JP3881714B2 - 蒸発装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は減圧操作中に冷却回路の二相混合流を蒸発させるための装置に関するものである。
さらに詳細に言うと、この装置はプログラム化された減圧操作を通して、装置の出口における蒸気の流量を維持することができる。
この装置の使用状況を説明するために、本装置は加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の１次冷却系と一体構造的になっている。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、加圧水型原子炉の１次冷却系のプログラム化された減圧操作は、加圧器の頂部に連結された排出装置によって行われる。
【０００３】
図１に示したＰＷＲの１次冷却系は水を高温（〜３２０℃）に加熱する原子炉の炉心を収容したタンク１を含んでおり、原子炉の高温源を構成する。タンク１内で加熱された水の、低温源を構成する蒸気発生器２への循環は、高温側分岐管として知られている配管３によって行われる。蒸気発生器の出口では、部分的に冷却された水が、低温側分岐管として知られる配管４を通って、ポンプ５によってタンクへ送られる。１次冷却系の高温側分岐管３はサージ管７によって加圧器６に連結されている。加圧器６は長いタンクであって、その中では水が電気抵抗８によって部分的に蒸発させられ、上部に収容された蒸気が望ましい圧力（〜１５５バール）に到達するまで、加熱される。この圧力を低下させたい時には、低温側分岐管に連結された配管９によって低温水がスプレー１５に送られ、蒸気を徐々に凝縮することができる。
【０００４】
１次冷却系の減圧操作は加圧器の上部に連結された排出装置１６によって行われ、これは主として、配管１０によって加圧器６に連結され、かつ配管１７によって逃がしタンク１４に連結された排出弁１１と、配管１３によって逃がしタンク１４に直接連結された安全弁１２とからなっている。
【０００５】
この安全弁は１次冷却系が異常な過大圧力になった場合には自動的に開く。
【０００６】
プログラム化された減圧操作を実施するためには、排出弁１１が開放される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、減圧操作の間は、１次冷却系に十分な冷却材の流れを提供して、高温源を連続的に冷却維持することが必須である。
【０００８】
この機能を満足させるためには、加圧器自身だけでは不十分である。実際、加圧器のドーム部分における蒸気の容積（限定的）が排気タンク１４へ排出されるやいなや、加圧器はタンク１４へ流れる液体と蒸気との混合物で完全に満たされたこととなり、その結果、液相の１次流体が排出されてしまい、原子炉炉心の冷却が行われない。
【０００９】
本発明の装置は、１次水を蒸発させ、かつ放出された流体全体の蒸発潜熱を利用することによって、高温源を冷却し、このような問題を解決することができる。
【００１０】
加圧された１次冷却系に連結したこの装置は、第１の配管によって１次冷却系の第１の点（部位）に連結され、第２の配管によって第１の点より低温の１次冷却系の第２の点（部位）に連結された容器であって、冷却水で部分的に満たされ、これら第１と第２配管が容器の下部に位置した熱交換管によって連結されている容器と、第２配管を流れる１次冷却系の冷却水を容器内へ供給するようにこの容器の内部と第２配管とを連結していて、止め弁と流体調節装置を設けている付加的な配管と、容器の上部内に開口している蒸気逃がし配管とを含み、少なくとも第２配管が垂直になって容器から１次冷却系にまで降下している。これにより、熱交換管内における１次冷却系の冷却水の冷却に伴って、第１配管から熱交換管を介して第２配管への冷却水の自然対流が生じ、容器と１次冷却系とをつなぐ配管内の冷却作用を促して、冷却効果を高める。
【００１１】
第２配管には冷却装置を設けることが好ましい。この冷却装置による流体の冷却によって、上述の冷却効果がさらに強化される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
例示的に示された以下の図面を用いて本発明をより詳細に説明する。
図２に示した蒸発装置は密閉容器２８を有している。容器２８は下部に２つのチェンバー（室）１９、２０を有し、これらはそれぞれ１次水の入口チェンバーと出口チェンバーであり、水室（ｗａｔｅｒ ｂｏｘ）と呼ばれている。図２においては、２つの水室は同心状になっているが、図１の蒸気発生器２の水室の例のように他の形になっていてもよい。これらの水室は容器の底部と管板と中央仕切板とによって形成されている。
【００１３】
