JPS6020187A - 原子炉の安全冷却装置 - 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】 本発明は、原子力発電所の原子炉の安全冷却装置に関す
る。

周知のように、原子力発電所は、高い信頼度の運転を行
なうため、事故発生時特に原子特に、冷却材として水を
用いる発電所では、−次系の圧力が降下した場合燃料を
冷却しその溶融を防ぐために加圧状態の水を注入できる
安全冷却系が設けらている。多くの場合、発電所のその
系は原子炉を包み込むコンティンメント内部の雰囲気中
へ細かい霧状の水滴を注入でき、この霧状水滴注入の目
的は原子炉系の破断に続くコンティンメント内部圧力の
突然の」二昇（即ち１５〇八−のオーダの極めて高い圧
力）に備えてその圧力を減少することにある。

これらの安全保護系により注入される水は、原子炉系を
包み込むコンテインメントの外側に通常置かれた１つま
たは２以」二の貯水タンクにより供給される。原子炉系
の圧力障壁が破断した場合、その安全あるいは安全保護
系は自動的に動作を開始する。安全系により注入された
水は゛サンプ（ｓｕｍｐ）’”と呼ばれるコンティンメ
ントの下方部分に存在する原子炉流体と混合された状態
で回収される。水を注入する速度は非常に大きいもので
あるためその外部の貯水タンクは急速に空になる。また
、サンプで回収される水の中には多量の放射性汚染物質
が含まれているためこれらの系を開放回路で運転するこ
とができず、原子炉内の燃料を完全に浸漬された状態に
保って溶融を防ぐ針−一その水を再循環させる必要があ
る。

住人ステップから再循環ステップへの移行性なわれる。

安全規則によると、コンティンメントのサンプに存在す
る水は飽和状態、即ち１２０℃〜１３０’Ｃの温度で激
しい煮沸状態にある。かかる状態の存在により、コンテ
インメントから水を抽出するポンプの選択及びその配置
、並びにそのサンプと吸引ポンプとを結ぶパイプの構成
には非常に厳しい制約が加わる。実際、水はこのパイプ
の如何なる点においてもこの飽和状態に到達させるべき
でなく、かかる飽和状態が生じるとペーパーロックが形
成されて、再循環が阻止され、そ。

の結果ポンプのギヤビテーション及び急速な破壊が生じ
ることになる。

現在用いられている設計によれば、ポンプは例えばサン
プの下方５〜１０メートルのところに位置する非常に深
い補助建屋内において、サンプとポンプを結ぶパイプラ
インの負荷ロスを考慮して吸引に必要な圧力を得られる
ように据え付けられている。かかる設計ではサイトの地
形及び耐震条件に依存して困難な土木工学上の問題が生
じる。

もう１つの解決法は、補助建屋の構造体へ直接組込まれ
た円筒状のハウジング内に設けたバーチカルポンプを用
いることであり、この方法ではハウジングの長さにより
同じような深い建屋を必要とせずに必要な吸引圧力を得
ることが可能となる。これらの設計は技術的には受け入
れ得るものであるが、非常に費用がかかり非常に困難な
据え付は上の問題が生じることが明らかである。

また、コンテインメントのサンプ内部へ取り付けた特殊
なポンプを用いることもある。

これらの抽出ポンプによると、安全保護ポンプへ必要な
吸引圧力を供給することができる。サンプの底に据え付
けたこれらのポンプは液浸したモータあるいは液浸され
ないだけの充分な高さに配置した乾式モータのいずれか
により作動される。かかる解決法は特別に開発した能動
的な構成要素、即ち作動に電気エネルギーを利用し定期
的な保守が必要となる構成要素を用いねばならないだけ
でなく、更に事故の直後能動的な装置の保守及び修理の
可能な設計を必要とする現在の安全規則に合致しない。

しかしながら、かかる構成によれば、コンティンメント
はその内部放射能レベルが非常に高いためたとえば数年
間絶対に。

アクセスできない。

このような発電所を現在の安全規則に合致する信頼度を
持たせるように改良しようとすると、非常に複雑な問題
が生じるとともに無視できない危険性が存在することに
なり、コンティンメントに比べて大きい穴を掘る必要が
出てくる。かかる設計変更をしようとすると、数箇月の
間建設を中断することになり、更に財政的な損失が膨大
なものとなる。

