JP2928585B2 - 原子炉設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉格納容器の冷却効果の良い原子炉設
備に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明に関係する公知例としては、特開昭63−191096
号公報に記載のように、事故時により炉心の崩壊熱が原
子炉圧力容器から原子炉格納容器内に放出され、原子炉
格納容器内の熱はサプレンシヨンプールに集められてそ
こから外周プール水に伝えられ、その外周プール水から
蒸発した蒸気を原子炉建屋外に放出することにより、炉
心の崩壊熱を外に放出することがしられている。この
際、外周プール水の蒸発により外周プールの水位が下が
り、原子炉格納容器が外周プール水で囲われる面積、即
ち伝熱面積の減少により冷却能力が低下する。それを補
うために、外周プール水確保のため外周プール補給水系
や非常用残留熱除去系が設けられていた。

また、アメリカ機械学会に報告されている「コンセプ
チアル デザインフオア アン アドバンスド パシツ
ブ 600メガワツトエレクトリツク ピーダブリユアー
ル」（Conceptual Design for an Advanced Passive 60
0MWe PWR）に記載のように、格納容器の冷却手段として
原子炉格納容器に沿つて風道を設け、その風道を通過す
る気体を利用して空冷による冷却は考えられていたが、
格納容器外周プール水の蒸発による水冷と空冷の両者を
持ち合わせたものではなく、大気からの空気供給による
空冷のみであるから、水による冷却に比べて空気による
冷却は冷却能力が少なく空冷の場合には伝熱面積を広く
確保する必要がでる。その観点から空冷の場合には大型
の格納容器を設置する必要があつた。このために、空冷
式の原子炉格納容器は大型化する。

〔発明が解決しようとする課題〕

原子炉炉心の崩壊熱は初期崩壊熱が大きい。そのため
に事故初期においては、冷却効果の高い水冷方法を採用
することが好ましい。

そこで、前述の外周プールを持つ原子炉格納容器を有
する原子炉設備を採用すると、外周プール水にサプレツ
シヨンプール水の持つ熱を伝達し、外周プール水を蒸発
させることにより静的に事故時炉心の崩壊熱の除去を行
つている。この場合、事故後長期において更に冷却を継
続するには蒸発した水の分を外周プールに補給する系統
（外周プール水補給水系）を設けることが必要であつ
た。

また、前述の原子炉格納容器外壁を空冷することによ
り崩壊熱の除去方法においては、空冷の冷却効果が水例
に比べて劣るから、大きな初期崩壊熱を原子炉格納容器
内に一時蓄積する配慮が必要と成り、更には前述のよう
に伝熱面積を稼ぐために原子炉格納容器が大型化する。

これらの方法では、系統が増えたり、原子炉格納容器
が大型化したりする。

本発明の目的は、事故時の原子炉格納容器の冷却を効
率良く且つ長期に、そして経済的に実施できる原子炉設
備を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的を達成するための第１手段は、鋼製の原
子炉格納容器の少なくとも一部分が外周プール内に配備
されている原子炉設備において、前記外周プールの通常
水面位置よりも上方の前記外周プール内空間へ臨ませた
開口を有して前記外周プールから前記原子炉格納容器外
に配備された第１流路と、前記水面位置よりも下方の前
記外周プール内空間に臨ませた開口を有して前記外周プ
ールから前記原子炉格納容器外に配備された第２流路と
を備え、前記外周プール内の前記第２流路を前記外周プ
ール内に配備されて前記外周プールに沿つた配管に接続
し、この配管に配管長手方向に間隔をあけて複数の開口
を装備したことを特徴とする原子炉設備である。

同じく第２手段は、鋼製の原子炉格納容器の少なくと
も一部分が外周プール内に配備されている原子炉設備に
おいて、前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前
記外周プール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プ
ールから前記原子炉格納容器外に配備された第１流路
と、前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に
臨ませた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格
納容器外に配備された第２流路とを備え、前記外周プー
ル内の前記第２流路を前記外周プール内に配備されて前
記外周プールに沿つて配備した上下多段の各配管に接続
し、これら各配管に配管長手方向に間隔をあけて複数の
開口を装備したことを特徴とした原子炉設備である。

同じく第３手段は、鋼製の原子炉格納容器の少なくと
も一部分が外周プール内に配備されている原子炉設備に
おいて、前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前
記外周プール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プ
ールから前記原子炉格納容器外に配備された第１流路
と、前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に
臨ませた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格
納容器外に配備された第２流路とを備え、前記外周プー
ル内の前記第２流路を前記外周プール内に配備されて前
記外周プールに沿つた配管に接続し、この配管に配管長
手方向に間隔をあけて複数の開口を装備し、その配管断
面の外形は上下方向に比較して水平方向が短い扁平形状
を成していることを特徴とした原子炉設備である。

