JPH0915388A

JPH0915388A - 受動形自触再結合装置

Info

Publication number: JPH0915388A
Application number: JP8073572A
Authority: JP
Inventors: Douglas Marvin Gluntz; ダグラス・マービン・グランツ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＡＲの受動的な作用の際に発生する反応熱
がウエットウエル空間の圧力を上昇させるのを防止す
る。【解決手段】沸騰水形原子炉のウエットウエルに用い
る受動形自触再結合装置が、一端に入口を持つと共に反
対側の端に出口を持つダクトと、全体的に入口に隣接し
てダクト内に設けられた触媒担持材料と、全体的に出口
に隣接してダクト内に設けられ、排出ガス・プリューム
から熱エネルギを取り去る熱交換器とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は沸騰水形原子炉に用いる改良さ
れた受動形自触再結合装置に関する

【０００２】。

【背景】原子炉格納容器内で可燃性制御装置として受動
形自触再結合装置（ＰＡＲ）を使うことが一般的に知ら
れている。こう云う装置は、実効的な表面積が大きいこ
とを特徴とする触媒担持材料を持ち、それが可燃性、引
火性又は爆轟性さえある混合物の制御を必要とする所定
の格納容器の容積又は区画内に存在する雰囲気の流通
を、自然循環手段によって促進するのに好ましい形で配
置されている。可燃性成分を含む未反応の混合物がＰＡ
Ｒの底又は入口に流れ込み、高温の排出流がＰＡＲの頂
部から出て来る。この様な混合物の反応性成分の触媒に
よって促進された再結合は発熱過程である。再結合の際
に放出された熱が、触媒担持材料と再結合生成物の両方
を加熱し、こうして通抜けるバルクの混合物を加熱し、
その為に自然循環過程にエネルギを供給する。ＰＡＲの
触媒担持集成体部分からの上側の出口に直接的に開放端
を持つ短い壁のチムニー・ダクトを設けることにより、
自然通風作用を強めることが普通である。

【０００３】原子力発電所では、大抵の原子炉で起こる
ある事故の状態が、可燃性のガス状成分、具体的に云う
と水素並びに／又は水素プラス酸素の発生を伴うので、
こう云う発電所では可燃性制御が必要である。水素単独
の放出は、合金のジルコニウム成分が酸化して、Ｚｒ＋
２Ｈ₂Ｏ＝ＺｒＯ₂＋２Ｈ₂反応によって水素を放出する
ジルカロイ−水反応を典型的に開始するのに十分な温度
を燃料被覆の表面が発生する様な劣化事故の状況によっ
て生ずる。水素プラス酸素の放出は、炉心の減衰ガンマ
放射が水分子によって吸収され、それを解離する時に生
ずる。こう云うガス状成分は、事故によって破れた（又
はわざと開いた）原子炉容器から放出される。こう云う
放出は、システムの減圧の時も起こるが、更に重要なの
は、ブローダウン後の長い期間の間に起こり、これは何
十時間も持続する場合が多く、その場合、こう云う生成
物が格納容器の中に入り込み、沸騰水形原子炉（ＢＷ
Ｒ）で使われている抑圧プール形の格納容器の場合、ウ
エットウエルの中に移動して、主にウエットウエルの空
間内に集まる。プールの水に溶解するのはこの放出物の
内のごく僅かな一部分であり、別のごく僅かな一部分は
公称耐漏性を持つ格納容器から外部へ漏れる惧れがあ
る。従って、ウエットウエルでは、こう云う可燃性成分
が時間と共に溜まって行って、制御しない場合、再結合
が起こり得る様な濃度に達する惧れがあり、それに伴っ
て高エネルギの過渡的な圧力を発生し、これは条件次第
で、何十気圧にもなり、こうして格納容器の構造に荷重
を加える。金属−水（即ちジルカロイ−水）反応によっ
て放出された水素は、最終的には、ウエットウエル内
で、低いレベルではあるが、それにも拘わらず重要なレ
ベルで存在する残留酸素と出合う。放射線分解過程によ
って発生された水素プラス酸素は、一般的にウエットウ
エルの中に入り込み、前者の過程によって発生された可
燃性生成物の在庫量に相加わる。

