JPH01291197A - 沸騰水型原子炉 - 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】 本発明は沸騰水型原子炉の非常炉心冷却系に関し、特に
、沸騰水型原子炉の炉心の直上にある」二側プレナム域
に配設した管列に関する。この上側プレナム域には貯水
管マトリックスを設け、このプレナム管マトリックスは
原子炉の正常運転中に補充冷却水を満たされ、冷却材喪
失事故発生後に補充冷却水を放出して炉心を冷却する。

発明の背景 多くの発電所が、給水を加熱して蒸気を発生するために
沸騰水型原子炉を用いる。通例、蒸気は管路によって沸
騰水型原子炉からタービン発電機に送られそこで発電に
用いられる。使用ずみの蒸気はタービンから管を通って
復水器に達し復水を発生する。はとんどの従来装置の場
合、復水は結局、給水噴射系により給水として沸騰水型
原子炉に戻される。給水は最終的に炉心により再度加熱
されて蒸気となり、こうして蒸気発生サイクルを完成す
る。

炉心内の燃料集合体は戻った給水を加熱して２相汽水混
合物を生ずる。この２相汽水混合物は炉心から自然にＬ
昇して炉心シュラウドヘッドに達する。炉心シュラウド
ヘッドは炉心上にあって上側炉心プレナム域（「上側プ
レナム域」）を画成している。

多くの従来の原子炉において、この汽水混合物は炉心全
体にわたって均等に発生するわけではない。上側プレナ
ム域は蒸気と水がより均質に混合する助けとなるように
用いられる。

管柱が炉心シュラウドまたは上側プレナム域の頂部から
突出しており、２相汽水混合物を上側プレナム域から汽
水分離装置へ送る。汽水分離装置は２相汽水混合物の水
から蒸気を分ける。蒸気は管によってタービン発電機に
導かれる。分離された水は原子炉容器に戻され、炉心用
の冷却材として用いられる。

原子炉１次冷却水インベントリ−は２つの成分からなる
。戻り給水が１次冷却水インベントリ−の一部をなし、
また分離飽和水が多くの従来の沸騰水型原子炉用の１次
冷却水インベントリ−の残部を構成する。

分離水は、下降環状域と呼ばれる原子炉容器の壁近くの
区域内で戻り給水と混合する。

この下降環状域は冷却材インベントリ−を原子炉頂部か
ら原子炉底部まで炉心の外側ただし原子炉容器壁の内側
の流路に沿って導く。

従って、給水と分離水の混合物は原子炉用の１次冷却水
インベントリ−となる。原子炉の正常運転中、この１次
冷却水は炉心シュラウドヘッドの上方の正常水位に保た
れる。１次冷却水は自然循環により下降域内を下降する
。冷却材循環は強制循環ポンプの使用により促進され得
る。

原子炉の正常運転中、１次冷却水インベントリ−は非常
に高い温度と圧力に保たれる。沸騰水型原子炉の場合、
冷却材のほとんどは５４６下と１０２０　ｐｓｌａの飽
和水からなる。

様々な仮想事態により、原子炉の冷却材インベントリ−
を部分的に喪失するおそれがある。このような冷却材イ
ンベントリ−喪失の諸事態の一部類として冷却材喪失事
故（ＬＯＣＡ）があり、この場合、管が破損すれば、原
子炉冷却材インベントリ−はその最初の高圧と高温によ
って原子炉から放出される。この冷却材インベントリ−
喪失を防ぐかまたは少なくともその程度を軽減するため
、原子炉に連結した管路に隔離弁を設ける。しかし、他
の或仮想事態、例えば、原子炉と管路の最も内側の隔離
弁との間に起こる管破損の場合、隔離弁閉止作用は原子
炉の完全ブローダウンを防ぎ得ない。別の仮想事態とし
て原子炉の意図的な完全制御減圧がある。これは、高圧
冷却材噴射系が万一機能しなくなった場合の結果として
、低圧冷却材噴射系が所要の冷却材補給をなし得るよう
に迅速な減圧が必要になるため行われるものである。こ
のような事故が万一発生した場合の重大な炉心損傷の防
止に必要なことは、炉心を常時冷却材で覆った状態に保
つのに十分な初期冷却材インベントリ−を備えるように
原子炉を設計することである。

