JPH0295299A

JPH0295299A - 原子炉格納容器

Info

Publication number: JPH0295299A
Application number: JP63246956A
Authority: JP
Inventors: Sunao Narabayashi; 直奈良林; Hideaki Takahashi; 秀明高橋; Noboru Saito; 登斎藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-06

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲと称す）の原子
炉格納容器に係り、特に冷却材喪失事故時の格納容器冷
却構造の改良に関する。

（従来の技術）第９図は、従来のＢＷＲにおける原子炉格納容器の冷却
系主要構成機器を示す概略図である。原子炉圧力容器１
および１次系の高圧配管を収納した原子炉格納容器２は
、ダイアフラムフロア３で上下に仕切られている。格納
容器２内の上部をドライウェル４、下部をウェットウェ
ル５と呼び、ウェットウェル５内には、圧力抑制室６が
設けられており、多量の冷却水を保有している。平常運
転時は、ドライウェルクーラフによって格納容器内が冷
却されている。冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）等のように
、原子炉１次系の高圧配管が破断して冷却材がドライウ
ェル４内に噴出した場合は、ベント管８を通じて圧力抑
制室６内に導かれ、冷却水により凝縮される。また、そ
れとともに非常用ディーゼル発電機を動力源とする低圧
給水ポンプ１０によって格納容器スプレィ１１が作動し
、ドライウェル内の蒸気が凝縮冷却される。圧力抑制室
６の水温は原子炉１から非常用炉心冷却水により、ドラ
イウェル４内へ放出される崩壊熱によって次第に上昇す
る。このため海水との熱交換を行う熱交換器１２により
冷却しつつ低圧ポンプにより格納容器スプレィ１１を行
う。

以上の構成を有する従来の原子炉格納容器において、Ｌ
ＯＣＡ時にドライウェル４や圧力抑制室６の水を冷却す
るためには、低圧給水ポンプ１０や熱交換器１２等の動
的機器が正常に作動することが必須条件である。この必
須条件の制約を除き、しかもより確実な冷却手段が試み
られている。例えば特開昭６３−７５５９４号公報に示
されているように、原子炉圧力容器を格納する格納容器
の外周部に格納容器外周ブールを設け、この格納容器外
周プール内の水の昇温および蒸発により、前記格納容器
を冷却するようにした自然放熱型の原子炉格納容器が提
案されている。第１０図および第１１図は、従来のこの
種の原子炉格納容器をそれぞれ示す。

すなわち、第１０図に示す従来の原子炉格納容器は、炉
心２１を内蔵する原子炉圧力容器２２を格納するドライ
ウェル２３と、圧力抑制プール２４を有するウェットウ
ェル２５とから格納容器容器２６を構成するとともに、
これら両ウェル２３．２５を蒸気ベント管２７を介して
連通させ、かつ格納容器２６の外周部に、格納容器外周
ブール２８を設けるとともに、この格納容器外周ブール
２８を、フロート弁２９を介し上部補水ブール３０に接
続し、さらに格納容器外周ブール２８内を、大気ベント
管３１を介し大気開放して構成されている。

また、第１１図に示す従来の原子炉格納容器は、第１０
図に示す原子炉格納容器の構成に加え、格納容器外周ブ
ール２８に面した格納容器２６の外壁に、水平方向に伝
熱板３２を取付けて構成されている。

（発明が解決しようとする課題）第１０図に示す従来の原子炉格納容器において、格納容
器外周ブール２８は、第１２図に示すように、幅Ｗが１
ｍ以下で、高さＨが１０〜３０ｍにもなって幅Ｗに比較
して高さＨが高い形状になるため、自然対流が不十分と
なり、しかも下部の方が水頭により飽和温度が高くなる
。

このため、温度の高い水が上昇とともに減圧沸騰して突
沸し、ガイセリングと呼ばれる不安定流動が生じ易くな
る。また、従来の格納容器外周ブール２８は、周方向に
仕切りがないため周方向の渦が生じ、自然対流が阻害さ
れ易いという問題もある。このため、安定な冷却作用が
得られないという問題がある。

