JPH0160800B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加圧器に関し、特に加圧水型原子炉
の１次冷却材系のための加圧器に関するものであ
る。本発明は、より詳しくは、圧力値が所定値と
なつた時に圧力を抑制するために、圧力の緩和と
加圧器の内部への液体冷却材の急冷スプレーとを
併用するための受動的システムに関する。

加圧水型原子炉においては、その１次冷却材系
は、複数の１次冷却材循環ループを一般に有し、
各々の循環ループは、蒸気発生器と冷却材ポンプ
とを備え、該循環ループは、原子炉容器に連結さ
れ、そこで互いに連絡している。１次冷却材（一
般には水）の沸騰を抑制するために、１次冷却材
系内に所望の圧力又は圧力範囲を保つように、１
次冷却材系に、加圧器が配設されている。この加
圧器（冷却材系の１つの循環ループの高温脚部即
ちホツトレツグと下端部との間に冷却材連結部を
備えている、閉鎖された堅型容器）は、冷却材を
蒸気又は気体に変えるに足りるように加圧器内の
冷却材を加熱するための加熱器を、下端部に備え
ている。この蒸気又は気体は、加圧器の容器の上
部のトラツプされ、例えば150気圧の圧力を１次
冷却材系中に維持する。加圧器頂部の蒸気スペー
スも、例えば負荷減少により温度が上昇した時に
液体冷却材が膨張するための補助的な容積を与え
ている。

加圧器内の、従つて原子炉冷却材系の最高圧力
を制限し、そして／又は、必要な場合に圧力を減
少させるために、加圧器の上端に多くの装置が従
来から使用されている。第１に、加圧器の容器の
上端には、少なくとも１つのばね負荷された安全
弁が配設されており、この安全弁は、加圧器の上
端部の圧力が或る所定の最大安全値となることに
応答し、気体冷却材例えば蒸気を加圧器の圧力逃
がしタンクに排出させる。蒸気はここで、周囲温
度に近い温度にある液体冷却材と混合されて、凝
縮され冷却される。更に、安全弁に設定された最
大圧力に到達する前に、加圧器容器の上端部にお
ける圧力を逃がして、正常運転中に起こるどんな
圧力エクスカーシヨンも制限するために、加圧器
容器の上端部と加圧器の圧力逃がしタンクとの間
に、１個以上の動力作動される圧力逃がし弁が連
結されている。これらの圧力逃がし弁は、加圧器
の上端部の圧力を感知して、安全弁に設定された
圧力よりも少し低い圧力において圧力逃がし弁を
開弁するようにした、圧力センサーによつて制御
される。例として、195Kg／cm²（2485psig）のゲ
ージ圧力に設定された安全弁については、動力作
動される圧力放出弁の設定圧力は、166Kg／cm²
（2335psig）のゲージ圧力とすることができよう。

最後に、加圧器の上端部は、加圧器容器中の圧
力を制御し、そして／又は抑制するためのスプレ
ーノズルを有し、このスプレーノズルは、液体冷
却材を蒸気にスプレーしてそれを凝縮させるため
に、１次冷却材系の１以上の循環ループのコール
ドレツグに、制御可能な弁によつて連結されてい
る。スプレー量は、全負荷に対する所定のわずか
な百分比分の出力だけ負荷がステツプ状に減少し
た時に加圧器内の圧力が動力作動弁の動作点又は
設定点に到達しないように選定されている。

前述した冷却材系は、満足に作動するが、特
に、動力作動される圧力逃がし弁については問題
が起こる。即ち、この弁は、漏れを起こす傾向を
本来示すため、配管中に別の安全対策を取ること
が必要になり、保守コストも増大する。更に、圧
力逃がし弁が開弁されると、閉ざされているはず
の１次冷却材系から或る量の１次冷却材が排出さ
れ、このように排出された冷却材は、後に１次冷
却材系に再供給されねばならない。しかし、圧力
逃がし弁は、原子炉系統の他の圧力逃がし弁から
の液も受ける加圧器の圧力逃がしタンクに向かつ
て圧力を放出するため、１次冷却材系に返却可能
となる前に加圧器の圧力逃がしタンク中の冷却流
体を再処理することが必要になる。この処理工程
は、明らかように、望ましいものではない。

