JPH0675111B2 - 圧力開放型原子炉 - Google Patents

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力発電プラントの圧力開放型原子
炉に関するものである。

［従来の技術］ 第４図に示すように、冷却材喪失事故（以下LOCAと称
す）時の炉心冷却水は緊急炉心冷却系（以下ECCSと称
す）10から健全ループのコールドレグ配管11、原子炉容
器内ダウンカマー12を通じて炉心部13に供給される。炉
心崩壊熱により発生した蒸気は出口プレナム部14に集積
し内圧上昇した後、ホットレグ配管15,蒸気発生器16,ク
ロスオーバレグ配管17,1次冷却材ポンプ18及びコールド
レグ配管19を通じて破断口20にまで導かれ破断流となっ
て格納容器（図示せず）内に放出される。

上述した圧力開放パスの内クロスオーバレグ配管17の底
部には水が溜っているので、蒸気開放の抵抗となり、こ
の結果第４図、第３図に示す出口プレナム部14に集積し
た蒸気の開放を阻害する。このため、出口プレナム部14
の圧力は上昇し炉心冷却水流量を減少し、炉心冷却性能
の悪化と設備容量の増大に影響する。

このような圧力開放パスをバイパスする方法として、第
５図に示す如く出口プレナム部14とダウンカマー12との
間に逆止弁21を設け、通常運転時は閉とし、LOCA時出口
プレナム部14の圧力開放時は開とする構造や第４図のホ
ットレグ配管15とコールドレグ配管19の間にバイパス流
路（図示せず）を配置し、バイパス流路に逆止弁（図示
せず）を設置する構造等が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかして、上記いずれの構造も新規に流路を設置するも
のなので逆止弁が故障した場合は重大な事故となりうる
こと、又機械的に可動部分があるために定検時に検査が
必要であり、従って被曝が増大する等の問題点がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本発明の圧力開放型原子炉
は、圧力開放のパスとして新たな流路は設けずに既存
の流路を利用する。これにより通常運転時にこの流路を
完全に閉示する必要がない。具体的にはダウンカマーと
頂部プレナム部との間にあるスプレイノズルを利用す
る。スプレイノズルは通常運転時頂部プレナム部を冷却
する目的でバイパス流を流すために設けられた流路で、
バイパス流量は通常全流量の0.5〜３％程度である。
スプレイノズルにフローダイオードを設置する。フロー
ダイオードは正流時には流れ抵抗が大きく、逆流時には
流れ抵抗が小さい特性を持つ。

そのため本発明の圧力開放型原子炉は、原子炉内のダウ
ンカマー（12）と頂部プレナム部（30）との間を連通す
るスプレイノズル（31）を有する原子炉において、スプ
レイノズル（31）の頂部プレナム部側開口部に、フロー
ダイオード（32）を、ダウンカマー（12）から頂部プレ
ナム部（30）方向へは流路抵抗大，頂部プレナム部（3
0）からダウンカマー（12）方向には抵抗小となるよう
に設置したことを特徴とする。

更に、フローダイオード（32）がうず型フローダイオー
ドであることを特徴とする。

［作用］ 通常運転時は、原子炉容器ダウンカマー12の方が頂部プ
レナム部30より高圧になるので、スプレイノズル31では
上向きの流れを有する。この時、フローダイオード32で
は高圧損を有するよう設置するので、スプレイノズル31
から頂部プレナム部30に通ずるパスの圧力損失のほとん
どはフローダイオード32が与えるので、スプレイノズル
31の流路面積を拡大しても、現行通りのスプレイノズル
流量に抑えることができる。

一方、LOCA時には、頂部プレナム部30には、出口プレナ
ム部に集積した蒸気が流入してくるので、ダウンカマー
12より高圧になり、スプレイノズル31での流れ方向は反
転する。

即ち、頂部プレナム部30からダウンカマー12に向かって
蒸気が流れる。

上述の通りスプレイノズル31の流路面積はフローダイオ
ード32より充分大きくとってあるのでスプレイノズル31
の流れ方向が反転した場合にも頂部プレナム部30からス
プレイノズル31に到る流路の圧損のほとんどはフローダ
イオード32で発生する。

