JPH01193696A - 原子炉格納容器の空気調和装置 - Google Patents

原子炉格納容器の空気調和装置

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JPH01193696A
JPH01193696A JP63016989A JP1698988A JPH01193696A JP H01193696 A JPH01193696 A JP H01193696A JP 63016989 A JP63016989 A JP 63016989A JP 1698988 A JP1698988 A JP 1698988A JP H01193696 A JPH01193696 A JP H01193696A
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米田 吉之
Shigeki Karashi
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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、沸騰水型原子力発電所格納容器の空気調和装
置に係り、特に格納容器内雰囲気の温度分布均一化に好
適な空気調和装置に関する。
〔従来の技術〕
従来例を第10図に示す。第10図は沸騰水型原子力発
電所格納容器内の空気調和装置を示す。
1は格納容器、2は原子炉圧力容器、5はダクト、6は
環状吹出ダクト、7は環状吸込ダクト、8はブロワ、9
は冷却器である。格納容器1内には、原子炉圧力容器2
.主蒸気配管11.再循環配管。
給水配管等の発熱体があるため、空気調和装置を設けて
、雰囲気温度の均一化を図っている。第10図では簡略
化のためこれら配管のうち主蒸気配管11のみを示す。
ブロワ8及び冷却器9は第10図に示すように格納容器
1下部にそれぞれ3台、上部に3台設けられており、通
常運転では下部2台、上部2台のブロワ8及び冷却器9
を使用する。格納容器1内には環状吹出ダクト6及び環
状吸込ダクト7が設けられ、これらのダクトはガンマ線
遮蔽体3より外側に同心円状に配置される。
空気調和装置内の空気の流れは2ケースある。発熱する
原子炉圧力容器2及び、主蒸気配管11等から熱を得た
空気は上昇流となり、格納容器1上部の環状吸込ダクト
7uより吸込まれ、ダクト5を通り冷却器9Q及びブロ
ワ8Qにより冷却され、格納容器1の下部環状吹出ダク
ト6Qから格納容器1下部へさらに制御棒駆動エリア4
及びガンマ線遮蔽体エリア10にも吹出される。もう一
つの流れは次に示す通りである。格納容器1上部の冷却
器9uの排気口より吸込まれた空気は、冷却された後、
ブロワ8uを介して環状吹出ダクト6uより吹出される
。このように、原子炉圧力容器2及び主蒸気配管11等
の発熱体は、環状吹出ダクト6u、6Q、制御棒駆動エ
リア4及びガンマ線遮蔽体エリア10から吹出す冷風に
より冷やされる。従来の方法では格納容器1の下部に低
温空気領域が滞りやすく、格納容器1上部には高温空気
領域が滞りやすい。格納容器雰囲気の運転温度の高温側
上限値は、ケーブル、計装品等の電気品の信頼性を維持
するために設けられ、低温側下限値は配管の結露を防止
するために設けられる。配管が結露すれば、塩化物等が
配管に付着しやすくなり、配管の腐食等の恐れがあった
。配管の結露を防止するためには、雰囲気の温度を制御
すると同時に温度を前述の低温側下限値以上とする必要
があり、先述の高温側上限値を踏まえて、格納容器1の
雰囲気温度を所定の制御温度内に維持する必要がある。
なお、この種の装置として関連するものには例えば特開
昭54−71291 、特開昭54−121390.特
開昭57−136191 、特開昭62−64988等
が挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は格納容器雰囲気の温度分布均一化の点に
ついて充分な配慮がなされておらず、格納容器下部に低
温空気領域が、格納容器上部に高温空気領域が発生しや