従つて、本発明の主な目的は、動力作動される
圧力逃がし弁を必要としないだけでなく、圧力の
抑制又は逃がしの結果として加圧器から排出され
る気化冷却材の再処理も必要としないような、加
圧器の圧力逃がし系統を提供することによつて、
前述した既知の動力作動される圧力逃がし弁の問
題をさけることにある。

この目的のために、本発明は、原子炉容器と、
該原子炉容器に連通されて閉止された１次冷却材
系を形成する、該原子炉容器のための複数の１次
冷却材循環ループとを有し、各々の該循環ループ
は、該原子炉容器から出るホツトレツグ及び該原
子炉容器に入るコールドレツグを含み、そのほか
に、入口がホツトレツグに、出口が該コールドレ
ツグにそれぞれ連結された蒸気発生器と、該コー
ルドレツグ中に配設された冷却材ポンプと、作動
中に液体冷却材によつて部分的に満たされ、下端
から該ホツトレツグまでの冷却材連結部を備えて
いる、堅型加圧器容器と、該加圧器容器内に、従
つて前記１次冷却系内に圧力を発生させるため
に、液体冷却材を加熱するように、該加圧器容器
の下部中に配設された加熱器と、該原子炉容器中
の圧力を減少させるために該加圧器の上端に連結
された減圧手段とを有する、加圧水型原子炉用の
冷却装置において、該加圧器容器中の圧力を減少
させるための該減圧手段が、該加圧器容器の上端
にある冷却材スプレーノズルと、前記１次冷却系
中の圧力において過冷却される液体冷却材を収容
している、閉鎖された冷却材タンクとを有し、該
冷却材タンクは、該加圧器の上方に、第１及び第
２の冷却材連結部により該加圧器容器と連通する
ように配置され、該第１の冷却材連結部は、該冷
却材タンクの底部にあり、該第２の冷却材連結部
は、該冷却材タンクの頂部付近にあり、更に、或
る所定値となつた時の前記加圧器容器内の圧力に
応答する圧力応答弁手段が該第１及び第２の冷却
材連結部に配設されたことを特徴とするものであ
る。

圧力応答弁手段は、好ましくは、ばね作動式の
４方向常閉圧力逃がし弁であり、加圧器内の圧力
が所定値に到達した時に開弁され、冷却材タンク
の底部を加圧器容器のスプレーノズルに連結する
と共に、加圧器の頂部を冷却材タンクの頂部に連
結する。このように、本発明では、閉鎖された自
蔵型の圧力逃がし構造を提供し、この圧力逃がし
構造は、加圧器のスプレーノズルに過冷却された
液体冷却材を供与して、加圧器容器の上部の蒸気
を急冷又は凝結させることにより、圧力を減少さ
せると共に、加圧器の上部に蒸気の膨張容積が、
即ち冷却材タンクの上部に容積が形成されること
によつて、圧力を逃がす。

本発明による構成は、一般に、加圧水型原子炉
の冷却系に通常見出される動力作動される１個以
上の圧力逃がし弁に代替されるようにしたもので
あるが、本発明による減圧方式は、動力作動され
る圧力逃がし弁と共に使用してもよい。この場合
には、本発明による構成の動作点にある所定圧力
は、動作作動される圧力逃がし弁の設定点よりも
低い値となるであろう。

次に本発明の一実施例を示した添付図面を参照
して説明する。

第１図には、加圧水型原子炉の１次冷却系が示
され、この原子炉の原子炉容器１０には、３つの
１次冷却材循環ループ１２，１４，１６が、閉１
次冷却材循環系を形成するように慣用の方法で連
結されている。各々の循環ループ例えばループ１
２は、原子炉容器１０から蒸気発生器２０の入口
に至つている配管、即ち、高温脚部１８（ホツト
レツグ）と、蒸気発生器２０の出口から原子炉冷
却材ポンプ２４を経て原子炉容器１０に戻る別の
配管、即ち低温脚部２２（コールドレツグ）とを
備えている。他の循環ループ１４，１６も各々同
様に構成されている。

