JP4398640B2 - 原子炉格納容器冷却設備 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉格納容器の冷却設備に係り、特に電源喪失の場合にも安全性を確保できる冷却設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、原子炉格納容器冷却設備は、原子炉通常運転中の原子炉格納容器からの除熱を目的とし、送風機およびポンプの駆動による強制循環によって、格納容器内空気の循環および冷却器コイルへの冷却水供給を行なっている。
【0003】
例えば、沸騰水型原子力発電所の原子炉格納容器は、ドライウェルとウェットウェルから構成され、ドライウェルには原子炉圧力容器が格納されている。原子炉圧力容器には、炉心が収容されている。
【0004】
原子炉格納容器冷却設備は、原子炉格納容器内に設置された冷却ユニットと、この冷却ユニットに原子炉格納容器外から冷水を供給する冷却水強制循環系統とを有する。冷却ユニットは、冷却水強制循環系統によって原子炉格納容器外から冷却水が供給される冷却器コイルユニットと、この冷却器コイルユニットに原子炉格納容器内の空気を送る送風機とを有する。
【0005】
原子炉格納容器内の空気は冷却器コイルユニットで冷却水と熱交換をして冷却される。一方、冷却器コイルユニットで昇温された冷却水は、冷却水強制循環系統を通じて原子炉格納容器外の熱交換器に送られ、ここで、例えば海水と熱交換をして冷却される。
【0006】
また、冷却水配管にはドライウェルの内外に原子炉通常運転中には開放された弁が設けられており、万一原子炉冷却材喪失事象が発生し、原子炉圧力容器内の水位低下あるいはドライウェル内の圧力上昇が起こった場合には、原子炉格納容器を隔離するために閉鎖される。
【0007】
また、従来の原子炉格納容器冷却設備は、送風機と冷却器コイルユニットを収納する収納容器から構成されている。送風機の作動によって吸気口から流入した空気および水蒸気は、冷却器コイルユニットで冷却水配管から供給される冷却水との熱交換によって冷却された後、排気口より収納容器の外へ流出する。送風機は原子炉冷却材喪失事象が発生した際には自動で停止し、駆動電源が喪失した場合にも停止する。
【0008】
また、特許文献1には、スクラムしない過渡変動などのいわゆるシビアアクシデント時に原子炉格納容器からの除熱を行なう技術が開示され、特許文献2には原子炉格納容器内の蒸気圧低減を促進する技術が開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開平8−146184号公報
【特許文献2】
特開2001−215291公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1および2に記載の技術を含めて、上述の従来の技術では、事故が発生した場合や電源が喪失した場合に原子炉格納容器内の除熱ができない。事故が発生した場合や電源が喪失した場合にも原子炉格納容器冷却設備による除熱が可能であれば、これらの事象における原子炉格納容器内の圧力および温度上昇の抑制策として極めて有効となる。
【0011】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、事故が発生した場合や電源が喪失した場合にも、原子炉格納容器内を静的に除熱できる原子炉格納容器の冷却設備を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一つの態様は、原子炉格納容器内に配設されて内部を冷却水が通る冷却器と、前記原子炉格納容器内で前記冷却器周辺の気体を流動させる送風機と、前記原子炉格納容器内に配設されて前記冷却器と送風機を収容する収納容器と、前記原子炉格納容器の外側から前記冷却器内へ冷却水をポンプによって送る冷却水強制循環系統と、前記原子炉格納容器外の前記冷却器より上方に配置されて冷却水を溜めたプールと、前記プールに溜まった冷却水を、前記ポンプを介さずに重力を駆動力として前記冷却器内に供給するように構成された重力利用冷却系統と、を有する原子炉格納容器冷却設備であって、前記重力利用冷却系統は、前記原子炉格納容器を貫通する部分の外側に配置された開閉弁を有するとともに、前記開閉弁は、前記冷却水強制循環系統から前記冷却器内へ送られる冷却水流量が基準値以下となったとき、又は前記冷却器内から前記冷却水強制循環系統へ戻る冷却水の温度が所定の値以上となったときに開くように構成され、前記収納容器は、電源喪失時又は前記原子炉格納容器内の雰囲気温度が所定の値を超えた時に開口する開口部を複数備え、前記冷却器の周りで自然循環を形成することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る原子炉格納容器の冷却設備の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態を示すもので、原子炉格納容器30は、ドライウェル2とウェットウェル3から構成され、ドライウェル2には原子炉圧力容器1が格納されている。原子炉圧力容器1には、炉心や炉内構造物や炉水(図示せず)が収容されている。原子炉格納容器冷却設備は、ドライウェル2内に設置された冷却器コイルユニット5および送風機6と、冷却器コイルユニット5に冷却水を供給する冷却水強制循環系統32および重力利用冷却系統34とを有する。
