JPH02222879A - 自己作動型補助炉心冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は全電源喪失等の原子力発電プラントの異常時に
あっても、原子炉の健全性を確保することができるよう
に炉心を直接冷却する自己作動型補助炉心冷却装置に係
る。

（従来の技術） 原子炉は、如何なる状態にあっても炉を確実に停止させ
ることができること、また停止に際しては炉内で発生す
る核熱を円滑に冷却することが要求される。

そのため、多くの原子炉においては炉を停止させるため
の制御棒に対しては多重の安全保護装置を設けて１種々
の事故事象に対して的確に対応し得るものとしである。

また、炉停止後の崩壊熱を確実に除去するため１通常の
熱除去系とは別個の独立専用の冷却系を設けることが多
い１例えば補助炉心冷却装置は、全電源喪失等によって
原子炉がスクラムした後も炉内で発生する崩壊熱を除去
するために設けられている。

第３図は従来の補助炉心冷却装置を具えた原子炉を示す
、この図において、１は炉容器、２は炉心、３は炉容器
１内に収容され炉心２を冷却する冷却材、４は炉容器１
下部側面に設けられ冷却材の入口となる入口配管、５は
その上方に設けられ冷却材の出口となる出口配管、６は
前記入口配管４より上方に設けられ炉心２を前記炉容器
１に対して支持する炉心支持構体、７は流入口、８は通
流調整部、９は炉容器１上端開口を覆う遮蔽プラグをそ
れぞれ示している。

補助炉心冷却装置１０は、炉容器１上部プレナム内の冷
却材３中に浸漬された炉内冷却器１１と、この炉内冷却
器と遮蔽プラグ９を貫通する配管１０′によって連通さ
れ螺旋状をなす炉外冷却器１２とを有する。補助炉心冷
却装置１０内に充填される熱媒体は熱油槽特性に優れ、
ほかも万一炉冷却材と接触した場合にあっても化学的に
安定なものが選定される０例えば、原子炉が液体ナトリ
ウムを冷却材とする高速増殖炉である場合には、補助炉
心冷却装置１０の熱媒体として液体ナトリウムまたはナ
トリウムとカリウムの混合流体が使用される。また、補
助炉心冷却装置１０の熱媒体駆動は一般的に自然循環力
によってなされることが多い、これは、補助炉心冷却装
置の作動を必要とするのは、全電源喪失事故のように外
部からの駆動力を期待できないことが予想されるによる
。

方、炉外冷却器１２の冷却も前記と同様の理由によって
空気または不活性ガスの自然対流によるものとすること
が多い。

上記構成の従来の補助炉心冷却装置においては、原子炉
の平常運転中にあっても補助炉心冷却装置内の熱媒体が
自然循環し、炉冷却材から除熱し原子炉の熱効率を著し
く低下させる欠点がある。その対策として外部冷却器を
加熱し、自然循環を生じさせないようにすることが考え
られるが、このようにする時は加熱のために多くの電力
を消費し、結局原子炉の熱効率の低下を防止することは
できない、また、他の対策として補助炉心冷却装置の熱
媒体の循環経路に隔離弁を設け、Ｈ子炉の平常運転中は
前記隔離弁を閉鎖し自然循環を停止させることが考えら
れるが、このようにする時は炉外冷却器内の熱媒体が凝
固してしまい、異常発生時に前記隔離弁を開放しても直
ちに補助冷却装置を作動させることはできない。隔離弁
開放時に直ちに補助炉心冷却装置を作動させるには、結
局外部冷却器を加熱する必要があり電力の消費、原子炉
熱効率の低下を避けることはできない。

これ等の対策の欠点を補うものとして第３図に示すよう
に、外部冷却器１２を円筒状の冷却筒１３で覆い、外部
冷却器１２の上方に位置して前記冷却筒１３内に形状記
憶合金製のダンパ１４を設け、このダンパを原子炉の平
常運転中は前記冷却筒１３上端を閉鎖する位置に位置さ
せ、異常発生時には冷却筒内め温度上昇により開放する
位置に位置させるようにした炉心補助冷却装置が提案さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 上記構成の冷却筒１３およびダンパ１４を具えた補助炉
心冷却装置は、原子炉平常運転中はダンパ１４が冷却筒
閉鎖位置にあるため、空気または不活性ガスの自然対流
は防止され、外部冷却器１２と内部冷却器１１との温度
差は減少され、外部冷却器１２による熱損失は低減され
る。一方、原子炉停止時にはダンパ１４は冷却筒１３開
放位置にあり、前記空気等の対流は何等妨げられないか
ら、前記外部、内部筒冷却器１２．１１の温度差は大き
く崩壊熱の除去は円滑に行われる。

