JP3524116B2 - 原子炉格納容器の冷却設備 - Google Patents

原子炉格納容器の冷却設備

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JP3524116B2 JP00929993A JP929993A JP3524116B2 JP 3524116 B2 JP3524116 B2 JP 3524116B2 JP 00929993 A JP00929993 A JP 00929993A JP 929993 A JP929993 A JP 929993A JP 3524116 B2 JP3524116 B2 JP 3524116B2
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は原子炉炉心の冷却と原子
炉の崩壊熱を原子炉格納容器外へ除熱冷却する原子炉格
納容器の冷却設備に関する。
【0002】
【従来の技術】原子力発電所には、万一の冷却材喪失等
が発生した場合を想定して、速やかに炉心を冷却する非
常用炉心冷却系の他に、処置後長期にわたって炉心から
発生する崩壊熱を原子炉格納容器外へ除去する、いわゆ
る原子炉格納容器の冷却設備が設けられている。
【0003】図7は原子力発電所の冷却設備としてポン
プ等の回転機器を用いないで、自然現象のみの利用を目
指して開発が進められている静的格納容器冷却系として
の熱交換器(PCC)の配管系路を示した配管系統図で
ある。
【0004】図中符号1は原子炉格納容器を部分的に示
しており、この原子炉格納容器1内には炉心2を収容し
た原子炉圧力容器3が格納されている。この原子炉圧力
容器3には主蒸気配管4が接続されている。原子炉格納
容器1の上部には重力落下式炉心冷却系プール5が設け
られている。
【0005】この重力落下式炉心冷却系プール5よりさ
らに高い位置に冷却水プール6が設けられ、この冷却水
プール6のプール水中に熱交換器7が設置されている。
この熱交換器7の蒸気室8には原子炉格納容器1の上部
に開口する蒸気供給管11が接続されている。
【0006】熱交換器7の水室10には重力落下式炉心冷
却系プール5に接続する凝縮水戻り配管12と、サプレッ
ションプール17に接続する不凝縮性ガスベント管14が設
けられている。重力落下式炉心冷却系プール5と原子炉
圧力容器3とは冷却水配管18により接続している。
【0007】なお、符号9は熱交換器7内の伝熱管、13
は凝縮水戻り配管12の戻り弁、15は不凝縮性ガスベント
管14の止め弁、16はサプレッションプール17の上部に設
けた真空破壊弁、20は原子炉格納容器1と連通するサプ
レッションプールベント管である。
【0008】次に上記原子炉格納容器の冷却設備の動作
例を説明する。例えば主蒸気配管4が破断して原子炉圧
力容器3内の冷却材が喪失した場合、重力落下式炉心冷
却系プール5に貯められていた冷却水5aが冷却水配管
18を通って原子炉圧力容器3へ供給される。
【0009】その後、長期冷却過程において、原子炉圧
力容器3の炉心2は崩壊熱を発生し続けるため、冷却し
ないで放置しておくと原子炉格納容器1内の圧力は上昇
してしまう。
【0010】そこで、熱交換器7を用いて原子炉格納容
器1内の蒸気を凝縮し、圧力の上昇を抑えることが行わ
れる。これが格納容器冷却システムである。静的格納容
器冷却系はこの冷却を凝縮という自然現象を利用して行
うものであるが、原子炉格納容器1内に火災防止などの
理由で封入されている不凝縮性ガスが凝縮性能を劣化さ
せる。
【0011】すなわち、原子炉格納容器1内の圧力が上
昇した場合、蒸気と非凝縮性ガスの混合体は蒸気供給管
11を通して熱交換器7の蒸気室8に流入する。蒸気は蒸
気室8から熱交換器7の伝熱管9を下降し、その間に冷
却水プール6のプール水に熱を与えることにより一部が
