JPS6276495A - 加圧蒸気を凝縮するための装置および事故後の原子炉の冷却に対する装置の適用 - Google Patents

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】 本発明は大気圧より実質的に大きい圧力で、例えば事故
後の加圧木型原子炉の冷却中、加圧木型原子炉の蒸気発
生器によって作り出されるような蒸気を凝縮するための
装置に関する。

事故に続く炉の停止後に加圧水型原子炉を冷却する装置
は知られている。かかる装置は、炉の一次回路の各ルー
プと連関して、対応する蒸気発生器に対して補助供給回
路を有する。この補助回路には、凝縮器が配置されてお
り、この凝縮器は１方では蒸気発生の出口に、他方では
この蒸気発生器の供給水入口に連結されている。補助回
路が作動しているときには、凝縮器は蒸気発生器から蒸
気を受は入れ蒸気の凝縮を確実に行う。補助回路の凝縮
器は蒸気発生器の中の水の定位水準より高い水準に位置
決めされ、その結果、ａ補液は重力の作用で蒸気発生器
に再び差し向けられる。

炉が冷却されている間、蒸気発生器を出る蒸気は高温高
圧であり、両方とも冷却中変化する。炉が停止されたと
き、冷却回路を作動する直前では、この温度および圧力
は、冷却開始時においては、それぞれ３００″Ｃ１８，
６×がパスカル（８６×１０５Ｐａ）であり、冷却終了
時においては１６０°Ｃ１０、５８Ｘがパスカル（５，
８Ｘ　１０５Ｐａ）である。例えば、発電所のタービン
ステージの出口に使われている既知の凝縮器は、凝縮液
の再循環で高温高圧のかかる蒸気を冷却するのには適し
ていない。

かくして他の装置、例えば大きな容量をの貯蔵水に沈め
られた凝縮器が提案された。この凝縮器は、蒸気の循環
する管組立体を有する分配および交換ユニットからなる
。この蒸気の冷却および凝縮は、貯蔵水に沈められた管
の冷却によって行われる。

この貯蔵器は、蒸気発生器より上の高さで炉の格納殻に
隣接した建物の構造内に配置された１つ又はそれ以上の
池からなる。

この構成は、原子力発電所の建物の設計を相当複雑にし
、あるタイプの発電所の場合には、ある高さにかかる池
を設置するのを考えることさえ不可能である。

さらに、管と接触している大量の水の局部的な沸騰が、
生成される蒸気の循環によってかかる交換を促進するけ
れども、管の壁とこれらの管を沈める水域との間の交換
は有利な条件のもとでは必ずしも起こらない。

最後に、大容量の池に沈められた凝縮器の作動の制御は
実行が困難である。

各々、上端が蒸気入口マニホルドに下端が凝縮液排出マ
ニホルドに連結されている概して垂直な交換管からなる
ユニットを沈めた水の貯蔵容器で構成されている凝縮器
も知られている。気化させることができる貯蔵容器の水
は容器において償われる。しかしながら、かかる凝縮器
は効率が低く、管の外面での熱交換はタンクの水の強力
な循環によっては高められない。

従って、本発明の目的は、実質的に大気圧以上圧力で蒸
気を凝縮するための装置を提供することである。かかる
装置は、水を収容する貯蔵容器と、貯蔵容器内に固定さ
れ、かつ、各々、上端が凝縮液排出マニホルドに連結さ
れた１組の実質的に垂直な交換管を有する分配および交
換ユニットと、水を貯蔵容器に供給するための装置とか
らなる。

かくして、本発明による装置は効率的な熱交換によって
非常に高い出力を有し、装置自体に一定の量の水しか必
要としない。

この目的のために、貯蔵容器の上部に連結され、実質的
に水平なトランキライザグリッドが立て管への蒸気によ
る水の同伴を防止するために、交換ユニットの上方で、
貯蔵容器内に配置されている。

かかる装置は、管の外面と接触している流体が水および
貯蔵容器から加圧蒸気の凝縮熱および凝縮液の加熱によ
って作り出された蒸気の２相混合物からなるように作動
するボイラー凝縮器を構成する。２相混合物の循環は密
度効果および立て筒の通風によって加速される。

本発明を正しく理解するために、非限定的な実施例によ
って、添付図面を参照して本発明による凝縮装置の実施
態様を今から説明する。

第１図は、炉の格納数に隣接する発電所建物の構造の一
部を形成するプラットホーム１を示す。

プラットホーム１は蒸気発生器より高い水準に位置する
。

参照番号２で全体的に指示した本発明による凝縮装置は
、該装置２の堅固な構造の一部を形成する支持体３によ
ってプラットホーム１に載っている。この堅固な構造物
は垂直に置かれ、かつ、貯蔵容器の外壁６に一体に固定
された１組のビームを有し、該１組のビームは貯蔵容器
に機械的強度および剛性を与える。平行六面体の形状の
貯蔵容器６はビーム５によって補強された側壁に溶接さ
れた厚い金属板でできた底６ｓと、貯蔵タンクの頂部に
載り、かつ、蒸気排出立て筒７を有する取り外し可能な
カバー６□とを有する。乾燥器８は２゜貯蔵容器６を出
る蒸気による水滴の同伴を防止するために乾燥器８が立
て筒７内に配置されている。

