JPH0653999U - 軽水型原子炉の炉心冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽水型原子炉の炉心冷却装置に係り、原子炉
格納容器の外部への原子炉圧力容器内の蒸気等の漏洩を
防止して安全性の向上を図る。 【構成】 原子炉格納容器の内部に仕切壁を収容状態の
冷却水貯蔵タンクと、該冷却水貯蔵タンクの仕切壁を貫
通して原子炉圧力容器に接続される給水用配管と、警戒
水位を検出する水位検出手段によって給水用配管を開通
状態とする作動弁とを具備しており、炉水位が低下した
ときに冷却水を注入して炉心を冷却するとともに、万一
の給水用配管の破断時に、原子炉圧力容器から漏洩する
蒸気等を原子炉格納容器内に貯留する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、軽水型原子炉の炉心冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、軽水型原子炉においては、万一の大規模な冷却材喪失事故を想定した 安全設備として、原子炉格納容器の外部に冷却水貯蔵タンクを配設し、原子炉圧 力容器内部の炉水位が警戒水位を下回って下降したときに、その水位を液位計等 により検出してその検出信号によってポンプを駆動することにより、冷却水貯蔵 タンクから炉心に給水する冷却装置（非常用炉心冷却装置）を採用している。こ の場合、冷却水貯蔵タンクから原子炉圧力容器に至るまでの配管は、原子炉格納 容器の壁面を貫通するように配されるので、その貫通部分の近傍に隔離弁を配設 している。このように隔離弁を設けることにより、原子炉格納容器の内外におけ る配管系を分離でき、それぞれの配管に破断等の不具合が発生したときに、該隔 離弁を閉鎖することによって、相互に不具合の影響が及ぶのを回避するようにな っている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のような冷却装置では、原子炉格納容器の外部において配 管の破断が生じた場合にあっては、隔離弁が閉鎖されるまでの間に原子炉圧力容 器内の圧力によって、原子炉圧力容器内部の放射性物質を含有した蒸気等が漏洩 することが考えられるので、安全性の向上のために、配管系のあらゆる箇所を監 視する細密な破断検出システムの配設や、万一の際に閉鎖される隔離弁の即応性 ・信頼性の向上等を図らなければならなかった。

【０００４】 本考案は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、原子炉格納容器を貫 通する配管を排除することにより、信頼性、安全性等を向上した軽水型原子炉の 炉心冷却装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、原子炉圧力容器の炉水位が警戒水位を 下回ったときに冷却水を原子炉圧力容器内部に注入して炉心を冷却する装置であ って、原子炉圧力容器を収納する原子炉格納容器の内部に少なくとも一部の仕切 壁を収容状態とされ炉水位より上方に液位を有する冷却水貯蔵タンクと、該冷却 水貯蔵タンクの仕切壁を貫通状態に配されて原子炉圧力容器に接続される給水用 配管と、該給水用配管の中途位置に取り付けられ原子炉圧力容器の警戒水位を検 出する水位検出手段によって給水用配管を開通状態とする作動弁とを具備する軽 水型原子炉の炉心冷却装置を提供している。

【０００６】

【作用】

本考案に係る軽水型原子炉の炉心冷却装置によれば、水位検出手段によって炉 水位が警戒水位を下回ったことが検出されると、該水位検出手段に接続された作 動弁が開放させられ、該作動弁を取り付けた給水用配管が開通状態となる。冷却 水貯蔵タンクは炉水位より上方に液位を有しているので、冷却水が水頭差によっ て落下し、給水用配管を通じて原子炉圧力容器内に注入されることになる。また 、冷却水貯蔵タンクは、仕切壁の一部を原子炉格納容器の内部に収容状態とされ るので、該仕切壁を貫通状態に配されて原子炉圧力容器に接続される給水用配管 は、原子炉格納容器の内部に配設され、給水用配管が破断する等の万一の場合に あっても、該破断部から漏洩した冷却水および原子炉圧力容器より噴出する蒸気 等は、原子炉格納容器の内部に貯留されることになる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案に係る軽水型原子炉の炉心冷却装置の一実施例について、図１な いし図３を参照して説明する。 これら各図において、符号１は原子炉格納容器、２は原子炉圧力容器、３はサ プレッションプール、１０は炉心冷却装置、１１は冷却水貯蔵タンク、１２は給 水用配管、１３はポンプ、１４・１５は水圧作動弁（作動弁）、１６は止め弁、 １７は逆止弁、１８は圧力逃がし弁、１９は圧力逃がしライン、２０・２１はケ ーシング、２２・２３は弁体、２４・２５はダイヤフラム部、２６は水位検出手 段である。

