JPH0241718B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉格納容器に係り、事故時に格
納容器内の蒸気凝縮を促進し、格納容器内圧力、
温度を低減するスプレイ装置に関するものであ
る。

原子炉格納容器は、第１図に示すように、ドラ
イウエル１、圧力抑制室２、ベント管３、および
圧力抑制プール４から構成され、ドライウエル１
と圧力抑制室２との間は、ダイヤフラム床５によ
つて仕切られ、ベント管３にはバキユームブレー
カ６が設置されている。

このように構成されている圧力抑制室の格納容
器は、格納容器内での一次系統配管破断（冷却材
喪失事故：LOCA）を想定し、ドライウエル１に
ブローダウンした冷却材をベント管３により圧力
抑制プール４中に放出し、蒸気を凝縮することに
より、過剰な圧力上昇を防止するようになつてい
る。また、ドライウエル１内の非凝縮性の空気は
ブローダウンした冷却材とともに圧力抑制プール
４中に放出されるが、放出された空気は圧力抑制
室２の空間部に移行し、格納容器内の圧力上昇に
寄与する。

第２図は、かかる事故時の格納容器内圧力の変
化の状態を示すもので、破断面積がそれ程大きく
ない中小破断事故と呼ばれている事故の場合につ
いて示したものである。

この図で、横軸に事故後の時間（分）、縦軸に
格納容器圧力（Kg／cm²ｇ）がとつてありＡはバイ
パスリークのない場合、Ｂはバイパスリークのあ
る場合を示し、Ａ１，Ｂ１がドライウエル内の圧
力、Ａ２，Ｂ２が圧力抑制室内の圧力ご示してお
り、Ｃ，Ｄ点は、それぞれ、ベントクリアリング
時点、格納容器（PCV）スプレイ冷却系作動時
点を示している。

すなわち、LOCA後約10分程度たつと、原子炉
圧力容器内の水位等を確認しながら、オペレータ
が手動でPCVスプレイ冷却系を作動させること
が期待できる。このPCVスプレイ冷却系は、第
１図にも示してあるように、弁１３が閉、弁１４
が開の状態で圧力抑制プール４水中からプール水
をポンプ７で吸い込み、熱交換器８で冷却した
後、ドライウエル１内に設置されたリングヘツダ
９および圧力抑制室２内に設置されたリングヘツ
ダ１０から、ドライウエル１および圧力抑制室２
にそれぞれ一様に散布し、格納容器内の蒸気を凝
縮し、格納容器内の圧力、温度を低減させる系統
で、PCVスプレイ冷却系のドライウエル１と圧
力抑制室２への流量分配は、流量制御弁１１，１
２によつて、それぞれ、95％、５％程度にしてお
り、ドライウエル１への注入が殆どを占めてい
る。

このPCVスプレイ冷却系を作動させると、格
納容器内圧力は第２図のＤ点で示すように減少す
る。格納容器内温度も格納容器内圧力と同様に減
少する。なお、ダイヤフラム床５およびバキユー
ムブレーカ６等において、ドライウエル１から直
接圧力抑制室２の空間部へドライウエル１雰囲気
がリーク（バイパスリーク）しそのリーク量が多
い場合には、第２図の破線で示したように、格納
容器内圧力は当初の予想よりも大きく上昇するこ
とになる。

また、PCVスプレイ冷却系のオペレータ動作
については、米国のTMI事故以来オペレータの
ヒユーマンエラーの観点から問題となつている
が、現実問題としてPCVスプレイ冷却系が誤動
作してしまうと、ドライウエル１内の主り電装品
よりなるほとんどの機器が再起不能となり、イン
パクトが大きいことからPCVスプレイ冷却系の
自動起動へ踏み切れないでいるのが現状である。

本発明は、LOCA時の格納容器の健全性向上を
目的とするもので、事故時に格納容器内の蒸気凝
縮を促進し、格納容器内圧力、温度を低減するド
ライウエルと圧力抑制室とにスプレイヘツダを有
するPCVスプレイ冷却系において、格納容器内
圧力、温度の高状態の検知と、原子炉の冠水と、
事故直後に自動起動が要求される原子炉注水系の
少なくとも２系統の作動の確認とを条件として、
散水が前記圧力抑制室のみに行われるように
PCVスプレイ冷却系を自動的に作動させる手段
を有することを特徴とするものである。