第３図でわかるように、カバー６ｂは補強部材を有する
構造のものである。

貯蔵容器６の内部構造は第１図、第２図、第３図で知る
ことができる。この内部構造は、スペーサ１２によって
貯蔵タンク６の内面に固定された内壁１０と、スペーサ
１２に載っている実質的に水平なトランキライザグリッ
ド１３と、底６ｂに載りかつ分配および交換ユニット１
５を支持する支持デツキとを存する。分配および交換ユ
ニットは貯蔵容器の水中に沈められており、この水の上
方水準１６はトランキライザグリッド１３の平面に実質
的に相当している。

ユニット１５は受は台１８の下部１８ａによってデツキ
１４に載る。受は台１Ｂはまた、上部１８ｂおよび部分
１８ａ、１８ｂの組立体を支持する側直立材１８ｃを含
む。

分配および交換ユニットは、受は台１８の内部に互いに
平行に配置された７個の同じ部材１９からなる。

第４図および第５図でわかるように、各部材１９は、上
部蒸気入口マニホルド２０と、下部凝縮液排出マニホル
ド２２と、マニホルド２０とマニホルド２２との間に３
つの平行な列に配置された１組の管２４とからなる。管
　２４は実質的に垂直であり、かつ、その上部が蒸気マ
ニホルド２０に、その下部が凝縮液マニホルド２２に連
結されている。

直線のマニホルド２０は、それらの軸線を平行にして互
いに次々に受は台１８の上部１８ｂに載せて配置されて
いる。同様にして、マニホルド２２は、軸線を平行にし
て互いに次々に受は台１８の下部１８ａに載せて配置さ
れ、かつ、カラー１７によってこの受は台に保持される
。

各蒸気マニホルド２０は外被付供給管２１に連結され、
管２１は他端がユニット１５の下部に水平に置かれた蒸
気分配管に連結され、分配管自身はベローシール２５に
よって漏れ止めの方法で貯蔵容器の底６ａを貫通するパ
イプ３５に連結されている。ベローシール２５は１方で
は高圧蒸気を受は入れる管３５と貯蔵容器６の壁との間
の膨張差を吸収する。

同様に、各マニホルド２２は凝縮液排出管２６に連結さ
れている。管２６はユニット１５の下部に配置されてい
る水平な凝縮液マニホルド２７に連結され、かつ、漏れ
止めの方法で貯蔵容器の底６ａを貫通する凝縮液排出パ
イプに連結されている。マニホルド２３および２７は貯
蔵容器６の内部で支持デツキ１４に載っている受は台に
固定されている。

ユニット１５全体は、貯蔵容器６の内部に画定され、貯
蔵容器とともにモジュールユニットを構成する。このユ
ニットを、蒸気発生器の中の水の定置水率よりも高い水
準で炉の格納数に隣接する建物のプラットフォーム１に
位置決めすることができる。次いで、蒸気入口バイブ３
５および凝縮液出ロバイブ２８を、蒸気発生器を出る蒸
気を受は入れるパイプおよびこの蒸気発生器に凝縮液を
供給するバイブにそれぞれ連結する。

さらに、ユニット１５を支持する受は台１８をまた、取
扱いラグ２９に一体的に取付け、カバー６ｂおよびグリ
ッド１３を取り外し、かつバイブ３５および２８の連結
を外したときラグ２９は、揚げ装置によってこのユニッ
トを揚げて貯蔵容器から分離することを可能にする。か
くして、凝縮装置２の据付け、修理および保守を何らの
困難な〈実施することができる。

冷却水供給管３０は貯蔵容器６の下部に通じ、冷却水供
給回路又は冷却水を供給する他の装置に連結されている
。この管３０は、トランキライザグリッド１３の水準以
下の水準に位置する任意の個所で貯蔵容器６に通じてい
ても良い。

特に、本特許出願と同じ日にフラマトーム社（ｔｈｅ　
Ｆｒａｍａｔｏｍｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ）により出願され
た特許明細書に記載されているように、この回路を全体
として受動形態に構成するのが良い。かかる受動回路は
、加圧ガスの作用下にある水を収容する供給タンクを有
する。貯蔵容器６の中の冷却水の圧力で制ｊｌｌｌされ
る、供給水の上のガスの大口弁により、補給水をこの貯
蔵容器に供給して一定水準を維持し、例えばこの水準を
第１図に示す位置１６に維持することができる。

