JP5690202B2 - Nuclear decay heat removal equipment - Google Patents
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Description
この発明は、原子炉における核燃料の連鎖的な核分裂反応を停止した後に、核燃料が崩壊することに伴って発生する崩壊熱を除去するための装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for removing decay heat generated as a result of nuclear fuel collapsing after stopping a nuclear fission chain fission reaction in a nuclear reactor.
原子炉の停止後に発生する崩壊熱を除去する装置の一例が特許文献1および特許文献2に記載されている。その特許文献1には、原子炉圧力容器内の冷却水にヒートパイプの一端部を浸漬させ、原子炉圧力容器の外部にヒートパイプの他端部を露出させるとともに、その他端部を囲うように放熱ダクトを設け、かつその放熱ダクトの出入り口に仕切り弁をそれぞれ設けた装置が記載されている。そして、想定外の事故や自然災害が生じて原子炉の主冷却装置や非常用冷却装置(以下、ECCSと記す。)が作動しなかったり、これらを作動させるための電源が故障したり喪失することにより原子炉圧力容器内の冷却水の温度が上昇する場合において、上記の仕切り弁を開いて放熱ダクトを外気に連通させることによりートパイプの一端部を蒸発部として機能させ、他端部を凝縮部として機能させるように構成されている。したがって、特許文献1の発明によれば、上述したような原子炉の非常時において、仕切り弁を開くと、ヒートパイプが作動して冷却水の熱を大気中に放熱することができるため、ECCSが作動しなかったとしても確実に原子炉を冷却して核燃料の溶融事故を防止することができる、とされている。
An example of an apparatus for removing decay heat generated after the reactor is shut down is described in Patent Document 1 and
また、特許文献2には、炉心において発生した熱を輸送する原子炉圧力容器内の冷却水から他の冷却水(いわゆる二次系)に伝達する熱交換器と、ヒートパイプとを組み合わせた装置が記載されており、その装置は原子炉の停止後において、炉心で発生する崩壊熱を大気中に放熱することができるように構成されている。具体的には、上記のヒートパイプはループ式のものであって、パイプの一部分が原子炉圧力容器の内部に配置されており、したがって、そのパイプの一部分が原子炉圧力容器の内部で加熱される冷却水とヒートパイプ内に封入される作動流体との間で熱交換を生じさせる熱交換器として機能するように構成されている。そして、熱交換により蒸気化された作動流体は蒸気ドラムを介して前記パイプの一部分に接続される主蒸気配管を流動して蒸気タービンに供給され、その後に復水器で凝縮されるようになっている。また復水器で凝縮された作動流体はポンプにより給水配管と冷却水側配管とを流動させられて原子炉格納容器の上方に設けられたプールに浸漬されている前記パイプの他の部分に供給されるようになっている。給水配管と冷却水側配管との接続部分には給水ドラムが設けられており、その給水ドラムは前記パイプの一部分にも接続されており、凝縮された作動流体が給水ドラムを介して前記パイプの一部分に還流されるようになっている。また、前記蒸気ドラムは蒸気側配管を介して前記パイプの他の部分にも連通されている。これに加えて、主蒸気配管と給水配管とのそれぞれに弁が設けられており、各弁は、制御棒が炉心に急速挿入されることにより原子炉が緊急停止(すなわち、原子炉スクラム)されることに伴い閉となって主蒸気配管と給水配管とにおける作動流体の流動を遮断するように構成されている。すなわち、原子炉がスクラムされると、前記パイプの一部分が蒸発部として機能し、前記パイプの他の部分が凝縮部として機能するように構成されている。したがって、特許文献2に記載された発明によれば、原子炉がスクラムされた場合に、ループ式ヒートパイプが作動して炉心から崩壊熱を除去することができるため、ポンプなどの動的機器を使用する必要性がなく、故障のない信頼性にすぐれた装置とすることができる、とされている。
特許文献1に記載された装置は、上述したように、崩壊熱を除去するためにヒートパイプを利用しており、そのヒートパイプは原子炉がスクラムされた場合にのみ作動するように構成されている。しかしながら、特許文献1に記載された構成では、大量のヒートパイプを核燃料の周囲に設置しなければ、原子炉がスクラムされた後の崩壊熱を十分に除去することができない可能性がある。これに対して、特許文献2に記載されているように、ループ式ヒートパイプを利用する構成では、作動流体の蒸気流と液流とが対向しないため、その分、熱輸送量が増大することになり、したがって、ループ式ヒートパイプの利用は崩壊熱の除去に有利になる。しかしながら、特許文献2に記載された構成では、凝縮した作動流体を蒸発部に還流させるためにポンプを用いているため、ポンプが故障した場合には、蒸発部に強制的に液相の作動流体が供給されないことになる。その結果、特許文献2に記載された構成では、崩壊熱によってドライアウトが生じてループ式ヒートパイプが作動しない可能性がある。これに加えて、ループ式ヒートパイプを利用したとしても、原子炉がスクラムされた直後の崩壊熱を十分に除去するためには熱輸送量の大きなループ式ヒートパイプを設置しなければ、その熱輸送量に不足を生じる可能性がある。
As described above, the device described in Patent Document 1 uses a heat pipe to remove decay heat, and the heat pipe is configured to operate only when the reactor is scrammed. Yes. However, in the configuration described in Patent Document 1, unless a large number of heat pipes are installed around the nuclear fuel, there is a possibility that the decay heat after the nuclear reactor is scrammed cannot be sufficiently removed. On the other hand, as described in
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、動力機器やこれを作動させるための電源を必要としないで原子炉が発生する崩壊熱を効果的に、かつ、十分に除去することができるいわゆるパッシブな原子炉の崩壊熱除去装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problems, and effectively and sufficiently removes decay heat generated by a nuclear reactor without requiring power equipment or a power source for operating the power equipment. An object of the present invention is to provide a so-called passive decay heat removal apparatus for a nuclear reactor.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、連鎖的に核分裂反応する核燃料とその核燃料を浸漬するとともに前記連鎖的な核分裂反応に伴う熱によって加熱されて蒸気化される冷却水と前記連鎖的な核分裂反応を制御する制御棒とを有する原子炉圧力容器と、前記冷却水を冷却することにより前記核燃料を冷却する炉心冷却装置とを備えた原子炉の崩壊熱除去装置において、前記原子炉圧力容器の内部における前記冷却水の水面よりも上方に設けられるとともに、その内部に予め定められた量の他の冷却水を貯留する重力式冷却水注入水槽と、その重力式冷却水注入水槽を前記原子炉圧力容器に連通する給水配管と、その給水配管の途中に設けられ、前記制御棒によって連鎖的な核分裂反応が制御されることにより前記核燃料がその崩壊に伴う崩壊熱を発生する場合であって、かつ前記炉心冷却装置の運転が停止することにより前記冷却水の温度が予め定められた温度以上になった場合に開操作される給水用開閉弁と、前記重力式冷却水注入水槽内の空間部分の圧力を前記原子炉圧力容器の内部圧力に等しくする均圧管とを備えていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a nuclear fuel that undergoes a nuclear fission reaction, and a cooling water that is immersed in the nuclear fuel and heated by the heat accompanying the chain fission reaction to be vaporized. In a reactor decay heat removal apparatus comprising: a reactor pressure vessel having a control rod for controlling the chained fission reaction; and a core cooling device for cooling the nuclear fuel by cooling the cooling water. A gravity-type cooling water injection water tank that is provided above the water surface of the cooling water inside the reactor pressure vessel and stores a predetermined amount of other cooling water therein, and its gravity-type cooling water injection A water supply pipe that communicates a water tank with the reactor pressure vessel, and is provided in the middle of the water supply pipe. An on / off valve for water supply that is opened when the temperature of the cooling water becomes equal to or higher than a predetermined temperature by stopping the operation of the core cooling device. And a pressure equalizing pipe for equalizing the pressure in the space in the gravity-type cooling water injection water tank to the internal pressure of the reactor pressure vessel.