JPS61237085A - 蓄圧型注水タンク - Google Patents

蓄圧型注水タンク

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JPS61237085A
JPS61237085A JP60078405A JP7840585A JPS61237085A JP S61237085 A JPS61237085 A JP S61237085A JP 60078405 A JP60078405 A JP 60078405A JP 7840585 A JP7840585 A JP 7840585A JP S61237085 A JPS61237085 A JP S61237085A
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JP
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water
injection
tank
pressure
water injection
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JP60078405A
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岡部 一治
寛 中村
杉崎 敬良
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
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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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  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)
  • Massaging Devices (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

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1    、 本発明は−1例えば、加圧木型原子炉を有する原子力発
電プラントの非常用炉心冷却設備に適用することができ
る蓄圧型注水タンクに関するもめである。以下、原子力
発電プラントの非常用炉心冷却設備の薔圧型注゛水タン
クについて説明するが。
当業者なら容易に想゛到しうるように、本発明の蓄圧型
注水タンクは原子力発電プラント以外の、放水を□必要
とする任°意のプラントに適用しうるちのである。
[従来の技術1 第8図は、蒸気発生器及び−次冷却材ポンプをそれぞれ
2基づつ有する2ル一プ原子力発電プラントの一次冷却
系を示す系統図である。加圧木型原子炉の一次冷却系設
備は、原子炉容器1、蒸気発生器2、−次冷却材ボンブ
3、これ等を接続する一次冷却材配管からなる一次冷却
系閉ループ6、及び加圧器4で構成されている。
原子炉容s1の中の炉心10で加熱された一次冷却材は
、原子炉容器1から高温側配管5を経て蒸気発生器2内
のU字形伝熱管8へ搬送され、そこで該伝熱管8の周囲
を流れる二次冷却材に熱交換する。そして、蒸気発生器
2で冷却された一次冷却材は一次冷却材ボンプ3により
水頭が付与され、低温側配W7を経て再び原子炉容器1
内に戻される。尚、蒸気発生器2では、放射性−質を含
まない二次冷却系の水冷却材が蒸気に変換され、図示し
ないタービン系へ供給される。
ところで、−次冷却系圧力の大巾な低下をもたらし、非
常用炉心冷却設備が作動するような事故、例えば、−次
冷却系の配管等の破断事故に伴う一次冷却材喪失事故時
には、配管破断部所9からの一次冷却材の県外への流出
により炉心10は−F3−@出し、その後は非常用炉心
冷却系の作動により、即ち、蓄圧器12、低圧注入ポン
プ18及び高圧注入ポンプ19による一次冷却系内への
注水により、やがて炉心10は再び冠水される。
この場合、原子炉は事故発生直後に停止されるが、原子
炉停止後も引き続き炉心崩壊熱を除去する必要がある。
仮に炉心が十分に冷却されず長期に渡り炉心の露出状態
が続く場合には、崩壊熱に上り炉心熔融のような最悪の
事態に至ることも想定される。従って、−次冷却材喪失
事故時には一次冷却系内に注入された非常用炉心冷却水
を効率良く、且つ早期に炉心に供給し蓄積させることが
重要である。
このため、従来の加圧木型原子カプラントの非常用炉心
冷却設備は、事故発生直後に緊急且つ大量の非常用冷却
水を一次冷却系ループの低温側配管7に注入し原子炉容
器1に蓄積せしめる蓄圧系注入設備、即ち蓄圧型注水タ
