JPS587197B2 - ゲンシロハイキベントノカンシヨウキコウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軽水冷却形原子炉格納容器圧力抑制室の排気
ベントの緩衝機構に関するものである。

第１図は従来の原子炉格納容器の縦断面図を示す。

図において１は格納容器、２はドライウエル、３は圧力
抑制室、４はベント管、５はプール水であり、格納容器
１内には上部にドライウエル２、下部に圧力抑制室３が
あって床によって上、下に仕切られており、圧力抑制室
３にはプール水５がためてあり、床からこのプール水５
にベント管５が伸びている。

ベント管４は、冷却材喪失事故時にドライウエル２内の
空気と原子炉から放出される高温高圧の蒸気をこのベン
ト管４を通してプール水５に導き、蒸気を凝縮すること
により圧力を抑え格納容器１内の圧力上昇を緩和するた
めに設けられている。

しかし、冷却材喪失事故が生じた初期の短時間では非凝
縮性の空気が高圧で圧力抑制室３に放出されるために、
この内部で過渡的に大きな力が発生する可能性がある。

過渡的に発生するダイナミックな力のうち主なものを以
下に列挙すれば、 （１）ベント吹き出し開始時に、高圧の空気がベント管
４を通りプール水５中に排出される。

プール水５に放出されると同時に急激な減圧により空気
が膨張して、プール水５面が押し上げられ上向きの荷重
となる。

（水面膨張による力）（２）水面上昇を生じさせた大き
な空気泡が水面に到達するとともに破裂すると、大量の
水滴が第２図に示すＡ，Ｂ，Ｃの順序で図示のように飛
散する。

この飛散水滴６は、水面上にある構造材や圧力抑制室３
の天井に衝突し上向きの力を加える可能性がある。

（飛散水滴による衝撃力）（３）空気泡の膨張により上
昇した水面は、気泡の離脱に伴い急激に落下し、以後水
面揺動は上下に繰り返し揺動する。

この水面揺動は、圧力抑制室３やベント管４に横向きの
力を与える。

（水面揺動による力） 以上（１）〜（３）の現象による力は、格納容器１の設
計圧力を超過する恐れがでてきた。

従来の実施例では、ベント管４から排出された空気は第
２図に示すようにベント管の近傍で膨張し、それにより
発生する可能性のある（１）〜（３）のダイナミックな
力を積極的に減衰させる構造にはなっていないので、格
納容器１の設計条件が過酷となり格納容器製作コストが
著しく高くなる。

以上説明した（１）〜（３）の現象は、従来未知であつ
たがために今までの格納容器１の設計にあたっては全く
考慮されていなかった。

かかる設計の盲点をカバーし、（１）〜（３）に述べた
現象により発生するダイナミックな力を積極的に減衰さ
せることにより、より安価で安全性の旨い格納容器を提
供する必要が生じた。

本発明の目的は前述の（１）水面膨張による力（２）飛
散水滴による衝撃力（３）欠面揺動による力、を抑え格
納容器１の強度を増すように構成されるベント管を提供
するにある。

本発明の特徴はベント管の周囲に逆向きの角錐台状に設
けられる緩衝板にある。

第３図は本発明の一実施例の正面図を示し、第４図は第
３図の■−■矢視断面図である。

図において４はベント管、７は緩衝板、８は緩衝板にあ
けられる孔である。

緩衝板７は隣接する格子状に配置された４個のベント管
４に対して逆角錐台状にこれらベント管４をつなぐよう
に配置され、これらベント管４から僅かに離して配置さ
れる。

そして、この緩衝板８には多数の孔８がかん設されてい
る。

緩衝板７の孔８は、第４図に示すようにそれぞれの穴を
くぐり抜けた気泡が水面に到達した時、同じ大きさにな
るように、更にくぐり抜けた空気泡が合体しないように
孔と孔との間隙および孔の寸法を決めることが望ましい
。

今ベント管４から単位時間当りに排出される空気の体積
をＶ０、圧力をＰ０とじ、緩衝板７のｉ層目の孔を抜け
た空気泡の体積をＶｉ％圧力をＰｉ、個々の孔８から水
面に到達した空気の体積をｖ０圧力をｐ０とすると次式
が成立する。

１層目の孔を通過する時 Ｐ０・Ｖ０＝Ｐ１・Ｖ１＋ｐ０ｖ０・・・・・・（１）
２層目の孔を通過する時 Ｐｌ・Ｖ１＝Ｐ２・Ｖ２＋ｐＯＶｏ ・・・・
・・｛２）ｎ層目の孔を通過する時 Ｐｎ−１・Ｖｎ−１＝Ｐｎ・Ｖｎ＋ｐ０ｖ０ ・・・
・・・（３）故にこの順化式をまとめると、 Ｐ０Ｖ０＝Ｐｎ・Ｖｎ＋ｎ×ｐ０ｖ０ ・・・・・
・（４）となる。