凝縮して水になり、その水は熱交換器7の水室10内に入
り、さらに重力により凝縮水戻り配管12を通って重力落
下式炉心冷却系プール5内に流入する。
【0012】重力落下式炉心冷却系プール5内に流入し
た凝縮水は初めに貯留していた冷却水5aとともに冷却
水配管18を流れて原子炉圧力容器3に供給される。熱交
換器7内で分離された不凝縮性ガスは不凝縮性ガスベン
ト管14を通ってサプレッションプール17に排出される。
【0013】なお、蒸気の凝縮による潜熱の放出で冷却
水プール6内のプール水の温度は徐々に上昇しやがて沸
騰を開始するが、その際、発生する蒸気は大気中に放出
される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】重力落下式炉心冷却系
プール5内の冷却水5aは徐々に減少する。したがっ
て、重力落下式炉心冷却系プール5の冷却水5aの水位
は低下し凝縮水戻り配管12の出口側に接続されている凝
縮水戻り配管ノズルが該プール5内の気相部に露出する
ようになる。
【0015】この場合、重力落下式炉心冷却系プール5
の気相部の濃い不凝縮性ガスが凝縮水戻り配管12を逆流
して熱交換器7の水室10から伝熱管9に流入し、伝熱管
9内には上下両方から不凝縮性ガスが流入して、凝縮熱
伝達が悪くなり、蒸気凝縮量が減少する課題がある。
【0016】したがって、原子炉格納容器1および原子
炉圧力容器3内の圧力減少が悪化するため、不凝縮性ガ
スの逆流を防止するため、不凝縮性ガスを水室10から一
方向のみに流出し、不凝縮性ガスベント管14からサプレ
ッションプール17内に排出して伝熱管9内での熱伝達を
良好にすることが望まれる。
【0017】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、重力落下式炉心冷却系プールの気相部の濃い
不凝縮性ガスが凝縮水戻り配管を介して熱交換器へ逆流
することを防ぎ、伝熱管での凝縮熱伝達の一時的な劣化
を防止し、伝熱管内での蒸気凝縮量を速やかに回復させ
て原子炉圧力容器および原子炉格納容器の圧力上昇を低
減させることができる原子力発電所の冷却設備を提供す
ることにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は原子炉格納容
器の上方に設けた冷却水プールと、この冷却水プール内
に設置された熱交換器と、前記原子炉格納容器内で前記
冷却水プールの下方に配置された重力落下式炉心冷却系
プールと、前記熱交換器で凝縮された凝縮水を重力落下
式炉心冷却系プールに導く凝縮水戻り配管と、前記重力
落下式炉心冷却系プール内の冷却水を前記原子炉格納容
器内に格納された原子炉圧力容器に供給する冷却水配管
と、を備えた原子炉格納容器の冷却設備であって、前記
冷却水配管の入口は前記凝縮水戻り配管の出口より上方
に位置していること、を特徴とする。
【0019】
【作用】原子炉格納容器の上方に設けられた冷却水プー
ル内の熱交換器で凝縮された凝縮水を凝縮水戻り配管で
導き、重力落下式炉心冷却系プールから冷却水配管によ
り原子炉圧力容器に冷却水を供給する。冷却水配管の入
口を凝縮水戻り配管の出口より上方の適切な位置に配置
する。
【0020】また、冷却水配管の入口を重力落下式炉心
冷却系プールの底部から重力落下式炉心冷却系プール内
に凝縮水戻り配管ノズルの出口より上方の適切な位置ま
で延在し、常に凝縮水戻り配管の出口を水封させる。
【0021】重力落下式炉心冷却系プールの凝縮水戻り
配管の出口は常時水没しているため、重力落下式炉心冷
却系プールの気相部の濃い不凝縮性ガスが凝縮水戻り配
管を介して熱交換器へ逆流することを防ぎ、伝熱管での
凝縮熱伝達の一時的な劣化を防止し、伝熱管内での蒸気
凝縮量を早期に回復させることができる。
【0022】
【実施例】図1を参照しながら本発明に係る原子炉格納