また、第１１図に示す従来の原子炉格納容器において、
格納容器外周ブール２８内の水は、熱伝達により蒸発し
て気泡が発生するが、伝熱板３２が水平方向に取付けら
れているため、伝熱板３２の下部に気泡が停滞し、伝熱
効率の悪い気相ができてしまうという問題がある。また
、伝熱板３２により自然対流が阻害されるため、冷却効
率が上がらないという問題もある。

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、冷
却材喪失事故後、迅速かつ安定して長期に亘って格納容
器を冷却することができる原子炉格納容器を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の第１の発明は、前記目的を達成する手段として
、原子炉格納容器を格納する格納容器の外周部に格納容
器外周ブールを設け、この格納容器外層プール内の水の
昇温および蒸発により、前記格納容器を冷却する自然放
熱型の原子炉格納容器において、前記格納容器外周プー
ルを、格納容器外壁の高さ方向および周方向にそれぞれ
複数配した小型の区分格納容器外周プールで構成するよ
うにしたことを特徴とする。

また、本発明の第２の発明は、前記目的を達成する手段
として、前記と同様の原子炉格納容器において、格納容
器外周プールに、その内部を径方向および周方向に複数
の小室に区分する壁を設けるようにしたことを特徴とす
る。

さらに、本発明の第３の発明は、前記目的を達成する手
段として、前記同様の原子炉格納容器において、格納容
器外周プールに面した格納容器の内壁および外壁に、垂
直方向に伝熱板を設けるようにしたことを特徴とする。

（作　用）本発明の第１の発明に係る原子炉格納容器においては、
格納容器外周プールが複数の小型の区分格納容器外周プ
ールで構成される。このため、各区分格納容器外周プー
ルの高さを低くすることができ、水頭による飽和温度差
が小さくなって、ガイセリングを防止することが可能と
なるとともに、伝熱効率の向上も可能となる。また区分
格納容器外周プールを、ドライウェルの外壁にも設置で
きるため、大きな除熱量が得られる。

また、本発明の第２の発明に係る原子炉格納容器におい
ては、格納容器外周プール内が、壁により径方向および
周方向に複数の小室に区分されるため、格納容器内での
発熱が不均一になっても、格納容器外周プール内の水の
特に周方向に向かう自然循環流水が防止され、鉛直方向
の自然循環および沸騰が促進される。このため、冷却の
信頼性を向上させることが可能となる。さらに、本発明
の第３の発明に係る原子炉格納容器においては、格納容
器内の発熱が、格納容器内壁に設けられた伝熱板を介し
格納容器壁に伝えられ、さらに格納容器外壁に設けられ
た伝熱板を介し格納容器外周プール内の水に伝えられる
。格納容器外周プール内では、内周側が上昇流、外周側
が下降流となる自然循環流が発生するが、伝熱板が垂直
方向に設けられているので、この自然循環流を妨げるこ
となく冷却できるとともに、蒸発で発生した気泡を伝熱
板により停滞させることがなく、シかも伝熱板が、周方
向の自然循環流に対して邪魔板として機能する。このた
め、高効率の熱伝達が可能となる。

（実施例）以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第５図を参照
して説明する。

第１図において、符号４１は炉心４２を内蔵する原子炉
圧力容器であり、この原子炉圧力容器４１は、ドライウ
ェル４３内に格納され、このドライウェル４３は、圧力
抑制プール４４を有するウェットウェル４５とともに格
納容器４６を構成している。そして、ドライウェル４３
とウェットウェル４５とは、蒸気ベント管４７を介して
連結されており、また格納容器４６の外周部には、冷却
材喪失事故後の格納容器４６の冷却を行なう格納容器外
周プール４８が設けられている。

格納容器外周プール４８は、第１図および第２図に示す
ように格納容器４６外壁の高さ方向および周方向にそれ
ぞれ複数配した小型の区分格納容器外周プール４９で構
成されており、各区分格納容器外周プール４９には、上
部補水プール５０内の水が補水配管５１、補水枝管５２
およびフロート弁５３を介してそれぞれ供給され、一定
水位のプール水面５４が確保されるようになっている。

また、各区分格納容器外周プール４９は、第１図に示す
ように大気ベント管５５を介して大気開放され、各区分
格納容器外周プール４つ内の水温が１００℃〜１１０℃
に制限できるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

