JP3173276U

JP3173276U - 沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー

Info

Publication number: JP3173276U
Application number: JP2011006720U
Authority: JP
Inventors: 金生仲; 士珍王; 穎瑞苑
Original assignee: 行政院原子能委員會核能研究所
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: TWM425370U; US20130094623A1

Abstract

【課題】放出ラインヘッダーは複数のクエンチャーデバイスに連結する沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーを提供する。
【解決手段】沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、沸騰水型原子炉逃がし安全弁２２からサプレッションプール２５への蒸気放出の新ルートを提供する。個別に独立した沸騰水型原子炉逃がし安全弁放出パイプラインに、放出ライン２９１〜２９６を連接する放出ラインヘッダー２４を増設し、この放出ラインヘッダー２４は、すべて、或いは数個の放出ライン２９１〜２９６と相互に連接する。その接合位置は、数個の放出ライン２９１〜２９６上で、これにより逃がし安全弁２２が開放して放出する蒸気などは、放出ラインヘッダー２４を経て数個のクエンチャーデバイス２６に分流後、均一にサプレッションプール２５に放出され凝結する。放出ラインヘッダー２４は、さらに、真空破壊弁２３、クエンチャーデバイス２６を備える。
【選択図】図２

Description

本考案は沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーに関し、特に沸騰水型原子炉逃がし安全弁からサプレッションプールへの蒸気放出の新ルートを提供し、放出ラインヘッダーは複数のクエンチャーデバイスに連結する沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーに関する。

沸騰水型原子力発電所の封じ込め器内には、ドライウェル、サプレッションプール、ウェットウェルなどの設計を含む。サプレッションプールは、正常運転、及び事故状態において、一次システムである逃がし安全弁による蒸気排出の凝結などを提供する。これにより、封じ込め器の圧力上昇を抑制し、分裂産物の放出を抑制し、こうして原子炉建屋外の放射線量を基準より低く抑える。

沸騰水型原子力発電所封じ込め器の設計には、米国ＧＥＭａｒｋ I封じ込め器、Ｍａｒｋ II封じ込め器、Ｍａｒｋ III封じ込め器、ＡｄｖａｎｃｅｄＢｏｉｌｉｎｇＷａｔｅｒＲｅｃｔｏｒ（ＡＢＷＲ）封じ込め器などの型式がある。沸騰水型原子炉逃がし安全弁排出システムと封じ込め器設計は、米国核管理委員会が提出するＧｅｎｅｒａｌＤｅｓｉｇｎＣｒｉｔｅｒｉａ（ＧＤＣ）１６，ＤＧＣ１９ｉｎＡｐｐｅｎｄｉｘＡｔｏ１０ＣＦＲｐａｒｔ５０の要求、原子力発電所終期安全分析報告関連の要求、及び一般性措置Ａ−３９の要求に適合する必要がある。すなわち、逃がし安全弁を開放する時、蒸気排出の、封じ込め器サプレッションプールの水温、及びクエンチャーデバイスに対する衝撃が、要求を満たしている必要がある。しかし、従来の設計中では、原子炉の逃がし安全弁の開放を執行後、蒸気放出点と非蒸気排出点のサプレッションプールの水温には、非常に大きな差異が生まれる。

一般の沸騰水型原子力発電所が備える原子炉の逃がし安全弁は、多いものでは１６個或いは１８個に達する。一方、蒸気放出は、原子炉の逃がし安全弁に連接する個別の放出パイプと水中に沈めるクエンチャーデバイスを通じて行い、サプレッションプールの底部へと放出し、サプレッションプール中の水を凝結させる。多数のクエンチャーデバイスは、３６０度環状を呈する膨大な面積のサプレッションプール底部の各区域に配置される。例えば、新型の沸騰水型原子炉(ＡｄｖａｎｃｅｄＢｏｉｌｉｎｇＷａｔｅｒＲｅａｃｔｏｒ，ＡＢＷＲ)は、１８個のクエンチャーデバイスを備え、それぞれ封じ込め器のサプレッションプール中に配置される。それぞれ角度１８度を隔てて設置されるクエンチャーデバイスにおいて、隣接する２個のクエンチャーデバイスは、図３の第一環状帯３８１、第二環状帯３８２のように、内外２個の環状帯上にそれぞれ設置される。

