JPS589397B2

JPS589397B2 - 圧力抑制型原子炉格納容器におけるベント管構造

Info

Publication number: JPS589397B2
Application number: JP52121657A
Authority: JP
Inventors: 金栄素夫
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1977-10-11
Filing date: 1977-10-11
Publication date: 1983-02-21
Also published as: JPS5455293A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、発電用原子炉の格納容器の圧力抑制機能に
関し、とくに原子炉格納容器内における原子炉冷却材の
喪失事故に際して、ドライウエル内に放出された高温、
高圧の水蒸気とドライウエル内の気体の混合物をサブレ
ツションチャンバーに導くベント管の構造に関するもの
である。

現在の圧力抑制型原子炉格納容器は原子炉冷却材喪失事
故のうちで、最も厳しいと考えられている再循環回路１
本の完全破断（ギロチン破断）が生じ、破断両端口より
最大流量の冷却材が流出した場合に格納容器の安全系シ
ステムの作動を考慮して、内圧および温度に対する設計
がなされている。

再循環回路の１点で破断が生じた場合、原子炉冷却材（
原子炉内圧力約７０ｋｇ／ｃｍ２ｇ、温度約３００
°Ｃ）は、ほぼ大気圧に近いドライウエル内に水蒸気あ
るいは熱水として放出され、ドライウエル内の圧力と温
度とを上昇させる。

ドライウエル内の圧力上昇に伴い、ベント管内の空気が
下方に押し下げられ、同時にベント管内の水もプール内
に押出される。

ベント管内の水および空気がプール水内に放出された後
は、ドライウエル内の水蒸気とドライウエル内気体の混
合物がプール水内に放出され、プール水で冷却され、水
蒸気は凝縮される。

この体積収縮で、ドライウエルの内圧上昇が抑制され、
格納容器の安全が全うされる。

この時のドライウエルとサブレツションチャンバーの従
来型ベント管での圧力変化の例は第１図のようになる。

図でも理解されるように、サブレツションチャンバー内
の圧力上昇はドライウエル内気体も水蒸気と共に連行さ
れることを考慮するとかなり大きいものである。

これは、ベント管を通してプール水内に放出されるドラ
イウエル内の気体と水蒸気がプールの水によって十分に
冷却凝縮されることなく、プール上部のウエットウエル
内に放出されることを意味している。

ドライウエルからサブレツションチャンバーへの水蒸気
と気体の混合物の流入はその圧力差によってなされるこ
とを考えれば、サブレツションチャンバー内の圧力を低
く保つこと、換言すれば、ベント管からの水蒸気と気体
の掲合物を効率よく冷却し、凝縮することができれば、
ドライウエルの圧力上昇を抑制でき、格納容器設計圧を
低くできる。

しかるに、従来型のベント管は、第２図にみられるよう
に、プールａ内における放出端ｂの深さを各々同一レベ
ルに設定されていて、ドライウエルｃ内の水蒸気がプー
ル水内に放出され、凝縮直前にベント管内の水と空気が
多量かつ同時的に放出される。

しかも、この空気はベント管の水中への浸水深さに応じ
て圧縮されてから、プールの中に放出されるので、プー
ル内の水は空気の放出と同時に生ずる体積膨張及び空気
の上方への浮上により、大きな上向き力ならびに流動現
象を起こし、プール内水全体が上下に振動を起すと共に
、ベント管もバブルフォースを受け、上方につき上げら
れ、ダイヤフラムフロアの構造体に大きな上向き力を作
用させる。

プール内の水の運動は、当然サブレツションチャンバー
側壁（格納容器下部）にも荷重として作用する。

そこで、近時そうした現象を抑制するようベント管の構
造に改良を加え、内部を分割するとともに、その下端を
異なる水没深さで開口させることが提案（特開昭５０−
９０８８８号）されているが、このものでは、ベント管
内部を隔壁により平行通路に分割するというものである
から、実際の製作に多大の困難を伴うばかりでなく、実
質ベント管断面積が減少して流体の圧力損失が大きくな
るという不都合がある。

この発明は上記事情にもとづいてなされたもので、格納
容器内で原子炉冷却材喪失事故発生時、その内圧の上昇
を有効に抑制でき、空気および水蒸気がプール内に放出
された時、プール内水の躍動を減少させ、プール内構造
物、格納容器などに対する荷重を低減させることができ
、しかも製作を容易に行なえ、また流体の圧力損失を小
さくできるように一層改良した圧力抑制型原子炉格納容
器におけるベント管構造を提供しようとするものである
。

この発明によるベント管は、■サプレッションプールへ
の気体の放出を異なる深さにおいて複数段に分けて行な
うために、断面積の和がベント管の断面積に等しいよう
な長さの異なる細管に分割分岐するようにしたこと、お
よび■ベント通路の拡径に伴なう管内余部をプール水の
対流通路を構成したこと、に特徴がある。

以下、この発明を第３図から第９図を参照して具体的に
説明する。

図において、符号１はベント管で、下方部分を拡径させ
この中には小径のベント通路２，３および４を形成する
細管が配置されている。

これら細管は上記ベント管１の上部とほぼ同断面積を有
するように分割され、その上端を上部に開放連通し、相
互には管内余部を上下に画成接合されている。

そして、上記ベント管１は頂部でドライウエル５に連通
されている。

上記ベント通路２は比較的水深の浅い個所と中位の水深
で、またベント通路３は中位の水深で、さらにベント通
路４・・・は深い水深で、それぞれ外方に折曲され、ベ
ント管１の管壁を貫通してサプレツションプール１０内
に開放口をもつ。

