JP7168519B2 - Reactor cooling systems and nuclear plants - Google Patents

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Description

本発明は、原子炉冷却装置および原子力プラントに関する。 The present invention relates to reactor cooling systems and nuclear power plants.

自然対流を利用した原子炉用の受動冷却システムに関する技術として、下記特許文献1に記載のものがある。この文献には「液体金属冷却原子炉10では、…ガードベッセル19とサイロ31との間に筒状のヒートコレクタ34が設置される。このヒートコレクタ34とサイロ31との間に下降流通路35が形成され、ヒートコレクタ34とガードベッセル19との間に上昇流通路36が形成される。下降流通路35は、地表下に埋設されて空気導入口38を備えた吸気通路としての空気導入配管37に接続される。また、上昇流通路36は、地表下に埋設されて空気排出口40を備えた排気通路としての空気排出配管39に接続される。これらの下降流通路35、上昇流通路36、空気導入配管37及び空気排出配管39により、冷却用通路33が構成される。」と記載されている。 A technology related to a passive cooling system for a nuclear reactor using natural convection is disclosed in Patent Document 1 below. In this document, "In the liquid metal cooled nuclear reactor 10, a cylindrical heat collector 34 is installed between the guard vessel 19 and the silo 31. is formed, and an ascending flow passage 36 is formed between the heat collector 34 and the guard vessel 19. The descending flow passage 35 is an air introduction pipe as an intake passage buried under the ground and provided with an air introduction port 38. 37. The upward flow passage 36 is also connected to an air discharge pipe 39 as an exhaust passage buried under the ground and provided with an air discharge port 40. These downward flow passage 35 and upward flow passage 36, the air introduction pipe 37 and the air discharge pipe 39 constitute the cooling passage 33."

特開2013-76675号公報JP 2013-76675 A

しかしながら、上述した原子炉用の受動冷却システムでは、自然循環による冷却用通路が何らかの影響で閉塞すると、炉心にて発生した熱を除去するために必要な空気の循環量を確保することができず、原子炉の冷却が不十分となる。 However, in the above-described passive cooling system for a nuclear reactor, if the cooling passage for natural circulation is blocked for some reason, the amount of air circulation required to remove the heat generated in the core cannot be secured. , reactor cooling becomes insufficient.

そこで本発明は、自然対流を利用した受動冷却システムにおける自然循環通路が閉塞した場合であっても、冷却性能を維持することが可能な原子炉冷却装置および原子力プラントを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a nuclear reactor cooling system and a nuclear power plant capable of maintaining cooling performance even when a natural circulation passage in a passive cooling system using natural convection is blocked. .

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原子炉の熱を冷却するための冷却媒体の自然循環通路と、前記自然循環通路に接続された補助配管と、前記補助配管に設けられたターボ機械とを備えた原子炉冷却装置である。
In order to solve the above problems, for example, the configurations described in the claims are adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above problems. One example is a natural circulation passage for cooling medium for cooling the heat of the nuclear reactor, and an auxiliary pipe connected to the natural circulation passage. and a turbomachine provided in the auxiliary piping.

本発明によれば、自然対流を利用した受動冷却システムにおける自然循環通路が閉塞した場合であっても、冷却性能を維持することが可能な原子炉冷却装置および原子力プラントを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下側の実施の形態の説明により明らかにされる。
Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a reactor cooling system and a nuclear power plant capable of maintaining cooling performance even when a natural circulation passage in a passive cooling system using natural convection is blocked.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

実施形態に係る原子力プラントの構成図である。1 is a configuration diagram of a nuclear power plant according to an embodiment; FIG. 実施形態に係る原子炉冷却装置の構成図(その1)である。1 is a configuration diagram (part 1) of a reactor cooling system according to an embodiment; FIG. 実施形態に係る原子炉冷却装置の構成図(その2)である。FIG. 2 is a configuration diagram (part 2) of the reactor cooling system according to the embodiment; 実施形態に係る原子炉冷却装置の構成図(その3)である。FIG. 3 is a configuration diagram (part 3) of the reactor cooling system according to the embodiment; 実施形態の変形例に係る原子炉冷却装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a reactor cooling system according to a modified example of the embodiment;

以下、本発明の原子炉冷却装置および原子力プラントの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態および変形例においては、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a reactor cooling system and a nuclear power plant according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the embodiment and modifications described below, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

≪原子力プラント≫
図1は、実施形態に係る原子力プラント1の構成図であって、一例として本発明をタンク型の高速増殖炉を有する原子力プラント1に適用した場合の構成図である。この図に示す原子力プラント1は、一次冷却系を含む原子炉10と、二次冷却系20と、給水・主蒸気系30とを備える。またこの原子力プラント1は、原子炉10を受動的に冷却する原子炉冷却装置40を備えている。これらは、次のように構成されている。
≪Nuclear power plant≫
FIG. 1 is a configuration diagram of a nuclear power plant 1 according to an embodiment, and is a configuration diagram when the present invention is applied to a nuclear power plant 1 having a tank-type fast breeder reactor as an example. A nuclear power plant 1 shown in this figure includes a nuclear reactor 10 including a primary cooling system, a secondary cooling system 20 , and a feedwater/main steam system 30 . The nuclear power plant 1 also includes a reactor cooling system 40 that passively cools the reactor 10 . They are structured as follows.

<原子炉10>
原子炉10は、炉心11と、炉心11を収容する内側炉容器12と、内側炉容器12を覆う外側炉容器13とを備えている。また内側炉容器12の内部には、中間熱交換器14および一次循環ポンプ15が収容されている。
<Reactor 10>
A nuclear reactor 10 includes a core 11 , an inner reactor vessel 12 containing the core 11 , and an outer reactor vessel 13 covering the inner reactor vessel 12 . An intermediate heat exchanger 14 and a primary circulation pump 15 are accommodated inside the inner furnace vessel 12 .

このうち炉心11は、核燃料の集合体であって核分裂性物質を含む。 Among them, the core 11 is an assembly of nuclear fuel and contains fissile material.

内側炉容器12は、原子炉容器であって、内部に一次冷却剤L1を収容し、さらに炉心11を一次冷却剤L1に浸漬させた状態で収容する。これにより内側炉容器12内を満たす一次冷却剤L1は、炉心11によって加熱される。一次冷却剤L1としては、ナトリウムなどの液体金属冷却剤が用いられる。 The inner reactor vessel 12, which is a reactor vessel, accommodates the primary coolant L1 therein and further accommodates the core 11 in a state of being immersed in the primary coolant L1. As a result, the primary coolant L1 filling the inner reactor vessel 12 is heated by the core 11 . A liquid metal coolant such as sodium is used as the primary coolant L1.