【０００４】今日の従来技術としてのＰＡＲは、進行中
の過渡状態全体にわたって制御された再結合を生ずるの
に十分な数で用いれば、この様な高エネルギの制御され
ざる圧力の放出を防止すると云う目標を首尾よく達成す
る。しかし、この過程には、ＰＡＲを出て行った高温ガ
ス・プリュームが上向きに移動して、ウエットウエルの
天井近くに、非常に高温になる可能性のある層状のガス
層を発生する点で、欠点が伴う。この為、ウエットウエ
ル雰囲気の一部分の加熱により、ゆっくりしたバルクの
空間圧力上昇を生ずる。これは、制御されない水素燃焼
反応（従って、どんなコストをかけても、絶対に避けな
ければならない反応）に於て起こり得る何十気圧もの過
渡的な圧力上昇よりはずっと低いが、それでも、格納容
器内に発生される長期的な圧力レベルを上昇させる圧力
上昇である。ＰＡＲからのプリュームの若干の熱が、ウ
エットウエル空間の一部分の上を伸びるプラットフォー
ム又はキャットウォークとして設計された鋼製構造によ
って吸収され、別の熱は、ウエットウエルの屋根に対す
る強度集成体を構成する鋼の構造部材によって吸収され
る。ウエットウエル室の側面及び頂部を区切っている鋼
（ステンレス鋼）のライナめっきに対する更に別の熱伝
達が発生する。しかし、任意所定の抑圧プール形格納容
器に対し、鋼の質量、鋼の表面積、ＰＡＲプリュームの
温度レベル、ウエットウエル空間の層状挙動、全体的な
熱伝達係数、反応過程のその他の要素及びパラメータ、
及び格納容器の設計の組合せが、その結果生ずるウエッ
トウエル空間の圧力上昇を無視し得るレベルに制限する
位に熱を吸収するのに足りるかどうかは問題である。

【０００５】ウエットウエルの圧力上昇の悪い結果の他
に、ＰＡＲからの高温プリュームがウエットウエルの屋
根構造又はライナの局部的な一部分に流れ込んで、その
為に生じた局部的な熱膨張が局部的な座屈又はその他の
破損を生ずる惧れがある。

【０００６】

【発明の開示】この発明の主な目的は、ＰＡＲ再結合の
処理速度及び効率には影響を与えずに、或いは改良さえ
しながら、ＰＡＲの受動的な作用の際に発生する反応熱
がウエットウエル空間の圧力を上昇させるのを防止する
更に直接的で、更に確実な手段を提供することである。

【０００７】具体的に云うと、この発明はＰＡＲのチム
ニー部分の出口に熱交換器を結合することに関する。こ
の熱交換器の管又は通路内にある水（又はその他の放射
能汚染されていない適当な冷却材）が適当なダクト又は
パイプを介して、格納容器の外部の領域に通され、そこ
で、この時にはＰＡＲプリュームのもとの熱エネルギの
多くを代表しているこの蒸発した冷却材を、プラントの
周囲に安全に放出することが出来る様にする。格納容器
の外側に、放射能汚染されていない冷却材の追加の貯蔵
槽又は供給源を受動的又は能動的に設けて、高温のＰＡ
Ｒプリュームが熱交換器の管を掃引して通過する時、蒸
発した熱交換用液体冷却材を補給する。この様にＰＡＲ
内に熱交換器を取り入れることにより、ウエットウエル
からエネルギを取り去る。これに対して、従来は、熱エ
ネルギがウエットウエルの中にとゞまっていた。この発
明では、ウエットウエルの構造用並びにライナ板用の鋼
の質量は、ある条件のもとでは、ウエットウエル内に高
温の蒸気又はガスを発生するその他の過程を、必要な場
合に軽減する為のヒート・シンクとして備えておくこと
が出来る。

【０００８】従って、広義に見た時、この発明は、沸騰
水形原子炉のウエットウエルに用いる受動形自触再結合
装置として、一端に入口を持つと共に反対側の端に出口
を持つダクトと、前記入口に全体的に隣接して前記ダク
ト内に設けられた触媒担持材料と、全体的に前記出口に
隣接して前記ダクト内に設けられた熱交換器とを有する
受動形自触再結合装置を提供する。

