JPH0798396A

JPH0798396A - 受動混合器

Info

Publication number: JPH0798396A
Application number: JP6094084A
Authority: JP
Inventors: Per Frederick Peterson; パー・フレデリック・ピーターソン; Virgil Edwin Schrock; バージル・エドウィン・シュロック; Douglas Boyd Mcdonald; ダグラス・ボイド・マクドナルド
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1995-04-11
Also published as: SE9401559D0; SE9401559L; DE4416140A1

Abstract

(57)【要約】【目的】第一の温度の液体３０のプール２８に上記第
一の温度より高い第二の温度の流体７４を導入したとき
の上記プール内での温度成層を低減する自動混合器を提
供する。【構成】プールに流体を導入するためにプールの中へ
伸びるベント管路６６、およびプールの中に配置された
ジェットポンプ７６を含む。ジェットポンプのハウジン
グ７８は一端に入口８０を有し、反対側の端に出口８２
を有する。噴射ノズル８４がベント管路から流体を受け
るようにベント管路と流れが通じるように配置されると
共に、ハウジング入口の中に配置されて、ハウジングの
中に縦方向に流体を噴射する。これにより、入口からハ
ウジングの中を出口へ液体をポンプ輸送し、液体をプー
ル内で循環させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に原子炉に関するも
のであり、更に詳しくは原子炉の中の水プールの受動混
合に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子炉プラントには、格納容器が含まれ
ている。格納容器は原子炉圧力容器を取り囲み、原子炉
圧力容器と共にドライウェルを形成する。ドライウェル
内には通常、窒素のような非凝縮性ガスが含まれてい
る。圧力容器の中では、通常の原子炉炉心が水中に沈め
られている。炉心は水を加熱して、蒸気を発生する。蒸
気は圧力容器から排出されて、例えば発電用に蒸気ター
ビン−発電機に動力を供給する。

【０００３】通常、格納容器の中の圧力容器を環状のサ
プレッションプールすなわちウェットウェルが取り囲ん
でいる。サプレッションプールは、仮定された事故の
間、ヒートシンク等の種々の機能を果たす。たとえば、
設計対象の一つの型の事故は、冷却材喪失事故（ＬＯＣ
Ａ：ｌｏｓｓ−ｏｆ−ｃｏｏｌａｎｔａｃｃｉｄｅｎ
ｔ）である。この冷却材喪失事故では、圧力容器から蒸
気がドライウェルに漏れ出る。冷却材喪失事故（ＬＯＣ
Ａ）に続いて、原子炉は停止されるが、停止後のある時
間の間は残留崩壊熱を発生し続ける。通常の一つの安全
系では、ドライウェル内に放出された蒸気が複数の水平
ベントを通ってウェットウェルに流されて、冷却、凝縮
され、また格納容器自体の中での許容できないほどの大
きな圧力増大が防止される。

【０００４】たとえばＬＯＣＡの後の交流給電安全系に
対する必要性を少なくするかまたは無くすために、新し
い原子炉プラントが開発されつつある。簡略化沸騰水炉
（ＳＢＷＲ：ＳｉｍｐｌｉｆｉｅｄＢｏｉｌｉｎｇ
ＷａｔｅｒＲｅａｃｔｏｒ）と呼ばれる一つの設計で
は、ＬＯＣＡの間に格納容器から熱を除去するために受
動格納容器冷却系（ＰＣＣＳ：ＰａｓｓｉｖｅＣｏｎ
ｔａｉｎｍｅｎｔＣｏｏｌｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）が
設けられる。受動格納容器冷却系（ＰＣＣＳ）の一例
は、米国特許第５，０５９，３８５号に開示されてい
る。この例では、ウェットウェルすなわちサプレッショ
ンプールは密閉されて、格納容器の中のドライウェルか
ら隔てられており、重力駆動冷却系（ＧＤＣＳ）プール
が格納容器内でウェットウェルの上に配置され、ドライ
ウェルに通じている。隔離プールがＧＤＣＳプールの上
に配置される。隔離プールには、ＰＣＣＳ凝縮器と呼ば
れる熱交換器が含まれている。熱交換器の入口はドライ
ウェルと流れが通じるように配置されており、出口は収
集器室に結合されている。収集器室から、ベントパイプ
がウェットウェルの中に伸び、凝縮液回収導管がＧＤＣ
Ｓプールの中に伸びる。ＰＣＣＳ凝縮器はＬＯＣＡの後
に、格納容器のドライウェルからの受動熱除去を行う。
ドライウェル中に放出された蒸気は、入口を通ってＰＣ
ＣＳ凝縮器に流入し、そこで凝縮される。ドライウェル
内の非凝縮性ガス、たとえば窒素が蒸気とともにＰＣＣ
Ｓ凝縮器に流入する。ＰＣＣＳ凝縮器に有効な動作を行
わせるため、窒素を蒸気から分離しなければならない。
収集器室は凝縮液から非凝縮性ガスを分離する。分離さ
れた非凝縮性ガスはウェットウェル内に排出され、凝縮
液はＧＤＣＳプールに流される。