ところが、この構成の補助炉心冷却装置においても、原
子炉の平常運転中の冷却装置内の熱媒体の自然循環によ
る熱効率の低下は無視し得ず、また内外面冷却器間を接
続する配管からの熱損失も無視し得ない。

本発明は上記の事情に基づきなされたもので、原子炉平
常運転中の熱効率の低下がなく、しかも原子炉異常時に
は崩壊熱を確実に除去することができる自己作動型補助
炉心冷却装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （ｌＩ題を解決するための手段） 本発明の補助炉心冷却装置は、炉容器の上部プレナムの
冷却材中に浸漬された炉内冷却器と、この炉内冷却器と
２条の配管で連通され炉容器の上方に配置された炉外冷
却器と、この炉外冷却器を覆う両＠開放の冷却筒と、こ
の冷却筒の上部開口に設けられ原子炉平常運転中は閉鎖
され事故発生時に開放されるダンパとを有するものにお
いて。

前記炉内冷却器を前記炉外冷却器からの下降熱媒体を導
入する下降管と、この下降管に貫通される冷却器上部プ
レナムと、前記下降管の下端が貫通突出する冷却器下部
プレナムと、前記両プレナムに上下端を連通させた複数
の伝熱管と、前記下降管下端近傍に設けられた自己作動
型電磁石と、この自己作動型電磁石に対応して前記下降
管下端近傍の部位に可摺動に挿入され、前記下降管下端
近傍に設けた透孔に対応する直径方向の透孔およびこの
透孔と前記下降管内上方とを連通させる軸方向透孔を具
えた可動鉄心とによって構成したことを特徴とする。

（作用） 上記構成の本発明の自己作動型補助炉心冷却装置におい
ては、前記下降管を介して冷却器下部プレナムに入来し
た冷却器熱媒体は、下部プレナムから各伝熱管を通って
冷却塁上部プレナムに入り。

ここから出口管を通じて外部冷却器に流入する。

その間に原子炉冷却材と熱交換を行い昇温しで外部冷却
器内に流入するから、外部冷却器における熱媒体の凝固
は防止される。而して、熱媒体の流路は自己作動型電磁
石および可動鉄心の間隙によって制限されているから、
冷却装置の熱媒体による原子炉冷却材からの除熱は制限
され、原子炉熱効率の低下は必要最小限に押えられる。

一方、原子炉スクラム時には崩壊熱により炉外冷却器の
ダンパが開放される。また、崩壊熱による原子炉冷却材
の温度がキュリーポイントまで上昇すると、自己作動型
電磁石がその保持力を失い可動鉄心は落下し、各透孔を
通じて熱媒体の広い断面積の流路が形成され、内外面冷
却器管の自然対流が盛んになり崩壊熱の除去は良好に行
われる。

（実施例） 第３図と同一部分には同一符号を付した第１図は本発明
一実施例における炉内冷却器の縦断面図である。炉内冷
却器１１は炉外冷却ＷＩ（図示しない）に連通ずる配管
１０′と一体化した下降管２０と、この下降管２０下端
に連通し下降管と同心の円筒状をなす冷却器下部プレナ
ム２１と、この冷却器下部プレナム上面を閉鎖する下管
板２２と、前記下降管２０上部を同心的に包囲し円筒状
をなす冷却器上部プレナム２５と、この冷却器上部プレ
ナム下面を閉鎖する上管板２４と、下降管２０と同心の
複数の円周上に等配して設けられ、下管板２２、上管板
２４にそれぞれ上下端を固着された伝熱管２３と、前記
冷却器上部プレナム２５上面板に設けられ、外部冷却器
に連通ずる出口管２６と、各伝熱管２３の間隙によって
形成された炉内冷却器流通部２７とを有する。

上記構成の炉内冷却器１１において、下降管２Ｏの下端
は冷却器下部プレナム２１内に突出され、下端近傍内の
下管板２２上方にはキュリーポイント以上において磁力
を喪失する自己作動型電磁石３０が設けられている。ま
た、また、前記電磁石３０内径および下降管２０の前記
電磁石３０設置部より下方の内径は、下降管２０上部の
内径より大とされ、下降管２０下部には前記電磁石およ
び大径部内を摺動し、直径方向の透孔３６およびこれど
上面を連通させる透孔３５を具えた可動鉄心３１が挿入
されている６さらに、前記下降管２０の下端３４には前
記可動鉄心３１に対するストッパを形成する内フランジ
３３が設けられ、下部側面には前記可動鉄心３１が前記
内フランジに衝接して停止した時、前記直径方向の透孔
３６と合致する透孔３２が設けられている。

