JP6272794B2

JP6272794B2 - 改良型沸騰水型原子炉

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Publication number: JP6272794B2
Application number: JP2015062048A
Authority: JP
Inventors: 岳清水; 広成梅森
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: JP2016180725A

Description

本発明は、軽水炉である改良型沸騰水型原子炉に係り、特に、インターナルポンプへのパージ水の供給方法に関する。

改良型沸騰水型原子炉（ＡｄｖａｎｃｅｄＢｏｉｌｌｉｎｇＷａｔｅｒＲｅａｃｔｏｒ：ＡＢＷＲ）の原子炉炉内を循環するクラッドや異物等を捕獲し、インターナルポンプへのクラッドや異物等の吸込み量を減少させるものとして、特許文献１が提案されている。特許文献１では、原子炉圧力容器内に設置されたインターナルポンプの水力部周辺にクラッドや異物等を堆積させる部位を作り、炉内を循環するクラッドや異物等を捕獲する方法が開示されている。これにより、原子炉圧力容器内におけるクラッドや異物等は、上記堆積させる部位に捕獲され、インターナルポンプの水力部及び原子炉圧力容器内にクラッドや異物等が循環し接触することで機器が損傷するリスクを低減することを可能としている。

特開２００３−１４８７９号公報

しかしながら、特許文献１では、ＡＢＷＲにおいて、原子炉内を循環するクラッドや異物等を低減する方法が開示されるものの、注水ラインやパージ水ライン等の外部から流入するクラッドや異物等の低減方法については何ら考慮されていない。
そこで本発明は、インターナルポンプに流入するクラッドを低減し、原子炉の安全運転を可能とし得る改良型沸騰水型原子炉を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明に係る改良型沸騰水型原子炉は、その一部が原子炉圧力容器内に配され、前記原子炉圧力容器内の冷却材を循環させる複数のインターナルポンプと、前記インターナルポンプへパージ水を供給するパージ水供給源と、を備え、前記各インターナルポンプは分岐部を介して前記パージ水供給源と分岐配管にて接続され、各インターナルポンプと接続される分岐配管の長さは同一であることを特徴とする。
また、本発明に係る他の改良型沸騰水型原子炉は、その一部が原子炉圧力容器内に配され、前記原子炉圧力容器内の冷却材を循環させる複数のインターナルポンプと、前記インターナルポンプへパージ水を供給するパージ水供給源と、前記パージ水供給源と接続される第１の配管と、前記第１の配管に所定の間隔にて配される複数の分岐部に接続される分岐配管と、を備え、前記各インターナルポンプは、前記各分岐配管及び第１の配管を介して、前記パージ水供給源に接続され、前記各分岐配管の流路抵抗は相互に異なり、前記各分岐配管は、流路抵抗部材と、前記流路抵抗部材の外周面と前記分岐配管の内周面とを接続し前記流路抵抗部材を支持する支持部材を有し、前記第１の配管に接続される各分岐配管の流路抵抗は、上流側ほど大きいことを特徴とする。
また、本発明に係る他の改良型沸騰水型原子炉は、その一部が原子炉圧力容器内に配され、前記原子炉圧力容器内の冷却材を循環させる複数のインターナルポンプと、前記インターナルポンプへパージ水を供給するパージ水供給源と、前記パージ水供給源と接続される第１の配管と、前記第１の配管に所定の間隔にて配される複数の分岐部に接続される分岐配管と、を備え、前記各インターナルポンプは、前記各分岐配管及び第１の配管を介して、前記パージ水供給源に接続され、前記各分岐配管の流路抵抗は相互に異なり、前記第１の配管に分岐部を介して接続される分岐配管の配管径は、上流側に配される分岐配管ほど小さいことを特徴とする。

本発明によれば、インターナルポンプに流入するクラッドを低減し、原子炉の安定運転を可能とし得る改良型沸騰水型原子炉を提供できる。

例えば、改良型沸騰水型原子炉（ＡｄｖａｎｃｅｄＢｏｉｌｌｉｎｇＷａｔｅｒＲｅａｃｔｏｒ：ＡＢＷＲ）では、原子炉圧力容器内を循環する冷却材が、各インターナルポンプへ進入することを防止するため、原子炉の運転中、常時連続してパージ水が各インターナルポンプへ供給されている。このパージ水にクラッドが含まれる場合、特定のインターナルポンプへ集中的に流入することを防止でき、インターナルポンプの運転性・保守性が向上し、発電所の安定運転に資することが可能となる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

改良型沸騰水型原子力プラントの概略構成図である。図１に示すインターナルポンプの縦断面図であり、原子炉圧力容器の下鏡付近の拡大図である。図２に示すインターナルポンプへのパージ水供給配管系統を示し、パージ水供給配管系統を介してインターナルポンプへ流入するクラッドの模式図である。本発明の一実施例に係る実施例１によるパージ水供給配管系統図である。本発明の他の実施例に係る実施例２によるパージ水供給配管系統図である。本発明の他の実施例に係る実施例３によるパージ水供給配管系統図である。図６に示す分岐配管の縦断面図及び横断面図である。