すいという問題があった。
また設備の合理化の点についても充分な配慮がされてい
ない。
本発明の請求項第1項の目的は、格納容器内雰囲気の温
度分布を均一化し、合理化した空気調和装置を提供する
ことにある。
請求項第2項の目的は、請求項第1項の目的に加えて吹
出口温度を吹出口ごとに変化させてより一層温度分布を
均一化する点にある。
請求項第3項の目的は、請求項第2項の目的に加えて、
流量調整による吹出口温度調整により最も良好なら温度
分布を得る点にある。
請求項第4項の目的は、請求項第2項の目的に加えて吸
込口側と各吹出口側のダクト断面積を変更して温度分布
を最も良好なる温度分布にする点にある。
〔課題を解決するための手段〕
請求項第1項の目的を達成する第1の手段は、冷却器と
送風機と風道で構成する一連の風路を有する原子炉格納
容器の空気調和装置において、原子炉圧力容器と遮蔽体
の隙間部と、圧力容器下部の制御捧酩動領域を、送風機
を介して風道で連結し、格納容器上部位置に前記風路の
第1の吹出口を設け、前記吹出口より下方に送風機で流
動される風の第2の吹出口を設け、前記第2の吹出口よ
り下方に前記風路の第1の吸込口を設けた原子炉格納容
器の空気調和装置である。
請求項第2項の目的を達成する第2の手段は、上記第1
の手段に加えて、第1の吸込口から第1の吹出口に向っ
て送風機、冷却器の順に風道で連結し、送風機出口と第
2の吹出口を風道で連絡し、さらに冷却器出口と第2の
吹出口を風道で連結した原子炉格納容器の空気調和装置
である。
請求項第3項の目的を達成する第3の手段は、上記第2
の手段に加えて、冷却器出口と、第2の吹出口間に風量
調整弁を設けた原子炉格納容器の空気調和装置である。
請求項第4項の目的を達成する第4の手段は、上記第2
の手段に加えて、第1の吸込口と第1の吹出口間を連結
する風道の風路断面積を最大とし、冷却器出口と第2の
吹出口間を連結する風道の風路断面積を、前記第1の吸
込口と第2の吹出口間の連結風道の風路断面積より小さ
くし、送風機出口から、前記冷却器出口と第2吹出口間
の連結風道とを結ぶまでの風道の風路断面積を前記2つ
の風道の風路断面積より小さくした原子炉格納容器の空
気調和装置である。
〔作用〕
上記第1の手段では、原子炉圧力容器と遮蔽体の隙間部
と制御棒駆動領域を風道と送風機とで連結し、その送風
機を駆動することにより原子炉圧力容器の発熱に伴う上
昇流を加速させる。そして送風機により第1の吹出口よ
り冷却器を通って吹き出された冷却風により格納容器上
部に到達した温度の高い空気を冷却し、降下させる循環
流とする。さらに、格納容器中間高さ位置の第2の吹出
口より発熱配管群に吹出す構造とすることにより、前述
の遮蔽体外側壁を沿って下降する流れに伴う二次流れを
促進させ、中間高さに存在する機器や配管群を囲む二次
循環流を形成することにより、高さ方向における温度分
布が均一化できる。
第2の手段では、第1手段の作用に加えて、冷却器から
の冷却済風と冷却未済風とか混合されて適度な温度にな
った風が第2の吹出口より吹き出て温度の均一化が成さ
れる。
第3の手段では、第2の手段の作用に加えて、風量調整
弁により、冷却済風と冷却未済風との混合割合を調整し
てより一層精度の良い温度均一化が成される。
第4の手段では、第2の手段の作用に加えて、各所への
風路の断面割合を変化させて各吹出口からの風量割合を
変えて温度均一化し易い吹出風量関係を維持している点
に特徴がある。
〔実施例〕
以下、本発明の各実施例を第1図〜第9図に基づいて説
明する。
第1図において、格納容器1内で原子炉圧力容器2はガ
ンマ線遮蔽体3に囲われている。6uは環状の吹出ダク
トで、7Qはそれに通じる環状吸込ダクトである。8は
ブロワ、9は冷却器、14は風量調整弁である。但し、
8のブロワ及び9の冷却器は各々3台設置し、運転の場
合各2台を使用する。原子炉圧力容器2周囲のガンマ線
遮蔽体エリア10と制御捧邪動エリア4をダクト5で連
結し、制御捧訃動エリアを吸込口とし、このダクトの中
間にブロワ8cを設ける。格納容器1上部位置に上部環