そうすれば核燃料集合体の燃料棒が許容値以上に昇温す
ることはない。

冷却材インベントリ−喪失事態の他の一部類には発電所
の全電力の喪失を特徴とする事態が含まれ、このような
場合、原子炉は給水噴射が不可能になるおそれがある。

冷却材喪失事故における第１の軽減作用として、発電所
のスクラムが自動的に起こる。すなわち、全制御棒がた
だちに炉心に挿入されて原子炉を止める。しかし、炉心
は制御棒挿入後もかなりの量の崩壊熱を発し続ける。従
って、従来の沸騰水型原子炉にはある種の非常炉心冷却
を施して、核燃料集合体の燃料棒が許容値以上に昇温し
ないようにする。

ＬＯＣＡ中の炉心の適切な冷却を確実にするため幾つか
の非常炉心冷却計画が進展してきた。このような適切な
冷却の必要に応じて原子力蒸気供給系の一部として設け
られる補足的な安全縁系統が非常炉心冷却系（ＥＣＣＳ
）として知られている。例えば、ジー・イー・ニューフ
レア・エナジー　（ＧＥ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｅｎｅｒｇ
ｙ　）によって生産される一つのＢＷＲ製品ラインはそ
のＥＣＣ５を構成する主要素として水の高圧および低圧
噴射を用いる。

事故中に必要な高圧冷却材噴射をなすにはかなりのエネ
ルギー消費が必要である。このような高圧をもたらすＥ
ＣＣ８を事故中働かせなければならない。さらに、この
ような冷却系は、非常ディーゼル発電機のような電源お
よびそれと接続した電気ポンプに依存するので、所要信
頼性裕度に合うように設計すると、多くの費用がかかる
。

簡易沸騰水型原子炉（ＳＢＷＲ）等の先進良計は、ＬＯ
ＣＡ中ポンプ圧送系に依存しないことを目ざしている。

これらの冷却系は、原子炉に配管で連結した「サプレッ
ションブール」として知られる大きな水のブールを新し
い方式で用いるものである。５ＢＷＲ設計におけるサプ
レッションブールは、原子炉格納容器内に、炉心より高
い位置に配置される。サプレッションブール内の水は今
日、原子炉がＬＯＣＡ発生直後に減圧した後、重力作用
のみにより炉心を水で覆うように用い得る。

５ＢＷＲ用のＥＣＣ５は、今日、前述のサプレッション
ブールと、このサプレッションブールを原子炉に連結す
る前記噴射管路と、減圧サブシステムとからなっている
。この在来の５ＢＷＲ用のＥＣＣ５には幾つかの制限が
ある。第１に、減圧サブシステムは原子炉圧力を迅速に
減らす必要がある。加えて、原子炉容器内の原子炉冷却
材の最初の貯留量は、減圧中の蒸気化により失われる冷
却材インベントリ−を補うのに適当な量でなければなら
ない。この初期貯水量は、蒸気化後の残留水がサプレッ
ションブールによる追加水の重力噴射まで炉心を冷却材
で覆った状態に保つような量でなければならない。その
結果、５ＢＷＲは従来のＢＷＲに要するより多口の初期
貯水を必要とする。約１５〜２０フイートの余計な原子
炉容器高さが、５ＢＷＲに要する非常炉心冷却に必要で
ある。

５ＢＷＲのこの１５〜２０フイ一ト区域はまた、燃料集
合体を通過する冷却材の循環を促進する煙突として使用
される。炉心中の水の加熱によって生じた２相汽水混合
物は炉心から自然に上昇してこの区域を通流し、複数の
管柱を通って汽水分離器組立体に達する。汽水分離器組
立体によって２相混合物から分離した飽和液体は煙突外
部の原子炉区域内に戻るように放出される。この放出飽
和水は低速で原子炉下降域内に戻り、そこで原子炉に戻
りつつあるさらに低温の給水と混合する。この混合冷却
材は原子炉圧力をもちモして２０°〜３０＠サブクール
されており、依然として極めて高温である。この高温冷
却材は、その高温ゆえに、かなりの部分がＬＯＣＡ後の
原子炉減圧中薄気化する。

原子炉冷却材の温度と圧力が最初５４６″Ｆと１０２０
　ｐｓｉａである場合、ＬＯＣＡ後の２１２″Ｆと大気
圧への原子炉減圧の結果、水の質量の約３分の１が蒸気
化しそして３分の２が水として残る。