１次冷却材循環系内の冷却材を沸騰しない圧力
に保つと共に、負荷の減少の結果として１次冷却
材系に流れる冷却材の温度が上昇することに例え
ば起因した冷却材の膨張容積を与えるために、加
圧器２６が配設されている。加圧器２６は、第２
図により詳しく示したように、直立した円筒状の
容器であり、この容器の上部及び下部は、密封さ
れて、１つの室を形成し、運転状態中には、この
室の底部は、液体冷却材即ち水によつて部分的に
満たされ、上部は、気化した冷却材即ち蒸気を収
容している。加圧器２６の容器底部は、開口２８
を有し、該開口２８は、ループ１２，１４，１６
のうち１つのものの高温脚部に、即ち、図示した
ように、ループ１４の高温脚部１８′に、配管３
０を介し連結されている。加圧器２６の内部の、
その下端部付近には少なくとも１つの加熱器３２
が配設されていて、加圧器２６内の液体冷却材を
加熱する。加熱は、加圧器２６の上部に集まつて
１次冷却材系中に所望の圧力を発生させるに足り
る蒸気を発生させる。即ち、１次冷却材系内の圧
力は、加圧器２６内の水を所望の圧力に到達する
まで加熱するに足りるように、単に加熱器３２を
使用することによつて増大させる。

加圧器内、従つて１次冷却材系内の圧力を、安
全上の理由から或る最高の圧力よりも低い圧力に
保つために、いくつかの相補的な圧力減少処理構
造が一般に設けられている。最初は、１次冷却材
系の設計によつて定まる最高圧力を該１次冷却材
系中の圧力が超過することを防止するために、１
個以上の安全弁３４（この目的のための慣用され
る設計の自己付勢されるばね負荷圧力逃がし弁）
が、加圧器２６の上端と圧力逃がしタンク３６と
の間に配管を介し連結されている。放出された気
化冷却材（蒸気）は、この圧力逃がしタンク３６
中において凝縮する。更に、通常の運転中に加圧
器２６に生ずる圧力のエクスカーシヨンを制限
し、従つて、安全弁３４の作動頻度を制限するた
めに、複数の並列に接続された圧力逃がし弁３８
が、加圧器２６の上端と圧力逃がしタンク３６と
の間に、適当な配管を介し同様に連結されてい
る。圧力逃がし弁３８は、前述したように、通常
の動力作動弁であり、加圧器２６の容器中の感知
要素（図示しない）によつて供与される信号に応
答し、安全弁３４の設定圧力よりも低い圧力で解
放するように制御又は設定されている。

前述したように、圧力逃がし弁３８を経て圧力
逃がしタンク３６に蒸気を排出させることによる
加圧器２６中の圧力の減少は望ましくないので、
加圧器２６の容器の上端に冷却された液体冷却材
を供給し、蒸気を急冷ないしは凝縮させて圧力を
低下させることにより、加圧器２６内の圧力を更
に減少させるようにしてもよい。この目的のため
に、加圧器２６の容器の上端にスプレーノズル４
０が配設してあり、該スプレーノズル４０は、そ
れぞれの原子炉冷却材ポンプ２４と原子炉容器１
０との間にある２つの冷却材循環ループ（図では
循環ループ１２，１４）のそれぞれの低温脚部の
個所に、弁４２，４４を介し連結されている。弁
４２，４４は、加圧器２６に組合されたセンサー
（図示しない）によつて、同様に制御され、負荷
出力の所定のステツプ状の減少の後に加圧器２６
の圧力が圧力逃がし弁３６の動作点又は設定点に
到達することを防止するように選定された加圧器
２６内のスプレー量を保持する。

更に、第１図に示すように、動力作動弁４８，
５０を備えた配管４６によつて、原子炉容器１０
内の圧力を必要に応じ圧力逃がしタンク３６に放
出してもよい。

加圧水型原子炉のための以上に説明した冷却材
系は、従来から公知のものである。また３つの循
環ループを有する冷却材系について以上に説明し
たが、加圧器２６をその種々の圧力制御要素と共
に循環ループに連結する仕方を変更する必要なし
に、３個よりも多いか又は少ない数の循環ループ
を冷却材系内に設けてもよいことは言うまでもな
い。

