JPS6222093A - 過圧バルブとしての液体受け器 - 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】 〔発明の産業上の利用分野〕 本発明は緊急時に受け器タンクに冷却材を導入するため
のノズル系を備えた原子炉、特に軽水原子炉あるいはヘ
リウム冷却高温原子炉における放射性の蒸気および／ま
たはガス用の過圧パルプ（Ｕ麺ｅ頭ｒｕｃｋｖｅｎｔｉ
ｌ）　　としての液体受け器に関する。

〔従来の技術〕

この種の設備の一つはＤＥ−ＰＳ２９３１１４０に記載
されている。この際、液体受け器は原子炉圧力容器およ
び／または原子炉保護容器と洗３浄サイクロンおよび乾
燥サイクロンより成る圧力軽減設備との間に設けられる
。圧力軽減設備は決定的に緊急時においてのみ用いられ
る。たとえば原子炉保護容器において冷却回路の気密が
こわれて大量の放射能で汚染された冷却材がもれる場合
等であ′る。これに対して正常運転時には原子カニ場は
少しばかり減圧で稼動され、従って人的および材料の保
全のために放射性ガスおよび蒸気の漏洩は防止されてい
る。圧力軽減設備は事故時に、これによって純粋な、す
なわち放射性成分を含まない冷１却、材１を大気中に放
出させるためのものであるから、従って該圧力゛軽減設
備は、故障のない反応過程においては、原子炉圧力容器
の雰囲気あるいは該原子炉圧力容器の通常の過圧パルプ
の廃ガス導管に対する過圧パルプとしての液体受け器か
らは適所されている。

技術的設備、特に保護容器の電子工学系全保護し、ある
いは故障時に保護容器をできるだけ速やかに再び使用で
きるようにするために、過圧パルプは約１ないし５ｏｘ
ｘｏ”ｐａという比較的広い正領域に対応すべきである
。原子炉の事故はその寿命内ではほとんど出会うことは
ないが、事故を確実に防止し、さらに全設備の補修と作
業継続全保証するための基準はあらかじめ定めて置かな
ければならない。

上記の間係において問題とすべき小さい圧に対する過圧
パルプとしては、ＤＩ−ＰＳ　２９３１１４０に液体受
け器、特に水受け器が記載されている。

このものは平らな液面上にあってガスおよび空気の捕集
空間の作用をする閉じた受け器タンクより成り、該受け
器タンクは液面下に冷却材ガスあるいは冷却材蒸気導入
用の噴射系を備えている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

機械的バルブおよび隔膜を必−要としない、このような
液体受け器は、その信頼性、精密さおよび監視を必要と
しない点で高く評価できるが、圧が小さい場合は次のよ
うな欠点がある。即ちょ第４よや。、。、エアゆ、。よ
、８□ケ、。　　　′しろ場合によっては過圧によって
生じる熱蒸気で加熱されて蒸発してしまう。非凝縮性気
体は受け器を経てのみしみ出し、場合によってはこれを
加熱するが、一方水蒸気は完全に凝縮し、これによって
液体は加熱される。

熱蒸気あるいは非常に高温の非凝縮性ガスを扱う場合は
、液体受け器内の液体は比較的速やかに蒸発することが
望ましい。しかし湿った蒸気が受け器に入ると、当然液
量が増加し、蒸発は期待できない。完全凝縮に向うよう
な凝縮は望ましくない。受け器に対する要件はこれに続
く精製設備が極大にはたらくこと、即ち次の課題を満た
すことである。

蒸気および／またはガスの正常運転時においては閉じて
いる小さい圧に対して過圧パルプとして働くこと、 系の圧が徐々に上昇する場合、蒸気の凝縮あるいは非凝
縮性ガスのしみ出しおよび冷却を許、すこと、 熱蒸気の場合は圧が急激に上昇すると受け器内の液体の
蒸発および噴き出しをおこすこと（湿った蒸気の場合は
受け器は最も速やかに作動すべきであり、熱ガスの場合
は受け器の作動は必要ではないが、この場合も不都合は
ない）、および その時の蒸気の状態如何にかかわらず、水ハンマーの現
象は常に確実に防止すべきこと。