現行の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁の放出設計は、図１に示すように、単一逃がし安全弁１２を採用し、独立した放出ライン１９、水中に沈むクエンチャーデバイス１５を連接する。この設計下では、一次システム主蒸気隔離、及び熱除去機能長期喪失の重大な事故が発生したなら、サプレッションプール１４中の区域水温は上昇してしまう。

米国核管理委員会発行の技術性報告（ＮＵＲＥＧ／ＣＲ−５９７８）によれば、重大な事故で、沸騰水型原子力発電所の核燃料が溶解し放出する放射性ヨウ素などの核物質に、一定の深さで、しかも高いサブクールを備える集水が流れると、極めて大きな滞留汚染除去の効果を有するという。しかし、その効果は集水のサブクールが低下するに従い低下してしまう。もし、水温が飽和すると、その滞留量は、流入量の９０％以下である。

よって、核燃料が溶解する事故の過程において、もし一次システムが、単一逃がし安全弁（個別にクエンチャーデバイスを連接）によってのみ、サプレッションプール中へと放出するのであれば、最も効果的な滞留汚染除去の効果を達成することはできない。特に、原子力発電所が完全に停電し、及び熱除去機能が長期的に失われ、或いは原子炉の予期過渡が急停止せず、しかも当初、緊急炉心冷却システムの注水などに深刻な事故が起きた場合には、現行設計の弱点がさらに顕になる。

本考案が解決しようとする課題は、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁が放出する蒸気は、ラインルート配置を経て、すべての、或いは多数のクエンチャーデバイスに分かれて流入し放出され、サプレッションプールでの均一な凝結を達成し、サプレッションプールの圧力抑制能力を高めることができる沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーを提供することである。

上記課題を解決するため、本考案は下記の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーを提供する。
沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、その真空破壊器(Ｖａｃｕｕｍｂｒｅａｋｅｒｓ)は、破壊管内は負圧状態を呈し、これにより管内の水柱が上昇し、この不利な状況の発生を回避することができるパーツで、それは、サプレッションプール水面より高い逃がし安全弁放出ライン上に設置し、すなわち逃がし安全弁は蒸気を放出し、クエンチャーデバイスを経て、サプレッションプール中に流入し、凝結して水となり、逃がし安全弁をもとのように閉めた後は、逃がし安全弁放出ライン中に残留する蒸気は徐々に凝結し、ライン内を負圧状態とし、真空破壊器の設計は、この不利な状況の発生を回避することができる。

沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、そのクエンチャーデバイス（Ｑｕｅｎｃｈｅｒｄｅｖｉｃｅｓ）は、逃がし安全弁放出ラインから送られる蒸気を受取った後、クエンチャーデバイスを経て分流されサプレッションプール中に流入し、これにより蒸気は効果的に凝結し、クエンチャーデバイスの分流外形は、十字型管状、或いはＸ字型管状を呈するため、十字型クエンチャーデバイス、或いはＸ字型管状クエンチャーデバイスと呼ばれ、クエンチャーデバイス上縁には、逃がし安全弁放出ラインを接続し、クエンチャーデバイスはサプレッションプール底部に分散して設置され、サプレッションプールの分流放出ライン壁上には、多くの小孔があり、これにより蒸気は、噴射方式によりサプレッションプールへと流入し、撹乱混合を生じて凝結する。

沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、その放出ライン(Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｌｉｎｅｓ)は、逃がし安全弁が蒸気を放出する時、放出を導引するラインルートで、上縁は、逃がし安全弁放出口を接続し、下縁は、サプレッションプール中のクエンチャーデバイスに接続する。

沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、その逃がし安全弁放出ラインヘッダー(ＡＤｉｓｃｈａｒｇｅｌｉｎｅｈｅａｄｅｒ)は、連通したパイプラインでは、逃がし安全弁放出ラインに連接し、逃がし安全弁放出ラインの中段に設置し、すなわち、ある逃がし安全弁が開くと、放出される蒸気は、逃がし安全弁放出ラインヘッダーを経て、導引、分流され、ヘッダーにすでに連接された各クエンチャーデバイスを経て、サプレッションプールへと放出され、凝結する。

沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、その主蒸気管（Ｍａｉｎｓｔｅａｍｌｉｎｅｓ）は、原子炉の蒸気をタービンに導引するパイプラインで、一般の沸騰水型原子力発電所の原子炉は４個の主蒸気管を備え、主蒸気管上には、逃がし安全弁を設置し、これにより、原子炉を保護し、その圧力を制限し、圧力が過度に高くなる状況の発生を回避でき、各主蒸気管は、封じ込め器内側と外側に、それぞれ主蒸気隔離弁（Ｍａｉｎｓｔｅａｍｉｓｏｌａｔｉｏｎｖａｌｖｅ）を備え、保護信号を受信すると自動的に閉鎖し、一次システムを隔離する。

