JP6285337B2 - Primary containment vessel - Google Patents
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Description
本発明は、原子炉格納容器に関する。 The present invention relates to a reactor containment vessel.
改良型沸騰水型軽水炉(ABWR:AdvancedBoilingWaterReactor)では、原子炉圧力容器から排出される冷却水蒸気や原子炉格納容器内の蒸気を凝縮するためのサプレッションチェンバを、原子炉格納容器の一部として備えている。 The Advanced Boiling Water Reactor (ABWR) is equipped with a suppression chamber for condensing cooling steam discharged from the reactor pressure vessel and steam in the reactor containment vessel as part of the reactor containment vessel. Yes.
サプレッションチェンバ内のプール水は、蒸気を凝縮することで原子炉格納容器の圧力を調整すると共に、蒸気に含まれる大部分の放射性物質をプール水中に安定的に捕獲し、放射性物質が気相中へ移行するのを抑制する。これにより、蒸気中の放射性物質が周辺環境へ漏洩するのを抑制している。 Pool water in the suppression chamber adjusts the pressure of the containment vessel by condensing steam, and stably captures most of the radioactive materials contained in the steam in the pool water, so that the radioactive materials are in the gas phase. Suppress the transition to. As a result, the radioactive material in the vapor is prevented from leaking to the surrounding environment.
ここで、プール水に溶存した放射性物質の気相中への移行は、プール水のpHの影響を受ける。例えば、プール水のOHラジカルが増加してpHが上昇すると、揮発性ヨウ素の気相への移行割合が増加する可能性がある。 Here, the transfer of the radioactive substance dissolved in the pool water into the gas phase is affected by the pH of the pool water. For example, when the OH radical of pool water increases and the pH rises, the rate of migration of volatile iodine to the gas phase may increase.
このため、特許文献1に記載の従来技術では、プール水の放射性物質が気相中へ移行するのを抑制する手段として、サプレッションチェンバに薬剤を注入することで、pHを調整する。この従来技術では、原子炉格納容器とサプレッションチェンバとの圧力差を利用して、サプレッションチェンバ内のプール水へ薬剤を注入する。 For this reason, in the prior art described in Patent Document 1, the pH is adjusted by injecting a drug into the suppression chamber as a means for suppressing the radioactive substance in the pool water from moving into the gas phase. In this prior art, a chemical | drug | medicine is inject | poured into the pool water in a suppression chamber using the pressure difference of a nuclear reactor containment vessel and a suppression chamber.
なお、圧力抑制プール内に熱対流促進板を設ける技術は知られているが(特許文献2)、薬剤濃度の均一化のために熱対流を促進するものではない。 In addition, although the technique which provides a thermal convection acceleration | stimulation board in a pressure suppression pool is known (patent document 2), it does not accelerate | stimulate a thermal convection for equalization of a chemical | medical agent density | concentration.
従来技術では、薬剤の注入によりプール水のpHを調整しているが、注入した薬剤とプール水の温度は異なるため、プール水中に密度差が生じる。この密度差により、プール水では、薬剤の濃度差が生じる。従って、従来技術においてプール水のpHを7以上に調整するためには、多量の薬剤をプール水へ投入しなければならず、効率が低い。 In the prior art, the pH of the pool water is adjusted by injecting the drug, but since the temperature of the injected drug and the pool water is different, a density difference occurs in the pool water. Due to this difference in density, there is a difference in drug concentration in the pool water. Therefore, in order to adjust the pH of the pool water to 7 or more in the prior art, a large amount of chemicals must be introduced into the pool water, and the efficiency is low.
高効率に放射性物質の気相への移行割合を減少させるためには、必要量の薬剤をプール水へ注入し、プール水と薬剤水の濃度を均一にする必要があるが、従来技術は、自然熱対流以外に濃度均一化のための装置を備えていない。 In order to reduce the migration rate of radioactive substances to the gas phase with high efficiency, it is necessary to inject the required amount of drug into the pool water and make the concentration of pool water and drug water uniform. Other than natural convection, there is no equipment for concentration uniformity.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、電源を用いずにプール水中の薬剤濃度差を低減できるようにした原子炉格納容器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a reactor containment vessel that can reduce a difference in chemical concentration in pool water without using a power source.