原子炉減圧中の蒸気化により失われるこの冷却材インベ
ントリ−の補足に要する追加的な原子炉容器の高さと容
積は、原子力発電所の原子炉部の設備費をかなり増大さ
せる。

発明の要約 本発明はＬＯＣＡ直後の炉心露出に対する安全性の余裕
を多くした改良沸騰水型原子炉を提供する。

本発明によれば、原子炉の正常運転中に１次冷却水を受
入れる導管を設ける。導管は１次冷却水内に配置した少
なくとも１つの開端と、この開端から炉心シュラウドヘ
ッドを貫通して上側プレナム域内に延びている導管本体
とを有する。導管は上側プレナム域に対して閉ざされて
いる。導管は補充冷却祠を供給するために原子炉の正常
運転中−次冷却水で満たされる。導管はＬＯＣＡ中また
は類似の冷却材非常事態発生直後にこの補充冷却水を放
出して炉心を冷却する。

一実施例において、導管は、下降環状域から横方向に炉
心シュラウドヘッドを貫通して上側プレナム域内に延び
ている。代替実施例では、導管は格子状または列状をな
し、２相汽水混合物が上側プレナム域を上方に通流する
につれその混合物を均質にする。

他の実施例では、管群は上側プレナム域を完全に横切っ
ている。

本質的に、本発明は上側プレナム域内にある２相混合物
の一部を排除することにより、ＬＯＣＡの発生時に原子
炉容器内に存在する全冷却水インベントリ−を増す。

本発明の他の目的と特徴は、添付図面と関連する以下の
詳述を参照すればよく理解されよう。

図面の簡単な説明 第１図は沸騰水型原子炉２０を有する原子力発電装置２
を示す。沸騰水型原子炉２０には炉心２４が含まれ、原
子炉圧力容器３４内の水を加熱して２相汽水混合物を生
ずる。炉心内には複数の燃料集合体（図示せず）があり
、通常の核***およびそれと関連する放射性崩壊過程で
炉心内に熱を発生する。炉心２４の中央域内の燃料集合
体は、炉心周囲近くの燃料集合体より多量の蒸気を２相
混合物内に生ずる傾向をも゛つ。２相汽水混合物は自然
に炉心から上方に流れ炉心上の炉心シュラウドヘッド２
６に流入する。炉心シュラウドヘッド２６は上側プレナ
ム域３６を囲んでそれを画成する。炉心シュラウドヘッ
ド２６は従来の炉心シュラウドヘッドであり、実質的に
次のような円筒、すなわち、炉心上にある円形開底部と
、複数の管柱が突出する円形閉頂部とを有し、また両端
部間に筒形側壁を持つような円筒である。

炉心シュラウドヘッド２６は炉心２４の燃料集合体から
適当な距離だけ離れていて蒸気と水の追加的な混合を可
能にする。この距離は、代表的なＧＥ自然循環式簡易沸
騰水型原子炉の場合、約５フイートである。汽水混合物
が上側プレナム域３６を通過するにつれ、隣り合う燃料
集合体のブルーム（ｐｌｕＩＱｅ　）間に自然乱流混合
が起こる。この自然混合により汽水混合物の均等性が増
す。しがし、炉心シュラウドヘッド２６の頂部における
完全な均等性は５フイートの離間があっても得られない
。

複数の管柱２８が炉心シュラウドヘッド２６の頂部から
突出して上側プレナム域３６がらの流出路となっている
。管柱２８は２相混合物を汽水分離器立体４８に送る。

汽水分離器立体４８は蒸気を水から分けて蒸気と分離水
を生ずる。分離された蒸気は汽水分離器組立体４８がら
出口を通り、タービン発電機１０に至る管に流入する。

分離水は放出されて原子炉圧力容器３４内に戻り、結局
下降環状域３８に流入する。

ここに示した好適実施例は管柱２８と汽水分離器４８を
含むものである。本発明を適用し得る原子炉には簡単な
煙突を含むものがあることを理解されたい。また、汽水
分離器は、自由表面汽水分離が起こる炉内区域のために
まったく除去してもよい。

さらに第１図について述べると、前述のように、分離さ
れた蒸気が管によって原子炉圧力容器３４出口からター
ビン発電機１０に導かれる。タービン発電機１０は蒸気
の高エネルギーを用いて電力を発生し、使用ずみの蒸気
を復水器１２に送り出す。復水器１２は蒸気を冷却して
復水を発生する。

