JPS6193986A - 原子炉非常用減圧装置 - Google Patents

原子炉非常用減圧装置

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JPS6193986A
JPS6193986A JP59215050A JP21505084A JPS6193986A JP S6193986 A JPS6193986 A JP S6193986A JP 59215050 A JP59215050 A JP 59215050A JP 21505084 A JP21505084 A JP 21505084A JP S6193986 A JPS6193986 A JP S6193986A
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JP
Japan
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water level
core
pressure
detection device
pressure vessel
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Pending
Application number
JP59215050A
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English (en)
Inventor
佳彦 石井
松本 知行
氏田 博士
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6193986A publication Critical patent/JPS6193986A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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)
  • Monitoring And Testing Of 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】 〔発明の利用分野〕。
本発明は、原子炉の冷却材喪失事故時に作動する非常用
1心冷却装置の原子炉非常用減圧装置の改良に関するも
のである。
〔発明の背景〕
沸騰水型原子炉の従来の非常用減圧装置は、特開昭52
−145694に記載のように、炉心シュラウド璧外側
のダウンカマの水位信号をもとに、抽気配管の逃し弁を
開放し原子炉圧力容器の圧力を低下させていた。この装
置は、非常用の冷却材注入装置と相俟って事故時におけ
る燃料n温度の上昇を安全な範囲内に抑えて原子炉を安
全に停止させる機能をもっている。即ち、減圧装置は冷
却材喪失事故があったことにより圧力容器内の水位が低
下し、または圧力の上昇を検知した後、通常120秒後
に作動するものであるが、その作動のタイミングは適時
に行なわれなければならない、上記従来のダウンカマの
水位を基準にした非常用減圧装置作動のタイミングは後
述の如く最適ではない。
このため、事故時に原子炉内に冷却材を補給する非常用
冷却材注入装置ポンプ容量の!2備が大きくなっていた
〔発明の目的〕
本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり。
冷却材喪失事故時の燃料被覆管の温度上昇を低く抑える
ことができると共に非常用冷却材注入装置の容量を縮少
できる原子炉非常用減圧装置を提供することを目的とし
たものである。
〔発明の概要〕 本発明の原子炉非常用減圧装置は、炉心を内蔵する炉心
シュラウド壁部を収蔵した圧力容器と。
冷却材喪失事故時の該圧力容器内の水位を検出する水位
検出装置と、該水位検出装置からの信号を受けて上記圧
力容器内の蒸気をサプレッションプール内に排出させる
手段とを設けてなり、上記炉心シュラウド壁内側の炉心
バイパスの二相混合水位を検出する上記水位検出装置を
設けたものであ1゜ン〈 〔発明の実施例〕 以下本発明の原子炉非常用減圧装置を実施例を用い第1
図により説明する。第1図は縦断面図である1図におい
て、1は圧力容器、2は炉心シュラウド壁、3は下部炉
心支持板、4は上部1心支持板、5はダウンカマ、6は
炉心バ苓バス、7は蒸気ドーム、8はサプレッションプ
ール、9は逃し弁、10は抽気配管、11は低圧注入系
、12はジェットポンプ吸込口である。13は再循環系
