JPH02287195A - 重水バブリング式原子炉緊急停止装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、重水減速材を使用する原子炉における緊急停
止装置に関し、更に詳しくは、緊急時にヘリウム等のガ
スを減速材下部から炉内に放出（バブリング）して減速
材密度を減少させることにより原子炉を緊急停止させる
装置に関するものである。

この発明は、圧力管型のみならず一体型圧力容器構造な
ど減速材として重水を使用する原子炉に適用できる。

［従来の技術］ 原子炉の一形式として、減速材に重水を、冷却材に軽水
を用い、両者を分離した構造がある。

圧力管型原子炉（新型転換炉）が一般に知られているが
、カランドリアタンクの外側を圧力容器が取り囲み圧力
管の出入口配管構造を簡略化した一体型圧力容器構造も
提案されている。何れにしてもこの種の原子炉では、重
水減速材を内包するカランドリアタンクを多数の圧力管
が貫通し、その圧力管の内部に燃料集合体が装荷され冷
却材が流通する。

ところで各種原子炉では炉停止の信頬性を高めるため出
力調整用の制御棒とは別に異常発生時に原子炉を緊急停
止させる装置が設けられている。この原子炉緊急停止装
置としては、例えば固体制御棒を炉心に挿入する構成や
、液体ポイズンを急速に注入する構成等がある。

「発明が解決しようとする課題］ 固体制御棒を用いる緊急停止装置では、機械的スティッ
ク等の問題がある他、固体制御棒の慣性のため挿入速度
を速めることに限界がある。

また特に一体型圧力容器構造の場合、圧力容器内にＩｆ
ｉｌ棒引き抜きスペースを設ける必要があり、制御棒駆
動機構のために多くの圧力容器貫通配管を設けねばなら
ない、このため圧力容器の体積が増加し経済性の面で不
利であるばかりでなく、破断等の事故にも対応できるよ
うにしなければならず安全性の面でも問題が多い。

急速ポイズン注入による緊急停止装置の場合には、多量
のポイズンが系内に導入されるため再起動時にポイズン
を回収しなければならず、そのため時間と費用がかかる
欠点がある。

本発明の目的は、固体制御棒や液体ポイズンを使用する
ことによる上記のような欠点を解消し、経済性並び安全
性の面で飛躍的な向上を図ることができ高倍転性を実現
できる新規な原子炉緊急停止装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段〕 本発明は減速材として重水を使用する原子炉の緊急停止
装置であり、減速材密度を減少させることにより急速に
負の反応度を投入するようにしたものである０本発明に
係る重水バブリング式原子炉緊急停止装置は、バブリン
グ用のガスを加圧貯蔵しているガス注入タンクと、その
ガス注入タンクから炉心下部に至るガス注入配管と、該
ガス注入配管と連通し減速材下部にて開口しているノズ
ル部と、ガス注入配管に設けられスクラム時に開放する
ガス注入弁とを具備している。

ガス注入タンクに貯蔵するバブリング用のガスとしては
、例えばヘリウムガス等を用いる。

また上記構成に加えて、減速材を内包しているカランド
リアタンクに重水ダンプ配管を接続し、スクラム時に炉
内重水減速材を徐々に減少させる構成を付設するのが望
ましい。

［作用］ 異常発生時にはスクラム信号等によりガス注入弁が開く
。ガス注入タンクに加圧貯蔵されているバブリング用の
ガスは、ガス注入配管を通って減速材下部から炉内に放
出（バブリング）する。これにより減速材密度が減少し
て急速に負の反応度が投入される。この結果、原子炉は
直ちに停止する。

バブリングが行われている間、原子炉は停止状態を保っ
ているが、ガス注入タンクの容量には限界がある。そこ
で重水ダンプ配管から炉内重水減速材を徐々に減少させ
る。すると実質的に減速材密度が減少したことになるた
め、スクラム状態が維持される。

【実施例］ 第１図は本発明に係る原子炉緊急停止装置を組み込んだ
原子炉の一例を示す概略構成図である。ここでは圧力容
器を用いた重水減速・軽水冷却型原子炉を示している。

まずこの原子炉の基本構造について簡単に説明する０重
水減速材１０を内包したカランドリアタンク１２と、そ
れを貫通するように設けられる多゛数の圧力管Ｉ４を備
えている。該圧力管１４の内部には燃料集合体が装荷さ
れており、カランドリアタンク１２内の重水減速材１０
と圧力管１４内を通る冷却材とが分離されている。

カランドリアタンクＩ２の外側は圧力容器１６が取り囲
んでいる。

冷却材は給水系２０を通って圧力容器１６内に入る。こ
の冷却材は再循環ポンプ（図示せず）により圧力管１４
内を通って燃料集合体を除熱し、加熱されて蒸気となっ
て主蒸気系２２から送り出される。減速材である重水は
、通常運転では炉からのγ加熱を冷却するため、重水溢
流堰２４から重水冷却系２６に送られ、冷却された重水
は炉心下部まで導かれ循環している。この間、ポイズン
調整及び重水浄化が行われる。

