JPH0298690A - 加圧水型原子炉の冷却装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は加圧水型原子炉、特に船舶に搭載される原子炉
を対象とした冷却装置に関するものである。

［従来の技術］ 原子力船に用いられる従来の加圧水型原子炉は、その−
例を第２図に示す如く、格納容器１内に格納された原子
炉容器２内に、−次系冷却ポンプ３によって一次冷却水
を流通させて炉心４から受けた熱を蒸気発生器５に伝え
ることにより、上記−次冷却水が一次系閉ループを再循
環するようにし、一方、二次冷却水を二次系主給水ポン
プ６により給水管７を通して蒸気発生器５に流し、発生
した蒸気を蒸気管８を介してタービンへ送った後、復水
させて二次系タンク９に集め、再び蒸気発生器５へ送る
ようにしてあり、通常運転時は上記主冷却系である二次
系主給水ポンプ６からの二次冷却水を蒸気発生器５へ送
り、発生した蒸気を取り出している。又、格納容器１を
内部温度の上がり過ぎから保護するために格納容器空調
系を設け、該格納容器空調系の熱交換器１８を格納容器
１内に配置して、格納容器１内の雰囲気を冷却するよう
にしている。

更に、上記型式の加圧水型原子炉では種々の安全対策が
とられている。すなわち、原子炉容器２が破壊事故（配
管破断事故）を起したときのために、非常用炉心冷却系
、非常用崩壊熱除去系、補助給水系、格納容器スプレィ
系、格納容器サンプ系等を設【ノており、原子炉容器２
が破壊事故を起して内部の一次冷却水が格納容器１内の
空気中に放出するような事態が生じると、原子炉容器２
内に、非常用炉心冷却系ポンプ１０により非常用冷却水
タンク１１内の冷ＦＪＩ水を供給すると共に、蒸気発生
器５に、非常用崩壊熱除去系ポンプ１２により非常用冷
却水タンク１１内の冷却水を、又、二次系補助ポンプ１
３により二次系タンク９内の水をそれぞれ送ることによ
って、崩壊熱を冷却するようにし、且つ格納容器スプレ
ィ系ポンプ１４により非常用冷却水タンク１１内の冷却
水を、格納容器スプレィ１５がら格納容器１内に散水す
ると共に、格納容器サンプ系ポンプ１６によって吸引し
た格納容器１内の水を格納容器サンプ系熱交換器１１で
冷却して循環させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題１ ところが、上述した従来の加圧水型原子炉の場合、格納
容器１内には空気が充満させであることから、原子炉容
器２に破壊事故が発生したときには、格納容器１内の圧
力はあまり上昇せず、破断口から高圧の一次冷却水が格
納容器１内に放出され続けるため、原子炉容器２内に冷
却水を入れて冷却さぜる非常用炉心冷却系が不可欠とな
っているほか、破断口から放出された水を再使用するた
めの格納容器サンプ系や格納容器内雰囲気を冷却する格
納容器スプレィ系が不可欠である。更に、これらの安全
系を動かすためには非常用の電源が必要である。又、事
故後、時間の経過とともに安全系の水位、温度等が大き
く変動するので、安定した冷却を維持するためには、最
終的に運転員の操作が必要である。したがって、従来の
方式では、冷却を長時間安定して維持するには限界があ
る。

そこで、本発明は、原子炉容器の破喰事故時の破断口か
らの一次冷却水の放出を短時間で少くするとともに、崩
壊熱及び−次冷却水の熱エネルギーの冷却を、非常用電
源を用いずにしがも運転員の操作を介在させることなし
に安定して維持できるようにしようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、内部に水を張っ
た格納容器内の水中に原子炉容器を格納させ、且つ該原
子炉容器に、圧ツノや温度の変動により吸熱部と放熱部
の間の管路を開くようにした自動作動弁を有する崩壊熱
冷却器を、上記吸熱部が炉心上方に、又、上記放熱部が
格納容器水中にそれぞれ位置するように装備してなる構
成とし、更に、格納容器水冷却器を設けて、格納容器水
の温度上昇を抑えて長時間にわたる冷却状態の安定した
維持が図れるようにする。

［作　　用１ 原子炉容器に破壊事故が発生した場合、原子炉容器内の
一次冷却水は格納容器内の水の中に放出させられるため
、−次冷却水の熱エネルギーが効率的に冷却される。又
、放出した一次冷却水により格納容器内の圧力が高くな
ると、原子炉容器内の圧力と格納容器内の圧力差が少く
なって、破断口からの放出が減少する。しかして、格納
容器内の圧力上昇または一次系のＬｔ力変動ないし温度
変動により崩壊熱冷却器の自動作動弁が開かれるため、
崩壊熱冷却器の水が自然循環させられて崩壊熱が水中に
放熱される。