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記給水用開閉弁が開操作されてから予め定められた時間が経過した後に、もしくは前記給水用開閉弁が開操作されて前記重力式冷却水注入水槽に貯留されている他の冷却水が前記原子炉圧力容器の内部に供給されることにより前記原子炉圧力容器の内部における冷却水の温度が予め定められた他の温度以下になった場合に作動して前記崩壊熱を大気中に放熱するループ式ヒートパイプを備えていることを特徴とする原子炉の崩壊熱除去装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the gravity-type cooling is performed after a predetermined time has elapsed after the water supply opening / closing valve is opened or when the water supply opening / closing valve is opened. As the other cooling water stored in the water injection tank is supplied to the inside of the reactor pressure vessel, the temperature of the cooling water inside the reactor pressure vessel becomes equal to or lower than another predetermined temperature. A reactor decay heat removal apparatus comprising a loop heat pipe that operates in some cases to dissipate the decay heat into the atmosphere.
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記ループ式ヒートパイプは、相変化する作動流体と、その作動流体を加熱して蒸気化させる蒸発部と、前記蒸気化した作動流体の熱を放熱させることにより前記蒸気化した作動流体を凝縮させる凝縮部と、前記蒸発部で蒸気化した作動流体を前記凝縮部に向けて流動させる蒸気管と、前記凝縮部で凝縮した作動流体を前記蒸発部に向けて流動させる液戻り管と、前記作動流体を貯留するリザーバと、前記リザーバを前記液戻り管に連通させる接続管と、前記接続管もしくは前記液戻り管における前記接続管が連通している箇所よりも前記蒸発部側に設けられて前記作動流体の流動を規制する主導弁とを備え、前記蒸発部が前記原子炉圧力容器に熱伝達可能に配置され、前記凝縮部が前記原子炉圧力容器よりも上方かつ大気中に露出されて配置され、前記主導弁は、前記給水用開閉弁が開操作されてから予め定められた時間が経過した後に、もしくは前記給水用開閉弁が開操作されて前記重力式冷却水注入水槽に貯留されていた他の冷却水が前記原子炉圧力容器の内部に供給されることにより前記原子炉圧力容器の内部における冷却水の温度が予め定められた他の温度以下になった場合に開操作されるように構成されていることを特徴とする原子炉の崩壊熱除去装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the loop heat pipe includes a working fluid that changes phase, an evaporation unit that heats and vaporizes the working fluid, and the vaporized working fluid. A condensing part for condensing the vaporized working fluid by dissipating the heat of the gas, a steam pipe for flowing the working fluid vaporized in the evaporation part toward the condensing part, and a working fluid condensed in the condensing part A liquid return pipe that flows toward the evaporation section, a reservoir that stores the working fluid, a connection pipe that communicates the reservoir with the liquid return pipe, and the connection pipe or the connection pipe in the liquid return pipe. A main valve that regulates the flow of the working fluid and is provided closer to the evaporation unit than the communicating portion, the evaporation unit is arranged to be able to transfer heat to the reactor pressure vessel, and the condensing unit is Previous The main valve is disposed above the reactor pressure vessel and exposed to the atmosphere, and the main valve is disposed after a predetermined time has elapsed since the opening of the water supply on / off valve, or the water supply on / off valve is The temperature of the cooling water inside the reactor pressure vessel is determined in advance by supplying the other cooling water that has been opened and stored in the gravity-type cooling water injection water tank to the inside of the reactor pressure vessel. A reactor decay heat removal apparatus configured to be opened when the temperature is lower than another temperature.
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明において、前記原子炉圧力容器の内部に、前記核燃料を支持するシュラウドと、前記冷却水を流動させるジェットポンプとが設けられ、前記蒸発部は、前記シュラウドもしくは前記ジェットポンプと前記原子炉圧力容器との間に配置された複数本のパイプと、それらのパイプの一端部を前記液戻り管に連通させる第一ヘッダーと、前記パイプの他端部を前記蒸気管に連通させる第二ヘッダーとを備え、前記作動流体は、前記各ヘッダーならびに各パイプで前記崩壊熱により加熱されて蒸気化されるように構成されていることを特徴とする原子炉の崩壊熱除去装置である。
The invention of
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明において、前記給水配管は、前記原子炉圧力容器の下部に連通され、前記均一管は、前記重力式冷却水注入水槽の上部と前記給水配管における前記給水用開閉弁よりも前記原子炉圧力容器側とを連通している
ことを特徴とする原子炉の崩壊熱除去装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the water supply pipe is communicated with a lower portion of the reactor pressure vessel, and the uniform pipe is connected to an upper portion of the gravity-type cooling water injection water tank. A reactor decay heat removal apparatus characterized in that the reactor pressure vessel side communicates with the water supply opening / closing valve in the water supply pipe.
