JPH0434041B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、加圧水型原子炉に関し、特に、加圧
水型原子炉の蒸気発生器内の一次冷却水回路（以
下、単に「一次回路」と称する）と二次冷却水回
路（以下、単に「二次回路」と称する）と間で生
じる管の流体漏れを制御するための方法および装
置に関する。

少くとも２つの蒸気発生器を有する加圧水型原
子炉による原子力発電所の運転休止中は、一次回
路からの熱の除去が蒸気発生器を通して行われる
限り、蒸気発生器の二次回路内には、蒸気発生器
内の二次冷却水の温度に対応する飽和圧が存在す
る。蒸気発生器の一次側の冷却水は、二次側より
僅かに高い温度を有しており、該一次冷却水の飽
和圧より実質的に高い圧力を創生する加圧器に接
続されることにより過冷却状態に保たれる。この
ような条件下から必然的に、蒸気発生器内の一次
側の圧力は二次側の圧力より高くなる。

蒸気発生器内において伝熱管の流体漏れが生じ
ると、漏れを起している蒸気発生器の放射能を帯
びた一次冷却水が該蒸気発生器の二次側へ流入
し、該蒸気発生器に溢汪が生じ、放射能の放出を
起すことになる。

このような現象を制御するための従来の方法に
おいては、蒸気発生器の一次側と二次側との間の
圧力差を減少させることによつて原子力発電装置
の休止中における漏れの発生を減少させることが
行われている。そのような漏れを防止するために
一次側と二次側の圧力を完全に平衡化すること
は、一次冷却水を過冷却し、その結果として一次
回路内に飽和状態を創生することによつて可能と
される。しかし、そのような飽和状態は、炉心の
冷却を保証することを困難にするので極めて望ま
しくない。

そこでこの問題を解決する方法として、漏れを
起している蒸気発生器の二次回路の蒸気および供
給水導管を遮断することによつて該蒸気発生器を
隔離し、二次回路内へガスを注入して二次回路内
の圧力を高め、二次側の圧力が一次側の圧力と等
しくなるようにする方法が提案されている。この
目的に使用すべきものとして提案されているガス
としては、例えば窒素ガスなどの不凝縮性ガスが
ある。しかしながら、加圧器に故障が生じたとき
や、一次冷却水に圧力損失が生じた場合、あるい
は、二次回路内圧力が増大しすぎた場合、そのよ
うなガスが二次回路から一次回路へ漏入するおそ
れがあり、特にそのような漏入が、蒸気発生器の
頂部近くで生じると、ガスが蒸気発生器の頂部内
に溜まる。ガスが窒素または他の不凝縮性ガスで
ある場合、一次回路および原子炉容器内に空隙を
生じさせる結果となる。そのような空隙は、一次
冷却水ポンプの作動を不能にし、一次冷却水を排
出させてしまうので炉心の冷却操作を不能にする
結果となる。

更に、窒素など、大抵のガスは、得られる量に
限度があるので、冷却サイクルが完了しないうち
にガスが欠乏することもあり得る。また、そのよ
うなガスは、大きな貯留容器を必要とし、保持す
るのに費用がかかる。

発明の概要 本発明の目的は、上記のような漏れを制御し、
二次回路から一次回路への漏れが生じた場合、一
次回路および原子炉容器内に空隙が生じないよう
にする方法を提供することである。

本発明の他の目的は、炉心冷却期間が終了しな
いうちに、漏れ制御法に用いられるガスの欠乏を
生じるおそれがないようにした上記型式の漏れ制
御方法を提供することである。

本発明の他の目的は、簡単で、経済的であり、
加圧ガスの容器を保管する必要のない上記型式の
漏れ制御方法を提供することである。

本発明の他の目的は、上記漏れ制御方法を実施
するための装置を提供することである。

実施例の説明 第１図を参照すると、一般に貫流型と称される
蒸気発生器１０が示されている。本発明の教示に
従つて構成された蒸気発生器１０は、原子炉の炉
心（図示せず）から導入ノズル１４を通して加熱
された冷却水を供給されるようになされた直立殻
体１２から成つている。冷却水は、排出ノズル１
６を通して原子炉へ戻される。