格納容器４６での発熱は、格納容器４６の壁に伝えられ
、さらに格納容器外周プール４８内の水に伝えられる。

格納容器外周ブール４８内では、自然循環流が発生し、
プール内壁で沸騰が起こり、沸騰潜熱により格納容器４
６が冷却される。

ところで、本実施例においては、格納容器外周ブール４
８が、複数の区分格納容器外周ブール４９で構成されて
いるので、第３図に示すように各区分格納容器外周ブー
ル４９の幅Ｗを０．５ｍ、高さＨを２〜５ｍに押えるこ
とができる。このため、水頭による飽和温度差を１０℃
以下と小さくすることができ、ガイセリングを防止でき
る。また、除熱量に比例する部分は、第３図に符号Ｂ１
゜Ｂ　２　、・・・Ｂ１を付して示す傾斜部分であり、
これは、第１２図の従来例で符号Ａを付して示す斜線部
分に対応する。両図の比較からも明らかなように、となり、除熱量を増大させることができる。

また、各区分格納容器外周ブール４９は、大気ベント管
５５を介して大気開放されているので、第３図に示すよ
うに各区分格納容器外周ブール４９内の水温を１００〜
１１０℃に制限することができる。このため、第４図（
ａ）、（ｂ）に示すように格納容器４６の内圧が４．７
ａｔのとき、温度は１３０〜１５０℃であり、格納容器
４６の壁面内外温度差を２０〜５０℃と大きくとること
ができ、熱伝達も大きくできる。

また、区分格納容器外周ブール４９は、ドライウェル４
３の外壁にも設置できるため、ドライウェル４３からの
除熱も可能となる。これは、単に伝熱面積の増加のみな
らず、窒素分圧が低く凝縮熱伝達が高いドライウェル４
３からの大きな除熱量が、格納容器４６からの除熱量に
加算されることを意味する。なぜなら、ドライウェル４
３内の窒素は、蒸気とともに蒸気ベント管４７を通じて
圧力抑制ブール４４に押し出され、第５図に示すように
ウェットウェル気相部の凝縮熱伝達率は、極端に低下し
ているためである。

このように、格納容器外周ブール４８を、複数の区分格
納容器外周ブール４９で構成しているので、冷却）イ喪
失事故後の冷却を、動力や操作員の操作を要せず、長期
に亘って安定させることができる。また、格納容器４６
からの除熱量を大きくとれるために、格納容器４６の小
型化が可能となり、原子炉建屋のコストを大幅に下げる
ことができる。

第６図および・第７図は、本発明の第２実施例を示すも
ので、格納容器外周ブール４８と」二部補水ブール５０
とを連結し、かつ格納容器外周ブール４８内を、リング
状仕切壁６１および放射状仕切壁６２により、上下端が
相互に連通ずる複数の小室に区分するようにしたもので
ある。

すなわち、格納容器外周ブール４８は、第６図に示すよ
うにその上端部が上部補水ブール５０の下端に連結され
て一体構造になっており、この格納容器外周ブール４８
内には、第６図および第７図に示すように、リング状仕
切壁６１および放射状仕切壁６２がそれぞれ配置されて
いる。そしてこれにより、格納容器外周ブール４８の内
部が、径方向および周方向に、上下端が連通ずる複数の
小室に区分されるようになつている。

なお、その他の点については、前記第１実施例と同一構
成となっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

事故時には、格納容器４６内の発熱が格納容器４６壁に
伝えられ、さらに格納容器外周ブール４８に伝えられる
。格納容器外周ブール４８内では、内周側が上昇流、外
周側が下降流となる自然循環流が発生する。そして、格
納容器外周ブール４８内壁で沸騰が起こり、沸騰潜熱に
より格納容器４６が冷却される。

ところで、格納容器４６内での発熱が不均一の場合には
、格納容器外周ブール４８内に、周方向に向かう自然循
環流が生じることになる。ところが、本実施例では、格
納容器外周ブール４８内に、リング状仕切壁６１および
放射状仕切壁６２が設けられているので、特に放射状仕
切壁６２により、周方向に向かう自然循環流が防止され
、鉛直方向の自然循環流および沸騰が促進される。この
ため、格納容器４６の冷却効率を向上させることができ
る。

第８図は、本発明の第３実施例を示すもので、格納容器
外周ブール４８に面した格納容器４６の壁面、すなわち
格納容器４６の周壁面に、内側伝熱板７１および外側伝
熱板７２を垂直方向にそれぞれ設けるようにしたもので
ある。