外側炉容器13はガードベッセルとも称され、内側炉容器12との間に隙間を設けた状態で内側炉容器12の周囲を覆って配置される。内側炉容器12と外側炉容器13との間の空間は、内側炉容器12内の一次冷却剤L1が外側炉容器13にリークした場合に、一次冷却剤L1から炉心11が露出しない容積を有している。またこの空間内には不活性ガスGが充填され、内側炉容器12内の一次冷却剤L1が外側炉容器13にリークした場合に、一次冷却剤L1としてのナトリウムなどの液体金属冷却剤の酸化を防止している。 The outer furnace vessel 13 is also called a guard vessel, and is arranged to cover the inner furnace vessel 12 with a gap provided therebetween. The space between the inner reactor vessel 12 and the outer reactor vessel 13 has a volume that does not expose the core 11 from the primary coolant L1 when the primary coolant L1 in the inner reactor vessel 12 leaks into the outer reactor vessel 13. is doing. In addition, this space is filled with an inert gas G, and when the primary coolant L1 in the inner reactor vessel 12 leaks to the outer reactor vessel 13, the liquid metal coolant such as sodium as the primary coolant L1 is oxidized. prevent

中間熱交換器14は、次に説明する二次冷却系20から延設された管構造体14aが内設されている。この管構造体14aは、二次冷却剤L2としてナトリウムなどの液体金属冷却剤が充填され、二次冷却系20との間で二次冷却剤L2が循環する部分である。管構造体14a内を循環する二次冷却剤L2は、内側炉容器12内の一次冷却剤L1によって加熱される。 The intermediate heat exchanger 14 is internally provided with a pipe structure 14a extending from the secondary cooling system 20 described below. The pipe structure 14a is filled with a liquid metal coolant such as sodium as the secondary coolant L2, and is a portion through which the secondary coolant L2 circulates with the secondary cooling system 20. As shown in FIG. The secondary coolant L2 circulating within the tube structure 14a is heated by the primary coolant L1 within the inner reactor vessel 12 .

一次循環ポンプ15は、内側炉容器12内の一次冷却剤L1中に浸漬され、内側炉容器12内において一次冷却剤L1を循環させる。これにより、タンク型の高速増殖炉においては、中間熱交換器14を収容する内側炉容器12が、一次冷却剤L1を循環させる一次冷却系となっている。このため、タンク型の高速増殖炉は、一次冷却系配管が不要であり、プラント全体のコンパクト化が可能な構成となっている。 The primary circulation pump 15 is immersed in the primary coolant L1 within the inner furnace vessel 12 and circulates the primary coolant L1 within the inner reactor vessel 12 . Thus, in the tank-type fast breeder reactor, the inner reactor vessel 12 housing the intermediate heat exchanger 14 serves as a primary cooling system in which the primary coolant L1 is circulated. Therefore, the tank-type fast breeder reactor does not require primary cooling system piping, and the plant can be made compact.

<二次冷却系20>
二次冷却系20は、二次冷却配管21と、蒸気発生器22と、二次循環ポンプ23とを有する。
<Secondary cooling system 20>
The secondary cooling system 20 has a secondary cooling pipe 21 , a steam generator 22 and a secondary circulation pump 23 .

このうち二次冷却配管21は、蒸気発生器22と中間熱交換器14の管構造体14aとの間を2カ所において連通し、蒸気発生器22と中間熱交換器14の管構造体14aとの間で、二次冷却剤L2の循環経路を構成する。二次冷却配管21内には、二次冷却剤L2が充填されている。 Among these, the secondary cooling pipe 21 communicates between the steam generator 22 and the pipe structure 14a of the intermediate heat exchanger 14 at two locations, and connects the steam generator 22 and the pipe structure 14a of the intermediate heat exchanger 14. constitutes a circulation path for the secondary coolant L2. The secondary cooling pipe 21 is filled with a secondary coolant L2.

蒸気発生器22は、両端に二次冷却配管21を連通させた構成であって、内部に二次冷却剤L2が充填されている。この蒸気発生器22の内部には、細管22aが配設されている。この細管22aは、次に説明する給水・主蒸気系30に接続されたものであり、内部に水が供給される構成となっている。このような蒸気発生器22は、細管22a内に供給された水を、二次冷却剤L2によって加熱することによって水蒸気を発生させる。 The steam generator 22 has a configuration in which secondary cooling pipes 21 are communicated at both ends, and is filled with a secondary coolant L2. Inside the steam generator 22, a thin tube 22a is arranged. This narrow tube 22a is connected to a water supply/main steam system 30, which will be described below, and is configured to supply water therein. Such a steam generator 22 generates steam by heating the water supplied in the fine tube 22a with the secondary coolant L2.

二次循環ポンプ23は、二次冷却配管21に設けられ、二次冷却配管21を介して蒸気発生器22と中間熱交換器14の管構造体14aとの間で二次冷却剤L2を循環させる。 The secondary circulation pump 23 is provided in the secondary cooling pipe 21, and circulates the secondary coolant L2 between the steam generator 22 and the pipe structure 14a of the intermediate heat exchanger 14 via the secondary cooling pipe 21. Let

<給水・主蒸気系30>
給水・主蒸気系30は、主蒸気配管31、高圧タービン32、低圧タービン33、発電機34、復水器35、給復水系配管36、給水ポンプ37、および給水加熱器38を有する。
<Water supply/main steam system 30>
The feedwater/main steam system 30 has a main steam pipe 31 , a high pressure turbine 32 , a low pressure turbine 33 , a generator 34 , a condenser 35 , a feedwater/condensate pipe 36 , a feedwater pump 37 , and a feedwater heater 38 .

このうち主蒸気配管31は、蒸気発生器22の細管22aに接続され、蒸気発生器22で発生させた蒸気を、高圧タービン32に導く。高圧タービン32と低圧タービン33とは、同軸上に配置され、主蒸気配管31を介して蒸気発生器22から供給された蒸気によって回転する。発電機34は、高圧タービン32および低圧タービン33と同軸上に連結され、高圧タービン32および低圧タービン33の回転によって稼動して発電を行う。 Among these, the main steam pipe 31 is connected to the narrow pipe 22 a of the steam generator 22 and guides the steam generated by the steam generator 22 to the high pressure turbine 32 . The high-pressure turbine 32 and the low-pressure turbine 33 are coaxially arranged and rotated by steam supplied from the steam generator 22 through the main steam pipe 31 . The generator 34 is coaxially connected to the high pressure turbine 32 and the low pressure turbine 33, and is operated by the rotation of the high pressure turbine 32 and the low pressure turbine 33 to generate power.

復水器35は、低圧タービン33に接続され、低圧タービン33から蒸気が導かれる。復水器35内には冷却管35aが配設され、低圧タービン33から導かれた蒸気を凝縮して水に戻す。 The condenser 35 is connected to the low pressure turbine 33 from which steam is directed. A cooling pipe 35a is arranged in the condenser 35 to condense the steam led from the low-pressure turbine 33 and return it to water.

給復水系配管36は、復水器35と蒸気発生器22との間に配設され、復水器35と蒸気発生器22の細管22aとを連通させる。 The water supply/condensate system pipe 36 is arranged between the condenser 35 and the steam generator 22, and allows the condenser 35 and the narrow pipe 22a of the steam generator 22 to communicate with each other.

給水ポンプ37は、給復水系配管36に設けられ、復水器35で凝縮した水を、給復水系配管36を介して蒸気発生器22の細管22aに昇圧して給水する。給水加熱器38は、蒸気発生器22の細管22aに給水する水を加熱する。 The water supply pump 37 is provided in the water supply/condensate system pipe 36 to increase the pressure of the water condensed in the condenser 35 to the narrow pipe 22 a of the steam generator 22 through the water supply/condensate system pipe 36 and supplies the water. The feed water heater 38 heats the water supplied to the thin tubes 22 a of the steam generator 22 .