【０００５】この系はドライウェルとウェットウェルと
の間の圧力差に頼る。したがって、ＧＤＣＳプールの中
の凝縮液回収導管の端に水トラップ（水封じ）を設ける
ことにより、ＰＣＣＳ凝縮器をバイパスするような凝縮
液回収導管を介した格納容器からウェットウェルへの流
体の逆流が制限される。したがって、この系は、ドライ
ウェルからウェットウェルに凝縮不能なガスが送られ、
かつドライウェルからの蒸気がＰＣＣＳ凝縮器の中で凝
縮されるように構成される。圧力容器から放出される速
度より早い速度で凝縮器が蒸気を凝縮するようになるま
で、非凝縮性ガスは密閉されたウェットウェルの中にと
どまる。このような蒸気の凝縮が起きたとき、ＰＣＣＳ
凝縮器の作用によりウェットウェルの圧力がドライウェ
ルの圧力より低くなる。これにより、ウェットウェルに
接合された通常の真空破壊弁が開き、ウェットウェルの
中に貯蔵された非凝縮性ガスがドライウェルに戻ること
ができる。しかし、これらのガスは再びＰＣＣＳ凝縮器
に導入されて、その冷却効率を下げることがある。やが
て、ドライウェル内の蒸気放出が再びＰＣＣＳの凝縮速
度を超えて、その圧力がウェットウェルの圧力より高く
なり、これにより真空破壊弁が閉じて、上記のサイクル
が繰り返されて、非凝縮性ガスがＰＣＣＳ凝縮器からウ
ェットウェル内に再び排出される。

【０００６】受動格納容器冷却系（ＰＣＣＳ）はドライ
ウェルまたは原子炉圧力容器の中に発生した蒸気を除去
するだけなので、ＰＣＣＳは全体の圧力を制限するだけ
である。崩壊熱によって発生するすべての蒸気をＰＣＣ
Ｓが除去できるとき、格納容器の圧力は準定常状態にな
る。準定常状態の圧力は比較的高く、たとえば高強度
の、したがってより高価な格納容器の壁を設けることに
よって適切に収容される。更に、有効な動作のためベン
トパイプは水平ベントより上のウェットウェルプールの
最上部内に排出しなければならないので、ＰＣＣＳ凝縮
器が非凝縮性ガスを出すたびごとに、ウェットウェルプ
ールの最上層の漸増加熱が生じる。したがって、ウェッ
トウェルプール内で温度成層（ｔｈｅｒｍａｌｓｔｒ
ａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）がウェットウェルプール内に
生じる。温度成層は、ＬＯＣＡの後にウェットウェルプ
ール内で効率的に熱を吸収し全体的な圧力上昇を減少さ
せる能力を低下させる。温度成層はまた格納容器の全体
的な圧力も増大させる。これは、ウェットウェルプール
の表面温度の上昇とともに、ウェットウェルのガス空間
内の蒸気の分圧が大きくなるからである。電動ポンプの
ような外部から動力を供給されるポンプを使用すること
により、ウェットウェルプール内での混合を促進して温
度成層を少なくすることができるが、停電によってポン
プが動作しなくなる欠点がある。

【０００７】

【発明の概要】本発明は、第一の温度の流体のプールの
中に第一の温度より高い第二の温度の流体を導入したと
きの該プール内での温度成層を低減する受動混合器を提
供する。ベント管路が、プールの中に流体を導入するた
めにプールの中へ伸びる。ジェットポンプがプールの中
に配置される。ジェットポンプは、プールの液体の一部
を柱状に囲むハウジングを含む。ハウジングは一端に入
口を有し、反対側の端に出口を有する。噴射ノズルがベ
ント管路と流れが通じるように配置され、かつハウジン
グ入口の中に配置されて、流体をハウジングの中に縦方
向に噴射して入口からハウジングの中を出口へ液体をポ
ンプ輸送することにより、液体をプール内で循環させ
る。実施例では、ベント管路が原子炉プラント内の凝縮
器からヒートシンクとして設けられたウェットウェルプ
ール内に非凝縮性ガスを導入する。ジェットポンプは駆
動エネルギーとして注入されたガスを使用してプール内
で液体を受動的に循環させる。

【０００８】実施例による本発明、ならびに上記以外の
目的および利点について、付図を参照して以下、更に詳
細に説明する。

【０００９】

【実施例の記載】図１に、縦方向の中心軸１２を有する
環状の原子炉建屋１０の一例が簡略化して示されてい
る。建屋１０には、原子炉圧力容器１６をそなえた通常
の受動格納容器冷却系（ＰＣＣＳ）１４が含まれてい
る。原子炉圧力容器１６内には、原子炉炉心１８が炉水
２０の中に沈められている。炉心１８は通常の方法で炉
水２０を加熱して、蒸気２０ａを発生する。蒸気２０ａ
は主蒸気管路２２を介して圧力容器１６から通常の方法
で排出される。たとえば電力を発生するために、主蒸気
管路２２は通常の蒸気タービン−発電機（図示しない）
に結合される。

【００１０】圧力容器１６から半径方向外側に間隔を置
いて、かつ圧力容器１６とほぼ同軸に、環状の格納容器
２４が配置されている。これにより、ドライウェルまた
はプレナム２６が形成される。ドライウェル２６の中に
は、窒素のような非凝縮性ガスが入っている。格納容器
２４は、圧力容器１６および炉心１８を安全に収容する
ため高圧に耐えるような寸法と構成の鋼鉄ライナを有す
る通常のコンクリート構造である。