上記課題を解決すべく、本発明に従うサプレッションチェンバを有する原子炉格納容器では、サプレッションチェンバには、サプレッションチェンバ内のプール水へ薬剤を投入するための薬剤投入口が設けられており、サプレッションチェンバ内には、上部に位置するプール水と、下部に位置し薬剤がプール水に溶けた薬剤水との間で熱を伝えるための伝熱部材を配置し、伝熱部材により上部のプール水の熱を下部の薬剤水へ伝達し、サプレッションチェンバ内で熱対流を引きおこすことで薬剤の濃度均一化を促進する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the reactor containment vessel having the suppression chamber according to the present invention, the suppression chamber is provided with a chemical inlet for charging chemical into the pool water in the suppression chamber. Has a heat transfer member for transferring heat between the pool water located in the upper part and the drug water located in the lower part where the drug is dissolved in the pool water, and the heat of the upper pool water is arranged by the heat transfer member. Is transferred to the drug water in the lower part, and thermal convection is caused in the suppression chamber to promote uniform concentration of the drug.
本発明によれば、サプレッションチェンバ内において、伝熱部材により上部のプール水の熱が下部の薬剤水へ伝わって熱対流が生じるため、薬剤水が上方へ移動し、薬剤濃度の均一化が促進される。 According to the present invention, in the suppression chamber, heat from the upper pool water is transferred to the lower drug water by the heat transfer member, and heat convection is generated, so that the drug water moves upward and promotes uniform drug concentration. Is done.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、プール水中で生じうる濃度分布を均一にし、高効率にpHを調整する。さらに、本実施形態では、通常運転時においても生じる温度差を減少させることができるため、原子炉格納容器から移動してきた蒸気を凝縮する効果も向上する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the concentration distribution that can occur in the pool water is made uniform, and the pH is adjusted with high efficiency. Furthermore, in this embodiment, since the temperature difference which arises also at the time of normal operation can be reduced, the effect which condenses the steam which has moved from the reactor containment vessel is also improved.
図1〜図3を用いて第1実施例を説明する。図1は改良型沸騰水型軽水炉の概略を示す断面図である。原子炉建屋1には、鉄筋コンクリートと鋼製ライナから形成される原子炉格納容器2が設けられている。
A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an improved boiling water light water reactor. The reactor building 1 is provided with a
原子炉格納容器2は、鋼鉄から略円筒状構造物として形成される原子炉圧力容器3を収容している。原子炉格納容器2の底部側には、原子炉建屋1のトーラス室1Aに位置して、環状のサプレッションチェンバ4が設けられている。サプレッションチェンバ4の内部空間と原子炉格納容器2のドライウェル2Aの内部空間とは、ベント管5を介して連通して接続されている。ベント管5の先端側の流出口は、サプレッションチェンバ4内のプール水6内で開口しており、炉蒸気をプール水6内へ放出するようになっている。
The
サプレッションチェンバ4の上側には、pH調整用の所定の薬剤をプール水へ噴射するためのスプレーノズル7が複数設けられている。薬剤は、スプレーノズル7からプール水6へ向けて噴射されて、プール水6と混じる。薬剤の混じったプール水(以下、薬剤水8)は、薬剤のプール水6よりも温度が低いため、プール水6よりも密度が大きい。従って、薬剤水8は、プール水6の下側に沈んで薬剤水の層を形成する。
A plurality of
図2は、図1中の矢示II−II方向から、原子炉建屋1を除いた状態で見た平面図である。上述の通り、サプレッションチェンバ4は、原子炉格納容器2のドライウェル2Aを取り囲むようにして環状に形成されている。ドライウェル2Aからは周方向に等間隔で離間して複数のベント管5が設けられている。例えば8本のベント管5は、その基端側がドライウェル2A内で開口し、その先端側がサプレッションチェンバ4に延びてプール水6内に開口している。従って、ドライウェル2A内の蒸気はベント管5を介してプール水6内に放出され、プール水6により冷やされて凝縮する。
FIG. 2 is a plan view seen from the direction of arrow II-II in FIG. 1 with the reactor building 1 removed. As described above, the suppression chamber 4 is formed in an annular shape so as to surround the
