JPH0237558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子炉に関し、特に炉心を中にいれ
た圧力容器と二次流体を蒸発させることにより一
次液体を冷却する少なくとも一つの蒸気発生器を
含む加圧水型原子炉に関する。

加圧水型原子炉に使用される蒸気発生器は“単
一径路式”のものを用いることができる。この式
の蒸気発生器では一次流体は一般に蒸気発生器の
上端から入つて下端から出る。単一径蒸気発生器
は一次流体が蒸気発生器の下端から入つて出るＵ
字管蒸気発生器と比較される。Ｕ字管蒸気発生器
では二次流体の質量は比較的大きいが、単一径路
蒸気発生器の場合には二次流体の質量は非常に小
さく実際に小形のプレート式蒸気発生器の場合に
100倍小さくなる。

例えば“二次回路の壁にリークを生じる等の緊
急時に、二次回路への供給ポンプを停止したり、
二次蒸気発生器に液体状態の二次流体を供給する
弁を急に閉じることが必要になるが、待機（スタ
ンバイ）回路または系が作用するまでの間に、二
次流体を蒸発させることにより、原子炉の残留出
力（原子炉を停止した時に炉心から発生し続ける
出力）を除くため、すなわち原子炉の温度上昇を
させるために一次流体を冷却する必要がある。

この場合、Ｕ字管型蒸気発生器の場合では、そ
の中にある二次流体の量が多いので一般に待機回
路が始動する前に原子炉の残留出力を除去するの
に十分であるが、このことは単一径路型の蒸気発
生器の中にある二次流体の量にはあてはまらな
い。

一次回路と二次回路の間の熱交換が単一径路型
の蒸気発生器によつて行われる場合には、蒸気発
生器内の二次流体の容量、従つて量が非常に少な
い。すなわち、この型の蒸気発生器内にある二次
流体の量が非常に少ないので、待機回路が始動す
る前は二次流体は蒸気状態にある。このことは、
単一径路型の蒸気発生器の熱的慣性は実質上ゼロ
と云うことができる。

従つて、加圧水型原子炉に使用する蒸気発生器
が単一径路型の場合には、蒸気発生器の熱的慣性
を増加して、緊急時に待機回路が有利な条件のも
とに作用するようにすることが重要であり、また
必要である。

従つて、本発明の目的は、上記した如き緊急条
件下に待機回路が始動するまでに一次回路の冷却
を確実にするに十分高い熱的慣性を二次回路に与
えるために、単一径路型の蒸気発生器を用いる原
子炉の二次回路を改良することにある。

本発明は、炉心を中に有する圧力容器を含む一
次回路と、蒸気発生器によつて一次回路を冷却す
る少くとも１つの二次回路よりなり、該蒸気発生
器は垂直な円筒状容器を有し、該容器内に上方主
室と下方主室を有し、これらの主室は該容器の中
央部に位置する管束によつて接続さており、前記
二次回路中に貯蔵タンクが前記蒸気発生器と平列
で且つ蒸気発生器と同じレベルに設けられてお
り、該貯蔵タンクは一定容量の二次流体を液体状
態で含有し、前記円筒状容器の中央管束部の下域
と永続的に接続され、その上方部に一定容量の二
次流体を気体状態で含有し、且つその上部が前記
円筒状容器の中央管束部の上域と永続的に接続さ
れていることを特徴とする原子炉である。

上記の記載から明らかなように、本発明におけ
る貯蔵タンクは蒸気発生器を出る気体状態の二次
流体により直接に圧縮された二次流体の貯蔵器を
構成し、貯蔵タンクが蒸気発生器と平列に配列さ
れているため蒸気発生器の慣性を増加させること
が可能となり、従つて緊急時に二次回路への供給
ポンプを停止したり、蒸気発生器を分離すること
が必要な場合に、待機回路の始動前に原子炉の残
留出力の除去の助けをすることができる。貯蔵タ
ンクと蒸気発生器の間は永続的に接続されている
ので、緊急時に貯蔵タンクによる原子炉の残留出
力の除去は人力の介在を必要とせずに行われる。