本考案のパイプライン設計では、現行の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー（図１に示す従来の放出パイプライン）に比べ、図２に示す放出ラインヘッダー２４を増設する。

本考案の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁の放出パイプラインの構成部材は、原子炉逃がし安全弁２２、放出ライン２９１、放出ライン２９２、放出ライン２９３、放出ライン２９４、放出ライン２９５、放出ライン２９６などの複数の放出ライン、放出ラインヘッダー２４、真空破壊弁２３、クエンチャーデバイス２６を備え、図２に示すように、放出ラインヘッダー２４と複数の放出ラインは相互に連結する。

本考案の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーは、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁が放出する蒸気は、ラインルート配置を経て、すべての、或いは多数のクエンチャーデバイスに分かれて流入し放出され、サプレッションプールでの均一な凝結を達成し、サプレッションプールの圧力抑制能力を高めることができる。

従来の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁において、放出ラインの単一ラインルート単線を示す模式図である。本考案沸騰水型原子炉の逃がし安全弁において、放出ラインの新型設計ラインルート単線を示す模式図である。本考案沸騰水型原子炉の封じ込め器内における、Ｘ型クエンチャーデバイスのサプレッションプール底部における配置状況を示す模式図である。

現在、沸騰水型原子力発電所の多くは、原子炉逃がし安全弁放出システムの設計を有し、パイプラインの配置に応じて、原子炉逃がし安全弁を開放して蒸気などを放出し、放出ラインとクエンチャーデバイスを経て、サプレッションプールへと放出し凝結させ、封じ込め器の温度と圧力の上昇を効果的に抑制する。

本考案沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーの設計概念は、新たに建設する、或いは既に運転中の沸騰水型原子力発電所に応用でき、封じ込め器内のサプレッションプールの機能を向上させることができる。

沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出システムと封じ込め器の設計は、米国核管理委員会が提出するＧｅｎｅｒａｌＤｅｓｉｇｎＣｒｉｔｅｒｉａ（ＧＤＣ）１６，ＤＧＣ１９ｉｎＡｐｐｅｎｄｉｘＡｔｏ１０ＣＦＲｐａｒｔ５０の要求、原子力発電所終期安全分析報告関連の要求、及び一般性措置Ａ−３９の要求に適合する必要がある。

原子炉逃がし安全弁放出パイプラインの強度、管径、ヘッダーの配置位置の選定は、逃がし安全弁が放出する蒸気量、放出蒸気の圧力、放出ラインヘッダーが耐えられる設計負荷、及び放出蒸気のフローフィールド（放出ラインヘッダーに連接するクエンチャーデバイスに均一に分流することができる）の必要に応じて決定する。

本考案において、放出のルートは、以下の２種の方式の内の任意の１種の設計を採用する。以下に実施例について説明する。
(一)すべての逃がし安全弁放出ライン中段に、一緒に連通するヘッダーを連接し、ヘッダー下端は、下端の放出ラインとクエンチャーデバイスに連接する。
(二)一部は、逃がし安全弁が個別に独立して単一の放出ラインと水中に沈むクエンチャーデバイスに連接する（逃がし安全弁開放設定点が比較的高いものを選択する）。残りの部分の放出ライン(放出圧力設定点が比較的低い数個の逃がし安全弁放出ラインを選択する)中段は、一緒に連通するヘッダーに連接する。放出ラインヘッダー下端は、数個の放出ラインとクエンチャーデバイスに連接し、しかもこの数個のクエンチャーデバイスは、蒸気を適切に均一に分散しサプレッションプール中に放出し、凝結することができるものである。

放出ラインヘッダーのパイプの直径(好ましくは、連接位置の放出ラインの直径より小さい)、及び配置位置の選定は、逃がし安全弁を開放し蒸気を放出させる量、放出する蒸気の圧力、及び放出ラインヘッダーが必要な受け止め可能な設計負荷に応じて決める。

本考案の逃がし安全弁放出ラインヘッダーの増設建築構造は、現行の一次システムの蒸気放出の、クエンチャーデバイスに対する衝撃を低下させることができる。
当然、一次システム逃がし安全弁放出パイプは、蒸気放出時に生まれる動力負荷に耐えられるものでなければならない。さらに、その分析内容もまた、原子力発電所終期安全分析報告の関連する要求を満たすものでなければならない。