復水ポンプ１４が復水器１２の出口に連結され、低温の
戻り給水を給水ポンプ１６に圧送する。給水ポンプ１６
は戻った給水をスパージャ２２で噴射して原子炉圧力容
器３４に送り込む。その後、戻り給水は下降環状域３８
に流入し、そこで汽水分離器４８からの高温分離水と混
合する。混合した給水と高温分離水は１次冷却水となる
。１次冷却水は原子炉圧力容器３４に正常水位３２まで
入っており、この水位は一般に第１図に示した実施例に
おける炉心シュラウドヘッド２６の頂部より２０フィー
ト高い。

第１図はまた、本発明により原子炉圧力容器３４内に配
置された複数の導管３０を示す。導管３０の特徴と作用
については後に第２図〜第７図を参照して説明する。

第１図はまた重力駆動冷却系６０を示す。重力駆動冷却
系６０と原子炉２０はともに原子炉格納容器４内に配置
されている。重力駆動冷却系６゜には抑制室６２が含ま
れ、初期貯留量の低温非常冷却材をサプレッションブー
ル６４として入れである。このサプレッションブールは
通例炉心より約３０フイート上に配置され、高さが約１
８フイートそして容積が約１７００００立方フイートで
ある。重力駆動冷却系６０はまた流入管路６６と流出管
路６８を含む。流入管路６６は、主蒸気管路２１を抑制
室６２と連結する管と弁からなり、サプレッションブー
ル６４の水位以下に排気口を有する。ＬＯＣＡ後の原子
炉の減圧中、流入管路６６は蒸気化した冷却材の一部を
サプレッションブール６４に導く。流出管路６８は、サ
プレッションブール６４の底部を原子炉圧力容器３４の
内部と連結する管と弁からなる。ＬＯＣＡ後の原子炉の
減圧中、流出管路６８はサプレッションブール６４の非
常冷却材を下降域３８内に炉心ジュラウドヘッド２６よ
り高い位置で放出する。しかし、サプレッションブール
６４が非常冷却材を放出するのは、原子炉圧力容器がサ
プレッションブール６４の高い位置によって生じた重力
ヘッド以下の圧力レベルに減圧された後だけである。

第２図は本発明の一実施例の３次元的詳細図で、沸騰水
型原子炉２０の一部分を示す。沸騰水型原子炉２０に含
まれる原子炉圧力容器３４には１次冷却水４０が入って
いる。１次冷却水４０は炉心２４と炉心シュラウドヘッ
ド２６と管柱２８を包囲している。炉心シュラウドヘッ
ド２６は炉心上側プレナム域３６を画成するように囲み
、そして炉心２４上にある実質的に開いた底部５８を有
する。１次冷却水４０は上側プレナム域３６から隔離さ
れている。原子炉圧力容器３４には１次冷却水４０が正
常水位まで入っており、この正常水位は炉心シュラウド
ヘッド２６の頂部５６から汽水分離器組立体（図示せず
）に向って約２５フイート上方にある。１次冷却水は、
分離飽和水と、給水スパージャ２２で原子炉容器３４に
注入される戻り給水とからなる。

炉心２４には複数の燃料集合体４２が含まれ、水を熱し
て２相汽水混合物にする燃料棒（図示せず）を内蔵する
。前述のように、この汽水混合物は自然に炉心２４から
上方に流れて上側プレナム域３６に入る。

炉心シュラウドヘッド２６は図示の実施例では筒形ハウ
ジングであり、頂部５６と底部５８は円形である。代表
的な炉心シュラウドヘッドは高さが約５フイートそして
直径が約１８フイートである。

炉心バイパス４４が冷却材を炉心シュラウドヘッド２６
の底部５８で上側プレナム域３６内に放出する。炉心バ
イパス４４は原子炉冷却材を下側炉心プレナムに導く。

炉心バイパス冷却材はほとんどが飽和液体で、わずかば
かりの蒸気を含む。

炉心バイパス冷却材は上側プレナム域３６で２相汽水混
合物と混合する。

第２図はさらに、炉心シュラウドヘッド２６の頂部５６
と連結してそこから突出する複数の管柱２８を示す。こ
れらの管柱２８は上側プレナム域３６からの汽水混合物
を汽水分離器組立体（図示せず）に導く。