【００１１】格納容器２４の中に、密閉された環状のサ
プレッションプールすなわちウェットウェルプール２８
が配置されている。サプレッションプール内には通常の
ように部分的に水３０が入っており、その上にウェット
ウェルプレナムまたは空間３２が形成される。ウェット
ウェルプール２８はヒートシンク等の種々の通常の機能
を果たす。ウェットウェルプール２８には、たとえばド
ライウェル２６に接合された通常の水平ベント３４が含
まれる。水平ベント３４は、たとえば冷却材喪失事故
（ＬＯＣＡ）の直後に圧力容器１６から放出された蒸気
を直接、ウェットウェルプール２８に導入する。ベント
３４を通してウェットウェルプール２８に導入された蒸
気はウェットウェルプール２８の中で適当に冷却され
る。

【００１２】ウェットウェルプール２８は通常、少なく
とも一部が炉心１８より上の高さに配置される。冷却材
喪失事故（ＬＯＣＡ）の後の炉心１８の冷却を確実に行
うために選択的に重力でウェットウェルプール水３０を
圧力容器１６に排出させる手段がウェットウェルプール
２８に含まれている。このような手段は通常、出口管路
３６を含み、出口管路３６には通常の弁３８が設けられ
ている。弁３８を必要なとき自動または手動で開くため
に、弁３８には通常の制御器４０が動作接続されてい
る。ＬＯＣＡに続いてウェットウェルプレナム３２の圧
力がドライウェル２６の圧力を超えたとき、ウェットウ
ェルプレナム３２からドライウェル２６に選択的に通気
するための手段も設けられている。このような手段は、
ウェットウェルプレナム３２と流れが通じるように配置
された一つ以上の通常の真空破壊弁４２を含む。ドライ
ウェル２６の圧力がウェットウェルプレナム３２の圧力
以上であるとき、真空破壊弁４２は常時閉状態にある。
ウェットウェルプレナム３２からドライウェル２６に通
気するため、ウェットウェルプレナム３２の圧力がドラ
イウェル２６の圧力より適当に大きくなったとき、真空
破壊弁４２が圧力で自動的に開く。

【００１３】原子炉建屋１０には、格納容器２４内に配
置されて、ドライウェル２６に通じる通常の重力駆動冷
却系（ＧＤＣＳ）プール４４も含まれている。ＧＤＣＳ
プール４４は炉心１８およびウェットウェルプール２８
より上の高さに配置されている。ＧＤＣＳプール４４の
中には、水４６が含まれている。ＬＯＣＡの後に通常の
ように炉心１８を冷却するため、重力でＧＤＣＳプール
水４６を圧力容器１６に選択的に流出させる手段も設け
られている。このような手段は、ＧＤＣＳプール４４と
圧力容器１６との間に流れが通じるよう配置された出口
管路４８および弁５０を含む。弁５０は通常の方法で制
御器４０に動作結合されている。これにより、必要なと
きに弁５０を開くことにより、重力によりＧＤＣＳプー
ル水４６を圧力容器１６に流入させることができる。

【００１４】通常の構成で原子炉建屋１０の中には、通
常の環状の隔離プール５２が、格納容器２４より上に、
かつＧＤＣＳプール４４より上の高さに配置される。隔
離プール５２の中には、隔離水５６の中に沈められたＰ
ＣＣＳ凝縮器とも呼ばれる、好ましくは垂直に伸びる熱
交換器５４が配置されている。隔離プール５２は、格納
容器２４および建屋１０の外側の大気に至る一つ以上の
ベント５８を含み、これにより隔離プール水５６より上
の空間を通気させて、ＰＣＣＳ凝縮器５４を使用すると
きに空間から熱を排出する。

【００１５】凝縮器５４は通常のものであり、入口管路
６０を含んでいる。入口管路６０はドライウェル２６と
直接流れが通じており、入口管路６０の開放端がドライ
ウェル２６の中に配置されている。これにより、ＬＯＣ
Ａの後に、圧力容器１６からドライウェル２６内に放出
された蒸気とともに非凝縮性ガスを凝縮器５４が受け入
れる。ＬＯＣＡの場合には、蒸気がドライウェル２６内
に放出され、蒸気の圧力はウェットウェルプレナム３２
内の圧力より大きくなる。したがって、蒸気は入口管路
６０に流入し、もとからドライウェル２６の中にあった
非凝縮性ガスを一緒に運ぶ。次に、蒸気は隔離プール水
５６によってＰＣＣＳ凝縮器５４の管内で冷却され、蒸
気から放出された熱はベント５８を介して大気に放出さ
れる。また、蒸気の凝縮液は凝縮器５４から一つ以上の
出口管路６２を介して排出される。