殻体１２内には、炉心からの加熱された冷却水
を通す複数の伝熱管２２（以下、単に「管」とも
称する）が垂直に延設され、それらの上下端にお
いて上側管板１８および下側管板２０と通常の支
持板（図示せず）によつて固定されている。図示
の型式の蒸気発生器には、通常、16000本以上の
管が設けられているが、第１図には数本の管だけ
が示され、そのうちの１本だけが、説明の便宜上
拡大されて示されている。

供給水は、供給水入口２４を通して蒸気発生器
へ導入され、供給水から生成された蒸気は、蒸気
出口２６を通して排出される。供給水は、蒸気発
生器へ導入された後、下側管板２０にまで流下
し、次いで各管２２の外周面の周りに沿つて上側
管板１８にまで上昇し、慣用の邪魔板（図示せ
ず）等により再び蒸気出口２６にまで下降せしめ
られる。周知のように、蒸気は、管２２の周りを
流れる供給水が管２２内の高熱エネルギーの冷却
水と熱交換することによつて生じる。二次回路
は、供給水を蒸気発生器へ供給する導管と、供給
水から発生した蒸気を排出する導管と、蒸気発生
器内の供給水および蒸気によつて占められる領域
を含む。供給水入口２４および蒸気出口２６に
は、蒸気発生器をその内部以外の二次回路から隔
離するめに蒸気発生器内への供給水および蒸気発
生器からの蒸気の流れを遮断するための弁２８，
３０がそれぞれ設けられている。

一次回路は、原子炉の炉心を冷却し、炉心の熱
エネルギーを冷却水に与えるために、冷却水を蒸
気発生器の排出ノズル１６から原子炉へ搬送し、
原子炉から導入ノズル１４へ戻すための導管と、
蒸気発生器内の冷却水通流領域（伝熱管２２）を
含む。導入ノズル１４を通して蒸気発生器へ戻さ
れた冷却水は、伝熱管２２へ通され、伝熱管２２
の周りを通る供給水と熱交換して供給水に熱エネ
ルギーを与えて蒸気を発生させ、冷却水自身は冷
却されて再び炉心へ循環される。

一次冷却水を搬送する管２２が、例えば第１図
に参照番号３２で示されるように破損し、破断し
た穴から二次回路側へ流体（冷却水）が漏れるこ
とがある。そのような管の破損が生じると、その
漏れを修理するために加圧水型原子炉装置を休止
させなければならないが、その休止期間中、放射
性一次冷却水の二次回路への漏れを防止すること
が望ましい。

二次回路は、常態では、蒸気を発生させるため
に飽和圧またはそれに近い圧力に維持されてい
る。一次冷却水を液相に維持して炉心の冷却操作
を継続し、一次冷却水ポンプ（図示せず）作動を
継続させるように適当な一次冷却水の流れを維持
するべく一次冷却水の圧力を飽和圧より高い圧力
に維持するために一次冷却水は、平常運転中は二
次回路の圧力より高い圧力に保たれている。この
ように常態では二次回路の圧力は低いので二次回
路の圧力を一次回路の圧力に匹敵するように増大
させないかぎり、放射性の一次冷却水が管の破損
部３２を通つて二次回路へ流入する。放射性の一
次冷却水による二次回路の汚染を防止するため
に、供給水導管２４および生蒸気導管２６の遮断
弁２８，３０を閉止し、蒸気発生器１０を二次回
路の残部から隔離する。もちろん、ブローダウン
導管、再循環導管およびドレン導管などの他の補
助導管も隔離すべきである。次いで、蒸気発生器
１０内の二次回路側の圧力を一次回路側の圧力に
まで増大させるめに蒸気発生器１０内の二次回路
側へガスを注入する。その結果、二次回路の全圧
は、蒸気空間３８内の蒸気飽和圧とガス分圧の合
計となる。