請求項1の発明によれば、原子炉圧力容器内の冷却水の水面よりも上方に、予め定められた量の他の冷却水を貯留する重力式冷却水注入水槽が設けられている。この重力式冷却水注入水槽は給水配管によって原子炉圧力容器に連通されており、給水配管には、給水用開閉弁が設けられている。給水用開閉弁は制御棒によって連鎖的な核分裂反応が制御されることにより原子炉の運転が停止されて核燃料がその崩壊に伴う崩壊熱を発生する場合であって、かつ炉心冷却装置の運転が停止することにより原子炉圧力容器内の冷却水の温度が予め定められた温度以上になった場合に、開となるように構成されている。これに加えて、重力式冷却水注入水槽の空間部分の圧力は均圧管によって原子炉圧力容器の内部圧力と等しくされている。そのため、給水用開閉弁には重力式冷却水注入水槽に貯留されている他の冷却水の水頭圧のみが作用するようになっている。したがって、原子炉が安定的に停止もしくはスクラムされかつ既設の炉心冷却装置が作動しなかったり、あるいは原子炉がスクラムされかつ炉心冷却装置を作動させるための電源を喪失したりして冷却水の温度が予め定められた温度よりも上昇する場合に、給水用開閉弁を自動的に開くことができる。そして、重力式冷却水注入水槽に貯留されている他の冷却水をその水頭圧によって重力式冷却水注入水槽から原子炉圧力容器の内部に供給することができる。すなわち、原子炉の停止後に発生する崩壊熱によって冷却水の温度が高くなる場合において、ポンプなどの動力機器を使用せずに、重力式冷却水注入水槽から原子炉圧力容器の内部に冷却水を供給して崩壊熱を発生している核燃料を冷却水に浸漬することができ、これにより核燃料を冷却することができるとともに、原子炉停止直後の崩壊熱を効果的に除去することができる。また、水頭圧によって冷却水を供給するため、その液流によって原子炉圧力容器の内部において冷却水を流動させることができ、これによっても核燃料を効果的に冷却することができる。以上のことから、動力機器やこれを作動するための電源などを必要としないいわゆる完全にパッシブな崩壊熱除去装置とすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the gravity-type cooling water injection water tank for storing other predetermined amount of cooling water is provided above the water level of the cooling water in the reactor pressure vessel. The gravity-type cooling water injection water tank is communicated with a reactor pressure vessel by a water supply pipe, and a water supply opening / closing valve is provided in the water supply pipe. The on-off valve for water supply is a case where the nuclear fission reaction is controlled by the control rod and the operation of the nuclear reactor is stopped, and the nuclear fuel generates decay heat due to its collapse. When the temperature of the cooling water in the reactor pressure vessel becomes equal to or higher than a predetermined temperature by stopping, it is configured to be opened. In addition to this, the pressure in the space portion of the gravity type cooling water injection water tank is made equal to the internal pressure of the reactor pressure vessel by the pressure equalizing pipe. For this reason, only the head pressure of other cooling water stored in the gravity-type cooling water injection water tank acts on the on-off valve for water supply. Therefore, the temperature of the cooling water can be reduced because the reactor is stably shut down or scrammed and the existing core cooling system does not operate, or the reactor is scrammed and the power supply for operating the core cooling system is lost. When the temperature rises above a predetermined temperature, the water supply opening / closing valve can be automatically opened. Then, other cooling water stored in the gravity-type cooling water injection water tank can be supplied from the gravity-type cooling water injection water tank to the inside of the reactor pressure vessel by the water head pressure. That is, when the temperature of the cooling water rises due to decay heat generated after the reactor is shut down, the cooling water is supplied from the gravity-type cooling water injection water tank to the inside of the reactor pressure vessel without using a power device such as a pump. The nuclear fuel that is supplied and generating decay heat can be immersed in the cooling water, whereby the nuclear fuel can be cooled and the decay heat immediately after the reactor shutdown can be effectively removed. Further, since the cooling water is supplied by the water head pressure, the cooling water can be caused to flow inside the reactor pressure vessel by the liquid flow, thereby also effectively cooling the nuclear fuel. From the above, it is possible to provide a so-called completely passive decay heat removal device that does not require power equipment or a power source for operating the power equipment.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明による効果と同様の効果に加えて、崩壊熱を大気中に放熱するループ式ヒートパイプが設けられており、そのループ式ヒートパイプは、給水用開閉弁が開いてから予め定められた時間が経過した後に、もしくは、上記の重力式冷却水注入水槽から原子炉圧力容器内に他の冷却水が供給されることにより原子炉圧力容器内における冷却水の温度が予め定められた他の温度以下になった場合に作動するように構成されている。すなわち、原子炉のいわゆる通常運転時においては、ループ式ヒートパイプは作動しないため、通常運転時における熱の損失を未然に防止することができる。これに対して、上述したようないわゆる非常時においては、原子炉停止直後の崩壊熱を重力式冷却水注入水槽から供給される他の冷却によってある程度取り除いた後に、ループ式ヒートパイプを自動的に作動させて、残りの崩壊熱を大気中に放熱することができる。言い換えれば、重力式冷却水注入水槽に貯留される他の冷却水の顕熱によって原子炉圧力容器の内部の冷却水をある程度冷却した後にループ式ヒートパイプを自動的に作動させることができ、これにより、持続的に原子炉圧力容器の内部の冷却水を冷却することができる。これに加えて、ループ式ヒートパイプを使用するため、通常のヒートパイプを使用する場合に比較して熱輸送量を増大することができる。その結果、崩壊熱を熱輸送するために使用するループ式ヒートパイプの数を少なくできると共に、それ自体の大きさを小さくすることができる。そのため、このような冷却装置に使用される材料コストや設置コストなどを抑えることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、請求項1または2の発明による効果と同様の効果に加えて、上記のループ式ヒートパイプの蒸発部が原子炉圧力容器に熱伝達可能に接続され、凝縮部が原子炉圧力容器よりも上方かつ大気中に露出されている。また、ループ式ヒートパイプの液戻り管と、作動流体を貯留しているリザーバとが接続管によって連通されており、その接続管に主導弁が設けられている。その主導弁は、上記の給水用開閉弁が開いてから予め定められた時間が経過した後に、もしくは、上記の重力式冷却水注入水槽から原子炉圧力容器内に他の冷却水が供給されることにより原子炉圧力容器内における冷却水の温度が予め定められた他の温度以下になった場合に開となるように構成されている。すなわち、原子炉の通常運転時においては、ほぼ全ての作動流体がリザーバや凝縮部や液戻り管などに貯留されており、ループ式ヒートパイプは作動しない。そのため、通常運転時における熱の損失を未然に防止することができる。これに対して、上述したような非常時においては、原子炉停止直後の崩壊熱をある程度取り除いた後に、主導弁が自動的に開となってリザーバに貯留されていた作動流体が蒸発部に供給されてループ式ヒートパイプが作動する。その蒸発部は原子炉圧力容器に熱的に接続されているため、崩壊熱を作動流体の潜熱によって熱輸送して大気中に放熱することにより核燃料および冷却水を冷却することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、蒸発部が原子炉圧力容器の内部で核燃料を支持しているシュラウドもしくは冷却水を流動させるジェットポンプと、原子炉圧力容器との間に配置された複数本のパイプと、それらのパイプの一端部を液戻り管に連通させる第一ヘッダーと、それらのパイプの他端部を蒸気管に連通させる第二ヘッダーとを備えており、各ヘッダーならびに各パイプで作動流体が崩壊熱により加熱されて蒸気化されるように構成されている。そのため、崩壊熱を効果的に除去して核燃料および冷却水を冷却することができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、請求項1ないし4のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、給水配管が原子炉圧力容器の下部に連通されており、均一管が重力式冷却水注入水槽の上部と給水配管における給水用開閉弁よりも原子炉圧力容器側とを連通している。そのため、重力式冷却水注入水槽の内部圧力を、より具体的には空間部分の圧力を原子炉圧力容器の内部圧力と等しくすることができる。その結果、給水用開閉弁に作用する圧力を重力式冷却水注入水槽に貯留されている他の冷却水が生じる水頭圧のみにすることができる。そして、非常時においては、重力式冷却水注入水槽に貯留されている他の冷却水の水頭圧を利用して原子炉圧力容器の内部に他の冷却水を供給することができる。加えて、重力式冷却水注入水槽から他の冷却水を供給することに伴ってその内部圧力が低下することにより他の冷却水の供給が停止することを未然に防止することができる。加えて、重力式冷却水注入水槽をその外部に対して気密な構造とすることができ、したがって、放射性物質を封じ込めることができる。 According to the invention of claim 5, in addition to the effect similar to the effect of any one of the inventions of claims 1 to 4, the water supply pipe is communicated with the lower part of the reactor pressure vessel, and the uniform pipe is cooled by gravity type cooling. The upper part of the water injection tank is connected to the reactor pressure vessel side with respect to the on-off valve for water supply in the water supply pipe. Therefore, the internal pressure of the gravity-type cooling water injection water tank, more specifically, the pressure in the space can be made equal to the internal pressure of the reactor pressure vessel. As a result, the pressure acting on the water supply on / off valve can be limited to the water head pressure at which other cooling water stored in the gravity-type cooling water injection water tank is generated. In an emergency, other cooling water can be supplied into the reactor pressure vessel using the head pressure of the other cooling water stored in the gravity-type cooling water injection water tank. In addition, it is possible to prevent the supply of other cooling water from stopping due to a decrease in the internal pressure accompanying the supply of other cooling water from the gravity-type cooling water injection water tank. In addition, the gravity-type cooling water injection tank can be made airtight with respect to the outside thereof, and therefore, radioactive substances can be contained.