しかしながら冷却の故障の場合には、すなわち
蒸気管が破断するとたいていの貯蔵物は蒸気発生
器を通ることなく放出されるため原子炉を冷却し
て原子炉の再始動の危険を防ぐことに役立たな
い。

この発明の他の特徴により貯蔵タンク内で気体
二次流体の最低レベルの上に位置する熱交換器よ
りなる冷却回路が設けられて貯蔵タンクにいれら
れた二次流体により蓄積される熱を除去する。こ
の冷却回路は原子炉の残留出力を連続的に除去し
て高圧待機回路を省略することを可能にする。

各二次回路はまた一般に液体二次流体を蒸気発
生器に供給するための弁と気体二次流体をタービ
ンに供給するための弁を含む。この発明によりこ
れらの弁はそれを閉じると蒸気発生器と貯蔵タン
クにより構成されるシステムが残りの二次回路か
ら分離されるように位置していることが望まし
い。

この発明の第１実施態様により貯蔵タンクは蒸
気発生器の外側に位置する。

この実施態様の第１変形においいて貯蔵タンク
は隔壁を介して蒸気発生器に入る二次回路の部分
と連通する。

この実施の第２変形において蒸気発生器に入る
二次回路の部分は貯蔵タンクの下流側に位置する
ポンプを含む。

これらの両変形において隔壁及びポンプは分岐
供給を通る流動を変化することにより貯蔵タンク
内の流体レベルを調整することを可能にする。し
かしながら隔壁もポンプも貯蔵タンクと蒸気発生
器の間の分離手段を構成しない。

この発明の第２実施態様により、蒸気発生器は
両端に二つの環状の室を形成する垂直軸の円筒状
ケーシングを含み、二つの室は一次流体を中にい
れ環状の一群の管を介して接続され、二次流体は
軸方向の管により液体状態でケーシングに入り第
２の軸方向の管により気体状態でケーシングを離
れ、二つの軸方向の管は環状の室を横切り、貯蔵
タンクは一群の管によつて規制される中心の空間
に配置される。

下端において貯蔵タンクは較正穴を介して供給
水と結合され、上端により直接にケーシング内に
ある気体二次流体と結合される。

この発明はまたこの方式の原子炉に使用する蒸
気発生器に関する。

この発明を以下に添付図面を参照して二つの非
限定的な実施態様に関連してさらに詳細に説明す
る。ここで第１図はこの発明による貯蔵タンクを
含む加圧水型原子炉の一次回路及び二次回路の一
部の概略図であり、第２図はこの発明の第２実施
態様による貯蔵タンクを中にいれたTrepaud式の
蒸気発生器の縦断面図である。

第１図は非常に概略的に加圧水型原子炉の圧力
容器１０を示し、矢印方向に循環する冷却流体１
４は圧力容器１０の中に位置する炉心１２を横切
る。冷却流体１４は炉心における核分裂によつて
発せられる熱を引き出し、この熱は数個の一次回
路１８を介して蒸気発生器１６に伝達される。簡
単にするために第１図は単一の一次回路１８とそ
れに対応する蒸気発生器１６を示す。

