JPS61118686A - 軽水冷却型原子炉 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、ほう酸水の濃度により出力の制御を行なうよ
うにするとともに、特に原子炉主要部の組み立て、分解
時の作業性を考慮した軽水冷却型原子炉に関するもので
ある。

「従来の技術」 ほう酸水の濃度により出力の制御を行なうようにした軽
水冷却型原子炉は、万一、内部温度の異常」１昇が生じ
たときに、炉心の付近とその周囲のプール水との温度差
等によって、流体の比重の差が生じ対流を起こす現象を
利用して、プール水であるほう酸水を炉心に送り込むこ
とにより、原子炉を自然停止状態に導くようにしたもの
で、いわゆるフールプルーフ式となっており、近年、原
子力発電プラントの都市接近等の立地条件を十分考慮し
なければならないところから、注目されている。

その従来構造例について、第３図及び第４図に基づき説
明すると、ほう酸水からなるプール水Ｗを収納するため
の圧力容器３１は、厚いプレストレストコンクリート壁
によって構成されるとともに、圧力容器３１のライナ３
２の中に炉心３３が設けられ、該炉心３３は二重構造の
外側ケース３４及び内側ケース３５で囲まれ、また、二
重ケース３４・３５の上部に二重筒体３６・３７が連設
され、内側ケース３５は二重筒体３６・３７の間の環状
流路３８に、二重ケース３４・３５の間の環状流路３９
は連通管４０を経由して内側筒体３７に接続され、外側
筒体３６の上部は熱交換器（蒸気発生器）４１の一次冷
却水入り口４２に、内側筒体３７の」一部は熱交換器４
１の一次冷却水出口４３にそれぞれ接続されている。ま
た、熱交換器４１の下部には、一次冷却水を強制循環さ
せるためのポンプ４４が設けられている。

そして、二重筒体３６・３７の上方位置には、一次冷却
水入り口４２及び出口４３への配管を貫通状態に支持す
るためのプレナノ８用ケーシング４５が設けられるとと
もに、該ケーシング４５の４二にカバー４６が取り付け
られ、さらに、前記圧力容器３１等の上部に遮蔽蓋４７
が配設された構造である。

このような構造を有する原子炉を運転状態とすると、第
３図に実線の矢印で示すように、一次冷却水が炉心３３
、内側ケース３５、環状流路３８、一次冷却水入り口４
２、熱交換器４１、一次冷却水出口４３、内側筒体３７
、連通管４０、環状流路３９、炉心３３を経由する循環
流となり、このとき、プレナム用ケーシング４５の中に
液面レベルＷＬＩが、また、カバー４６の中に液面レベ
ルＷＬ２がそれぞれ形成される。

一方、運転停止状態とすると、第３図に破線の矢印で示
すように自然循環が生じる。即ち、一次冷却水が炉心３
３、内側ケース３５、環状流路３８、プレナム用ケーシ
ング４５の下部開口、外側筒体３６等の周囲であるプー
ル水Ｗ１外側ケース３４の下部間１］、炉心３３を経由
する循環流となり、このとき、ほう散水の濃度の高いプ
ール水Ｗが順次炉心３３に供給、されることにより、核
***反応が抑制されて自然停止に導かれるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらＪ前記従来例では、熱交換器４１の一次冷
却水入り口・出口４２・４３がプレナム用ケーシング４
５を貫通した状態の配管により連結されているため、原
子炉主要部の組み立て及び分解時に、両筒体３６・３７
それぞれのに部と熱交換器４１とが係わり合一で、作業
工程順が限定されることになり、　　　　）並行作業の
進行を妨げるとともに、作業工程が長くなり、工事コス
トの上昇を招き易い。また、原−３＝ 子炉の運転開始後における定期検査時、燃料交換時等に
は、作業が長時間に及ぶため、作業員の被曝線量が多く
なり易い等の問題点が生じる。本発明は、これらの問題
点を有効に解決することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、炉心の上部において、一次冷却水を」１方に
導くライザ管と熱交換器の一次冷却水入り口とを直接連
結する如くするとともに、ライザ管の上方に熱交換器と
分離した状態の上部プレナム用ケーシングを配設し、こ
れらの間に上部境界を形成するようにしたものである。

「作用　」 加熱状態の一次冷却水の」−昇流により、圧力ガス室と
の間に液面を形成して、圧力の平衡状態を作るとともに
、上部境界を経由する一次冷却水の流量を調整し、また
、組み立て分解時には、熱交換器と無関係に上部プレナ
ム用ケーシングを取り付けあるいは引き抜きし得るよう
になし、さらに、ライザ管のに部開口の開放を容易にす
るものである。