<原子炉冷却装置40>
次に、原子炉10を冷却する原子炉冷却装置40の構成を説明する。図2は、実施形態に係る原子炉冷却装置40の構成図(その1)であって、原子炉10とその周辺についての垂直方向の断面と、原子炉冷却装置40を構成する各配管の接続状態を示す図である。また図3は、実施形態に係る原子炉冷却装置の構成図(その2)であって、原子炉10とその周辺についての水平方向の断面と、原子炉冷却装置40を構成する各配管の接続状態を示す図である。
<Reactor cooling device 40>
Next, the configuration of the reactor cooling system 40 that cools the nuclear reactor 10 will be described. FIG. 2 is a configuration diagram (part 1) of the reactor cooling system 40 according to the embodiment, showing a vertical cross section of the reactor 10 and its surroundings, and connection of each pipe constituting the reactor cooling system 40. It is a figure which shows a state. FIG. 3 is a configuration diagram (part 2) of the reactor cooling system according to the embodiment, showing a horizontal cross section of the reactor 10 and its surroundings, and connection of each pipe constituting the reactor cooling system 40. It is a figure which shows a state.

これらの図に示す原子炉冷却装置40は、原子炉10の熱を冷却するための冷却媒体の自然循環通路を有し、特に原子炉停止時に発生する崩壊熱を除去するための冷却媒体の自然循環経路を有する。このような原子炉冷却装置40は、例えば冷却媒体として外気を取り込んで自然循環させる原子炉容器補助冷却系(Reactor Vessel Auxiliary. Cooling System:RVACS)を有する。 The reactor cooling system 40 shown in these figures has a natural circulation passage of the cooling medium for cooling the heat of the nuclear reactor 10, and in particular, the natural circulation of the cooling medium for removing the decay heat generated when the reactor is shut down. It has a circulation route. Such a reactor cooling system 40 has, for example, a Reactor Vessel Auxiliary Cooling System (RVACS) that takes in outside air as a cooling medium and naturally circulates it.

この原子炉冷却装置40は、原子炉10を収容するコンクリート構造体41、コンクリート構造体41内に配設された筒状部材42、筒状部材42によって隔てられた下降通路43および上昇通路44を備える。また原子炉冷却装置40は、下降通路43に接続された導入管45、および上昇通路44に接続された排出管46を備え、これらによって原子炉10の熱を冷却するための空気(外気)の自然循環通路が構成される。さらにこの原子炉冷却装置40は、自然循環通路の他に、予備導入管50および予備排出管60を備える。以下、これらの各構成要素を説明する。 This reactor cooling system 40 comprises a concrete structure 41 housing the reactor 10, a tubular member 42 arranged in the concrete structure 41, a descending passage 43 and an ascending passage 44 separated by the tubular member 42. Prepare. The reactor cooling system 40 also includes an inlet pipe 45 connected to the descending passage 43 and an exhaust pipe 46 connected to the ascending passage 44, through which air (outside air) for cooling the heat of the reactor 10 is supplied. A natural circulation passage is configured. Furthermore, this reactor cooling system 40 includes a preliminary introduction pipe 50 and a preliminary discharge pipe 60 in addition to the natural circulation passage. Each of these components will be described below.

[コンクリート構造体41]
コンクリート構造体41は、原子炉10を収容するための空間として収容部41aを備えている。コンクリート構造体41は、収容部41aの側壁および底面部において、原子炉10との間に間隔を保った状態で、収容部41a内に原子炉10を収容する。このようなコンクリート構造体41は、地表下を掘り下げて設けられている。
[Concrete structure 41]
The concrete structure 41 has an accommodation portion 41 a as a space for accommodating the reactor 10 . The concrete structure 41 accommodates the reactor 10 in the accommodation portion 41a while maintaining a gap from the reactor 10 at the side walls and the bottom surface of the accommodation portion 41a. Such a concrete structure 41 is provided by digging under the surface.

[筒状部材42]
筒状部材42は、コンクリート構造体41の収容部41a内において、原子炉10の側周を囲んで配置され、収容部41aの底面部との間に隙間を保って設置されている。このような筒状部材42は、原子炉10からの輻射熱が伝達されるヒートコレクタとして機能する。
[Cylindrical member 42]
The cylindrical member 42 is arranged inside the housing portion 41a of the concrete structure 41 so as to surround the side circumference of the nuclear reactor 10, and is installed with a gap from the bottom surface portion of the housing portion 41a. Such tubular member 42 functions as a heat collector to which radiant heat from nuclear reactor 10 is transferred.

[下降通路43]
下降通路43は、コンクリート構造体41における収容部41aの側壁と筒状部材42との間の空間部分であって、筒状部材42を囲む外側の空間部分である。この下降通路43は、以降に説明する導入管45から取り込んだ気体が、下方に向かって流れる気体の流通経路となる。
[Descent Passage 43]
The descending passage 43 is a space portion between the side wall of the housing portion 41 a and the tubular member 42 in the concrete structure 41 and is an outer space portion surrounding the tubular member 42 . The descending passage 43 serves as a gas distribution path through which the gas taken in from the introduction pipe 45 described below flows downward.

[上昇通路44]
上昇通路44は、筒状部材42と原子炉10との間の空間部分であって、原子炉10を囲む空間部分である。この上昇通路44は、原子炉10からの輻射熱によって上昇通路44の内部の気体が暖められて上昇する部分である。このような上昇通路44においての気体の移動は、この上昇通路44と下端において連通している下降通路43からの気体の流入と、下降通路43においての気体の下降を引き起こす。
[Rise passage 44]
The ascending passage 44 is a space portion between the tubular member 42 and the nuclear reactor 10 and a space portion surrounding the nuclear reactor 10 . The ascending passage 44 is a portion where the gas inside the ascending passage 44 is warmed by the radiant heat from the nuclear reactor 10 and rises. The movement of the gas in the ascending passage 44 causes the inflow of gas from the descending passage 43 communicating with the ascending passage 44 at the lower end and the descending of the gas in the descending passage 43 .

[導入管45]
導入管45は、下降通路43に連通して設けられた外気導入用の配管であって、ここでは2本の導入管45を下降通路43に連通させた構成を例示している。各導入管45は、下降通路43の上端または上端付近のそれぞれの位置において、下降通路43に接続されている。各導入管45における下降通路43との接続位置は、地表下に埋設されていることとする。また各導入管45において、下降通路43との接続位置とは逆の端部は、外気の導入口45aとなる開口端であって、地上に配置されていることとする。
[Introduction pipe 45]
The introduction pipe 45 is a pipe for introducing outside air provided in communication with the descending passage 43, and here, a configuration in which two introduction pipes 45 are communicated with the descending passage 43 is exemplified. Each introduction pipe 45 is connected to the descending passage 43 at a respective position at or near the upper end of the descending passage 43 . It is assumed that the connecting position of each introduction pipe 45 with the descending passage 43 is buried under the ground surface. In each introduction pipe 45, the end opposite to the connection position with the descending passage 43 is an open end that serves as an introduction port 45a for outside air, and is arranged on the ground.

この導入口45aには、導入管45を閉塞するための閉塞部材45bが設けられている。この閉塞部材45bは、例えば電動蓋であって、電源未投入の常時においては導入管45の導入口45aを開いて導入管45を開通させる。一方、閉塞部材45bは、電源の投入により導入管45の導入口45aを閉塞する。これにより、以降の動作説明に示すように、電源投入時において、導入管45内への気体の流入出による冷却効果の損失を防止する。このような閉塞部材45bは、以降に説明するターボ機械と連動して電源投入され、ターボ機械の駆動に連動して導入管45を閉塞する。 A closing member 45b for closing the introduction pipe 45 is provided in the introduction port 45a. The closing member 45b is, for example, an electric cover, and opens the introduction port 45a of the introduction pipe 45 to open the introduction pipe 45 at all times when the power is not turned on. On the other hand, the closing member 45b closes the introduction port 45a of the introduction pipe 45 when the power is turned on. This prevents the loss of the cooling effect due to the inflow and outflow of gas into and out of the introduction pipe 45 when the power is turned on, as described in the following description of operation. Such a closing member 45b is powered on in conjunction with a turbomachine to be described later, and closes the introduction pipe 45 in conjunction with driving of the turbomachine.