容器の冷却設備の第1の実施例を説明する。なお、本発
明は図7で示した原子炉格納容器の冷却設備における重
力落下式炉心冷却系プール5の凝縮水戻り配管12および
冷却水配管18の取付け構造を改良した点にあり、その他
の部分については図7の従来例同様であるので、図1
ではその改良した要部のみを第1の実施例として示して
おり、その他の部分は省略している。
【0023】すなわち、図1において、重力落下式炉心
冷却系プール5には、図7で示した原子炉格納容器1の
上方に設けられた冷却水プール6内の熱交換器7で凝縮
された凝縮水を導く凝縮水戻り配管12と、原子炉圧力容
器3に冷却水5aを供給する冷却水配管18が接続されて
いる。
【0024】凝縮水戻り配管12は凝縮水戻り配管ノズル
19を介して重力落下式炉心冷却系プール5に連通してい
る。この配管ノズル19の先端部分が凝縮水戻り配管12の
出口12aとなっている。凝縮水戻り配管ノズル19は冷却
水配管18の入口18aより下方に位置して重力落下式炉心
冷却系プール5の下方側壁面に接続している。
【0025】なお、図中符号21は凝縮水戻り配管12の入
口18a、つまり、冷却水5aの液面からプール5内の上
端までの気相部の空間高さであり、その他の部分は図7
に示したとおりである。
【0026】この実施例において、重力落下式炉心冷却
系プール5の凝縮水戻り配管ノズル19内は常時冷却水5
aが充満し出口12aを水封しているため、重力落下式炉
心冷却系プール5の気相部の濃い不凝縮性ガスが凝縮水
戻り配管12を介して熱交換器7へ逆流することを防止す
る。よって、伝熱管9での凝縮熱伝達の劣化を防止し、
伝熱管9内での蒸気凝縮量を維持させることができる。
【0027】次に図2により第2の実施例を説明する。
この第2の実施例では冷却水配管18が重力落下式炉心冷
却系プール5の底部を貫通して該プール5内に凝縮水戻
り配管ノズル19より上方に突出して設けられている。冷
却水配管18の入口18aは冷却水5aの液面に開口させた
もので、凝縮水戻り配管12の出口12aより上方に位置し
ている。
【0028】この実施例によれば気相部の空間高さ21が
十分得られており、冷却水5aにより入口18aを水封す
ることができるので第1の実施例と同様な効果が得られ
る。
【0029】図3に示した第3の実施例は重力落下式炉
心冷却系プール5の下面に下方向に高さhを有する凝縮
水戻り配管ノズル19を接続し、このノズル19に凝縮水戻
り配管12をL字状に立ち上げて接続し、またプール5の
下面に冷却水配管18を直接接続したものである。
【0030】凝縮水戻り配管12の出口12aと冷却水配管
18の入口18aとは同一レベルにあるがノズル19が下方向
向けて接続されているため、出口12aは冷却水5aで
水封される。この実施例においても第1の実施例と同様
の作用効果を奏する。
【0031】図4に示した第4の実施例は凝縮水戻り配
管12は図3の実施例と同様にして重力落下式炉心冷却系
プール5の底面から凝縮水戻り配管ノズル19を介してL
字状に立ち上げて接続している。
【0032】一方、冷却水配管18はプール5の側壁面を
貫通して入口18aが下向きになるようにしてかぎ形状に
接続している。この実施例においても出口12aは冷却水
5aで水封され、第1の実施例と同様な作用効果を奏す
る。
【0033】図5に示した第5の実施例は重力落下式炉
心冷却系プール5の底部に一部突出して堰5bを形成
し、この堰5bに凝縮水戻り配管ノズル19を接続し、こ
のノズル19に凝縮水戻り配管12を立ち上げて接続し、冷
却水配管18をプール5の底部と平行に下部側面に直接接
続したものである。この実施例においては堰5bによる
冷却水の水封効果にすぐれ、しかも第1の実施例と同様
な作用効果を奏する。
【0034】図6に示した第6の実施例は重力落下式炉