先ず、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）について説明する。図１に、改良型沸騰水型原子力プラントの概略構成図を示す。図１に示すように、原子炉建屋４０内には、天井部に燃料交換機５７、オペレーションフロア（運転床）５６、オペレーションフロア５６の直下に使用済燃料プール５３、ドライヤ・セパレータプール５４、原子炉格納容器５０及び図示しないその他の安全系の機器が設けられている。原子炉格納容器５０は、原子炉圧力容器１、圧力抑制プール５２を有する圧力抑制室（ウェットウェル）５１、原子炉圧力容器１より発生する蒸気を図示しないタービンへ供給するための主蒸気配管４８及び、タービンの駆動に供された蒸気は復水器（図示せず）等より供給される冷却材を原子炉圧力容器１へ供給するための給水管４９等から構成される。ここで、冷却材として、例えば、水、純水、重水あるいはホウ酸水等が用いられる。

また、原子炉圧力容器１内には、円筒状の炉心シュラウド４４が設けられ、炉心シュラウド４４内に、複数体の燃料集合体（図示せず）が装荷された原子炉４１が設置されている。また、原子炉圧力容器１内には、燃料集合体の核反応を制御するため原子炉４１へ複数の制御棒を挿入可能とする制御棒案内管４６、原子炉４１の上部に配される気水分離器４２、及び気水分離器４２の上部に蒸気乾燥器４３が設けられている。燃料集合体は、横断面四角形状のチャンネルボックス内に、ステンレス製の被覆管内に燃料ペレット（例えば、ＭＯＸ燃料）が複数充填された燃料棒を正方格子状に配列する。

原子炉圧力容器１の底部である下鏡４７に、その下方より原子炉圧力容器１の内部へ貫通するようインターナルポンプ２が設置されている。インターナルポンプ２は、複数の制御棒案内管４６の最外周部より外側であって、円環状に相互に所定の間隔にて離間し、複数台配されている。これにより、インターナルポンプ２は、制御棒案内管４６等と干渉することはない。そして、インターナルポンプ２は、円筒状の炉心シュラウド４４と原子炉圧力容器１の内面との間に形成されるダウンカマ４５を介して、冷却材を、下鏡４７側から原子炉４１へ供給する。原子炉４１内に流入する冷却材は、燃料集合体（図示せず）の核反応により加熱され気液二相流となり、気水分離器４２へ流入する。気水分離器４２を通流する気液二相流は、湿分を含む蒸気（気相）と水（液相）に分離され、液相は再び冷却材としてダウンカマ４５へ降下する。一方、蒸気（気相）は、蒸気乾燥器４３へと導入され湿分が除去された後、主蒸気配管４８を介してタービン（図示せず）へ供給される。復水器等を介して給水管４９より原子炉圧力容器１内に流入する冷却材は、ダウンカマ４５内を下方へと通流する（降下する）。このように、インターナルポンプ２は、原子炉４１で発生する熱を効率良く冷却するため、冷却材を原子炉４１へ強制循環させる。

また、原子炉建屋４０内には、原子炉圧力容器１を収容する原子炉格納容器５０の上方にシールドプラグ５５が設置されている。そして、オペレーションフロア（運転床）５６の直下に、シールドプラグ５５を挟んで、使用済燃料プール５３及びドライヤ・セパレータプール５４が設けられている。例えば、原子炉４１に装荷される燃料集合体の交換時において、シールドプラグ５５が取り外され、原子炉圧力容器１の上蓋（図示せず）を取り外した後、燃料交換機５７により使用済みの燃料集合体が原子炉４１から、水が張られた使用済燃料プール５３へ移される。なお、ドライヤ・セパレータプール５４は、燃料交換時あるいは保守点検時等において、原子炉圧力容器１内に設置される、蒸気乾燥器４３、気水分離器４２等の炉内機器の仮置き場として使用される。
図１に示すように、原子炉格納容器５０の底部であって、インターナルポンプ２の下方空間（ドライウェル）内に、点線で示す領域ＲＡが存在する。この領域ＲＡは、図示しない、例えば、制御棒駆動機構等の機器の設置に供される。

次に、インターナルポンプ２の構造について説明する。図２は、図１に示すインターナルポンプ２の縦断面図であり、原子炉圧力容器１の下鏡４７付近の拡大図である。図２に示すように、インターナルポンプ２は、回転翼であるインペラ３、固定翼であるディフューザ４、モータカバー５、補助カバー６とモータから構成される。インターナルポンプ２を構成するモータは、モータケーシング７に内包されており、ステータ８、ロータ９、下部にはモータカバー５が取付けられている。モータカバー５は、スタッドボルト１０及びナット１１によりモータケーシング７に締付け固定される。ロータ９は、インペラ３に連結されたポンプシャフトに回転駆動力を伝達する。モータカバー５には補助カバー６が取付けられており、モータカバー５及び補助カバー６によりモータケーシング７の密封性を確保している。