【0016】
冷却水強制循環系統32は、原子炉格納容器30の外に配置された冷却水ポンプ8、熱交換器9を有し、熱交換器9で冷却された冷却水が、冷却水ポンプ8によって、冷却器コイルユニット5内の冷却器コイル4に送られて循環するようになっている。さらに、熱交換器9で冷却水強制循環系統32の冷却水を冷却するために、例えば海水を循環させるための冷却水ポンプ10が配置されている。冷却水強制循環系統32が原子炉格納容器30の壁を貫通する部分の外側と内側にはそれぞれ、弁7が配置されている。なお、本実施の形態では、弁7のひとつとして逆止弁7aを配置しているが、他の弁7と同じ弁としても良い。
【0017】
送風機6は、冷却器コイルユニット5内の冷却器コイル4の周囲の気体を流動させて、ドライウェル2内の気体の冷却器コイル4による冷却を促進する。
弁7は原子炉通常運転中には開放されているが、万一原子炉冷却材喪失事象が発生し、原子炉圧力容器1内の水位低下あるいはドライウェル2内の圧力上昇が起こる場合には、原子炉格納容器30を隔離するために閉鎖される。
【0018】
重力利用冷却系統34は、ドライウェル2内で冷却水強制循環系統32から分岐して接続された第1の配管12aおよび第2の配管12bを含み、これらの配管12a、12bはそれぞれ、原子炉格納容器30の上方に設けられたプール11と接続されている。第1の配管12aはプール11の底部近くと冷却器コイル4の底部近くの間を連絡し、第2の配管12bはプール11の上部と冷却器コイル4の上部の間を連絡している。第1、第2の配管12a,12bの原子炉格納容器30貫通部外に弁13が設けられている。
【0019】
弁13は、原子炉通常運転時には閉鎖されているが、冷却器コイル4への冷却水量が基準値以下となる場合に、プール11から冷却器コイル4へ冷却水を供給するために自動あるいは手動で開放される。この時、弁13を冷却器コイル4から戻る冷却水の温度が所定の温度より上昇したときに自動あるいは手動で開放するようにしても良い。なお、原子力発電所の交流電源が全て喪失した場合にも弁13を開放させるため、弁13を開放させるための駆動電源は、送風機6および冷却水ポンプ8とは異なる電源、例えば非常用の直流電源とする。
【0020】
プール11としては、例えば、沸騰水型原子力発電所における機器プールを適用することができる。通常の機器プールは、原子力発電所の通常運転時には水を有しておらず、定期検査時に水を張って炉内構造物の仮置きに使用されるが、本発明の第1の実施の形態においては、機器プールに平常時にも水を張っておくことによって、事故が発生した場合や電源が喪失した場合に備えることが可能である。
【0021】
このように構成された本実施の形態においては、事故が発生した場合や電源が喪失した場合に、弁7が閉鎖され、冷却水ポンプ8の駆動による冷却水の供給がなくなった場合にも、プール11に蓄積した水が、重力利用冷却系統34を通じて冷却器コイル4に供給される。この場合、冷却器コイル4内で温度上昇や蒸気発生によって相対的に密度が小さくなるので、浮力が生じ、冷却水は、冷却器コイル4を上昇し、さらに第2の配管12bを上昇してプール11の上部に至り、また、比較的低温の冷却水が、プール11の底部から第1の配管12aを経て冷却器コイル4の底部近くに供給される。このように自然循環が形成されるために、冷却器コイル4には長期間に亘って冷却水が供給されることになる。
【0022】
本実施の形態によれば、事故が発生した場合や電源が喪失して冷却水強制循環系統32からの冷却水供給が停止した場合にも、重力利用冷却系統34を通じて冷却水を冷却器コイル4に供給することが可能である。したがって、本原子炉格納容器冷却設備によって、原子炉格納容器30内の圧力および温度の上昇を抑制することが可能である。
【0023】
次に、本発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第2の実施の形態を図2を用いて説明する。なお、図2において、図1と同一もしくは類似の部分には同一符号を付し、重複説明は省略する。
図2は第2の実施の形態を示す構成図であり、本実施の形態は、第1、第2の配管12a、12bの原子炉格納容器30貫通部内外に弁13を有している。
【0024】