この発明に係る崩壊熱除去装置は、核燃料に連鎖的な核分裂反応を生じさせることにより蒸気を発生させ、その蒸気によりタービンを作動させて発電をおこなう原子炉に設けることができる。その原子炉は従来一般的に知られている沸騰水型原子炉(BWR)や加圧水型原子炉(PWR)などであってよく、いずれの原子炉にも適用することができる。核燃料の連鎖的な核分裂反応は核燃料の放射性崩壊に伴って発生する中性子の数を制御棒によって吸収することにより制御されるが、制御棒によって連鎖的な核分裂反応を停止した後であっても核燃料は放射性崩壊して熱(以下、崩壊熱と記す。)を発生する。 The decay heat removal apparatus according to the present invention can be provided in a nuclear reactor that generates steam by causing a chain fission reaction in nuclear fuel and operates a turbine with the steam to generate electric power. The reactor may be a boiling water reactor (BWR) or a pressurized water reactor (PWR) that is generally known in the art, and can be applied to any reactor. The nuclear fission chain fission reaction is controlled by absorbing the number of neutrons generated by the nuclear fuel radioactive decay by the control rod, but even after the chain fission reaction is stopped by the control rod Radiates and generates heat (hereinafter referred to as decay heat).
この発明では、この崩壊熱を動力機器やこれを作動させるための電源を喪失した場合であっても除去することができるように構成されている。より具体的に説明すると、この発明に係る崩壊熱除去装置は、比較的高い温度の崩壊熱を除去する重力式冷却水注入水槽と、比較的低い温度の崩壊熱を除去するループ式ヒートパイプとを備えている。先ず、重力式冷却水注入水槽について説明すると、重力式冷却水注入水槽は原子炉圧力容器の内部に充填される冷却水とは別に、冷却水を貯留するタンクであって、重力式冷却水注入水槽は原子炉圧力容器の外部に設けられており、かつ、その底部が原子炉のいわゆる通常運転時において、原子炉圧力容器内に充填されている冷却水の液面よりも上方になるように設けられている。その重力式冷却水注入水槽は給水配管によって原子炉圧力容器に連通されている。給水配管には給水用開閉弁が設けられており、この給水用開閉弁は、例えば、原子炉がスクラムされかつ既設の主冷却装置やECCSを作動させるための電源が故障したり、電源を喪失してこれらの装置が作動しない場合や、これらの装置が作動しないことにより原子炉圧力容器内の冷却水の温度が予め定められた温度以上になる場合などに、自動的に開くように構成することができる。したがって、給水用開閉弁を開くことにより重力式冷却水注入水槽に貯留されている他の冷却水を原子炉圧力容器の内部に供給できるようになっている。また、上記の水槽の内部圧力、具体的には水槽の上部の空間部分の圧力は均圧管によって原子炉圧力容器の内部圧力と等しくされている。なお、この発明では、原子炉の通常運転時とは、例えば、核燃料の連鎖的な核分裂反応や冷却水の温度を適宜制御して発電をおこなうことができる状態を言う。 In the present invention, the decay heat can be removed even when the power equipment or the power source for operating the power equipment is lost. More specifically, the decay heat removal apparatus according to the present invention includes a gravity-type cooling water injection water tank that removes a relatively high temperature decay heat, and a loop heat pipe that removes a relatively low temperature decay heat. It has. First, the gravity-type cooling water injection tank will be described. The gravity-type cooling water injection tank is a tank for storing cooling water separately from the cooling water filled in the reactor pressure vessel. The water tank is provided outside the reactor pressure vessel, and the bottom of the water tank is above the liquid level of the cooling water filled in the reactor pressure vessel during the so-called normal operation of the reactor. Is provided. The gravity-type cooling water injection water tank is communicated with the reactor pressure vessel by a water supply pipe. The water supply pipe is provided with a water supply on / off valve. This water supply on / off valve can be used, for example, when a nuclear reactor is scrammed and a power supply for operating an existing main cooling device or ECCS fails or power is lost. When these devices do not operate, or when the temperature of the cooling water in the reactor pressure vessel exceeds a predetermined temperature due to the failure of these devices, the device is configured to automatically open. be able to. Therefore, by opening the water supply opening / closing valve, other cooling water stored in the gravity-type cooling water injection water tank can be supplied to the inside of the reactor pressure vessel. Further, the internal pressure of the water tank, specifically, the pressure in the space portion above the water tank is made equal to the internal pressure of the reactor pressure vessel by the pressure equalizing pipe. In the present invention, the normal operation of the nuclear reactor means a state in which power generation can be performed by appropriately controlling the chain fission reaction of nuclear fuel and the temperature of cooling water, for example.