モータは全閉水中型であり、モータ内部はモータ冷却水で満たされている。モータケーシング７には、モータ冷却水入口１２及びモータ冷却水出口１３が設けられており、熱交換器１５と、これらモータ冷却水入口１２及びモータ冷却水出口１３が、モータ冷却水循環配管１６により接続されている。ここで、モータ冷却水は、例えば、水あるいは純水等が用いられる。原子炉４１の運転時、インターナルポンプ２は常時稼働され、図２の白抜き矢印にて示すように、原子炉圧力容器１内の冷却材を、インペラ３の上方より吸込み、ディフューザ４を介して、下鏡４７に沿って通流させる。これにより冷却材は上述のように、原子炉圧力容器１内を強制循環される。このように、原子炉４１の運転中、常時稼働されるインターナルポンプ２を構成するインペラ３へ、ポンプシャフトを介して回転駆動力を伝達するモータは発熱する。モータの駆動に同期して、熱交換器１５を駆動することにより、モータ冷却水循環配管１６を介し、図２において、矢印で示すようにモータ冷却水入口１２、モータ内部、モータ冷却水出口へとモータ冷却水を循環することにより、モータ内部は冷却される。

また、モータケーシング７の上部には、パージ水ノズル１４が設けられている。パージ水ノズル１４を介して、モータケーシング7内に流入するパージ水は、ポンプシャフトとモータケーシング７の内周面との間隙をディフューザ４側へと通流する。その後、パージ水は、ディフューザ４の下部近傍にて、原子炉圧力容器１内へ流出する。これにより、炉水がモータケーシング７内へ進入することを防止可能な構造となっている。インターナルポンプ２の稼働時において、パージ水は常時連続的にパージ水ノズル１４より供給される。

複数台のインターナルポンプへパージ水を供給する構成について説明する。図３は、図２に示すインターナルポンプへのパージ水供給配管系統を示し、パージ水供給配管系統を介してインターナルポンプへ流入するクラッドの模式図である。図３では、一例として、６台のインターナルポンプ２１〜２６へパージ水を供給する場合を示している。パージ水供給配管系統は、パージ水１８を貯留するパージ水供給源１７、パージ水供給ポンプ１９、パージ水供給ポンプ１９に一端が接続されるパージ水供給配管（メインパイプ）ＭＰ_１、パージ水供給配管ＭＰ_１に設けられた複数の分岐部１〜６、及び、各分岐部１〜６とインターナルポンプ２１〜２６をそれぞれ接続する分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６より構成される。分岐部１〜６は、例えば、Ｔ型配管にて構成される。

分岐部１を介して、パージ水供給配管ＭＰ_１とインターナルポンプ２１とを接続する分岐配管ＢＰ_１は、分岐部１にて分岐された他方の配管に設けられた分岐部２〜６に接続される分岐配管ＢＰ_２〜ＢＰ_６に対し、見かけ上、パージ水供給配管ＭＰ_１がインターナルポンプ２１に接続された状態と等価となる。よって、パージ水供給ポンプ１９により、パージ水供給配管ＭＰ_１を通流するパージ水の流速（上流における流速）をＱ、インターナルポンプの台数をＮとしたとき、分岐配管ＢＰ_１におけるパージ水の流速はＱ／Ｎ、順次、下流側に位置する、分岐部１通過後におけるパージ水の流速は（Ｎ−１）Ｑ／Ｎ、分岐部２通過後におけるパージ水の流速は（Ｎ−２）Ｑ／Ｎ、分岐部３通過後におけるパージ水の流速は（Ｎ−３）Ｑ／Ｎ、分岐部４通過後におけるパージ水の流速は（Ｎ−４）Ｑ／Ｎ、分岐部５通過後におけるパージ水の流速は（Ｎ−５）Ｑ／Ｎ、分岐部６通過後におけるパージ水の流速は（Ｎ−６）Ｑ／Ｎとなる。すなわち、下流側の分岐配管ほど、当該分岐配管内を通流するパージ水の流速は低下する。従って、下流側に配される分岐配管に流入するパージ水量は減少することとなる。一方、配管内を通流するパージ水には、クラッドが含まれ得る。ここで、クラッドとは、冷却材中において、配管系の金属材料の腐食によって生ずる腐食生成物のうち、特に、水に溶けずに分散している金属酸化物である。図３に示すように、パージ水供給配管系統において、上流側に配される分岐配管ほど、流入するパージ水の流速が高く、巻き込むクラッド量も大となり、更に、流入するパージ水量が大となることから、それに比例し、当該分岐配管を介してインターナルポンプへ流入するクラッド量も多くなる。図３では、各分岐配管を通流し、各インターナルポンプへ流入するクラッド量の相違を、クラッドの大きさ及びその数で示している。しかし、ここで表記されるクラッドの大きさは、あくまでもクラッド量を示す代替物として表現したものであり、大きさそのものは重要ではない。