本発明の目的は、コンテインメント内部に位置する構成
要素は完全に受動的な要素であって保守を必要とせず、
また深い補助建屋ぜ の建設も必要４く、従って古い発電所の場合既存の構造
物の安定性を損なう危険性がなく、また新しい発電所の
場合は土木工学１−の問題が非常に簡単化されるため、
現在の安全基準に合致する安全装置を提供することにあ
る。

このため、本発明の安全冷却装置は、原子炉系を包み込
むコンテインメントの外側に配置された冷却用液体貯蔵
タンクと、少なくとも前記タンクから前記液体を吸引し
その液体を前記原子炉系内へ放出する吸引放出手段と、
前記タンクを前記吸引放出手段と連結する第１の液体用
導管と、前記吸引放出手段から前記原子炉系内へ延びる
第２の液体用導管と、前記コンテインメントの下部にお
ける前記原子炉系の破断事故の際前記液体が少なくとも
前記、原子炉系内へ送られて後前記原子炉から前記液体
と水を回収し、それらを前記吸引放出手段へ導いて冷却
用液体の吸引排出を行なう、前記液体及びコンテインメ
ントの水の回収排出手段と、前記液体及びコンテインメ
ントの水の回収排出手段を前記吸引放出手段の上流で前
記第１の導管へ結ぶ液体及びコンテインメントの水移送
用の第１のパイプラインと、前記第２の導管を前記吸引
放出手段の下流前記液体及びコンテインメントの水の回
収排出手段へ接続する前記液体及びコンテインメントの
水移送用の第２のパイプラインと、前記導管及びパイプ
ラインを介する前記液体及び水の流れを許容あるいは阻
止するための弁より成ることを特徴とする。

本発明の一実施例によれば、上述の吸引放出手段はポン
プより成り、上述の前記液体及びコンテインメントの水
の回収排出手段はイジェクタより成る。

本発明の更に好ましい実施例によれば、コンテ奏≦ノｚ
ト４内部の体積の少なくとも大部分の上べ冷却用液体を
放射する少なくとも１つのスプレー・マニホルドが設け
られ、前記マニホルドは前記ポンプにより冷却用液体を
供給され、また前記第２の導管をポンプの下流側でその
スプレー−マニホルドへ連結するノくイブラインが設け
られる。

本発明の更を実施例によれば、密封タンクが設けられ、
そのタンクはイジェクタとその第１の導管を連結するパ
イプラインに挿入され、そのイジェクタ軸は本質的に垂
直な面内に位置し、そのタンクにはイジェクタ゛から延
びるパイプラインに接続される開口がその上方部分に設
けられ、またその底部には前記第１の導管へ連結される
パイプラインに接続する開口が設けられ、更に、前記タ
ンクはその最も高いレベル部分においてコンテインメン
トへ通じるベントパイプが設けられ、そのべ積される汚
染されたガスあるいは蒸気をコンティｙメントの内部へ
逃がすことができる。

本発明の更に別の実施例によれば、ポンプの下流側にお
いて第２の導管と貯蔵タンクを結ぶ第３の導管が設けら
れ、その＄３の導管の にはその冷却装置が使用時は通常の閉じた位置にありま
た特にポンプの作動確認あるいは貯水タンクが空の時そ
のタンク充填のための弁が設けられている。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説
明する。

本発明の一実施例による安全冷却装置は、水のような冷
却用液体２を貯蔵するタンク１と、ポンプ３、タンクｌ
とポンプ３を連結する導管４、及びポンプ３から原子力
発電所の原子炉系（図示せず）内へ延びる導管５を含む
。ポンプ３は特に、導管４及び５を介してタンクｌかも
冷却用液体２を吸引したり、原子炉系内へその液体ある
いはその一部を放出することができる。ポンプ３と同様
、タンクｌは原子炉系を包み込む密閉したコンテイン配
置されている。そのマニホルドは１つまたは２以上の分
配管１６とそれに規則正しい間隔をおいて配置したスプ
レーノズル１７より成る。マニホルドはタンク１の冷却
用液体２の一部をコンテインメントの内部であってその
体積部分の少なくとも大きな部分上へ放射するように設
計されており、そのマニホルドには、ポンプ３、及びポ
ンプ３の下流側において導管５とマニホルドを結ぶパイ
プライン８により冷却用液体が供給される。