配管、14は破断口2\15は下部ブレナム。
16は上部ブレナム、17はセパレータ518は低圧注
入系ポンプ、20は燃料集合体、21はリーク流路、3
0は水位検出装置である。
逃し弁9は、原子炉圧力容器1の頂部の蒸気ドーム7と
サプレッションプール8とを連通ずる油気配管1oの途
中に設置されており、炉心シュラウドM2内には、数百
体の燃料集合体20が装置されて炉心部が形成されてい
る。また、炉心シュラウド4!2で囲まれたシュラウド
内空間のうち。
燃料集合体20を除いた空間は炉心バイパス6と呼ば九
1通常運転時には、炉心バイパス6及び各燃料集合体2
0は冷却材に完全に浸されている。
しかし、冷却材喪失事故時には、それぞれに二相混合水
位(以下単に水位と称す)が形成され、炉心バイパス6
もしくは燃料集合体20の一部が蒸2(第3図参照)の
測定地点が蒸気中に露aしているか否かを水位検出装置
30で検出し、′a定水位より炉心バイパス水位が低い
場合には、逃し弁9開放の信号を水位検出装f130か
ら発生するようにしている。この信号を受けた逃し弁9
が同状態になると、蒸気ドーム7内の蒸気は油気配管1
0を経てサプレッションプール8内に噴出し凝縮する。
この結果、圧力容器1内の圧力が急速に低下し、炉内圧
力が低圧の時に作動する低圧炉心スプレィ系(図示せず
)、低圧注入系11等の冷却材注入装置の早期の作動を
可能にする。
従来の非常用減圧装置は、炉心シュラウドJ!!2の外
部のダウンカマ5の水位を検出して逃し弁9を藺いてい
る。これに対し炉心シュラウドE12内部の炉心バイパ
ス6の水位を検出して逃し弁9を開く本実施例の非常用
減圧装置の利点は、炉心バイパス6水位がダウンカマ5
水位に比較して、炉心水位と密接な関係にある点にある
。ダウンカマ5水位Xはジェットポンプ吸込口12のみ
を介して連通されているので、ダウンカマ水位が、ジェ
ットポンプ吸込口12以下に下がると、もはや全くシュ
ラウド内の水位と相関が無くなる。また、ダウンカマ5
の水位の低下速度は、炉心シュラウド壁2内水位の低下
速度に比べて一般に大きいので、炉心水位との対応は定
量的に表しにくい、従って、現在のプラントでは、安全
性を考えダウンカマ5の水位が低下したときには炉心の
水位が低下したか否かにかかわらず逃し弁9を開き非常
用減圧装置を作動させるようにしている。しかし。
非常用減圧装置が作動すると、炉内の冷却材が圧力容器
1から流出するので、炉心の水位が低下して一時的に燃
料棒温度が上昇する。また、非常用減圧装置を作動させ
ると、放射性物質を含んだ冷却材が格納容器内に流出す
るので、プラントの運転上は不必要な減圧装置の作動を
避けることが好ましし1− 燃料集合体20内の燃料棒は、一般に水面上の蒸気中に
露出した部分しか温度上昇をおこさない。
蒸気中に露出した燃料棒部分の温度上昇率は、崩壊熱量
による。従って1wt圧装置作動後の燃料棒温度上昇を
低く抑えるには、燃料棒が蒸気中に露出しない限りでき
るだけ減圧装置の作動を遅らせて、崩壊熱の減少を待つ
のがよい、結局、減圧装置を作動させるタイミングは、
満水であった炉心部の水位が低下し、燃料棒の蒸気中に
露出した時点とするのが最適である。
次に、減圧装置を、炉心バイパス6の水位を検イバス6
との間にはリーク流路21があり、り一り流路21の存
在する位置での燃料集合体20内圧力と炉心バイパス6
圧力とが等しくなる方向に冷却材は流れる。従って、燃
料集合体20内の水位と炉心バイパス6の水位との間に
は相関関係がある。再te環系配管13の大規模な破断
及び小規模な破断時において、炉心シュラウド壁6内の
水及び解析で求めた結果を、横軸に炉心バイパス水位を
とり縦軸に炉心水位をとって第2図に示す。
ここで、各燃料集合体20の水位は必ずしも等しい訳で
はなく、炉心水位としては、平均的な状態の燃料集合体
20の水位を採った。炉心バイパス6水位よりも炉心水
位が高くなるのは、炉心バイパス6に比べて炉心部のボ
イド率が高いからである。尚、第2図において、C,D
線は燃料棒の有効発熱部上下端位置を示し、Hは第3図
のHを示す1曲i!Eは、炉心バイパス水位と炉心水位
との関係を示し1図示の如く、炉心水位は炉心バイパス
水位のほぼ1.5倍と云うことができる0以上のごとか
ら、炉心バイパス6の水位を検出すれば。
好ましい減圧装置始動のタイミングを得られることが判
かる。
第3図は第1図の水位検出装W130の詳細を示す、シ
ュラウド壁2の内側の異なる高さに一組の差圧測定口3
