JPS5934994B2 - 高温ガス炉の非常時炉心冷却装置 - Google Patents

高温ガス炉の非常時炉心冷却装置

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JPS5934994B2
JPS5934994B2 JP50023214A JP2321475A JPS5934994B2 JP S5934994 B2 JPS5934994 B2 JP S5934994B2 JP 50023214 A JP50023214 A JP 50023214A JP 2321475 A JP2321475 A JP 2321475A JP S5934994 B2 JPS5934994 B2 JP S5934994B2
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JP
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reactor
cooling
temperature gas
core
vessel
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義久 田中
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温ガス炉のすべての炉心強制循環冷却能力
喪失事故時における安全対策としての炉心部非常冷却装
置に関するものである。
本発明の主たる目的は、高温ガス炉の1次冷却系ならび
に補助冷却系のすべてが強制循環冷却能に力を喪失した
際に、燃料や炉゛心構造物ならびに炉容器等が破壊に至
る程の異常な温度上昇や激しい温度分布の変化を許容限
度内に抑制し、そうした物又は部材の健全性が損なわれ
ないようにすることにある。
すなわち、高温ガス炉においては、炉心部を流れる高温
ガスが直接1次冷却系の圧力バウンダリー構造材へ接触
しないようにする目的で、高温ガス流路の外側を低温ガ
ス流路が取巻くような2重ブランケット、2重配管方式
の強制循環冷却回路の構成を採用するのが通例である。
そうした配管のキロチッ破断時、あるいは全電源しや断
事故等の場合には、当然、炉心のすべての強制冷却能力
を喪失し、かつ炉心部にガスを循環させることが困難と
なる。そのとき、炉心部の崩壊熱を適当な手段で系外へ
排除しなければ、系内にこもつた熱によつて炉心燃料や
その周辺の構造材温度が上昇し、それが設計限界を超え
れば直接・間接にその熱負荷を受ける物の健全性維持が
困難となるわけである。本発明は、高温ガス炉のそうし
た非常事態を安全にかつ健全性を損わない限度に回避す
ることが目的である。
この目的達成に対処する本発明の主な技術的特色として
、次の3点を挙げることができる。(i)炉容器内部の
系に対し、炉心部外系からのガスの自由な流通ならびに
自然循環を可能とされる。
(ii)炉容器外系のガスにより、炉容器の間接的でか
つ自然循環による冷却が可能とされる。
(1ル 炉容器外系のガスにより運ばれた熱が、間接冷
却層の冷媒で奪われ、系外へ排除することを可能とされ
る。
つまり、本発明によれば、高温ガス炉の事故発生時に、
炉心部ガス流路に炉容器ガスの自然循環が可能とされる
結果、それによつて炉心部で発生された熱が対流ならび
にふく射伝熱の形で効率よく炉容器へ伝えられる。
これを仮に第1次熱移動と呼んでおこつ。又、本発明に
よれば、炉容器と生体遮へいとの間に間接冷却層が設置
され、この間接冷却層へ冷媒を供給することで、積極的
かつ自然循環による冷却が可能とされる。
かくて前記第1次熱移動で炉容器にまで伝えられた熱は
、炉容器外側のガスに吸収され(これを仮に第1次熱交
換と呼んでおこう)、かくて炉容器外側のガスにも積極
的に自然循環が起され、間接冷却層へ効率よく伝えられ
る。これが第2次熱移動というわけである。第2次熱移
動で間接冷却層へ伝えられた熱の大部分は、冷媒によつ
て吸収され(第2次熱交換)、その冷媒の自然循環移動
によつて炉外へと運び出される。かくして本発明によれ
ば、第1次ならびに第2次の異なる系間での密接な関連
性をもつた熱移動ならびに熱交換により、あくまで間接
的な手段ではあるが積極的かつ強制循環冷却手段に依ら
