JP5842218B2 - 無動力原子炉冷却システム - Google Patents
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Description
・第1の壁:ウランを焼き固めた、陶器のような固いペレット
・第2の壁:そのペレットを入れた、丈夫な金属製の燃料被覆管
・第3の壁:燃料を入れた、頑丈な鋼鉄製の原子炉圧力容器
・第4の壁:原子炉圧力容器および重要な機器を収納した、気密性の高い鋼製の内張をした鉄筋コンクリート製の原子炉格納容器
・第5の壁:一番外側を覆う、厚いコンクリートで造った原子炉建屋
である。この「神話」が福島第一原子力発電所の事故でもろくも崩れ去ったのは、承知の通りである。福島第一原子力発電所の事故では、原子炉の炉心損傷に始まり、炉心ガスのブローオフで大量の放射能を大気に放出し、海洋にも放射能汚染水を垂れ流した。事故の1ヶ月後の2011年4月でも、依然として漏洩水の可能性があり、さらに毎日400トン以上の放射能を含んだ水蒸気を環境に排出していた。
図1乃至図7は、本発明の第1の実施の形態の無人・無動力原子炉冷却システムを示している。
図1に示すように、無人・無動力原子炉冷却システム10は、外部からの電力供給が停止した沸騰水型原子力プラント(BWR)の原子炉を冷却するための無人・無動力原子炉冷却システムである。無人・無動力原子炉冷却システム10は、蒸気パイプ11と分岐バルブ12と蒸気タービン13と冷却手段14と凝縮パイプ15と凝縮液ポンプ16と発電機17とバッテリー18と太陽光発電装置19とサーモサイフォン式冷却装置20とコントロールユニット21とを有している。
原子炉が何らかの理由で緊急停止すると、制御棒が上がり臨界が停止する。炉心と原子力発電機用タービン2とを結ぶ主蒸気管3と給水管とが遮断され、電力が外部から得られる場合または非常電源が作動している場合は、緊急炉心冷却装置が作動して緊急の冷却を行う。さらに、残留熱除去設備で外部からの海水を熱交換器で循環し、炉心の水と熱交換することによって炉心の冷却が行われる。電源が得られないときは、原子炉隔離時冷却設備が作動して、圧力制御室の水が高温になって飽和するまで、炉心を冷却する。その炉心の冷却が停止した後、無人・無動力原子炉冷却システム10が作動する。
図8に示すように、無人・無動力原子炉冷却システム50は、外部からの電力供給が停止した加圧水型原子力プラント(PWR)の原子炉を冷却するための無人・無動力原子炉冷却システムである。無人・無動力原子炉冷却システム50は、蒸気パイプ11と分岐バルブ12と蒸気タービン13と冷却手段14と凝縮パイプ15と凝縮液ポンプ16と発電機17とバッテリー18と太陽光発電装置19とサーモサイフォン式冷却装置20とコントロールユニット21とを有している。
2 原子力発電機用タービン
3 主蒸気管
4 原子炉中央制御室
10 無人・無動力原子炉冷却システム
11 蒸気パイプ
12 分岐バルブ
13 蒸気タービン
13a 高圧タービン
13b 低圧タービン
14 冷却手段
15 凝縮パイプ
16 凝縮液ポンプ
16a 高圧ポンプ
16b 低圧ポンプ
17 発電機
17a 高圧発電機
17b 低圧発電機
18 バッテリー
19 太陽光発電装置
20 サーモサイフォン式冷却装置
21 コントロールユニット
22 隔離機械室
22a ヒートパイプ
23 バイパス管路
31 熱交換装置
31a 導管
31b フィン
31c 蒸気ヘッダー
31d 凝縮液ヘッダー
31e 圧力センサ
31f 遮断弁
32 冷却塔
32a 脚部
32b 塔本体
32c 煙突部
32d 防護フェンス
32e 放射性ガス浄化装置
33 蒸気管
34 ディストリビュータ
35 シャットオフバルブ
36 蒸気逆止弁
37 圧力計
38 無動力熱交換器
39 凝縮水逆止弁
40 シャットオフバルブ
41 凝縮水収集配管
42 パイプ
43 真空ポンプ配管
44 真空ポンプ
45 放射能除去フィルター
46 排気煙突
Claims (5)
- 外部からの電力供給や非常用発電設備への燃料が停止したときや、人間が近づけなくなったときに、原子力発電プラントの原子炉を冷却するための無人・無動力原子炉冷却システムであって、