このように水を二重に注入すると原子炉系を効率良く冷
却してその溶融を防ぐことができるだけでなく、原子炉
系に破断が生じた時コンテインメント内部の温度を低下
させてコンテインメント圧力を減少することもできる。

冷却用液体の注入ステップから再循環ステップへ移行す
るために、本発明の装置にはイジェクタ９が設けられて
いる。イジェクタは、コンテインメントの６のサンプ１
０へ落下した冷却用液体を原子炉系の破断事故の場合そ
の原子炉から漏れた水と混合された状態で回収できるだ
けでなく、この液体混合物を液体２が原子炉系内へ送ら
れて後ポンプ３の方へ導くこともできる。このためパイ
プライン１１はイジェクタ９をポンプ３の上流側で導管
４へ連結し、パイプライン１２は導管５をポンプ３の下
流側でイジェクタ９へ連結する。パイプライン１２へ取
り付けた弁１３及びパイプライン１１に取り付けた２つ
の弁１４及び１５は、原子炉系から送られてきた水及び
冷却用液体の流れを許容するかあるいは阻止することが
できる。

イジェクタ９を再始動するため、そして／またはイジェ
クタ関連のパイプライン１１及び１２を循環する液体圧
力を上昇させるため、本発明装置にはその軸が垂直面内
にある密封タンク１８が設けられている。このタンクは
弁１４と１５の間においてパイプライン１１へ挿入され
、その上方部分にはイジェクタ９からのパイプライン１
１に接続するための開口部１９、またその下方部分には
導管４に接続されたパイプライン１１の一部が連結され
る開口部２０が設けられている。コンテインメントロへ
通じるベントパイプ２１は、イジェクタのパイプライン
が冷却用液体及び水で充填されている時タンクの頂部へ
蓄積される気体あるいは汚染された蒸気をコンテインメ
ントロ部へ逃すため設けられている。このタンク１８は
もちろん、普通のパイプラインに置き替えることが可能
である。即ち、パイプライン１１からタンク１８を省く
ことができる。この場合、イジェクタの再始動は貯水タ
ンクｌより行なわれる。

以　下　余　白 導管５のポンプ３の下流側に設けた手段２却用液体そし
て場合に応じて、原子炉からの水が原子炉系な通過せし
められた後で行なわれる。導管４には逆止弁２３が設け
られるが、この弁は冷却用液体及び水をポンプ３の方へ
は通過せしめるが、その逆方向の流れを阻止しそそれら
が貯水タンクｌｌ内へ放出されないようにする。

のポンプ３の下流側と貯水タンク１とを結ぶ導管２４と
、その導管２４に挿入され冷却装置が使用中通常閉じた
状態にある弁２５とが設けられている。

本発明の安全冷却装置は、上述した種々の利点の外に、
従来の装置と比較して以下に述べる長所を有する。

（１）イジェクタはコンクリート片、断熱ロック等の破
片を含んだ水の給排水に問題がなく、その際破壊の危険
もない。

（２）イジェクタは非常に低い吸入圧で作動でき、吸入
が部分的にブロックされるかあるすはサンプの水面が低
くなりすぎるかの何れかの事態を生じせしめるキャビテ
ーションに耐えることができる。

（３）イジェクタは耐震設計が容易に行なえる。

（４）イジェクタは作動、及び破壊により生しる周辺部
品の高速運動破片からの保護の問題に関して最も適当な
ところへ据え付けることができる。

（５）吸引がブロックされた場合には、水の流れを逆転
させて水圧によりその閉塞状態を解くことができる。

（６）安全ポンプの大きさは注入ステップにより決まる
ためそのポンプには再循環ステップ時に大きなマージン
があり、そのマージンのためポンプはイジェクタへの供
給を適切に行なえる。