図３に示すように、各分岐配管を介してインターナルポンプに流入するクラッドは、上述の通り、パージ水と共に、ポンプシャフトとモータケーシング７の内周面との間隙を通流する。そのため、クラッドは、ポンプシャフトの外周面及び／又はモータケーシング７の内周面に付着あるいは堆積する。ポンプの運転・保守の管理上、付着あるいは堆積するクラッドは極力抑制することが望ましい。ポンプに付着あるいは堆積したクラッドを除去するには、一旦、原子炉４１の運転を停止し、インターナルポンプに付着あるいは堆積するクラッドを除去する作業が必要となる。

また、特定のインターナルポンプ、すなわち、上流側の分岐配管に接続されるインターナルポンプに流入するクラッド量が増大すると、この特定のインターナルポンプの運転に悪影響が生じる可能性がある。従って、発電所を安定して運転するためにも、各分岐配管を介して接続される各インターナルポンプへ流入するクラッド量を均一化することが重要となる。クラッド流入量が均一化されれば、原子炉４１の運転を停止する頻度を大幅に低減することが可能となる。

以下、図面を用いて、各インターナルポンプへ流入するクラッド量を均一化可能とする本発明の実施例について詳細に説明する。

図４に、本発明の一実施例に係る実施例１によるパージ水供給配管系統図を示す。図４に示すように、本実施例のパージ水供給配管系統は、パージ水供給ポンプ１９に一端が接続される、最上流の配管であるパージ水供給配管ＭＰ_１の他端に分岐部１を設け、分岐部１より左右に分岐する分岐配管ＢＰ_１１及びＢＰ_１２の下流側端部に、それぞれ分岐部２を備える。ここで、分岐配管ＢＰ_１１及びＢＰ_１２の配管長及び配管径は等しい。一方の分岐部２より左右に分岐する分岐配管ＢＰ_２１及びＢＰ_２２、他方の分岐部２より左右に分岐する分岐配管ＢＰ_２３及びＢＰ_２４の下流側端部に、それぞれ分岐部３を有する。分岐配管ＢＰ_２１〜ＢＰ_２４の配管長及び配管径は全て等しい。更に、３段目の分岐部である各分岐部３より左右に分岐する分岐配管のうち、分岐配管ＢＰ_３１は、インターナルポンプ２１のパージ水ノズル１４に接続され、分岐配管ＢＰ_３２は、インターナルポンプ２２のパージ水ノズル１４に接続される。また、分岐配管ＢＰ_３３は、インターナルポンプ２３のパージ水ノズル１４に接続され、分岐配管ＢＰ_３４は、インターナルポンプ２４のパージ水ノズル１４に接続される。同様に、分岐配管ＢＰ_３５はインターナルポンプ２５のパージ水ノズル１４に、分岐配管ＢＰ_３６はインターナルポンプ２６のパージ水ノズル１４に、それぞれ接続される。分岐配管ＢＰ_３１〜ＢＰ_３６の配管長及び配管径は全て同一である。

このように、分岐部１〜分岐部３にて、３段の階層構造にて分岐するパージ水供給配管系統を備えると共に、各段における分岐配管は、配管長及び配管径を同一としている。これにより、例えば、分岐部１からインターナルポンプ２１のパージ水ノズル１４までの配管長と、分岐部１からインターナルポンプ２６のパージ水ノズル１４までの配管長は、次に示す関係となる。
ＢＰ_１１＋ＢＰ_２１＋ＢＰ_３１＝ＢＰ_１２＋ＢＰ_２３＋ＢＰ_３６
これらの関係は、他のインターナルポンプ２２〜２５においても同様であり、各インターナルポンプ２１〜２６とパージ水供給源１７とを接続する配管長が同一となる。これにより、各流路（各インターナルポンプと接続される配管）内の流路抵抗が同一となり、パージ水の流速又は流量が各配管内で略同一となり、各インターナルポンプ２１〜２６へ流入するクラッド量が均一化される。よって、特定のインターナルポンプにクラッドが集中的に流入することを防止でき、上述のように特定のインターナルポンプの運転に悪影響が生じることを抑制することが可能となる。

なお、階層構造を有する分岐部の段数は、原子炉圧力容器１に設置されるインターナルポンプの台数に応じて適宜設定される。また、仮に、設置されるインターナルポンプの台数が奇数台（Ｎ）の場合は、仮想的に、インターナルポンプを（Ｎ＋１）台と見做し、上述のように階層構造を有する分岐部の段数を例えば、Ｍと設定する。そして、最下流側の（最終段の分岐部から分岐する）Ｎ＋１番目の分岐配管ＢＰ_ＭＮ＋１は、インターナルポンプに接続されることなく、三方弁等を介して、パージ水供給源１７へ返送する配管に接続することにより、同様の効果を奏することが可能となる。