同じく第４手段は、鋼製の原子炉格納容器の少なくと
も一部分が外周プール内に配備されている原子炉設備に
おいて、前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前
記外周プール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プ
ールから前記原子炉格納容器外に配備された第１流路
と、前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に
臨ませた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格
納容器外に配備された第２流路とを備え、少なくとも前
記第２流路に前記外周プールへの流通のみを許す逆止弁
を装備していることを特徴とした原子炉設備である。

同じく第５手段は、鋼製の原子炉格納容器の少なくと
も一部分が外周プール内に配備されている原子炉設備に
おいて、前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前
記外周プール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プ
ールから前記原子炉格納容器外に配備された第１流路
と、前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に
臨ませた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格
納容器外に配備された第２流路とを備え、前記第２流路
として前記外周プールの外周を囲う他の外周プールを備
え、前記両外周プールは下部で開口で互いに連通されて
いることを特徴とした原子炉設備である。

〔作用〕

第１手段によれば、原子炉格納容器内の熱は原子炉格
納容器を囲う外周プール内のプール水に移行してそのプ
ール水が加熱され、ついにはそのプール水が蒸発する。
その蒸発蒸気は第１流路を通じて外部に排出される。こ
のような過程で原子炉格納容器は水冷される。外周プー
ル水の蒸発により外周プール水の水位が低下する。この
ようになると、外周プール水の水位低下に伴い複数の開
口が広範囲に散在して外周プール水面から上方に露出す
る。外周プール内の高温の気体が上昇して第１流路を通
じて排気され、その排気と連動するように外周プールに
沿つたその複数の開口から冷却用の気体が外周プール内
に広範囲に誘導され、その誘導されてきた気体は原子炉
格納容器の熱を広範囲から受け取り高温となつて上昇し
て第１流路を通つて排気される。このようにして、広範
囲を冷却する。

第２手段によれば、原子炉格納容器内の熱は原子炉格
納容器を囲う外周プール内のプール水に移行してそのプ
ール水が加熱され、ついにはそのプール水が蒸発する。
その蒸発蒸気は第１流路を通じて外部に排出される。こ
のような過程で原子炉格納容器は水冷される。外周プー
ル水の蒸発により外周プール水の水位が低下する。この
ようになると、外周プール水の水位低下に伴い上段の配
管の複数の開口が広範囲に散在して外周プール水面から
上方に露出し、さらに水位低下が進むと下段の配管の複
数の開口が広範囲に散在して外周プール水面から上方に
露出する。外周プール内の高温の気体が上昇して第１流
路を通じて排気され、その排気と連動するように外周プ
ールに沿つたその上段の配管の複数の開口から冷却用の
気体が外周プール内に広範囲に誘導され、その誘導され
てきた気体は原子炉格納容器の熱を広範囲から受け取り
高温となつて上昇して第１流路を通つて排気される。水
位低下がさらに進むと、外周プールに沿つたその上下各
段の配管の複数の開口から冷却用の気体が外周プール内
に広範囲に誘導され、その誘導されてきた気体は原子炉
格納容器の熱を広範囲から受け取り高温となつて上昇し
て第１流路を通つて排気される。このようにして、水位
低下が少なくとも多くなつても広範囲を冷却する作用を
得る。

第３手段によれば、原子炉格納容器内の熱は原子炉格
納容器を囲う外周プール内のプール水に移行してそのプ
ール水が加熱され、ついにはそのプール水が蒸発する。
その蒸発蒸気は第１流路を通じて外部に排出される。こ
のような過程で原子炉格納容器は水冷される。外周プー
ル水の蒸発により外周プール水の水位が低下する。この
ようになると、外周プール水の水位低下に伴い複数の開
口が広範囲に散在して外周プール水面から上方に露出す
る。外周プール内の高温の気体が上昇して第１流路を通
じて排気され、その排気と連動するように外周プールに
沿つたその複数の開口から冷却用の気体が外周プール内
に広範囲に誘導され、その誘導されてきた気体は原子炉
格納容器の熱を広範囲から受け取り高温となつて上昇し
て第１流路を通つて排気される。このようにして、広範
囲を冷却する。そして、配管が上下方向に比較して水平
方向が短い扁平形状を成しているから外周プール内のプ
ール水が加熱されて対流することを極力妨害せずにす
む。このために原子炉格納容器の水冷も良く成される。

第４手段によれば、原子炉格納容器内の熱は原子炉格
納容器を囲う外周プール内のプール水に移行してそのプ
ール水が加熱され、ついにはそのプール水が蒸発する。
その蒸発蒸気は第１流路を通じて外部に排出される。こ
のような過程で原子炉格納容器は水冷される。外周プー
ル水の蒸発により外周プール水の水位が低下し、ついに
は第２流路の外周プールへの開口位置にまで低下する。
このようになると、第２流路を通じて原子炉格納容器以
外の部署から気体が入り込み原子炉格納容器はその気体
で冷却され、加熱されたその気体は上昇して第１流路か
ら原子炉格納容器以外の部署へ排気される。このような
空冷状態になつたときに外周プール内の気体が第２流路
に入り込んで逆流することを逆止弁で防止し、確実な冷
却状態を達成する。

