JPS61118694A

JPS61118694A - 軽水冷却型原子炉

Info

Publication number: JPS61118694A
Application number: JP59241356A
Authority: JP
Inventors: 長　宥孝
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1986-06-05
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0658424B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、ほう酸水の濃度により出力の制御を行なうよ
うにした軽水冷却型原子炉に関するものである。

「従来の技術」ほう酸水の濃度により出力の制御を行なうようにした軽
水冷却型原子炉は、万一、内部温度の異常上昇が生じた
ときに、炉心の付近とその周囲のプール水との温度差等
によって、流体の比重の差が生じ対流を起こす現象を利
用して、プール水であるほう酸水を炉心に送り込むこと
により、原子炉を自然停止状態に導くようにしたもので
、いわゆるフールプルーフ式となっており、近年、原子
力発電プラントの都市接近等の立地条件を十分考慮しな
ければならないところから、注目されている。

その従来構造例について、第３図及び第４図に基づき説
明すると、ほう酸水からなるプール水Ｗを収納するため
の圧力容器３１は、厚いプレストレストコンクリート壁
によって構成されるとともに、圧力容器３１のライナ３
２の中に炉心３３が設けられ、該炉゛心３３は二重構造
の外側／７−ス３４及び内、側ケース３５で囲まれ、ま
た、二重ケース３４・３５の上部に二重筒体′３６・３
“７が連設され、内側ケース３５は二重筒体３６・３７
の間の環状流路３８に、二重ケース３４・３５の間゛の
環状流路３９は連通管４０を経由゛して内側筒体３７に
接続され、外側筒体３６の」二部は熱交換器（蒸気発生
器）４１の一次冷却水入り口４２に、内側筒体３７の」
二部は熱交換器４１の一次冷却水出口４３に、それぞれ
接続されている。また、熱交換器４１の下部には、一次
冷却水を強制循環させるためのポンプ４４が設けられて
いる。

そして、二重筒体３６・３７の上方位置には、一次冷却
水入り口４２及び出口４３への配管を貫通状態に支持す
るためのプレナム用ケーシング４５が設けられるととも
に、該ケーシング４５の上にカバー４６が取り付けられ
、さらに、前記圧力容器３１等の−に部に遮蔽Ｍ４’／
が配設された構造である。

このような構造を有する原子炉を運転状態とすると、第
３図に実線の矢印で示すように、一次冷却水が炉心３３
、内側ケース３５、環状流路３８、一次、冷却水入り口
４２、熱交換器４１、一次冷却水出口４３、内側筒体３
７、連通管４０、環状流路３９、炉心３３を経由する循
環流となり、このとき、プレナム用ケーシング４５の中
に液面レベルＷＬ１が、また、カバー゛４６の中に液面
レベルＷｌ、２がそれぞれ形成される。

一方、運転停止状態とすると、第３図に破線の矢ＥＪＩ
、で示すように自然循環が生じる。即ち、一次冷却水が
炉心３３、内側ケース３５、環状流路３８、プレナム用
ケーシング４５の下部開口、外側筒体３６等の周囲であ
るプール水Ｗ１外側ケース３４の下部開口、炉心３３を
経由する循環流となり、このとき、ほう散水の濃度の高
いプール水Ｗが順次炉心３３に供給されることにより、
核分裂反応が抑制されて自然停止に導かれるものである
。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、前記従来例では、原子炉運転時　　　　
）の一次冷却水の流路が、第３図に実線で示すように複
雑な経路をたどり、加熱状態及び冷却状態の一次冷却水
を両筒体３６・３７で往復させている等により、全体の
構造が複雑となる傾向が避けられず、また、原子炉停止
時には熱交換器４１における自然対流がほとんど期待で
きなくなる等の問題点がある。本発明は、これらの問題
点を有効に解決することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」本発明は、熱交換器の一次冷却水出口と炉心下部との間
に、これらを連通ずるとともに、一次冷却水出口よりも
下方に位置する一次冷却水出口用プレナム部を連設し、
また、該プレナム部に一次冷却水を下方に付勢するジェ
ットポンプ等を配設したことを特徴とするものである。