本実施例によれば、各分岐配管を介して接続される各インターナルポンプへ流入するクラッド量を均一化することが可能となる。これにより、インターナルポンプに付着あるいは堆積するクラッドを除去するため、原子炉の運転を停止する頻度を大幅に低減することが可能となる。

また、原子炉運転停止の頻度を低減できることから、インターナルポンプの運転性・保守性を向上でき、発電所の安全運転に資することが可能となる。

図５に、本発明の他の実施例に係る実施例２によるパージ水供給配管系統図を示す。実施例１では、分岐部を多段の階層構造としたのに対し、本実施例では、パージ水供給配管ＭＰ_１の一端が接続される分岐部１より分岐する１本の分岐配管ＢＰ_１と、分岐部１より分岐配管ＢＰ_１と反対側に延伸する１本のパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）を備え、パージ水供給配管ＭＰ_２に、その下流側へと向かい所定の間隔にて離間し配される複数の分岐部を設け、下流側に設けられる各分岐部に一端が接続される分岐配管にインターナルポンプを接続する構成とした点が異なる。

図５に示すように、本実施例によるパージ水供給配管系統は、パージ水供給ポンプ１９に一端が接続される、最上流の配管であるパージ水供給配管ＭＰ_１の他端に分岐部１を設け、分岐部１より分岐する分岐配管ＢＰ_１と、分岐部１より分岐し、分岐配管ＢＰ_１に対し反対側へと延伸するパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）を備える。パージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）には、所定の間隔にて離間し配される複数の分岐部２〜６が設けられ、分岐部２に一端が接続される分岐配管ＢＰ_２、分岐部３に一端が接続される分岐配管ＢＰ_３、分岐部４より分岐しインターナルポンプ２１のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_４、分岐部５より分岐しインターナルポンプ２２のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_５、及び、分岐部６より分岐しインターナルポンプ２３のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_６を有する。図３を用いて説明したように、分岐配管ＢＰ_１内を通流するパージ水の流速が最も高く、次いで、分岐部１通過後のパージ水、分岐部２通過後のパージ水、分岐部３通過後のパージ水、分岐部４通過後のパージ水、分岐部５通過後のパージ水、分岐部６通過後のパージ水の順に、パージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の下流に向かうに従い、パージ水の流速は低下する。なお、ここで、分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６は、配管長及び配管径は同一である。また、各分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６には、図示しない流量調整器が設けられており、各分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６内を流れるバージ水の流量が同一となるよう調整される。

通流するパージ水の流速が高いほど、巻き込むクラッドの量が増大することから、上流側の分岐配管ＢＰ_１、ＢＰ_２、及びＢＰ_３に、それぞれ、三方弁３１、３２及び３３を設けている。三方弁３１は、分岐配管ＢＰ_１と、パージ水供給源１７へ一端が接続される返送配管ＲＰ_１とを接続可能に構成される。また、三方弁３２は、分岐配管ＢＰ_２と、パージ水供給源１７へ一端が接続される返送配管ＲＰ_２とを接続可能に構成される。同様に、三方弁３３は、分岐配管ＢＰ_３と、パージ水供給源１７へ一端が接続される返送配管ＲＰ_３とを接続可能に構成される。各三方弁３１〜３３により、分岐配管ＢＰ_１と返送配管ＲＰ_１、分岐配管ＢＰ_２と返送配管ＲＰ_２、及び分岐配管ＢＰ_３と返送配管ＲＰ_３とを接続するよう各三方弁３１〜３３を設定することにより、クラッドを多量に含むパージ水は、パージ水供給源１７に返送され、インターナルポンプに流入することを防止できる。

また、パージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の下流側の分岐部４〜６に接続される分岐配管ＢＰ_４、ＢＰ_５、及びＢＰ_６へ流入するクラッド量の均一化は図れないものの、インターナルポンプ２１〜２３に流入するクラッドを低減することが可能となる。

なお、本実施例では、三方弁を設置しパージ水を、返送配管を介しパージ水貯槽１７へ返送する分岐配管を、上流側の３本の分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_３としたが、これに限られず、原子炉圧力容器１に設置されるインターナルポンプの台数に応じて適宜設定すれば良く、この場合、予め各分岐配管内を通流するパージ水の流速及び／又は流量を測定し、何れの分岐配管に三方弁を設置するか決定することが望ましい。あるいは、各分岐配管長と、当該分岐配管が接続される分岐部から分岐部１までの間のパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の配管長に基づき、三方弁を設置すべき分岐配管を決定しても良い。
また、返送配管ＲＰ_１、返送配管ＲＰ_２、及び返送配管ＲＰ_３を流れるクラッドを多量に含むパージ水をパージ水供給源１７に返送する構成に替えて、新たに排水タンク等を設け、返送する構成とすることが望ましい。