第５手段によれば、原子炉格納容器内の熱は原子炉格
納容器を囲う外周プール内のプール水に移行してそのプ
ール水が加熱蒸発して、その蒸発蒸気は第１流路を通じ
て外部に排出される。このような過程で原子炉格納容器
は水冷される。外周プール水の蒸発により外周プール水
の水位が低下すると底部の開口を通じて他の外周プール
内のプール水が外周プール内に移行して補充され、水冷
状態が維持される。しかし、蒸発が継続することによ
り、ついには両方の外周プール内の水位が他の外周プー
ルの外周プールへの開口位置にまで低下する。このよう
になると、他の外周プールから開口を通じて外周プール
内へ原子炉格納容器内や外周プール内以外の部署から気
体が入り込み原子炉格納容器はその気体で冷却され、加
熱されたその気体は上昇して第１流路から原子炉格納容
器内や外周プール内以外の部署へ排気されるという空冷
状態に移行する。

〔実施例〕

本発明の発明者は、原子炉格納容器を水冷と空冷との
時系列的なコンビネーションで長期間冷却する構成とし
て第１図と第２図に示す構成を考えついた。

その構成は以下の通りであり、本発明の各実施例の基
本構成を形成している。

原子炉建家を構成しているコンクリート壁10に囲われ
た領域には鋼製の原子炉格納容器１が自立して設置され
ている。その原子炉格納容器１とコンクリート壁10との
間には第２図のように環状の外周プール27が設けられて
いる。この外周プール27内には外周プール水７が入れら
れて、その水面よりも上部には外周プール上部空間領域
６が存在し、これら外周プール水７と外周プール上部空
間領域６を内包した外周プール27は原子炉格納容器１と
コンクリート壁10とにまたがつた仕切り板28により他の
上部空間と区画されている。

原子炉格納容器１内には中央に原子炉圧力容器２が設
置され、その原子炉圧力容器２の周りにはウエツトウエ
ル４（圧力抑制室）が設置され、ドライウエル３とは別
区画に成つている。そのドライウエル３とウエツトウエ
ル４とはベント管９を通じて連通され、その連通入り口
29,30と連通出口31とが装備されている。このウエツト
ウエル４内には、サプレツシヨンプール水５が入れられ
ている。

原子炉圧力容器２内には原子炉の炉心32が設けられ、
その炉心32で加熱された冷却水33は蒸気と成つて主蒸気
配管34を通つて動力源として使用される。使用済みの蒸
気は復水化されて給水配管35を通つて原子炉圧力容器２
内に戻され、再度加熱されて蒸気化されて使用される。
これらの配管34,35は原子炉格納容器１やコンクリート
壁10を貫通している。

外周プール27の上部空間領域６に開口している排気管
路12はコンクリート壁10を貫通して原子炉建家外の大気
と連通している。給気管路８の下端は開口13を有してお
り、外周プール27内の外周プール水７中底部に配置され
る。その給気管路８はコンクリート壁10を貫通して原子
炉建家外の大気と連通している。これら給排気の各管路
8,12は例えば第２図中で示す給気管路８のようにほぼ等
角度ごとに複数存在する。

このような構成で、例えば、給水配管35が破断した事
故を想定すると、次のような作用となる。

給水配管35が破断すると、その破断個所20から原子炉
圧力容器２内の冷却水が減圧沸騰して高温高圧蒸気がド
ライウエル３内に放出される。

ドライウエル３内に放出された高温高圧蒸気は入り口
29,30からベント管９を通つて出口31からサプレツシヨ
ンプール水内にドライウエル３内の気体とともに放出さ
れ、その蒸気はサプレツシヨンプール水５で凝縮され
る。この凝縮が継続されるうちにサプレツシヨンプール
水５は温度が上昇して行く。凝縮水が多くなると入り口
30からオーバーフローしてドライウエル３の下部に溜
る。

サプレツシヨンプール水５の温度が上昇して行くと、
比較的温度の低い外周プール27内の外周プール水７との
温度差が生じてくる。このようになると、サプレツシヨ
ンプール水の熱は鋼製の原子炉格納容器１の壁を通じて
外周プール水７に伝熱される。加熱された外周プール水
７は伝熱性の悪いコンクリート壁10に囲われて他に熱が
伝達して逃げにくいから、蒸発し始める。この蒸発によ
り外周プール水７の熱は奪われて行く。外周プール水７
の蒸発蒸気は、上部空間領域６に立ち上り、充満すると
排気管路12を通つて原子炉建家外に排出される。そし
て、上部空間領域６内に新たな蒸発蒸気を受け入れるこ
とが出来るようになる。このような過程で原子炉格納容
器１内の熱は水冷により奪い去られる。熱量が大きい事
故初期のうちは冷却効率の良い水冷により冷却する。こ
の水冷中は、外周プール水７の水面から上方へ給気管路
８の外周プール27内開口13が露出しないで外周プール水
７でその開口13が水封されるから、給気管路８は塞がれ
ている状況に有る。