本発明により、複数の導管３０が炉心シュラウドヘッド
２６内に配置され、上側プレナム域３６を横切っている
。各導管３０は開端５２と導管本体５０を有する「貫通
管」である。各導管本体５０は炉心シュラウドヘッド２
６を貫通し、上側プレナム域３６を横切り、そして入っ
た点から約１８０度の所で再び炉心シュラウドヘッド２
６から出ている。貫通管３０はそれぞれ原子炉容器３４
内に水平に配置されている。各貫通管３０の両端は１次
冷却水４０内に配置された開端５２である。

各貫通管３０は密封部５４により上側プレナム域３６に
対して完全に密封されている。密封部５４は、例えば、
貫通管が炉心シュラウドヘッド２６を貫通する接合箇所
で貫通管の周りに形成した溶接部でよい。密封部５４は
、上側プレナム域３６内のバイパス冷却材と２相混合物
が貫通管３０内と１次冷却水４０内に混入することを防
ぐ。密封部５４はまた１次冷却水が上側プレナム域３６
に入ることを防止する。

貫通管３０は交互に直交する列をなして配置されている
。４つの別々の列があり、各列の貫通管３０は隣接列の
管に対して直角をなしている。貫通管３０の交互に変わ
る向きは、汽水混合物が上側プレナム域３６を通流する
際の汽水混合物の混合を容易にする。炉心シュラウドヘ
ッド２６の直径（１８フイート）は高さ（５フイート）
の３倍以上であるから、本発明は、垂直方向の列の数よ
り多い数の導管を２つの横方向に配置した構成に対して
極めて好適である。

原子炉の正常運転中、１次冷却水４０が開端５２から各
貫通管３０に流入して容管にある量の補充冷却水４６を
供給する。前述のように、貫通管３０と１次冷却水は上
側プレナム域に対して全体的に密封されており、上側プ
レナム冷却材の下降環状域内への漏れを防ぐとともに原
子炉容器または管群から上側プレナム域内への漏れを防
ぐ。

原子炉容器に最初に１次冷却水４０を満たす際、１次冷
却水４０の水位が順次開端δ２の高さに達するにつれ、
水が自然に導管３０に流入して充満する。１次冷却水４
０は、可動部品、ポンプ作用、切換え作用および弁作用
を要しないまったく受動的な作用によって導管３０に充
満する。

第３Ａ図は本発明の他の実施例の上面図である。

第３Ａ図に示すように、原子炉容器３４はある量の１次
冷却水４０を内蔵する。筒形の炉心シュラウドヘッド２
６が上側プレナム域３６を画成している。第３Ａ図はま
た複数の管柱２８と炉心バイパス４４を示す。図示のよ
うに、複数の円形断面導管３０が炉心シュラウドヘッド
２６内に配置されている。容管３０は、１次冷却水４０
内に配置した開端５２と、導管本体５０とを有する。各
導管本体５０は１次冷却水４０から横方向に延び、炉心
シュラウドヘッド２６を貫通し、上側プレナム域３６を
部分的に横切るように横方向に延びている。図示のよう
に、第１群の管３０が第１横力向ｙに配置され、第２群
の管３０が第２横力向Ｘに配置されている。開示の実施
例において、方向ｙは方向Ｘと直交する。各々が５本の
管を有する２つの列がＸ方向に配置され、２本の管を有
する単一列がＸ方向に配置されている。Ｘ方向の列はＸ
方向の２列を分離し、モしてＸ方向に延びる炉心シュラ
ウドヘッド２６の軸線に沿って配置されている。

第３Ｂ図は第３Ａ図に示した本発明の実施例の前面図で
ある。第３Ｂ図゛に示すように、複数の管３０は炉心上
側プレナム域３６を全体的に横切ってはいない。第３Ａ
図と第３Ｂ図に示した実施例では、第１および第２横方
向に配置した管は炉心プレナム域３６内のより高いまた
はより低い位置にある対応管の直上または直下に整合さ
れている。

次に、第４Ａ図は、１次冷却水４０を入れた原子炉圧力
容器３４を示す本発明の他の実施例の上面図である。炉
心シュラウドヘッド２６が上側プレナム域３６を囲みか
つ画成している。またバイパス流路４４を示してあり、
これはバイパス冷却材を炉心上側プレナム域３６内に放
出する。複数の管柱２８が炉心シュラウドヘッド２６の
頂部から突出し蒸気と水を汽水分離器（図示せず）に導
く。