【００１６】本発明の一実施例では、通常の収集器室、
または単に収集器６４が凝縮器の出口管路６２と流れが
通じるように配置されている。収集器６４は、ウェット
ウェルプール２８と流れが通じるように配置されたガス
ベント管路またはベントパイプ６６を有する。収集器６
４は凝縮液ドレン（排流）管路６８も有し、凝縮液ドレ
ン管路６８はＧＤＣＳプール４４と流れが通じるように
通常の方法で配置されている。ドレン管路６８は通常の
Ｕ字形の遠端７０を有する。遠端７０は、ＧＤＣＳプー
ル４４内のプール水４６の中に配置され、これにより、
通常の水トラップまたはループ状水封じが形成され、こ
れも７０で表してある。ループ状水封じ７０により、収
集器６４からＧＤＣＳプール４４内への凝縮液の排出が
可能となり、またＬＯＣＡの後にドライウェル２６の中
の蒸気および非凝縮性ガスが通常知られているようにド
レン管路６８を逆向きに上向きに収集器６４へ向って流
れてＰＣＣＳ凝縮器５４をバイパスしてベント管路６６
を通ってウェットウェルプール２８に入るような逆流が
制限される。

【００１７】通常の動作で、ＬＯＣＡの後にドライウェ
ル２６内に放出された蒸気は入口管路６０およびＰＣＣ
Ｓ凝縮器５４を通して流れる。ＰＣＣＳ凝縮器５４は蒸
気から熱を除去して凝縮液を形成する。形成された凝縮
液は、出口管路６２を介して収集器６４に送られる。Ｐ
ＣＣＳ凝縮器５４を通って蒸気とともに運ばれる非凝縮
性ガスは凝縮液から分離されて、収集器６４に入る。分
離された非凝縮性ガスおよび凝縮されない蒸気は、ベン
ト管路６６を介してウェットウェルプール２８内に送ら
れ、ウェットウェルプール２８から上昇し、ウェットウ
ェル水３０より上のウェットウェルプレナム３２内に蓄
積される。収集器６４からの凝縮液はドレン管路６８を
通してＧＤＣＳプール４４内に排出される。ウェットウ
ェルプレナム３２内に非凝縮性ガスが蓄積されるにつれ
て、その中の圧力が増大し、やがて蒸気が圧力容器１６
から放出される速度より早い速度でＰＣＣＳ凝縮器５４
が蒸気を凝縮するようになる。このようなときには、ド
ライウェル２６内の圧力はウェットウェルプレナム３２
内の圧力より下がる。これにより、真空破壊弁４２が開
いて、非凝縮性ガスがドライウェル２６に戻される。し
かし、このガスは次に再びＰＣＣＳ凝縮器５４に流入す
ることができ、その有効性を低下させる。やがて、ドラ
イウェル２６内に放出される蒸気により、その中の圧力
はウェットウェルプレナム３２の圧力より再び高くな
る。そのとき、真空破壊弁４２が閉じて、上記のサイク
ルが繰り返され、非凝縮性ガスはＰＣＣＳ凝縮器５４か
らウェットウェルプレナム３２内に送られて、その中に
再び蓄積されて圧力を上昇させる。

【００１８】非凝縮性ガスをウェットウェルプレナム３
２に継続的に戻すというこの動作により、格納容器２４
の中の全体圧力が比較的高くなる。更に、ＰＣＣＳ凝縮
器５４からウェットウェルプレナム３２内に非凝縮性ガ
スが送られるたびにウェットウェルプール水３０の最上
層の漸増加熱が行われること、そして真空破壊弁４２を
通して少量の蒸気が漏れてウェットウェルプレナム３２
に入ることによっても、格納容器２４内の圧力がゆっく
り上昇する。

【００１９】ベント管路６６はそのガスを、ウェットウ
ェルプール２８の上表面より下で、かつ最も上の位置の
水平ベント３４より上で通常のように排出する。これに
より、ドライウェル２６とウェットウェルプール２８と
の間に適当な駆動圧力が得られ、受動格納容器冷却系
（ＰＣＣＳ）１４の有効な動作が行われる。ウェットウ
ェルプール２８は格納容器２４の中のヒートシンクを提
供する。水３０は比較的低い公称の第一の温度になって
いる。したがって水３０は、第一の温度より高い比較的
高い第二の温度になっているベント管路６６から注入さ
れたガスから熱を吸収することができる。注入された高
温ガスは混合することなく、その浮力により最も熱く最
も軽い流体をプール表面へ動かす。その結果、ウェット
ウェルプール２８の中で温度成層が生じる。その最高の
温度は上表面に隣接して存在し、最低の温度はプールの
底に隣接して存在する。したがって、ベント管路６６の
注入点より下のウェットウェルプール２８の比較的低温
の部分は注入されたガスを冷却するために有効に使用さ
れない。したがって、ウェットウェルプレナム３２の中
の圧力が上昇するので、これを収容するためプール２８
のまわりに適当に強い壁を設け、適当に強い格納容器２
４を設けなければならない。