1.32を設け、差圧測定口31゜32から計測用配管
33を圧力容器1外へ引き出し差圧測定器34に接続さ
れている。差圧測定器34からの出力信号は演算器19
に入力され、演算器19で設定位置と水面との上下関係
を判別する。設定位置より水位が低下していると判別し
た場合は逃し弁9Hの信号を出す。
炉心バイパス6め差圧測定口31.32間の区間り、こ
の区間りの冷却材(蒸気も含む)の平均密度をρとすれ
ば1区間差圧Δpは、 Δp=ρgL          ・・・(1)ρ=α
ρ「+(1−α)ρ、   −(2)但し、g:重力加
速度 α:区間りの平均ボイド率 ρ、:蒸気密度 ρ、:液相密度 となる。
第4図は横軸に時間をとり縦軸に区1差圧ΔPをとって
示した第1図の水位検出袋Eの出力説明図であり、水位
が低下していく時の区間差圧Δpの時間変化の一例を示
す0時刻Aでは水位が上部差圧測定口31より上にあり
1時刻A−Bの間では水位は上下部差圧測定口31.3
2の間にあり。
時刻B以降では、水位は下部差圧測定口32より下にあ
る。演算器19には、水位判定の設定差圧/Jpaの値
を入力しておき1区間差圧がこの設定差圧以下になった
時に炉心バイパス6の測定位置まで水位が下がったと識
別する。第3図において。
下部炉心支持板3から上部炉心支持板4までの距離をH
とすると、下部差圧測定口32の位置は。
上部炉心支持板4より下向きに測って1/4H〜315
H,程度の範囲が適切である0本実施例では、下部差圧
測定口32は、炉心バイパス6の中央部(1/2H)に
設定した。
本実施例の非常用減圧装置を作動させた場合と。
ダウンカマ5水位を基にした非常用減圧装置を作動させ
た場合との、燃料被覆管温度変化を計算で求めた結果を
、横軸に時間をとり縦軸に燃料棒被覆管表面温度をとり
、再循環系配管工3の断面積の100%破断時の場合を
第5図に示す、ダウンカマ5水位低信号で時間遅れなし
の場合を破線の曲線で示し1本実施例を実線の曲線で示
し、ダウンカマ5水位低信号十時間遅れ120秒の場合
を一点鎖線の曲線で、それぞれ減圧装置を作動させた場
合を示す、ダウンカマ5水位低信号で直ちに減圧装置を
作動させた時と、本実施例の減圧装置を作動させたとき
の燃料被覆管温度はほぼ等しく、ダウンカマ5水位信号
から120秒遅れて減圧装置を作動させた時に比べて最
高温度が約100℃低い。
第6図は、第5図の場合が再循環系配管13の100%
破断であるのに対し、3%で破断である他は全く同条件
である。即ち1本実施例の減圧装置を作動させた場合と
ダウンカマ5水位を基にした減圧amを作動させた場合
の燃料被覆管温度変化を計算で求め、横軸に時間をとり
縦軸に燃料被覆管温度をとって示している0本実施例の
減圧装置を作動させた場合、ダウンカマ5水位低信号で
直ちに減圧装置を作動させた時よりも、被覆管最高温度
は約100℃低くなる。即ち、減圧装置を最も効果的な
時期に作動させることができる。
このように本実施例の原子炉非常用減圧装置は。
炉心シュラウド壁内側の二相混合水位な検出する水位検
出f!直と、該水位検出装置により所定の水位が検出さ
れることに連動し圧力容器内の圧力を低下させる手段と
を設けたので、減圧装置の作動を適時に作動させること
ができるため、燃料被覆管の温度上昇を低く抑え、また
、非常用冷却材注入装置の容量を縮少できる。
上記実施例では、水位検出1llff!とじて差圧計を
利用した場合について述べたが、シュラウド内部の速中
性子と熱中性子との比率を測定して水位を検出すること
も可能である。これを第7図により説明する。第7図は
水位検出装置の他の実施例の説明図である。炉心シュラ
ウドu2内のf心バイパス6部分に中性子計測管26が
設置されている。
中性子計測管26内には速中性子を主に検出する速中性
子検出[128と、熱中性子を検出する熱中性子検出器
27とが内蔵されている。熱中性子検出m27としては
1例えばBF、計数管を用いることができる。速中性子
検出器としては、BF。
計数管をパラフィン等の減速材で包み、更に減速材の外
側をCdの層で覆えば速中性子の検出ができる。熱中性
子検出器27、速中性子検出器28の高さが蒸気中に露
出しているときには、速中性子の減速が少なくなるので
、熱中性子に対する速中性子の割合が多くなる。第7図
のように高さ方向に多数の検出器を設けておけば水位の
変化する状態を検出できる。この実施例の水位検出装置
は構造が簡単である効果を有する。
また、光プローブや電熱線プローブを炉心バイパス内に
挿入しておき、ボイド率の変化から水位変化を検出する