ここで、ｉ層目の孔８をころがる空気泡の圧力Ｐｉは、
水の慣性力と水頭によりｐ０より若干大きいがほぼＰｉ
■ｐ０である。

今、ベント管４一本当りの緩衝板の孔８の数を２０個に
とると、（４）式より１個当りの空気泡の体積は従来の
１／２０となり、第５図より飛散水滴による衝撃力も１
／２０となる。

更に、従来第６図に示すようにベント管４の周辺で生じ
ていた水面膨張を孔８あきの緩衝板７を設けることによ
り第７図のように大巾に緩和するようにできる。

第４図で緩衝板７の当両直径Ｄをベント管４の直径ｄ１
の３倍にすると、水面膨張により上昇する水面の高さを
１／９に抑えることができる。

いま、緩衝板７に設けたｎ 個の孔８を均一の大きさの
空気泡が通り抜けるように孔の大きさを決め、ベント管
４の径をｄ１、緩衝板の穴の径をｄ２とし、空気泡を球
形近似すると次式が成立する。

ｄ１２∝Ｖ０ ・・・・・・（５
）ｄ２２∝ｖ０ ・・・・・・・・・
（６）以上を（４）式に代入すると ＰＯｄ１２ ＝ｎ×ｐｏ×ｄ２２ ・・・・
・・・・・（７） 故に 第８式により緩衝板の孔の数を２０個にするとその孔の
径ｄ２はベント管の径ｄ１の１／２になる。

緩衝板７の孔８を通過した空気泡が合体しないように孔
と孔のピッチは２ｄ２程度にするのが望ましい。

緩衝板７の傾斜は、ベント管４から排出された気泡が緩
衝板７の底を通過する時間とその間に孔８を通って上昇
する気泡の割合とから定めることができる。

緩衝板７の孔８をｍ層とし１層あたり孔が横に５個並ん
でいる時の孔の層数と緩衝板７の傾斜角との関係を第８
図に示す。

すなわち、緩衝板７の傾斜角度は、緩衝板７にあけた孔
８の層数が大きくなると４５度に近づく。

緩衝板の設置において傾斜角度は３０度〜４５度にとる
のが良いｏ 緩衝板７は、圧力抑制室３の壁面に設置したブラケット
および圧力抑制室の底面から突出した支持柱の上に載置
する。

緩衝板７とブラケットおよび支持柱はボルト等によって
固定しても良いが、取外しの簡便さを考えて固定せず、
プール水５中に自重で沈めるだけでも良い。

本発明によれば、圧力抑制室への排気ベントによる水面
膨張による力、飛散水滴による衝撃力、水面揺動による
力および空気泡による荷重のそれぞれを小さく抑えるこ
とができる。

本発明では緩衝板７とベント管の相互作用を無くすため
に、ベント管４が振動した場合にでも緩衝板と接触しな
いように隙間をあけるようにしている。

緩衝板７とベント管４の隙間は、ベント管４の振動の軽
減と多量の空気がこの間隙を通って抜けない程度に両方
をかん案して決定される。

また、空気泡の噴出力で緩衝板７が揺動しないように、
緩衝板７の据え付け下端位置をベント管４出口と同じレ
ベルにしている。

こうすることによってベント管４から排出された空気泡
は十分に加速されていないので浮力だけを緩衝板７に与
えることになりその揺動がかん和される。

【図面の簡単な説明】

第１図は軽水冷却形原子炉の格納容器の縦断面図。 第２図は冷却材喪失事故時の空気排出モデルを示す図。 第３図は本発明のベント管と緩衝板の平面図。 第４図は第３図の■−■部分断面図。第５図は緩衝板の
孔の個数と飛散水滴による衝撃力の関係図。 第６図は従来のベント管周辺の水面膨張の状態を示す図
。 第７図は本発明の緩衝板設置後の水面膨張を示す図。 第８図は緩衝板の孔の層数と傾斜角の関係を示す図であ
る。 符号の説明、１・・・・・・格納容器、３・・・・・・
圧力抑制室、４・・・・・・ベント管、５・・・・・・
プール水、７・・・・・・緩衝板、８・・・・・・孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉の圧力抑制室のベント管の先端部付近から発
   しその周辺に逆錐台状に配置される多孔板からなる、原
   子炉排気ベントの緩衝機構。