状吹出ダクト6uを、中間位置に中間部環状吹出ダクト
6mを、下部位置に下部環状吸込ダクト7Qを設ける。
下部環状吸込ダクト7Ωと上部環状吹出ダクト6u間を
ダクト5で連結し、そのダクトの途中にブロワ8と冷却
器9を第1図のように配置する。ブロワ8の出口と中間
部環状吹出ダクト6mを連結し、さらに冷却器9出口と
中間部環状吹出ダクト6mを風量調整弁14と逆止弁1
3を介して連結する。
第2図は、上部の環状吹出ダクト6uの配置例を示した
ものである。このダクト6uはガンマ線遮蔽体3を同心
円状に囲んで配置している。上部環状吹出ダクト6uに
は複数個の開口部15があり、環状吹出ダクト6u内を
通る空気は開口部15から格納容器1内に吹出される。
他の中間部環状吹出ダクト6m及び下部環状吸込ダクト
7Qも同様にガンマ線遮蔽体3を円心円状に囲む配置と
なっており、それぞれのダクトの内側垂直面又は下面に
複数個の開口部15を設けている。
第3図は、制御捧駆動エリア4とガンマ線遮蔽体エリア
10間の連結ダクト5及びブロワ8の配置例を示したも
のである。ブロワ8cはガンマ線遮蔽体3の外側に設け
る。ガンマ線遮蔽体3では、複数のダクト5貫通孔を設
け、制御棒即動エリア4とプロワ8C間、及びガンマ線
遮蔽体3とプロワ8c間をダクト5で連結する。
第4図は、第1図の実施例における空気の流れを示した
ものである。第4図において発熱源は原子炉圧力容器2
及び主蒸気配管11等であり、これらの表面は通常保温
材で覆っている。配管については他に給水配管、再循環
配管等の発熱配管群領域16があり、第4図では簡略し
て示している。
原子炉圧力容器2周囲のガンマ線遮蔽体エリア10の空
気は原子炉圧力容器2からの発熱に伴う浮力の影響を受
けて上昇流となる。この上昇流は、制御棒駆動エリア4
からブロワ8Cにより強制流入する空気によりさらに加
速される。格納容器1上部に上昇した温度の高い空気は
、格納容器1の上部環状吹出ダクト6uからの冷たい空
気により冷却される。この冷却された空気は発熱源の少
ないガンマ線遮蔽体3の外側の表面近傍を下降し、制御
棒駆動エリア4の入口12から制御捧郭動エリア4に流
入し、ブロワ8Cを介して再びガンマ線遮蔽体エリア3
内に流入する。このようにしてガンマ線遮蔽体3を囲ん
だ空気循環流が形成する。
一方、主蒸気管11を含む配管群領域16では配管群か
らの発熱に伴う浮力の影響を受けて近傍の空気は上昇す
る。これらの上昇流は、格納容器1の上部環状吹出ダク
ト6u及び中間部環状吹出ダクト6uから吹出す冷たい
空気により冷却される。
格納容器1上部環状吹出ダクト6uから吹出す空気は、
冷却器9を介しているのに対し、格納容器1の中間部環
状吹出ダクト6mから吹出す空気は、冷却器9出口とブ
ロワ8出口の空気を混合したものであり、前者に比べて
後者の空気の方が温度が高くかつ風量が少ない。中間部
環状吹出ダクト6mを設けることにより、部分的なチャ
ンネルフローを抑制し、全体として緩やかな上昇流を形
成するものであり、第4図のような二次流れを形成する
このように2つの大きな循環流を形成することにより格
納容器1内の温度分布を均一化しようとするものである
第5図は、空気調和装置の一部を示したものである。1
4は風量調整弁、13は逆止弁である。
ブロワ8.冷却器9と上部環状吹出ダクト6uを結ぶダ
クト5の風路断面積が最も大きい。冷却器9、風量調整
弁14.逆止弁13及び中間部環状吹出ダクト6mを結
ぶダクト5の風路断面積は、前記ダクトの風路断面積よ
り小さい。さらにブロワ8と中間部環状吹出ダクト6m
を結ぶダクト5の風路断面積が最も小さいものとする。
風量調整弁14の開度を調整することにより上部環状吹
出ダクト6uと中間部環状吹出ダクト6mへの風量を調
整する。風量調整弁14の開度を変えたときの、上部環
状吹出ダクト6u及び中間部環状吹出ダクト6mからの
風量特性を第6図に示す。第5図におけるダクト51,
515aの風路断面積の大きさを異なったものとするこ
とにより、風量調整弁14により上部環状吹出ダクト6
u及び中間部環状吹出ダクト6mへの風量を調整できる