前述したように、圧力逃がし弁３８は、漏出を
起こし易い上に、開弁に際して冷却材系から圧力
逃がしタンク３６に冷却材を不所望に放出させる
ので、本発明によれば、加圧器２６のための自蔵
型の圧力逃がし系統を用意することによつて、圧
力逃がし弁３８そのものを除去するか、又は、圧
力逃がし弁３８の使用頻度を実質的に少なくす
る。この圧力逃がし系統は、加圧器２６に存在す
る圧力において過冷却された液体冷却材（水）が
少なくとも部分的に満たされた密閉タンク５０′
と、常閉４方向圧力逃がし弁５２を経て加圧器２
６の容器の上端の蒸気スペースに至る密閉タンク
５０′の別々の流入配管及び流出配管とから基本
的に構成されている。より詳細には、圧力逃がし
弁５２は、加圧器２６の容器の上端の蒸気スペー
スに第１蒸気配管５４によつて、更に、タンク５
０′の上端に第２蒸気配管５６によつて、タンク
５０′の下端に水配管５８によつて、加圧器２６
のスプレーノズル４０に別の水配管６０によつ
て、それぞれ連結されている。圧力逃がし弁５２
は、ばね作動される常閉単動弁であるため、配管
５４，５６，５８，６０を通る流れは通常は存在
しない。

圧力逃がし弁５２のばね圧は、加圧器２６の蒸
気スペース中の所定の圧力において弁５２が開弁
し、その際に、蒸気配管５４，５６の間と水配管
５８，６０の間にひと続きの流路が形成されるよ
うに設定されている。そのため、圧力逃がし弁５
２を開放すると、過冷却された水は、加圧器２６
の容器の垂直上方にあるタンク５０の底部からス
プレーノズル４０を経て加圧器２６の容器中に排
出され、蒸気は、加圧器２６の容器の蒸気スペー
スからタンク５０′の頂部に排出される。このよ
うに、過冷却された水をタンク５０′から加圧器
２６の容器内に圧入する力は、液と蒸気の間の密
度差である。

このように、本発明による冷却系は、加圧器２
６中の蒸気を凝縮させることによつて圧力を補助
的に低下させるように、加圧器２６の容器内の高
圧蒸気を膨張させるための補助的な容積をタンク
５０′の上部に形成し、過冷却された水をタンク
５０′から加圧器２６に排出させることによつて、
加圧器２６内の圧力を効果的に低下させる。この
ように、本発明による冷却系は、漏れの傾向を示
すどんな弁も、圧力を減少させるために加圧器２
６から放出される蒸気のいかなる再処理も必要と
しないような、加圧器２６のための完全に自蔵型
の圧力逃がし系を、非常に簡単な形で供与する。
タンク５０′は、冷却系の適切な動作のためには、
加圧器２６よりも上方に配置する必要がある。し
かし、加圧器２６の上方のタンク５０′の高さは、
臨界ではないうえに、可変であり、タンク５０′
から加圧器２６にどれほど早く水が流れるかを定
めるであろう。更に、タンク５０′中の水は、加
圧器２６中の圧力において過冷却することが必要
となるが、一般には、タンク５０′中の水を実際
に冷却する必要はなく、即ち、タンク５０′中の
水は、周囲温度にあつてもよい。しかし、或る事
情の下では、タンク５０′に排出させた後にタン
ク５０′中の水を少なくとも冷却させる必要が生
じうるので、タンク５０′には、普通の冷却装置
（図示しない）を取付けておいてもよい。