第１図に示す蒸気発生器１６は単一経路蒸気発
生器であり、一次流体は蒸気発生器の上端に位置
する取入れ室２０から入り２４に概略的に表わさ
れた一群の管を横切つた後に蒸気発生器の下端に
位置する吐出し室２２から出る。一次流体が一群
の管２４を横切る時、一次流体は二次回路２８を
流れる二次流体２６と熱を交換する。それゆえ下
部取入口３０より液体状態で蒸気発生器１６に入
る二次流体２６は上部出口３２より気体状態で出
る。蒸気発生器１６から出る気体二次流体は二次
回路２８を介して二次回路が駆動する図示しない
−またはそれ以上のタービンに送られ、流体２６
によつて送られた熱エネルギーを電気エネルギー
に変換する。図示しない復水器により二次流体が
二次回路２８を介して蒸気発生器１６の下部取入
口３０に送られる前に蒸気状にある二次流体を液
化することが可能になる。蒸気発生器１６に液体
二次流体を供給する弁３６及び図示しないタービ
ンに気体二次流体を供給する弁３８は二次回路２
８にありそれぞれ蒸気発生器１６の上流側と下流
側にある。弁３６及び３８は原子炉の遮蔽容器４
０の外側に置かれるのが望ましい。

この発明により貯蔵タンク４２は二次回路２８
において蒸気発生器１６と平行でそれと同じレベ
ルに置かれる。もつと明確に言えば第１図の実施
態様において貯蔵タンク４２は蒸気発生器１６の
外側に位置し、供給弁３６と蒸気発生器１６の取
入口３０の間に配置される回路２８の部分にタン
ク４２の下端を接続する管４４を介してまた蒸気
発生器の出口３２と弁３８の間に位置する回路２
８の部分にタンクの上端を接続する管４６を介し
て回路２８に接続される。従つて、貯蔵タンク４
２の上部は蒸気発生器１６を出る気体二次流体と
管４６により直接に結合される。従つて貯蔵タン
ク４２の中にある二次流体２６はタンク４２と蒸
気発生器１６の間が管４４及び４６を介して永続
的に接続されている結果として蒸気発生器１６の
中の気体二次流体によつて圧縮される。

貯蔵タンク４２と蒸気発生器１６の中にある二
次流体の液相の間の接続は管４４に位置する絞り
４８ａによつて制御されるか管４４と蒸気発生器
１６の下部取入口３０の間で二次回路２８に位置
するポンプ４８ｂによつて増加されるかのどちら
かである。絞り４８ａ及びポンプ４８ｂは両方と
も第１図に示されるが、実際にはこれらの部材の
一方だけが使用されることは明らかである。それ
ゆえポンプ４８ｂも絞り４８ａも５０を通つて分
岐して供給される流れに作用することによつて貯
蔵タンクにおけるレベルを調整する役目をする。
絞り４８ａもポンプ４８ｂも貯蔵タンクと蒸気発
生器の間の分離手段を構成しない。

管５０は供給弁３６の上流側の二次回路２８と
タンク４２の二等分点の上に出る開口５２の間に
位置する。管５０は貯蔵タンクを回路２８によつ
て送られる液体二次流体と結合する。この結合は
弁５４によつて制御される。さらに二つの逆止め
弁５６と５８はそれぞれ主回路２８と管５０の弁
３６と５４の下流側に位置して二次流体を第１図
の矢印方向にだけ流動させる。

弁３６，３８及び５４が閉じている場合に貯蔵
タンク４２の中の熱を除去するために適当な冷却
液を送る補助冷却回路６０は貯蔵タンク４２の中
に位置するたとえばコイル形状の部分６２を具備
する。コイル部６２は液体状態の二次流体が最低
レベルN_Bを占める場合のレベルの上に位置する。

第１図の実施態様ではタンク４２は容器４０の
内部に位置している。しかしながらこの配置は限
定的ではないので容器４０の外側に位置してもよ
い。

原子炉の正常動作の間に炉心によつて発せられ
た熱は一次流体１４によつて引き出され一次回路
１８の各々において対応する蒸気発生器１６まで
送られる。二次回路２８の各々を循環する二次流
体は液体状態において各蒸気発生器１６に下部取
入口３０から入り気体状態において上部出口３２
から出る。そのとき二次流体はたとえば図示しな
い発電機と結合したタービンを駆動する。