装置によってはコンテエイメント内部に吸引系を設けな
゛いものがあるが、かかる吸引系を具備する場合には装
置あるいは構造体上への汚染された水の放散を制限する
ために弁２６を閉じることによりできるだけスプレーを
停止することが好ましい。

従って、最もありそうな一次系の小さい破断事故の場合
、再循環の流速はスプレーが存在しない場合は非常に小
さくこのためサンプの水に溜まる熱を除去の速度が大き
く減少する。更に、もし所望であれば、本発明の装置に
より高い再循環速度を維持してサンプの水を急速に冷却
することが可能である。これはコンテ吠イ汐ントの温度
、従ってその内部の圧力に直接的な影響がある。

本発明の安全冷却装置が作動される態様は添伺図面につ
いての以下の説明から容易に理解されるであろう。　原
子炉系の圧力降下、−シ、 従ってコンア〆イメノト６の圧力の上昇が生じる破断事
故が発生すると、１つまたは２以トの内部へ導管４．５
及び８を介して適当な圧力の水が注入される。その水は
貯水タンク１から供給される。貯水タンク１の水面が所
定の低いリミットに到達すると、イジェクタ系が弁１３
及び１４を次第に開くことにより手動であるいは自動的
に作動される。イジェクタ９はサンプの水、即ち貯水タ
ンク１からの注入水と、いわゆる原子炉系からの動作水
とを回収する。ある特定の時間経過後、イジェクタ系は
完全に水で充填され、汚染物質メント９の内部へ排出さ
れる。イジェクタ９はまた導管を循環する水の圧力を」
二昇させる効果があり、管１１の部分を通ってタンク１
８を出る水の圧力は導管４の貯水タンク側の圧力より幾
分高い。次いで弁１５が開かれると、ポンプ３にはサン
プｌＯ及びイジェクタ９から水が送られる。放射性であ
るこの水は、逆止弁２３により貯水タンクの方向への水
の流れが阻止されるためタンク１へは排出されない。異
なる給水系により冷却される熱交換器２２は循環される
水を急速に冷却することができる。次いでその水は導管
５を介して原子炉系へ再注入され、最終的には導管８を
介してコンテメイ９ントの内部〜送られる。サンプの水
の一部は同様にパイプライン１２を通過しイジェクタ９
の方へ送られる。

イジェクタ９に関連する系は理解を助けるために僅かに
太い線で示した。

貯水タンク１への戻り導管２４は弁２５により通常は閉
じた状態にあり、貯水タンク１の充填のために１または
２以上のポンプ３が作動しているかどうかの確認のため
あるいは必要であれば他の目的遂行のために用いられる
に過ぎない。更に、例えば停電のように系が一時的に停
止した場合には、イジェクタは弁１３．１４及び１５を
閉じて貯水タンク１からの注水を再開し上述の作動シー
ケンスを再び開始するか、あるいはプラインミング用タ
ンク１８の充填に関する限りそのタンクに貯蔵されてい
る水を用いるかの何れかにより再び付勢することができ
る。

一般的にある量の硼素を含むいわゆる原子炉系からの水
及び、同様に通常は水、特別の場合は硼素を含む水であ
る貯蔵タンクからの冷却用液体は、この冷却装置を閉じ
た回路で流れることに注目されたい。このためコンテポ
イ怜ント及び上述の冷却装置外部では如何なる汚染も生
じない。

