JPS6361994A - 沸騰水型軽水炉の撹拌装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、沸騰水型軽水炉の圧力容器の健全性を維持す
る圧力抑制プールを攪拌する装置に関する。

「従来の技術」 現在稼動中の沸騰水型軽水炉（以下、Ｂ　Ｗ　Ｒと略す
）のｖＦ黴は、圧力抑制プールという多量の水−を常時
保有するプールを備えていることである。

この圧力抑制プール（以下、プールと略す）には様々な
機能があるが、その１つとして、圧力容器の余剰の蒸気
を凝縮して一次系圧力を一定に保つということがある。

第２図および第３図において一般的なりＷＲの格納容器
主要部分の構造の）概略を説明する。

格納容器１内には、炉心を内蔵する圧力容器２が配置さ
れている。格納容器１の内部は、定期点検時等に人が出
入りできるドライウェル３と、プール水４を収納してい
る圧力抑制プール５とに分けられる。上記ドライウェル
３に対し圧力抑制プール５の方をウェットウェル６と称
し、かつプール水面より上方の空間をウェットウェル自
由空間と称する。圧力容器２の主蒸気管とプール５とは
、逃がし安全弁７を介するベント管８が配管されている
。

第３図に示すように、−次系のプール水４はポンプ９に
より熱交換器１１に送られて冷却され、さらにポンプ１
２によりプール５に戻される。熱交換器１１には、海水
等の二次系の冷却水１３が、ポンプ１４．１５により循
環されている。

原子炉が通常運転を行っている最中は、圧力容器２の内
圧（以下、炉圧という）は一定に保たれている。しかし
、何らかの原因で圧力容器２内の炉心（図示路）に過度
事象が発生したりすると、炉圧はその一定値を越えるこ
とがある。

炉圧の上昇は、炉心での冷却材の蒸発気化により生成さ
れる蒸気圧の上昇によるものであるが、炉圧の連続的な
上昇は、−次系の健全性上不都合なものである。このた
め、炉圧がある値（逃がし安全弁の開設定値）を超える
と、上記逃がし安全弁７が開き、圧力容器２内の余剰蒸
気をプール水４に放出して凝縮させている。

上記の作用により圧力容器２の炉圧は低下し、ある値（
閉設定値）以下になると逃がし安全弁７が閉じて蒸気の
放出は停止され、原子炉は再び一定の炉圧のもとて運転
を継続できるようになる。

この逃がし安全弁７が開いている時間が短ければプール
水４に凝縮される蒸気の量も限られたものであるから、
プール水４の温度上昇も小さくて上記の凝縮作用は完全
に行われる。

「発明が解決しようとする問題点」 上記したようなりＷＲにおいては、機器等の故障により
、逃がし安全弁７の開いている時間が長くなると、その
結果として多量の蒸気がプール水４中に放出されること
が考えられる。例えば、原子炉を停止したとき、何らか
の理由で残留熱除去系（以下、ＲＨＲ系と略す）の機能
が喪失する場合がある。

いま、このＲＨＲ系の二次側で故障が発生した場合を考
える。この場合、ＲＨＲ系の機能のうちの停止時冷却モ
ードと圧力抑制プール冷却モードが作動しなくなる。こ
のような状況下では、炉心は冠水しているがその冷却は
充分に行われず、炉心は燃料の放出する崩壊熱によって
蒸気を生成し続ける。

炉圧が上昇し、やがて逃がし安全弁７の開設定圧に達す
ると、逃がし安全弁７が開放される。−次系蒸気は、圧
力抑制プール５へと放出され、プール水４中に凝縮され
る。

通常、第２図に示す一次系のプール水４、二次系の冷却
水１３が、熱交換器１１を介して各矢印方向に循環する
ことによりプール水４は低温に維持されて、−次系蒸気
の循環は１００％完全に行われる。