また、ベント管１は、前記ベント通路２，３．４の接合
部を上底としその底部をプール１０内底部近くで開口し
た対流通路７を具備している。

そして、この対流通路７は、ベント通路２・・・，３・
・・，および４・・・に相隣り、上部において管壁の開
口９を介してサブレツションプール１０に連通し、循環
水流出口９を形成している。

上記ベント通路の各開放口はラッパ状に拡開され、ここ
には複数（例えば３枚）の仕切板８・・・が設けられて
、開口断面積を小さく分割している。

なお、１１はベント通路４の上部で、拡径部の分割流量
を内外に調整する流量調整版である。

このような構成では、冷却材喪失の事故が発生した時、
次のように機能する。

（１）事故が発生し、ドライウエル５内圧力が上昇する
と、ベント管１内部気体がベント通路２・・・，３・・
・および４・・・を介してサプレツションチャンパー６
内のプール水内１０に放出される。

最初は、第５図のように、ベント通路２の上部開放口よ
り放出される。

（２）さらにドライウエル内圧が上昇すると、ベント通
路３の開放口及び２の下部開放口より放出される（第６
図参照）。

（３）ドライウエル内圧が更に進み、ベント通路４の開
放口からも放出される（第７図参照）。

（４）次の段階では、水蒸気と気体が通路２，３の各開
放口からプール内に放出され、冷却作用をうけて水蒸気
は凝縮される。

水蒸気の一部は冷えた細管内部に接触することで、一部
分、通路２，３内で凝縮されるが、細管は対流通路７内
のプール水に接しており、ベント管１と細管との間隙の
プール水が温められて、対流を起し、循環水流出口９よ
りプール内に放出され、代りに、ベント管１の下端より
冷たい水が対流通路７を介してベント管１内に流入して
くる（第８図参照）。

（５）同時にドライウエル内の圧力上昇に伴い、水蒸気
と気体の混合は通路２，３および４の開放口を介してプ
ール内に放出され、凝縮する。

水蒸気及び気体は下方に導かれるほど、細管内面との間
で熱交換を行うので、水蒸気温度の低下、凝縮の進行が
ある。

したがって、対流通路７における対流が烈しくなる（第
９図参照）。

この発明は、以上の説明でわかるように、（１）基本
的にはサプレツションプールへの気体の放出をドライウ
エル内圧上昇に従い複数段（この実施例では３段階）に
わけて放出し、かつ空気の泡を小さくして放出すること
により、気泡の上昇速度を遅くし、プール内水の上下方
向のスエリングを小さくできる。

因に、水中の空気泡の上昇速度は気泡の浮力と水と気泡
の粘性抵抗と上昇距離とによって定まり、気泡を球形と
すれば、気泡の小さい方が上昇にかかわる加速度が小さ
くなる。

（２）また実施例のように、ベント通路の拡径に伴う管
内余部をプール水の対流通路を構成したから、ベント通
路を通る水蒸気はその内壁に接触することで熱交換され
、温度低下をもたらし、凝縮が促進される。

また、水蒸気の泡も小さくでき、プール水内での冷却効
果が大きくなる。

（３）そして、ベント管内で対流通路を利用し、ベント
管自体で冷却作用を達成する。

（４）また、ベント管内の分割を細管をもって構成した
から、管内の組立てが容易であり、しかも管外へ向って
屈曲させ側方から噴出するように構成することも簡単に
できる。

（５）また、ベント管を拡径し、その内部に細管を収容
しているから、細管の断面積の和をベント管の断面積と
等しくでき、流体の圧力損失を小さくおさえることがで
きる。

したがって、ベント管内の水蒸気はスムーズにプール水
内に導かれることになり、上記の効果を最大限発揮する
ことができる。

（６）また、ベント通路の径、および開放口のサイズな
らびに流量調整板の高さを調整することにより、事故時
格納容器内圧上昇を含むプール水の揺動等の荷重の制御
を容易に行うことが出来る。

このようにして、この発明では、格納容器プール内構造
物に対する荷重設計値を低減でき、サプレツションチャ
ンバー内の圧力上昇を低い値ニ維持でき、さらにウエッ
トウエルの体積縮少も可能となるため、耐震的に厳しい
原子炉本体用ペデスタルの高さを低くできるなどの優れ
た効果を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型ベント管でのドライウエルおよびサプレ
ツションチャンバーの圧力変化図の１例、第２図は従来
のベント管構造の縦断側面図、第３図はこの発明の一設
計例を示す縦断側面図、第４図は第３図の横断面図、第
５図ないし第９図は作用を説明するだめの縦断側面図で
ある。１・・・・・・ベント管、２，３，４・・・・・・ベン
ト通路、５・・・・・−ドライウエル、６・・・・・・
サプレツションチャンバー、７・・・・・・対流通路、
８・・・・・・開放口仕切板、９・・・・・・循環水流
出口、１０・・・・・・サプレツションチャンバー内プ
ール水、１１・・・・・・流量調整板。

Claims

【特許請求の範囲】

１圧力抑制型原子炉格納容器における、ドライウエル
とサブレツションプールとを結ぶベント管は、サブレツ
ションプール側に位置する下方部分が拡径されるととも
に、その拡径された内部に複数の細管を有し、それらの
各細管は、サブレツションプール内の複数の水深個所に
対応して開口し、それぞれベント通路を構成しており、
さらに、それら細管周囲のベント管内余部は、各細管の
上端部分で閉じかつベント管の下端で開口し、しかもそ
のベント管内余部は細管の上端近くで外方のサブレツシ
ョンプール内と連通してプール水の対流通路を構成して
いることを特徴とする圧力抑制型原子炉格納容器におけ
るベント管構造。