なお、下降通路43に対する導入管45の接続本数は2本に限定されることはなく、特に原子炉停止時に発生する崩壊熱を除去するために必要な空気の循環量を確保できる範囲であれば、1本であっても3本以上の複数であってもよい。 The number of connections of the introduction pipe 45 to the descending passage 43 is not limited to two. , may be one or a plurality of three or more.

[排出管46]
排出管46は、上昇通路44に連通して設けられた気体排出用の配管であって、ここでは2本の排出管46を上昇通路44に連通させた構成を例示している。各排出管46は、上昇通路44の上端または上端付近のそれぞれの位置において、上昇通路44に接続されている。各排出管46における上昇通路44との接続位置は地表下に埋設されていることとする。また各排出管46は、上方に向かって延設されたスタックであって、上昇通路44で暖められた気体を効果的な上昇させる内径及び高さを有し、これにより自然循環経路においての空気の自然循環を達成する。各排出管46において、上昇通路44との接続位置とは逆の端部は、外気の排出口46aとなる開口端であって、地上に配置されていることとする。
[Exhaust pipe 46]
The discharge pipe 46 is a gas discharge pipe provided in communication with the ascending passage 44, and here, a configuration in which two discharge pipes 46 are communicated with the ascending passage 44 is exemplified. Each discharge tube 46 is connected to the ascending passageway 44 at a respective location at or near the upper end of the ascending passageway 44 . It is assumed that the connecting position of each discharge pipe 46 with the ascending passage 44 is buried under the ground surface. Each discharge tube 46 is also an upwardly extending stack and has an inner diameter and height that effectively raises the gas warmed in the riser passage 44, thereby allowing the air to flow through the natural circulation path. achieve a natural circulation of In each discharge pipe 46, the end opposite to the connection position with the ascending passage 44 is an open end that serves as an external air discharge port 46a and is arranged on the ground.

この排出口46aには、排出管46を閉塞するための閉塞部材46bが設けられている。この閉塞部材46bは、例えば電動蓋であって、電源未投入の常時においては、排出管46の排出口46aを開いて排出管46を開通させる。一方、閉塞部材46bは、電源の投入により排出管46の排出口46aを閉塞する。これにより、電源投入時において、排出管46内への気体の流入出による冷却効果の損失を防止する。このような閉塞部材46bは、以降に説明するターボ機械と連動して電源投入され、ターボ機械の駆動に連動して排出管46を閉塞する。 A closing member 46b for closing the discharge pipe 46 is provided at the discharge port 46a. The closing member 46b is, for example, an electric cover, and opens the discharge port 46a of the discharge pipe 46 to open the discharge pipe 46 at all times when the power is not turned on. On the other hand, the closing member 46b closes the discharge port 46a of the discharge pipe 46 when the power is turned on. This prevents the loss of the cooling effect due to the inflow and outflow of gas into and out of the exhaust pipe 46 when the power is turned on. Such a closing member 46b is powered on in conjunction with a turbomachine to be described later, and closes the discharge pipe 46 in conjunction with driving of the turbomachine.

なお、上昇通路44に対する排出管46の接続本数は2本に限定されることはなく、特に原子炉停止時に発生する崩壊熱を除去するために必要な空気の循環量を確保できる範囲であれば、1本であっても3本以上の複数であってもよい。 The number of discharge pipes 46 connected to the ascending passage 44 is not limited to two, as long as the amount of air circulation necessary for removing the decay heat generated when the reactor is shut down can be ensured. , may be one or a plurality of three or more.

[予備導入管50]
予備導入管50は、下降通路43に連通して設けられた予備配管である。この予備導入管50は、自然循環通路において特に吸引力が強く外部からの異物の侵入によって閉塞し易い導入管45に代わって、下降通路43に空気を導入するためのものである。このような予備導入管50は、下降通路43に対して直接接続された構成となっている。下降通路43は、原子炉10の周囲を覆って設けられているため、開口幅が広く閉塞し難く、予備導入管50の接続部分として適している。下降通路43に対する予備導入管50の接続部は、図示したように、例えばコンクリート構造体41における収容部41aの側壁であり、好ましくは内側炉容器12よりも上部であることとする。
[Preliminary introduction pipe 50]
The preliminary introduction pipe 50 is a preliminary pipe provided in communication with the descending passage 43 . The preliminary introduction pipe 50 is for introducing air into the descending passage 43 instead of the introduction pipe 45, which has a particularly strong suction force in the natural circulation passage and is likely to be clogged by foreign matter entering from the outside. Such a preliminary introduction pipe 50 is configured to be directly connected to the descending passage 43 . Since the descending passage 43 is provided so as to cover the periphery of the nuclear reactor 10 , it has a wide opening width and is difficult to block, and is suitable as a connecting portion for the preliminary introduction pipe 50 . The connecting portion of the pre-introduction pipe 50 to the descending passage 43 is, for example, the side wall of the housing portion 41a in the concrete structure 41, preferably above the inner furnace vessel 12, as shown.

予備導入管50において下降通路43との接続位置とは逆の端部は、気体が導入される予備導入口50aとなっている。このような予備導入管50には、予備導入口50a側から順に、第1開閉弁51、ターボ機械52、第2開閉弁53、および逆止弁54が設けられている。 The end portion of the preliminary introduction pipe 50 opposite to the connection position with the descending passage 43 serves as a preliminary introduction port 50a into which the gas is introduced. A first on-off valve 51, a turbo machine 52, a second on-off valve 53, and a check valve 54 are provided in order from the side of the preliminary introduction port 50a in the preliminary introduction pipe 50 as described above.

このうち第1開閉弁51は、予備導入管50における予備導入口50aに近接して設けられ、常時においては予備導入管50を閉塞し、次に説明するターボ機械52と連動して予備導入管50を開通させる。このような第1開閉弁51は、例えば電動弁が用いられる。この第1開閉弁51は、電源未投入の常時においては予備導入管50を閉塞することで、予備導入管50内への異物の侵入を防止する。またこの第1開閉弁51を電動弁とすることにより、ターボ機械52の駆動のタイミングに合わせて予備導入管50を開通させることができるため、ターボ機械52による予備導入管50からの空気の圧送を、効率的に実施することが可能である。このような第1開閉弁51は、ターボ機械52と共に、導入管45に設けた閉塞部材45b、および排出管46に設けた閉塞部材46bと連動して、電源が投入される。 Among these, the first on-off valve 51 is provided in the vicinity of the preliminary introduction port 50a in the preliminary introduction pipe 50, normally closes the preliminary introduction pipe 50, and is interlocked with the turbo machine 52 described below to open the preliminary introduction pipe. 50 is opened. For example, an electric valve is used as the first on-off valve 51 . The first on-off valve 51 prevents foreign matter from entering the preliminary introduction pipe 50 by closing the preliminary introduction pipe 50 at all times when the power is not turned on. Further, by using an electric valve as the first on-off valve 51, it is possible to open the preliminary introduction pipe 50 in accordance with the driving timing of the turbomachine 52. can be efficiently implemented. Such a first on-off valve 51 is powered on together with the turbo machine 52 in conjunction with the closing member 45b provided on the introduction pipe 45 and the closing member 46b provided on the discharge pipe 46 .