ンク12と、その後長期に渡る炉も崩壊熱による冷却材
の蒸発放散分を補給するための低圧注入ポンプ18と、
高圧注入ポンプ19とから構成されている。
ここで、薔圧系注水股儒の注水タンク12は、第8図に
示すように内部に非常用冷却水として注入水13を保有
し、液面上部には加圧された窒素ガス11が封入されで
いる。また、液相部は逆止弁15を介して配管100に
より低温側配管7に接続されており、−次冷却材喪失事
故時には一次冷却系の圧力が注水タンク12の保持圧力
(加圧封入ガスの圧力)以下に低下すると、逆止弁15
が自動的に作動し注入水13を一次冷却系に多量に注入
するものである。
また、注水タンク12がその注入水13を放出した後も
、長期に渡り、炉心10に非常用冷却水を供給する必要
があるために、大容量の水源タンク(図示しない)に保
有された水を一次冷却系に注入する、低圧注入ポンプ1
8及び高圧注入ポンプ19が設置されている。
二種類のポンプ18.19が設置されでいる理由は、ポ
ンプヘッドは低いが、比較的に大流量の低圧注入ポンプ
18と、中流量ではあるが、比較的高い一次系圧力の時
にも注入可能な高ヘッドの高圧注入ポンプ19とを組み
合わせることで、種々の一次冷却系圧力変化にも適切な
安全注入が実施できることによる。
この従来の非常用炉心冷却設備から、典型的な一次冷却
材喪失事故時に、どのように−次冷却系圧、力が変化し
非常用炉心冷却水が注入されるかについて第8図及び第
9図を参照して説明する。
通常運松中、−次冷却系、は高圧に保たれているが(N
&9図のA)、−次冷却系の低温側配管7の破断(−次
冷却材喪失事故の発生)と共に、−次冷却水が破断箇所
9から噴出し、−次冷却系の圧力は急速に曲線20で示
すように低下する。この間に、原子炉容器1内の水冷却
材は空になるが、−次冷却系圧力が注水タンク12の保
持圧力(第9図のB)以下に低下した段階で、注水タン
ク12からの注入水13が逆止弁15及び配管100を
通り低温側配管7に自動的に注入される。注水タンク1
2からの注入流量は第9図に白線21で示すように変化
し、注入水13を放出し終わって、注入は終了する。一
方、−次冷却系の圧力低下を検知し、低圧注入ポンプ1
8及び高圧注入ポンプ19の作動を開始し、注水を長期
間継続して行う(#IJ9図の曲線22.23)。
注水により一度空になった原子炉容器1の下部プレナム
部17がまず満水になり(この段階をりフィル段階と呼
ぶ)、その後ダウンカマ一部18が満水となってこのダ
ウンカマ一部16の水頭により、炉心10は次第に冠水
されていく(この段階を炉心再冠水段階と呼ぶ)、炉心
10が冠水される速度が緩やかである原因は、冠水によ
り、高温の原子炉炉心10で蒸気が発生し、その蒸気が
−次冷却系外に放出されるのに圧力損失を生じるからで
ある。
従って、IJ フィル段階及び炉を再冠水段階の初期に
おいては多量の注水を行い、できるだけ早期に下部プレ
ナム部17、ブランカマ一部16を満水にする必要があ
るが、炉心再冠水段階の初期以降では、炉心冠水速度が
緩やかなために、それほど多量の注水は必要としない。
[発明が解決しようとする問題点] このように従来のものには、所望の注水を行うために蓄
圧型注水タンク、低圧注入ポンプ及び高圧注入ポンプと
いう3種の装置が必要で、系統の複雑化並びにそれに伴
う信頼性の低下及びコスト上昇という問題点があった0
本発明はかかる問題点を速やかに解決する蓄圧型注水タ
ンクの提供を目的とするものである。
E問題点を解決するための手段] この目的から、本発明による蓄圧型注水タンクは、内部
に注水用の水を加圧し保有するタンク部と、該タンク部
内の所定高さレベルに配設され、該タンク部内を上側及
び下側隔室に2分する仕切板とを備え、この上側隔室に
は浮子を設けると共に、該仕切板には、前記上側及び下
側隔室を互いに連通させる第1流路孔と、上端が前記上
側隔室に開口し下端がタンク部底部から外部に出る中空
管とを設け、該中空管の上端開口の内径は前記浮子の直
径よりも小であり、且つ該中空管は中空管内部と前記下
側隔室とを連通させる第2流路孔をタンク部底部の近傍
に有するものである。
[作用1 通常、タンク部内の注入水は仕切板よりも上方の液面レ
ベルを維持しており、浮子はこの液面に浮いていて中空
管の上端開口を遮蔽していない。
この状態で注入動作が開始されると、上側隔室内の高速
注入水が前記上端開口から中空管に入ってタンク部外に
放出され、また、下側隔室内の注入水も第1流路孔を介
して加圧されることにより第2流路孔から中空管内に入
りタンク部外に放出される。放出に伴って上側隔室にお
ける液面が低下し、浮子が中空管の上端、開口を遮蔽す
る段階になると、下側隔室内の低速°注入水のみが第1
流路孔を介して加圧されることにより第2流路孔から中