本実施例によれば、実施例１に比べ、配管の引き回しが単純化できると共に、インターナルポンプに流入するクラッドを低減することが可能となる。

図６に、本発明の他の実施例に係る実施例３によるパージ水供給配管系統図を示す。パージ水供給配管ＭＰ_１の一端が接続される分岐部１より分岐する１本の分岐配管ＢＰ_１と、分岐部１より分岐配管ＢＰ_１と反対側に延伸する１本のパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）を備え、パージ水供給配管ＭＰ_２に、その下流側へと向かい所定の間隔にて離間し配される複数の分岐部を設ける点は実施例２と同様である。実施例２では、各分岐配管内を流れるパージ水の流量が同一となるよう調整する流量調整器を有する構成とした。これに対し、本実施例では、このような流量調整器を要さず、各分岐部と各インターナルポンプを接続すると共に、各分岐配管が相互に異なる流路抵抗を有するよう構成した点が、実施例２と異なる。

図６に示すように、本実施例によるパージ水供給配管系統は、パージ水供給ポンプ１９に一端が接続される、最上流の配管であるパージ水供給配管ＭＰ_１の他端に分岐部１を設け、分岐部１より分岐する分岐配管ＢＰ_１と、分岐部１より分岐し分岐配管ＢＰ_１に対し反対側へと延伸するパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）を備える。パージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）には、所定の間隔にて離間し配される複数の分岐部２〜６が設けられ、分岐部２に一端が接続される分岐配管ＢＰ_２、分岐部３に一端が接続される分岐配管ＢＰ_３、分岐部４に一端が接続される分岐配管ＢＰ_４、分岐部５に一端が接続される分岐配管ＢＰ_５、及び、分岐部６に一端が接続される分岐配管ＢＰ_６を備える。また、分岐配管ＢＰ_１はインターナルポンプ２１のパージ水ノズル１４に接続され、分岐配管ＢＰ_２はインターナルポンプ２２のパージ水ノズル１４に、分岐配管ＢＰ_３はインターナルポンプ２３のパージ水ノズル１４に、分岐配管ＢＰ_４はインターナルポンプ２４のパージ水ノズル１４に、分岐配管ＢＰ_５はインターナルポンプ２５のパージ水ノズル１４に、分岐配管ＢＰ_６はインターナルポンプ２６のパージ水ノズル１４に、それぞれ接続される。ここで、分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６とパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の配管径は同一であり、各分岐部より分岐する分岐配管ＢＰ_２〜ＢＰ_６の配管長は同一である。

一般的に、配管内を通流する流体に作用する流路抵抗は、配管径に反比例し、配管長に比例する。また、図３を用いて説明したように、分岐配管ＢＰ_１内を通流するパージ水の流速が最も高く、次いで、分岐部１通過後のパージ水、分岐部２通過後のパージ水、分岐部３通過後のパージ水、分岐部４通過後のパージ水、分岐部５通過後のパージ水、及び分岐部６通過後のパージ水の順に、パージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の下流に向かうに従い、各分岐部を通過後のパージ水の流速は低下する。これらを考慮し、本実施例では、分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６間で相互に異なる流路抵抗となるよう構成することで、実施例２おいて必要とされた流量調整器を不要としている。

図７に、図６に示す分岐配管の縦断面図及び縦断面図におけるＡ−Ａ断面矢視図を示す。図７では、一例として、図６に示す分岐部２より分岐しインターナルポンプ２２のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_２を示している。図７の左図に示すように、分岐配管ＢＰ_２内に、縦断面略流線形の流路抵抗部材３４、流路抵抗部材３４を支持する支持部材３５を備える。図７の右図（左図におけるＡ−Ａ断面矢視図）に示すように、流路抵抗部材３４は、その横断面が略円形状を成している。また、流路抵抗部材３４の外周面と分岐配管ＢＰ_２の内周面に、両端部が接続される支持部材３５を４箇所に配している。これにより、流路抵抗部材３４は、分岐配管ＢＰ_２内の略中央部に固定される。なお、図７の左図に示されるように、Ａ−Ａ断面矢視図における流路抵抗部材３４の横断面積は最大となる（以下、単に横断面積と称す）。図７の右図に示すように、流路抵抗部材３４の周方向に隣接する２つの支持部材３５は、横断面において相互に直交するよう配される。なお、図７では、支持部材３５を４箇所に配する例を示すが、これに限らず、例えば、３箇所に支持部材３５を配置し、これら３本の支持部材３５のうち、流路抵抗部材３４の周方向に隣接する２つの支持部材３５が、横断面において略１８０°の角度を成すよう配する構成としても良い。また、２本等、適宜所望の本数の支持部材３５を配する構成としても良い。また、流路抵抗部材３４の縦断面形状は、流線形に限らず、適宜設定しても良い。

図７の右図に示す、流路抵抗部材３４の横断面積により、分岐配管ＢＰ_２内を通流するパージ水に作用する流路抵抗が規定される。支持部材３５自体も流路抵抗として作用するものの、その面積は、流路抵抗部材３４の横断面積（Ｓ）に比し小さいため、説明を分かり易くするため、以下では無視して説明する。なお、勿論、これら複数の支持部材３５の横断面積の総和も加味して各分岐配管の流路抵抗を設定しても良い。