これらの２つの水室は容器２８の内部に設けられた熱交換管２６の群によって相互に連結されている。入口水室への１次冷却水の供給は、好ましくは高温分岐３に連結された配管１５によって行われる。１次冷却水の戻りは、好ましくは１次系の低温分岐４は連結された垂直配管２１によって行われる。熱交換管内の１次冷却水の循環は、例えば配管１５あるいは２１の１つに設けられたポンプによる強制循環であってもよい。また、長い伝熱管２６および／あるいは垂直配管２１によって生じる自然対流による循環であってもよい。この場合それらの水柱はできるだけ重いことが要求される。この水柱の付加的な冷却操作は熱交換器（冷却装置）２９によって行ってもよい。
【００１４】
最も革新的な部分は、低温側出口配管２１、あるいは冷却水出口水室に直接取り付けられたＴ次型分岐から流体を容器２８へ供給するための装置によって構成されている。この装置は低温側出口回路を容器２８に連結している配管２３によって形成されており、止め弁２４と本質的なフローリデューサー（例えば、調節弁あるいは較正されたオリフィス）２５とを有している。
【００１５】
容器２８の上部には前述した加圧器のそれと同じ排出系が設けられている。
【００１６】
プログラム化された減圧操作が行われる前の段階では、容器２８は１次水３０によって部分的に満たされており、その上には蒸気ドームあるいは加圧されたガス２７が存在している。弁２２は閉じられており、伝熱管２６内での１次冷却水の循環は生じない。排出系の止め弁１１と、容器へ流体を供給するための装置の止め弁２４とは閉じられている。
【００１７】
減圧操作は次のようにして行われる。
止め弁２２と同時に排出系の弁１１とが開放される。ガスあるいは蒸気の一部分が容器の頂部から排出系へ排出されるので、容器２８内の圧力は直ちに降下する。１次冷却水は高温分岐配管３から、部分１９、２０、及び２６からなる熱交換器を通って循環し始め、その熱は伝熱管２６の壁部を通して容器２８内の低温の流体に伝達される。この加熱と、容器２８内の圧力低下とが組み合わさって、流体３０を飽和状態に到達させることができる。流体は沸騰を始め、発生した蒸気は排出系１０を通って排出されるが、それでも流体は容器２８の底部に残っている。容器２８への流体の供給は、配管２３に設けられた弁２４を開放させることにより確保される。
【００１８】
管２６からの水の流れは、容器２８の弁２５によって制御された給水と、配管２１を介して低温側分岐管４の方への戻りとに分割される。容器２８の給水調節器２５により十分な液面を維持することが可能となり、熱交換管は冷却水に浸っているが容器２８内に冷却水が充満することはなく、従って、容器２８内の液面と排出系１０との間には十分な蒸気容積が確保される。
【００１９】
加圧中は、高温側分岐管から配管１５の中を循環する液体は配管２３の中へは全く入らず、伝熱管２６内の低温側液体の一部が低温側分岐管へ戻るはずである。タンク１において再び自然循環の閉ループが構成され、高温源の冷却に貢献する。
【００２０】
減圧操作を停止するためには、単に排出系の弁１１と止め弁２４、２２とを再び閉じるだけで十分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧型原子炉の１次系を示す図。
【図２】本発明の装置を示す図。
【図３】図１の系に本発明の装置を付加させることの可能性を示す図。
【符号の説明】
３ 第１回路（高温側分岐管）
４ 第２回路（低温側分岐管）
１０ 排出管
１５ 第１配管
２１ 第２配管
２３ 付加的な配管
２４ 止め弁
２５ 流体調節装置
２６ 熱交換管
２８ 容器
２９ 熱交換器

Claims (4)

1. 蒸気発生器を含む原子炉の１次冷却系に接続される蒸発装置において、第１配管によって前記１次冷却系の第１の点に連結され、第２配管によって該１次冷却系の第１の点より低温の第２の点に連結された容器であって、冷却水で部分的に満たされ、前記第１および第２配管がこの容器の下部に位置した熱交換管によって連結されている容器と、前記第２配管を流れる１次冷却系の冷却水を前記容器内へ供給するように該容器の内部と前記第２配管とを連結していて、止め弁と流体調節装置とを備えている付加的な配管と、前記容器の上部に開口している蒸気逃がし配管とを含み、少なくとも前記第２配管が垂直になって前記容器から前記１次冷却系にまで降下しており、前記熱交換管内における１次冷却系の冷却水の冷却に伴って、前記第１配管から熱交換管を介して第２配管への冷却水の自然対流が生じる、蒸発装置。
2. 請求項１に記載された蒸発装置において、前記第２配管には冷却装置が設けられている蒸発装置。
3. 請求項１に記載された蒸発装置において、前記流体調節装置が調節弁である蒸発装置。
4. 請求項１に記載された蒸発装置において、前記流体調節装置が較正されたオリフィスである蒸発装置。

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