外周プール水７の蒸発蒸気が排出されるに従い外周プ
ール水７の水位は低下して、その水位が給気管路８の外
周プール27への開口13位置より低くなるとその開口13の
水封状態が解除される。そのため、原子炉建家外の大気
が外周プール27内の温度よりも低いために給気管路８を
自然降下してきて外周プール27内に入る。外周プール27
内に入つた大気は原子炉格納容器１に接したり原子炉格
納容器１からの輻射熱を受けることにより、高温と成り
浮力がまして上昇する。上昇した大気は排気管路12を通
じて原子炉建家外の大気へ最終的には放出される。この
ような過程で原子炉格納容器１は空冷にて冷却される。
水冷状態がなくなるころには原子炉格納容器１内の熱量
も低下してきているから、上述の空冷にて冷却し続け
る。

このような基本構成でも、炉心32の残留崩壊熱が原子
炉格納容器１内に出てきてもそれを長期にわたり静的に
原子炉建屋外に放出することが可能となる。

以上のことより、事故時炉心32の崩壊熱の内初期の比
較的大きな熱を水冷で除去し、その後は比較的熱が少な
くなるから空冷に自動的に移行して長期の冷却状態を達
成する。しかも、動力を用いないで静的に原子炉建屋外
へ事故時の熱を放出することが可能となり、原子炉プラ
ントの安全性並びに経済性を向上することができる。

動力を用いたい場合には、既述の基本構成を改良し
て、第３図のように、給気管路８の途中に逆気方向を外
周プール27内方向に向けられたブロアー11を接続してお
く。その他の構成や作用は既述の基本構成と同じである
から、第３図においては基本構成と同じものには同じ符
号をつけてある。

このような構成では、給水配管35の破断事故後に既述
の基本構成の説明で記述したと同じく外周プール水７が
蒸発して、その蒸発蒸気が排気管路12を通じて原子炉建
家外の大気へ放出される。この過程で原子炉格納容器１
の水冷冷却が成される。

外周プール水７の蒸発蒸気が排気されていくと、外周
プール水７の水位が低下して遂には給気管路８の外周プ
ール27への開口13が水面上方に露出する。ここでブロア
ー11を駆動して原子炉建家外の大気を給気管路８を通じ
て外周プール27内に低温の大気を強制的に送気する。外
周プール27内に強制送気された大気は原子炉格納容器１
からの熱を奪つて排気管路12を通じて原子炉建家外の大
気へ強制的に排気される。このようにして強制空冷に切
り替わる。

強制空冷を早めたい場合には給気管路８の開口13が水
没していてもブロアー11を駆動して水冷と空冷を併用す
るようにしても良い。この場合には、大気が外周プール
水７中にまず放出されるから、外周プール水７の攪拌作
用も得られ、水冷効果が向上する。

このような構成によれば、事故時炉心32の崩壊熱の内
初期の比較的大きな熱を水冷で除去し、その後は比較的
熱が少なくなるから空冷に移行して長期の冷却状態を達
成する。しかも、空冷時は強制空冷と成るから、大気の
外周プール27内への送気量も多くなるし、外周プール27
内気体の攪拌効果も手伝つて空冷の効率が良くなる。

本発明の発明者は、第１図や第２図で図示し、既述し
た基本構成に改良を加えたものも考え付いた。その改良
点は次の通りである。

第４図の様に、外周プール水７中に水没している給気
管路８の部分には外周プール27内への開口13が複数個備
えられ、各開口13は上下に間隔を開けて分散配備され
る。その他の構成や作用は既述の基本構成と同じである
から、第４図においては第１図、第２図に示した基本構
成の部分と同じものにはその基本構成を説明した際に用
いた符号と同じ符号をつけてある。

この改良構成では、給水配管35の破断事故後に基本構
成の説明で既述したと同じく外周プール水７が蒸発し
て、その蒸発蒸気が排気管路12を通じて原子炉建家外の
大気へ放出される。この過程で原子炉格納容器１の水冷
冷却が成される。

外周プール水７の蒸発蒸気が排気されていくと、外周
プール水７の水位が低下して遂には給気管路８の外周プ
ール27への各開口13の内最上部に位置する開口13からそ
の水位低下が進むに従い段階的に次々と水面上方に露出
する。