サプレッションチェンバ4の上部には、周方向に等間隔で離間して、「薬剤投入口」の例であるスプレーノズル7が設けられている。スプレーノズル7は、サプレッションチェンバ4の幅方向の中央に位置している。スプレーノズル7の基端側は図外の薬剤供給装置に接続されており、スプレーノズル7の先端側はプール水6に臨むようにして取り付けられている。薬剤としては、例えば炭酸塩などが用いられる。
The upper part of the suppression chamber 4 is provided with a
スプレーノズル7は、例えば、各ベント管5のサプレッションチェンバ4への取付位置に対応して設けてもよいし、あるいは、各ベント管5の間に設けてもよい。本実施例では、各ベント管5の取付位置と各ベント管5の中間位置との両方に、それぞれスプレーノズル7を設けている。
For example, the
スプレーノズル7から噴射された薬剤は、サプレッションチェンバ4内の気相部4Aを通過してプール水6へ到達し、プール水6と混じって薬剤水8となる。薬剤の温度はプール水6よりも低いため、薬剤水8の温度もプール水6の温度よりも低くなる。薬剤水8は、その温度が低いため密度が高くなり、サプレッションチェンバ4の下側に沈む。この結果、サプレッションチェンバ4の液相部には、図3に示すように、上側に位置するプール水6と下側に位置する薬剤水8との2つの層が形成される。
The medicine sprayed from the
図3は、サプレッションチェンバ4の断面を拡大して示す。サプレッションチェンバ4内には、スプレーノズル7の直下に位置して、伝熱部材10がサプレッションチェンバ4の底部からプール水6の水面に向けて垂直に立設されている。
FIG. 3 shows an enlarged cross section of the suppression chamber 4. In the suppression chamber 4, the
ベント管5の有する二股状の流出口5Aは、プール水6内で開口するように設けられているため、プール水6の水面まで延びる伝熱部材10の上端の方が、流出口5Aよりも高く位置している。そして、側方から見ると、伝熱部材10の上側は、ベント管5の二股状の流出口5Aに挟まれている。
Since the bifurcated
伝熱部材10の長手方向の軸線とスプレーノズル7の軸線とは、略平行である。本実施例では、伝熱部材10の長手方向の軸線とスプレーノズル7の軸線とは、共通の軸線O1−O1を持っており、略同軸に配置されている。さらに、伝熱部材10とスプレーノズル7の共通の軸線O1−O1と、ベント管5の流出口5Aの軸線O2−O2とは、略平行となっている。本実施例では、伝熱部材10の長手方向の軸線と、スプレーノズル7の軸線と、ベント管5の流出口5Aの軸線とは、互いに平行となるように設定されている。
The longitudinal axis of the
伝熱部材10は、プール水6および薬剤水8よりも熱伝導率の高い材料から、例えば円柱状、板状などの形状で形成されている。伝熱部材10は、例えば0.7W/mK以上の熱伝導率を持つことが好ましい。その一例として、銀(420W/mK)、銅(370W/mK)、金(320W/mK)、アルミニウム(256W/mK)、ジュラルミン(165W/mK)、鉄(75W/mK)、ステンレス鋼(15W/mK)等をあげることができる。
The
本実施例では、上述の通り、サプレッションチェンバ4内の上部に形成されるプール水6の層と、サプレッションチェンバ4内の下部に形成される薬剤水8の層とを貫通するようにして、伝熱部材10をサプレッションチェンバ4の底部から鉛直方向上側に向けて立設する。これにより、プール水6の持つ熱が伝熱部材10を介して薬剤水8へ伝わり、その結果、図3中に矢印線で示すように、伝熱部材10の近傍の薬剤水8の温度が上がり密度が低下して、プール水6へ向けて上昇する。このように伝熱部材10は、サプレッションチェンバ4内の熱対流を向上し、薬剤の濃度の均一化を促進する。しかし、本発明は上述の構成に限らず、プール水6から薬剤水8への熱移動を促進できるのであれば他の構成でもよい。例えば、伝熱部材10の形状や配置などを適宜変更してもよい。
In the present embodiment, as described above, the water is transmitted through the
本実施例のように、サプレッションチェンバ4の幅方向の中央に複数のスプレーノズル7を周方向に等間隔で離間して配置し、サプレッションチェンバ4の底部からプール水6の水面へ鉛直に延びる伝熱部材10を各スプレーノズル7の直下にそれぞれ配置することで、スプレーノズル7の下側に存在しやすい薬剤水8をプール水6の熱で温めて、薬剤水8とプール水6とを混ぜ合わせ、薬剤の濃度差を低減することができる。
As in this embodiment, a plurality of
もしもスプレーノズル7と伝熱部材10とが鉛直線に垂直な平面方向において大きく離れている場合、伝熱部材10の表面付近に存在する薬剤水8が少なく、薬剤水8の熱対流も伝熱部材10の付近に偏るため、薬剤の濃度差の解消に長い時間を要する。これに対し、本実施例では、低温で濃度の濃い薬剤水8の発生する領域に伝熱部材10を配置するため、効率的に熱対流を生じせしめて濃度差を低減させることができる。
If the
従って、本実施例によれば、サプレッションチェンバ4へ適量な薬剤を投入すれば、プール水6のpHを適切に調整することができ、効率が向上する。
Therefore, according to the present embodiment, if an appropriate amount of medicine is introduced into the suppression chamber 4, the pH of the
また本実施例によれば、伝熱部材10は例えば0.7W/mK以上の熱伝導率を持つ材料から形成するだけでよく、ヒータや攪拌機構などは不要であるため、万が一の電源喪失時にもサプレッションチェンバ4の機能を維持することができる。
Further, according to the present embodiment, the
図4を用いて第2実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は第1実施例の変形例に該当するため、第1実施例との相違を中心に述べる。本実施例では、伝熱部材10Aに複数のフィン11を設けることで、熱の伝わる面積を増加させている。
A second embodiment will be described with reference to FIG. Each of the following embodiments including this embodiment corresponds to a modification of the first embodiment, and therefore, differences from the first embodiment will be mainly described. In the present embodiment, the heat transfer area is increased by providing a plurality of