上記の本考案名称と内容は、本考案技術内容の説明に用いたのみで、本考案を限定するものではない。本考案の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本考案の保護範囲に含むものとする。

１１主蒸気ラインルート
１２逃がし安全弁
１３真空破壊弁
１４サプレッションプール
１５クエンチャーデバイス
１９放出ライン
２１主蒸気ライン
２２逃がし安全弁
２３真空破壊弁
２４放出ラインヘッダー
２５サプレッションプール
２６クエンチャーデバイス
２７サプレッションプール底部
２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６放出ライン
３８１第一環状帯
３８２第二環状帯
３６１、３６２、３６３、３６４、３６５、３６６、３６７、３６８、３６９クエンチャーデバイス

Claims

沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーは、複数の放出ラインに連結し、
前記沸騰水型原子炉中に放出する蒸気は、最後にはサプレッションプール中に導入され凝結され、主蒸気ライン、逃がし安全弁、真空破壊弁、放出ライン、放出ラインヘッダー、クエンチャーデバイスを備え、
前記主蒸気ラインは、沸騰水型原子炉中の放出蒸気を受け取り、
前記逃がし安全弁は、前記主蒸気ラインに連接し、
前記真空破壊弁は、前記逃がし安全弁に連接し、
前記放出ラインは、一端が前記真空破壊弁に連接し、前記沸騰水型原子炉中の蒸気が流通でき、
前記放出ラインヘッダーは、前記複数の放出ラインに連接し、前記沸騰水型原子炉中の蒸気は、連接する前記複数の放出ライン中を流通でき、
前記クエンチャーデバイスは、前記放出ラインに連接し、前記沸騰水型原子炉中の蒸気を、前記サプレッションプール中に分散させ凝結させることを特徴とする沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー。
請求項１記載の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、前記放出ラインヘッダー中の蒸気は、連通する前記放出ラインを経て、前記サプレッションプール中に迅速かつ均一に放出されることを特徴とする、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー。
請求項１記載の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、前記真空破壊器は、前記放出ライン内の負圧状態を破壊し、これにより前記放出ラインの水柱上昇を回避できるパーツであることを特徴とする、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー。
請求項１記載の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、前記クエンチャーデバイスは、前記逃がし安全弁、及び前記放出ラインから送られる蒸気を受取った後、前記クエンチャーデバイスを経て分流され、前記サプレッションプール中に流入し、これにより、蒸気は効果的に凝結し、前記クエンチャーデバイスの分流外形は、十字型管状、或いはＸ字型管状を呈することを特徴とする、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー。
請求項１記載の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、前記逃がし安全弁は、前記放出ラインに接続し、前記逃がし安全弁が蒸気を放出する時、放出ガイドのパイプラインを提供することを特徴とする、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー。
請求項１記載の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、主蒸気管は、前記原子炉の蒸気をタービンに導引するパイプラインで、前記各主蒸気管は、封じ込め器内側と外側に、それぞれ主蒸気隔離弁を備え、保護信号を受信すると自動的に閉鎖し、一次システムを隔離することを特徴とする、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー。
請求項１記載の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、前記放出ラインヘッダーと前記放出ラインの組立て方式は、すべてを前記逃がし安全弁と相互に接続する放出ラインの中段と連接して、一緒に連通する放出ラインヘッダーとし、前記放出ラインヘッダー下端は、下端の放出ラインを連接し、次に下端の放出ラインを経て前記クエンチャーデバイスに連接することを特徴とする、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー。
請求項１記載の沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダーにおいて、前記逃がし安全弁は、各自独立した単一の前記放出ライン、及び水中に沈む前記クエンチャーデバイスに連接し、前記逃がし安全弁開放設定点が比較的高いものを選択でき、他の部分の放出ラインは、放出圧力設定点が比較的低い数個の逃がし安全弁放出ラインを選択でき、中段は一緒に連通する放出ラインヘッダーに連接し、前記放出ラインヘッダー下端は、数個の放出ライン及び前記クエンチャーデバイスに連接し、しかもこの数個の前記クエンチャーデバイスは、適切に蒸気を均一に分散して、前記サプレッションプール中に放出して凝結させることを特徴とする、沸騰水型原子炉の逃がし安全弁放出ラインヘッダー。