タンク４２の上部を蒸気発生器１６の出口３２
の下流側に位置する二次回路２８の部分と直接結
合することにより、タンク４２の中にある液体状
態の二次流体は蒸気発生器を出る気体状態の二次
流体の圧力と同じ圧力となつている。それゆえタ
ンク４２を出る液体状態の二次流体のレベルを、
タンクと蒸気発生器の下部の間に接続された絞り
またはポンプの存在を心に留めて弁５４を作用さ
せることにより基準レベルすなわち平均レベル
N_Mにすることができる。

例えば、回路２８のタービン（図示せず）に近
い部分に漏れが生ずる等の緊急事態が生じた場合
には、核反応を緊急停止させ、弁３６，３８及び
５４を閉じる。この場合、炉心の残留出力（熱）
従つて、一次回路の残留出力を除去する必要があ
るが、本発明により並列に設けられた貯蔵タンク
４２の存在により、二次回路の熱的慣性が増大
し、すなわち、貯蔵タンク４２及び蒸発発生器１
６中の二次回路の液体のレベルを一定に保つこと
ができ、一次回路の残留出力は蒸気発生器１６と
タンク４２中の二次液体を加熱することによつて
除去することができる。また、第１図に示す本発
明の態様においては、緊急時には、タンク４２の
蒸気をコイル６２により復水させる冷却回路６０
を作動させて一次回路の残留出力を二次回路を経
て除くようになつている。この場合、冷却回路６
０が完全に作動するにはある程度の時間（遅延）
を要するが、本発明によるタンク４２の存在で熱
的慣性が大きくなつているので、この冷却回路６
０の作動の遅延が大きくてもそれが作動するまで
の間、炉心、従つて一次回路の冷却を有効に行う
ことができる。一次流体１４により蒸気発生器１
６まで送られる残留出力は蒸気発生器により二次
流体２６に送られそれからこの流体の自然循環に
よつて貯蔵タンク４２に送られれ、そこから冷却
回路６０によつて除去される。

供給ポンプが停止するような事態が起きると、
核反応を緊急停止させ、次いでタンク中の二次液
体が低レベルに達する前に弁３８を閉じ、それに
より再び前述の状態に達する。

二次回路２８が破断したと仮定すると蒸気発生
器１６とタンク４２の減圧が同時におこる。全体
の二次液体の一部だけが蒸気発生器を通り一次回
路の冷却は制限されたままであり、それにより核
反応の再始動を防ぐ。

第２図の実施態様では第１図を参照して説明し
た加圧水型原子炉の一次回路と二次回路の間の熱
の移動を確保するための蒸気発生器１１６を分離
して示す。この実施態様と前の実施態様の相違は
貯蔵タンク１４２が蒸気発生器１１６と平列でそ
の中に直接はいつていることにある。

さらに明確にいうと蒸気発生器１１６は
Trepaud式である。蒸気発生器は垂直軸の円筒状
ケーシング１６４よりなり中心の管状部と半球状
の両端部を具備する。ケーシング１６４の中心部
は半球状両端部の各々から二つの仕切り１６６に
よつて分離され、ケーシング１６４の中に一次流
体のための取入れ室１２０及び吐出し室１２２並
びに中間室１７６を形成する。一次流体の取入れ
室１２０及び吐出し室１２２はそれぞれ蒸気発生
器の上端と下端に位置する。取入れ室と吐出し室
は一次回路にそれぞれ取入口１７０と出口１７４
によつて結合される。中間室１７６は二次回路に
軸方向の取入れ管１７８及び軸方向の吐出し管１
８０を介して結合され、取入れ管と吐出し管はそ
れぞれ吐出し室１２２と取入れ室１２０を横切り
これらの各室が環状になるようにしている。

蒸気発生器１１６の軸に平行な一群の管１２４
は取入れ室１２０を吐出し室１２２と結合する。
一群の管１２４も環状に配置されその中に貯蔵タ
ンク１４２が配置される中心空間を形成する。

