JPS6020712B2 - 原子力動力プラントの蒸気発生装置の緊急冷却の為の装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吹出し蒸気を閉サイクル内にて凝縮し、次で
該凝縮水を供給水として蒸気発生器へと還流するように
した原子力発電所のような原子力動力プラントの蒸気発
生装置における緊急冷却装置に関するものである。

原子力発電所にて例えばタービンの故障といったような
異常状態が発生した場合には原子炉を緊急に停止する必
要がある。

例えばタービンの故障のような事故が発生した場合には
、今までは、加圧水型原子力発電所にて使用されている
蒸気発生器内の蒸気は少なくとも一部は大気中へと放出
されていた。大気放出に代えて、蒸気を補助の冷却用放
熱器にて凝縮し、回収された凝縮水を蒸気発生器に還流
する方法が「例えばドイツ国公開公報番号第２４５９１
５ぴ号もこ提案されている。しかしながら、従来技術に
おいては冷却効率が悪く、生じた凝縮水のみで蒸気発生
器の緊急冷却を行うことはできなかった。このような従
来技術に鑑みて、本願発明の目的は緊急冷却装置の効率
を改良することであり、又結果的に生じた凝縮水だけに
よって緊急冷却を行なうことである。

本発明において、蒸気はブローオフ（吹出し）パイプを
介し、水スペースと気体スペースとを有した密閉容器中
へと放出される。

東になった熱交換管が前記容器水スペースを通して延在
する。ブローオフパイプは、水スペース中に浸潰されそ
して蒸気分散ノズル則ち発泡器（スポンジャ）として設
計された屈曲端部を具備する。蒸気分散ノズルは前記熱
交換管東の実質的に下側且つ側部配列される。本発明に
係る装置の特徴は水スペース内に熱的サイホン効果（ｔ
ｈｅｒｍｏ−ｓｙｐｈｏｎｅｆ企ｃｔ）を生みだすこと
である。

従って本装置の冷却効率は著しく増大し、それによって
ブローオフ弁を介して吹出される蒸気の量は比較的小さ
な容器にて収容可能とされる。本発明の実施態様に従う
と、蒸気分散ノズルとして設計された吹出し管の端部は
容器の底部に対して平行で且つ側壁に対しても平行に延
在する。

蒸気分散ノズルのノズル閉口は好ましくは管の横断面の
上半分に、特に２２．５ｏから６７．５ｏの角度範囲内
に配列される。更に、本発明において、フラップが蒸気
分散ノズルにノズル孔の帯城において設けられる。

フラップは所定点のまわり‘こ麺動自在とされ、閉位置
においては蒸気分散ノズルのノズル孔を閉鎖し、又開位
置においては該ノズル孔を開放する。好ましくはフラッ
プは開位置において流出蒸気に対する邪魔板として機能
する。フラップが閉鎖されると、密閉容器からブローオ
フパィプへの水の浸入は確実に阻止される。フラップの
運動の制御を改良しそして容易に閉鎖し得るように、該
フラップには釣合し、錘りが設けられうる。又、フラッ
プは各位題にロックすることができる。本発明の実施態
様において、フラッブが閉鎖されたブローオフパィプに
窒素が充填され、蒸気に置換されまで該窒素クッション
は維持される。

蒸気分散ノズルは、窒素と該ノズル端部に設けられた弁
との助けをかりて吹婦することができる。密閉容器の気
体スペースは原子力発電所の廃棄ガス浄化装置に連結さ
れ、又該容器の水スペースは汚染凝縮水の処理を処理す
るために原子力発電所の廃水処理装置に連結することが
できる。加うるに、該容器は溢流分を余備容器に流通す
ることができる。許容できない過剰の圧力の発生を防止
するために、容器は逃出口を有した蓋を具備しうる。斯
うして、本発明に従えば、加圧水型原子力動力プラント
の蒸気発生装置の緊急冷却装置が開示される。

緊急条件下で蒸気はブローオフパィプを貫流して水スペ
ース及び気体スペースを有する密閉容器内へと放出され
る。熱交換管東は水スペースを貫通して延在し、該水ス
ペースを冷却する。蒸気はブローオフパィプの端部に連
結された蒸気分散ノズルを介して容器水スペース内へと
放出され、そして該水スペースにて凝縮される。蒸気分
散ノズルは混合熱伝達を助長するために熱交換管東の実
質的に下方で且つ側部に配列される。結果的に生じた凝
縮水は給水として蒸気発生器に戻される。第１図におい
て、参照番号１は、一次冷却材パイプ２を経て加圧水型
原子炉（図示なし）と連結される原子力蒸気発生装置を
表す。