第４Ａ図の実施例は複数のチャネル形導管３０を含み各
導管は正方形または長方形の断面を有する。各開端は１
次冷却水４０内に配置されている。

各導管本体は開端から横方向に延びて炉心シュラウドヘ
ッド２６を貫通し、上側プレナム域３６を横切り、炉心
シュラウドヘッド２６から再び出ており、入った側の開
端５２から約１８０度の所にある開端５２で終わってい
る。

第１群のチャネル形導管３０が第１横方向ｙにおいて炉
心上側プレナム域３６を完全に横切っている。また第２
群の導管３０が第１群の導管の下にあり、第２横力向Ｘ
において炉心上側プレナム域３６を完全に横切っている
。第２方向Ｘは第１方向ｙと直交する。第１群と第２群
の導管は３次元的な網に似た導管列をなしている。

第４Ｂ図は第４Ａ図に示した本発明の実施例の側面図で
ある。第４Ｂ図に示すように、Ｘ方向に横に配置した複
数の導管３０は上側プレナム域を全体的に横切っている
。これらの「貫通チャネル」はＸ方向に配置した第２群
の貫通チャネル３０の上下に交互に存在する。

第５図は本発明の他の実施例により炉心シュラウドヘッ
ド２６に配置した導管格子３１の上面図である。単一の
導管格子３１が炉心シュラウドヘッド２６と上側プレナ
ム域３６内に配置されている。導管格子３１は、炉心シ
ュラウドヘッド２６の製造時に炉心シュラウドヘッド２
６の一体部分として鋳造され得る。代替的に、炉心シュ
ラウドヘッド２６は導管格子３１を挿入する複数の部分
として製造され得る。その後、全シュラウドヘッド部分
と格子を一体に溶接することにより、漏れのない格子と
上側プレナム域を設は得る。本発明の他の実施例によれ
ば、複数のこのような導管格子３１を炉心プレナム域に
積み重ね得る。

原子炉の正常運転中、１次冷却水は原子炉内で、炉心シ
ュラウドヘッドよりある距離だけ上にある正常水位に保
たれる。まったく受動的な作用により、１次冷却水は各
導管の開端に流入する。各導管には、以後「補充冷却水
」と呼ぶある量の１次冷却水が満たされる。ここに示し
た本発明の実施例の幾つかによる導管形状は、２相混合
物が炉心から上側プレナム域を経て管柱に流入する間の
混合を容易にしかつ促進する。２相混合物は導管を通り
越して流れることにより速度と密度がより均等になる。

その結果、２相混合物は汽水分離器管柱に入る際の流体
力学的性質がより均等になることを特徴とする（すなわ
ち均質になる）。導管列の形状は、必要な炉心シュラウ
ドヘッド変形と、補充冷却水供給量と汽水特性の向上と
を評礒することにより選択され得る。

ＬＯＣＡ中、本発明は次のように作用する。第１に、原
子炉容器は原子炉スクラム順序に従って減圧される。減
圧の結果、「高温」１次冷却水の蒸気化が起こり、その
結果冷却材インベントリ−が蒸気の形態でかなり喪失す
る。時が経つにつれ、原子炉圧力容器内の水位が下がり
、結局、本発明による補充水入り導管の開端より低くな
る。１次冷却水の水位が各開端以下に下がるにつれ、導
管内の残留水（すなわち、蒸気化されない補充冷却水）
が受動的かつ自然に重力作用のみにより導管から下降域
に流入して炉心を覆う助けをする。

第７図はＬＯＣＡ中に作用している本発明の一実施例の
図解である。第７図に示すように、原子炉圧力容器内の
高温冷却材インベントリ−の水位は炉心シュラウドヘッ
ド内に配置した導管の開端以下に下がっている。導管の
列が複数の垂直方向位置の各々で横方向に配置されてい
る。下降環状域内の冷却材インベントリ−が各列置下に
下がるにつれ、各列の高さの管がそれぞれの補充冷却水
を原子炉下降環状域内に放出する。補充冷却水をなるべ
く容易に流出させ得るように管を複数の高さに配置し得
る。管を水平方向に配置することにより、２相混合物の
均質化と上昇を最適にし得る。