【０００８】 前記原子炉格納容器１は、原子炉圧力容器２を内部に配設しており、該原子炉 圧力容器２を取り囲むようにして下部に内圧抑制用のサプレッションプール３を 有している。

【０００９】 前記冷却水貯蔵タンク１１は、図１に示すように、前記原子炉格納容器１の上 部に配設される密閉状態の容器であって、原子炉格納容器１に設けられた開口部 １ａを閉塞するように取り付けられ、一部の壁面（仕切壁）１１ａを原子炉格納 容器の内部に収容状態に配されている。この冷却水貯蔵タンク１１のタンク液位 Ｂは、原子炉圧力容器２の炉水位Ａより常に高い位置となるように設定されてい る。また、冷却水貯蔵タンク１１の壁面１１ａには、原子炉圧力容器２の壁面を 貫通する４本の給水用配管１２と１本の圧力逃がしライン１９が貫通状態に配設 されている。該給水用配管１２の内の２本は、冷却水貯蔵タンク１１の冷却水を 原子炉圧力容器２に供給する冷却水注入ライン１２ａであり、他の２本は原子炉 圧力容器２の内部圧力を冷却水貯蔵タンク１１に伝達するタンク加圧ライン１２ ｂである。

【００１０】 前記冷却水注入ライン１２ａは、一端が冷却水貯蔵タンク１１の液相部分１１ ｃに接続され、他端が原子炉圧力容器２内の炉心２ａの上方に配置されている。 この冷却水注入ライン１２ａの中途位置には、冷却水貯蔵タンク１１の壁面１１ ａの近傍に、止め弁１６が設けられ、原子炉圧力容器２内に、後述する水圧作動 弁１４が取り付けられている。

【００１１】 前記タンク加圧ライン１２ｂは、一端が冷却水貯蔵タンク１１の気相部分１１ ｂに配され、他端が前記冷却水注入ライン１２ａと同様に炉心２ａの上方に配置 されている。このタンク加圧ライン１２ｂの中途位置には、冷却水貯蔵タンク１ １の壁面１１ａの近傍に、冷却水貯蔵タンク１１から原子炉圧力容器２方向への 流通を禁ずる逆止弁１７が取り付けられ、原子炉圧力容器２内には、後述する水 圧作動弁１５が取り付けられている。

【００１２】 前記圧力逃がしライン１９は、一端が前記タンク加圧ライン１２ｂと同様に冷 却水貯蔵タンク１１の気相部分１１ｂに配され、他端が前記原子炉格納容器２内 のサプレッションプール３に着水状態に配置されている。該圧力逃がしライン１ ９の中途位置には、圧力逃がし弁１８が取り付けられており、該圧力逃がし弁１ ８は、冷却水貯蔵タンク１１内の圧力が所定の圧力を超えたときに開放状態とさ れて、冷却水貯蔵タンク１１内の蒸気をサプレッションプール３に逃がし、該サ プレッションプール３内において凝縮させるようになっている。

【００１３】 前記ポンプ１３は、原子炉圧力容器２の外部に２台配置され、吸入口１３ａお よび吐出口１３ｂをそれぞれ接続して互いに並列状態となっている。該ポンプ１ ３の吸入口１３ａは、原子炉圧力容器２の壁面を貫通して内部に配され、また、 吐出口１３ｂも、原子炉圧力容器２の壁面を貫通して内部に配設されている水圧 作動弁１４に接続される。前記吸入口１３ａは、原子炉圧力容器２の警戒水位Ａ ’の高さに配設されており、炉水位Ａが警戒水位Ａ’を下回ると、炉水がポンプ １３に吸入されなくなって吐出圧力が低下するようになっており、これによって 炉水位Ａが警戒水位Ａ’を下回ったことを検出する水位検出手段２６が形成され ている。図１において符号１３ｃはポンプ１３への逆流を防止する逆止弁である 。

【００１４】 前記水圧作動弁１４・１５は、原子炉圧力容器２の内部に固定され、例えば、 図２・図３に示すように、前記ポンプ１３の吐出口１３ｂに接続されるケーシン グ２０・２１と、原子炉圧力容器２の内部空間に接続する前記給水用配管１２を 開閉する弁体２２・２３と、該ケーシング２０・２１内部に配されてポンプ１３ の吐出圧によって弁体２２・２３を駆動するダイヤフラム部２４・２５とをそれ ぞれ具備するものである。