なお、炉外冷却器の図示は省略したが第３図に示した補
助炉心冷却装置と同様、冷却筒および形状記憶合金製の
ダンパを具えるものとしである。

上記構成の本発明の自己作動型補助炉心冷却装置におい
ては、原子炉の平常運転時には可動鉄心３１が自己作動
型電磁石３０に吸引されて上方にある。そのため、下降
管２０から入来した熱媒体の流路は自己作動型電磁石３
０と可動鉄心３１とにより制限されることとなる。下降
管２０を介して冷却器下部プレナム２１に入来した冷却
器熱媒体は、下部プレナム２１から各伝熱管２３を通っ
て冷却器上部プレナム２５に入り、ここから出口管２６
を通じて外部冷却器に流入する。その間に原子炉冷却材
と熱交換を行い昇温しで外部冷却器内に流入するから、
外部冷却器における熱媒体の凝固は防止される。而して
、前記のように熱媒体の流路は制限されているから、冷
却装置の熱媒体による原子炉冷却材からの除熱は制限さ
れ、原子炉熱効率の低下は必要最小限に押えられる。

一方、原子炉スクラム時には崩壊熱により炉外冷却器の
ダンパが開放される。また、崩壊熱による原子炉冷却材
の温度がキュリーポイントまで上昇すると、自己作動型
電磁石３０がその保持力を失い可動鉄心３１は落下して
内フランジ３３に衝接して停止する。これにより、透孔
３５．３６．３２を通じて熱媒体の広い断面積の流路が
形成され、内外面冷却器管の自然対流が盛んになり崩壊
熱の除去は良好に行われる。

第１図と同一部分には同一符号を付した第２図は本発明
の他の実施例の縦断面図である。この図において、可動
鉄心３１の上面には透孔３５と連通し、これと同心で配
管１０’内まで延長するスリーブ４３が設けられている
。このスリーブ上端近傍には透孔４２が設けられ、配管
１０′と出口管２６とは、前記可動鉄心３１が上昇位置
にある時に透孔４２と対向する部位でバイパス配管４０
によって連通されている。この実施例では、［子炉の平
常運転時には配管１０’と出口管２６とがバイパス配管
４０によって連通されている。そのため、補助炉心冷却
装置の熱媒体は原子炉冷却材の熱を著しく奪うことなく
、前記バイパス配管４０を介して自然循環し炉外冷却器
内における熱媒体の凝固を防止することができる。なお
、原子炉スクラム時には前記実施例と同様にして崩壊熱
の除去がなされ１Ｍ子炉の健全性を維持することができ
る。

［発明の効果］ 上記から明らかなように本発明の自己動作型補助炉心冷
却装置においては、原子炉の平常運転中は原子炉冷却材
から熱を著しく奪うことなく炉外冷却器の熱媒体を液状
に保持することができるので、従来の補助炉心冷却装置
に比し原子炉の熱効率を格段に向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明一実施例の炉内冷却器の縦断面図、第
１図Ｂはその一部を拡大して示す縦断面図、第２図は他
の実施例の炉内冷却器の縦断面図、第３図は従来の補助
炉心冷却装置の全体を示す縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉容器の上部プレナムの冷却材中に浸漬された炉内冷却
   器と、この炉内冷却器と２条の配管で連通され炉容器の
   上方に配置された炉外冷却器と、この炉外冷却器を覆う
   両端開放の冷却筒と、この冷却筒の上部開口に設けられ
   原子炉平常運転中は閉鎖され事故発生時に開放されるダ
   ンパとを有するものにおいて、前記炉内冷却器を前記炉
   外冷却器からの下降熱媒体を導入する下降管と、この下
   降管に貫通される冷却器上部プレナムと、前記下降管の
   下端が貫通突出する冷却器下部プレナムと、前記両プレ
   ナムに上下端を連通させた複数の伝熱管と、前記下降管
   下端近傍に設けられた自己作動型電磁石と、この自己作
   動型電磁石に対応して前記下降管下端近傍の部位に可摺
   動に挿入され、前記下降管下端近傍に設けた透孔に対応
   する直径方向の透孔およびこの透孔と前記下降管内上方
   とを連通させる軸方向透孔を具えた可動鉄心とによって
   構成したことを特徴とする自己作動型補助炉心冷却装置
   。