はじめの二つの課題は特に工夫してつくった受け器でな
くても満たされる。熱あるいは湿蒸気の場合は本質的に
困難である。この際水ハンマーを避けなければならない
から、ＤＩ−ＰＳ２９３１１４０に記載のとおりノズル
整径で受け器の水中に蒸気を吹き込むべきである。これ
には次のような利点がある。すなわち多数の小さな打撃
に続く液体ハンマーが騒音奮発するのを、しゆりしゆつ
というささやき音にかえることができる。しかしこれに
はまた湿蒸気の場合は高温になると水ハンマーが次第に
いちじるしくなシ、装置が水浸しになるという決定的な
欠点がある。

液体受け器タンクとして水を満たしたＵ−形の曲った管
を用いる場合は、作業の安全性ならびに監視を必要とし
ない利点はあるが、圧力がはじめに定めた値より短時間
大きくなっても水が噴き出す欠点がある。さらに冷却材
の流出速度に比較的小さい差があっても、この種の受け
器からは水が容易に流出する。その上、冷却材が水の場
合は、短時間の圧上昇があるか、あるいはさらに流出速
度が比較的小さい時は、Ｕ−字管の上昇枝に前記の水ハ
ンマーの現象が生じる０ 〔問題を解決するための手段〕 本発明の課題は次のような液体層は器を形成するにある
。即ち該液体層は器は短時間の圧上昇あるいは僅かな液
流出によってはその遮断能力を失うことなく、むしろ故
障時にはじめてその変化を停止させて系を安定にするこ
と、およびこの際設備がガス、湿蒸気、熱蒸気あるいは
ガス−蒸気混合物のいずれＫよって作動するかには関係
なく、受け器から液体全噴出させ得るにある。本発明の
課題は液体層は器に冷却材を導入するための垂直軸をも
った噴射リング、およびサイクロン作用を得るために該
噴射リングのほぼ切線方向に設けたノズル群よシ成るこ
とを特徴とするすでに述べた液体層は器によって解決さ
れる。受け器タンク内に流れの方向に設ケラれたトラン
ペ”ｐト−状のノズル群は上方に斜に開口し、さらに該
昼は器タンクはほぼ円°錐台形のマントルを持ちその底
部に噴射リング金量くようにすることが望ましい。

本発明装置の構造はさらに後に実施例に基づいて詳細に
述べる。

〔作　　用〕

本発明によって作用時においては液体層は器にサイクロ
ン作用がおよぼされ、これによって加えられろ過圧に基
いて受け器内の液体が次第罠流出する。その結果、まず
流−れ込む蒸気による液体層は器内におけるはｔ！環状
の液流の助けによって蒸気と液体との混合が行なわれ、
従って又受け器全体への凝縮熱の分配が進行する。

特に噴射リングのノズルによってもたらされる　　　　
ｒサイクロン作用によって受け器タンク中の液体が回転
し、従って当初水平であった液面はサイクロン作用にも
とづく遠心力によって程度の差はあるけれども漏斗状に
変化し、当初受け器タンク中にあった液体の一部は加え
られた過圧の程度に応じて流出する。このことはさらに
、過圧が増加すると共に好都合にも凝縮が減少し、従っ
て受け器中のガスおよび／または蒸気の圧損失も減少す
るという利点をもたらす。その理由は噴射リングのノズ
ルから出る蒸気流が受け器タンクの液体をはじめの静止
液面までではなく回転液面まで流し出せばよいからであ
る。冷却部材蒸気は従って今や短かくなったノズルから
回転液面に至る距離を実質晶に凝縮をおこすことのない
うすい液層として流れて行く。従って噴射系は蒸気を確
実に凝縮させるという意味ではなく、受け器タンクにお
ける液体の回転速度が極大になるように設けられなけれ
ばならない。したがって比較的少数の大きくてしたがっ
て寿命の長いノズルで十分である。これらのノズルから
出る蒸気流は速い回転速度によってそれ自身回転してい
る受け器内の液体上の液体層として実際的に凝縮をとも
なうことなく、流れ去るこ七ができる。