すなわち、格納容器４６の周壁には、その内面に内側伝
熱板７１が垂直方向に配されているとともに、外面に外
側伝熱板７２が垂直方向に配されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

事故時には、格納容器４６内の発熱が格納容器４６内周
壁の内側伝熱板７１を介し格納容器４６壁に伝えられ、
さらに格納容器４６外周壁の外側伝熱板７２を介し格納
容器外周ブール４８内の水に伝えられる。格納容器外周
プール４８内では、内周側は上昇流、外周側は下降流と
なる自然循環流が発生する。そして、格納容器外周プー
ル４８内壁で沸騰が起こり、沸騰潜熱により格納容器４
６が冷却される。

この際、内側伝熱板７１は垂直方向に設けられているの
で、格納容器４６内の自然循環流が妨げられず、格納容
器４６内壁面積を実質的に増大させて熱伝達効率を向上
させることができる。また、外側伝熱板７２も垂直方向
に設けられているので、格納容器４６内の熱を、効率よ
く格納容器外周プール４８に逃がすことができる。また
、格納容器外周ブール４８内で発生する垂直方向の自然
循環流を、外側伝熱板７２により妨げられることがない
とともに、周方向の自然循環流が抑制され、しかも蒸発
で発生した気泡を外側伝熱板７２により停滞させること
がないため、格納容器４６を迅速かつ効率よく冷却する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、冷却材喪失事故時
に、動力や操作員による操作を要することなく、迅速に
しかも長期に亘って安定に格納容器を冷却することがで
きる。また、格納容器からの除熱量を大きくとれるため
、格納容器を小型化でき、原子炉建屋のコストを大幅に
下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す原子炉格納容器の断
面図、第２図は第１図の区分格納容器外周プールの拡大
斜視図、第３図は区分格納容器外周プール内の温度分布
と伝熱量とを示す説明図、第４図（ａ）はウェル圧力の
変化を示すグラフ、第４図（ｂ）はそれに対応する各部
の温度変化を示すグラフ、第５図は凝縮熱伝達率に及ぼ
す空気分圧の影響を示すグラフ、第６図は本発明の第２
実施例を示す第１図相当図、第７図は第６図の平面図、
第８図は本発明の第３実施例を示す第１図相当図、第９
図は従来の原子炉格納容器を示す断面図、第１０図およ
び第１１図は自然放熱型の従来の原子炉格納容器をそれ
ぞれ示す断面図、第１２図は従来の格納容器外周プール
内の温度分布と伝熱量とを示す第３図相当図である。４１・・・原子炉圧力容器、４３・・・ドライウェル、
４４・・・圧力抑制プール、４５・・・ウェットウェル
、４６・・・格納容器、４８・・・格納容器外周プール
、４９・・・区分格納容器外周プール、５５・・・大気
ベント管、６１・・・リング状仕切壁、６２・・・放射
状仕切壁、７１・・・内側伝熱板、７２・・・外側伝熱
板。

Claims

【特許請求の範囲】１、原子炉圧力容器を格納する格納容器の外周部に格納
容器外周プールを設け、この格納容器外周プール内の水
の昇温および蒸発により、前記格納容器を冷却する自然
放熱型の原子炉格納容器において、前記格納容器外周プ
ールを、格納容器外壁の高さ方向および周方向にそれぞ
れ複数配した小型の区分格納容器外周プールで構成した
ことを特徴とする原子炉格納容器。２、原子炉圧力容器を格納する格納容器の外周部に格納
容器外周プールを設け、この格納容器外周プール内の水
の昇温および蒸発により、前記格納容器を冷却する自然
放熱型の原子炉格納容器において、前記格納容器の外周
プールに、その内部を径方向および周方向に複数の小室
に区分する壁を設けたことを特徴とする原子炉格納容器
。３、原子炉圧力容器を格納する格納容器の外周部に格納
容器外周プールを設け、この格納容器外周プール内の水
の昇温および蒸発により、前記格納容器を冷却する自然
放熱型の原子炉格納容器において、前記格納容器外周プ
ールに面した格納容器の内壁および外壁に垂直方向に伝
熱板を設けたことを特徴とする原子炉格納容器。