。また同時に中間部環状吹出ダクト6mにおいては、冷
却器9からの風量が変わるので吹出空気の温度を第6図
(b)のように変えることが可能となる。
第7図は吹出口及び吸込口の格納容器高さ方向における
設置方法と配管群近傍の高さ方向における温度分布の関
係を示したものである。(a)は従来例を示したもので
あり、(b)は格納容器上部に環状吹出ダクト6uを、
下部に環状吸込ダクト7111を設けた場合を示す。(
c)は(b)のケースに中間部環状吹出ダクト6mを設
けたものである。(b)では配管群の発熱の影響を受け
て、格納容器高さの中間部付近で温度が高くなる。
(c)では、中間部に吹出口を設けることにより、高さ
方向の温度分布を均一化する。
第8図は風量!191弁14を動作させたときの配管群
近傍の高さ方向における温度分布を示したものである。
第8図の(a)は風量調整弁14が所定の開度を保持し
、中間部の温度が制御温度より高く、上部の温度が低く
なった場合を示し、(b)は(a)の温度分布を制御範
囲内にするために風量調整弁14を開操作した場合を示
す。(b)では風量調整弁14をより開くことにより、
第6図の(a)(b)の特性に従って、中間部環状吹出
ダクト6mの吹出風量を増加し、吹出温度は下がる。さ
らに上部環状吹出ダクト6uの風量は減り、(b)のよ
うな温度分布を得る。
次に第8図の(c)のケースは格納容器上部の温度が制
御範囲より高くなり、下部の温度が低くなった場合を示
す、この場合には風量調整弁14をより閑にすることに
より、上部環状吹出ダクト6uの風量を増加させ、中間
部環状吹出ダクト6mの風量を減少する。これらのこと
により、格納容器高さ方向の温度分布は(d)のように
できる。第8図の例では、格納容器内の総発熱量は一定
とした。原子炉定格出力運転時には、配管群や原子炉圧
力容器からの総発熱量は一定と考えてよく、ケース(a
)やCG)のように部分的な温度変動を考えれば充分で
ある。
第9図は第8図の温度制御を実現するための制御ブロッ
ク図である。温度が制御範囲を超えたとき、温度に関連
するプロセス量を弁操作により変え、温度を制御する。
この方法は一般的であり、容易に実現できるものである
。−例を第9図に示す、17は温度検出器、19はコン
パレータ。
25はモータ、27は弁駆動装置である。温度検出は格
納容器の上部、中間部及び下部位置の3ケ所とする。コ
ンパレータ19は2つのアナログ量を比較し、アナログ
量の差が正となったときのみ出力信号“1″を出力する
ものとする。モータ25は正転・反転の回転をするもの
とし、弁駆動装置27はモータが正転回転のとき開動作
をし、モータが逆回転のとき閉動作をするものとする。
AND回路21.インバータ22及びAND21z。
213は上記正転・反転を同時に作動させるものを防止
するためのものである。
上部温度検出器17uの出力が下限温度設定器18Qの
値より下がるか、中間部温度検出器17mの出力が上限
温度設定器18uの値より大きくなるか、又は下部温度
検出器17Qの出力が上限温度設定器18uの値より大
きくなった場合、それぞれコンパレータ19 u Q 
、 19 m u 、 19 Q uの出力は“1″と
なり、これら3個のコンパレータ19uQ、mu、Qu
のうち1個でも“1”になるとOR回路2On及びAN
D回路2Lzを通してモータ正転制御回路23の出力は
“1”になり、モータ25は正転回転し、減速機26を
介して弁駆動装置27が作動し1、弁は開動作する。一
方、上部温度検出器17uの出力が上限温度設定器18
uの値より大きくなるか、中間温度検出器17mの出力
が下限温度設定器18Qの値より小さくなるか又は下部
温度検出器17Qの出力が下限温度検出器18flの値
より小さくなった場合、それぞれコンパレータ19uu
、19mΩ、19ΩUの出力は“1”となり、これら3
個のコンパレータ19uu、mQ、Quのうち1個でも
“1″になるとOR回路20r及びAND回路218を
通してモータ反転制御回路24の出力は“1”になり、
モータ25は逆回転し、減速機26を介して弁駆動装置
