JP5982230B2 - 原子炉格納容器の冷却装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の原子炉格納容器の冷却装置の一実施の形態を図面と共に説明する。
図1は、この発明の原子炉格納容器の冷却装置が設けられる原子力発電設備の概略構造を示す断面図である。
以下に示す一実施の形態では、原子力発電プラントを、改良沸騰水型原子炉(ABWR)の場合で説明する。
原子炉圧力容器13は、図1において、黒塗りして示す原子炉格納容器11内に配置され、原子炉格納容器11の外周には原子炉建屋14が設けられている。原子炉建屋14の上部には、使用済み燃料貯蔵プールまたは機器仮置き場としての保管部17が設けられている。
作業員が出入りする貫通部30は、原子炉格納容器11の側壁11aの外部に設けられたハッチ31A、および図中点線で示すように、側壁11aの内部に設けられたハッチ31Bにより、出入口が塞がれている。作業員出入用のハッチ31A、31Bは、同時に、両方のハッチ31A、31Bが開かないような、エアロック構造となっている。なお、以下においては、ハッチ31Aおよび31Bを、ハッチ31として説明する。
原子炉格納容器11の貫通部30には、貫通部材32が挿通されている。貫通部材32は、直径4m程度の円筒部材であり、その端面には、シール部を介在してハッチ(連結部材)31が開閉可能に取り付けられている。
シール部33は、例えば、シリコン系ゴムにより形成された2つのガスケットにより構成されている。各ガスケットは、直径が異なるリング状に形成されており、シール部33は、2つのガスケットが同心円状に貫通部材32とハッチ31との境界部34に介装されて構成されている。なお、ガスケットの数は2つに限られるものではない。
シール部33としてシリコン系ガスケットを用いた場合、耐熱温度は、例えば、280℃に設定される。
温度監視装置51は、温度センサにより検出した監視部位の温度が、貫通部30内部が水の飽和温度以上と判断した場合、およびシール部33の耐熱温度以下と判断した場合、それぞれの検出信号を空気駆動弁52の開閉制御回路(図示せず)に送る。
上述した如く、空気駆動弁52は、通常は閉じており、冷却水タンク53内に貯えられた冷却水は、空気駆動弁52により遮断されている。従って、冷却水噴射装置40のノズル42から冷却水は噴射されていない。
防爆型制御弁が開くと、蓄圧タンク54から配管57を介して空気駆動弁52に圧縮空気が送られ、空気駆動弁52が開通する。
このようにして、ステップS2において空気駆動弁52が開くと、蓄圧タンク54に封入されている圧縮空気により冷却水タンク53内の冷却水が押し出されて、空気駆動弁52を通過する。空気駆動弁52を通過した冷却水は、冷却水噴射装置40の環状配管部41を介して複数のノズル42から、ほぼ同時に噴射される。
詳細には、温度センサにより検出された監視部位の温度が貫通部30内における水の飽和温度以下である場合には、その検出信号が温度監視装置51から空気駆動弁52の開閉制御回路に送られ、防爆型電磁弁が閉じる。防爆制御弁が閉じることにより、蓄圧タンク54から配管57を介して空気駆動弁52に供給される圧縮空気が遮断され、空気駆動弁52が閉じる。
このようにして、空気駆動弁52が閉じると、これに伴い、冷却水タンク53内の冷却水が空気駆動弁52で遮断され、ノズル42から噴射されている冷却水の噴射が停止する。ステップS4が終了すると、ステップS1に戻る。このため、監視部位の温度が貫通部30内における水の飽和温度以下である状態では、冷却水噴射装置40から冷却水が噴射することはない。
貫通部30の冷却を続けると、貫通部30の冷却領域Rの温度は100℃以下となり、貫通部30内における温度は、原子炉格納容器11の最大使用圧力における水の飽和温度以下となる。水の飽和温度以下となった領域では、常に、蒸気の凝縮が生じるが、蒸気の凝縮が生じた場合の熱伝達率は、気体の熱伝達率に比べて非常に大きい。つまり、内部に蒸気の凝縮が生じた場合は、外部に出てくる熱流束は非常に大きくなり、この冷却には、多量の冷却水が必要となる。
本一実施の形態では、貫通部30内が水の飽和温度以下では冷却を行わないようにしているので、冷却水量を大幅に低減することが可能となっている。水の飽和温度以下の場合でも冷却を行う場合に比し、冷却水量を、例えば、その数分の1〜十数分の1とすることができる。
なお、本発明の原子炉格納容器の冷却装置は、種々の実施形態とすることが可能であり以下に、他の実施形態を説明する。
図6は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の実施形態2の模式図である。
実施形態2が実施形態1と相違する点は、実施形態2では、蓄圧タンク54と冷却水タンク53とを連結する配管55を備えていない点である。
実施形態2では、冷却水タンク53は、冷却水噴射装置40よりも、十分に高い位置、例えば、数m程度、高い位置に配置されている。このため、空気駆動弁52が開通すると、冷却水タンク53内の冷却水は、水頭圧により、空気駆動弁52を流通して冷却水噴射装置40に供給される。冷却水タンク53は、保管部17(図1参照)上に配置してもよい。
上記以外は、実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
図7は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の実施形態3の模式図である。
実施形態3が実施形態2と相違する点は、実施形態2における空気駆動弁52を、実施形態3では、電気弁52aとした点である。空気駆動弁52を電気弁52aとすることにより、蓄圧タンク54を省略することができる。
冷却水タンク53は、実施形態2と同様に、冷却水噴射装置40よりも、十分に高い位置に配置し、水頭圧により、冷却水タンク53内の冷却水が、電気弁52aを流通して冷却水噴射装置40に供給されるようになっている。
電気弁52aの電源は、温度監視装置51のバッテリと共有することが好ましい。
上記以外は、実施形態2と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
図8は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の実施形態4の模式図である。
実施形態4においても、冷却水の供給を開通・遮断する開閉弁として、実施形態3と同様に電気弁52aを用いている。
しかし、実施形態3では、冷却水タンク53の冷却水の供給は、水頭圧によるものではなく、実施形態1の場合と同様に、蓄圧タンク54内に封入された圧縮空気によるものとしている。このため、実施形態3の場合に対し、蓄圧タンク54が付加され、蓄圧タンク54と冷却水タンク53とが配管55で連結されている。このような実施形態4では、冷却水タンク53は、実施形態3の場合よりも低い位置に設置することができ、レイアウトの自由度が大きくなる。
図9は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の実施形態5の模式図である。
実施形態5として示す原子炉格納容器の冷却装置は、実施形態1〜4とは大きく異なり、シール部33の温度を検出する温度センサを含む温度監視装置51を備えていない。