本実施の形態によれば、事故が発生した際や電源が喪失して冷却水強制循環系統32からの冷却水供給が停止した場合にも、重力利用冷却系統34を通じて冷却冷却器コイル4への冷却水供給を確保することが可能である。したがって、本原子炉格納容器冷却設備によって、原子炉格納容器30内の圧力および温度の上昇を抑制することが可能である。
【0025】
次に、本発明の第3の実施の形態を図3を用いて説明する。なお、図3において、図1または2と同一もしくは類似の部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
【0026】
ドライウェル2(図1、図2)内に、前述の送風機6と冷却器コイルユニット5を収納する収納容器19が配置されている。送風機6の作動によって吸気口17から流入した空気および水蒸気は、冷却器コイルユニット5で冷却水配管16から供給される冷却水との熱交換によって冷却され、その後、排気口18より収納容器19の外のドライウェル2内へ流出する。送風機6は、原子炉冷却材喪失事象が発生した際には自動で停止し、駆動電源が喪失した場合にも停止する。
【0027】
本実施の形態は、送風機6が停止した場合に開放される吸気口および排気口以外の、一つまたは複数の空気および水蒸気の混合ガスが通過可能な開口部20と開口部20の閉鎖板21を有している。
【0028】
開口部20は、例えば、送風機6が動作している場合には、電磁力によって閉鎖板21を保持することによって閉鎖しておく。送風機6が停止するか、あるいは電源が喪失した場合には、閉鎖板21への電磁力を喪失することによって、閉鎖板21の重力落下によって開口部20を開放することが可能である。
【0029】
本実施の形態によれば、事故が発生した際や電源が喪失した際に、送風機が停止し、冷却器コイル4の外側表面への空気と水蒸気の混合ガスの強制循環による流れが喪失した場合にも、付加的な開口部20を設けることによって、混合ガスが収納容器19内を通過しやすくなり、冷却器コイル4周りで自然循環が形成されることによって、原子炉格納容器30内の空気あるいは水蒸気を冷却することが可能である。
【0030】
また、変形例として、原子炉格納容器30内の雰囲気温度が所定の値を超えたときに、開口部20を開放するようにしてもよい。
なお、第3の実施の形態の構成を第1または第2の実施の形態の構成と組み合わせることにより、事故が発生した際や電源が喪失した際の原子炉格納容器30の冷却に一層効果がある。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、事故が発生した場合や電源が喪失した場合にも、動的機器に頼らずに原子炉格納容器からの除熱を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第1の実施の形態の構造を示す模式的縦断面図。
【図2】本発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第2の実施の形態の構造を示す模式的縦断面図。
【図3】本発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第3の実施の形態の構造を示す模式的斜視図。
【符号の説明】
1…原子炉圧力容器、2…ドライウェル、3…ウェットウェル、4…冷却器コイル、5…冷却器コイルユニット、6…送風機、7…弁、8…冷却水ポンプ、9…熱交換器、10…冷却水ポンプ、11…プール、12a…第1の配管、12b…第2の配管、13…弁、16…冷却水配管、17…吸気口、18…排気口、19…収納容器、20…開口部、21…閉鎖板、30…原子炉格納容器、32…冷却水強制循環系統、34…重力利用冷却系統。
Claims (1)
- 原子炉格納容器内に配設されて内部を冷却水が通る冷却器と、前記原子炉格納容器内で前記冷却器周辺の気体を流動させる送風機と、前記原子炉格納容器内に配設されて前記冷却器と送風機を収容する収納容器と、前記原子炉格納容器の外側から前記冷却器内へ冷却水をポンプによって送る冷却水強制循環系統と、前記原子炉格納容器外の前記冷却器より上方に配置されて冷却水を溜めたプールと、前記プールに溜まった冷却水を、前記ポンプを介さずに重力を駆動力として前記冷却器内に供給するように構成された重力利用冷却系統と、を有する原子炉格納容器冷却設備であって、
前記重力利用冷却系統は、前記原子炉格納容器を貫通する部分の外側に配置された開閉弁を有するとともに、前記開閉弁は、前記冷却水強制循環系統から前記冷却器内へ送られる冷却水流量が基準値以下となったとき、又は前記冷却器内から前記冷却水強制循環系統へ戻る冷却水の温度が所定の値以上となったときに開くように構成され、前記収納容器は、電源喪失時又は前記原子炉格納容器内の雰囲気温度が所定の値を超えた時に開口する開口部を複数備え、前記冷却器の周りで自然循環を形成することを特徴とする原子炉格納容器冷却設備。
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