ターボ機械52は、第1開閉弁51と連動して駆動され、第1開閉弁51が予備導入管50を開通させた状態において、導入管45側に気体を圧送する。このようなターボ機械52は、原子炉停止時に発生する炉心11の崩壊熱を除去するために必要な空気の循環量を確保できる程度の圧送能力を有することが重要である。このようなターボ機械52は、炉心11が発する崩壊熱の熱量、冷却媒体として用いる空気の物性、および流路内の流速、さらには流路内における圧力損失を考慮すると、例えば羽根車が遠心式のものであって、圧縮機が用いられる。このようなターボ機械52は、第1開閉弁51と共に、導入管45に設けた閉塞部材45b、および排出管46に設けた閉塞部材46bと連動して、電源が投入される。 The turbo machine 52 is driven in conjunction with the first on-off valve 51 , and pressure-feeds gas to the introduction pipe 45 side in a state in which the first on-off valve 51 opens the preliminary introduction pipe 50 . It is important that such a turbomachine 52 has a pumping capability sufficient to secure the amount of air circulation required to remove the decay heat of the core 11 generated when the reactor is shut down. Considering the amount of decay heat generated by the core 11, the physical properties of the air used as a cooling medium, the flow velocity in the flow path, and the pressure loss in the flow path, the turbomachine 52 has, for example, a centrifugal impeller. in which a compressor is used. Such a turbo machine 52 is powered on together with the first on-off valve 51 and in conjunction with the closing member 45b provided on the introduction pipe 45 and the closing member 46b provided on the discharge pipe 46 .

第2開閉弁53は、予備導入管50において導入管45との接続位置に近接して設けられ、常時において予備導入管50を閉塞し、ターボ機械52の駆動と連動して予備導入管50を開通させる。このような第2開閉弁は、例えば電動弁が用いられる。この第2開閉弁53は、電源未投入の常時においては予備導入管50を閉塞することで、下降通路43から予備導入管50内へ気体の流入を防止し、自然循環による冷却効果の損失を防止する。第2開閉弁53を電動弁とすることにより、ターボ機械52の駆動のタイミングに合わせて予備導入管50を開通させることができるため、ターボ機械52による予備導入管50からの空気の圧送を、効率的に実施することが可能である。なお、第2開閉弁53は、空気作動弁であってもよい。この場合、第2開閉弁53は、予備導入口50a側の圧力が、下降通路43側の圧力に対して所定以上に高くなった状態で、予備導入管50を開通させるように設けられる。 The second on-off valve 53 is provided in the preliminary introduction pipe 50 in the vicinity of the connection position with the introduction pipe 45 , always closes the preliminary introduction pipe 50 , and closes the preliminary introduction pipe 50 in conjunction with the driving of the turbomachine 52 . let it open. For example, an electric valve is used as such a second on-off valve. This second on-off valve 53 closes the preliminary introduction pipe 50 at all times when the power is not turned on, thereby preventing gas from flowing into the preliminary introduction pipe 50 from the descending passage 43, thereby reducing the loss of the cooling effect due to natural circulation. To prevent. By using an electric valve as the second on-off valve 53, it is possible to open the preliminary introduction pipe 50 in accordance with the timing of driving the turbomachine 52. Efficient implementation is possible. The second on-off valve 53 may be an air operated valve. In this case, the second on-off valve 53 is provided so as to open the preliminary introduction pipe 50 when the pressure on the preliminary introduction port 50a side is higher than the pressure on the descending passage 43 side by a predetermined value or more.

逆止弁54は、予備導入管50において下降通路43との接続位置に近接して、または接続位置に設けられ、下降通路43から予備導入管50への気体の流入を防止する。これにより、自然循環による冷却効果の損失を防止する。 The check valve 54 is provided in the preliminary introduction pipe 50 in the vicinity of or at the connection position with the descending passage 43 to prevent gas from flowing into the preliminary introduction pipe 50 from the descending passage 43 . This prevents loss of cooling effect due to natural circulation.

以上のような各部材が設けられた予備導入管50は、導入管45よりも総開口面積が小さく設計されていることが好ましい。また、予備導入管50は、ターボ機械52の下流側よりも上流側の管内の流速を遅くする必要がある。このため予備導入管50は、ターボ機械52の下流側よりも上流側の内径が大きく設計されていることとする。 It is preferable that the preliminary introduction pipe 50 provided with each member as described above is designed to have a smaller total opening area than the introduction pipe 45 . Also, the preliminary introduction pipe 50 needs to have a lower flow velocity in the upstream side of the turbomachinery 52 than the downstream side. Therefore, the preliminary introduction pipe 50 is designed to have a larger inner diameter on the upstream side than on the downstream side of the turbomachine 52 .

また予備導入管50の長さは、例えばテロ対策のために、ターボ機械52と原子炉10との距離を相当程度に離間させることが可能な設計であることが好ましい。例えばターボ機械52と原子炉10との距離を直線距離で100m程度離間させるとすると、予備導入管50の長さは、そのレイアウトも考慮して150m程度となる。 Moreover, the length of the preliminary introduction pipe 50 is preferably designed so that the turbomachinery 52 and the reactor 10 can be separated to a considerable extent, for example, for countermeasures against terrorism. For example, if the turbomachine 52 and the nuclear reactor 10 are separated by a linear distance of about 100 m, the length of the preliminary introduction pipe 50 is about 150 m in consideration of the layout.

なお、以上のような予備導入管50は、配置本数が1本に限定されることはなく、特に導入管45が閉塞した場合に、原子炉停止時に発生する崩壊熱を除去するために必要な空気の循環量を確保できる範囲であれば、複数本であってもよい。しかしながら、予備導入管50は、ターボ機械52等の動力機械を備えているため、少ない本数であることが好ましい。また予備導入管50は、導入管45から分岐させたものであってもよい。 Note that the number of pre-introduction pipes 50 as described above is not limited to one. A plurality of wires may be used as long as the amount of air circulation can be ensured. However, since the preliminary introduction pipe 50 is equipped with a power machine such as the turbomachine 52, it is preferable that the number of the preliminary introduction pipes 50 is small. Also, the preliminary introduction pipe 50 may be branched from the introduction pipe 45 .

[予備排出管60]
予備排出管60は、上昇通路44に連通して設けられた気体排出用の予備配管であって、ここでは上昇通路44に対して直接接続された構成となっている。上昇通路44は、下降通路43の周囲を覆って設けられているため、開口幅が広く閉塞し難く、予備排出管60の接続部分として適している。上昇通路44に対する予備排出管60の接続部は、図示したように、例えば筒状部材42を貫通させた部分であり、好ましくは内側炉容器12よりも上部であることとする。予備排出管60において排出管46との接続位置とは逆の端部は、気体が排出される予備排出口60aとなっている。
[Preliminary discharge pipe 60]
The preliminary discharge pipe 60 is a preliminary pipe for gas discharge provided in communication with the ascending passage 44 and is directly connected to the ascending passage 44 here. Since the ascending passage 44 is provided so as to cover the periphery of the descending passage 43 , it has a wide opening width and is less likely to be blocked, and is suitable as a connecting portion for the preliminary discharge pipe 60 . The connecting portion of the preliminary discharge pipe 60 to the ascending passage 44 is, for example, a portion through which the cylindrical member 42 is passed, preferably above the inner furnace vessel 12, as shown. The end portion of the preliminary discharge pipe 60 opposite to the connection position with the discharge pipe 46 serves as a preliminary discharge port 60a through which the gas is discharged.