ところが、このようなプール水４の冷却が何らかの理由
により行われない場合、プール水４の水温は上昇してウ
ェットウェル６の自由空間部の温度と圧力がそれぞれ上
昇するこになる。この内圧がある値以上になると、ウェ
ットウェル６の自由空間とドライウェル３とを結ぶ管の
真空破壊弁（図示路）が作動して開放され、ウェットウ
ェル６とドライウェル３とは連絡するようになる。

このような状態が継続すると、ドライウェル３は圧力上
昇し続け、それによって健全性が脅かされることになる
。格納容器１は放射能の環境への放出に対する最後の障
壁（バウンダリ）であるので、この健全性が脅かされる
ことは重大な問題である。

ところで、上述したような一連の過程の原因は、圧力抑
制プール５の冷却が機能しなかったことにある。これが
−次系蒸気の低下を招き、結果として格納容器１の健全
性を脅かすことになるのである。こうしたこと自体は、
ＲＨＲ系二次側の故障を引き起こさなければ回避できる
ことであり、故障が発生しても修復により回避できるが
、その修復にも相当な時間を要することは勿論である。

圧力抑制プール５中に一次系の高温、高圧の蒸気が放出
された場合を考える。

蒸気の放出は、プール水４中の底近くのベント管８のＴ
クエンチャ８ａからなされ、放出のごく初期にはプール
水４の水温が低いので、凝縮は完全に行われる。蒸気温
度はプール水温に比べてきわめて高く、しかも高圧のた
め短時間のうちに多量に放出される。プール水４の冷却
が行われない場合、水温は短時間のうちに著しく上昇す
る。

ところで、現行のＢＷＲの圧力抑制プール５には、プー
ル水４を攪拌する装置は装備されていない。また、−度
に開放される逃がし安全弁７は、開−最低設定圧のもの
の１個であり、その開放された逃がし安全弁７の位置は
変わることがない。

そのため、蒸気は放出の開始からある決まった１個の逃
がし安全弁７を通して行われることになり、結果的にそ
の逃がし安全弁７から通じるＴクエンチャ８ａ周辺の水
温を偏って高く上げることになる。そして攪拌する装置
がないので、Ｔクエンチャ８ａ周辺の上下方向に水温の
温度分布をもつこととなり、水の蒸気に対する凝縮能力
はますます悪くなるという問題がある。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、ベント管の途中にタービンを設けるととも
に、このタービンにより駆動される羽根車をプール水内
に配置し、圧力容器２内の高蒸気圧により逃がし安全弁
が作動したとき、ベント管内を流れる高圧の蒸気により
タービンを作動させてプール水を自動的に攪拌すること
により、圧力抑制プールの温度分布の均一化を図ってい
る。

「実施例」 以下本発明の一実施例を、第１図に基づいて説明する。

ダイヤフラム２１のドライウェル３側に配設されたター
ビン２２には、ベント管２３Ｈの一端が接続されていて
、上記の圧力容器２からの高圧の一次系蒸気２０が供給
可能となっている。タービン２２に上端を接続されたベ
ント管２３ｂの下端のＴクエンチャ２３ｃは圧力抑制プ
ール５の底面５ａの近傍に位置している。

クーピン２２の出力軸には歯車装置２４を介して駆動軸
２５の上端が接続されている。駆動軸２５は適宜の角度
で傾斜していて、その下端部に装着された羽根車２６は
、プール水４の水面近傍においてプール水４中に’＆　
ｉｆｔしている。かくして、タービン２２、駆動軸２５
および２６等により攪拌器２７が構成されている。

圧力容器２からの一次系の蒸気２０が逃がし安全弁７お
よびベント管２３ａを通ってタービン２２に供給される
と、この−次系の蒸気２０を駆動流体として、プール水
４内の羽根車２６を高速で回転させる。この羽根車２６
は、プール水４を水面に対して斜め下方の流れをつくる
ように作用している。