「実施例」 第１図及び第２図に示すように、本実施例における軽水
冷却型原子炉は、圧力容器１が、鋼製とされるとともに
その」一部に、胴部よりも直径を狭めた状態の機器搬入
口２が設けられている点、熱交換器（蒸気発生器）３の
一次冷却水入り口４が上部に、また、一次冷却水出口５
が下部に位置をずらして配設されている点、熱交換器３
の一次冷却水出口５と炉心６の上部との間に、これらを
連通ずるとともに一次冷却水出口５よりも下方に位置す
る一次冷却水出ロ用プレナム部７が連設されている点、
一次冷却水出ロ用プレナム部７に一次冷却水を下方に付
勢するジェットポンプ８が配設されている点、炉心６の
上部に一次冷却水入り口４に連通するライザ管９が設け
られるとともに、該ライザ管９の開口」１部に、熱交換
器３と分離した状態とされ、かつ、」１方に引き抜き可
能な上部プレナム用ケーシング１０が配設されている点
等が、第３図及び第４図の従来例と著しく相異するもの
である。

これらの詳細について説明すると、前記圧力容ｉｆは、
その壁の厚さが例えば数百ｍｍで耐圧性を有する一体構
造とされるとともに、第１図に示すように、上部にのみ
配管貫通部が設けられ、また、機器搬入口２には、これ
を閉塞するための半球状の上蓋１１が取り付けられると
ともに、該上蓋１１と前記上部プレナム用ケーシング１
０との間に、キャップ１２が介在させられており、該キ
ャップ１２は、ボルト１３等により上蓋１１の内面に一
体に取り付けられて、上蓋１１と一緒に前記機器搬入口
２から外されるとともに、この中の圧力ガス室１４に液
面レベルｗ１，２が形成される構造である。

前記熱交換器３は、圧力容器ｌの中に、第２図に示すよ
うにライザ管９の回りに等間隔で複数配設され、一次冷
却水と熱交換される二次冷却水の入り口１５及び出口１
６が、圧力容器１の上部鏡を貫通して設けられ、また、
前記一次冷却水出ロ用プレナム部７に挿入されたジェッ
トポンプ８の出口付近と炉心６の下方との間が、炉心入
りロプレナム部１７とされ、これらが下部プレナムケー
ンング１８により囲まれた構造である。なお、下部プレ
ナムケーシング１８の下部開口と、圧力容器１の下鏡部
付近との間は、下部プレナム部１９となっており、該下
部プレナム部１９と炉心入りロプレナ５ム部１７との間
は、一次系外のプール水（ほう酸水）Ｗの緩やかな通過
を許容するための下部境界２０とされている。

前記炉心６の周囲には、炉心用ケーシング２１が設（Ｊ
られて、その上部が前記ライザ管９に１．その下部開口
が炉心入りロプレナム部１７に、それぞれ連通状態に接
続される構造である。

前記ジェットポンプ８の駆、動部２２は、下部プレナム
ケーンング１８の外側等に設けられるとともに、一次冷
却水出ロ用プレナム部７を充満している一次冷却水の一
部をジェットポンプ８の駆動流として利用し、一次冷却
杢に下方への付勢力を付与するものであり、第２図例で
は各熱交換器３の間に４基設置されており、ジェットポ
ンプ８は駆１動部２２の１基当たり複数台設置されてい
る。

前記上部プレナム用ケーシング１０は、その外径が機器
搬入口２の内径よりも小さく形成されて、機器搬入口２
を経由して」一方へ引き抜き可能とされるとともに、そ
の下部開口付近には一次冷却水及びプール水Ｗの緩やか
な通過を許容するための上部境界２３が設けられている
。

なお、一次冷却水出ロ用プレナム部７には、圧力容器ｌ
の上部鏡を貫通してプール水／純水置換系２４が接続さ
れる。また、図中符号２５はプール水冷却器、符号２６
は前記」二蓋１１のエア抜き、符号２７は、キャップ１
２・液面ＷＬＩ・液面ＷＬ２で形成される前記圧力ガス
室１１に外部より接続されている圧力制御系及び蒸気逃
し系統の接続管である。