【０００９】別の一面では、この発明は、抑圧プールを
含む閉じたウエットウエルを持ち、ウエットウエル空間
内に１つ又は更に多くの受動形自触再結合装置を設け、
各々の再結合装置が入口及び出口を持つダクト、並びに
入口に隣接してダクト内にある触媒担持材料を含む様な
沸騰水形原子炉格納容器として、触媒担持材料より下流
側でダクト内に熱交換器を設けた沸騰水形原子炉格納容
器を提供する。

【００１０】更に別の一面では、この発明は、ウエット
ウエル空間内にある受動形自触再結合装置の排出ガス・
プリュームが原因で生ずる沸騰水形原子炉のウエットウ
エル空間内の圧力を減少する方法として、排出ガス・プ
リュームが再結合装置を出て行く前に、受動形自触再結
合装置の排出ガス・プリュームから熱エネルギを取り去
り、排出ガス・プリュームからの熱エネルギをウエット
ウエル空間の外に運び出す工程を含む方法を提供する。

【００１１】次にこの発明を詳しく説明する。この説明
から、この他の利点が明らかになろう。

【００１２】

【発明を実施する最善の態様】図１は、この発明を説明
するのに十分な程度に、沸騰水形原子炉を簡単に示した
略図である。この設備は、外側格納容器１０、ドライウ
エル１２、ウエットウエル１４及び原子炉圧力容器１６
を含む。ウエットウエル区域１４が抑圧プール１８、及
びプールより上方のウエットウエル空間２０を含む。典
型的には、プラットフォーム又はキャットウォーク２２
の様な鋼製構造が、ウエットウエル空間の一部分の上に
伸びている。こゝで問題とする区域は、このウエットウ
エル空間である。

【００１３】図２をも参照して説明すると、可燃性成分
を含む未反応の混合物の制御された再結合を行わせる為
に、ウエットウエル空間内に２４に示す様なＰＡＲを配
置することが知られている。ＰＡＲ２４が、入口２８
を持つハウジング２６、及びこの入口に隣接した触媒担
持材料３０を含み、この触媒担持材料を介して、ウエッ
トウエル空間内にある低温の未反応のガスが自然循環の
際に通過する。再結合によって高温の排出流が発生さ
れ、これは、依然としてウエットウエル内にあるが、チ
ムニー３２及び出口３４を介して出て行く。前に述べた
様に、この超高温の排出流は、ウエットウエルの天井近
くで層状をなす傾向があり、時間が経つと、望ましくな
い空間のバルク圧力上昇を生ずることがある。

【００１４】引き続いて図１と共に図３について説明す
ると、この発明による改良されたＰＡＲ３６は、前に
述べた公知のＰＡＲと同じ様に、入口３８及び入口に隣
接して配置された触媒担持材料４０を有する。この発明
によるＰＡＲでは、延長した垂直チムニー４２が９０°
のベンド及び水平の出口ダクト４４を有する。このダク
ト内に、冷却材入口４８及び冷却材出口５０を持つ熱交
換器４６が配置される。熱交換器自体は公知の構造であ
って、ボイラー効率を改善する為に、油又はガス燃焼形
ボイラーの排気煙道内にしばしば設けられる「エコノマ
イザ」形熱交換器と似ていなくもない。

【００１５】熱交換器４６に対する冷却材は、水又は放
射能汚染を受けていないその他の適当な冷却流体であっ
てよいが、適当なダクトを介して入口４８に供給され
る。蒸発した又は２相混合（液体／蒸発物）冷却材が、
出口５０に接続されたダクトを介して熱交換器の外へ、
好ましくは格納容器の外へ運び出される。この蒸発した
冷却材は、もとのＰＡＲプリュームの熱エネルギのかな
りの部分を持っており、これをこの段階でプラントの周
囲に安全に放出することが出来る。その結果、ウエット
ウエル空間内に放出されるＰＡＲプリュームが減少し、
長期的なバルク空間圧力上昇の問題は、なくならないと
しても、軽減される。