一次冷却材は蒸気発生装置１を通して流れて、そこを通
して同流的に流れる給水を加熱する。その結果発生する
蒸気は、パイプ３を通して矢印４の方向にタービン（図
示なし）まで流れる。安全格納器５を通して伸びるパイ
プ３には、この安全格納器の内外に、隔離弁６，７が設
けられている。原子炉ユニットにおいて緊急事態が起っ
た場合、原子炉をトリップして外側隔離弁７を閉じるこ
とが必要となる。トリップ後に発生する残留炉内熱は本
発明に従う装置によって迅やかに除去される。図面を見
やすくする為に、装置は一本パイプ３のみを例示してあ
る。安全逃し弁９及びブローオフ（吹出し）弁１０がバ
イパスパイプ８内に組込まれている。これら弁９或いは
１０の一方が作動される時、これは一般に遮断弁７の開
成に際して起るのであるが、蒸気はブローオフ（吹出し
）パイプ１１を通して水スペース１２及び気体スペース
１３を備える密閉容器１４に通入される。蒸気は容器１
４内で凝縮する。ブローオフパィプ１１は補償器５２の
助けでもつて容器内に通入されている。最適の冷却効率
を達成する為に、第２図の拡大図に明示されるように、
集東された熱交換管１５が凝縮水を冷やすため凝縮器の
水スペースを通されている。水スペース中に浸潰される
ブローオフパィプの端は直角に曲げられ（第３図）そし
て容器１４の側壁１６及び底１７に平行に伸びている。
このパイプ曲げ部分は、蒸気分散ノズル１８として設計
され、そして熱交換管東の、実質上、下側且つ側部に配
列されている。熱交換管東には給水パイプ２８を通して
そして放出パイプ２９を通して冷却液が循環されている
。

活性度及び圧力関係に鑑みて、中間原子炉冷却サイクル
への連結部を設ける必要はない。

即ち、熱交換器は河川の水で或いは冷却塔サイクルから
の水でもつて直接的に冷却されうる。熱気泡５３として
表わされる凝縮されるべき蒸気は、ノズル孔１９を通し
て流出しそして水スペース１２において凝縮する。

緊急給水ポンプ３１が冷えた凝縮水をパイプ３０を経て
の給水として蒸気発生装置１内に戻して送給する（矢印
３２の方向）。

遮断弁３３，３４及び３５並びに逆流止め３６がパイプ
３０と関連している。連結部位３７において、追加余備
容器用の凝縮水供給連結部を設けることができる。本発
明に従う構成の結果として、容器１４の水スペースにお
ける冷帯城及び温帯域の循環がかなり早いので、凝縮水
と蒸気の最適の混合が達成される。容器１４の冷水／温
水循環が第１図において矢印２０１こより例示されてい
る。第３及び第４図に示される蒸気分散ノズル１８は、
好ましくはパイプ断面の上半分において２２．５０から
６７．５０までの４５０のパイプ角度領域において、５
柳直径の１５，００の固ノズル孔のオーダを持ちうる。

孔が２０側離されそしてパイプ径が１側の時、生成する
有効ノズル断面積は約０．３めである。このような構成
は８０戊ｒの圧力及び１００ｋ９／秒の流量の蒸気を処
理するのに使用されよう。第４図に示すように、フラッ
プ２１が、蒸気分散ノズルにおいてノズル孔を閉成する
閉位置（実線）とノズル孔を開放する開位置（一点鎖線
）との間で廻敷自在に支持体２２に枢着されている。支
持体２２はノズル孔の即ぐ下でノズルの真横に取付けら
れる。力バランスの補償の為釣合し、錘り２３がフラッ
プ２１と所定の角度の下で同じく支持体２２に枢着され
うる。フラップ２１と釣合い錘り２３は一緒に支持体２
２の中央を支点として廻動する。安全機構２４がフラッ
プ２１を閉位置に固定する。好ましくは、安全機構２４
は、ブローオフパィプから流出する蒸気が安全機構を自
動的に解放しそしてフラップが点線により示される開位
置に移動するよう熱的手段により解放される。

詳しくは、安全機構２４内部にはバイメタル式引きはず
し装置が内蔵されている。安全機構２４に隣りあって示
す点線は安全機構２４とフラップとの間の電磁連結を概
略示する。蒸気が放出されると、蒸気の温度はバイメタ
ル装置を電磁石用スイッチと接触状態に持ちきたし、次
いでスイッチはフラッブ２１と安全機構２４との間の電
磁連結を遮断し、両者の固定関係を解除する。従って、
噴出蒸気の圧力と重力とによってフラツプ２１と釣合し
、錘り２３とは支持体２２を中心として点線位置まで下
方に落下廻動する。釣合し、錘りは基部とそこから片持
梁式に突出する多数の指を含みうる。

開位置において釣合し、鐘り２３は蒸気分散ノズルに当
援する止めとして働きそして開いたフラップは流出蒸気
を斜上方に差向ける邪魔板として働く。フローオフ過程
が終了すると、フラップ２１は再度閉位置に戻って廻動
する。

この閉位置への廻動は、図示していないが、適宜の液圧
、空圧或いは機械的手段によりもたらされる。好ましい
閉成手段の一つは密閉容器１４の底１７とフラップ２１
とを連結する空圧装置である。安全機構２４内に配置さ
れる電磁石用スイッチが空圧装置の移動の為の信号を提
供しうる。釣合し、錘り２３は「 フラップ２１が呈す
るより水の流れ抵抗を少〈呈するような態様で設計され
ている。

