JPH0298691A - 加圧水型原子炉の冷却装置 - 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］ 本発明は加圧水型原子炉、特に船舶に塔載される原子炉
を対象とした冷却装置に関づるものである。

［従来の技術Ｊ 原子力船に用いられる従来の加圧水型原子炉は、ぞの−
例を第２図に示す如く、格納容器１内に格納された原子
炉容器２内に、−次系冷Ｎノボンプ３によって一次冷却
水を流通させて炉心４から受けた熱を蒸気発生器５に伝
えることにより、上記−次冷却水が一次系閉ループを再
循環するようにし、一方、二次冷却水を二次系主給水ポ
ンプ６により給水管７を通して蒸気発生器５に流し、発
生した蒸気を蒸気管８を介してタービンへ送った後、復
水させて二次系タンク９に集め、再び蒸気発生器５へ送
るようにしであり、通常運転時は上記主冷却系である二
次系主給水ポンプ６からの二次冷却水を蒸気発生器５へ
送り、発生した蒸気を取り出している。又、格納容器１
を内部温度の上がり過ぎから保護するために格納容器空
調系を設け、該格納容器空調系の熱交換器１８を格納容
器１内に配置して、格納容器１内の雰囲気を冷却するよ
うにしている。

又、上記型式の加圧水型原子炉では種々の安全対策がと
られている。すなわち、原子炉容器２が破壊事故（配管
破断事故戸を起したときのために、非常用炉心冷却系、
非常用崩壊熱除去系、補助給水系、格納容器スプレィ系
、格納容器リンプ系等を設けており、原子炉容器２が破
壊事故を起して内部の一次冷却水が格納容器１内の空気
中に放出するような事態が生じると、原子炉容器２内に
、非常用炉心冷却系ポンプ１０により非常用冷却水タン
ク１１内の冷却水を供給すると共に、蒸気発生器５に、
非常用崩壊熱除去系ポンプ１２により非常用冷却水タン
ク１１内の冷却水を、又、二次系補助ポンプ１３により
二次系タンク９内の水をぞれぞれ送ることによって、崩
壊熱を冷却するようにし、且つ格納容器スプレィ系ポン
プ１４により非常用冷却水タンク１１内の冷却水を、格
納容器スプレィ１５から格納容器１内に散水すると共に
、格納容器リンプ系ポン１１６によって吸引した格納容
器１内の水を格納容器サンプ系熱交換器１７で冷却して
循環させるようにしてある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述した従来の加圧水型原子炉の場合、格納
容器１内には空気が充満させであることから、原子炉容
器２に破壊事故が発生したときには、格納容器１内の圧
力はあまり上昇せず、破断口から高圧の一次冷却水が格
納容器１内に放出され続けるため、原子炉容器２内に冷
却水を入れて冷却させる非常用炉心冷却系が不可欠とな
っているほか、破断口から放出された水を再使用するた
めの格納容器ナンプ系や格納容器内雰囲気を冷却する格
納容器スプレィ系が不可欠である。更に、これらの安全
系を動かすためには非常用の電源が必要である。又、事
故後、時間の経過とともに安全系の水位、温度等が大き
く変動するので、安定した冷却を維持するためには、最
終的に運転員の操作が必要である。したがって、従来の
方式では、冷却を長時間安定して維持するには限界かあ
る。しかも動的機器を使った冷却方式では作動の失敗を
完全に排除することはできない。

そこで、本発明は、原子炉容器の破壊事故時の破断口か
らの一次冷却水の放出を短時間で少くするとともに、崩
壊熱及び−次冷却水の熱エネルギーの冷却を、非常用電
源を用いずにしかも運転員の操作を介在させることなし
に安定して行わせると共に、静的機器のみで液体を自然
循環させて作動失敗がなく信頼性の高いものとしようと
するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、内部に水を張っ
た格納容器内の水中に原子炉容器を格納させ、且つ該原
子炉容器に、水面上に開口する取入管の取入口より取り
入れた水を吸熱部を通して水面上方に開口する放出管の
放出口より蒸気として放出させるようにしてある崩壊熱
冷却器を、上記吸熱部が炉心の上方に位置するようにし
て装備してなる構成とし、更に、格納容器水冷却器を説
（）て、格納容器水の温度上ｐを抑えて長時間にわたる
冷却状態の安定した維持が図れるＪ：うにする。