ことも可能である。さらに、γ線密度計や音響検出器を
が心バイパス6部に設置して、水位の存在を検出する水
位横比器として利用することもできる。
第8図は他の実施例を示す、低圧注入系11の低圧注入
系のポンプ18の起動信号と、炉心バイパス6の水位低
信号とを、AND@路24に入れてANDをとり、さら
にタイマー26で適宜な時間遅れを持たせた後、逃し弁
9を開放して圧力容器1内の圧力を低下させる。最適な
遅れ時間は、バイパス水位低信号をだす高さによるが、
f通は。
0〜数十秒の範囲である。また、バイパス水位に関する
情報を検出しているので1表示装置!25によりその情
報を操作員に知らせることができる。
バイパス水位情報は炉心に対する有力な情報であるので
、操作員の判断ミスを低減させることができる。従って
、低圧系注入ポンプ18の作動より早く減圧を行なうこ
とがないので安全性を向上できる。
〔発明の効果〕
以上記述した如く本発明の原子炉非常用減圧装置は、冷
却材喪失事故時の燃料被覆管の温度上昇を低く抑えるこ
とができると共に非常用冷却材注入装置の容量を縮少で
きる効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原子炉非常用減圧装置の実施例の原子
炉の縦断面図、第2図は第1図の原子炉の炉心バイパス
水位と炉心水位との関係説明図。 第3図は第1図の水位検出装置の詳細図、第4図は第1
図の水位検出装置の出力説明図、第5図。 第6図はそれぞれ第1図の装置の効果説明図、第7図は
第1図の装置の水位検出装置の他の実施例の説明図、第
8図は本発明の原子炉非常用減圧装置の他の実施例の縦
断面図である。 1・・・圧力容器、2・・・炉心シュラウド壁、6・・
・炉心バイパス、8・・・サプレツシヨンプール、9・
・・逃し上部差圧測定口、32・・・下部差圧認定口。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、炉心を内蔵する炉心シユラウド壁部を収蔵した圧力
    容器と、冷却材喪失事故時の該圧力容器内の水位を検出
    する水位検出装置と、該水位検出装置からの信号を受け
    て上記圧力容器内の蒸気をサプレツシヨンプール内に排
    出させる減圧手段とを設けたものにおいて、上記炉心シ
    ユラウド壁内側の炉心バイパスの二相混合水位を検出す
    る上記水位検出装置を設けたことを特徴とする原子炉非
    常用減圧装置。 2、上記減圧手段が、上記水位検出装置からの信号と、
    非常用冷却材注入装置の低圧注入系ポンプの起動信号と
    の両信号を受けたとき、上記圧力容器及び上記サプレツ
    シヨンプールを連通する抽気配管に取り付けられた逃し
    弁を開くように形成されている特許請求の範囲第1項記
    載の原子炉非常用減圧装置。 3、上記水位検出装置が、差圧測定器を介し上記水位を
    検出するように形成されている特許請求の範囲第1項記
    載の原子炉非常用減圧装置。 4、上記水位検出装置が、中性子検出器を介し上記水位
    を検出するように形成されている特許請求の範囲第1項
    記載の原子炉非常用減圧装置。
JP59215050A 1984-10-13 1984-10-13 原子炉非常用減圧装置 Pending JPS6193986A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6146175A (en) * 1997-06-20 2000-11-14 Nec Corporation Board connectors having a low profile and which undergo a wiping effect when coupled
JP2014041023A (ja) * 2012-08-21 2014-03-06 Hitachi Ltd 原子炉水位計

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6146175A (en) * 1997-06-20 2000-11-14 Nec Corporation Board connectors having a low profile and which undergo a wiping effect when coupled
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