「作用　」原子炉運転時には、加熱状態の一次冷却水を」二部流と
するとともに、冷却された一次冷却水を下降流として循
環を単純化し、また、ジェットポンプにより循環を促進
するようになし、一方、原子炉停止時には、熱交換器も
冷却系の一部を分担するようにするとともに、この場合
、ジェットポンプ等の運転が停止していても、循環流路
の構成を妨げないようにするものである。

「実施例」第１図及び第２図に示すように、本実施例における軽水
冷却型原子炉は、圧力容器ｌが、鋼製とされるとともに
その」二部に、胴部よりも直径を狭めた状態の機器搬入
口２が設けられている点、熱交換器（蒸気発生器）３の
一次冷却水入り口４が上部に、また、一次冷却水出口５
が下部に位置をずらして配設されている点、熱交換器３
の一次冷却水出口５と炉心６の上部との間に、これらを
連通ずるとともに一次冷却水出口５よりも下方に位置す
る一次冷却水出口用プレナム部７が連設されている点、
一次冷却水出ロ用プレナム部７に一次冷却水を下方に付
勢するジェットポンプ８が配設されている点、炉心６の
上部に一次冷却水入り口４に連通するライザ管９が設け
られるとともに、該ライザ管９の開口上部に、熱交換器
３と分離した状態とされ、かつ、上方に引き抜き可能な
」二部プレナム用ケーシング１０が配設されている点１
等が、第３図及び第４図の従来例と著しく相異するもの
である。

これらの詳細について説明すると、前記圧力容器１は、
その壁の厚さが例えば数百ｍｍで耐圧性を有する一体構
造とされるとともに、第１図に示すように、」二部にの
み配管貫通部が設けられ、また、機器搬入口２にｉＪ、
これを閉塞するための半球状の」１蓋１１が取り付けら
れるとともに、該」１蓋１１と前記」二部プレナム用ケ
ーンング１０との間に、キャップ１２が介在させられて
おり、該キャップ１２は、ボルト１３等により」１蓋１
１の内面に一体に取り付けられて、上蓋１１と一緒に前
記機器搬入口２から外されるとともに、この中の圧力ガ
ス室１４に液面レベルＷＬ２が形成される構造である。

前記熱交換器３は、圧力容器１の中に、第２図に示ずよ
うにライザ管９の回りに等間隔で複数配設され、一次冷
却水と熱交換される二次冷却水の入り口１５及び出口１
６が、圧力容器Ｉの」二部鏡を貫通して設けられ、また
、前記一次冷却水出ロ用プレナム部７に挿入されたジェ
ットポンプ８の出口付近と炉心６の下方との間が、炉心
入りロブレナム部１７とされ、これらが下部プレナムケ
ーソング１８により囲まれた構造である。なお、下部プ
レナムケーシング１８の下部開口と、圧力容器Ｉの下鏡
部イ」近との間は、下部プレナム部１９となっており、
該下部プレナム部１９と炉心入りロプレナム部１７との
間は、一次系外のプール水（ほう酸水）Ｗの緩やかな通
過を許容するための下部境界２０とされている。

前記炉心６の周囲に（Ｊ１炉心用ケーシング２１が設け
られて、その上部が前記ライザ管９に、その下部開口が
炉心入りロプレナム部１７に、それぞれ連通状態に接続
される構造である。

前記ジェットポンプ８の駆動部２２は、下部プレナムケ
ーシング１８の外側等に設（プられるとともに、一次冷
却水出ロ用プレナム部７を充満している一次冷却水の一
部をジェットポンプ８の駆動流として利用し、一次冷却
水に下方への何勢力を付与するものであり、第２図例で
は各熱交換器３の間に４基設置されており、ジェットポ
ンプ８は駆動部＝７＝２０の１基当たり複数台設置されている。

前記」二部プレナム用ケーシング１０は、その外径が機
器搬入口２の内径よりも小さく形成されて、機器搬入口
２を経由して」１方へ引き抜き可能とされるとともに、
その下部開口付近には一次冷却水及びプール水Ｗの緩や
かな通過を許容するための」二部境界２３が設けられて
いる。