本発明は上述の実施例に限定されるものでなく本発明の
範囲内で種々の変形例が可能であることを理解されたい
。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の好ましい実施例を示す図である。 １・・・・貯水タンク ２・・・・冷却用液体 ３・・・・ポンプ ４．５．８・・・・導管 −シ、 ６・・・・コンアポイメノト ７・・・・スプレー・マニホルド ９・・・・イジェクタ １１．１３・・・・パイプライン １８・・・・密封タンク ２１・・・・ベントパイプ ２３・・・・逆止弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉系を包み込むコンテインメントの外側に配置
   された冷却用液体貯蔵タンクと、少なくとも前記タンク
   から前記液体を吸引しその液体を前記原子炉系内へ放出
   する吸引放出手段と、前記タンクを前記吸引放出手段と
   連結する第１の液体用導管と、前記吸引放出手段から前
   記原子炉系内へ延びる第２の液体用導管と、前記コンテ
   インメントの下部における前記原子炉系の破断事故の際
   前記液体が少なくとも前記原子炉系内へ送られて後前記
   原子炉から前記液体と水を回収し、それらを前記吸引放
   出手段へ導いて冷却用液体の吸引排出を行なう、前記液
   体及びコンテインメントの水の回収排出手段と、前記液
   体及びコンテインメントの水の回収排出手段を前記吸引
   放出手段の上流で前記第１の導管へ接続する液体及びコ
   ンテインメントの水移送用の第１のパイプラインと、前
   記第２の導管を前記吸引放出手段の下流のところで前記
   液体及びコンテインメントの水の回収排出手段へ接続す
   る前記液体及びコンテインメントの水移送用の第２のパ
   イプラインと、前記導管及びノぐイブラインを介する前
   記液体及び水の流れを許容あるいは阻止するための弁よ
   り成ることを特徴とする原子力発電所の原子炉の安全冷
   却装置。 ２、前記吸引放出手段はポンプより成り、前記回収排出
   手段はイジェクタより成ることを特徴とする前記第１項
   記載の冷却装置。 ３、前記コンテインメントの」一方部分には、冷却用液
   体を前記コンテインメント内部でその体積の少なくとも
   大部分の」二へ放射する少なくとも１つのスプレー・マ
   ニホルドが設けられ、前記マニホルドには前記ポンプよ
   り冷却用液体が供給され、更に前記第２の導管の前記ポ
   ンプの下流側と前記スプレー・マニホルドを結ぶパイプ
   ラインをＡＬして成ることを特徴とする安全冷却装置。 ４．前記イジェクタと前記第１の導管を結ぶ前記第１の
   パイプラインには密封タンクが設けられ己、前記タンク
   の軸は木質的に垂直面内にあるように設置され、前記タ
   ンクの上部には前記イジェクタからの前記パイプライン
   を接続する開口が設けられ、前記タンクの下部には前記
   第１の導管へ延びる前記パイプラインを接続するための
   開口が設けられていることを特徴とする前記１〜３項の
   うち任意の１項に記載した安全冷却装置。 ５、前記タンクの最も高いレベル部分には、前記コンテ
   ィンメント内部へ延び前記パイプラインが前記冷却用液
   体及び水で充填された時前記タンクの頂部へ蓄積される
   気体あるいは汚染された蒸気を前記コンティンメントの
   ４内部へ逃すベントパイプが設けられていることを特徴
   とする前記第４項記載の安全冷却装置。 ６、冷却用流体を含み、少なくとも前記原子炉系内へ送
   られて後冷却される前記冷却用液体及び前記原子炉内の
   水と前記冷却用流体との間の熱交換を可能にする手段を
   具備して成ることを特徴とする前記第２〜５項のうち任
   意の１項に記載した安全冷却装置。 ７、前記冷却用液体貯蔵タンクと前記ポンプを連結する
   前記第１の導管は、前記冷却用液体及び水の前記ポンプ
   への流入は許容するがその逆方向の流れは阻止する逆止
   弁を具備し８、前記ポンプの下流の前記第２の導管と前
   記冷却用液体貯蔵タンクを接続する第３の導管と、前記
   第３の導管に設けられ前記安全装置の、使用時は間通常
   閉じた位置にあり、また前記ポンプの作動の確認あるい
   は前記冷却用液体貯蔵タンクが空の時そのタンクの充填
   を可能にする弁とを具備して成ることを特徴とする前記
   第２〜７項のうち任意の１項に記載した安全冷却装置。 ９、前記冷却用液体及び前記原子炉からの前記水は前記
   安全冷却装置内を閉じた状態で循環することを特徴とす
   る前記第１〜８項のうに任意の１項に記載した安全冷却
   装置。 １０、前記冷却用液体は水であることを特徴とする前記
   第１〜９項のうち任意の１項に記載した安全冷却装置。