【００２０】本発明の一つの目的によれば、ウェットウ
ェルプール２８の中に受動混合器７２が配置されて、プ
ールの中の水３０を受動的に循環させることにより、温
度成層を低減し、ベント管路６６からプールの中に注入
される高温ガスをより有効に冷却し、熱吸収のためにウ
ェットウェルプール２８をより効果的に利用する。ウェ
ットウェルプール２８の中の受動混合器７２が図２に更
に詳しく示されている。混合器７２は、ウェットウェル
プール２８内に流体７４を導入するためのベント管路６
６を含む。この実施例の流体７４は収集器６４（図１参
照）から排出されるガスである。このガスには、第一に
窒素のような非凝縮性ガス、第二にＰＣＣＳ凝縮器５４
の中で凝縮されなかった蒸気が含まれている。流体７４
は、ヒートシンクとして使用されているプール液体すな
わち水３０の第一の温度より高い第二の温度になってい
る。ベント管路６６はウェットウェルプール２８の中で
下向きに伸び、プール２８の底２８ａに適当に取り付け
られた閉じた遠端６６ａを有することが好ましい。混合
器７２はまた、プール２８の中に沈められて配置され
て、ベント管路６６からの流体によって動力が与えられ
る混合ノズルまたはジェットポンプ７６を含む。更に詳
しく述べるとジェットポンプ７６は、プール２８内で水
３０を柱状に横方向に囲むための管状ハウジング７８を
含む。ハウジング７８は、その一端、好ましくは下端に
入口８０を有し、入口はたとえば入口開口が鐘形である
管状パイプの形状になっている。またハウジング７８は
反対側の端、好ましくは図２の姿勢のハウジング７８の
最上部に出口８２を有する。

【００２１】混合器７２はまた、ベント管路６６から流
体７４を受けるためにベント管路６６と流れが通じるよ
うに配置された噴射ノズル８４を含む。噴射ノズル８４
の近端はベント管路６６に固定接合される。噴射ノズル
８４の遠端すなわちノズル端はハウジング入口８０の中
に配置され、流体７４を縦方向上向きにハウジング７８
の中に噴射する。これにより、水３０がハウジング入口
８０からハウジング７８の中をハウジング出口８２へポ
ンプ輸送されて、プール２８の中の水３０を循環させ、
プール２８の中の温度成層を低減する。

【００２２】本発明の動作方法では中空のハウジング７
８は、ハウジングの入口８０および出口８２で柱状の水
の下部および上部を拘束されない状態に維持しながら、
ウェットウェルプール２８の中で柱状の水を横方向に保
持する役目を果たす。ベント管路６６と流れが通じるよ
うに配置された噴射ノズル８４は、ハウジング７８の中
の液体（水）に対して縦方向に流体７４を噴射する役目
を果たす。これにより、柱状の水が下部から上部へポン
プ作用で上向きに送られ、水３０をプール２８の中で循
環させる。

【００２３】ジェットポンプ７６のハウジング７８は更
に、噴射ノズル８４からの流体７４をハウジング入口８
０からの水３０と混合するために、噴射ノズル８４のす
ぐ下流に配置された一定の最小流れ断面積ののど部８６
を含む。ハウジング７８はまた、発散する円錐形の流路
すなわちディフューザ８８も含む。ディフューザ８８
は、のど部８６から伸びて、ハウジング出口８２と流れ
が通じている。ディフューザ８８は、のど部８６の中で
混合された流体７４と水３０を拡散することにより、そ
れらから圧力を取り戻す。

【００２４】ジェットポンプ７６は、噴射された流体７
４からの運動エネルギーおよび運動量を利用して通常の
ように動作して、ハウジング７８を通って水３０をポン
プ輸送する。したがって、ジェットポンプ７６は有効な
動作のため、垂直、水平、またはそれらの中間の傾斜し
た向き等の任意の向きに配置することができる。しか
し、本発明の実施例では、ハウジング７８はウェットウ
ェルプール２８の中にほぼ垂直に配置される。ハウジン
グ入口８０はプールの底２８ａに隣接して配置され、ハ
ウジング出口８２はプールの水３０の上表面３０ａに隣
接して、ハウジング入口８０より上の高さに配置され
る。このようにして、比較的冷たい水３０がプールの底
２８ａからハウジング入口８０に引き込まれ、上向きに
流され、そこでのど部８６内へ噴射された比較的高温の
流体７４と混合され、それと一緒にプール上表面３０ａ
に上昇する。ハウジング７８のこの配置方向は、プール
の底２８ａに隣接した比較的低温の水３０の比較的大き
な密度、および入って来る比較的高温の流体７４によっ
て加熱されウェットウェルプール２８内のハウジング７
８の中の比較的小さい密度の水を利用して、自然循環お
よびうず流を増強する。

【００２５】図２に示される本発明の実施例の流体７４
はガスである。このガスには、凝縮されなかった蒸気と
ともに最初はドライウェル２６の中に入っていた非凝縮
性ガスが主として含まれている。したがってハウジング
７８は、ディフューザ８８からハウジング出口８２まで
垂直上方に伸びる管状の、一定流れ断面積の立上り管９
０を含むことが好ましい。ノズル８４から噴射されたガ
ス状流体７４は、それと混合された水３０の中に泡を形
成する。この泡はハウジング７８の中の水柱の中で、そ
の自然の浮力により上昇し、立上り管９０を通って上向
きに流れる。これは、通常知られている空気揚水効果に
より、水３０をハウジング入口８０を通して上方に引き
込んで、ハウジング７８の中を流れさせる付加的なポン
プ作用を生じる。立上り管９０は、ハウジング７８の中
のポンプ作用を増強するために、上昇する泡の空気揚水
効果を最大にする適当な高さとすることができる。