本発明によれば、補充冷却水はＬＯＣＡ発生後導管から
原子炉圧力容器内に流れ落ちて炉心を覆う助けをする。

開端の数および寸法と、導管の数、形および配列形状と
、列の数は、全体的な設計要目によって決定されよう。

本発明により補充冷却水を設けることにより、本発明は
ＬＯＣＡが初めて発生した時原子炉圧力容器内に追加的
な冷却水インベントリ−を供給する。本発明によって上
側プレナム域内に補充冷却水を設けることにより、原子
炉圧力容器と格納容器の寸法を増す必要と正常水位を高
める必要なしに追加的な冷却水が供給される。さらに、
導管を炉心シュラウドヘッド内に配置することにより、
本発明は２相混合物が炉心から管柱組立体まで上昇する
際の２相混合物の流体力学的流れ特性を高める。追加的
な補充冷却水インベントリ−は、その余裕をもたらす性
質にもかかわらず、他の原子炉寸法の短縮を可能にする
。さらにこの余裕性を持つ補充用貯留水は、−次非常炉
心冷却系によって追加冷却がなされるまでＬＯＣＡ直後
の炉心露出のおそれに対する有用な余裕をもたらす。

以上、本発明を前述の実施例と添付図面によって説明し
たが、本発明の範囲内で多様な改変が可能であることを
理解されたい。例えば、本発明の適用は簡易沸騰水型原
子炉に限定されず、また自然冷却または自然循環式沸騰
水型原子炉にも限定されない。さらに、本発明は重力駆
動冷却系以外の非常炉心冷却系とともに用い得る。使用
する導管は本発明の範囲内で他の形と配列形状を有し得
る。導管の数と寸法は、第６Ａ図に示すように、ただ１
列の導管を設けることなどによって簡略にし得る。導管
を第６Ｂ図に示すように絶縁することにより、２相混合
物が上側プレナム域を通って上昇する際の２相混合物か
ら補充冷却水への熱伝達を最少にし得る。