このために、わずかな外周プール水位の低下により原
子炉建屋外側大気を外周プール内に供給することができ
る。外周プール27内に供給された大気は原子炉格納容器
１の熱を奪つて高温と成り上昇し、排気管路12を通つて
原子炉建家外の大気に放出される。この過程で原子炉格
納容器１が空冷冷却される。

このような作用の改良構成によれば、事故時炉心32の
崩壊熱の内初期の比較的大きな熱を水冷で除去し、その
後は比較的熱が少なくなるから空冷に移行して長期の冷
却状態を達成する。しかも、事故後初期においても大気
による自然空冷効果が可能となり炉心32の崩壊熱の除去
効率が向上する。

さらには、第１図、第２図で図示して説明した既述の
基本構成に別の改良を施したものも考え付いた。その改
良点は次の通りである。

第５図の様に、外周プール水７中に水没している複数
の給気管路８はいずれの給気管路８も下端に外周プール
27内への開口13を有する。その各給気管路８の下端の外
周プール水７への水没深さは各給気管路８ごとに変更さ
れている。

その他の構成や作用は既述の基本構成と同じであるか
ら、第５図においては基本構成の部分と同じものには基
本構成で説明したと同じ符号をつけてある。

第５図では、給水配管35の破断事故後に基本構成の説
明で既述したと同じ外周プール水７が蒸発して、その蒸
発蒸気が排気管路12を通じて原子炉建家外の大気へ放出
される。この過程で原子炉格納容器１の水冷冷却が成さ
れる。

外周プール水７の蒸発蒸気が排気されていくと、外周
プール水７の水位が低下して遂には各給気管路８の外周
プール27への各開口13の内最上部に位置する開口13から
その水位低下が進むに従い段階的に次々と水面上方に露
出する。

このために、外周プール水位の低下が最上部の開口13
の位置を下方へ越えさえすれば原子炉建屋外の大気を外
周プール内に供給することができる。外周プール27内に
供給された大気は原子炉格納容器１の熱を奪つて高温と
成り上昇し、排気管路12を通つて原子炉建家外の大気に
放出される。この過程で原子炉格納容器１が空冷冷却さ
れる。

このような作用の改良構成によれば、事故時炉心32の
崩壊熱の内初期の比較的大きな熱を水冷で除去し、その
後は比較的熱が少なくなるから空冷に移行して長期の冷
却状態を達成する。しかも、外周プール水７の水位が予
測を外れて最下方の開口13よりも下方にまで低下しない
場合でも大気による原子炉格納容器１の自然空冷が可能
となり炉心32の崩壊熱の除去を長期にわたり実施でき
る。

このような基本構成とその改良構成でも、原子炉格納
容器を水冷と空冷との時系列的コンビネーションで長期
間冷却出来るのであるが、以下の本発明の実施例では一
層効率良く冷却するねらいが加味されている。

本発明の第１実施例は、第１図、第２図で図示して説
明した既述の基本構成を改良して得られたもので、その
改良点は次の通りである。

第６図の様に、外周プール水７中に水没している給気
管路８の下端は外周プール水７中に水没している配管14
の途中に接続されている。その配管14には原子炉格納容
器１の壁面に向けられた複数個の開口13が水平方向に分
散して設けられ、原子炉格納容器１を取り巻く環状に配
備される。給気管路８にも開口13を上下方向に間隔を開
けて設けられる。その配管14の外形は断面形状が上下方
向に長径方向を水平方向に短径方向を向けられた扁平な
楕円形を成している。給気管路８の外周プール27内の部
分には事故前の通常の外周プール水７の水面の上方から
下方にわたつて複数個の開口13を有している。その他の
構成や作用は既述の基本構成と同じであるから、第６図
においては第１図、第２図に示した既述の基本構成の部
分と同じものにはその基本構成と同じ符号をつけてあ
る。

第１実施例では、給水配管35の破断事故後に既述の基
本構成の説明と同じく外周プール水７が蒸発して、その
蒸発蒸気が排気管路12を通じて原子炉建家外の大気へ放
出される。この過程で原子炉格納容器１の水冷冷却が成
される。これと同時に、給気管路８の開口13から大気が
外周プール上部空間領域６に供給される空冷状態も引き
起こされる。

外周プール水７の蒸発蒸気が排気されていくと、外周
プール水７の水位が低下して遂には配管14の外周プール
27への各開口13が水面上方に露出する。

このために、外周プール水７水位の低下により原子炉
建屋外側大気を外周プール27内に供給することができ
る。しかも、供給口である配管14の開口13は原子炉格納
容器１を取り囲むようにかつ原子炉格納容器１に向けら
れて存在しているから、原子炉格納容器１周りに一様に
且つ広範囲に効率良く大気を供給できる。このように外
周プール27内に供給される大気は原子炉格納容器１の熱
を奪つて高温と成り上昇し、排気管路12を通つて原子炉
建屋外に大気に放出される。この過程で原子炉格納容器
１が空冷冷却される。