【００２６】この実施例の流体７４はＬＯＣＡの後にド
ライウェル２６内に放出された凝縮されない蒸気を含み
得るので、ハウジング７８の中で比較的低温のプール水
３０と混合されたとき、この蒸気は凝縮する。蒸気の凝
縮によって圧力の減少が生じる。この圧力の減少による
付加的なポンプ作用により、ハウジング７８の中を水３
０がポンプ輸送される。したがって、ジェットポンプ７
６のポンプ効率を増強するために、ノズル８４からハウ
ジング７８内に流体７４が噴射されるまで流体７４の比
較的高い温度を維持することが望ましい。図２に示され
る実施例では、ベント管路６６はウェットウェルプレナ
ム３２を通って下向きにウェットウェルプール２８の中
に伸びる。ベント管路６６の遠端６６ａはプールの底２
８ａで支持される。したがって、ベント管路６６を通し
て流される流体７４の冷却を低減するために、少なくと
もベント管路６６に接合された噴射ノズル８４から上流
では、ベント管路６６を通常の熱絶縁体層９２で取り囲
むことが好ましい。ベント管路６６が比較的低温のプー
ル水３０と接触して配置されて熱絶縁されていない場合
は、ベント管路に流入する蒸気の凝縮を促進して、熱損
失を生じ、その潜在的なポンプ効率を低下させて、温度
成層を増大させることがある。

【００２７】図２に示される実施例では、ハウジング出
口８２を予めプール上表面３０ａより下に沈めるように
定めることにより、立上り管９０を通して上向きに送ら
れる泡の浮力により最大のポンプ作用が得られるように
する。空気揚水効果による圧力ゲインまたはポンプ作用
は、立上り管９０の垂直高さとともに大きくなる。ただ
し立上り管の高さは、噴射ノズル８４の潜水深さおよび
立上り管出口すなわちハウジング出口８２の潜水深さに
よって拘束される。ドライウェル２６からＰＣＣＳ凝縮
器５４およびベント管路６６を通してウェットウェルプ
ール２８内に流体を導入できるようにするために克服し
なければならないウェットウェルプール２８とドライウ
ェル２６との間の圧力差は、ノズルの潜水深さによって
決まる。予想される最低のプール液位でジェットポンプ
７６の有効なポンプ作用を維持するため、立上り管出口
の潜水深さを充分に大きくして、動作中に露出しないよ
うにするべきである。

【００２８】したがって、ベント管路６６を通って流体
７４を導入するためにドライウェル２６からウェットウ
ェルプール２８への有効な駆動圧力が得られるように、
噴射ノズル８４は最も高い水平ベント３４より適当な高
さＨ₁だけ上の位置に維持するべきである。ＬＯＣＡの
後に放出された蒸気２０ａとそれと一緒に運ばれる非凝
縮性ガスは最初は水平ベント３４によりウェットウェル
プール２８に導入され、残りの蒸気２０ａと非凝縮性ガ
スはその後、ＰＣＣＳ凝縮器５４を通して流れて受動冷
却が行われることが理解されよう。ノズル潜水深さ、水
平ベント３４に対するノズルの高さＨ₁、および立上り
管の潜水深さは、ジェットポンプ７６のポンプ効果が最
適になるように、用途に応じて決めることができる。

【００２９】ハウジング出口８２はプール水３０に沈ん
だままになっていることが好ましいが、ガスボイド率、
すなわち立上り管９０の中の水３０に対する泡の体積百
分率の著しい影響のため、立上り管９０が部分的に露出
したときでも、ジェットポンプ７６によって充分なポン
プ作用が行われ得る。しかし、露出した立上り管の割合
が増加するにつれて、ジェットポンプ７６のポンプ効果
が小さくなり、ついには水蒸気がウェットウェルプレナ
ム３２に直接出始め、ジェットポンプ７６の有効性が相
当制限される。

【００３０】図３はこれの発生を示し、ウェットウェル
プール水３０の正規液位がハウジング出口８２より上の
破線で示され、正規より低い液位が実線で示され、立上
り管９０が部分的に露出している。したがって、立上り
管９０のハウジング出口８２より下で、ウェットウェル
プール２８の予想最低水位に沈んだままになるような適
当な高さに一列に配置された複数のバイパス孔９４を、
ハウジング７８に更に設けてもよい。このようにする
と、バイパス孔９４は、プール水３０が主ハウジング出
口８２より下の高さに下降した場合、ガス状流体７４お
よび水３０の混合物を直接ウェットウェルプール２８内
に排出するための立上り管９０からの補助出口を形成す
る。