この実施態様において貯蔵タンク１４２の下部
は較正穴１８４を介して供給水と結合される。タ
ンク１４２の円錐台状になつた上部は軸方向の管
１８０の延長線上に中心開口１８６を具備し開口
により室１７６の上部に結合される。貯蔵タンク
供給水は管１５０を用いてこの開口を通るように
するのが望ましい。前の実施態様と同様に冷却回
路１６０があつて貯蔵タンク１４２の中に配置さ
れたコイル１６２を含みこのタンクにはいつてい
る二次流体の冷却を確保する 第２図を参照して説明する方式の蒸気発生器を
具備した原子炉の動作は第１図を参照して説明す
る原子炉の動作と同じである。

明らかにこの発明は上記に説明し表された実施
態様に限定されるものではなく、この発明の範囲
をこえることなく多くの変更を加えることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による貯蔵タンクを含む加圧
水型原子炉の一次回路及び二次回路の一部の概略
図であり、第２図はこの発明の第２実施態様によ
る貯蔵タンクを中にいれたTrepaud式の蒸気発生
器の縦断面図である。 １０……圧力容器、１２……炉心、１６……蒸
気発生器、４２……貯蔵タンク、１８……一次回
路、２８……二次回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉心を中に有する圧力容器を含む一次回路
   と、蒸気発生器によつて一次回路を冷却する少く
   とも１つの二次回路よりなり、該蒸気発生器は垂
   直な円筒状容器を有し、該容器内に上方主室と下
   方主室を有し、これらの上下主室は該容器の中央
   部に位置する管束によつ接続されており、前記二
   次回路中に貯蔵タンクが前記蒸気発生器と平列で
   且つ蒸気発生器と同じレベルに設けられており、
   該貯蔵タンクは一定容量の二次流体を液体状態で
   含有し、前記円筒状容器の中央管束部の下域と永
   続的に接続され、その上方部に一定容量の二次流
   体を気体状態で含有し、且つその上方部が前記円
   筒状容器の中央管束部の上域と永続的に接続され
   ていることを特徴とする原子炉。 ２ 該貯蔵タンクが液状の二次流体の最低レベル
   の上方に在る冷却熱交換器を含んでいる特許請求
   の範囲第１項記載の原子炉。 ３ 貯蔵タンクが蒸気発生器の外側に位置する特
   許請求の範囲第１項に記載の原子炉。 ４ 二次回路が、貯蔵タンクから該蒸気発生器の
   中央部の下域への二次流体の流れを制限する絞り
   板と結合している特許請求の範囲第３項に記載の
   原子炉。 ５ 二次回路が、貯蔵タンクから該蒸気発生器の
   中央部の下域への二次流体の流れを増加するポン
   プと結合している特許請求の範囲第３項に記載の
   原子炉。 ６ 二次回路が貯蔵タンク内の液体状態にある二
   次流体のレベルを調整する弁によつて制御された
   管と結合している特許請求の範囲第３項に記載の
   原子炉。 ７ 該管が該レベル調整弁の下流側でチエツクバ
   ルブと結合している特許請求の範囲第６項に記載
   の原子炉。 ８ 蒸気発生器が垂直軸の円筒状ケーシングを含
   み、ケーシングの両端に一次流体をいれた二つの
   環状の室から形成され二つの室は同様に環状の一
   群の管を介して接続され、二次流体が環状の室を
   横切る二つの軸方向の管により液体状態でケーシ
   ングに入つて気体状態でケーシングを離れ、貯蔵
   タンクが一群の管によつて規制される中心空間に
   配置されている特許請求の範囲第１項に記載の原
   子炉。 ９ 貯蔵タンクの下端が較正穴を介して液体状態
   の二次供給流体と連結し、貯蔵タンクが上端によ
   り直接にケーシング内にある気体状態の二次流体
   と連結している特許請求の範囲第９項に記載の原
   子炉。