図4は、本実施例による原子炉格納容器2のサプレッションチェンバ4を拡大して示す断面図である。本実施例の伝熱部材10Aは、第1実施例で述べた伝熱部材10に比べて、複数のフィン11が設けられている。本実施例では、例えば、比表面積が10倍となるように単純形状のフィン11を、伝熱部材10Aの下端側から上端側へ向かう側面全体に一体的に形成する。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the suppression chamber 4 of the
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、伝熱部材10Aに複数のフィン11を設けることで、プール水6の熱を薬剤水8へ伝えるための面積を大きくできるため、第1実施例よりもさらに効果的に、薬剤水8の熱対流を促し、薬剤の濃度差を低減することができる。
Configuring this embodiment like this also achieves the same operational effects as the first embodiment. Furthermore, in the present embodiment, by providing a plurality of
なお、フィン11の構造は単純な板状などに限らず、より複雑な形状としてもよい。フィン11の形状を複雑化することでさらに表面積が向上する。
The structure of the
図5を用いて第3実施例を説明する。本実施例では、伝熱部材10Bの長手方向中間部に断熱部12を設けることで、プール水6の熱をサプレッションチェンバ4の底部に導くようになっている。
A third embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the heat of the
図5は、本実施例による原子炉格納容器2のサプレッションチェンバ4を拡大して示す断面図である。本実施例の伝熱部材10Bは、プール水6と薬剤水8との濃度境界付近をまたがる所定領域を覆うようにして、断熱部12が設けられている。断熱部12は、プール水6および薬剤水8よりも熱伝達率が低い(例えば0.7W/mK未満)の材料から、円筒状または角筒状などの形状で形成される。
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the suppression chamber 4 of the
断熱部12の表面と、伝熱部材10Bのうち断熱部12の設けられていない領域の表面とは、段差なく一致している。すなわち、伝熱部材10Bの所定領域は、他の部分よりも縮径しており、その直径が小さくなった箇所を埋めるようにして断熱部12が設けられている。これにより、断熱部12は、断熱作用に加えて、縮径した箇所を機械的に補強する効果も発揮することができる。
The surface of the
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、伝熱部材10Bにおいて、プール水6の層と薬剤水8の層との境界付近を断熱部12で覆うことで、プール水6から受け取った熱を、途中で放出することなく、伝熱部材10Bの下側まで導くことができる。これにより、本実施例では、薬剤水8の熱対流をサプレッションチェンバ4の底部付近で発生させることができ、温められた薬剤水8が上昇する距離を長くして、攪拌効果を向上できる。
Configuring this embodiment like this also achieves the same operational effects as the first embodiment. Further, in the present embodiment, in the
なお、断熱部12の構成は図5に示す例に限らない。断熱部12の内径を円筒状の伝熱部材10Bの外径に一致させて、断熱部12を伝熱部材10Bの外側に嵌合させる構成としてもよい。または、断熱作用のある塗料やフィルムを伝熱部材10Bの所定領域に設けることで、断熱部12を形成してもよい。
In addition, the structure of the
図6を用いて第4実施例を説明する。本実施例では、第2実施例と第3実施例を結合させる。図6は、本実施例による原子炉格納容器2のサプレッションチェンバ4を拡大して示す断面図である。
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the second embodiment and the third embodiment are combined. FIG. 6 is an enlarged sectional view showing the suppression chamber 4 of the
本実施例の伝熱部材10Cは、第2実施例で述べた複数のフィン11と、第3実施例で述べた断熱部12との両方を備えている。伝熱部材10Cの側面のうち、プール水6と薬剤水8の濃度境界付近に位置する所定領域には断熱部12が設けられており、所定領域以外の上部および下部にはそれぞれ複数のフィン11が設けられている。
The
このように構成される本実施例によれば、第1〜第3実施例で述べたと同様の作用効果を奏する。本実施例では、上部のフィン11によりプール水6の熱を効率よく伝熱部材10Cに取込み、その熱が輸送途中で放出されるのを断熱部12により防止し、伝熱部材10Cの下部まで導き、下部のフィン11から薬剤水8へ伝えることができる。従って、前記各実施例よりも効果的にプール水6の熱を薬剤水8へ伝えて、移動距離の長い熱対流を生じせしめ、薬剤を効果的に混ぜ合わせることができる。
According to this embodiment configured as described above, the same operational effects as described in the first to third embodiments can be obtained. In the present embodiment, the heat of the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. A person skilled in the art can make various additions and changes within the scope of the present invention.
