
Suppression pool cooling system.
サプレッションプールの内部に設けられた蒸発部の内部に貯留された液体の作動流体が前記サプレッションプールの内部の水から熱を吸収して蒸発するステップと、
原子炉格納容器の外部の前記蒸発部よりも高い位置に設けられた凝縮部の内部に貯留された気体の前記作動流体が放熱により凝縮するステップと、
前記蒸発部と前記凝縮部を接続する蒸気流路を気体の前記作動流体が前記蒸発部から前記凝縮部まで上昇するステップと、
前記凝縮部と前記蒸発部を接続する凝縮液路を液体の前記作動流体が前記凝縮部から前記蒸発部まで重力により降下するステップと、
前記蒸発部に貯留された液体の前記作動流体の液面よりも上方の空間を、前記蒸気流路に連通する部分と前記凝縮液路に連通する部分とに分離するステップと、
を含む、
サプレッションプールの冷却方法。
A step in which the working fluid of the liquid stored in the evaporating part provided inside the suppression pool absorbs heat from the water inside the suppression pool and evaporates.
A step in which the working fluid of the gas stored in the condensing portion provided at a position higher than the evaporating portion outside the reactor containment vessel is condensed by heat dissipation.
A step in which the working fluid of gas rises from the evaporation part to the condensation part in a steam flow path connecting the evaporation part and the condensation part.
A step in which the working fluid of a liquid descends from the condensing portion to the evaporating portion by gravity in a condensate passage connecting the condensing portion and the evaporating portion.
A step of separating the space of the liquid stored in the evaporation section above the liquid level of the working fluid into a portion communicating with the vapor flow path and a portion communicating with the condensate passage.
including,
How to cool the suppression pool.
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