しかしながら、二次回路の圧力を増大させる
と、その圧力は、反対に二次回路から一次回路へ
流体を漏入させるほどに増大されてしまう可能性
がある。また、一次回路へそのような逆漏入は、
一次回路の加圧器（図示せず）が故障して一次回
路内の所定圧を維持できなくなつた場合にも生じ
る。二次回路の圧力を増大させるために二次回路
内へ注入されるガスが不凝縮性のガスであるとす
れば、そのような不凝縮性ガスが一次回路内へ漏
入した場合、一次回路および原子炉容器内に空隙
層を生じ、その結果、一次冷却水ポンプの作動を
不能にするとともに、炉心への一次冷却水の供給
不足を起す。しかしながら、蒸気であれば、凝縮
するのでそのような空隙層を形成せず、従つて、
一次冷却水や一次冷却水ポンプにそのような有害
作用を及ぼさない。従つて、本発明によれば、た
とえ一次回路への逆漏れが生じたとしても、一次
回路内に空隙層が発生しないようにするために、
二次回路の圧力を増大させるのに二次回路へ注入
するガスとして蒸気を用いる。

更に、本発明によれば、別の種類のガスを保管
する必要性を回避するという目的でも、注入ガス
として蒸気を使用する。なぜなら、蒸気であれ
ば、水を加熱することによつて即座に得られるの
で、十分な量の注入ガスを確保することができる
からである。

第１図には、そのような蒸気を注入するための
本発明の方法および装置が概略的に示されてい
る。この装置は、蒸気発生器１０内の高い位置、
即ち、上側管板１８の直ぐ下の二次回路側へ蒸気
を注入するための噴出口３６を有する流体搬送導
管３４を備えている。上側管板１８の直ぐ下のと
ころには、その下の飽和水を被つて二次蒸気空間
３８が形成される。二次蒸気空間３８と二次飽和
液４０との境界は符号４２で示されている。流体
導管内を通して流体の流れを生じさせるために第
１図に示されるように自然循環を用いてもよく、
あるいはポンプによる強制循環を用いてもよい。

一次冷却水は過冷却されており、従つて、注入
された蒸気は、一次冷却水の温度（177℃程度）
より高い温度（232℃程度）を有しているので、
管２２の外壁に接触すると凝縮する傾向がある。
従つて、二次回路の圧力を一次冷却水の圧力に等
しい値に維持するために蒸気を注入し続けなけれ
ばならない場合がある。そのような場合、注入蒸
気が二次液体４０以外の供給源から生成されるも
のであるとすると、二次液体のレベル４２（液
面）が蒸気発生器１０内で上昇することになる。
従つて、二次蒸気空間３８を維持するのに十分な
だけ二次液体４０が蒸気発生器１０から排出（ド
レン）されるまで時折常閉弁４６を開放すること
によつて二次液体４０をブローダウン導管４４を
通して放出（ブローダウン）させなければならな
い場合がある。このようなブローダウンの必要性
を回避するためには、二次回路に追加の水が加え
られることがないように、蒸気を生成する水を二
次回路から取入口４８を通して吸引することが好
ましい。注入用蒸気を生成するための手段とし
て、例えばボイラーや、内部加熱器や、符号５０
で概略的に示される外部の間接加熱器を導管３４
に設ける。所望ならば、蒸気発生器１０の二次回
路空間内に加熱器を設けることも考えられる。

第２図には、本発明の原理を組入れたＵ字管型
蒸気発生器５２が示されている。この種の蒸気発
生器においては、その伝熱管束は複数のＵ字管５
４から成つており、それらの管の入口端５６も、
出口端５８も、管板６２のところで蒸気発生器５
２の底部６０に開口している。一次冷却水は、蒸
気発生器の殻体の下側半球状ヘツド６６の一側に
設けられたノズル６４を通つて流入して各管５４
の入口５６に入り、管の出口５８およびヘツド６
６の他側に設けられたノズル６８を通つて流出す
る。入口５６と出口５８の間には仕切板７０が設
けられている。図示を簡略にするために、第２図
には１本だけの管５４を拡大して示してある。代
表的なＵ字管型蒸気発生器の高さは、12ｍ程度で
ある。管５４は、蒸気発生器５２内をその頂部の
下方まで垂直に約６ｍ延長している。従つて、管
５４の頂部から上方へ約６ｍに亘つて延長する二
次蒸気空間７２が設けられている。