フローダイオード32の圧損係数は、流れ方向が反転する
ことにより、格段に小さくなるので、頂部プレナム部30
からスプレイノズル31に通じるパスは低圧損特性を有す
ることになり、頂部プレナム部30からスプレイノズル31
に向けての蒸気流量を高くとることが可能となる。

［実施例］ 以下、添付図に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の圧力開放型原子炉の一実施例を示すう
ず型フローダイオードをスプレイノズルに設置した縦断
面図、第２図はうず型フローダイオードの断面図で、
（ａ）図は（ｂ）図のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）図は
（ａ）図のＡ−Ａ線断面図である。

第３図に示す原子炉の鎖線で囲んだ25の部分に第１図に
示すようにフローダイオード32を設置する。即ちスプレ
イノズル31の孔にフローダイオード32の下部ノズル40を
嵌入し、スプレイノズル31とフローダイオード32を直列
に取付ける。この実施例のフローダイオード32はうず型
フローダイオードである。

第１図及び第２図（ａ），（ｂ）において実線は頂部冷
却フローパス及び流れ方向を、破線はLOCA時圧力開放パ
ス及び流れ方向を示す。

上記うず型フローダイオード32の流動特性は下記の通り
である。

第２図において実線矢印100で示す正流（高圧損時）時
には、下部ノズル40より流入した水はうず型室開口部43
を通過してうず型室41に流入し、この後、上部ノズル42
より流出する。うず型室通過時に高圧損が発生する。

一方破線矢印101で示す逆流時（低圧損時）には、上部
ノズル42よりうず型室41に流入し、この後うず型室開口
部43より流出し下部ノズル40より流出する。この場合の
圧損は上部ノズル42からの出口損失分がほとんどであ
り、うず型室41通過時の圧損は無視できる。従って低圧
損が可能となる。

LOCA時の頂部プレナム部30からダウンカマー12にかけて
の蒸気量をいかに大きくとれるかは、フローダイオード
32の正流／逆流時の圧損係数比によって決まるが、うず
型フローダイオードの場合この圧損係数比が10倍以上と
れるので本発明には適している。

フローダイオードとしては上記うず型室以外にノズル
型、カップ型等があるがいずれも圧損係数比がうず型よ
り小さい。

［発明の効果］ LOCA時、出口プレナム部の圧力開放が促進されるので炉
心内への冷却水の注入量が大きくなり、従って被覆管温
度の上昇が防止され、燃料の健全性が保たれる。よって
工学的安全系設備が簡略化でき、コストダウンを計るこ
とができる。

本発明と同等の効果を持つと考えられる逆止弁設置方式
と比較した場合以下の点４で本発明の方が優る。

新たな流路を設置するものでないので工事量はわずか
である。従って現在運転中の原子炉に対しても改造工事
を容易に施すことができる。

フローダイオードは機械的可動部分をもたないので信
頼性が高い、従って定期検査が不要であり、被曝量増大
の可能性がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧力開放型原子炉の一実施例を示すう
ず型フローダイオードをスプレイノズルに設置した縦断
面図、第２図はうず型フローダイオードの断面図で、
（ａ）図は（ｂ）図のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）図は
（ａ）図のＡ−Ａ線断面図、第３図は原子炉の縦断面
図、第４図はLOCA時のECCSからの冷却水と冷却材及び蒸
気の流れを示す説明図、第５図は従来の原子炉の一部縦
断面図である。 12……ダウンカマー 30……頂部プレナム部 31……スプレイノズル 32……フローダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉内のダウンカマー（12）と頂部プレ
   ナム部（30）との間を連通するスプレイノズル（31）を
   有する原子炉において、スプレイノズル（31）の頂部プ
   レナム部側開口部に、フローダイオード（32）を、ダウ
   ンカマー（12）から頂部プレナム部（30）方向へは流路
   抵抗大，頂部プレナム部（30）からダウンカマー（12）
   方向には抵抗小となるように設置したことを特徴とする
   圧力開放型原子炉。
2. 【請求項２】フローダイオード（32）がうず型フローダ
   イオードであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の圧力開放型原子炉。