【００１５】 前記ダイヤフラム部２４・２５は、前記ケーシング２０・２１の内部空間をポ ンプ１３の吐出口１３ｂに接続するポンプ側空間２０ａ・２１ａと原子炉圧力容 器２の内部に開放される開放側空間２０ｂ・２１ｂとに区画するベローズ２４ａ ・２５ａおよびプレート２４ｂ・２５ｂからなり、該プレート２４ｂ・２５ｂに は、該ベローズ２４ａ・２５ａをポンプ側空間２０ａ・２１ａの方向に付勢する 圧縮コイルバネ２４ｃ・２５ｃおよび前記弁体１８・１９が取り付けられている 。そして、ポンプ１３の吐出圧力の作用しない自由状態にあっては、該圧縮コイ ルバネ２０ｃ・２１ｃによって、弁体２２・２３が給水用配管１２を開通させる 方向に移動させられるようになっている。図２において、符号２４ｄは、弁体２ ２をポンプ側空間２０ａから気密状態に隔離するベローズである。

【００１６】 以上のように構成された炉心冷却装置１１の作動状態について以下に説明する 。 原子炉の通常運転状態においては、原子炉圧力容器２内部の炉水位Ａは、一定 の状態となるように設定されている。この状態において、前記ポンプ１３は吸入 口１３ｂを該炉水に着水しているので、該ポンプ１３を稼働させることによって 、一定の吐出圧力を発生する。該吐出圧力は、水圧作動弁１４・１５に伝達され 、該水圧作動弁１４・１５の内部に配されるダイヤフラム部２４・２５の内外に 圧力差を発生させる。すなわち、ダイヤフラム部２４・２５により区画されたポ ンプ側空間２０ａ・２１ａの圧力が吐出圧力により上昇し、圧縮コイルバネ２４ ｃ・２５ｃを圧縮する方向に力が作用する。そして、ベローズ２４ａ・２４ｄ・ ２５ａ、圧縮コイルバネ２４ｃ・２５ｃおよび圧力差による力のバランスによっ て、弁体２２・２３が給水用配管１２を閉塞状態に保持する。この状態にあって は、冷却水貯蔵タンク１１に貯蔵された冷却水は、水圧作動弁１５によって、原 子炉圧力容器２内に注入されないようにせき止められ、また、原子炉圧力容器２ の内圧は、水圧作動弁１４によって、冷却水貯蔵タンク１１に伝達されないこと になる。

【００１７】 このとき、冷却水貯蔵タンク１１の内部圧力は、ほぼ大気圧であり、また、原 子炉圧力容器２の内部圧力は、通常の運転圧力（例えば７０ｋｇ／ｃｍ²ｇ）と なっているので、その圧力差が水圧作動弁１５の弁体２３に作用して冷却水注入 ライン１２ａを閉塞する方向に力が発生し、平常運転状態において、冷却水が注 入されないように安定して保持されることになる。

【００１８】 次に、なんらかの原因によって炉水位Ａが低下し、警戒水位Ａ’を下回った場 合の炉心冷却装置１１の作動状態について説明する。 炉水位Ａが警戒水位Ａ’以下に低下すると、ポンプ１３の吸入口１３ａが炉水 の上方に露出した状態となってポンプ１３の吐出圧力が低下するので、該ポンプ １３に接続された水圧作動弁１４のポンプ側空間２０ａおよび開放側空間２０ｂ の圧力が、ともに原子炉圧力容器２の内部圧力に等しくなって、水圧作動弁１４ は自由状態となり、タンク加圧ライン１２ｂが開通状態とされる。このとき、冷 却水貯蔵タンク１１内において急激な圧力上昇が生じた場合には、圧力逃がし弁 １８が開放されることにより、冷却水貯蔵タンク１１の内部圧力は、設定圧力以 上に上昇しないように保持されることになる。

【００１９】 水圧作動弁１５にあっては、水圧作動弁１４と同様にしてケーシング２１内部 の圧力が原子炉圧力容器２の内部圧力となるが、弁体２３に加わる圧力差によっ て、即座に自由状態となることはなく、暫くの間閉塞状態に保持される。そして 、原子炉圧力容器２の内部圧力がタンク加圧ライン１２ｂを通じて冷却水貯蔵タ ンク１１に伝達され、該冷却水貯蔵タンク１１の内部圧力が上昇させられ、冷却 水注入ライン１２ａの冷却水が加圧されることによって、前記弁体２３に作用し ていた圧力差が小さくなって水圧作動弁１５が開放される。

【００２０】 ここで、冷却水貯蔵タンク１１の内部に貯蔵されている冷却水のタンク液位Ｂ は、原子炉圧力容器２の炉水位Ａより高い位置になるように設定されているので 、その水頭差によって、冷却水が落下し、冷却水注入ライン１２ａを通じて炉心 ２ａに注入される。そして、このようにして注入された冷却水は喪失した炉水を 補って炉心２ａを冷却することになる。