心冷却系プール5の底面に傾斜をもたせて冷却水5aの
溜り5cを形成したことにある。溜り5cに凝縮水戻り
配管ノズル19を接続し、図5と同様に凝縮水戻り配管12
を接続し、かつプール5の底部と平行に冷却水配管18を
接続したものである。この実施例においては冷却水5a
による入口12aの水封効果が大きく第5の実施例と同様
な作用効果を奏する。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、重力落下式炉心冷却系
プールの不凝縮性ガスが熱交換器へ逆流することを防止
して熱交換器の伝熱管内での凝縮熱伝達の劣化を防止
し、蒸気凝縮能力が著しく向上する。その結果、冷却効
果が高まり、崩壊熱による原子炉格納容器および原子炉
圧力容器内の圧力の上昇を抑えることができ、しかも冷
却材喪失時においても機械的な作動もなく安全に原子炉
を停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子炉格納容器の冷却設備の第1
の実施例の要部を示す概略的縦断面図。
【図2】同じく第2の実施例の要部を示す概略的縦断面
図。
【図3】同じく第3の実施例の要部を示す概略的縦断面
図。
【図4】同じく第4の実施例の要部を示す概略的縦断面
図。
【図5】同じく第5の実施例の要部を示す概略的縦断面
図。
【図6】同じく第6の実施例の要部を示す概略的縦断面
図。
【図7】従来の原子炉格納容器の冷却設備を概略的に示
す縦断面図。
【符号の説明】
1…原子炉格納容器、2…炉心、3…原子炉圧力容器、
4…主蒸気配管、5…重力落下式炉心冷却系プール、5
a…冷却水、5b…堰、5c…溜り、6…冷却水プー
ル、7…熱交換器、8…蒸気室、9…伝熱管、10…水
室、11…蒸気供給管、12…凝縮水戻り配管、12a…出
口、13…戻り弁、14…不凝縮性ガスベント管、15…止め
弁、16…真空破壊弁、17…サプレッションプール、18…
冷却水配管、18a…入口、19…凝縮水戻り配管ノズル、
20…サプレッションプールベント管、21…気相部の空間
高さ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉格納容器の上方に設けた冷却水プ
    ールと、この冷却水プール内に設置された熱交換器と、
    前記原子炉格納容器内で前記冷却水プールの下方に配置
    された重力落下式炉心冷却系プールと、前記熱交換器で
    凝縮された凝縮水を重力落下式炉心冷却系プールに導く
    凝縮水戻り配管と、前記重力落下式炉心冷却系プール内
    の冷却水を前記原子炉格納容器内に格納された原子炉圧
    力容器に供給する冷却水配管と、を備えた原子炉格納容
    器の冷却設備であって、前記冷却水配管の入口は前記凝
    縮水戻り配管の出口より上方に位置していること、を特
    徴とする原子炉格納容器の冷却設備。
  2. 【請求項2】 原子炉格納容器の上方に設けた冷却水プ
    ールと、この冷却水プール内に設置された熱交換器と、
    前記原子炉格納容器内で前記冷却水プールの下方に配置
    された重力落下式炉心冷却系プールと、前記熱交換器で
    凝縮された凝縮水を重力落下式炉心冷却系プールに導く
    凝縮水戻り配管と、前記重力落下式炉心冷却系プール内
    の冷却水を前記原子炉格納容器内に格納された原子炉圧
    力容器に供給する冷却水配管と、を備えた原子炉格納容
    器の冷却設備であって、前記冷却水配管は前記重力落下
    式炉心冷却系プールの底部を貫通して該炉心冷却系プー
    ル内に突出し、前記冷却水配管の入口は凝縮水戻り配管
    の出口より上方に位置していること、を特徴とする原子
    炉格納容器の冷却設備。
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