JPH0395488A - 原子炉格納容器 - 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、原子炉の格納容器に係わり、特に配管破断事
故時に原子炉格納容器の長期冷却系において、冷却能力
の向上及び格納容器の小型化に好適な格納寄器に関する
。

［従来の技術］ 従来の沸騰水型原子炉では、配管破断事故時に格納容器
内に噴出した蒸気による圧力上昇を抑制するために、蒸
気を圧力抑制室内のサブレソションプールに導いて凝縮
させていたが、格納容器内の圧力及び温度を低減するた
めには、サプレッションプール水中の対流を促進し、格
納容器外への除熱性能を向」ニする必要がある。また、
事故時初期においてベント管から噴出する不凝縮性ガス
による衝撃荷重や、蒸気凝縮時に生しる圧力波から圧力
抑制室内の構造物を保護する必要がある。

このため、従来技術では実開昭６２−３４３１７号公報
記載のように、動的機器であるポンプを川いてサプレッ
ションプール水を強制循環させるものや、特開昭６１−
３１８３７号公報記載のように、ベント管出口に対応し
た周方向位置のにみバッフル板を設置し、事故時初期に
おいてベント管出口から噴出する不凝縮性ガスによる衝
撃荷重から圧力抑制室内の構造物を保護する装置が考え
られている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の圧力抑制型格納容器では、配管破断事故時に格納
容器内に噴出した大量の蒸気を圧力抑制室内のサプレッ
ションプールに導いて凝縮させ、３− 格納容器内の圧力」二昇を抑制していた。この圧力抑制
室から格納容器外への自然放熱による冷却システムでは
、サプレッションプール内での温度収層化により、高温
となる部分がベント管より上方のみとなることが課題と
なっている。すなわち、ベント管の水深が浅い場合には
、サプレッションプール上部に対流が生じプール」二部
のみが高温となり、格納容器外への放熱に寄与する領域
が減少する。その結果、必要な伝熱面積を確保するため
に格納容器直径を拡大する必要がある。これに対して、
ベント管の水深が深い場合には、ベント管からサプレッ
ションプールへの蒸気の吹き込み静水頭が増加するため
、格納容器の耐圧を高める必要がある。

したがって、格納容器を小型化して経済性を向上させる
ためには、サプレッションプール内の自然対流を促進し
て温度或層化を防止し、格納容器外への放熱に寄与する
領域を拡大しなければならない。この目的に関して、実
開昭６　２−３４　３　１７号公報に示す従来の装置で
は、事故時に高温高−４ 圧の格納容器内でも動的機器を使用するため経済性が低
い。また、特開昭６　１　−　３　１．　８　３　７号
公報に示す装置では、サプレッションプール内の自然対
流の促進については考慮していない。

本発明の目的は、配管破断事故の長期間の冷却過程にお
いて、ポンプのような動的機器を使用せずに、サプレッ
ションプール内の自然対流を促進することにより、温度
或層化を防止し、崩壊熱の蓄熱および格納容器外への放
熱に寄与する領域を拡大することにより、格納容器の小
型化が可能で、経済性の高い原子炉格納容器を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の原子炉格納容器の構
成は、原子炉圧力容器を内蔵するドライウエルと、内部
に冷却用サプレッションプールと、その蒸気相であるウ
ェットウェルとを有する圧力抑制室と、前記ドライウェ
ルと前記サブレソションプールとを結ぶベント管とを備
えた原子炉格納容器において、前記サプレッションプー
ル水中に、水平に対してほぼ鉛直方向に流路を設け、該
流路の内部にベント管出口を設けるようにしたものであ
る。

［作用］ 配管破断事故時に炉心の崩壊熱で発生した蒸気は、ベン
ト管に流入し、ペン１〜管出口からサプレッションプー
ル内の鉛直方向の流路内に吹き込まれる。蒸気は流路内
のプール水によって凝縮され、この結果、流路内のプー
ル水温が上昇し密度が減少してプール水には浮力が生じ
、流路内外に自然循環流が生じる。また、蒸気の凝縮に
より生しる圧力抑制室内の構造物への圧力波の伝播は、
流路の壁面によって防止される。流路は、流路形状が管
路であるため圧力抑制室内の構造物と比較して高い強度
を得ることが可能である。サプレッションプールの格納
容器壁側では、格納容器外への放熱によって冷却された
プール水の下降する流れが存在するため、流路から自然
循環で上昇した高温のプール水は、サプレッションプー
ルの格納容器壁側へ流れる。また同時に、流路内の自然
循環によって、サプレッションプール下部の比較的低温
のプール水が流路の下部開口部から流路に流入する。流
路により蒸気凝縮に寄与するプール水量が制限されてい
るため、流路がない場合と比較して、流路内のプール水
は、熱及び流れの拡散がないため、より高温となって自
然循環力が増加しサプレッションプール水中の自然対流
が促進される。