ずに炉心部の崩壊熱、残留熱が効率よく吸収除去され、
望ましい非常冷却が達成されるのである。本発明におけ
る前記(1)の特色で述べたように、高温ガス炉の事故
時には、炉心部ガス流路に炉容器内の低温ガスを自由に
流通させる連通回路が形成されねばならない。その連通
回路形成の具体的方法としては、次のメカニズムが実用
的である。(a)独立回路−バルブ開閉方式。(b)炉
心構造−プラツキング方式。
(c)I破壊板一破壊方式。
本発明では又、炉容器と生体遮へいとの間に間接冷却層
が設置されるが、この冷却層が熱遮へいと熱中性子遮へ
いとを兼ねた全密封式の遮へい層として構成されること
も重要な特色である。
この間接冷却層には注水管が設置され、事故発生時には
外部系から冷媒としての冷却水が供給され、水の温度上
昇と沸騰した蒸気の自然循環とにより効率よく炉心から
の崩壊熱を奪うように構成されている。次に本発明を図
面に示した実施例により説明する。
第1図aは本発明による非常時炉心冷却方法を実施可能
な構成の高温ガス炉の一例を示し、同じく第1図bはそ
の炉心部構造詳細を拡大して示したものである。
図中1は炉心構造物、2はプラグ方式による炉心部と炉
容器との連通管、3は原子炉容器(又はライナー)、4
は中間遮へい収納容器壁、5は中間遮へい兼用の間接冷
却層、6は注水管、7は普通コンクリートによる生体遮
へい、8は蒸気放出口、9は冷却水タンクを示している
。注水管6はその上端が冷却水タンク9と接続され、バ
ルブ10の開閉により冷却水の供給を制御される。注水
管6は、間接冷却層5中を下方に延びてその底部を水平
に横断され、さらには反対側の層壁中を適当な高さまで
立上げられている。そして、間接冷却層5の下部には、
注水管6で供給された冷却水を、冷却層中に放出する多
数の冷却水ノズル15が設けられている。又、容器4の
沿つて冷却水ないしその蒸気を流動させる回路16が設
けられ、その頂部に蒸気管8が接続されている。蒸気管
8の頂部は、冷却層5で発生した蒸気を大気開放する気
水分離器17と接続されている。気水分離器17で凝縮
された水は、スプレイノズル18を通じ、スプレイ冷却
しつつタンク9に戻される。図中18はドレン抜きであ
る。さらに第1図bにより炉心部の詳細について説明す
ると、炉容器3の中の炉心構造物1の構成は次のように
なつている。
通常運転時、管路19から炉心構造物外側の室20に入
つた主冷却材としての低温ガスは、炉心冷却ナヤンネル
21・・・・・・を通つて核燃料22・・・・・・へ到
達し、そこで熱を吸収して高温ガスとなる。引続き高温
ガスは、下部ガスプレナム23を通つて管路24を中間
熱交換器に向つて出てゆく。そして、本発明の特色とし
て、下部ガスプレナム23と炉心構造物外側の室20と
が連通管2によつて連通され、かつそれを常時しや断す
るプラグが非常時にハンドル25で開かれる構成となつ
ている。
すなわち、通常運転時のガスの流れは既述しかつ図中に
白抜き矢印で示した通りである。これに対し、前記主冷
却ガスが完全に停止する事故発生の非常時に連通管2が
開放されると、室20内の低温ガスが、図中に黒塗り矢
印で示している通り、まず下部ガスプレナム23へ入り
、引続き核燃料22のところへ到達してそこで発生すす
る熱を奪い、高温ガスとなる。その高温ガスは、炉心冷
却チヤンネル21を上昇して室20の上部(上部ガスプ
レナム)に出る。室20内の上部の高温ガスは、炉容器
3の壁を通して外部から冷却されて下降する。かくて自
然対流循環により炉心部の熱は円滑にかつ十分に炉容器
3のところまで運ばれ、炉心部の必要かつ十分な冷却が
達成される。第2図〜第4図は、炉心部と炉容器とをつ
なぐ連通管2の開放制御方式の異なるメカニズムを例示
している。
第2図(1),()は独立回路−バルブ開閉方式の例で
ある。
連通管2の途中に設置されたバルブ11がハンドル25
で操作され、非常時には炉心部と炉容器とが一系統の自
然循環回路に形成される。同図(1)はスライドバルブ
、同図()はロータリバルブの例である。第3図は炉心
構造−プラグ方式の例である。
非常時には連通管2をしや断しているプラグがハンドル
25の操作で下方向へ引抜いて外され、管が開放される
。ちなみに第1図はこの例の応用として表示されている
。第4図は破壊板一破壊方式の例である。