空管内に入りタンク部外に低速で放出されることになる
。この低速放出段階が従来の低圧注入ポンプを代用する
ことになる。
[実施例1 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照し
て詳細に説明するが、図中、同一符号は同−又は対応部
分を示すものとする。
第1図は、蒸気発生器及び−次冷却材ポンプをそれぞれ
2基づつ有する2ループプラントの一次冷却系に実施さ
れた本発明を示しており、加圧木型原子炉の一次冷却系
設備は、従来同様に原子炉容器1、蒸気発生器2、−次
冷却材ボンプ3、これ等を接続する一次冷却材配管から
なる一次冷却系閉ループ6、及び加圧器4で構成されて
いる。
原子炉容器1内の炉心10で加熱された一次冷却材は、
原子炉容器1から高温側配管5を経て蒸気発生器2内の
U字形伝熱管8へ搬送され、そこで該伝熱管8の周囲を
流れる二次冷却材に熱交換する。そして、蒸気発生器2
で冷却された一次冷却材は一次冷却材ボンプ3により水
頭が付与され、低温側配管7を経で再び原子炉容器1内
に供給される。蒸気発生器2では、放射性物質を含まな
−に次冷却系の水冷却材が蒸気に変換され、図示しない
タービン系へ供給される。
この−次冷却系設備に接続される非常用炉心冷却設備は
、事故発生直後に緊急且つ大量の非常用冷却水を一次冷
却系ループの低温倒起W7に注入し原子炉容器1に蓄積
せしめる注水タンク12と、高圧注入ポンプ19とから
構成されている。注水タンク12は第1図に示すように
竪型であり、タンク部12mの内部に非常用冷却水とし
て注入水を保有し、液面上部には加圧された窒素〃ス1
1が封入されている。*た、液相部は逆止弁15を介し
て配管100により低温倒起w7に接続されており、該
配管100に前述した高圧注入ポンプ19を有する配管
101が接続されている。
第2図に示すように、往水タンク12内には、浮力によ
り注入水の液面32上に浮く浮子24、注入水の減少時
に該浮子24の案内となる仕切板26、及び該仕切板2
6の中央開口に上端が接続され、下端がタンク部12a
外に出る中空管28を設置しである。
従って、タンク部12a内は仕切板2Bにより上側隔室
12bと下側隔室12cとに区画される。注入水の水位
が減少するに連れて、浮子24が仕切板26の傾斜壁に
よって案内され、中空W28の上端開口28aに接近し
遮蔽するので、注入流量が途中で大きく減少し且つ注入
継続期間が死びる。そのため、仕切板26を境界として
一ヒ側隔室12bのものは高速注入水25、下側隔室1
2cのものは低速注入水27と呼ぶことができる。
仕切板26には多数の流路孔26gが穿設されており、
上側隔室12b及び下側隔室12aを連通可能にしてい
る。a水タンク12内における中空管z8の下部には低
速注入水27の排出のための下部流路孔29が適数個設
けられている。下部流路孔29の流路総断面積の調整に
よって、中空管28内を下降する流れ30の流量と下部
流路孔29を通る流れ31の流量との比率を適切に設定
することができる。
このような注水タンク12を有する非常用炉心冷却設備
について、−次冷却材配管が破断し、−次冷却材の喪失
事故が発生した場合の挙動を説°咀する0例えば、−次
冷却系の低温側配管7に破断調所9が発生し、冷却材の
喪失により一次冷却系圧力が低下して行(と、従来同様
に逆止弁15が作動して自動的に注入が開始される。こ
のような注入開始初期の段階においては、第3図に示す
ように、注水タンク12内の高速注入水25の液面32
は仕切板26の中央開口、即ち中空管28の上端入口よ
りも相当に上方にあるので、中空管28の上端入口より
上方の高速注入水25の流れ30も、下方の低速注入水
27の流れ31も有効であり、従って、注水タンク12
からそれぞれ流路孔26a及び29を介して注入水が一
次冷却系配管に高速注入される。
高速注入が進行し、注水タンク12内の液面32のレベ
ルが徐々に低下すると、液面32に浮いている浮子24
も下降し、レベルが仕切板26の上縁よりも下がると、
第4図に点線で示すように、浮子24は仕切板26め傾
斜壁に沿う、て中空!2Bの上端入口に案内され、該入
口を遮断する。このような浮子24の作用により、中空
管28の入口から入って管内部を流下する流れ30がな
くなるので、これ以降の注水タンク12からの流出は、
中空管28の下部にある流路孔29を通る流れ31のみ
となる。従って、下部流路孔29の総断面積を中空管2
8の断面積より小さく設定しておくことにより、浮子2
4による中空管入口の遮断以降の流、出量はそれ以前の
流量に比して大巾に低下することとなる。また、このよ
うに浮子24が中空管入口を遮蔽f為ので、注水タンク
12内の加圧がス11が中空管28を通って注水タンク