二次回路の供給水は、通常、管５４の頂部より
僅かに上方または下方の部位で例えば弁７６を有
する供給水導管７４を通して蒸気発生器内へ導入
される。次いで、供給水は、慣用の邪魔板（図示
せず）などを介して管板６２にまで下方へ導か
れ、次いで管５４と熱交換関係をなして上方へ導
かれ、管５４内の一次冷却水から熱を受取る。か
くして、供給水から発生し分離した蒸気は、蒸気
発生器の頂部から導管７８および弁８０を通つて
流出する。

第１図の実施例に関連して説明した漏れ制御方
法および装置は、第２図のＵ字管型蒸気発生器に
もあてはまる。即ち、先に述べたように、蒸気が
管５４の外壁に接触すると、凝縮する傾向が大き
くなるので、追加の注入蒸気を供給するために追
加のエネルギーを必要とする。そのような凝縮を
最少限にするために、Ｕ字管型蒸気発生器に特に
適する本発明の好ましい実施例によれば、蒸気発
生器５２内の二次液体のレベル８２を管５４の高
さより高い位置に維持し、蒸気が管の外壁と接触
するのを防止するために蒸気を導管８４を通して
噴出口８６から管５４の上方の二次蒸気空間７２
内へ注入する。本発明に従つて蒸気を注入する場
合、蒸気が管５４の壁に接触するのを防止するた
めに、蒸気発生器内の水のレベル８２を管５４の
高さより少くとも15.2cm（6in.）高いところに維
持することが好ましい。

導管８４は、蒸気発生器から取入口８８を通し
て二次液体を吸引し、それを噴出口８６から噴出
するようになされており、第１図の実施例の加熱
手段５０と同様の加熱手段９０を備えているが、
導管８４内にはポンプ９２が設けられている点で
第１図のものと異る。ポンプ９２は、流体を強制
循環させるので、導管８４の径を小さくすること
ができ、従つてスペースを節約することができ
る。もちろん、第１図に示された導管３４にも、
ポンプのような強制循環手段を設けてもよい。第
１図の自然循環式の導管３４は、ポンプなどに生
じる機械的故障の問題を排除するという利点があ
る。所望ならば、Ｕ字管蒸気発生器の導管８４を
自然循環式としてもよい。