【００１６】ＰＡＲチムニーの長さは、プリュームの圧
力損失を補償する様に調節し、ＰＡＲ再結合処理速度が
影響を受けないか、或いはウエットウエルのガスを吸い
込んで反応する能力に関する限り、十分にチムニーを追
加して、改善さえすることが出来る様にすることが出来
る。延長したチムニーの熱交換器４６に通ずる９０°ベ
ンドの領域内に、１つ又は更に多くの流れ案内部（旋回
翼）を配置することが出来る。

【００１７】蒸発した冷却材を補給する必要に応じて、
この熱交換器装置に冷却材の追加の貯蔵槽又は供給源を
加えることが出来る。この発明を最も実用的で好ましい
実施例と現在考えられるものに関連して説明したが、こ
の発明がこゝで説明した実施例に制限されず、むしろ、
この特許請求の範囲に含まれる種々の変更及び均等物を
含むものであることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による受動形自触再結合装置を取り入
れた沸騰水形原子炉格納容器の簡略側面図。

【図２】公知の受動形自触再結合装置の側面断面図。

【図３】この発明による受動形自触再結合装置の側面断
面図。

【符号の説明】

１４ウエットウエル３６受動形自触再結合装置３８入口４０触媒担持材料４４出口ダクト４６熱交換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】沸騰水形原子炉のウエットウエルに使う
受動形自触再結合装置に於て、一端に入口を持つと共に
反対側の端に出口を持つダクトと、全体的に前記入口に
隣接して前記ダクト内に設けられた触媒担持材料と、全
体的に前記出口に隣接して前記ダクト内に設けられた熱
交換器とを有する受動形自触再結合装置。
【請求項２】前記ダクトが垂直向きであり、前記ダク
トのチムニー部分が前記触媒担持材料から上向きに伸
び、前記チムニー部分が前記出口の近くに略９０°のベ
ンドを有する請求項１記載の受動形自触再結合装置。
【請求項３】前記熱交換器が前記略９０°のベンド及
び前記出口の間に設けられている請求項２記載の受動形
自触再結合装置。
【請求項４】前記熱交換器が冷却材入口及び出口ダク
トを含み、該冷却材入口ダクトが冷却材源に接続されて
いる請求項１記載の受動形自触再結合装置。
【請求項５】抑圧プールを含む閉じたウエットウエル
を持ち、１つ又は更に多くの受動形自触再結合装置が前
記ウエットウエル空間内に配置され、各々の再結合装置
が入口及び出口を持つダクト、並びに前記入口に隣接し
て前記ダクト内にある触媒担持材料を含む沸騰水形原子
炉格納容器に於て、前記触媒担持材料より下流側で前記
ダクト内に熱交換器が設けられている沸騰水形原子炉格
納容器。
【請求項６】前記熱交換器が前記出口に隣接して設け
られている請求項５記載の沸騰水形原子炉格納容器。
【請求項７】前記熱交換器が前記ダクト内の略９０°
のベンド及び前記出口の間に設けられている請求項６記
載の沸騰水形原子炉格納容器。
【請求項８】前記熱交換器が冷却材入口及び出口ダク
トを含み、該冷却材入口ダクトが冷却材源に接続され、
前記出口が部分的に蒸発した又は完全に蒸発した冷却材
を前記格納容器の外に運び出す様に接続されている請求
項５記載の沸騰水形原子炉格納容器。
【請求項９】沸騰水形原子炉のウエットウエル空間内
に設けられた受動形自触再結合装置の排出ガス・プリュ
ームによって生じた該ウエットウエル空間内の圧力を下
げる方法に於て、前記排出ガス・プリュームが再結合装
置を出て行く前に、前記受動形自触再結合装置の排出ガ
ス・プリュームから熱エネルギを取り去り、該排出ガス
・プリュームからの熱エネルギをウエットウエル空間の
外に運び出す工程を含む方法。
【請求項１０】前記熱エネルギを取り去る工程が、前
記受動形自触再結合装置内に熱交換器を設けることによ
って実施される請求項９記載の方法。