このような構造を有する軽水冷却型原子炉を運転状態と
すると、第１図に実線の矢印で示すな循環系となる。即
ち、一次冷却水が炉心６、ライザ管９、一次冷却水入り
口４、熱交換器３、一次冷却水出口５、一次冷却水出ロ
用プレナム部７、ジェットポンプ８、炉心入りロプレナ
ム部１７、炉心６を経由する循環流となり、このとき、
上部プレナム用ケーシング１０の中に液面レベルＷＬＩ
が、また、キャップ１２内の下面周辺部に液面レベルＷ
Ｌ２がそれぞれ形成され、液面レベルＷＬＩは、水温に
基づく比重差により液面レベルｗｌ、２よりも若干」一
方に位置することになる。このような循環流は、加熱状
態の一次冷却水が上昇流となるとともに１．冷却された
一次冷却水を下降流とする単純な流れを構成する。

一方、軽水冷却型原子炉を運転停止状態とすると、第１
図に破線の矢印で示すような自然循環が生じる。即ち、
一次冷却水が炉心６から、ライザ管９、上部境界２３１
．ライザ管９の周囲であるプール水Ｗ１下部プレナム部
１９、下部境界２０、炉心入りロブレナム部１７、炉心
６を経由する第１の循環流となるとともに、原子炉運転
時と同様に、熱交換器３を経由する第２の循環流も生じ
る。このとき、ほう酸水の濃度の高いプール水Ｗが順次
炉心６に供給されて、当初の純水に混入することにより
、核***反応が抑制されて自然停止に導かれるのである
が、熱交換器３を経由する循環流の存在により、圧力容
器１の内部を有効に活用した冷却が行なわれ、速やかに
放射性物質の核崩壊熱を除去し得ることになるものであ
る。

また、上部プレナム用ケーシング１０は、熱交換器３と
の機械的な連結がなされていないため、ライザ管９に対
しての取り付け、あるいは、上方への引き抜き作業が、
熱交換器３から分離した状態で任意に行ない得ることに
なる。かつ、上部プレナム用ケーシングｌＯをライザ管
９から引き抜くことにより、ライザ管９の上部開口を開
放することができるので、ライザ管９の中の作業、炉心
６の作業等が実施し得るものである。

なお、原子炉運転時には、ジェットポンプ８による循環
の促進が行なわれるとともに、原子炉停止時には、ジェ
ットポンプ８の運転が停止しても、ジェットポンプ８の
特性上、熱交換器３を経由する循環流路の構成を妨げる
ことがない。また、炉心６の上下の空間を利用して、制
御棒による原子炉の出力制御機構を付加することもでき
る。

「発明の効果」 断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。

以上説明したように、本発明によれば、次のような優れ
た効果を奏することができる。

■熱交換器の一次冷却水入り口とライザ管とを直接連結
するとともに、上部プレナム用ケーシングは、ライザ管
に対して熱交換器と独立した状態で抜き差しできるよう
に取り付けられているため、原子炉主要部の組み立であ
るいは分解作業に際して、熱交換器との係わりがなくな
り、作業工程順の融通性と並行作業性とが向上して、作
業工期の短縮を図ることができる。

■上部プレナム用ケーシングを上方に引き抜くことによ
り、ライザ管の上部開口を容易に開放し得るため、炉心
上部等の作業性を向上させることができる。

■熱交換器と炉心との連結構造の単純化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軽水冷却型原子炉の一実施例を示す縦
断面図、第２図は第１図の■−■線矢視図、第３図は軽
水冷却型原子炉の従来例を示す縦１・・・・・・圧力容
器、２・・・・・・機器搬入口、３・・・・・・熱交換
器、４・・・・・・一次冷却水入り口、５・・・・・・
一次冷却水出口、６・・・・・・炉心、７・・・・・・
一次冷却水出ロ用プレナム部、８・・・・・・ジェット
ポンプ、９・・・・・・ライザ管、１０・・・・・・上
部プレナム用ケーシング、１２・・・・・・キャップ、
１４・・・・・・圧力ガス室、２３・・・・・・上部境
界、Ｗ・・・・・・プール水。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ほう酸水中に炉心及びその一次冷却系用熱交換器を埋設
   し、ほう酸水の濃度により出力を制御する軽水冷却型原
   子炉において、炉心の上部に一次冷却水を前記熱交換器
   の一次冷却水入口に導くライザ管を設け、該ライザ管の
   開口上部に、前記熱交換器と分離させられるとともに上
   方に引き抜き可能な上部プレナム用ケーシングを配設し
   たことを特徴とする軽水冷却型原子炉。