排出管３２は、貯蔵容器６の底６ａを貫通し、貯蔵容器
を完全に空にし、或は、この貯蔵容器の中の水の化学的
処理を連続的に或は別の方法で行うことを可能にし、こ
の処理された水は、回路３１およびバイブ３０を経て再
び注入される。回路３１の代わりに貯蔵容器６の中の水
位の検出器によって制御される単純な注入ポンプを用い
ても良い。

装置の作動は以下のとおりである。すなわち、事故に続
く炉の緊急停止後に、凝縮器２と関連する蒸気発生器か
らの蒸気は蒸気発生器の補助供給回路に設けた弁によっ
てバイブ３５に差し向けられる。蒸気は、マニホルド２
３およびバイブ２１によってユニット１９の種々のマニ
ホルド２０に分配される。金属断熱材を用いた管２１の
外被により、蒸気がマニホルド２０に入る前に蒸気の凝
縮を回避することができ、その結果、炉が作動状態にあ
るときタービンに向かう蒸気によって同伴される水の量
の増加を回避することができろ。次いで、蒸気は管２４
に分配され、ここで蒸気は管壁を通しての熱交換によっ
て凝縮される。ｃＥ縮液液３４管２４を流下し、この管
の下部に集まり、次いで、マニホルド２２に集まり、し
かる後この凝縮液はバイブ２８によって蒸気発生器の供
給回路に再循環される。

水準１６の位置まで貯蔵容器保持され、がっ、管２４を
沈める水は、管壁と接触しているところでは沸騰し、蒸
気は上方に同伴され、トランキライザグリッドを通過す
る°まで冷却水を通過する。

トランキライザグリンドは、蒸気による水の同伴を制限
し、かつ、貯蔵容器６の内壁１ｏと側壁１１との間に設
けられたスペーサ１１の中で水が下向きに循環すること
によって交換ユニット１５の底に水を戻すことを可能に
する。交換ユニット１５の下部に到達した水は蒸気を形
成し始める。

蒸気は管２４の外壁と接触している流体の相対密度を減
少させる。この流体は蒸気と水の混合物からなる。その
結果、この流体は密度効果によって管に沿って急速に上
昇して管の冷却を行い、かつそのこと自体によって管の
中を循環する加圧蒸気の凝縮を行う。かくして、冷却流
体の連続的な上向きの循環が管２４に沿って生じ、流体
は蒸気から解放され貯蔵容器６の周辺部分を経て戻る。

冷却水の循環と更新は、貯蔵容器の中の水の量が熱交換
冷却ユニット１５の容量に比べて比較的小さく、かつ先
行技術による凝縮ユニットの冷却池の容積に比べて非常
に小さいためにそれだけますます急速である。管２４と
接触して作り出され、がっ、貯蔵容器６の中で急速に循
環する流体力化分離された蒸気はグリッド１３によって
貯蔵容器から立て筒７を経て取り出される。乾燥器８に
より蒸気に今だ存在する水滴を貯蔵容器に戻すことがで
きる。立て筒の自然通風により、蒸気の循環、かくして
、交換管に沿う２相の流体の循環を加速させることがで
きる。立て筒７を経て蒸気の形で大気中に排出される水
は、水供給装置３ｏにょって補給水で貯蔵容器６に償わ
れる。貯蔵容器６の中の水の比較的高い更新率が得られ
、このことは、管２４と接触して急速な循環と強力な冷
却を促進する。

その結果、装置はボイラー凝縮器として作動し、冷却水
は熱交換面と接触して沸騰する。蒸気発生器に交換ユニ
ット１５を出る凝縮水を供給する速さを制御することに
よって、この交換ユニット１５の冷却力を調整すること
ができる。この流量の変化によって管２４の中の凝縮液
の水準を変えることが可能となる。実際には、冷却ユニ
ット１５の冷却力は凝縮が起こる凝縮液管の空の長さに
比例する。蒸気発生器に凝縮液を供給する流量を制御す
る装置によって、この空の長さを調整することができる
。この原理に基づ（受動制御装置は、この出願と同じ日
に出願され事故後原子炉を冷却するための装置に関する
フラマトーム社による特許明細書に記載されている。管
２４の中の凝縮液３４から蒸気を分離する界面の位置は
蒸気発生器の供給回路の中の凝縮液の流量によるばかり
でなく凝縮器２内に運ばれる蒸気の熱力学特性にもよる
ことにン主目すべきである。