或る寸法以上では、一つではなく幾つかのフラツプ２１
を使用することが望ましい。

フラップが閉じた状態で、ブローオフパィプ１１には、
パイプ２５及び下流圧力により調整される減圧弁２６を
通して、約２．１舷ｒの圧力における窒素が連続的に装
入され、そして装置内に漏入する可能性のある僅かの水
は蒸気分散ノズル１８の底に配置される弁２７を通して
吹婦される。同態様で、ブローオフパイプはノズルに至
るまで吹婦されうる。容器の気体スペースはまた約１．
１ｂａｒの圧力における窒素を収蔵しているから、容器
１４及びブローオフパィプの内側の内容物が酸素と接触
状態に持ちきたされないことが保証される。斯うして、
ブローオフパィプ内の窒素緩衝作用は、フラツプ２１と
協同して、ブローオフ過程の始動時における危険な凝縮
衝撃及び水衝撃を抑止する。万一蒸気発生装置における
作動上の漏れの増大の結果として運転異常中密閉容器の
内部に増大せる汚染が発現したなら、気体スペース１３
は、通気及び排気装置３８を通して原子力プラントの廃
ガス処理ユニットと連結され、他方水スペース１２は放
出パイプ３９及び弁４０を通して原子力プラントの廃水
処理ユニットと接続されうる。

容器１４の水スペース１２の通常の水面の水準が参照番
号４１により指示されている（第２図）。最大許容水準
が４２として示されている。水準４３に開□する溢流管
４３が水面が最大許容水準を越えないことを保証する。
過剰圧力に対する保護策として、容器１４の蓋４４は、
ボルト４７により案内される蓋板４６を装備した通気口
４５を備える。蓋板の固有重さは、それが所定の圧力に
おいて錫高しうるよう選定される。容器１４における保
守作業の為に、フローオフパイプ１１は「弁４８を閉じ
そして弁４９を開くことによりパイプ５０を経て余瓶容
器と接続されうる。

図面の簡単な説明， 第１図は閉ループ緊急冷却システムの概略流れ図であり
、第２図は第１図のシステムにおける容器の領域の拡大
図であり、第３図は第２図の部分Ａの拡大側面図であり
、そして第４図は第３図のＮ−Ｗ線に沿う断面図である
。

１……蒸気発生装置、２…・・・一次冷却材パイプ、３
・・・・・・発生蒸気パイプ、５・・・・・・安全格納
器、６，７・・・・・・隔離弁、９・・・・・・逃し弁
、１０・・・・・・フローオフ弁、８……バイパスパイ
プ、７・・…・遮断弁、１１・・・・・・フローオフパ
ィプ、１４・・・…密閉容器、１２……水スペース、１
３・・・…気体スペース、１６，１７・・・・・・側壁
及び底、１８・・・・・・蒸気分散ノズル、１５・・・
・・・熱交換管東、１９・・・・・・ノズル孔、３１・
・・・・・緊急旅舎水ポンプ、３０・・・・・・給水パ
イプ、２１・・・・・・フラツプ、２３・・・・・・釣
合し、錘り、２４・・・・・・安全機構、３８・・・・
・榎Ｅ気装置、３９，４０・・・・・・放出パイプ、弁
、４３・・・・・・溢流管、４４・・…・蓋。

Ｆｉｇ，３ Ｆｉｇ−＜ Ｆｉ９．１ Ｆｉｇ．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 緊急条件下で蒸気がブローオフパイプを通して密閉
   容器内に通されて凝縮しそして生成する凝縮水が蒸気発
   生器に給水として戻される、加圧水型原子力動力プラン
   トの蒸気発生装置の緊急冷却用の装置において、前記密
   閉容器が水スペースと気体スペースとを具備し、熱交換
   管束が該水スペース冷却の為該水スペースを通して延在
   し、蒸気分散ノズルが水スペース中に浸漬される前記ブ
   ローオフパイプの端に屈折して連結され、該蒸気分散ノ
   ズルが該ノズルの上半分に配列されるノズル孔を具備し
   そして前記熱交換管束の実質的に下側且つ側部に配列さ
   れ、そしてスラツプがノズル孔の帯域において蒸気分散
   ノズルにノズル孔を閉成する閉位置とノズル孔を開放す
   る開位置との間で廻動自在に配置されることを特徴とす
   る原子力動力プラントの蒸気発生装置緊急冷却用装置。 ２ 蒸気分散ノズルが密閉容器の底及び側壁に平行に伸
   延する特許請求の範囲第１項記載の装置。３ ノズル孔
   がノズル断面の上半分において２２．５°〜６７．５°
   の角度範囲において配列される特許請求の範囲第１項或
   いは２項記載の装置。 ４ フラツプが開位置において蒸気流出の為の邪魔板と
   して働く特許請求の範囲第１項記載の装置。