〔実施例〕

以下発明の一つの実施例を示す図面に基いて本発ＦＪｉ
Ｊｔ−さらに詳細に説明する。

第１図において、原子炉圧力容器および／または原子炉
保護容器につらなる冷却材輸送導管ｌが、その出口２を
経て、液体または水の受け器３ｔ−収容する受け器タン
ク４の静的液面５以下の部分に連結されている。静止状
態において原子炉保護容器が適当な減圧に保持されてい
る場合は、この実施例における受け器タンク４内の液面
５は冷却材輸送導管１の液面６よシ低い。

受け器タンク４はガスあるいは空気捕集タンク７中にあ
シ、該空気捕集タンクは出口８によって洗滌設備につら
なるとともに、出口９によってその上部に設けられた冷
却材導管につらなっている。

冷却材輸送管１の出口２には、受け器）ンク４の底部１
０に接して（底部１ｏに対して）垂直な軸１２を持った
噴射リング１１が設けられている。第１および２図に示
すとおり、噴射リング１１は一部のノズル１３を備え、
該ノズル群１３は噴射リング１１の切線方向にあって、
第１図の矢印１４のように上方に斜に開口している。ノ
ズルの傾斜および内径、ならびにその他の設備の大きさ
は目的に応じて実験によって問題なく定めることができ
る。

噴射リング１１のノズル１３が冷却材の放出によって駆
動されると、液体受け器３の液体は中心軸１２のまわり
全回転しはじめる。サイクロン作用およびこれによって
生じる遠心力によって、受け′器３内の液体は受け器夕
／り４の例えばほぼ円錐台状の器壁に衝突し、従って静
止状態では水平な液面５はほぼ漏斗状の回転液体面１５
にかわり、受け器３の液体の一部１６は受け器タンク４
の上縁１７を越えて放出される。

上縁１７は外部に向って折シまげであってもよい。液量
の減少および静止液面５の回転液面１５への移行によっ
て、ガスおよび／または蒸気混合物の受け器３内の液体
への凝縮は（好都合にも）減少し、同時に急速な圧損失
の回避が達成できる。ノズル１３から矢印１４の方向に
発生する蒸気の流れは砿はや受け器３の静的液面５に達
する必要はなく雇るから、問題の解決°に有害なような
水蒸気の凝縮による受け器３内の液体の加熱は避けられ
、むしろノズル１３から回転液面１５への短い距離の間
に実質的に凝縮することのないうすい液層がつくられる
。

空気捕集夕／り７の内部には液体受け器３の上部に液滴
分離設備１８ｔ−毀けるのが有効で、これによってノズ
ル１３から流出するガスあるいは蒸気に１もなう液体が
冷却材出口９から逃れ去るのが防止できる。

受け器内の水が回転していない時は、比較的急激な撹乱
によって水ハンマーの現象が生じるおそれがあり、この
ことは特に純蒸気の場合にいちじるしい。しかしこれに
は噴射リング１１　　　　　　’および冷却材輸送導管
１中における水量が重要な意味をもつ。水は流れてくる
蒸気によって押しのけられてノズルから射出されるもの
であシ、その際すでに受け器内の液体の回転が起シ得る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体受け器によって作動する本発明の過圧バル
ブの一例の断面図であり、第２図は第１図の装置におけ
る噴射系を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　受け器タンク（４）に冷却材を導入するための噴射
   リング（１１）を備え、該噴射リング（１１）は垂直軸
   （１２）をもつとともに、サイクロン作用を得るために
   ほぼその切線方向に設けられたノズル群（１３）をもつ
   ことを特徴とする、緊急時に受け器タンク（４）に冷却
   材を導入するためのノズル系を備えた原子炉、特に軽水
   原子炉あるいはヘリウム冷却高温原子炉における放射性
   の蒸気および／またはガス用の過圧バルブとしての液体
   受け器。 ２　噴射リング（１１）のノズル（１３）が上方に斜め
   に開口していることより成る特許請求の範囲第１項に記
   載の液体受け器。 ３　受け器タンク（４）がほぼ円錐台形のマントルを備
   えていることにより成る特許請求の範囲第１あるいは２
   項に記載の液体受け器。 ４　噴射リング（１１）が受け器タンク（４）の底部に
   設けられ、該噴射リング（１１）の外径がほぼ該タンク
   （４）の底部直径に等しいことより成る特許請求の範囲
   第３項に記載の液体受け器