非常時には連通管2をしや断しているラプチヤデイスク
13がハンドル25の操作で破壊され、管が開放される
。いま仮に、高温ガス炉に付属するすべての強制循環冷
却能力を喪失する事故が発生した時は、ただちに連通管
2をしや断しているたとえばプラグ12がはずされ全開
とされる。
と同時に、注水管6のバルブ10も全開とされ、間接冷
却層5への冷却水の供給が始められる。しかるときは、
既に説明した通り、まず室20内の低温ガスが炉心構造
物1内の炉心部下部から核燃料部へと流入する。
そして、核燃料が発生する熱を奪つて(炉心部の冷却)
第1次熱移動が行なわれ、高温ガスとなり上方へ流動(
自然対流)し、再び室20の上部へ出て炉容器3の内面
に接触する。その結果、炉容器3の壁を通してこのガス
は冷却され、低温ガスとなつた後は漸次下降して円滑な
自然対流循環が誘起される。又、炉心構造物1の表面か
らは、熱ふく射によつても炉容器3へ熱が伝達される。
他方、炉容器3の外側空間に充満されたガスも、炉容器
壁面から熱を奪つて第2次熱移動が行なわれて高温ガス
となり間接冷却層(の冷却水)に熱を奪われて(第1次
熱交換)低温ガスとなる現象に基いて円滑な自然対流循
環が誘起され、熱の移動が行なわれる。
又、炉容器表面からは、熱ふく射によつても間接冷却層
5へ熱が伝達される。かくして、冷却水は、間接冷却層
5中においてそこへ伝えられてきた熱を吸収して温度上
昇あるいは沸騰し、冷却層内で自然循環しながら蒸気と
なつて放出口8から外部の系へ放出される以上詳述した
通り本発明によれば、炉心構造物内に設けられた下部ガ
スプレナム室と炉容器内に形成した室とを連通する連通
管及びプラグを設けたので、非常時においてすべての機
能が停止しても、炉容器内の冷却ガスの自然対流によつ
て核燃料の冷却が可能となつた。
又炉容器と生体しやへいとの間に間接冷却層を設け、更
にこの間接冷却層内に注水管と蒸気放出口とを設けて冷
却水を自然循環させ、間接冷却層を冷却するようにした
ので、上記炉容器を冷却することによつて間接的に核燃
料を冷却し、核燃料の発生熱を蓄熱することなく蒸気と
して外部に取り出すことができ、核燃料、炉心構造物及
び炉容器を完全に冷却することができた。
更に電源が停止しても、自然対流によつて冷却するよう
にしているので、冷却機能は維持され、従つて冷却が完
全に行なわれ、プラントの信頼性を大巾に向上すること
ができるなど優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図a−,bは本発明に基く高温ガス炉のかんたんな
垂直断面図、第2図〜第4図は連通管開通メカニズムの
異なる実施例を表わした要部詳細図である。 1・・・・・・炉心構造物、2・・・・・・連通管、3
・・・・・一炉容器、4・・・・・・冷却層収納容器、
5・・・・・・間接冷却層、6・・・・・・注水管、7
・・・・・・生体しやへい、8・・・・・・蒸気放出口
、9・・・・・・冷却水タンク、10・・・・・・バル
ブ、11・・・・・・バルブ、12・・・・・・ゾラグ
、13・・・・・・ラプチヤデイスク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 炉心構造物内に設けられた下部ガスプレナム室と炉
    容器内に形成された室とを連通し自然対流によつて核燃
    料を冷却するための連通管及びプラグと、上記炉容器と
    生体しやへいとの間に設けられ炉容器を冷却するための
    間接冷却層と、該間接冷却層内に設けられ間接冷却層を
    冷却水によつて冷却するための注水管及び蒸気放出口と
    から成り、上記間接冷却層を介して核燃料及び炉心構造
    物、炉容器を冷却材の自然対流によつて冷却したことを
    特徴とする高温ガス炉の非常時炉心冷却装置。
JP50023214A 1975-02-25 1975-02-25 高温ガス炉の非常時炉心冷却装置 Expired JPS5934994B2 (ja)

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JPS5198499A JPS5198499A (en) 1976-08-30
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