本発明による装置の主要な利点は、装置の高さが小さい
ために装置の据え付けが容易であり、又、受動装置だけ
で得られる管と接触している冷却用流体の急速な循環に
よって冷却効率および蒸気凝縮効率が非常に高いことで
ある。かくして、この装置の作動能力は高い水準に維持
される。さらに、トランキライザグリソド１３の効果に
よって、蒸気はその上向きの急速な循環にもかかわらず
ごく小量の水が蒸気によって引かれるに過ぎない。さら
に、蒸気によって導入される力が増大するとき、そして
、その結果管と接触している流体の相対的密度が減少す
るとき、管と接触している蒸気泡の生成が増大するから
、この凝縮装置は注がれる出力のすぐれた制御を提供す
る。空間１１の中で下向きに循環する水との間の相対密
度差は増大し、これにより冷却用流体の循環を生じさせ
る駆動力を増大させ、従って、この流体の流量を増加さ
せる。

本発明はこれまでに鮮明してきた実施例に限定されない
。

従って、各交換ユニットにおいて上述のものとは異なる
多くの交換ユニットと多くの管列を備えた異なる形に作
られた分配および交換ユニットを考えることが可能であ
る。貯蔵容器の内部で管を多少傾けても良い。

同様に、貯蔵容器は異なる形を有しても良い。

補給のためにこの貯蔵容器に水を供給する装置として受
動回路又はポンプのような能動装置を有する制御装置を
設けてもよい。

最後に、本発明による凝縮装置を、原子炉の緊急冷却用
の装置を形成する蒸気発生器の補助供給回路にばかりで
なく、大気圧より極めて大きい圧力で蒸気を凝縮するこ
とが必要である場合にも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による′ｃＥ縮装縮装筒２図のＡＡに
沿った垂直断面図である。 第２図は、第１図のＢＢに沿った平面図である。 第３図は、第１図のＣＣに沿った立面断面図である。 第４図は、凝縮装置の分配および交換ユニットの単位部
材の立面図である。 第５図は、第４図のＶＶに沿った断面図である。 ６・・・貯蔵容器　７・・・立て筒　８・・・飛沫同伴
制限乾燥装置　１０・・・内壁　１１・・空間　１５・
・・分配および交換ユニット２０・・・蒸気入口マニホ
ルド　２４・・・交換管２９・・・凝縮液排出マニホル
ド　３０．３１・・・水供給装置 手続補正書く方式） ６１１０．２３ ％式％ １、事件の表示　　昭和６１年特許願第１５４９３４号
３、補正をする者 事件との関係　　出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水を収容する貯蔵容器（６）と、貯蔵容器（６）内
   に固定され、かつ、各々、上端が蒸気入口マニホルド（
   ２０）に連結され、下端が凝縮液排出マニホルドに連結
   されている１組の実質的に垂直な交換管（２４）を有す
   る分配および交換ユニットと、水を貯蔵容器（６）に供
   給するための装置（３０、３１）とからなる大気圧以上
   の極めて高い圧力で蒸気を凝縮するための装置において
   、貯蔵容器（６）の上部は自然通風によって作動する蒸
   気排出立て筒（７）に連結され、実質的に水平なトラン
   キライザグリッド（１３）が立て筒（７）への蒸気によ
   る水の同伴を防止するために交換ユニット（１５）の上
   方で貯蔵容器内に配置されており、前記蒸気を凝縮する
   ための装置は、管（２４）の外面と接触している流体が
   、水および貯蔵容器（６）の水から、加圧蒸気の凝縮熱
   と凝縮液の加熱とによって作り出された蒸気の２相混合
   物からなるように作動するボイラー凝縮器を構成し、２
   相混合物の循環が密度効果および立て筒（７）の通風に
   よって加速されることを特徴とする凝縮装置。 ２、貯蔵容器（６）は、容器の高さの１部にわたって内
   壁（１０）を有し、該内壁（１０）は、壁（１０）と貯
   蔵容器（６）の内面との間に冷却水を下向きに循環させ
   、かつ、交換装置（１５）の下部に冷却水を戻すための
   空間（１１）を構成していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の凝縮装置。 ３、水を貯蔵容器に供給するための装置は受動回路（３
   ０、３１）からなり、該受動回路（３０、３１）は、加
   圧ガスの作用を受ける水の貯蔵部と、貯蔵容器（６）の
   底において水の圧力によって制御される弁によって貯蔵
   容器の水の頂部のガスと連通する加圧ガスの貯蔵部とを
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   凝縮装置。 ４、貯蔵容器（６）の立て筒（７）は、立て筒（７）を
   経て出る蒸気による水滴の同伴を制限する乾燥装置（８
   ）を収容していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の凝縮装置。 ５、蒸気凝縮装置が蒸気発生器の補助供給回路に設置さ
   れる、事故に続く炉の緊急停止後、加圧水型原子炉の蒸
   気発生器によって作り出される蒸気の凝縮に対する特許
   請求の範囲第１項による凝縮装置の適用。