したがって、この発明に係る原子炉の崩壊熱除去装置によれば、原子炉が安定的に停止されもしくはスクラムされかつその崩壊熱によって原子炉圧力容器の内部における冷却水の温度が予め定められた温度以上になると、給水用開閉弁が自動的に開となって重力式冷却水注入水槽に貯留されている他の冷却水をその水頭圧(すなわち、重力)によって原子炉圧力容器の内部に供給することができる。そしてこれにより、原子炉圧力容器内において、冷却水を流動させるとともに、崩壊熱を効果的に除去することができる。言い換えれば、重力式冷却水注入水槽に貯留されていた他の冷却水の顕熱によって原子炉圧力容器内の冷却水を冷却することができるため、核燃料を冷却することができる。更に言えば、この発明に係る原子炉の崩壊熱除去装置は、上述したように、動力機器やこれを作動するための電源などを必要としないいわゆるパッシブな装置であり、したがって、原子炉がスクラムされかつ、既設の主冷却装置やECCSなどの冷却装置が作動しなかったり、これらを作動させるための電源を喪失した場合であっても崩壊熱を除去することができる。 Therefore, according to the decay heat removal apparatus for a reactor according to the present invention, the reactor is stably stopped or scrammed, and the temperature of the cooling water inside the reactor pressure vessel is determined in advance by the decay heat. When the above is reached, the water supply on-off valve is automatically opened to supply the other cooling water stored in the gravity-type cooling water injection water tank to the inside of the reactor pressure vessel by its head pressure (ie, gravity). be able to. As a result, the cooling water can flow in the reactor pressure vessel and the decay heat can be effectively removed. In other words, since the cooling water in the reactor pressure vessel can be cooled by the sensible heat of the other cooling water stored in the gravity-type cooling water injection water tank, the nuclear fuel can be cooled. Furthermore, as described above, the decay heat removal apparatus for a reactor according to the present invention is a so-called passive apparatus that does not require power equipment or a power source for operating the reactor. Moreover, even if the existing main cooling device or the cooling device such as ECCS does not operate or the power source for operating them is lost, the decay heat can be removed.
これに加えて、この発明に係る崩壊熱除去装置は、崩壊熱を大気中に放熱するループ式ヒートパイプを備えており、そのループ式ヒートパイプは給水用開閉弁が開いてから予め定められた時間が経過した後に、もしくは、上述したように、重力式冷却水注入水槽から原子炉圧力容器の内部に他の冷却水が供給されることによりその顕熱によって原子炉圧力容器の内部における冷却水の温度が予め定められた他の温度以下になった場合に作動するように構成されている。したがって、原子炉停止直後の崩壊熱を重力式冷却水注入水槽から供給される他の冷却水の顕熱によってある程度取り除いた後に、ループ式ヒートパイプが自動的に作動して残りの崩壊熱を大気中に放熱するように構成されている。以上のことから、この発明に係る原子炉の崩壊熱除去装置によれば、動力機器や電源などを必要としないで必要十分にかつ持続的に崩壊熱を除去することができる。 In addition, the decay heat removal apparatus according to the present invention includes a loop heat pipe that dissipates decay heat to the atmosphere, and the loop heat pipe is predetermined after the water supply opening / closing valve is opened. After the passage of time or as described above, the cooling water inside the reactor pressure vessel is generated by the sensible heat by supplying other cooling water from the gravity-type cooling water injection water tank to the inside of the reactor pressure vessel. It is configured to operate when the temperature of the temperature becomes equal to or lower than another predetermined temperature. Therefore, after the decay heat immediately after the reactor shutdown is removed to some extent by the sensible heat of other cooling water supplied from the gravity cooling water injection tank, the loop heat pipe automatically operates to remove the remaining decay heat to the atmosphere. It is configured to dissipate heat. From the above, according to the decay heat removal apparatus for a reactor according to the present invention, decay heat can be removed sufficiently and continuously without the need for power equipment or a power source.
図4に、この発明を適用できる原子炉の構成の一例を模式的に示してある。ここに示す原子炉は一例として沸騰水型原子炉1であり、中性子を吸収して核分裂し、核分裂に伴って2〜3個の中性子を放出する核燃料2の集合体(すなわち、炉心)が円筒形状のシュラウド3に支持されて原子炉圧力容器4の内部に収容されている。各核燃料2はシュラウド3の内部で核燃料2の下部を支持する炉心支持板(図示せず)と、核燃料2の上部を支持する上部格子板5とによって支持されている。炉心における各核燃料2の間に出し入れ可能に制御棒6が設けられている。その制御棒6は中性子を吸収することにより炉心における中性子数を調整することができるように構成されており、したがって、その制御棒6を炉心に出し入れすることにより炉心の中性子数を調整して連鎖的な核分裂反応を制御することができるように構成されている。
FIG. 4 schematically shows an example of the configuration of a nuclear reactor to which the present invention can be applied. The nuclear reactor shown here is a boiling water reactor 1 as an example, and an assembly of
炉心は冷却水に浸漬されており、その冷却水には従来一般的に水が使用される。その水は上記の核分裂反応に伴う熱によって沸騰され、水と蒸気との混合流体となる。その混合流体は、炉心の上方に設けられた気水分離器7に導入され、その気水分離器7を通過することにより蒸気と水とに分離される。そして分離された蒸気は蒸気乾燥器8に導入されて更に液滴が除去され、その後に後述する蒸気タービン9に供給されるようになっている。気水分離器7および蒸気乾燥器8で分離された液滴は炉心に戻されるようになっている。 The core is immersed in cooling water, and water is generally used as the cooling water. The water is boiled by the heat accompanying the fission reaction, and becomes a mixed fluid of water and steam. The mixed fluid is introduced into a steam separator 7 provided above the reactor core, and is separated into steam and water by passing through the steam separator 7. The separated steam is introduced into a steam dryer 8 to further remove droplets, and thereafter supplied to a steam turbine 9 described later. The droplets separated by the steam separator 7 and the steam dryer 8 are returned to the core.