【００２１】 また、ポンプ１３が故障した場合にあっては、水圧作動弁１４・１５に作用す る吐出圧力が失われ、炉水位Ａが警戒水位Ａ’以下に低下した場合と同様にして 炉心冷却装置１０が作動することになる。しかし、このような場合に炉心冷却装 置１０を作動させることは、不必要であるので、２台のポンプ１３を並列状態に 配設することによって、１台のポンプ１３が故障した場合であっても水圧作動弁 １４・１５に作用する吐出圧力が失われることがなく、したがって、水圧作動弁 １４・１５が閉鎖状態に保持される。この場合、２台のポンプ１３の吸入口１３ ａは連結されており、炉水位Ａの低下によって同時に吐出圧力が低下するので、 炉心冷却装置１０は、ポンプ１３が１台である場合と同様に機能することになる 。

【００２２】 ここで、仮に、原子炉圧力容器２と冷却水貯蔵タンク１１を連結する冷却水注 入ライン１２ａおよびタンク加圧ライン１２ｂが破断した場合を想定すると、こ れらの配管が原子炉格納容器１内に配設されているので、原子炉圧力容器２内の 放射性物質を含有した蒸気等は、原子炉格納容器１内に貯留され、安全性が向上 されることになる。

【００２３】 〈他の実施態様〉 なお、本考案に係る軽水型原子炉の炉心冷却装置１０にあっては、次の技術を 採用することができる。 水圧作動弁１４・１５に並列状態に接続するポンプ１３の数を２台以上の 任意の数にすること。 水圧作動弁１４・１５のベローズよりなるダイヤフラム部２４・２５に代 えて、シリンダ等の他のアクチュエータを使用すること。 ポンプ１３の吸入口１３ａを警戒水位Ａ’に配置することにより形成され る水位検出手段２６に代えて、液位計等の水位検出手段を使用すること。 水圧作動弁１４・１５に代えて、水位検出手段２６からの信号によって駆 動させられる他の作動弁を使用すること。 冷却水貯蔵タンク１１全体を原子炉格納容器の内部に収容すること。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係る軽水型原子炉の炉心冷却装置によれば、原 子炉格納容器の内部に仕切壁を収容状態の冷却水貯蔵タンクと、該冷却水貯蔵タ ンクの仕切壁を貫通して原子炉圧力容器に接続される給水用配管と、警戒水位を 検出する水位検出手段によって給水用配管を開通状態とする作動弁とを具備して いるので、給水用配管の破断時等に原子炉圧力容器から漏洩する放射性物質を含 んだ蒸気等が原子炉格納容器内に貯留されることになり、安全性を向上すること ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る軽水型原子炉の炉心冷却装置の一
実施例を示すモデル図である。

【図２】図１の炉心冷却装置のタンク加圧ラインに接続
する水圧作動弁を示す縦断面図である。

【図３】図１の炉心冷却装置の冷却水注入ラインに接続
する水圧作動弁を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 原子炉格納容器 ２ 原子炉圧力容器 ３ サプレッションプール １１ 冷却水貯蔵タンク １１ａ 壁面（仕切壁） １１ｂ 気相部分 １１ｃ 液相部分 １２ 給水用配管 １２ａ 冷却水注入ライン １２ｂ タンク加圧ライン １３ ポンプ １３ａ 吸入口 １３ｂ 吐出口 １３ｃ 逆止弁 １４・１５ 水圧作動弁 １６ 止め弁 １７ 逆止弁 １８ 圧力逃がし弁 １９ 圧力逃がしライン ２０・２１ケーシング ２０ａ・２１ａ ポンプ側空間 ２０ｂ・２１ｂ 開放側空間 ２２・２３ 弁体 ２４・２５ ダイヤフラム部 ２４ａ・２４ｄ・２５ａ ベローズ ２４ｂ・２５ｂ プレート ２４ｃ・２５ｃ 圧縮コイルバネ Ａ 炉水位 Ａ’ 警戒水位 Ｂ タンク液位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 東ケ崎 將 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜第一工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器の炉水位が警戒水位を下
   回ったときに冷却水を原子炉圧力容器内部に注入して炉
   心を冷却する装置であって、原子炉圧力容器を収納する
   原子炉格納容器の内部に少なくとも一部の仕切壁を収容
   状態に取り付けられ炉水位より上方に液位を有する冷却
   水貯蔵タンクと、該冷却水貯蔵タンクの仕切壁を貫通状
   態に配されて原子炉圧力容器に接続される給水用配管
   と、該給水用配管の中途位置に取り付けられ原子炉圧力
   容器の警戒水位を検出する水位検出手段によって給水用
   配管を開通状態とする作動弁とを具備することを特徴と
   する軽水型原子炉の炉心冷却装置。