27が作動し、弁は閉動作する。第9図において、上部
・中間部及び下部温度検出器17u。
m、Qの出力がいずれも下限温度設定器1812の値よ
り小さいか又は、上限温度設定器18uの値より大きい
場合には、モータ25の正転・反転を禁止する。この場
合には格納容器内の総発熱量が変化したことになり、冷
却器9の二次側冷却水の流量を別途調整する必要がある
が、ここでは格納容器内の総発熱量を一定とし、部分的
な温度変化を対象としているので前述の場合は対象外と
する。
第9図においては、温度検出器17はたとえば熱電対と
増幅器の組合せ、上限・下限温度設定器18u、Qはポ
テンショメータ、コンパレータ19はアナログ・デバイ
スの1つであり、OR回路20.AND回路21及びイ
ンバータ22は論理素子として汎用品である。モータ正
転及び反転制御回路23,24はモータ25と組合せて
汎用品であり、減速機26及び弁駆動装置27(アクチ
ュエータ)も汎用品であり、第9図の制御ブロック図は
容易に実現できる。
以上説明したように本実施例によれば、制御捧叩動エリ
アとガンマ線遮蔽体エリアをブロワとダクトで連結して
いるので、原子炉容器周囲のガンマ線遮蔽体内の温度の
高い空気の上昇を促進させ、格納容器上部の環状吹出ダ
クトからの冷風により前記上昇流の温度を下げ、空気を
ガンマ線遮蔽体外側表面に沿って下降させ、さらに中間
部環状吹出ダクトからの冷風を吹出すことにより下降流
を促進させ、ガンマ線遮蔽体を囲む循環流を形成する。
一方、配管群の発熱に伴う上昇流を上部環状吹出ダクト
及び中間部環状吹出ダクトからの冷風で抑え、前述の循
環流に伴って二次流れを発生させることにより、格納容
器内の温度分布を均一化できる。また中間部環状吹出ダ
クトからの冷風を。
冷却器出口とブロワ出口の混合空気を利用しており、冷
却器出口の風量調整弁により、中間部環状吹出ダクトの
風量、温度及び上部環状吹出ダクトの風量を変えること
ができるので格納容器の高さ方向の温度制御が容易にな
るとともに、部分的な冷風のチャンネルフローを防止す
ることが可能となる。
第11図はさらに他の実施例を示すもので前述のいずれ
かの実施例で、次の構成が追加される。
28はレーザ発振器、29はシリンドリカルレンズ、3
1はテレビカメラ、32はモニタである。
第11図は、格納容器1内の空気の循環流が一定した流
れとなっているかを検出するためのものである。レーザ
発振装置28からのレーザ光を光ファイバー30を通し
て格納容器1内のシリンドリカルレンズ29に導く。シ
リンドリカルレンズ29はレーザ光をスリット状に拡大
し、空気中の塵33を浮かび上らせ、この塵33をテレ
ビカメラ31によりモニタ32に撮し、空気の循環流が
所定の循環流になっているかどうか検出する。このよう
に、空気の循環流検出システムを設置して格納容器内温
度分布の均一化程度を知って温度制御をより確実なもの
とすることができる。
本発明のいずれの実施例もガンマ線遮蔽体を囲む循環流
を発生させ、この循環流に伴う二次循環流を配管群で発
生させることにより、格納容器内の空気の滞留域を減少
させることができるので格納容器内雰囲気の温度分布を
均一化できる。また、格納容器上部環状吹出口と中間部
環状吹出口の温度及び風量を容易に変えられるので制御
性が向上する。さらに、冷却器及びブロワの台数の削減
及 ・びダクトの物量の低減化が可能となり、合理化が
達成できる。
〔発明の効果〕
請求項第1項の発明では、遮蔽体を囲む循環流を発生さ
せ、この循環流に伴う二次循環流を配管群で発生させる
ことにより、格納容器内の空気の滞留域を減少させるこ
とができるので格納容器内雰囲気の温度分布を均一化で
きる。
請求項第2項の発明では、請求項第1項の発明に加えて
、中間高さから吹出風を、冷却器と冷却未済の風を混合
して温度制御してから、吹き出して一層きめ細かい温度
分布を均一化を行える。
請求項第3項の発明では、請求項第2項で得られ温度制
御を風量調整手段を利用して確実に成せるからより一層
きめ細かい温度分布均一化が成せる。
請求項第4項の発明では、各風道の風路断面積の割合を