蒸気発生器５２の運転休止を必要とするような
漏れが生じた場合、一次冷却水の故障を防止する
とともに、炉心の冷却不足を生じる原因となる蒸
気空隙層の発生を回避するために、一次冷却水の
圧力を飽和圧より少し高い圧力に維持したまま
で、運転中の蒸気発生器を通して、一次冷却水の
温度を１時間当りおそらく28℃〜56℃の割合で低
下させることができる。その場合、一次回路内の
飽和温度は、例えば、73Kg／cm²の圧力に対応する
加圧器（図示せず）を用いて一次回路の圧力を11
Kg／cm²増大させて84Kg／cm²にすることができる。
二次回路の温度は一次回路の温度と実質的に同じ
であるから、二次回路の圧力は飽和圧即ち73Kg／
cm²である。そのような場合、蒸気発生器の二次蒸
気空間７２に蒸気を注入して、二次回路内の圧力
を11Kg／cm²増大させて一次冷却水の圧力に等しく
なるようにすることが必要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を組入れた蒸気発生器の概略
断面図、第２図は本発明を組入れた別の型式の蒸
気発生器の概略断面図である。 １０，５２……蒸気発生装置、２２，５４……
管、２４，７４……供給水入口導管、２６，７８
……生蒸気出口導管、２８，３０，７６，８０…
…弁、３４，８４……流体搬送導管、３６，８６
……噴出口、３８，７２……二次蒸気空間、４
２，８２……二次冷却水のレベル、４８，８８…
…取入口、５０，９０……加熱器、９２……ポン
プ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも２つの蒸気発生器を有する加圧水型
   原子炉装置の蒸気発生器内の一次回路と二次回路
   との間での流体漏れを制御するための方法であつ
   て、 漏れを起こしている蒸気発生器の二次回路に接
   続されている生蒸気導管及び供給水導管を遮断
   し、該漏れを起こしている蒸気発生器の二次回路
   から得られた水を加熱することによつて蒸気を生
   成し、該蒸気発生器の二次回路内の圧力を一次回
   路の圧力と少くとも同じ圧力にまで増大させるた
   めに該二次回路へ蒸気を注入することから成る方
   法。 ２ 前記各蒸気発生器は、複数の管から成る一次
   回路管束を有し、該各管の入口と出口がいずれも
   該蒸気発生器の底部に開口しており、各管の高さ
   は、管の頂部と蒸気発生器の頂部との間に二次蒸
   気空間が形成されるように定められている型式の
   蒸気発生器である特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ３ 前記二次回路内の水のレベルを前記各管の頂
   部より上に維持することから成る特許請求の範囲
   第２項に記載の方法。 ４ 前記各蒸気発生器は、Ｕ字管型であり、該管
   の入口及び出口がいずれも蒸気発生器の底部に開
   口しており、前記二次回路の水のレベルは該管の
   頂部より上に維持されており、前記蒸気注入操作
   は、蒸気を該水のレベルの上の空間内へ注入する
   ことから成る特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ５ 一次回路管束と、二次回路管束とを備えた少
   くとも２つの蒸気発生器を有する加圧水型原子炉
   装置に接続された蒸気発生器において、 該二次回路の圧力を一次回路の圧力にまで増大
   させるために蒸気を二次回路内へ注入するための
   蒸気注入装置を備えており、該蒸気注入装置は、
   蒸気を生成するために前記二次回路からの水を加
   熱するための加熱器と、該蒸気を二次回路へ搬送
   するために該二次回路へ開口した噴出口を有する
   蒸気搬送導管とから成ることを特徴とする蒸気発
   生器。 ６ 前記蒸気搬送導管内に流体を強制循環させる
   ためのポンプが該蒸気搬送導管に接続されている
   特許請求の範囲第５項に記載の蒸気発生器。 ７ 前記管束の各管は、前記蒸気発生器の底部に
   開口した入口及び出口を有しており、各管の高さ
   は、該管の頂部と蒸気発生器の頂部との間に二次
   蒸気空間が形成されるように定められている特許
   請求の範囲第５項に記載の蒸気発生器。 ８ 前記蒸気発生器の噴出口は、前記各管の上方
   に配置されている特許請求の範囲第７に記載の蒸
   気発生器。 ９ 前記蒸気搬送導管は、前記二次回路から蒸気
   を生成するための水を吸引するように前記各管の
   頂部より下方の部位において該蒸気発生器に開口
   した取入口を有している特許請求の範囲第８項に
   記載の蒸気発生器。 １０ 前記蒸気搬送導管内に流体を強制循環させ
   るためのポンプが該蒸気搬送導管に接続されてい
   る特許請求の範囲第９項に記載の蒸気発生器。 １１ 少くとも２つの蒸気発生器を有する加圧水
   型原子炉装置に接続された蒸気発生器において、 前記加圧水型原子炉装置から冷却水を供給され
   る直立殻体と、 該殻体の内部領域内に配置され、前記加圧水型
   原子炉装置に接続された、冷却水を通すための複
   数の管から成る一次回路と、 前記殻体の内部領域であつて、前記各管の外側
   周りの領域に連通した供給水導管及び蒸気導管
   と、 該供給水導管及び蒸気導管に設けられた遮断弁
   と、 前記一次回路内に過冷却状態を維持したままで
   前記二次回路の圧力を一次回路の圧力にまで増大
   させるために二次回路内の水から生成された蒸気
   を該二次回路内へ注入するための蒸気注入装置
   と、 から成る蒸気発生器。