このような作用の第１実施例によれば、事故時炉心32
の崩壊熱の内初期の比較的大きな熱を水冷と空冷とで除
去し、その後は比較的熱が少なくなるから空冷だけに移
行して長期の冷却状態を達成する。水冷冷却時には、外
周プール水７が原子炉格納容器１から熱を受けて上下方
向に滞留して水面に至り、そこで蒸発するのであるが、
その水面までの対流を極力妨害しないように配管14は扁
平な外形とされているから蒸発も良好に行われる。ま
た、空冷冷却時には、原子炉格納容器１周りに一様に且
つ広範囲に大気を供給するから、空冷効率良く熱の除去
効率が向上する。

本発明の第２実施例は、第１図、第２図で示した既述
の基本構成を改良したもので、その改良点は次の通りで
ある。

第７図の様に、外周プール水７中に水没している給気
管路８の下端は外周プール水７中に水没している配管16
の途中に接続されている。その配管16には原子炉格納容
器１の壁面に向けられた複数個の開口13が水平方向に分
散して設けられ、原子炉格納容器１を取り巻く環状に配
備される。その配管16の外形は断面形状が上下方向に長
径方向を水平方向に短径方向を向けられた扁平な楕円形
を成している。同様な構造の他の配管18が外周プール27
のより深い位置に水没して装備され、浅い位置に装備さ
れた配管16と複数の開口13を上下に分散して備えている
連絡配管36で接続されている。その他の構成や作用は既
述の基本構成と同じであるから、第７図においては既述
の基本構成の部分と同じものには基本構成と同じ符号を
つけてある。

第２実施例では、給水配管35の破断事故後に既述の基
本構成の説明で記述したと同じく外周プール水７が蒸発
して、その蒸発蒸気が排気管路12を通じて原子炉建家外
の大気へ放出される。この過程で原子炉格納容器１の水
冷冷却が成される。

外周プール水７の蒸発蒸気が排気されていくと、外周
プール水７の水位が低下して遂には浅い位置の配管の外
周プール27への開口13が水面上方に露出する。

このために、外周プール水７の水位の低下により原子
炉建屋外側大気を外周プール27内に供給することができ
る。さらに外周プール水７の水位が低下すると、連絡配
管36の開口13からも深い位置の配管18の開口13からも原
子炉建屋外側大気を外周プール27内に供給することがで
きる。しかも、供給口である配管16,18の開口13は原子
炉格納容器１を取り囲むようにかつ原子炉格納容器１に
向けられて存在しているから、原子炉格納容器１周りに
一様に且つ広範囲に効率良く大気を供給できる。このよ
うに外周プール27内に供給された大気は原子炉格納容器
１の熱を奪つて高温と成り上昇し、排気管路12を通つて
原子炉建家外の大気に放出される。この過程で原子炉格
納容器１が空冷冷却される。

このような作用の本実施例によれば、事故時炉心32の
崩壊熱の内初期の比較的大きな熱を水冷と空冷とで除去
し、その後は比較的熱が少なくなるから空冷だけに移行
して長期の冷却状態を達成する。しかも、原子炉格納容
器１周りに一様に且つ広範囲に大気を供給するから、空
冷効率良く熱の除去効率が向上する。さらには、外周プ
ール水７の水位低下が少ない場合にも浅い位置の配管16
の開口13から大気を外周プール27内に供給して空冷冷気
状態を達成できる。そして、外周プール水７の水位が深
い位置の配管18にいたるまでは水冷と空冷との両冷却状
態を生じさせて冷却効果を上げることが出来る。

本発明の第３実施例は、第１図、第２図で示した既述
の基本構成を改良したもので、その改良点は次の通りで
ある。

第８図のように、給気管路８の途中に逆止弁21を設け
る。その逆止弁21の逆止方向は、外周プール７が大気側
に通過することを阻止する方向とされる。その他の構成
や作用は既述の基本構成と同じであるから、第８図にお
いてはその基本構成の部分と同じものには基本構成と同
じ符号をつけてある。

本発明の第３実施例では、第１図、第２図で示した既
述の基本構成による作用効果に加えて次の作用効果が有
る。即ち、事故後に外周プール水７の水位が給気管路８
の下端以下に低下しても、外周プール27内の蒸発蒸気が
給気管路８内に入つて、逆流することを逆止弁21が防ぐ
から、確実に原子炉建家外の大気を給気管路８を通じて
外周プール27内に供給し続けることができる。このため
に、空冷冷却が確実に達成される。