【００３１】再び図２を参照して説明する。更に、噴射
ノズル８４より下で、最も上の水平ベント３４より上に
一列に配置された複数のベント孔９６を、ベント管路６
６に設けることが好ましい。ベント孔９６はベント管路
６６からウェットウェルプール２８への流体７４の二次
出口を形成する。噴射ノズル８４が主出口である。動作
中に噴射ノズル８４が万一つまった場合、ベント孔９６
により流体７４をウェットウェルプール２８に排出する
ことができるので、もちろんジェットポンプ７６の動作
なしにＰＣＣＳ凝縮器５４の動作を継続することができ
る。ベント孔９６は、噴射ノズル８４がつまらない場
合、ノズル８４により噴射される流体７４の与圧を制限
する役目も果たす。余りに大きな圧力差と速度で流体７
４がのど部８６に噴射されれば、吐出ジェット流がプー
ル表面３０ａまで突き抜けて、流体７４がウェットウェ
ルプレナム３２に直接放出され、ジェットポンプ７６の
効率を大幅に下げることがある。したがって、ノズル８
４を通る流体７４の注入圧力差を制限することによりジ
ェットポンプ７６の有効な動作を維持するように、ベン
ト孔９６を適当な大きさと高さとすることができる。前
に説明したように、水平ベント３４は噴射ノズル８４よ
り下にとどまっていなければならない。また、凝縮器５
４を介して正常な動作が行われるようにドライウェル２
６とウェットウェルプール２８との間に適当な圧力差が
得られるようにするため、水平ベント３４は同様にベン
ト孔９６より下に配置される。

【００３２】したがって、上記のように混合器７２は、
ＰＣＣＳ凝縮器５４からウェットウェルプール２８に排
出される流体７４を使用してジェットポンプ７６を駆動
することによりプール水３０を循環させるように受動的
に動作する。このように、比較的高温の流体がウェット
ウェルプール２８に導入されるので、ウェットウェルプ
ール２８の中の温度成層は大幅に低減されるか、または
無くなる。ウェットウェルプール２８の中に一つの受動
混合器７２が図示されているが、ウェットウェルプール
２８全体の中で有効な循環を確実に行うため必要に応じ
て適当な数の受動混合器７２を使用することができる。

【００３３】比較的高温の流体が供給される液体プール
で温度成層を無くすために別の実施例の受動混合器７２
を使用することができる。前述の実施例では流体７４と
して非凝縮性ガスと凝縮されない蒸気の両方を用いて、
空気揚水効果によりジェットポンプ７６のポンプ効率を
向上させているが、別の実施例では流体７４としてジェ
ットポンプ７６を駆動するために適当な圧力を有する液
体を用いることができる。

【００３４】本発明の好ましい実施例と考えられるもの
を説明してきたが、ここに開示した内容から熟練した当
業者には本発明の他の変形は明らかなはずである。した
がって、本発明の趣旨と範囲内に入るこのようなすべて
の変形を包含するように特許請求の範囲を記述してあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による受動混合器を設けたウ
ェットウェルプール内へ非凝縮性ガスを排出する受動格
納容器冷却系（ＰＣＣＳ）をそなえた原子炉建屋の概略
立断面図である。

【図２】図１に示されるウェットウェルプール内の受動
混合器の拡大側面図である。

【図３】本発明の別の実施例による受動混合器を示す側
面図である。

【符号の説明】

１６圧力容器１８炉心２４格納容器２６ドライウェル２８ウェットウェルプール２８ａウェットウェルプールの底３０ウェットウェルプール水３２ウェットウェルプレナム３４水平ベント４４重力駆動冷却系（ＧＤＣＳ）プール５２隔離プール５４受動格納容器冷却系（ＰＣＣＳ）凝縮器６２凝縮器出口管路６４収集器６６ベント管路６８凝縮液ドレン管路７０ループ状水封じ７２受動混合器７４流体７６ジェットポンプ７８ハウジング８０ハウジング入口８２ハウジング出口８４噴射ノズル８６のど部８８ディフューザ９０立上り管９２熱絶縁体９４バイパス孔９６ベント孔

フロントページの続き (72)発明者バージル・エドウィン・シュロックアメリカ合衆国、カリフォルニア州、オリンダ、オーチャード・ロード、258番 (72)発明者ダグラス・ボイド・マクドナルドアメリカ合衆国、カリフォルニア州、プレザントン、フィオリオ・サークル、1905番