以上のような予備排出管60には、上昇通路44との接続側から順に、第1空気作動弁61および第2空気作動弁62が設けられている。これらの第1空気作動弁61と第2空気作動弁62とは、予備排出管60の両端に配置され、予備排出口60a側の圧力に対して、上昇通路44との接続部側の圧力が所定以上に高くなった状態で、予備排出管60を開通させる開閉弁である。これらの開閉弁は、第1空気作動弁61、第2空気作動弁62の順に予備排出管60を開通させる。 The preliminary discharge pipe 60 as described above is provided with a first air-operated valve 61 and a second air-operated valve 62 in order from the connection side with the ascending passage 44 . These first air-operated valve 61 and second air-operated valve 62 are arranged at both ends of the preliminary discharge pipe 60, and the pressure on the connection side with the rising passage 44 is higher than the pressure on the side of the preliminary discharge port 60a. It is an on-off valve that opens the preliminary discharge pipe 60 when it is higher than a predetermined level. These on-off valves open the preliminary discharge pipe 60 in the order of the first air-operated valve 61 and the second air-operated valve 62 .

以上のように、予備排出管60における上昇通路44との接続側に第1空気作動弁61を設けたことにより、電源未投入の常時において排出管46が開通している状態においては、上昇通路44から予備排出管60への気体の流入が防止される。これにより、排出管46内での気体の上昇効果が妨げられることがなく、自然対流による冷却効果が維持される。さらに、予備排出管60における予備排出口60aに第2空気作動弁62を設けたことにより、予備排出管60への異物の侵入を防止することができる。 As described above, by providing the first air-operated valve 61 on the connection side of the preliminary discharge pipe 60 with the rising passage 44, the rising passage Inflow of gas from 44 to pre-exhaust tube 60 is prevented. As a result, the rising effect of the gas within the discharge pipe 46 is not hindered, and the cooling effect due to natural convection is maintained. Furthermore, by providing the second air-operated valve 62 at the preliminary discharge port 60a of the preliminary discharge pipe 60, foreign matter can be prevented from entering the preliminary discharge pipe 60. FIG.

以上のような各部材が設けられた予備排出管60は、排出管46よりも総開口面積が小さく設計されて、例えば断面は円形であって、口径が1m程度であることとする。なお、以上のような第1空気作動弁61および第2空気作動弁62を備えた予備排出管60は、配置本数が1本に限定されることはなく、に排出管46が閉塞した場合に、原子炉停止時に発生する崩壊熱を除去するために必要な空気の循環量を確保できる範囲であれば、複数本であってもよい。また予備排出管60は、排出管46から分岐させたものであってもよい。 The preliminary discharge pipe 60 provided with each member as described above is designed to have a smaller total opening area than the discharge pipe 46. For example, it has a circular cross section and a diameter of about 1 m. It should be noted that the number of auxiliary discharge pipes 60 having the first air-operated valve 61 and the second air-operated valve 62 as described above is not limited to one. A plurality of pipes may be used as long as the amount of air circulation necessary for removing the decay heat generated when the reactor is shut down can be ensured. Also, the preliminary discharge pipe 60 may be branched from the discharge pipe 46 .

<原子炉冷却装置40の動作>
以上のように構成された原子炉冷却装置40の動作として、まず常時における動作を説明し、次に原子炉冷却装置40に電源を投入した状態の動作を説明する。
<Operation of Reactor Cooling System 40>
As the operation of the reactor cooling system 40 configured as described above, the operation at normal times will be described first, and then the operation when the reactor cooling system 40 is powered on will be described.

先ず、常時において、原子炉冷却装置40は、電源未投入の状態にある。したがって、導入管45に設けられた閉塞部材45bおよび排出管46に設けられた閉塞部材46bは開いた状態であり、導入管45および排出管46は開通した状態となっている。一方、予備導入管50に設けた第1開閉弁51および第2開閉弁53は、予備導入管50を閉塞した状態となっている。 First, at all times, the reactor cooling system 40 is in a power-off state. Therefore, the closing member 45b provided on the introduction pipe 45 and the closing member 46b provided on the discharge pipe 46 are open, and the introduction pipe 45 and the discharge pipe 46 are open. On the other hand, the first on-off valve 51 and the second on-off valve 53 provided in the preliminary introduction pipe 50 are in a state of closing the preliminary introduction pipe 50 .

以上の状態においては、例えば原子炉停止時に原子炉10から崩壊熱が発生した場合、輻射熱によって上昇通路44内の気体が暖められる。そして暖められた気体が上昇通路44内を上昇し、上昇通路44に接続された排出管46の排出口46aから暖められた気体が排出される。また、気体の上昇によって上昇通路44内が負圧なると、下端において上昇通路44と連通している下降通路43から上昇通路44に対して気体が供給される。さらに下降通路43には、導入管45の導入口45aから取り込まれた外気が供給される。 In the above state, for example, when decay heat is generated from the reactor 10 when the reactor is shut down, the gas in the ascending passage 44 is warmed by radiant heat. The warmed gas rises in the rising passage 44 and is discharged from the discharge port 46 a of the discharge pipe 46 connected to the rising passage 44 . Further, when the inside of the ascending passage 44 becomes negative pressure due to the rise of the gas, the gas is supplied to the ascending passage 44 from the descending passage 43 communicating with the ascending passage 44 at the lower end. Further, the descending passage 43 is supplied with outside air taken in from the introduction port 45 a of the introduction pipe 45 .

以上により、原子炉冷却装置40においては、原子炉10で発生した崩壊熱が、導入管45の導入口45aから取り込まれた外気の自然循環によって受動的に冷却される。 As described above, in the reactor cooling system 40 , the decay heat generated in the reactor 10 is passively cooled by the natural circulation of outside air taken in from the introduction port 45 a of the introduction pipe 45 .

なお、上昇通路44を上昇して排出管46に供給された気体は、排出口46aから排出されるため、排出管46内の圧力は所定状態に保たれる。このため、排出管46に接続された予備排出管60に設けた第1空気作動弁61および第2空気作動弁62が開くことはない。 In addition, since the gas that ascends through the ascending passage 44 and is supplied to the discharge pipe 46 is discharged from the discharge port 46a, the pressure inside the discharge pipe 46 is kept at a predetermined state. Therefore, the first air-operated valve 61 and the second air-operated valve 62 provided in the preliminary exhaust pipe 60 connected to the exhaust pipe 46 are not opened.

次に、原子炉冷却装置40に電源を投入した場合の動作を説明する。図4は、実施形態に係る原子炉冷却装置40の構成図(その3)であって、原子炉冷却装置40に電源を投入した場合の動作を説明するための図である。この図に示すように、原子炉冷却装置40に電源を投入した場合、閉塞部材45bは導入口45aを閉塞し、閉塞部材46bは排出口46aを閉塞する。一方、予備導入管50に設けた第1開閉弁51および第2開閉弁53は、予備導入管50を開通させる。さらに予備導入管50に設けたターボ機械52が作動し、予備導入管50の予備導入口50aから取り込んだ空気(例えば外気)を、下降通路43側に向かって圧送する。 Next, the operation when the reactor cooling system 40 is powered on will be described. FIG. 4 is a configuration diagram (part 3) of the reactor cooling system 40 according to the embodiment, and is a diagram for explaining the operation when the reactor cooling system 40 is powered on. As shown in this figure, when the reactor cooling system 40 is powered on, the closing member 45b closes the introduction port 45a, and the closing member 46b closes the discharge port 46a. On the other hand, the first on-off valve 51 and the second on-off valve 53 provided in the preliminary introduction pipe 50 open the preliminary introduction pipe 50 . Furthermore, the turbo machine 52 provided in the preliminary introduction pipe 50 is activated, and the air (for example, outside air) taken in from the preliminary introduction port 50a of the preliminary introduction pipe 50 is pressure-fed toward the descending passage 43 side.