本発明は以下の点に着目してなされたものであ
る。

原子炉格納容器のドライウエルから圧力抑制室
へのバイパスリークは、本来は無い方が望まし
い。しかしながら、構造上バイパスリークを零に
することは不可能であるので、容認出来る程度の
バイパスリークを許容せざるを得ない。

しかし、原子炉格納容器のドライウエルへの蒸
気の放出を伴う事故時においては、必ずドライウ
エルの圧力は上昇し、この圧力はベント管の管内
側の水がドライウエルの非凝縮性ガスにより押し
下げられベント管の水没している部分まで押し下
げてベントクリアするまで急速に上昇し、ベント
クリア後は当該ベント管の水没部分に相当する水
頭差の分だけドライウエルの圧力は圧力抑制室の
圧力よりも高くなる。従つて、事故時には必ずバ
イパスリークが生じることになる。

従つて、PCVスプレイ冷却系の作動が要求さ
れるような場合は必ずバイパスリークが生じるこ
とになるので、圧力抑制室のみに散水を行うよう
にすることによつて所期の目的、効果を達成する
ことができる。そして、このような構成とするこ
とによつてPCVスプレイ系が誤動作してドライ
ウエル内の主に電装品よりなるほとんどの機器が
再起不能となる問題も生ずることはないので
PCVスプレイ冷却系の自動化を可能とすること
ができる。自動化が可能になれば、LOCA時にお
けるPCVスプレイ冷却系の作動が迅速に行われ
るので、バイパスリークによるドライウエルの圧
力の迅速な低下によりドライウエルと圧力抑制室
との間の格納容器内圧力と格納容器温度を減少さ
せバイパスリークが小さくなり、漏洩量も減少
し、環境へ放出される放射能量も減少し、格納容
器の健全性が向上する。

以下、実施例について説明する。

第３図は一実施例の構成を示すもので、第１図
と同一部分には同一符号が付してある。この構成
が第１図の構成と異なる点は、弁１５が設けら
れ、AND回路１６によつて原子炉内水位が高、
PCV内圧力、温度が高で、原子炉注水系
（ECCS）２系統以上動作の状態の時のみ、流量
制御弁１２の開度を大とし、弁１３，１４および
１５をそれぞれ、閉、開、閉とするように構成さ
れている点である。すなわち、LOCA事故を確実
に検知し、ECCS容量の余裕を確認した上で、流
量制御弁１２の開度を大きくし、弁１５を止め
て、PCVスプレイ冷却系を圧力抑制室にのみ作
動させるようになつている。

この実施例では、先ずドライウエル１および圧
力抑制室２の圧力、温度が大きく上昇したことに
よりLOCAを確認する。従来は、通常運転時の圧
力（ほぼ大気圧）よりも2psi程度圧力が上昇する
とLOCA信号が発せられ、これと同時に原子炉が
スクラムするようになつているが、この実施例で
はさらに高い圧力（約20psi程度）で検知してい
る。このように高い圧力を用いた場合には、計測
機器の誤差やドライウエルクーラ等の故障によつ
てPCVスプレイ冷却系が誤動作するのを防止で
きる点では有効である。

また、この実施例では、ECCSの容量の確認を
行うが、これはPCVスプレイ冷却系のポンプ７
をECCSの低圧注水系（LPCI）のポンプと共用
していることによる。すなわち、各ECCSは最大
級の破断に対しても１系統で10％の炉心冠水能力
があるので、炉心１７の冠水が確認されていれ
ば、１系統のECCSのみを残せば炉心１７の冠水
は維持できることになる。従つて、ECCSとして
は炉心１７の冠水が確認されれば、少なくとも２
系統のうちの１系統をPCVスプレイ冷却系へ切
換えることができることになる。

従つて、格納容器内圧力、温度高が感知され、
原子炉の炉心１７の冠水と、ECCS2系統以上の
作動が確認されれば、これらの信号によつて自動
的に弁１４を開けて弁１３を閉じ、ECCS系ポン
プをPCVスプレイ冷却系としてのポンプ７に切
り換え、PCVスプレイ冷却系を自動的に作動さ
せることができる。

これによつて、LOCA後、炉心冠水との兼ね合
いから、可能な限り早くPCVスプレイ冷却系を
作動できるので、格納容器の減圧が早く、漏洩
量、格納容器の健全性が向上する。また、PCV
スプレイ冷却系を自動起動させることにより、オ
ペレータのヒユーマンエラーを回避することがで
きる。