［作　　用１ 原子炉容器に破壊事故が発生した場合、原子炉容器内の
一次冷却水は格納容器内の水の中に放出させられるため
、−次冷却水の熱エネルギーが効率よく冷却される。又
、放出した一次冷却水により格納容器水の水位および圧
力が高くなると、原子炉容器内の圧力と格納容器内の圧
力差が少くなって、破断口からの放出が減少する。しか
して、崩壊熱冷却器の取入口Ｊこり取入管内に格納容器
水が取り入れられ、吸熱部で崩壊熱を受けて蒸気となっ
て放出管の放出口より格納容器水の水面上方に放出され
、しかる後凝縮して自然循環させられる。したがって、
この格納容器水の自然循環によって崩壊熱が放熱される
。これにより原子炉事故時の崩壊熱及び−次冷却水の熱
エネルギーの冷却を静的機器のみで行うことができる。

更に崩壊熱の放熱により格納容器水の温度が高くなると
、格納容器水冷却器内の水が自然循環させられて、格納
容器水のもつ熱エネルギーが人気に放熱される。この場
合、水を自然循環させて冷却する方式であるため、非常
用電源が不要である。又、炉心崩壊熱が減少して崩壊熱
冷却器による放熱量以下になると、破断口からの一次冷
却水の放出はなくなり、原子炉は長時間にわたり安定し
た冷却状態を維持できることになる。

［実　施　例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、第２図に示す
加圧水型原子炉と同様に、原子炉容器２を格納容器１内
に格納しである構成において、上記格納容器１内に、上
記１京子炉容器２の頂部が漬る程度のレベルまで水１９
を張って、原子炉容器２を水１９中に格納した構成とし
、又、上記原子炉容器２には、原子炉容器２が破壊事故
（配管破断事故）を起したときに炉心４部から放出され
る熱、すなわち、崩壊熱を蒸気として格納容器上部に放
出させて水１９中に戻すようにするための崩壊熱冷却器
２０を設ける。なあ、２１は、格納容器１内の水を冷却
するためのもので、特に、格納容器１内の水１９が崩壊
熱を蒸気として放出したことにより加熱されて来たとき
に、該崩壊熱により温度の上昇した水１９のもつ熱エネ
ルギーを大気へ放熱させて冷却させるための格納容器水
冷却器である。又、３０は格納容器１の本体と蓋とを接
合するためのフランジである。

上記崩壊熱冷却器２０は、炉心４の上方に配置した吸熱
部２２と、該吸熱部２２へ格納容器１内の水１９を取り
入れるための取入管２３と、上記吸熱部２２で発生した
蒸気を放出するための放出管２４と、上記取入管２３に
取り入れた水１９の逆流防止と通常運転時の放熱損失削
減のための装置として取入管２３の途中に設けたデンシ
ティロック２５とを有し、且つ上記取入管２３の取入口
２３ａを格納容器１内の中央部で格納容器水１９の水面
より−し断接寸法上方に位置させると共に、上記放出管
２４の放出口２４ａを格納容器１内の中央部から離して
上記取入口２３ａより更に上方に位置させた構成とし、
原子炉容器２の破壊事故により格納容器１内の水位が上
界したときに、取入口２３ａより取入管２３内に取り入
れた水１９の一部を吸熱部２２に導いて崩壊熱を受熱さ
せ、受熱により発生した蒸気を放出管２４の放出ＬＴＩ
２４ａから放出させ、放出した蒸気を凝縮させて自然循
環させられるようにしである。なお、２６は放出管２４
の放出口２４ａより放出された蒸気が取入管２３の取入
口２３ａ付近で凝縮しないようにするための仕切り壁で
ある。

又、上記格納容器水冷却器２１は、吸熱部２７を格納容
器１内の水１９中の上面レベル近くに位置させると共に
、放熱部２８を格納容器１外の人気中に位置させ、加圧
タンク２９の水を自然循環させることにより、格納容器
１内に放熱された崩壊熱による格納容器１内の水１９の
熱エネルギーを吸熱部２７で受けて放熱部２８で大気へ
放熱し、格納容器１内の水１９を冷却して格納容器１内
の温度上臂を抑えるようにしである。