配管破断事故後の長時間が経過すると、ベント管に流入
する蒸気量は減少するが、プール水温が上昇して蒸気の
凝縮に要する時間は増加する。これにより、流路は蒸気
を暉動源とした気泡ポンプとして作用する。すなわち、
流路内では、気泡の上昇によって周囲のプール水が同伴
されて流路内を上昇し、同時に流路下部から多量のプー
ル水が吸引され、事故直後同様に自然対流の促進が期待
できる。

［実施例］ 以下、本発明の第１実施例を、第１図〜第３図を用いて
説明する。

第１図は、本発明の第工実施例の原子炉格納容−７ー 器の縦断面略示図である。

第１図の主なる構或要素を説明する。

格納容器王は、圧力容器２を内蔵するドライウエル６と
、内部に冷却水を有する圧力抑制室３と、この圧力抑制
室３内のサプレッションプール４と、その蒸気相である
ウェットウェル５と、ドライウエル６とサプレッション
プール４を結ぶベン１−′ｆ７からなる。また、圧力抑
制室３に対応する格納容器１の外部には、鋼製格納容器
壁を介して格納容器工の冷却を目的とした外周プール１
０が設置してある。サプレッションプール４の水中に垂
直方向の流路８と、流路８の内部にベント管出口９を設
ける。

第２図は、第１実施例の圧力抑制室近傍の縦断面略示図
、第３図は、第１実施例の圧力抑制室近傍の横断面部分
略示図である（第２図のＡ−Ａ　’断面図）。図中の実
線の矢印は、液相の流れを、破線の矢印は、気相の流れ
を表わす。

作動原理を説明すると、配管破断事故時には、炉心１１
の崩壊熱により発生した蒸気は、破断口８ を通して格納容器１内に流出し続ける。この蒸気はベン
ト管７を通ってベント管出口９から流路８の内部に放出
され、周囲の低温のプール水によって凝縮する。蒸気の
凝縮により流路８内のプール水温は上昇し、密度が減少
して流路８内のプール水には浮力が生じ、流路８内外に
自然循環流が生じる。これにより、流路８内の高温のプ
ール水は流路８内を上昇して、サプレッションプール４
の水面近傍に達する。また同時に、流路８の下部開口部
からサプレッションプール４下部の低温のプール水が流
路８内に流入する。サプレッションプール４の格納容器
１壁側では、外周ブール１０によりサプレッションプー
ル４内のプール水が冷却され、格納容器１内壁面に沿っ
て下降する。この格納容器１内壁面に沿って下降する流
れと流路８内を上昇する流れによって、流路８内を上昇
した高温のプール水は格納容器ｌ壁面に流れる。また、
流路８の下部開口部からサプレッションプール４下部の
プール水が吸入されるため、格納容器１内壁面で冷却さ
れたプール水はサプレッションプール４下部を流路８の
下部開口部方向に流れる。これにより、サプレッション
プール４内には、流路８からサプレッションプール４上
部、格納容器１内壁面、サプレッションプール４全体に
わたる一連の流れが形或され、サプレッションプール４
全体にわたって対流が促進されるため、濡度或層化が防
止され、崩壊熱の蓄熱及び格納容器↓外への放熱特性が
向上する。

事故後の長期冷却過程においては、サプレッションプー
ル４の蓄熱作用によってプール水温は」二昇しており、
流路８内で蒸気の凝縮に要する時間が長くなり、蒸気が
流路８内を気泡の形で」二昇するため、流路８は気泡ポ
ンプとして作用する。事故後、時間が経過するにしたが
って崩壊熱が減少するため、サプレッションプール４へ
の流入蒸気量が減少して密度差による対流促進効果は減
少するが、気泡ポンプとしての効果が増加するため、自
然対流促進効果は長時間にわたって持続する。

また、ベント管出口９からサプレッションプール４に流
入した蒸気が凝縮する時に発生する圧力波は、流路８の
内壁面とサプレッションプール４の上下方向に伝播する
。流路８は管路であるため、圧力抑制室３内の構造物と
比較して高い強度を得ることが可能である。これにより
、格納容器１壁及び圧力抑制室３内の構造物への圧力波
による衝撃荷重を防止できる。

本実施例によれば、配管破断事故後の冷却過程において
、動的機器を用いずにサプレッションプール内の自然対
流を促進して涸度或層化を防止し、崩壊熱の蓄熱及び格
納容器外への放熱特性を向−ヒする効果と、サプレッシ
ョンプール内での蒸気凝縮時に生じる格納容器壁及び圧
力抑制室内の構造物への圧力波による衝撃荷重を防止す
る効果がある。