このような状態においては、原子炉10からの輻射熱によって上昇通路44内の気体が暖められると、暖められた気体が上昇通路44内を上昇し、上昇通路44に接続された排出管46に供給される。しかしながら、排出管46は閉塞部材46bによって閉塞されているため、排出管46および上昇通路44内の圧力が上昇する。これにより、上昇通路44に接続された予備排出管60の第1空気作動弁61が開き、続いて第2空気作動弁62が開き、これにより予備排出管60が開通する。そして、上昇通路44内の空気が予備排出管60の予備排出口60aから排出される。 In such a state, when the gas in the rising passage 44 is warmed by the radiant heat from the reactor 10, the warmed gas rises in the rising passage 44 and is supplied to the discharge pipe 46 connected to the rising passage 44. be done. However, since the discharge pipe 46 is blocked by the blocking member 46b, the pressure inside the discharge pipe 46 and the ascending passage 44 increases. This opens the first air-operated valve 61 of the preliminary discharge pipe 60 connected to the ascending passage 44, followed by the opening of the second air-actuated valve 62, thereby opening the preliminary discharge pipe 60. As shown in FIG. Air in the ascending passage 44 is discharged from the preliminary discharge port 60 a of the preliminary discharge pipe 60 .

さらに、予備導入管50に設けたターボ機械52からの圧送により、予備導入管50の予備導入口50aから取り入れた気体が、下降通路43に送り込まれ、下降通路43の下端において下降通路43と連通している上昇通路44に気体が送り込まれる。これにより、原子炉10で発生した崩壊熱は、予備導入管50の予備導入口50aから導入され、ターボ機械52によって圧送された気体(例えば空気であって外気でよい)によって冷却される。 Further, the gas introduced from the preliminary introduction port 50a of the preliminary introduction pipe 50 is sent into the descending passage 43 by pressure feeding from the turbo machine 52 provided in the preliminary introduction pipe 50, and communicates with the descending passage 43 at the lower end of the descending passage 43. Gas is fed into the ascending passage 44 that is in the air. As a result, the decay heat generated in the reactor 10 is introduced from the preliminary introduction port 50a of the preliminary introduction pipe 50 and cooled by the gas (for example, air, which may be outside air) pumped by the turbomachine 52 .

<実施形態の効果>
以上説明した実施形態によれば、冷却媒体である空気の自然循環経路を構成する下降通路43に、ターボ機械52を有する予備導入管50を接続させたことにより、下降通路43に対して気体を圧送することが可能である。これにより、自然循環経路が何らかの原因で閉塞された場合であっても、下降通路43に対して自然循環経路に対して気体を供給し続けることが可能であり、炉心11の崩壊熱を除去するために必要な冷却能力を維持し続けることが可能である。
<Effects of Embodiment>
According to the embodiment described above, the preliminary introduction pipe 50 having the turbomachine 52 is connected to the descending passage 43 forming the natural circulation path of air, which is the cooling medium, so that the gas is supplied to the descending passage 43. It is possible to pump. As a result, even if the natural circulation path is blocked for some reason, it is possible to continue supplying gas to the natural circulation path to the descending passage 43, thereby removing the decay heat of the core 11. It is possible to continue to maintain the cooling capacity necessary for

≪実施形態の変形例≫
図5は、実施形態の変形例に係る原子炉冷却装置の構成図であって、原子炉10とその周辺についての垂直方向の断面と、各配管の接続状態を示す図であり、原子炉冷却装置40’に電源を投入した場合の動作を説明するための図である。この図に示す変形例の原子炉冷却装置40’は、図2~図4を用いて説明した実施形態の原子炉冷却装置40に対して、湿分分離器55を設けた構成である。湿分分離器55は、予備導入管50において、第1開閉弁51とターボ機械52との間に配置する。
<<Modified example of the embodiment>>
FIG. 5 is a configuration diagram of a reactor cooling system according to a modification of the embodiment, showing a vertical cross-section of the reactor 10 and its surroundings, and a connection state of each pipe. It is a figure for demonstrating the operation|movement at the time of turning on a power supply to apparatus 40'. A modified nuclear reactor cooling system 40' shown in this figure has a configuration in which a moisture separator 55 is provided in the nuclear reactor cooling system 40 of the embodiment described with reference to FIGS. A moisture separator 55 is arranged between the first on-off valve 51 and the turbomachine 52 in the pre-introduction pipe 50 .

このような構成とすることにより、何らかの原因で原子炉10の外部に一次冷却剤L1としてのナトリウムなどの液体金属冷却剤が漏れ出した場合には、湿分分離器55によって水分を除去した気体を、下降通路43に供給して原子炉10の熱を冷却することが可能である。またこの場合、ターボ機械52の駆動に連動して、導入管45が閉塞部材46bによって閉塞される。このため、水分を含む外気の導入が遮断される。したがって、一次冷却剤L1であるナトリウムなどの液体金属冷却剤と水分とを接触させることなく、原子炉10の熱を冷却することができる。 By adopting such a configuration, if for some reason the liquid metal coolant such as sodium as the primary coolant L1 leaks out of the reactor 10, the moisture is removed by the moisture separator 55 and the gas is may be supplied to the downpass 43 to cool the heat of the reactor 10 . Further, in this case, the introduction pipe 45 is closed by the closing member 46b in conjunction with the driving of the turbomachine 52 . Therefore, introduction of outside air containing moisture is blocked. Therefore, the heat of the nuclear reactor 10 can be cooled without bringing the liquid metal coolant such as sodium, which is the primary coolant L1, into contact with moisture.

なお、本発明は上記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、一例として、原子炉はタンク型の高速増殖炉に限定されることはなく、他の高速増殖炉であったり、沸騰水型や加圧水型のものであってもよい。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Alternatively, it may be of a boiling water type or a pressurized water type. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration.

1…原子力プラント
10…原子炉
11…炉心
12…内側炉容器
13…外側炉容器
40…原子炉冷却装置
42…下降通路(自然循環通路)
44…上昇通路(自然循環通路)
45…導入管(自然循環通路)
45a…導入口(導入間の開口部)
45b…閉塞部材
46…排出管(自然循環通路)
46a…排出口(排出管の開口部)
46b…閉塞部材
50…予備導入管(予備配管)
50a…予備導入口(予備導入管の開口端)
51…第1開閉弁
52…ターボ機械
53…第2開閉弁
54…逆止弁
55…湿分分離器
60…予備排出管
61…第1空気作動弁(開閉弁)
62…第2空気作動弁(開閉弁)
L1…一次冷却剤(液体金属冷却剤)
G…不活性ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Nuclear power plant 10... Nuclear reactor 11... Core 12... Inner reactor vessel 13... Outer reactor vessel 40... Reactor cooling device 42... Down passage (natural circulation passage)
44 ... ascending passage (natural circulation passage)
45 ... Introductory pipe (natural circulation passage)
45a... Introduction port (opening between introductions)
45b... Closing member 46... Exhaust pipe (natural circulation passage)
46a ... discharge port (opening of discharge pipe)
46b... Closing member 50... Preliminary introduction pipe (preliminary pipe)
50a... Pre-introduction port (open end of pre-introduction pipe)
51 First on-off valve 52 Turbo machine 53 Second on-off valve 54 Check valve 55 Moisture separator 60 Pre-discharge pipe 61 First air operated valve (on-off valve)
62... Second air-operated valve (on-off valve)
L1... primary coolant (liquid metal coolant)
G... inert gas