さらに、開示した実施例では管を横方向に配置したが、
当業者には明らかなように、導管本体を上側プレナム域
において別様に、例えば、垂直方向に配置するように本
発明を改変してもよい。この実施態様によれば、閉管を
上側プレナム域内に設けることにより、ある量の補充冷
却水を受入れるミニタンクを形成し得る。この場合、タ
ンクの底部と頂部に開端部を１次冷却水から上側プレナ
ム域内に横方向に延在するように設ければ、これらの開
端部により冷却材の流入と流出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子炉と戻り給水噴射系とを含む
原子力発電装置の図、第２図は炉心上に配設しかつ本発
明の一実施例によりて内部に導管列を配置した炉心シュ
ラウドヘッドの３次元的詳細図、第３Ａ図は本発明の他
の実施例によって原子炉容器内に配置した管列の上面図
、第３Ｂ図は第３Ａ図に示した実施例の前面図、第４Ａ
図は本発明の一実施例によって原子炉容器内に配置した
チャネル列の上面図、第４Ｂ図はｍＪＡ図に示した実施
例の側面図、第５図は本発明の一実施例によって原子炉
容器内に配置した導管格子の上面図、第６Ａ図は本発明
の一実施例によって原子炉容器内に配置した単列の横方
向貫通管の側面図、第６Ｂ図は本発明の様々な実施例に
用いる絶縁された管の３次元図、第７図は本発明によっ
て複数の管から原子炉容器下降環状域内に流れ落ちる補
充冷却水を示す図である。 ２０：’／＊騰水環水型原子炉４：炉心、２６：炉心シ
ュラウドヘッド、２８：管柱、３ｏ：導管、３１：導管
格子、３４：原子炉圧力容器、３６：−Ｆ側プレナム域
、４１：１次冷却水、４６：補充用冷却水、４８：汽水
分離器、５ｏ：導管本体、５２：開端、５４：密封部、
６ｏ：重力駆動冷却系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉容器と、この原子炉容器内の水を加熱して２
   相汽水混合物を生ずる炉心と、前記２相混合物を受入れ
   るプレナム域を画成する炉心シュラウドヘッドと、前記
   ２相混合物の水から蒸気を分けそして分離した水を前記
   炉心に戻す汽水分離域と、前記２相混合物を前記プレナ
   ム域から前記汽水分離域へ送る手段と、前記炉心を冷却
   するための１次冷却水であって、前記分離水と給水から
   なり、前記原子炉容器内の水位が常時前記炉心シュラウ
   ドヘッドの上方にある１次冷却水とからなる沸騰水型原
   子炉において、前記１次冷却水を受入れる導管装置を設
   け、この導管装置は前記１次冷却水内に配置した少なく
   とも１個の開端と、この少なくとも１個の開端から横方
   向に前記炉心シュラウドヘッドを貫通して前記プレナム
   域内に延びている導管本体とを有し、前記導管装置は前
   記プレナム域に対して閉ざされておりそして前記原子炉
   の正常運転中１次冷却水で満たされ、これにより、冷却
   材喪失事故中に前記炉心を冷却するための補充冷却水が
   供給されるようになっている沸騰水型原子炉。 ２、前記補充冷却水は、前記１次冷却水位が前記の少な
   くとも１個の開端以下に下がった時、前記原子炉容器内
   に流出して前記炉心を覆う、請求項１記載の沸騰水型原
   子炉。 ３、前記導管本体は前記プレナム域を横切りそして再び
   前記炉心シュラウドヘッドから突き出ている、請求項１
   記載の沸騰水型原子炉。 ４、前記導管装置は複数の管からなり、各管は前記１次
   冷却水内から横方向に前記炉心シュラウドヘッドを貫通
   して前記炉心プレナム域内に延びている、請求項１記載
   の沸騰水型原子炉。 ５、前記導管装置は導管列からなる、請求項１記載の沸
   騰水型原子炉。 ６、原子炉容器と、この原子炉容器内の水を加熱して蒸
   気と水の２相混合物を生ずる炉心と、前記２相汽水混合
   物の前記水から前記蒸気を分けそして分離した水を前記
   炉心に戻す汽水分離域と、前記炉心から前記２相混合物
   を受入れるプレナム域を画成し前記炉心の上にある炉心
   シュラウドヘッドと、前記２相混合物を前記炉心シュラ
   ウドヘッドから前記汽水分離域へ送る手段と、前記炉心
   を冷却するための１次冷却水であって、前記分離水と給
   水からなり、前記原子炉容器内の水位が常時前記炉心シ
   ュラウドヘッドの上方にある１次冷却水と、前記１次冷
   却水を受入れる導管装置とからなり、この導管装置は前
   記１次冷却水内に配置した開端と、この開端から前記炉
   心シュラウドヘッドを貫通して前記プレナム域内に延び
   ている導管本体とを有し、前記導管装置は前記プレナム
   域に対して閉ざされておりそして前記原子炉の正常運転
   中は補充用冷却水としての１次冷却水で満たされ、前記
   補充冷却水は前記１次冷却水位が前記開端以下に下がっ
   た時前記原子炉容器内に流出し、これにより、冷却材喪
   失事故中に前記炉心が前記補充冷却水によって冷却され
   るようになっている沸騰水型原子炉。 ７、前記導管装置は頂部開端と底部開端を含み、各開端
   は前記１次冷却水内に配置されかつ横方向に前記シュラ
   ウド壁体を貫通して前記上側プレナム域内に達しており
   、また前記導管装置は前記頂部開端と前記底部開端とを
   連結する導管本体を含んでいる、請求項１または６記載
   の発明。 ８、前記導管装置は前記２相混合物を均質にするような
   形状になっている、請求項１または６記載の発明。 ９、前記原子炉は自然循環沸騰水型原子炉である、請求
   項１または６記載の発明。 １０、前記原子炉容器を重力駆動冷却系に連結した請求
   項１または６記載の発明。 １１、前記導管装置を熱的に絶縁した請求項１または６
   記載の発明。 １２、水を加熱して汽水混合物を生ずる炉心と、この炉
   心上にあって炉心上側プレナム域を画成する炉心シュラ
   ウドヘッドと、常時原子炉内にあって前記炉心シュラウ
   ドヘッドの上方のレベルに達している１次冷却水インベ
   ントリーとを有する沸騰水型原子炉の冷却方法において
   、前記１次冷却水内に配置した開端と、この開端から横
   方向に前記炉心シュラウドヘッドを貫通して前記プレナ
   ム域内に延びている導管本体とを有する導管装置を前記
   原子炉内に配置することと、前記導管本体と前記１次冷
   却水を前記プレナム域に対して遮断することと、補充冷
   却水を供給するために前記原子炉の正常運転中前記導管
   装置に１次冷却水を満たすことと、冷却材喪失事故中前
   記補充冷却水を前記原子炉内に放出することを含む方法
   。