決めて、風量割合を調整しているので、きめ細かい温度
分布の均一化が成せる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の原子炉格納容器の縦断面図
、第2図は第1図の上部環状吹出ダクトの斜視図、第3
図は第1図の連結用ブロワ及びダクトの斜視図、第4図
は本発明の一実施例の原子炉格納容器内の風流方向を示
す縦断面図、第5図は空気調和装置の部分ダクト接続図
、第6図(a)。 (b)は調節弁の風量、温度特性を示した図、第7図(
a)、(b)、(C)及び第8図(a)、(b)、(C
)。 (d)は格納容器の高さ方向の温度分布図、第9図は風
量調整弁制御ブロック図 第10図は従来例の原子炉格
納容器の縦断面図、第11図は空気の循環流検出システ
ムを示した図である。 1・・・格納容器、2・・・原子炉圧力容器、3・・・
ガンマ線遮蔽体、4・・・制御棒駆動エリア、5・・・
ダクト、6u・・・上部環状吹出ダクト、6m・・・中
間部環状吹出ダクト、6Q・・・下部環状吹出ダクト、
7u・・・上部環状吸込ダクト、7Q・・・下部環状吸
込ダクト、8・・・ブロワ、9・・・冷却器、10・・
・ガンマ線遮蔽体エリア、11・・・主蒸気配管、12
・・・制御捧駆動工リア入口、13・・・逆止弁、14
・・・風量調整弁、16・・・配管群領域、25・・・
モータ、27・・・弁駆動装置、28・・・レーザ発振
装置、29・・・シリンドリカルレンズ、31・・・テ
レビカメラ、32・・・モニタ。 ”Z  111D 第2の 第3の 第4囚 第5 口 第に (2)            (b)第1圀 第g口 第9 図 ’j6+o口 め11  圀

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、冷却器と送風機と風道で構成する一連の風路を有す
    る原子炉格納容器の空気調和装置において、原子炉圧力
    容器と遮蔽体の隙間部と、圧力容器下部の制御棒駆動領
    域を、送風機を介して風道で連結し、格納容器上部位置
    に前記風路の第1の吹出口を設け、前記吹出口より下方
    に第2の吹出口を設け、前記第2の吹出口より下方に前
    記風路の第1の吸込口を設けたことを特徴とする原子炉
    格納容器の空気調和装置。 2、請求項第1項の原子炉格納容器の空気調和装置にお
    いて、第1の吸入口から第1の吹出口に向つて送風機、
    冷却器の順に風道で連結し、送風機出口と第2の吹出口
    を風道で連絡し、さらに冷却器出口と第2の吹出口を風
    道で連結したことを特徴とする原子炉格納容器の空気調
    和装置。 3、請求項第2項の原子炉格納容器の空気調和装置にお
    いて、冷却器出口と、第2の吹出口間に風量調整弁を設
    けたことを特徴とする原子炉格納容器の空気調和装置。 4、請求項第2項の原子炉格納容器の空気調和装置にお
    いて、第1の吸込口と第1の吹出口間を連結する風道の
    風路断面積を最大とし、冷却器出口と第2の吹出口間を
    連結する風道の風路断面積を、前記第1の吸込口と第2
    の吹出口間の連結風道の風路断面積より小さくし、送風
    機出口から、前記冷却器出口と第2吹出口間の連結風道
    とを結ぶまでの風道の風路断面積を前記2つの風道の風
    路断面積より小さくしたことを特徴とする原子炉格納容
    器の空気調和装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN119650112A (zh) * 2024-10-25 2025-03-18 中国核动力研究设计院 一种反应堆堆顶送风冷却系统

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JPS5467191A (en) * 1977-11-09 1979-05-30 Hitachi Ltd Reactor container
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