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の温度の液体（３０）のプール（２
８）の中に上記第一の温度より高い第二の温度の流体
（７４）を導入したときの該プール内での温度成層を低
減するための混合器（７２）であって、上記流体を上記プール（２８）に導入するために上記プ
ール（２８）の中へ伸びるベント管路（６６）、ならび
に上記プール（２８）の中に配置されたジェットポンプ
（７６）をそなえ、上記ジェットポンプ（７６）が、（ａ）上記プール（２
８）の中で上記液体の一部を柱状に囲み一端に入口（８
０）を有すると共に反対側の端に出口（８２）を有する
ハウジング（７８）、および（ｂ）上記ベント管路（６
６）と流れが通じるように配置されて上記ベント管路
（６６）から上記流体を受けると共に、上記ハウジング
入口（８０）の中に配置されて上記ハウジング（７８）
の中へ縦方向に上記流体を噴射して、上記ハウジング入
口（８０）から上記ハウジング（７８）を通って上記ハ
ウジング出口（８２）へ上記液体をポンプ輸送すること
により上記プール（２８）の中で上記液体を循環させる
噴射ノズル（８４）を含み、上記ハウジングが更に、上記噴射ノズル（８４）からの
上記流体を上記ハウジング入口（８０）からの上記液体
と混合するために上記噴射ノズル（８４）より下流側に
配置された最小流れ断面積ののど部（８６）、および上
記の混合された液体と流体を拡散させてそれらから圧力
を回復させるために上記のど部（８６）から伸び、上記
ハウジング出口（８２）と流れが通じているディフュー
ザ（８８）を含んでいること、を特徴とする混合器。
【請求項２】上記ハウジング（７８）が上記プール
（２８）の中にほぼ垂直に配置され、上記ハウジング入
口（８０）が上記プール（２８）の底（２８ａ）に隣接
して配置され、上記ハウジング出口（８２）が上記ハウ
ジング入口（８０）より上の高さに配置されている請求
項１記載の混合器。
【請求項３】上記流体がガスであり、上記ハウジング
（７８）が、上記ディフューザ（８８）から上記ハウジ
ング出口（８２）へと上方に伸びる管状の立上り管（９
０）を更に含み、上記立上り管（９０）は上記液体と混
合された上記ガスによって形成される泡を上方に導くこ
とにより上記ハウジング（７８）を通る上記液体に対し
て付加的なポンプ作用を行う請求項２記載の混合器。
【請求項４】上記プールがウェットウェルプール（２
８）であり、上記液体が水であり、請求項３に記載の上
記混合器（７２）と組み合わせて、炉水の中に沈められて上記炉水を加熱して蒸気を発生す
る炉心（１８）を収容した原子炉圧力容器（１６）、上記圧力容器（１６）から外側に間隔を置いて配置さ
れ、非凝縮性ガスの入っているドライウェル（２６）を
形成する格納容器（２４）、上記格納容器（２４）の中に配置され、部分的に上記水
で充たされてその上にウェットウェルプレナム（３２）
が形成される密閉された上記ウェットウェルプール（２
８）、上記炉心（１８）および上記ウェットウェルプール（２
８）より上の高さで上記格納容器（２４）内に配置され
た重力駆動冷却系（ＧＤＣＳ）プール（４４）であっ
て、その中のＧＤＣＳプール水を重力により上記圧力容
器（１６）内に選択的に導入する手段を含む重力駆動冷
却系（ＧＤＣＳ）プール（４４）、上記ＧＤＣＳプール（４４）より上の高さに配置された
隔離プール（５２）であって、その中の水の中に沈めら
れた凝縮器（５４）および上記格納容器（２４）の外側
の大気に至るベント（５８）を含み、上記凝縮器（５
４）が、冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）の後に上記圧力容
器（１６）から上記ドライウェル内に放出された蒸気と
ともに上記非凝縮性ガスを受けるために上記ドライウェ
ル（２６）と流れが通じるように配置された入口管路
（６０）を有するとともに、出口管路（６２）を有して
いる隔離プール（５２）、および上記凝縮器（５４）の
中で上記蒸気が冷却されたときに生じる凝縮液および上
記凝縮器（５４）を通って上記蒸気と一緒に運ばれる上
記非凝縮性ガスを集めて分離するために上記凝縮器出口
管路と流れが通じるように配置された収集器（６４）で
あって、上記非凝縮性ガスを上記ウェットウェルプール
（２８）に導入するために上記ウェットウェルプール
（２８）と流れが通じるように配置された上記ベント管
路（６６）、および上記ＧＤＣＳプール（４４）と流れ
が通じるように配置されたドレン管路（６８）を含み、
該ドレイン管路が、上記凝縮液を上記ＧＤＣＳプール
（４４）へ排出できるように、また上記ドレン管路（６
８）を通って上記収集器（６４）に向かう上向きの逆流
を制限するためにループ状水封じ（７０）を形成するよ
うに上記ＧＤＣＳプール（４４）の中に配置されたＵ字
形の遠端を有している収集器（６４）、をそなえている
装置。
【請求項５】上記ベント管路（６６）が上記ウェット
ウェルプレナム（３２）を通って上記ウェットウェルプ
ール（２８）の中まで下向きに伸びており、上記ベント
管路（６６）に流入した上記ガスの冷却を低減するため
の熱絶縁体（９２）が、上記ベント管路（６６）に接合
された上記噴射ノズル（８４）の少なくとも上流側で上
記ベント管路（６６）を取り囲んでいる請求項４記載の
装置。
【請求項６】上記噴射ノズル（８４）より下方に配置
された複数のベント孔（９６）が上記ベント管路（６
６）に設けられている請求項４記載の装置。
【請求項７】上記ドライウェル（２６）と上記ウェッ
トウェルプール（２８）との間に流れが通じるように配
置され、かつ上記ベント孔（９６）および上記噴射ノズ
ル（８４）より下方に配置された複数のベント（３４）
が更に設けられている請求項６記載の装置。
【請求項８】上記ハウジング出口（８２）が上記ウェ
ットウェルプール（２８）の中の上記液体の上表面より
下方の位置に予め沈められている請求項７記載の装置。
【請求項９】上記プール水の高さが上記ハウジング出
口（８２）より下に下がった場合に上記立上り管（９
０）から上記プール（２８）内に直接上記ガスおよび水
を排出するために、上記立上り管（９０）に上記ハウジ
ング出口（８２）より下に配置された複数のバイパス孔
（９４）が、上記ハウジング（７８）に更に設けられて
いる請求項７記載の装置。