゛12外へ流出することはなく、加圧〃ス11は仕切板
26下方の下側隔室12c内の低速注入水27に有効に
作用する。この低速注入段階は第5図に示されている。
尚、浮子24を案内する仕切J26及び中空管28とし
ては、第2図〜第5図に図示したもの以外に、例えば第
6図(イ)、(ロ)及び(ハ)に示□すような種々の形
状のものを使用することができ、二粍等も上述のものと
実質的に同様に作用する。
次に、本発明による注水タンク12がらの注水特性を前
述した従来方式と比較して第7図に示す。
−次冷却材喪失事故の発生と共に、−次冷却系圧力は曲
線20で示すように値Aから急速に低下し、注水タンク
12の作動圧力B°に達すると、注入が開始される。そ
の後、従来の注水タンクの場合には曲線33で示すよう
に注水は時間りで早期に終了するが、本発明による注水
タンク12を備えた非常用炉心冷却設備にあっては、時
間りに至る前に、液面32のレベルが低下した時点Cで
浮子24が中空管28の注入水入口を遮蔽するので、注
水タンク12がらの注入水の流出面積が減少して、曲線
34で示すように注入流量が4007/H程度まで減少
し、しかも注入終了が時点Eまで延長する。このように
、時点C−E間の曲線34の部分における注入は、第9
図の曲線22と比較すると、従来の低圧注入ポンプ18
(第8図)による注入を兼ねていることが分かる。
尚、高圧注入ポンプ19からの注入は曲線23で示すよ
うに従来と同様でよい。
[発明の効果J 以上のように、本発明による蓄圧型注水タンクを使用す
れば、注入水の流出流量が注水途中で減少し且つ注水時
間が延長するの9で、従来の非常用炉心冷却設備に不可
欠であった低圧注入ポンプを省略することが可能となり
、その分だけ系統が簡素化され、高信頼度が得られ、且
つ低コスト化が、 実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による蓄圧型往水タンクを有する非常
用炉心冷却設備を備えた原子炉−次冷却系の概要図、第
2図は本発明による蓄圧型注水タンクの注入開始前の状
態を示す概略断面図、第3図は第2図の蓄圧型注水タン
クの高速注入段階での概略断面図、tI&4図は高速注
入→低速注入移行時の蓄圧型注水タンクの概略断面図、
第5図は低速注入段階での蓄圧型注水タンクの概略断面
図、第6図(イ)、(ロ)及び(ハ)は仕切板及び中空
管の種々の変形例を示す概略図、第7図は、加圧木型原
子炉−次冷却材喪失事故時に、本発明の蓄圧型注水タン
クから一次冷却系へ注入される流量特性を従来の場合と
比較しで示すl#II/IAv4、IJ8図は、従来の
蓄圧型注水タンクを有する非常用炉心冷却設備を備えた
原子炉−次冷却系の概要図、第9図は、加圧木型原子炉
−次冷却材喪失事故時に、従来の蓄圧型注水タンクから
一次冷却系へ注入される流量特性を示す曲線図である。 12・・・注水タンク  12m・・・タンク部12b
・・・上側隔室   IZe”・下側隔室24・・・浮
子     25・戸高速注入水26・・・仕切板  
  26a・・・第1流路孔27・・・低速流路孔  
28・・・中空管28a・・・上端開口   29・・
・第2流路孔出願人  三菱原子カニ業株式会社 第1図 第4図        第5図 第8図 手続補正書(自発) 昭和6昨 5月16日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内部に注水水を加圧し保有するタンク部と、該タンク部
    内の所定高さレベルに配設され、該タンク部内を上側及
    び下側隔室に2分する仕切板とを備え、この上側隔室に
    は浮子を設けると共に、該仕切板には、前記上側及び下
    側隔室を互いに連通させる第1流路孔と、上端が前記上
    側隔室に開口し下端がタンク部底部から外部に出る中空
    管とを設け、該中空管の上端開口の内径は前記浮子の直
    径よりも大であり、且つ該中空管は中空管内部と前記下
    側隔室とを連通させる第2流路孔をタンク部底部の近傍
    に有する蓄圧型注水タンク。
JP60078405A 1985-04-15 1985-04-15 蓄圧型注水タンク Granted JPS61237085A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009271041A (ja) * 2008-05-08 2009-11-19 Korea Atom Energ Res Inst 重力駆動流量制御器を具備した安全注入タンク
WO2011114782A1 (ja) * 2010-03-18 2011-09-22 三菱重工業株式会社 非常用システム

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