図７では、分岐配管ＢＰ_２を示すが、他の分岐配管ＢＰ_１、ＢＰ_３〜ＢＰ_６についてもそれぞれ同様に、分岐配管内に流路抵抗部材３４及び支持部材３５を備え、流路抵抗部材３４の横断面積（Ｓ）が分岐配管間で相互に異なる。

分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６内を通流するパージ水の流速（ｖ）は、以下の関係にある。

パージ水の流速ｖ：ＢＰ_１＞ＢＰ_２＞ＢＰ_３＞ＢＰ_４＞ＢＰ_５＞ＢＰ_６
分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６内に配する流路抵抗部材の横断面積（Ｓ）を、以下の関係となるように各流路部材３４を形成し、それぞれ対応する分岐配管内に配する。

流路抵抗部材３４の横断面積Ｓ：ＢＰ_１＞ＢＰ_２＞ＢＰ_３＞ＢＰ_４＞ＢＰ_５＞ＢＰ_６
ここで、各分岐配管に配する流路抵抗部材３４の横断面積の設定は、分岐配管ＢＰ_１の場合には、分岐部１より分岐しインターナルポンプ２１のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_１の配管長を、また、分岐配管ＢＰ_２の場合には、分岐部１から分岐部２までのパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の配管長及び、分岐部２より分岐しインターナルポンプ２２のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_２の配管長に基づき設定される。同様に、分岐配管ＢＰ_３の場合には、分岐部１から分岐部３までのパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の配管長及び、分岐部３より分岐しインターナルポンプ２３のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_３の配管長に基づき設定される。このように、本実施例では、分岐部１を起点とし、各インターナルポンプへ分岐配管を介して接続される流路内の流路抵抗が同一となるよう、それぞれの分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６に配される流路抵抗部材３４の横断面積（Ｓ）が設定される。

本実施例によれば、パージ水供給源１７より、各分岐部１〜６及び分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６を介して各インターナルポンプ２１〜２６へ接続されるそれぞれの流路において、流路抵抗が同一となり、各インターナルポンプへ流入するクラッド量を均一化することが可能となる。

また、本実施例によれば、各分岐配管内に流路抵抗部材３４及び支持部材３５を配する必要があるものの、配管の引き回しは、実施例２に比し、更に単純化することが可能となる。

なお、本実施例では、各分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６に配する流路抵抗部材３４の横断面積を変えることで、それぞれの分岐配管における流路抵抗が相互に異なるよう構成することで、パージ水貯槽１７から各インターナルポンプ２１〜２６までの、それぞれの流路における流路抵抗が同一となる構成とした。これに替えて、以下のような、構成としても同様の効果を奏することが可能となる。

各分岐配管ＢＰ_１〜ＢＰ_６の配管径Ｄが、以下の関係となるよう各分岐配管を形成する。

分岐配管の配管径Ｄ：ＢＰ_１＜ＢＰ_２＜ＢＰ_３＜ＢＰ_４＜ＢＰ_５＜ＢＰ_６
ここで、各分岐配管の配管径（Ｄ）の設定は、分岐配管ＢＰ_１の場合には、分岐部１より分岐しインターナルポンプ２１のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_１の配管長を、また、分岐配管ＢＰ_２の場合には、分岐部１から分岐部２までのパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の配管長及び、分岐部２より分岐しインターナルポンプ２２のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_２の配管長に基づき設定される。同様に、分岐配管ＢＰ_３の場合には、分岐部１から分岐部３までのパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の配管長及び、分岐部３より分岐しインターナルポンプ２３のパージ水ノズル１４に接続される分岐配管ＢＰ_３の配管長に基づき設定される。すなわち、パージ水供給源１７より各分岐部１〜６を介して各インターナルポンプへ接続されるそれぞれの流路において、流路抵抗が同一となるよう、上記分岐配管の配管長及び／又は対応する分岐部までのパージ水供給配管ＭＰ_２（第１の配管）の配管長に基づき、各分岐配管の配管径Ｄが設定される。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

４・・・ディフューザ
５１・・・原子炉圧力容器
２・・・インターナルポンプ
３・・・インペラ
・・・モータカバー
６・・・補助カバー
７・・・モータケーシング
８・・・ステ―タ
９・・・ロータ
１０・・・スタッドボルト
１１・・・ナット
１２・・・モータ冷却水入口
１３・・・モータ冷却水出口
１４・・・パージ水ノズル
１５・・・熱交換器
１６・・・モータ冷却水循環配管
１７・・・パージ水供給源
１８・・・パージ水
１９・・・パージ水供給ポンプ
２１〜２６・・・インターナルポンプ
３１〜３３・・・三方弁
３４・・・流路抵抗部材
３５・・・支持部材
４０・・・原子炉建屋
４１・・・原子炉
４２・・・気水分離器
４３・・・蒸気乾燥器
４４・・・炉心シュラウド
４５・・・ダウンカマ
４６・・・制御棒案内管
４７・・・下鏡
４８・・・主蒸気配管
４９・・・給水管
５０・・・原子炉格納容器
５１・・・圧力抑制室（ウェットウェル）
５２・・・圧力抑制プール
５３・・・使用済燃料プール
５４・・・ドライヤ・セパレータプール
５５・・・シールドプラグ
５６・・・オペレーションフロア（運転床）
５７・・・燃料交換機