なお、一次冷却水出ロ用プレナム部７には、圧力容器１
の上部鏡を貫通してプール水／純水置換系２４が接続さ
れる。また、図中符号２５はプール水冷却器、符号２６
は前記」１蓋１１のエア抜き、符号２７は、ギャップ１
２・液面ＷＬＩ・液面ＷＬ２で形成される前記圧力ガス
室１１に外部より接続されている圧力制御系及び蒸気逃
し系統の接続管である。

このような構造を有する軽水冷却型原子炉を運転状態と
すると、第１図に実線の矢印で示すな循環系となる。即
ち、一次冷却水が炉心６、ライザ管９、一次冷却水入り
口４、熱交換器３、一次冷却水出口５、一次冷却水出ロ
用プレナム部７、ジェットポンプ８、炉心入りロプレナ
ム部１７、炉心６を経由する循環流となり、このとき、
」二部プレナム用ケーシング１０の中に液面レベルＷＬ
Ｉが、また、キャップ１２内の下面周辺部に液面レベル
Ｗ１．２がそれぞれ形成され、液面レベルＷｌ、Ｉは、
水温に基づく比重差により液面レベルＷＬ２よりも若干
」１方に位置することになる。このような循環流は、加
熱状態の一次冷却水が上昇流となるとともに、冷却され
た一次冷却水を下降流とする単純な流れを構成する。

一方、軽水冷却型原子炉を運転停止状態とすると、第１
図に破線の矢印で示すような自然循環が生じる。即ち、
一次冷却水が炉心６から、ライザ管９、」二部境界２３
、ライザ管９の周囲であるプール水Ｗ１下部プレナム部
１９、下部境界２０、炉心入りロプレナム部１９、炉心
６を経由する第１の循環流となるとともに、原子炉運転
時と同様に、熱交換器３を経由する第２の循環流も生じ
る。このとき、ほう酸水の濃度の高いプール水Ｗが順次
炉心６に供給されて、当初の純水に混入することにより
、核分裂反応が抑制されて自然停止に導かれるのである
が、熱交換器３を経由する循環流の存在にＪ：す、圧力
容器１の内部を有効に活用した冷却が行なわれ、速やか
に放射性物質の核崩壊熱を除去し得ることになるもので
ある。

また、原子炉運転時には、ジェットポンプ８による循環
の促進が行なわれるとともに、原子炉停止時には、ジェ
ットポンプ８の運転が停止しても、ジェットポンプ８の
特性上、熱交換器３を経由する循環流路の構成を妨げる
ことがない。

「発明の効果」以」二説明したように、本発明によれば、次のような優
れた効果を奏することができる。

■熱交換器の一次冷却水出口と炉心下部との間に、これ
らを連通ずるとともに、一次冷却水出口よりも下方に位
置するプレナム部を連設しているので、熱交換器によっ
て冷却された一次冷却水の下降が円滑に行なわれ、熱効
率を向上させることができる。

■熱交換器の一次冷却水出口から炉心の下部まで一次冷
却水が下降流となり、原子炉の構造の単純水。

化を図ることができる。

■プレナム部に一次冷却水を下方に付勢するジェットポ
ンプ等を配設したことにより、前記各項の効果をさらに
高めることができる。

■原子炉停止時に、ほう散水よりなるプール水の自然循
環による冷却作用に加えて、熱交換器による冷却作用が
生じ、これらの相乗作用により核崩壊熱の除去効率が高
くなり、冷却時間を短縮し安全性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軽水冷却型原子炉の一実施例を示す縦
断面図、第２図は第１図の■−■線矢視図、第３図は軽
水冷却型原子炉の従来例を示す縦断面図、第４図は第３
図のＴＶ−ＩＶ線矢視図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ほう酸水中に炉心及びその一次冷却系用熱交換器
を埋設し、ほう酸水の濃度により出力を制御する軽水冷
却型原子炉において、前記熱交換器の一次冷却水出口と
炉心下部との間に、これらを連通するとともに、一次冷
却水出口よりも下方に位置する一次冷却水出口用プレナ
ム部を連設したことを特徴とする軽水冷却型原子炉。
（２）一次冷却水出口用プレナム部に一次冷却水を下方
に付勢するポンプを配設したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の軽水冷却型原子炉。
（３）ポンプがジェットポンプであることを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の軽水冷却型原子炉。