原子炉圧力容器の内部で発生した蒸気により稼働する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンを稼働させた後の前記蒸気を外気と熱交換させて凝縮させる冷却手段と、
前記蒸気タービンにより駆動し、前記冷却手段で凝縮した液体を前記原子炉圧力容器の内部に戻す凝縮液ポンプとを有し、
前記蒸気タービンは、前記原子炉圧力容器の内部の発熱量が所定の発熱量より大きいときに稼働する高圧タービンと、前記原子炉圧力容器の内部の発熱量が前記所定の発熱量より小さいときに稼働する低圧タービンとを有し、
前記凝縮液ポンプは、前記高圧タービンにより駆動する高圧ポンプと、前記低圧タービンにより駆動する低圧ポンプとを有することを
特徴とする無人・無動力原子炉冷却システム。 - 外部からの電力供給や非常用発電設備への燃料が停止したときや、人間が近づけなくなったときに、原子力発電プラントの原子炉を冷却するための無人・無動力原子炉冷却システムであって、
原子炉圧力容器の内部で発生した蒸気により稼働する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンを稼働させた後の前記蒸気を外気と熱交換させて凝縮させる冷却手段と、
前記蒸気タービンにより駆動し、前記冷却手段で凝縮した液体を前記原子炉圧力容器の内部に戻す凝縮液ポンプとを有し、
前記冷却手段は熱交換装置と冷却塔と防護フェンスとを有し、
前記熱交換装置は、前記蒸気を通過させる複数の導管と、各導管の外側面に、外気と接する面積を増やすために設けられた鋼板製のフィンとを有し、
前記冷却塔は免震構造で、互いの間を流体が通過可能に、互いに間隔を開けて配置された複数の脚部と、各脚部により設置面から所定の高さに支持された塔本体とを有し、前記塔本体は、下部に前記熱交換装置が配置され、前記熱交換装置の上方に前記蒸気と熱交換して温められた外気を排出するための煙突部を有し、
前記防護フェンスは、前記冷却塔の各脚部の周囲と、前記熱交換装置の上部および下部と、前記煙突部とに設置されていることを
特徴とする無人・無動力原子炉冷却システム。 - 外部からの電力供給や非常用発電設備への燃料が停止したときや、人間が近づけなくなったときに、原子力発電プラントの原子炉を冷却するための無人・無動力原子炉冷却システムであって、
原子炉圧力容器の内部で発生した蒸気により稼働する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンを稼働させた後の前記蒸気を外気と熱交換させて凝縮させる冷却手段と、
前記蒸気タービンにより駆動し、前記冷却手段で凝縮した液体を前記原子炉圧力容器の内部に戻す凝縮液ポンプと、
前記原子炉圧力容器の内部で発生した前記蒸気を、前記蒸気タービンを通して前記冷却手段に導くよう、前記原子炉圧力容器と原子力発電機用タービンとを結ぶ配管の途中に接続された蒸気パイプと、
前記冷却手段で凝縮した前記液体を、前記原子炉圧力容器の内部に導くよう設けられた凝縮パイプと、
前記蒸気タービンにより発電可能に設けられた発電機と、
前記発電機で発電された電気を蓄えるバッテリーと、
前記蒸気パイプに設けられ、前記原子炉圧力容器の内部が所定の温度を超えたとき、前記蒸気を前記蒸気パイプに導くよう構成された分岐バルブと、
堅牢な密閉容器から成り、前記蒸気タービンと前記凝縮液ポンプと前記発電機と前記バッテリーとを収納して地下に配置された隔離機械室とを
有することを特徴とする無人・無動力原子炉冷却システム。 - 前記蒸気タービンが稼働を停止したとき、前記凝縮液ポンプを駆動可能に設けられた太陽光発電装置を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の無人・無動力原子炉冷却システム。
- 前記原子炉圧力容器より高い位置に配置され、前記蒸気タービンが稼働を停止したとき駆動し、前記原子炉圧力容器の内部で発生した蒸気を外気と熱交換させて凝縮させ、凝縮した液体を前記原子炉圧力容器の内部に戻すよう構成されたサーモサイフォン式冷却装置を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の無人・無動力原子炉冷却システム。
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