上記構成としであるので、通常運転時には、格納容器１
内に張った水１９により、格納容器１及び原子炉容器２
が全体的に冷却されることになる。

かかる状態にＪ５いて、原子炉容器２に破壊事故が発生
し、原子炉容器２内の一次冷却水が原子炉容器２外へ放
出（漏出）するような事態が生じると、放出した一次冷
却水は格納容器１内に流出するが、格納容器１内には水
１９が入れてあって、原子炉容器２が水漬けされた状態
にされているため、−次冷却水のもつ熱エネルギーは効
率よく水１９により冷却される。又、原子炉容器２から
水１９中に放出した一次冷却水のために、格納容器内の
水位および圧力が上昇し、原子炉容器２内の圧力と格納
容器１内の圧力差が少くなって、破断口からの放出が少
くなる。しかして、格納容器１内の水１９のレベルが二
点鎖線で示す如く取入管２３の取入口２３ａより高くな
ると、水１９が取入口２３ａより取入管２３内に取り入
れられるため、取り入れられた水１９が吸熱部２２で崩
壊熱を奪うことにより蒸気となり、放出管２４を通って
放出口２４ａから放出され、更に放出された蒸気は凝縮
された後、再び取入管２３に取り入れられる。したがっ
て、自然循環によって崩壊熱が水１９中に連続的に放熱
されることになる。この際、蒸気の放出部は仕切り壁２
６によって取入管２３の取入口２３ａ付近から隔離され
ているため、高温の蒸気が取入管２３内に取り入れられ
ることはない。又、事故が発生して格納容器１内の水位
が高くなると、崩壊熱冷却器２０により自動的に自然対
流が生じるようにしてあり、この崩壊熱冷却器２０は作
動弁の如き動的機器のない静的機器であるから、確実に
水の自然循環を生じざぜて崩壊熱の放熱を行わせること
ができる。

このように事故発生により格納容器水１９の水位が上昇
すると、自動的に水の自然循環が生じて崩壊熱を格納容
器水１９の上方に放出させることにより格納容器１内の
水１９の温度は上昇させられるが、格納容器水１９の熱
容量が極めて大きく且つ格納容器水１９の水母が多いの
で、該水１９の上昇度合いが少なくてしばらくの間（１
日間位）は水１９による冷却状態を維持することができ
る。

本発明では、上述のように格納容器１内に水１９を張っ
て水１９による自然循環冷却を行うようにしているので
、事故発生から格納容器内の温度上昇を少なくでき、し
ばらくの間（約１日）安定した状態に維持することがで
きるが、格納容器１内の温度が上がり過ぎると、格納容
器１の破壊につながるので、長時間にわたる崩壊熱の冷
却により格納容器１内の温度が高くなってくると、格納
容器１内の水１９の上面レベル付近に吸熱部２７を位置
させるように配置した格納容器水冷却器２１により、水
１９の熱エネルギーを大気へ放熱させるようにする。こ
の場合、格納容器水冷却器２１は、放熱部２８が人気中
に位置しているため、吸熱部２７か位置する水１９の温
度が高くなると自然循環（対流）が起り、吸熱部２７で
受けた水１９の熱エネルギーが放熱部２８で人気へ放熱
されることにＪ：す、格納容器１内の水１９が連続して
冷却されることになる。これにより、原子炉をきわめて
長時間（１０日以上）安定して冷却することか可能とな
る。なあ、上記格納容器水冷却器２１は、原子炉容器２
に破壊事故が起きていない通常運転時でも、格納容器１
内の水１９の温度が高くなれば内部の水が自然循環させ
られて水１９を冷却するため、従来の如き格納容器空調
系を設（プなくても格納容器１を高温から保護すること
ができる。

上記において、崩壊熱冷却器２０は、取入管２３の取入
口２３ａを格納容器１内の、中央部に配置した構成とし
であるため、原子炉が船舶に据え付けられている場合に
おいて、船体がピッチングやローリングにより動揺して
も、通゛常時は水１９が取入管２３内に取り入れられて
しまうような状態は起り難い。又、たとえ、通常時に水
１９が取入管２３内に取り入れられてしまったとしても
、取入管２３の途中にはデンシティロック２５が工々け
であるため、吸熱部２２で発生した蒸気が逆流して取入
口２３ａから噴き出すようなこともない。