一方、従来のPCVスプレイ冷却系はブローダ
ウン中あるいは終了後におけるドライウエル内の
蒸気凝縮による圧力降下を目的としてドライウエ
ルと圧力抑制室とに散水していたが、ドライウエ
ルへの散水をやめ、圧力抑制室のみに散水するよ
うにすれば、ドライウエル内の蒸気凝縮を行わな
くても、バイパスリークによつてドライウエル１
からダイヤフラム床５を通つて直接圧力抑制室２
に流入する蒸気を効率よく凝縮でき、格納容器内
圧力が過度に上昇するのを防止することができ
る。また、圧力抑制室のみにスプレイすることに
より、万一の誤動作に対しても、格納容器内機器
は何ら影響を受けずその健全性が維持できる。

具体的には、ポンプ７の切換に先立ち、流量制
御弁１２の開度を大きくし、弁１５を閉じるか、
あるいは通常運転の時点から、このような弁をセ
ツトしておけば、ドライウエル１へのスプレイは
なくなり、圧力抑制室２のみに多量のスプレイ水
が注入される。

このように圧力抑制室のみにスプレイする方法
は、ブローダウン期間中のドライウエル１と圧力
抑制室２との間のバイパスリークを利用してドラ
イウエルの圧力を迅速に低下させ、結果的にはド
ライウエル１と圧力抑制室２との間のバイパスリ
ークを防止しようとするものであるのでLOCA後
なるべく早く作動させた方が効果が大きくなる。

従つて、この実施例の自動起動スプレイ冷却装
置と、その圧力抑制室のみにスプレイする手段と
を組み合わせるとそれぞれの長所をより効果的に
生かすことができ、前述の効果を最大限に発揮さ
せることができる。すなわち、PCVスプレイ冷
却系の自動起動によつて、オペレータのヒユーマ
ンエラーを回避することができ、機器（計測、制
御機器）の誤差あるいは誤動作の面から信頼性は
向上するが、PCVスプレイ冷却系の誤作動の可
能性がないとはいえない。しかし、これを圧力抑
制室のみにスプレイするという方法と組み合わせ
れば、これらの問題も解決できることになる。

また、圧力抑制室のみにスプレイする方法は、
LOCA後なるべく早くスプレイ開始することがそ
の効果を大きくするポイントとなるが、これは自
動起動することで効果を最大にすることができ
る。

なお、本発明は、破断面積のそれ程大きくない
中小破断においては、ブローダウン期間が長く続
くことから特に効果的である。

第４図は、他の実施例を示すもので、圧力抑制
室のみを示しており、第３図と同一部分には同一
符号が付してある。この実施例が、第３図の実施
例と異なるところは、圧力抑制室のPCVスプレ
イヘツダ１８の位置がダイヤフラム床５の中央に
なるように設けられている点で、さらに、このヘ
ツダ１８は、横方向と下方向のみならず上方向に
も散水するようになつている点である。このよう
な構成になつている場合には、ダイヤフラム床５
からリークしてくる蒸気は、より効果的に凝縮さ
れるので、本発明による効果はさらに向上する。

以上の如く、本発明の原子炉格納容器スプレイ
装置は、LOCA時の格納容器の健全性向上を可能
とするもので、産業上の効果の大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の原子炉格納容器のスプレイ装
置の説明図、第２図は、LOCA後の格納容器内圧
力応答を示す線図、第３図は、本発明の原子炉格
納容器のスプレイ装置の一実施例の説明図、第４
図は、同じく他の実施例の要部の説明図である。 １……ドライウエル、２……圧力抑制室、７…
…ポンプ、８……熱交換器、９，１０……リング
ヘツダ、１２……流量制御弁、１３，１４，１５
……弁、１６……AND回路、１７……炉心。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 事故時に格納容器内の蒸気凝縮を促進し、格
   納容器内圧力、温度を低減する、ドライウエルと
   圧力抑制室とにスプレイヘツダを有する格納容器
   スプレイ冷却系において、前記格納容器内圧力、
   温度の高状態の検知と、原子炉の冠水と、原子炉
   注水系の少なくとも２系統の作動の確認とを条件
   として、散水が前記圧力抑制室のみに行われるよ
   うに前記格納容器スプレイ冷却系を自動的に作動
   させる手段を有することを特徴とする原子炉格納
   容器スプレイ装置。