Claims (14)

原子炉の熱を冷却するための冷却媒体の自然循環通路と、
前記自然循環通路に接続された予備配管と、
前記予備配管に設けられたターボ機械とを備え、
前記自然循環通路は、
前記冷却媒体の排出口に接続され前記原子炉の周囲を覆って配置された前記冷却媒体の上昇通路と、
前記冷却媒体の導入口に接続され前記上昇通路の外側を覆って配置され前記上昇通路の下端において前記上昇通路と連通する前記冷却媒体の下降通路とを備え、
前記予備配管は、予備導入管として前記下降通路に接続され、
前記ターボ機械は、前記予備導入管から前記下降通路に向かって冷却媒体を圧送する
原子炉冷却装置。
a natural circulation passage for cooling medium for cooling the heat of the reactor;
a preliminary pipe connected to the natural circulation passage;
and a turbo machine provided in the spare pipe,
The natural circulation passage is
a cooling medium rise passage connected to the cooling medium outlet and arranged around the reactor;
a cooling medium descending passage connected to the cooling medium inlet, arranged to cover the outer side of the ascending passage, and communicating with the ascending passage at the lower end of the ascending passage;
The preliminary pipe is connected to the descending passage as a preliminary introduction pipe,
The turbomachine pumps coolant from the pre-introduction pipe toward the descending passage.
Reactor cooling system.
前記予備導入管の開口端には、前記予備導入管を閉塞し、前記ターボ機械の駆動と連動して前記予備導入管を開通させる開閉弁が設けられている
請求項に記載の原子炉冷却装置。
2. The reactor cooling system according to claim 1 , wherein an open end of said preliminary introduction pipe is provided with an on-off valve that closes said preliminary introduction pipe and opens said preliminary introduction pipe in conjunction with driving of said turbomachine. Device.
前記開閉弁は、電動弁である
請求項に記載の原子炉冷却装置。
The reactor cooling system according to claim 2 , wherein the on-off valve is an electric valve.
前記予備導入管における前記下降通路との接続部側には、前記予備導入管を閉塞し、前記ターボ機械の駆動と連動して前記予備導入管を開通させる開閉弁が設けられている
請求項に記載の原子炉冷却装置。
An on-off valve that closes the preliminary introduction pipe and opens the preliminary introduction pipe in conjunction with driving of the turbomachine is provided on a side of the preliminary introduction pipe that is connected to the descending passage. The reactor cooling system according to .
前記予備導入管における前記下降通路との接続部には、前記下降通路側から前記予備導入管側への冷却媒体の流入を防止するための逆止弁が設けられている
請求項に記載の原子炉冷却装置。
2. A check valve according to claim 1 , wherein a connecting portion of said preliminary introduction pipe to said descending passage is provided with a check valve for preventing the cooling medium from flowing from said descending passage to said preliminary introduction pipe. Reactor cooling system.
前記自然循環通路は、前記上昇通路の上部に接続された排出管と、前記下降通路の上部に接続された導入管とを備え、
前記導入管と前記排出管の開口部には、前記ターボ機械の駆動と連動して前記開口部を閉塞する閉塞部材が設けられている
請求項に記載の原子炉冷却装置。
The natural circulation passage comprises a discharge pipe connected to the upper part of the ascending passage and an introduction pipe connected to the upper part of the descending passage,
2. The nuclear reactor cooling system according to claim 1 , wherein openings of said introduction pipe and said discharge pipe are provided with closing members that close said openings in conjunction with driving of said turbomachinery.
前記上昇通路には、予備排出管が接続されている
請求項に記載の原子炉冷却装置。
2. The reactor cooling system according to claim 1 , wherein a preliminary discharge pipe is connected to said ascending passage.
前記予備排出管における前記上昇通路との接続部側には、前記予備排出管を閉塞し、前記上昇通路側の圧力が前記予備排出管側の圧力よりも所定以上に高くなることにより前記予備排出管を開通させる開閉弁が設けられている
請求項に記載の原子炉冷却装置。
On the side of the connecting portion of the preliminary discharge pipe with the rising passage, the preliminary discharging is performed by closing the preliminary discharging pipe so that the pressure on the rising passage side becomes higher than the pressure on the preliminary discharging pipe side by a predetermined amount or more. 8. The reactor cooling system according to claim 7 , further comprising an on-off valve for opening the pipe.
前記予備排出管における開口端側には、前記予備排出管を閉塞し、前記上昇通路側の圧力が前記開口端側の圧力よりも所定以上に高くなることにより前記予備排出管を開通させる開閉弁が設けられている
請求項に記載の原子炉冷却装置。
An on-off valve is provided on the open end side of the preliminary discharge pipe to close the preliminary discharge pipe and open the preliminary discharge pipe when the pressure on the rising passage side becomes higher than the pressure on the open end side by a predetermined level or more. 8. The reactor cooling system of claim 7 , further comprising:
前記ターボ機械は、圧縮機である
請求項1に記載の原子炉冷却装置。
2. The reactor cooling system of claim 1, wherein the turbomachine is a compressor.
前記冷却媒体は、空気である
請求項1に記載の原子炉冷却装置。
The reactor cooling system according to claim 1, wherein the cooling medium is air.
前記予備導入管における前記ターボ機械よりも開口端側に、湿分分離器が設けられている
請求項に記載の原子炉冷却装置。
2. The nuclear reactor cooling system according to claim 1 , wherein a moisture separator is provided on the open end side of the preliminary introduction pipe with respect to the turbomachine.
原子炉と、
原子炉の熱を冷却するための冷却媒体の自然循環通路と、
前記自然循環通路に接続された予備配管と、
前記予備配管に設けられたターボ機械とを備え、
前記自然循環通路は、
前記冷却媒体の排出口に接続され前記原子炉の周囲を覆って配置された前記冷却媒体の上昇通路と、
前記冷却媒体の導入口に接続され前記上昇通路の外側を覆って配置され前記上昇通路の下端において前記上昇通路と連通する前記冷却媒体の下降通路とを備え、
前記予備配管は、予備導入管として前記下降通路に接続され、
前記ターボ機械は、前記予備導入管から前記下降通路に向かって冷却媒体を圧送する
原子力プラント。
a nuclear reactor;
a natural circulation passage for cooling medium for cooling the heat of the reactor;
a preliminary pipe connected to the natural circulation passage;
and a turbo machine provided in the spare pipe ,
The natural circulation passage is
a cooling medium rise passage connected to the cooling medium outlet and arranged around the reactor;
a cooling medium descending passage connected to the cooling medium inlet, arranged to cover the outer side of the ascending passage, and communicating with the ascending passage at the lower end of the ascending passage;
The preliminary pipe is connected to the descending passage as a preliminary introduction pipe,
The turbomachine pumps coolant from the pre-introduction pipe toward the descending passage.
nuclear plant.
前記原子炉は、
炉心と液体金属冷却剤とを収容する内側炉容器と、
内側炉容器を収容する外側炉容器と、
前記内側炉容器と前記外側炉容器との間に充填された不活性ガスとを含む
請求項13に記載の原子力プラント。
The reactor is
an inner reactor vessel containing a core and a liquid metal coolant;
an outer furnace vessel containing the inner furnace vessel;
14. The nuclear plant of claim 13 , including an inert gas filled between the inner reactor vessel and the outer reactor vessel.
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