上部格子板5の上方には給水スパージャ10が設けられている。給水スパージャ10はECCSを構成する複数の冷却装置の一部であって、冷却材喪失事故(LOCA)時などに作動して炉心に冷却水を供給するように構成されている。シュラウド3と原子炉圧力容器4の内壁面との間にジェットポンプ11が設けられている。このジェットポンプ11には再循環ポンプ12から送液される低温の冷却水がライザー管(図示せず)を介して供給されており、その低温の冷却水を高圧で噴出することにより原子炉圧力容器4の内部に充填される冷却水を流動させるとともに、炉心に冷却水を供給するように構成されている。
A water supply sparger 10 is provided above the upper grid plate 5. The water supply sparger 10 is a part of a plurality of cooling devices constituting the ECCS, and is configured to operate in the event of a loss of coolant accident (LOCA) and supply cooling water to the reactor core. A jet pump 11 is provided between the
再循環ポンプ12は原子炉圧力容器4内の冷却水をジェットポンプ11に供給し、ジェットポンプ11を介して炉心に強制的に冷却水を供給することにより炉心で発生した熱を除去するとともに、炉心に対するの冷却水の供給量を変化させて原子炉の熱出力を制御するように構成されている。そして、上記の原子炉圧力容器4および再循環ポンプ12などが原子炉格納容器13に閉じ込められている。したがって、ジェットポンプ11や再循環ポンプなどが原子炉の通常運転時において炉心を冷却するいわゆる主冷却装置として機能するように構成されている。
The
原子炉格納容器13の上部にはその内部圧力が上昇した場合に、その圧力を外部に放出するためのベント14が設けられている。原子炉圧力容器4の下方には、圧力抑制プール15が設けられている。その圧力抑制プール15は原子炉圧力容器4の内部圧力が上昇することにより原子炉圧力容器4から放出された蒸気を凝縮したり、原子炉圧力容器4に対してその補充用の冷却水を貯留したり、原子炉がスクラムされてECCSが作動する場合において冷却水の水源として機能するように構成されている。
A
そして、原子炉がスクラムされてECCSが作動する場合においては、圧力抑制プール15の内部に貯留されている冷却水が格納容器用ポンプ16を介して原子炉格納容器13の内部に供給され、また、高圧炉心用ポンプ17や低圧炉心用ポンプ18などを介して原子炉圧力容器4の内部に供給されるように構成されている。上述した原子炉格納容器13および圧力抑制プール15などが原子炉建屋19に閉じ込められている。すなわち、格納容器用ポンプ16や高圧炉心用ポンプ17や低圧炉心用ポンプ18などもECCSとして機能するように構成されている。
When the reactor is scrammed and the ECCS operates, the cooling water stored in the pressure suppression pool 15 is supplied into the
上述した蒸気タービン9はタービン建屋20に設けられており、その蒸気タービン9はタービンブレード9aと、これを回転自在に支持する軸部9bとを備えている。そのタービンブレード9aに原子炉圧力容器4から供給された高温高圧の蒸気が当たると、その蒸気エネルギによってタービンブレード9aの軸部9bが回転させられるようになっている。すなわち、蒸気タービン9は蒸気エネルギを回転力に変換するように構成されている。上述した軸部9bは動力伝達軸21を介して発電機22に接続されている。発電機22は回転力を電力に変換するものであり、その発電機22で発生させた電力が変圧器(図示せず)によって予め定められた電圧に変換されて送電されるようになっている。
The steam turbine 9 described above is provided in the
タービンブレード9aを回転させた蒸気は復水器23に供給されるようになっている。復水器23は、ここに示す例では、蒸気タービン9の下方に設けられており、複数の冷却管24を備えている。一例として、この発明に係る原子炉が海辺に建設されている場合には、各冷却管24の内部には、循環水ポンプ25を使用して取り込まれた海水が供給されるようになっている。したがって、タービンブレード9aを回転させた蒸気は各冷却管24を介して海水と熱交換されるようになっている。そして熱交換により冷却されて凝縮した冷却水は給水ポンプ26によって再び原子炉圧力容器4の内部に供給されるようになっている。
The steam obtained by rotating the
図1に、この発明に係る崩壊熱除去装置を上記の沸騰水型原子炉に適用した場合における構成の一例を模式的に示してある。原子炉建屋19の外部に、すなわち大気中に露出させられて重力式冷却水注入水槽27が設けられている。この重力式冷却水注入水槽27は、上述したように、気密に形成されたタンクであって、その内部に予め定められた量の冷却水が貯留されている。その量は原子炉停止後の比較的高い崩壊熱を予め想定している温度まで低下させることができる量であり、したがって、その量は実験やシミュレーションなどによって予め求めることができる。これに加えて、重力式冷却水注入水槽27の底部が上述した原子炉の通常運転時における原子炉圧力容器4内の冷却水の液面高さよりも上方に配置されている。重力式冷却水注入水槽27は給水配管28を介して原子炉圧力容器4に連通されている。より具体的に説明すると、給水配管28の一方の端部が重力式冷却水注入水槽27の底部に接続されており、他方の端部が原子炉圧力容器4を貫通して炉心の下部に接続されている。図1に示す例では、この他方の端部は例えばヘッダーを介して複数のパイプに分岐されて構成されており、その複数のパイプが原子炉圧力容器4の内部にほぼ垂直に配置されており、したがって、その他方の端部と核燃料2とが平行になっている。この他方の端部から供給された冷却水は、図1に示す例では、原子炉圧力容器4の内部において下方から上方に向けて供給されるようになっている。
FIG. 1 schematically shows an example of a configuration in the case where the decay heat removal apparatus according to the present invention is applied to the boiling water reactor. A gravity-type cooling water
給水配管28の途中に給水用開閉弁29が設けられている。給水用開閉弁29は一例として通電されて閉となり、通電を遮断することにより開となるように構成されたいわゆるノーマルオープンタイプの電磁制御式の開閉弁によって構成することができる。その給水用開閉弁29は、例えば電源が故障したり、喪失した場合に開となるように構成してもよく、あるいは、原子炉圧力容器4内の冷却水の温度が予め定めた温度以上になった場合にその通電が遮断されて開となるように構成してもよい。
A water supply opening / closing valve 29 is provided in the
重力式冷却水注入水槽27における上部の空間部分と、給水配管28における給水用開閉弁29よりも原子炉圧力容器4側とが均圧管30によって接続されている。この均圧管30には給水配管28を介して原子炉圧力容器4の内部圧力が供給されるようになっており、そのため、均圧管30を介して連通される重力式冷却水注入水槽27の空間部分の圧力と、原子炉圧力容器4の内部圧力とがほぼ等しくされている。その結果、給水用開閉弁29には重力式冷却水注入水槽27に貯留されている冷却水の水頭圧のみが作用することになるため、上述した液面から重力式冷却水注入水槽27の底部までの高さや給水配管28の内径などを適宜に設定することにより、重力式冷却水注入水槽27から原子炉圧力容器4の内部に供給される冷却水の流速や流量を適宜に設定することができる。
An upper space portion in the gravity-type cooling water
また、原子炉がスクラムされかつECCSが作動しないことにより原子炉圧力容器4内の冷却水の温度が予め定められた温度以上になった場合において、崩壊熱を大気中に放熱するように構成されたループ式ヒートパイプ31が設けられている。そのループ式ヒートパイプ31は基本的には、水やアルコールなどの目的とする温度範囲で蒸発および凝縮する流体を作動流体として使用し、その作動流体が外部から熱を受けて蒸発し、その蒸気が圧力の低い箇所に向けて流れた後に放熱して凝縮することにより熱を輸送するように構成されている。その作動流体が蒸発する部分が蒸発部32とされ、作動流体蒸気が放熱して凝縮する箇所が凝縮部33とされており、ループ式ヒートパイプ31は蒸発部32において蒸気化された作動流体を凝縮部33に向けて流動させる蒸気管34と、放熱して凝縮した作動流体を蒸発部32に向けて還流させる液戻り管35とがループ状に接続されて構成されている。
Further, when the temperature of the cooling water in the
また、図1に示す例では、ループ式ヒートパイプ31の蒸発部32が原子炉圧力容器4に熱伝達可能に設けられている。その蒸発部32は複数の蒸発パイプ32aと、それらのパイプ32aの一端部を蒸気管34に連通する第一ヘッダー32bと、他端部を液戻り管35に連通する第二ヘッダー32cとを備えている。図2に、図1に示すII−II’線に沿う断面図を示してある。図2に示すように、上記の複数のパイプ32aは、一例として、ジェットポンプ11と原子炉格納容器13の内壁面との間に、互いに平行かつ垂直もしくはほぼ垂直に配置されるとともに、シュラウド3を囲うように円形状に配置させることができる。第一ヘッダー32bは第二ヘッダー32cよりも上方に配置されて各パイプ32aの一端部を連通しており、これとは反対に、第二ヘッダー32cは第一ヘッダー32bよりも下方に配置されて各パイプ32aの他端部を連通している。