上述した如く、本発明では、崩壊熱冷却器２０が格納容
器１内の水位の上昇により、又、格納容器水冷却器２１
が水温の上昇により、それぞれ自然循環によって自動的
に運転されるため、運転員の操作が不要であり、しかも
静的Ｉ１器のみによって構成しておるため、作動失敗が
なくて極めて高い信頼性が得られる。又、原子炉容器２
から放出した一次冷却水の熱エネルギーも炉心４部の崩
壊熱も水１９の中に放熱され、更に水１９の熱エネルギ
ーは格納容器水冷ＦＡ器２１により大気に連続して放熱
されるため、従来に比して冷却効果が高く、又、原子炉
の冷却に非常用の電源を必要とせず、更に炉心崩壊熱が
減少して、崩壊熱冷却器による放熱ｍ以下になると破断
口からの一次冷却水の放出はなくなるため、冷却状態を
長時間安定して維持することができる。

なお、上記実施例では原子炉容器２の破壊事故（配管破
断事故）時の作用について例示したが、別の事故の場合
でも、安全弁が吹くことにより水位が上昇するため、同
様な作用効果が奏しくｑられるものであり、又、たとえ
ば、図面では崩壊熱冷却器２０のほかに格納容器水冷却
器２１を組み合わせて設けた場合を示したが、格納容器
１内の水の熱容ωが大きいため、原子炉の崩壊熱を格納
容器１内で約１日間冷却維持できることから短期日の冷
却維持のためには、崩壊熱冷却器のみでも充分でおるこ
と、その地番発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更
を加え得ることは勿論でおる。

［発明の効果］ 以上ｊホへた如く、本発明の加圧水型原子炉の冷却装置
によれば、次の如き優れた効果を発揮する。

（１）　　原子炉容器が破壊した場合、−次冷却水が格
納容器内に放出するが、格納容器内に水を入れて原子炉
容器を水漬けにした状態にしであるので、−次冷却水の
熱エネルギーを効率よく冷却することができ、又、格納
容器の圧力上昇により、破断口からの一次冷却水の放出
量が短時間で減少し、更に崩壊熱冷却器の除熱により、
放出を止めることができる。

（１１）　　−次冷却水の格納容器水中への放出による
水位上昇により崩壊熱冷却器が格納容器水を取り入れて
その水を自然循環させることによって崩壊熱を自動的に
水中に放熱させるようにしてあるため、非常用電源およ
び運転凸の操作が不要であると共に、格納容器内には人
足の水が入っているので、格納容器内の水の温度上昇が
少なく、したがって、事故発生からしばらくの間は崩壊
熱や一次冷却水の熱エネルギーの冷却を安定して維持で
きる。

（ｔｉｉ）　　崩壊熱冷却器は作動部のない静的機器と
して構成しであるので、作動失敗がなく極めて高い信頼
性が得られる。

仮〉　崩壊熱冷却器による崩壊熱の放熱により格納容器
水の温度が上昇して来た場合は、格納容器水の熱エネル
ギーを格納容器水冷却器の自然循環で格納容器外へ連続
的に放熱できるため、冷却状態を長時間安定して維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加圧水型原子炉の冷却装置の一実施例
を示す概略図、第２図は従来例を示す概略図である。 １・・・格納容器、２・・・原子炉容器、４・・・炉心
、１９・・・水、２０・・・崩壊熱冷７Ｊｌ器、２１・
・・格納容器水冷却器、２２・・・吸熱部、２３・・・
取入管、２３ａ・・・取入口、２４・・・放出管、２４
ａ・・・放出口、２７・・・吸熱部、２８・・・放熱部
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に水を張つた格納容器内の水中に原子炉容器
   を格納させ、且つ該原子炉容器に、水面上に開口し、水
   面が上昇したとき格納容器内の水を取入管の取入口より
   取り入れ、吸熱部を通して水面上方に開口する放出管の
   放出口より蒸気として放出させるようにしてある崩壊熱
   冷却器を、上記吸熱部が炉心の上方に位置するようにし
   て装備してなることを特徴とする加圧水型原子炉の冷却
   装置。
2. （２）格納容器水冷却器を、その吸熱部が格納容器内の
   水中に又放熱部が格納容器外に位置するようにして格納
   容器に設けた請求項（１）記載の加圧水型原子炉の冷却
   装置。