本発明の第４実施例は、第９図，第10図に示されてい
る。

第９図，第10図のように、内部構成が第１図、第２図
で示した既述の基本構成と同じ鋼製の原子炉格納容器１
は外周プール水７に下部が浸されている。その外周プー
ル水７は円筒状の鋼製の区画壁37により内側外周プール
38（第１図、第２図で示した既述の基本構成の外周プー
ル27に相当する。）と外側外周プール39とに区画され
る。内外の両外周プール38,39はプール下部で区画壁37
に開けた連通穴23により接続されている。外側外周プー
ル39は原子炉建家のコンクリート壁10により囲われてい
る。また、区画壁37の上端は絞り込まれた形状とされ
て、排気流路40とされる。さらに、コンクリート壁10と
区画壁37との環状の空間は給気流路41として利用され、
その給気流路の内側外周プール38への開口としては連通
穴23が利用される。

第４実施例では、第１図、第２図で示した既述の基本
構成と同様に事故時の原子炉格納容器１内の熱が内側外
周プール38のプール水に伝わり、そのプール水が蒸発
し、蒸発蒸気は排気管路12を立ち上つて原子炉建家外の
大気に放出される。これにより原子炉格納容器１の水冷
冷却が成される。その蒸発により内側外周プール38のプ
ール水が減少しようとするが、外側外周プール39内のプ
ール水が連通穴23を通じて内側外周プール38内に補給さ
れるから、内側外周プール38のプール水の水位の低下
は、第１図、第２図で示した既述の基本構成のように狭
い給気管路８内に溜つていた水が外周プール27内に落ち
こむものに比べて、大容積の外側外周プール39内の大量
の水を内側外周プール38に移行させることで緩慢とな
る。このために、水冷冷却効果が長く継続できる。

水冷冷却が進むに従い、両外周プール38,39のプール
水の水位は低下して、連通穴23よりも水位が下がると、
大気がコンクリート壁10と区画壁37との間の環状の給気
流路41（外側外周プール39内）を通つて内側外周プール
38内に入り込む。内側外周プール38内に入り込んだ大気
は原子炉格納容器１からの熱を受けて高温と成つて浮力
が付くから上昇し、排気流路40から大気へ放出される。
このことで、原子炉格納容器１が空冷冷却される。

本実施例によれば、事故時炉心32の崩壊熱の内初期の
比較的大きな熱を水冷と空冷とで除去し、その後は比較
的熱が少なくなるから空冷だけに移行して長期の冷却状
態を達成する。しかも、水冷冷却期間が長くなるから、
冷却効果が良くなる。その上、水冷冷却期間を延長する
構成をとる際に動力を採用していないから経済的で信頼
性も高い。さらには、空冷冷却時における大気の流路が
幅広く確保出来て空冷冷却効果も上がる。

〔発明の効果〕

請求項１の発明によれば、事故後初期の大きな熱は水
冷により、その後の比較的小さい熱は空冷により長期に
原子炉格納容器を冷却することが出来、その空冷冷却に
際して冷却用の気体が外周プール内に原子炉格納容器周
りに広範囲に誘導され、原子炉格納容器の熱を広範囲か
ら冷却できるから、事故後の経過に応じて水冷と空冷と
を使いわけて効率良く且つ長期にわたり経済的に原子炉
格納容器を冷却することが出来る。

請求項２の発明によれば、事故後初期の大きな熱は水
冷により、その後の比較的小さい熱は空冷により長期に
原子炉格納容器を冷却することが出来、その空冷冷却に
際して、冷却用の気体が外周プール内に原子炉格納容器
周りと上下方向にも広範囲に誘導され、原子炉格納容器
の熱を広範囲から冷却できるから、事故後の経過に応じ
て水冷と空冷とを使いわけて効率良く且つ長期にわたり
経済的に原子炉格納容器を冷却することが出来る。

請求項３の発明によれば、事故後初期の大きな熱は水
冷により、その後の比較的小さい熱は空冷により長期に
原子炉格納容器を冷却することが出来、その空冷冷却に
際して冷却用の気体が外周プール内に原子炉格納容器周
りに広範囲に誘導され、原子炉格納容器の熱を広範囲か
ら冷却できる上、外周プール内の空冷用気体を広範囲に
誘導する配管が扁平であるから、極力外周プール水の対
流による水冷冷却を妨害しないから、事故後の経過に応
じて水冷と空冷とを使いわけて効率良く且つ長期にわた
り経済的に原子炉格納容器を冷却することが出来る。

請求項４の発明によれば、事故後初期の大きな熱は水
冷により、その後の比較的小さい熱は空冷により長期に
原子炉格納容器を冷却することが出来、その空冷冷却に
際して、外周プール内の流体が第２流路に入り込んで逆
流することを逆止弁で防止し、確実な冷却状態を達成す
ることが出来るから、事故後の経過に応じて水冷と空冷
とを使いわけて効率良く且つ長期にわたり経済的に原子
炉格納容器を冷却することが出来る。