In the example shown in FIG. 1, the
また、図3に、上述した蒸発部32の構成の一例を立体的に示してある。上述したように、蒸気パイプ32aをシュラウド3を囲うように円形状に配置させた場合には、図3に示すように、各ヘッダー32b,32cを円形状に形成し、蒸気パイプ32aの一端部を第一ヘッダー32bによって連通し、他端部を第二ヘッダー32cによって連通する。
FIG. 3 shows a three-dimensional example of the configuration of the
図1および図3に示したように、凝縮部33は蒸発部32よりも上方であってかつ原子炉建屋19の外部に設けられている。その凝縮部33は複数の凝縮パイプ33aと、それらのパイプ33aの一端部を蒸気管34に連通する第三ヘッダー33bと、他端部を液戻り管35に連通する第四ヘッダー33cとを備えている。各パイプ33aは互いに平行かつ垂直もしくはほぼ垂直に配置されており、また各パイプ33aには放熱効率を向上させるための複数のフィン33dがそれぞれ設けられている。第三ヘッダー33bは第四ヘッダー33cよりも上方に配置されて各パイプ33aの一端部を連通しており、これとは反対に、第四ヘッダー33cは第三ヘッダー33bよりも下方に配置されて各パイプ33aの他端部を連通している。したがって、この凝縮部はいわゆる空冷式の凝縮部と言うことができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the condensing
第四ヘッダー33cよりも上方にリザーバ36が設けられている。そのリザーバ36は気密に形成された中空の容器であって、その内部に予め定められた量の作動流体が貯留されている。そして、リザーバ36と第四ヘッダー33cとが接続管37を介して連通されており、したがって、リザーバ36に貯留される作動流体が接続管37を介して第四ヘッダー33cに供給されるように構成されている。液戻り管35の途中には主導弁38が設けられている。その主導弁38は上述した給水用開閉弁29が開となってから予め定められた時間が経過した後に開となるように構成されており、一例として、その主導弁38は、特には図示しないが、上記の給水用開閉弁29が開となってから作動するタイマーと、そのタイマーに連動し、予め定められた時間が経過した後に開操作される開閉弁とを組み合わせた構成とすることができる。したがって、この発明に係る崩壊熱除去装置は、上述したように構成される重力式冷却水注入水槽27とループ式ヒートパイプ31とを備えてた構成とすることができる。
A
次に、上記のように構成した崩壊熱除去装置の作用について説明する。例えば、原子炉がスクラムされかつECCSが作動しないことにより冷却水の温度が予め定められた温度よりも上昇する場合に、給水用開閉弁29に対する通電が遮断されることにより、給水用開閉弁29が開となる。重力式冷却水注入水槽27の内部圧力は、上述したように、均圧管30によって原子炉圧力容器4の内部圧力と等しくされているため、給水用開閉弁29が開となると、その内部に貯留されている冷却水はその水頭圧によって、言い換えれば、位置エネルギによって原子炉圧力容器4の内部に供給される。そしてこれにより、冷却水の供給時の液流によって原子炉圧力容器4内で冷却水を流動させ、崩壊熱を発生させている核燃料2から効果的に熱を奪って核燃料2を冷却することができる。また、顕熱によって原子炉圧力容器4の内部の冷却水を冷却するので、これによっても核燃料2を冷却することができる。
Next, the operation of the decay heat removal apparatus configured as described above will be described. For example, when the temperature of the cooling water rises above a predetermined temperature because the reactor is scrammed and the ECCS does not operate, the energization of the water supply on / off valve 29 is interrupted, whereby the water supply on / off valve 29 Is open. As described above, the internal pressure of the gravity-type cooling water
そして、給水用開閉弁29が開となってから予め定められた時間が経過すると、主導弁38が開となってリザーバ36に貯留されている作動流体が第四ヘッダー33cおよび液戻り管35を介して蒸発部32に供給される。蒸発部32では、各蒸気パイプ32aや第二ヘッダー32cにおいて崩壊熱が熱伝達されることにより作動流体が蒸気化され、その蒸気化した作動流体が第一ヘッダー32bに集められて蒸気管34に供給される。その集められた作動流体蒸気は蒸気管34を流動して凝縮部33に向けて供給される。蒸気管34を流動してきた作動流体蒸気は第三ヘッダー33bを介して凝縮部33の各凝縮パイプ33aに供給される。各凝縮パイプ33aにおいて、作動流体蒸気が輸送した熱はフィン33dを介して大気中に放熱され、その結果、作動流体蒸気が凝縮する。凝縮した作動流体は重力によって各凝縮パイプ33aの下方に移動し、その後に第四ヘッダー33cによって集められて液戻り管35に供給され、その液戻り管35を介して蒸発部32に還流される。このような作動流体の循環を継続することにより、次第に原子炉圧力容器4の内部の崩壊熱が大気中に放熱されることにより核燃料2が冷却される。
When a predetermined time elapses after the water supply opening / closing valve 29 is opened, the
したがって、上述したように構成することによりこの発明に係る崩壊熱除去装置は、原子炉がスクラムされかつ電源を喪失したことによりECCSが作動せず、原子炉圧力容器4内の冷却水の温度が予め定められた温度以上になる場合などに、電源を使用せずに自動的に作動し、しかも持続的かつ安定的に崩壊熱を除去することができる。すなわち、いわゆる完全パッシブな装置とすることができる。
Therefore, with the configuration as described above, the decay heat removal apparatus according to the present invention does not operate the ECCS because the reactor is scrammed and the power source is lost, and the temperature of the cooling water in the
2…核燃料、 4…原子炉圧力容器、 6…制御棒、 27…重力式冷却水注入水槽、 28…給水配管、 29…給水用開閉弁、 30…均圧管。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記原子炉圧力容器の内部における前記冷却水の水面よりも上方に設けられるとともに、その内部に予め定められた量の他の冷却水を貯留する重力式冷却水注入水槽と、
その重力式冷却水注入水槽を前記原子炉圧力容器に連通する給水配管と、
その給水配管の途中に設けられ、前記制御棒によって連鎖的な核分裂反応が制御されることにより前記核燃料がその崩壊に伴う崩壊熱を発生する場合であって、かつ前記炉心冷却装置の運転が停止することにより前記冷却水の温度が予め定められた温度以上になった場合に開操作される給水用開閉弁と、
前記重力式冷却水注入水槽内の空間部分の圧力を前記原子炉圧力容器の内部圧力に等しくする均圧管と、
前記給水用開閉弁が開操作されてから予め定められた時間が経過した後に、もしくは前記給水用開閉弁が開操作されて前記重力式冷却水注入水槽に貯留されている前記他の冷却水が前記原子炉圧力容器の内部に供給されることにより前記原子炉圧力容器の内部における前記冷却水の温度が予め定められた他の温度以下になった場合に作動して前記崩壊熱を大気中に熱するループ式ヒートパイプと、
前記ループ式ヒートパイプは、相変化する作動流体と、その作動流体を加熱して蒸気化させる蒸発部と、蒸気化した前記作動流体の熱を放熱させることにより蒸気化した前記作動流体を凝縮させる凝縮部と、前記蒸発部で蒸気化した前記作動流体を前記凝縮部に向けて流動させる蒸気管と、前記凝縮部で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部に向けて流動させる液戻り管と、前記作動流体を貯留するリザーバと、前記リザーバを前記液戻り管に連通させる接続管と、前記接続管もしくは前記液戻り管における前記接続管が連通している箇所よりも前記蒸発部側に設けられて前記作動流体の流動を規制する主導弁とを備え、
前記蒸発部が前記原子炉圧力容器に熱伝達可能に配置され、前記凝縮部が前記原子炉圧力容器よりも上方かつ大気中に露出されて配置され、
前記主導弁は、前記給水用開閉弁が開操作されてから予め定められた時間が経過した後に、もしくは前記給水用開閉弁が開操作されて前記重力式冷却水注入水槽に貯留されていた前記他の冷却水が前記原子炉圧力容器の内部に供給されることにより前記原子炉圧力容器の内部における前記冷却水の温度が予め定められた前記他の温度以下になった場合に開操作されるように構成され、
前記原子炉圧力容器の内部に、前記核燃料を支持するシュラウドと、前記冷却水を流動させるジェットポンプとが設けられ、
前記蒸発部は、前記シュラウドもしくは前記ジェットポンプと前記原子炉圧力容器との間に配置された複数本のパイプと、それらのパイプの一端部を前記液戻り管に連通させる第一ヘッダーと、前記パイプの他端部を前記蒸気管に連通させる第二ヘッダーとを備え、前記作動流体は、前記各ヘッダーならびに各パイプで前記崩壊熱により加熱されて蒸気化されるように構成されている