実施形態5においては、冷却水噴射装置40に冷却水を供給する冷却水供給装置50Aは、冷却水タンク53と、環状配管部41に配管56を介して連結された溶融弁52bと、溶融弁52bに連結されたオリフィス61と、オリフィス61と冷却水タンク53との間に介装された逆止弁62を備えている。
上記実施形態5では、貫通部30内が水の飽和温度以下でも冷却を行うが、シール部33の温度監視装置51を備える必要が無いので、安価な装置とすることができる。
11a 側壁
13 原子炉圧力容器
14 原子炉建屋
30 貫通部
31、31A、31B ハッチ(連結部材)
31a 堰
32 貫通部材
32a 堰
33 シール部
34 境界部
40 冷却水噴射装置(冷却材噴射装置)
41 環状配管部
42 ノズル
50、50A 冷却水供給装置(冷却材供給装置)
51 温度監視装置
52 空気駆動弁
52a 電気弁
52b 溶融弁
53 冷却水タンク(冷却材タンク)
54 蓄圧タンク
55〜57 配管
61 オリフィス
R 冷却領域
Claims (13)
- 原子炉格納容器の側壁を貫通する貫通部材と、
前記貫通部材の端面にシール部を介して設けられた連結部材と、
前記シール部に隣接する前記連結部材および前記貫通部材の外周を、貫通方向における所定の長さに亘り冷却する冷却材噴射装置と、
前記シール部の温度を検出する温度センサと、前記冷却材噴射装置から噴射される冷却水の開通・遮断を制御する開閉弁と、前記温度センサにより検出された前記シール部の温度に基づいて、前記シール部の温度が、前記シール部の耐熱温度以下になるように前記開閉弁を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、原子炉格納容器内の水の飽和温度以上となるように前記開閉弁を制御することを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。 - 請求項1に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記貫通部材および前記連結部材には、それぞれ、前記シール部が設けられた外周部に、前記冷却材噴射装置から噴射された冷却水を堰き止める堰が設けられていることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項1に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記冷却材噴射装置は、前記貫通部材の堰と前記連結部材の堰との間における前記貫通部材と前記連結部材の外周面全体を冷却材により冷却する複数のノズルを備えていることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項3に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記冷却材噴射装置は、さらに、前記貫通部材または前記連結部材の外径より大きい径を有し、前記複数のノズルが接続された環状配管部を備えることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項4に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記環状配管部は、原子炉格納容器に取り付けられていることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項4に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記環状配管部は、移動可能な部材に取り付けられていることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項1に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、さらに、前記冷却材噴射装置に連結された冷却材供給装置を備え、
前記冷却材供給装置は、前記シール部の温度を監視する温度監視装置と、前記温度監視装置からの信号に基づいて前記冷却材噴射装置への冷却材の供給を開通・遮断する開閉弁と、前記開閉弁に連通する冷却材タンクとを備えることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。 - 請求項7に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記開閉弁は電気弁であることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項7に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記開閉弁は空気駆動弁であり、前記冷却材供給装置は、さらに、空気駆動弁を開閉する蓄圧タンクを備えることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項9に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記蓄圧タンクは、前記冷却材タンクに連通されていることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項1に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、さらに、前記冷却材噴射装置に連結された冷却材供給装置を備え、前記冷却材供給装置は、前記冷却材噴射装置よりも上方に位置する冷却材タンクを備え、前記冷却材供給装置を介して前記冷却材噴射装置から噴射される冷却材の流量は、流量の調整をすることなく、前記シール部の耐熱温度以下に冷却する流量となるように設定されていることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項1に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、さらに、前記冷却材噴射装置に連結された冷却材供給装置を備え、前記冷却材供給装置は、前記冷却材噴射装置よりも上方に位置する冷却材タンクと、前記冷却材タンクと前記冷却材噴射装置との間に装着されたオリフィスとを備え、前記冷却材供給装置を介して前記冷却材噴射装置から噴射される冷却材の流量は、流量の調整をすることなく、前記シール部の耐熱温度以下に冷却する流量となるように設定されていることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
- 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の原子炉格納容器の冷却装置において、前記貫通部材は、機器搬入用または作業員の出入口であり、前記連結部材は、前記貫通部材の出入口を塞ぐハッチであることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
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