格納容器内の水の母は多いので、格納容器内の温度上昇
は少なく、原子炉の崩壊熱を格納容器内で安定して冷却
することができる。更に崩壊熱の放熱により格納容器内
の水の温度が高くなると、格納容器水冷却器の水が自然
循環させられて、格納容器内の水のもつ熱エネルギーが
人気に放熱される。この場合、水を自然循環させて冷却
する方式であるため、非常用の電源は不要である。又、
炉心崩壊熱が減少して崩壊熱冷却器による放熱量以下に
なると、破断口からの一次冷却水の放出はなくなり、原
子炉は長時間にわたり安定した冷却状態を維持できるこ
とになる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、第２図に示す
加圧水型原子炉と同様に、原子炉容器２を格納容器１内
に格納しである構成においで、上記格納容器１内に、−
Ｆ記原子炉容器２の頂部が漬る程度のレベルまで水１９
を張って、原子炉容器２を水１９中に格納した構成とし
、又、上記原子炉容器２には、原子炉容器２が破壊事故
（配管破断事故）を起したときに炉心４部から放出され
る熱、すなわら、崩壊熱を水１９中に放熱するための崩
壊熱冷却器２２を設ける。なお、２５は上記格納容器１
内の水を冷却するためのもので、特に、格納容器１内の
水中に崩壊熱が放熱されたことにより水１９の温度が上
昇して来たときに、該水１９を冷却して格納容器１内を
長期間安定して冷却状態に維持させるために有効となる
格納容器水冷却器である。又、３１は格納容器１の本体
と蓋とを接合するためのフランジである。

上記崩壊熱冷却器２２は、加圧タンク２６と吸熱部２０
とを２本の管路２７．２８で連結し、一方の管路２７に
は、放熱部２１と、圧力や温度の変動によって開かれる
自動作動弁２９とを有し、更に上記吸熱部２０を炉心４
の上方に位置させると共に、上記加圧タンク２６、放熱
部２１、自動作動弁２９を水１９中に位置させた構成と
し、原子炉容器２の破壊事故による格納容器１内の圧力
玉貸又は原子炉容器内の一次冷却系の圧力変動ないし温
度変動によって上記自動作動弁２９が間かれたときに、
加圧タンク２６内の水が自然循環させられて吸熱部２０
で受けた崩壊熱を放熱部２１で水１９中に放熱させられ
るようにしである。

又、上記格納容器水冷却器２５は、吸熱部２３を格納容
器１内の水１９中における上記崩壊熱冷却器２２の放熱
部２１の上方に位置させると共に、放熱部２４を格納容
器１外の大気中に位置させ、加圧タンク３０の水を自然
循環させることにより、格納容器１内に放熱された崩壊
熱による格納容器１内の水１９の熱エネルギーを吸熱部
２３で受けて放熱部２４で人気へ放熱し、格納容器１内
の水１９を冷ＬＤして格納容器１内の温度上背を抑える
ようにしである。

上記構成としであるので、通常運転時には、格納容器１
内に張った水１９により、格納容器１及び原子炉容器２
が全体的に冷却されることになる。

かかる状態において、原子炉容器２に破壊事故が発生し
、原子炉容器２内の一次冷却水が原子炉容器２外へ放出
（漏出）するような事態が生じると、放出した一次冷却
水は格納容器１内に流出するが、格納容器１内には水１
９が入れて必って、原子炉容器２が水製けされた状態に
されているため、−次冷却水のもつ熱エネルギーは効率
よく水１９により冷却される。又、原子炉容器２から水
１９中に一次冷却水が放出することによって、格納容器
１内の水１９のレベルが上昇して圧力が高くなると、原
子炉容器２内の圧力と格納容器１内の圧力差が少くなっ
て破断口からの放出が少くなる。しかして、格納容器内
の圧力上昇又は−次系の圧力変動ないし温度変動により
崩壊熱冷ｆＪ］器２２の自動作動弁２９が自動的に開作
動させられる。このとき、崩壊熱冷却器２２は、吸熱部
２０が炉心４の上方の高温部に位置し、放熱部２１が低
温部である水１９中に位置しているため、自動作動弁２
９が開かれると内部の水に自然循環（対流）が起り、吸
熱部２０で受けた崩壊熱が放熱部２１で水１９中へ連続
して放熱されることになる。この際、崩壊熱冷却器２２
の吸熱部２０の圧力を高く設定しておくと、冷却器２２
内の水を沸騰させることなく安定して循環さけることが
できる。この単相（液相）の自然循環による冷却、すな
わち、液体を自然循環させて崩壊熱の格納容器水１９中
への放熱による冷却により、格納容器１内の水１９の温
度は上昇させられるが、格納容器水１９の熱容量が極め
て大きく且つ格納容器水１９の水量が多いので、該水１
９の上昇度合いが少なくてしばらくの間（１日間位）は
水１９による冷却状態を維持することができる。