ことを特徴とする原子炉の崩壊熱除去装置。 A nuclear reactor comprising a nuclear fuel that undergoes a nuclear fission reaction, a cooling water that is immersed in the nuclear fuel and that is heated and vaporized by heat accompanying the chain fission reaction, and a control rod that controls the chain fission reaction In a reactor decay heat removal apparatus comprising a pressure vessel and a core cooling device that cools the nuclear fuel by cooling the cooling water,
A gravity-type cooling water injection water tank that is provided above the water surface of the cooling water inside the reactor pressure vessel and stores other cooling water in a predetermined amount therein.
A water supply pipe communicating the gravity-type cooling water injection water tank with the reactor pressure vessel;
The nuclear fuel is provided in the middle of the water supply pipe and the nuclear fission reaction is controlled by the control rod so that the nuclear fuel generates decay heat accompanying the decay, and the operation of the core cooling device is stopped. An on-off valve for water supply that is opened when the temperature of the cooling water is equal to or higher than a predetermined temperature,
A pressure equalizing pipe for equalizing the internal pressure of the reactor pressure vessel with the pressure of the space in the gravity-type cooling water injection water tank ;
After the predetermined time has elapsed since the water supply opening / closing valve was opened, or the other cooling water stored in the gravity-type cooling water injection water tank was opened after the water supply opening / closing valve was opened. When the temperature of the cooling water inside the reactor pressure vessel falls below another predetermined temperature by being supplied to the inside of the reactor pressure vessel, the decay heat is released into the atmosphere. A heated loop heat pipe,
The loop heat pipe condenses the vaporized working fluid by dissipating heat of the vaporized working fluid, a vaporizing unit that heats and vaporizes the working fluid, and the vaporized working fluid. A condensing unit, a vapor pipe for flowing the working fluid vaporized in the evaporation unit toward the condensing unit, a liquid return pipe for flowing the working fluid condensed in the condensing unit toward the evaporating unit, A reservoir that stores the working fluid; a connection pipe that communicates the reservoir with the liquid return pipe; and a portion of the connection pipe or the liquid return pipe that is in communication with the connection pipe. And a main valve that regulates the flow of the working fluid,
The evaporation unit is disposed so as to be capable of transferring heat to the reactor pressure vessel, and the condensing unit is disposed above the reactor pressure vessel and exposed to the atmosphere,
The main valve is stored in the gravity-type cooling water injection water tank after a predetermined time has elapsed since the water supply opening / closing valve is opened or after the water supply opening / closing valve is opened. Opening operation is performed when the temperature of the cooling water in the reactor pressure vessel becomes equal to or lower than the predetermined temperature because other cooling water is supplied into the reactor pressure vessel. Configured as
Inside the reactor pressure vessel, a shroud that supports the nuclear fuel and a jet pump that flows the cooling water are provided,
The evaporating section includes a plurality of pipes arranged between the shroud or the jet pump and the reactor pressure vessel, a first header for communicating one end of the pipes with the liquid return pipe, A second header that communicates the other end of the pipe with the steam pipe, and the working fluid is configured to be vaporized by being heated by the decay heat in each header and each pipe. A reactor decay heat removal apparatus characterized by the above.
前記均圧管は、前記重力式冷却水注入水槽の上部と前記給水配管における前記給水用開
閉弁よりも前記原子炉圧力容器側とを連通している
ことを特徴とする請求項1に記載の原子炉の崩壊熱除去装置。 The water supply pipe communicates with the lower part of the reactor pressure vessel,
The equalizing pressure tube according to claim 1, characterized in that in communication with said reactor pressure vessel side of the water supply on-off valve in the water supply pipe and the upper portion of the gravity coolant injection water tank A decay heat removal device for nuclear reactors.
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