以下、第２〜６実施例を、第４〜１０図を用いて、遂次
説明する。

第４図は、本発明の第２実施例の圧力抑制室近傍の縦断
面略示図である。

第４図の構或は、第２図において示した第］実施例にお
いて、流路８内部のペン１〜管出口９を鉛１１ 直上向きの構造とし、流路８の上部開口部及び下部開口
部を格納容器ｌ壁を向いた構造とした。これにより、ベ
ント管出口９より流路８内に流入した蒸気は、流入時の
動圧によって流路８内のプール水を加速する。また、配
管破断事故時の初期に多量の蒸気がベント管出口９から
流路８に流入するが、流路８の上部開口部を格納容器工
壁に向いた構造とすることにより、この時流れる多量の
プール水の圧力抑制室３天板への衝突を防止できる。

また、流路８の下部開口部を格納容器土壁に向いた構造
とすることにより、流路８内へのプール水の吸引にサプ
レッションプール４千部を流れるプール水の動圧を利用
できるため、サプレッションプール４内の自然対流がさ
らに促進される。

また、蒸気の凝縮時に生じるサプレッションプール４下
方向への圧力波による衝撃荷重を、流路８の下部開口部
の内壁で防止することができる。

本第２実施例によれば、サプレッションプール内の自然
対流をさらに促進する効果と、サプレッションプール内
での蒸発凝縮時に生じるサブレッ−１２一 ションブール下方向への圧力波による衝撃荷重を防止で
きる効果がある。

第５図は、本発明の第３実施例のサプレッションプール
内ベント管出口近傍の部分縦断面図である。第５図にお
いては、第２図、第４図において示した第１および第２
実施例において、流路８内のベンＩ・管出口９にジェッ
１−ポンプ１５を設け、流路８の上部開口部を格納容器
土壁を向いた構造としてその開口部にディフユーザーエ
６を設ける。

これにより、配管破断事故初期においても、ジェットポ
ンプ１５が流路８内で気泡ポンプとして作用し、蒸気の
浮力を効率良くプール水の動圧に変換できる。

本実施例によれば、サプレッションプール内の自然対流
をさらに促進する効果がある。

第６図は、本発明の第４実施例の圧力抑制室近傍の縦断
面酩示図、第７図は、同上部分の横断面部分略示図（第
６巣のＡ−Ａ　’断面図）である。

第６図では、第２図、第４図、第５図に示した各実施例
において、サプレッションプール４内に設けた流路８の
外部でかっ流路８内のベント管出口９より下方にベント
管出口９よりも流動抵抗の小さい下部ベント管出口１３
を設ける。配管破断事故初期には大量の蒸気がベント管
７からサプレッションプール４に流入する。その際、流
動抵抗の小さい下部ベント管出口１３からもサプレッシ
ョンプール４に蒸気が流入する。これに刻して長期冷却
時には流入蒸気流量が減少するため、比較的上方のベン
ト管出口９のみからサプレッションプール４に蒸気が流
入する。これにより、事故時初期の大量の蒸気の流入に
よる流路８内のプール水の圧力抑制室３天板への衝突を
防止し、長期冷却時に対応する流路８の流路面積の設定
が可能となる。

本実施例によれば、事故時初期の大量の蒸気の流入によ
る流路内プール水の圧力抑制室天板のへの衝撃を防止す
る効果がある。

第８図は、本発明の第５実施例の圧カ抑制室近傍の縦断
面略示図、第９図は、同上部分の横断面部分略示図（第
８図のＡ−Ａ　’断面図）である。

第８図では、第３図で示した実施例において、圧力抑制
室３全周にわたる二重の環状構造のバッフルからなる流
路８を設け、流路８内にベント管出口９を設ける。また
、二重の環状構造のバッフルのうち、格納容器１壁例の
バッフルは支持部１４によって固定する。これにより、
蒸気の凝縮による密度差に起因する自然循環がサプレッ
ションプール４全周にわたって均一に発生し、サプレッ
ションプール４の蓄熱性能が向上する。

本実施例によれば、サプレッションプール内の自然対流
をサプレッションプール全周にわたって均一に促進する
効果と、サプレッションプールの蓄熱性能を向上する効
果がある。

第１０図は、本発明の第６実施例の楕納容器の横断面略
示図てある。第１０図で、第４図、第５図において示し
た第２および第３実施例において、流路８の格納容器１
壁に向いた上部開口部を格納容器１内の中心線に対して
角度０だけ傾いた向きに設置した。これにより、流路８
内から放出される高温のプール水はサプレッションプー
ル４の周ー１５ 方向にも対流し、高温のプール水と低温のプール水の撹
拌が促進され、サプレッションプール４の蓄熱性能が向
上する。