タービン２２を駆動した後の一次系の蒸気２０はＴクエ
ンチャ２３Ｃを出ると、気泡と自らの持つ熱によりプー
ル水４に対し内向きの流れ２８をつくる。この流れがプ
ール水４の水面付近に達した際に上記羽根車２６に捕ら
えられて斜め下向きの流れ２９となる。

このように、水面付近の水を羽根車２６によって積極的
に取り去ってやることにより、その部分には周辺からの
低温の水が流れ込み、ベント管２３ｔ）周辺の水温を低
く保ことができる。これによってウェットウェル６の内
圧さらにドライウェル３の内圧の上昇を著しく低下させ
ることができる。

ここで、羽根車２６によるプール水４の流れの向きが斜
め下向きになるようにしたのは、プール水４の流れの向
きに上下方向と水平方向との２つの成分を与えるためで
ある。プール水４の上下方向の流れにより、高温になっ
た水は多量の低温水と混合し、低温になって圧力抑制プ
ール５の凝縮能を回復する。また水平方向の流れにより
、高温水の水平方向の分布の均一化が図られて、特定の
ベント管２３ｂ付近の水温のみが著しく偏って上昇する
のを防止することができる。

さらに、この羽根車２６を含む攪拌器２７の大きな特徴
は、−次系の蒸気２０を駆動流としていることである。

すなわち、逃がし安全弁７が自動的に開放されれば、そ
れに伴って攪拌器２７が自動的に作動するので、運転員
が攪拌のための操作を行う必要は全くない。

また、攪拌器２７の起動や駆動自体に電源等の他系統の
動力源を一切用いていないので、共通要因性の故障およ
び不作動等の心配がない。さらに、何らかの原因で一次
系の圧力が高くなった場合には、−次系蒸気によるプー
ル水温の加熱も高くなるが、これは羽根車２６の側から
見れば駆動力が増大することにもなる。すなわち、運転
員が羽根車２６、タービン２２に対して制御動作を行う
必要が全くなくなるので、攪拌器２７の作動に対する信
頼性を向上させることができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、ベント管の途中に
タービンを設けて一次系の蒸気により作動可能とし、上
記タービンに接続している羽根車によりプール水を攪拌
することにより、圧力抑制プール内のプール水の温度分
布の偏りを防止して水温分布の均一化を図ることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す沸騰水型軽水炉の攪拌
器の配置図、第２図は沸騰水型軽水炉の概略断面図、第
３図はＲＨＲ系二次側冷却装置の概略図である。 １・・・・・・格納容器、２・・・・・・圧力容器、３
・・・・・・ドライウェル、４・・・・・・プール水、
５・・・・・・圧力抑制プール１ ．６・・・・・・ウェットウェル、 ７・・・・・・逃がし安全弁、８・・・・・・ベント管
、８ａ・・・・・・Ｔクエンチャ、 ２０・・・・・・−次系の蒸気、２２・・・・・・ター
ビン、２３ａ、２３ｂ・・・・・・ベント管、２３Ｃ・
・・・・・Ｔクエンチャ、２５・・・・・・駆動軸、２
６・・・・・・羽根車、２７・・・・・攪拌器。 出　　願　　人 日本原子力事業株式会社 代　　理　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、沸騰水型軽水炉のドライウェル内の圧力容器とウェ
   ットウェル内の圧力抑制プールとを、逃がし安全弁を介
   して配管されたベント管の途中にタービンを設け、圧力
   容器内圧の異常上昇による逃がし安全弁の作動により、
   前記ベント管を流れる蒸気でタービンを駆動させ、この
   タービンの駆動力により回転する羽根車を、前記圧力抑
   制プールのプール水中で回転してプール水を攪拌するこ
   とを特徴とする沸騰水型軽水炉の攪拌装置。 ２、羽根車により流動されるプール水の移動方向が、垂
   直方向に対し０°から９０°までの間の適宜の角度であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の沸騰水
   型軽水炉の攪拌装置。