Claims

その一部が原子炉圧力容器内に配され、前記原子炉圧力容器内の冷却材を循環させる複数のインターナルポンプと、
前記インターナルポンプへパージ水を供給するパージ水供給源と、を備え、
前記各インターナルポンプは分岐部を介して前記パージ水供給源と分岐配管にて接続され、各インターナルポンプと接続される分岐配管の長さは同一であることを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。
請求項１に記載の改良型沸騰水型原子炉において、
前記各インターナルポンプと前記パージ水供給源との間に、多段に配される複数の分岐部を有し、
前記各段に配される分岐部より二方向に分岐する第１の分岐配管及び第２の分岐配管の長さが同一であることを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。
請求項２に記載の改良型沸騰水型原子炉において、
前記多段に配される分岐部のうち、最終段に配される分岐部よりそれぞれ二方向に分岐する分岐配管の端部は、前記各インターナルポンプのパージ水ノズルに接続され、
初段に配される分岐部から前記最終段に配される分岐部及び前記分岐配管を介して前記各インターナルポンプのパージ水ノズルへ至る配管長が同一であることを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。
請求項３に記載の改良型沸騰水型原子炉において、
前記多段に配される複数の分岐部の段数は、前記インターナルポンプの台数に応じて設定されることを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。
請求項４に記載の改良型沸騰水型原子炉において、
前記インターナルポンプは、少なくとも、ポンプシャフトの回転に伴い回転するインペラと、固定翼であるディフューザと、前記ポンプシャフトに回転駆動力を伝達するモータと、前記モータを水密に収容するモータケーシングを備え、
前記パージ水ノズルは、前記モータケーシングの上部であって、原子炉圧力容器外に設けられ、
前記パージ水ノズルより流入するパージ水は、前記ポンプシャフトとモータケーシングの間隙をディフューザ側へと流れ、前記ディフューザの下部近傍にて、前記原子炉圧力容器内へ流出することを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。
その一部が原子炉圧力容器内に配され、前記原子炉圧力容器内の冷却材を循環させる複数のインターナルポンプと、
前記インターナルポンプへパージ水を供給するパージ水供給源と、
前記パージ水供給源と接続される第１の配管と、
前記第１の配管に所定の間隔にて配される複数の分岐部に接続される分岐配管と、を備え、
前記各インターナルポンプは、前記各分岐配管及び第１の配管を介して、前記パージ水供給源に接続され、前記各分岐配管の流路抵抗は相互に異なり、
前記各分岐配管は、流路抵抗部材と、前記流路抵抗部材の外周面と前記分岐配管の内周面とを接続し前記流路抵抗部材を支持する支持部材を有し、
前記第１の配管に接続される各分岐配管の流路抵抗は、上流側ほど大きいことを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。
その一部が原子炉圧力容器内に配され、前記原子炉圧力容器内の冷却材を循環させる複数のインターナルポンプと、
前記インターナルポンプへパージ水を供給するパージ水供給源と、
前記パージ水供給源と接続される第１の配管と、
前記第１の配管に所定の間隔にて配される複数の分岐部に接続される分岐配管と、を備え、
前記各インターナルポンプは、前記各分岐配管及び第１の配管を介して、前記パージ水供給源に接続され、前記各分岐配管の流路抵抗は相互に異なり、
前記第１の配管に分岐部を介して接続される分岐配管の配管径は、上流側に配される分岐配管ほど小さいことを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。
請求項６に記載の改良型沸騰水型原子炉において、
前記第１の配管に接続される各分岐配管内に設けられる前記流路抵抗部材の最大横断面積は、上流側ほど大きいことを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。
請求項８に記載の改良型沸騰水型原子炉において、
前記各分岐配管は、前記各インターナルポンプのパージ水ノズルに接続され、
前記インターナルポンプは、少なくとも、ポンプシャフトの回転に伴い回転するインペラと、固定翼であるディフューザと、前記ポンプシャフトに回転駆動力を伝達するモータと、前記モータを水密に収容するモータケーシングを備え、
前記パージ水ノズルは、前記モータケーシングの上部であって、原子炉圧力容器外に設けられ、
前記パージ水ノズルより流入するパージ水は、前記ポンプシャフトとモータケーシングの間隙をディフューザ側へと流れ、前記ディフューザの下部近傍にて、前記原子炉圧力容器内へ流出することを特徴とする改良型沸騰水型原子炉。