請求項５の発明によれば、事故後初期の大きな熱は水
冷により、その後の比較的小さい熱は空冷により長期に
原子炉格納容器を冷却することが出来、その冷却に際し
て冷却用の各流路面積を大きくすることが出来るので、
冷却効果が向上できるから、事故後の経過に応じて水冷
と空冷とを使いわけて効率良く且つ長期にわたり経済的
に原子炉格納容器を冷却することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発明者が考え付いた基本構成による沸
騰水型原子炉の縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視
断面図、第３図は前記基本構成を改良した例による沸騰
水型原子炉の縦断面図、第４図は前記基本構成を改良し
た他の例による沸騰水型原子炉の外周プール付近の縦断
面図、第５図は前記基本構成を改良したさらに他の例に
よる沸騰水型原子炉の外周プール付近の縦断面図、第６
図は本発明の第１実施例による沸騰水型原子炉の外周プ
ール付近の斜視縦断面図、第７図は本発明の第２実施例
による沸騰水型原子炉の外周プール付近の斜視縦断面
図、第８図は本発明の第３実施例による沸騰水型原子炉
の縦断面図、第９図は本発明の第４実施例による沸騰水
型原子炉の一部断面表示による斜視図、第10図は第９図
の沸騰水型原子炉の縦断面図である。 １……原子炉格納容器、２……原子炉圧力容器、３……
ドライウエル、４……ウエツトウエル、５……サプレツ
シヨンプール水、６……外周プール上部空間領域、７…
…外周プール水、８……給気管路、９……ベント管、10
……コンクリート壁、11……ブロアー、12……排気管
路、13……開口、14,16,18……配管、20……配管破断
口、21……逆止弁、23……連通穴、27……外周プール、
32……炉心、37……区画壁、38……内側外周プール、39
……外側外周プール、40……排気流路、41……給気流
路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−75594（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−91089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−191096（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−281191（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−146196（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G21C 9/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼製の原子炉格納容器の少なくとも一部分
   が外周プール内に配備されている原子炉設備において、 前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前記外周プ
   ール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プールから
   前記原子炉格納容器外に配備された第１流路と、 前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に臨ま
   せた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格納容
   器外に配備された第２流路とを備え、 前記外周プール内の前記第２流路を前記外周プール内に
   配備されて前記外周プールに沿つた配管に接続し、 この配管に配管長手方向に間隔をあけて複数の開口を装
   備したことを特徴とする原子炉設備。
2. 【請求項２】鋼製の原子炉格納容器の少なくとも一部分
   が外周プール内に配備されている原子炉設備において、 前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前記外周プ
   ール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プールから
   前記原子炉格納容器外に配備された第１流路と、 前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に臨ま
   せた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格納容
   器外に配備された第２流路とを備え、 前記外周プール内の前記第２流路を前記外周プール内に
   配備されて前記外周プールに沿つて配備した上下多段の
   各配管に接続し、 これら各配管に配管長手方向に間隔をあけて複数の開口
   を装備したことを特徴とした原子炉設備。
3. 【請求項３】鋼製の原子炉格納容器の少なくとも一部分
   が外周プール内に配備されている原子炉設備において、 前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前記外周プ
   ール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プールから
   前記原子炉格納容器外に配備された第１流路と、 前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に臨ま
   せた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格納容
   器外に配備された第２流路とを備え、 前記外周プール内の前記第２流路を前記外周プール内に
   配備されて前記外周プールに沿つた配管に接続し、 この配管に配管長手方向に間隔をあけて複数の開口を装
   備し、 その配管断面の外形は上下方向に比較して水平方向が短
   い扁平形状を成していることを特徴とした原子炉設備。
4. 【請求項４】鋼製の原子炉格納容器の少なくとも一部分
   が外周プール内に配備されている原子炉設備において、 前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前記外周プ
   ール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プールから
   前記原子炉格納容器外に配備された第１流路と、 前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に臨ま
   せた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格納容
   器外に配備された第２流路とを備え、 少なくとも前記第２流路に前記外周プールへの流通のみ
   を許す逆止弁を装備していることを特徴とした原子炉設
   備。
5. 【請求項５】鋼製の原子炉格納容器の少なくとも一部分
   が外周プール内に配備されている原子炉設備において、 前記外周プールの通常水面位置よりも上方の前記外周プ
   ール内空間へ臨ませた開口を有して前記外周プールから
   前記原子炉格納容器外に配備された第１流路と、 前記水面位置よりも下方の前記外周プール内空間に臨ま
   せた開口を有して前記外周プールから前記原子炉格納容
   器外に配備された第２流路とを備え、 前記第２流路として前記外周プールの外周を囲う他の外
   周プールを備え、 前記両外周プールは下部で開口で互いに連通されている
   ことを特徴とした原子炉設備。