本実施例によれば、サプレッションプールの蓄熱性能向
上の効果がある。

［発明の効果］ 本発明によれば、原子炉の配管破断事故後の冷却過程に
おいて、動的機器を用いずに、サプレッションプール内
冷却水の自然対流を促進して温度或層化を防止し、崩壊
熱の蓄熱および格納容器外への放熱特性を向上する効果
がある。

また、サブ１ノッションプール内での蒸気凝縮時に生じ
る圧力波による格納容器壁および圧力抑制室内の構造物
への衝撃荷重を防止する効果がある。

さらに、配管破断事故初期の大量の蒸気の流入によるサ
プレッションプール水の圧力抑制室天板への衝突を防止
する効果がある。

なお、サプレッションプールの周方向にも対流を促進さ
せる構造にすれば、高温プール水、低温プール水の撹拌
が進み、サプレッションプールの１６ 蓄熱性能が向」ニする。

以上の諸効果によって、原子炉格納容器の小型化が可能
となり、経済性の高い格納容器を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

゜第１図は、本発明の第工実施例の格納容器の縦断面図
、第２図は、第１実施例の圧力抑制室近傍の縦断面図、
第３図は、同上の部分横断面図、第４図は、第２実施例
の圧力抑制室近傍の縦断面図、第５図は、第３実施例の
圧力抑制室の部分縦断面図、第６図は、第４実施例の圧
力抑制室の部分重断面図、第７図は、同上の部分横断面
図、第８図は、第５実施例の圧力抑制室近傍の縦断面図
、第９図は、同上の部分横断面図、第１０図は、第６実
施例の格納容器の縦断面図である。 〈符号の説明〉 １・・・格納容器、２・・・圧力容器、３・・・圧力抑
制室、４・・・サプレッションプール、５・・・ウェッ
トウエル、６・・・ドライウェル、７・・・ベント管、
８・・・流路、９ベント管出口、］。Ｏ・・・外周プー
ル、］−１・・炉心、１２・・・主蒸気管、１３・・・
下部ベント管出口、工４・・支持部、１５・・・ジェッ
トポンプ、工６・・・デイフユーザ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉圧力容器を内蔵するドライウェルと、内部に
   冷却用サプレッションプールと、その蒸気相であるウェ
   ットウェルとを有する圧力抑制室と、前記ドライウェル
   と前記サプレッションプールとを結ぶベント管とを備え
   た原子炉格納容器において、前記サプレッションプール
   水中に、水面に対してほぼ鉛直方向に流路を設け、該流
   路の内部にベント管出口を設けたことを特徴とする原子
   炉格納容器。 ２、請求項１、において、前記サプレッションプール水
   中に設けた前記鉛直方向の流路の外側で、前記ベント管
   出口より下方に、より流動抵抗の小さい下部ベント管出
   口を設けたことを特徴とする原子炉格納容器。 ３、請求項１、および２、において、前記サプレッショ
   ンプール水中に、気泡ポンプを設けたことを特徴とする
   原子炉格納容器。 ４、請求項１、２、および３、において、前記気泡ポン
   プの駆動源として蒸気を用いることを特徴とする原子炉
   格納容器。 ５、請求項１、２、３、および４、において、前記サプ
   レッションプール水中に、前記ベント管から送入された
   蒸気を駆動源とする気泡ポンプを設けたことを特徴とす
   る原子炉格納容器。 ６、請求項３、４、および５、において、前記サプレッ
   ションプール水中に、前記気泡ポンプの外側でかつ、前
   記ベント管出口よりも下方に下部ベント管出口を併設し
   たことを特徴とする原子炉格納容器。 ７、請求項１、において、前記サプレッションプール水
   中に設けた前記鉛直方向の流路の上部およびまたは下部
   開口部を、水平方向に、プール中央方向に向け、前記流
   路に設けたベント管出口を、上向きとすることを特徴と
   する原子炉格納容器。 ８、請求項７、において、上部開口部にデイフューザを
   設けたことを特徴とする原子炉格納容器。 ９、請求項１、において、前記サプレッションプール水
   中に設ける前記鉛直方向の流路を、圧力抑制室全周にわ
   たる二重環状のバッフル壁構造とし、その間に、ベント
   管出口を設けたことを特徴とする原子炉格納容器。 １０、請求項７、および８、において、各上部開口部の
   向きを、格納容器横断面図の中心線に対して、角度θだ
   け傾けた構造にしたことを特徴とする原子炉格納容器。