第３図には、本発明の構成において使用可能な
４方向圧力逃がし弁５２が略示されている。圧力
逃がし弁５２は、図示したように、基本的には、
プランジヤー６２から成り、このプランジヤー
は、この種類の自己付勢される圧力逃がし弁につ
いて慣用される仕方で、配管５４，５６，５８，
６０に対し移動可能となつており、高圧下にある
配管５４の方にばね６４により付勢されているた
め、プランジヤー６２の下部の大径端６６は、配
管５４の先端を閉塞、即ち、シールしている。プ
ランジヤー６２の反対側の先端は、プランジヤー
６２が図示した位置にある時に、即ち、プランジ
ヤー６２がばね６４により配管５４の先端をシー
ルするように付勢されている時に、２本の水配管
５８，６０を閉塞するように、これらの水配管の
間に延長している。プランジヤー６２は、貫通路
６８を更に有し、この貫通路６８は、ばね６４に
よつて定まる弁５２の設定点を配管５４中の圧力
が超過した時に配管５８，６０と整列されるよう
に配置されている。そのため、配管５４内の圧力
によつてプランジヤー６２が図示した常閉位置か
ら開放位置に向かつて移動すると、配管５４，５
６の間に蒸気流路が形成され、配管５８，６０の
間には通路６８を介して水の流路が形成される。
４方向圧力逃がし弁５２は、当該技術において既
知のように、ベロー装置７０を備えており、この
ベロー装置は、ばね６４と大径端６６との間にお
いて、プランジヤー６２の回りに配設してあり、
タンク５０′中の背圧効果を緩和する働きをして
いる。

本発明による減圧装置は、動力作動される圧力
逃がし弁を不要とするために第一義的に適用され
るが、原則として、弁４２，４４により供与され
るスプレー冷却機能を過渡的な超過圧力期間の間
冷却材循環ループから除くためにも利用すること
ができる。

また、本発明による減圧装置は、原子炉の加圧
水冷却系統における加圧器のために第一義的に適
用されるものであるが、本発明による構成は、水
以外の冷却材について、そして又は、加圧水型の
通常の加熱系もしくは冷却系の加圧器についても
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従つて変更される加圧水型
原子炉の従来の３ループ冷却材系を示す略流れ系
統図、第２図は、一部切欠いて示した加圧器を、
本発明に従つて変更された接続部と共に示す略
図、第３図は、本発明による接続部において使用
可能な機械的な４方向圧力逃がし弁を示す断面図
である。 １０…原子炉容器。１２，１４，１６…循環ル
ープ。１８′…高温脚部（ホツトレツグ）。２０…
蒸気発生器。２２…低温脚部（コールドレツグ）。
２４…冷却材ポンプ。２６…加圧器（加圧器容
器）。３２…加熱器。４０…スプレーノズル。５
０′…冷却材タンク。５２…４方向圧力逃がし弁
（圧力応答弁手段）。５４，５６…蒸気配管（冷却
連結部）。５８，６０…水配管（冷却材連結部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器と、 該原子炉容器に連通されて閉止された１次冷却
   系を形成する該原子炉容器のための複数の１次液
   体冷却材循環ループであつて、各々の該循環ルー
   プは、該原子炉容器からのホツトレツグ及び該原
   子炉容器へのコールドレツグを含む前記１次液体
   冷却材循環ループと、 入口が該ホツトレツグに、出口が該コールドレ
   ツグに、それぞれ連結された蒸気発生器と、 該コールドレツグ中に配設された冷却材ポンプ
   と、 作動中に液体冷却材によつて部分的に満たさ
   れ、下端から該ホツトレツグまでの冷却材連結部
   を備えている、堅型加圧器容器と、 該加圧器容器内に、従つて前記１次冷却系内に
   圧力を発生させるために、液体冷却材を加熱する
   ように、該加圧器容器の下部中に配設された加熱
   器と、 前記原子炉容器中の圧力を減少させるために前
   記加圧器容器の上端に連結された減圧手段と、 を有する加圧水型原子炉用の冷却装置において、 該加圧器容器中の圧力を減少させるための該減
   圧手段が、該加圧器容器の上端にある冷却材スプ
   レーノズルと、前記１次冷却系内の圧力において
   過冷却される液体冷却材を収容している、閉鎖さ
   れた冷却材タンクとを有し、該冷却材タンクは、
   該加圧器容器の上方に、第１及び第２の冷却材連
   結部により該加圧器容器と連通するように配置さ
   れ、該第１の冷却材連結部は、該冷却材タンクの
   底部にあり、該第２の冷却材連結部は、該冷却材
   タンクの頂部付近にあること、及び 或る所定値となつた時の前記加圧器容器内の圧
   力に応答する圧力応答弁手段が該第１及び第２の
   冷却材連結部に配設されていること を特徴とする加圧水型原子炉の冷却装置。