カバーガス系は、ヘリウムｗ１環系２８により放射線分
解したＤよ、０□を再結合器に導き回収すると共に重水
減速材の純度を保つ。

さて本実施例の緊急停止装置では、バブリング用のヘリ
ウムガスを加圧貯蔵しているガス注入タンク３０を圧力
容器１６の外部に設ける。

そのガス注入タンク３０から圧力容器１６及びカランド
リアタンク１２内を通って炉心下部に至るガス注入配管
３２と、該ガス注入配管３２と連通し１重水減速材下部
にて多数の開口が形成されているノ女ル部３４を設け、
スクラム信号により開放するガス注入弁３６を前記ガス
注入配管３２の途中に設ける。

ここで使用するバブリング用のガスは、カバーガスにヘ
リウムガスを使用していることから同じヘリウムガスを
用いているが、機能的にはアルゴンガスまたは窒素ガス
等でもよい。またこの実施例では、カランドリアタンク
の底部から重水ダンプ配管３８を接続している。この重
水ダンプ配管３８にはベローズ４０を設け、熱変形を吸
収できるようになっている。

緊急事態が発生した場合の停止動作は次のように行われ
る。スクラム信号によってガス注入弁３６が開放される
。するとガス注入タンク３０に加圧貯蔵されているヘリ
ウムガスがガス注入配管３２を通って炉心下部に至り、
ノズル部３４の多数の開口から炉心内部（重水減速材ｌ
Ｏ内）に放出（バブリング）する、これによって重水減
速材１０の密度が減少し、結果的に急速に負の反応度が
投入されたことになる。このため原子炉は速やかに停止
状態となる。

ヘリウムバブリングを続けている限り原子炉は停止状態
を維持するが、ガス注入タンク３０の容量には限界があ
る。本実施例では重水ダンプ配管３８を設は炉心内重水
減速材を排出して徐々に減少させる。これによって実質
的に重水減速材密度が減少したことになり、スクラム状
態を維持することができる。

ヘリウムバブリングによる反応度を第２図に示す、この
グラフは、重水減速材温度が２５０℃、燃料ビン外径が
１０．３１１であり、重水減速材中に１０３がｌＱｐｐ
ｍ混入している場合を示している。燃焼度の如何に関わ
らず、負の反応度投入量は極めて大きく、十分なスクラ
ム裕度を確保できる。前記のように、このグラフでは重
水減速材中に１１１１３が１ｏｐｐ−混入されており、
バブリングによる反応度投入としては鰻も量の少ない（
保守側）値となっている。従って実際には更に大きな負
の反応度投入量が期待できる。

上記の実施例は一体型圧力容器構造の原子炉の場合であ
るが、従来公知の圧力管型原子炉の場合でも同様の緊急
停止装置を組み込むことができ、同様の結果が得られる
。

［発明の効果］ 本発明は上記のように重水減速材中にガスをバブリング
することにより原子炉を緊急停止させる装置であるから
、バブリングにより急速に負の反応度が投入されるので
停止時間が速く、過渡時の熱的状態が緩和され、裕度を
更に削減した定格時の設計が可能となる。

本発明では炉心上部・下部の固体制御棒引き抜きスペー
ス、駆動装置スペース等は不要になり、圧力容器高さ及
び格納容器高さの大幅な低減を図ることができ、経済的
な合理化効果が大きい、またそれに伴って炉心位置を下
げることが可能となり、耐震等安全性が向上する。更に
圧力容器の貫通配管が飛躍的に少なくなり、製造、物量
、＋３１　　（供用期間中検査）の合理化は勿論、破断
に対する安全性が大きく、ａｖｉ的スナスティックえら
れないため、故障や動作不良の確率が低く信転性が高い
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉緊急停止装置を組み込んだ
重水減速型原子炉の概略構成図、第２図はヘリウムバブ
リングによる反応度投入量を示すグラフである。 ｌＯ・・・重水減速材、１２・・・カランドリアタンり
、１４・・・圧力管、１６・・・圧力容器、３０・・・
ガス注入タンク、３２・・・ガス注入配管、３４・・・
ノズル部、３６・・・ガス注入弁、３８・・・重水ダン
プ配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減速材として重水を使用する原子炉において、バブ
   リング用のガスを加圧貯蔵しているガス注入タンクと、
   該ガス注入タンクから炉心下部に至るガス注入配管と、
   該ガス注入配管と連通し減速材下部にて開口しているノ
   ズル部と、前記ガス注入配管に設けられスクラム時に開
   放するガス注入弁とを具備していることを特徴とする重
   水バブリング式原子炉緊急停止装置。 ２、バブリング用のガスがヘリウムガスである請求項１
   記載の装置。 ３、減速材を内包しているカランドリアタンクに重水ダ
   ンプ配管が接続され、スクラム時に炉内重水減速材を徐
   々に減少させる請求項１又は２記載の装置。