1:原子炉建屋、1A:トーラス室、2:原子炉格納容器2、2A:ドライウェル、3:原子炉圧力容器、4:サプレッションチェンバ、4A:気相部、5:ベント管、5A:流出口、6:プール水、7:スプレーノズル、8:薬剤水、10,10A,10B,10C:伝熱部材、11:フィン、12:断熱部
1: Reactor building, 1A: Torus chamber, 2:
Claims (6)
前記サプレッションチェンバには、前記サプレッションチェンバ内のプール水へ薬剤を投入するための薬剤投入口が設けられており、
前記サプレッションチェンバ内には、上部に位置するプール水と、下部に位置し前記薬剤がプール水に溶けた薬剤水との間で熱を伝えるための伝熱部材を配置し、
前記伝熱部材により前記上部のプール水の熱を前記下部の薬剤水へ伝達し、前記サプレッションチェンバ内で熱対流を引きおこすことで前記薬剤の濃度均一化を促進するようになっており、
前記伝熱部材は、前記プール水および前記薬剤水よりも熱伝達率の高い材料から少なくとも一つのフィンを有して形成されており、前記薬剤投入口の下側に位置して、前記サプレッションチェンバの底部から垂直方向に立設される、
原子炉格納容器。 A reactor containment vessel having a suppression chamber,
The suppression chamber is provided with a drug inlet for charging the pool water in the suppression chamber.
In the suppression chamber, a heat transfer member for transferring heat between the pool water located at the upper part and the drug water located at the lower part and the drug dissolved in the pool water is disposed,
The heat of the upper pool water is transferred to the lower drug water by the heat transfer member, and the concentration of the drug is promoted by causing thermal convection in the suppression chamber,
The heat transfer member is formed of a material having a higher heat transfer rate than the pool water and the chemical water, and has at least one fin, and is located below the chemical inlet, and the suppression chamber Erected vertically from the bottom of the
Reactor containment vessel.
請求項1に記載の原子炉格納容器。 The heat transfer member has a heat insulating portion located near the boundary between the pool water and the chemical water.
The reactor containment vessel according to claim 1 .
請求項2に記載の原子炉格納容器。 The heat insulating part is formed of a material having a lower heat transfer coefficient than the pool water and the chemical water.
The reactor containment vessel according to claim 2 .
請求項1に記載の原子炉格納容器。 The drug inlet is provided in the suppression chamber above the outlet of a vent pipe connecting the dry well and the suppression chamber, and the heat transfer member is respectively provided below the drug inlet. Is provided,
The reactor containment vessel according to claim 1 .
請求項1に記載の原子炉格納容器。 The medicine input port, has been positioned between the vent pipe between which connects the the de Raiweru suppression chamber provided in the suppression chamber, each of said heat transfer member on the lower side of the tablet putting port provided Being
The reactor containment vessel according to claim 1 .
請求項1〜5のいずれか一項に記載の原子炉格納容器。 The heat transfer member has a heat insulating portion located near the boundary between the pool water and the chemical water, and fins are provided above and below the heat insulating portion, respectively.
The nuclear reactor containment vessel according to any one of claims 1 to 5 .
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