これにより格納容器水１９の中での崩壊熱冷却により事
故発生から相当な時間安定した冷却状態を維持させるこ
とができる。

本発明では、−上述のように格納容器１内に水１９を張
って水１９による自然循環冷却を行うようにしているの
で、事故発生から格納容器内の温度上界を少なくでき、
しばらくの間（約１日）安定した状態に維持することが
できるが、格納容器１内の温度が上がり過ぎると、格納
容器１の破壊につながるので、長時間にわたる崩壊熱の
冷却により格納容器１内の温度が高くなってくると、格
納容器１内の崩壊熱冷却器２２の放熱部上方に吸熱部２
３を位置させるように配置した格納容器水冷却器２５に
より、水１９の熱エネルギーを大気へ放熱させるように
する。この場合、格納容器水冷ｆＪＩ器２５は、放熱部
２４が大気中に位置しているため、吸熱部２３が位置す
る水１９の温度が高くなると自然循環（対流）が起り、
吸熱部２３で受けた水１９の熱エネルギーが放熱部２４
で大気へ放熱されることにより、格納容器１内の水１９
が連続して冷却されることになる。これにより、原子炉
をきわめて長時間（１０日以上）安定して冷却すること
が可能となる。なお、上記格納容器水冷却器２５は、原
子炉容器２に破壊事故が起きていない通常運転時でも、
格納容器１内の水１９の温度が高くなれば内部の水が自
然循環させられて水１９を冷却するため、従来の如き格
納容器空調系を設けなくても格納容器１を高温から保護
することができる。

上述した如く、本発明では、格納容器１内の圧力上昇又
は原子炉容器内の一次冷却系の圧力変動ないし温度変動
により自動作動弁２９が開かれると、崩壊熱冷却器２２
が自然循環により自動的に運転され、更に格納容器水冷
却器２５も自動的に運転されるため、運転員の操作が不
要である。又、原子炉容器２から放出した一次冷却水の
熱エネルギーも炉心４部の崩壊熱も水１９の中に放熱さ
れ、更に水１９の熱エネルギーは格納容器水冷却器２５
により大気に連続的に放熱されるため、従来に比して冷
却効果が高く、又、原子炉の冷却に非常用の電源を必要
とせず、更に炉心崩壊熱が減少して、崩壊熱冷却器によ
る放熱量以下になると破断口からの一次冷却水の放出は
なくなるため、冷却状態を長時間安定して維持すること
ができる。

なお、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではな
く、たとえば、図面では崩壊熱冷却器２２のほかに格納
容器水冷却器２５を組み合わせて設けた場合を示したが
、格納容器１内の水の熱容量が大きいため、原子炉の崩
壊熱を格納容器１内で約１日間冷却維持できることから
短期日の冷却維持のためには、崩壊熱冷却器のみでも充
分であること、その地番発明の要旨を逸脱しない１１内
で種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の加圧水型原子炉の冷却装置に
よれば、次の如き優れた効果を発揮する。

（１）　　原子炉容器が破壊した場合、−次冷却水が格
納容器内に放出するが、格納容器内に水を入れて原子炉
容器を水漬けにした状態にしであるので、−次冷却水の
熱エネルギーを効率よく冷却することができ、又、格納
容器の圧力上昇により、破断口からの一次冷却水の放出
量が短時間で減少し、更に崩壊熱冷却器の除熱により、
放出を止めることができる。

（１１）−次冷却水の格納容器内への放出による圧力上
昇又は−次系の圧ノＪ変動ないし温度変動により崩壊熱
冷却器の自動作動弁が開かれて単相（液相）で自然循環
させることによって崩壊熱を自動的に水中に放熱させる
ようにしであるため、非常用電源および運転員の操作が
不要であると共に、格納容器内の水のωが多く且つ水の
熱容量が大きいので、格納容器内の水の温度上昇をしば
らくの間抑えることができて安定した冷却状態を維持さ
せることができる。

（００崩壊熱冷却器による格納容器内の水中への放熱に
より格納容器内の温度が上昇して来た場合は、格納容器
内の水の熱エネルギーを格納容器水冷却器の自然循環で
格納容器外へ連続的に放熱できるため、冷却状態を長時
間安定して維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加圧水型原子炉の冷却装置の一実施例
を示す概略図、第２図は従来例を示′ｇ概略図である。 １・・・格納容器、２・・・原子炉容器、４・・・炉心
、１９・・・水、２０・・・吸熱部、２１・・・放熱部
、２２・・・崩壊熱冷却器、２３・・・吸熱部、２４・
・・放熱部、２５・・・格納容器水冷却器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に水を張つた格納容器内の水中に原子炉容器
   を格納させ、且つ該原子炉容器に、圧力や温度の変動に
   より吸熱部と放熱部の間の管路を開くようにした自動作
   動弁を有する崩壊熱冷却器を、上記吸熱部が炉心上方に
   、又、上記放熱部が格納容器水中にそれぞれ位置するよ
   うに装備してなることを特徴とする加圧水型原子炉の冷
   却装置。
2. （２）格納容器水冷却器を、その吸熱部が崩壊熱冷却器
   の放熱部上方の格納容器内の水中に、又、放熱部が格納
   容器外に位置するようにして格納容器に設けた請求項（
   １）記載の加圧水型原子炉の冷却装置。