JPH04366794A - 沸騰水型原子炉 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉圧力容器の上部
に設置した制御棒駆動機構によって、制御棒の炉心内へ
の挿入および引抜き駆動を炉心上部から行うようにした
沸騰水型原子炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、沸騰水型原子炉では制御棒駆動機
構を原子炉圧力容器の底部に設け、炉心の下方から制御
棒の挿入および引抜き駆動するのが一般的である。

【０００３】図５は、このような従来の沸騰水型原子炉
の一構成例を概略的に示したものである。

【０００４】原子炉圧力容器１は、胴体２と蓋体３とに
よって構成されている。胴体２の略中心部には、多数の
燃料集合体を装荷した炉心４が設けられ、この炉心４は
、炉心シュラウド５によって囲まれている。制御棒６は
、炉心４の下方に出し入れ自在に設置され、制御棒案内
管７に案内されて原子炉圧力容器１の底部に設けられた
制御棒駆動機構８によって炉心４の下方から挿入および
引抜き駆動されるようなっている。

【０００５】炉心４の上方は、シュラウドヘッド９によ
って覆われ、このシュラウドヘッド９の上方には気水分
離器１０が設けられている。この気水分離器１０で気液
分離された蒸気を乾燥させる蒸気乾燥器１１が気水分離
器１０の上方に設けられる一方、蒸気乾燥器１１の周辺
部からスカート部１２が炉心４の上方を囲む状態で冷却
材ａの液面下方まで垂下している。

【０００６】そして、冷却材ａは、例えば原子炉内再循
環ポンプ１３によって炉心４の下方から炉心４に送り込
まれ、この炉心４を通る際に加熱されて気液二相流状態
となる。炉心４から出てくる気液二相流は、蒸気の中に
多量の水分が多量に含まれている。そして、蒸気がシュ
ラウドヘッド９を経て気水分離器１０を通過する際に水
分が分離される。

【０００７】気水分離器１０で気液分離された蒸気は蒸
気乾燥器１１に案内されてここで乾燥され、主蒸気配管
１４を介して図示しないタービンに導かれタービンを起
動して発電を行なうようになっている。タービンで仕事
をした蒸気は復水器（図示せず）で凝縮して復水となっ
た後、原子炉復水給水系の給水配管１５を経て、その先
端の給水スパージャ１５ａから原子炉圧力容器１内に常
時給水が行なわれる。ところで、制御棒６の炉心４への
挿入および引抜きによって原子炉の起動・停止や炉出力
調整が行なわれるが、緊急時には炉心４内へ制御棒６の
全挿入が行なわれ、これによって原子炉が運転停止状態
となる。しかし、従来の沸騰水型原子炉の構成では、制
御棒６の緊急挿入方向が重力に抗した上向きの方向とな
る。

【０００８】もし、制御棒６の緊急挿入方向が下向きで
あるならば、重力に抗することなく、しかも挿入時の駆
動力として重力をも利用できるので、制御棒６の緊急挿
入の信頼性が一層向上することになる。

【０００９】そこで近時、制御棒駆動機構を炉心の上方
に配置して、制御棒の炉心上方からの挿入および引抜き
を行なうことが検討されている。このような方式を図５
に示す沸騰水型原子炉に適用して考えたものが図６であ
る。

【００１０】図６に示す原子炉では制御棒６は、原子炉
圧力容器１の蓋体３の上部に設けられた制御棒駆動機構
８に連結棒１８を介して垂下され、炉心４の上方で制御
棒案内管７に案内され上下に駆動される。制御棒案内管
７は、気水分離器１０との干渉を避けるため、シュラウ
ドヘッド９の下方に配置される。また、制御棒６の緊急
挿入は重力方向である下向きである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す沸
騰水型原子炉の構成では、連結棒１８が原子炉圧力容器
１の蓋体３、蒸気乾燥器１１、気水分離器１０、シュラ
ウドヘッド９および制御棒案内管７を通過することが必
要となり、このため連結棒１８の長さがかなり長くなっ
てしまう。連結棒１８が長くなると、制御棒６の駆動時
の摺動抵抗が増加して、制御棒６の炉心４内への緊急挿
入の信頼性が低下してしまうおそれがある。しかも、連
結棒１８が長くなると、原子炉圧力容器１の高さが高く
なり、これが原因となって、原子炉格納容器や原子炉建
屋の高さも高くなり、原子炉発電所の建設コストのアッ
プに繋がってしまうといった別の問題点が考えられる。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、制御棒の緊急挿入を重力と同じ下向きに行い
ながら、制御棒の緊急挿入の信頼性を低下させることな
く、しかも原子力発電所の建設コストをアップさせるこ
とのない沸騰水型原子炉を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係る沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器の上
部に制御棒駆動機構を設置し、この制御棒駆動機構に連
結棒を介して制御棒を連結させる一方、上記制御棒の昇
降を案内となる制御棒案内管と炉心から出てくる気液２
相流から湿分を分離する気水分離器とを前記原子炉圧力
容器内に収納した沸騰水型原子炉において、前記制御棒
案内管を気水分離器に隣接して同じ高さレベルに配置す
るとともに、上記制御棒案内管の内部に湿分分離機構を
備えたものである。

【００１４】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、制御棒
案内管を気水分離器に隣接して同じ高さレベルに配置す
ることにより、下端に制御棒を連結した連結棒の長さを
制御棒案内管と気水分離器とがオーバラップした分、短
くすることができる。この時、制御棒案内管の気水分離
器と同一高さレベルへの設置によって気水分離器の設置
本数が減少することになるが、気水分離器による湿分分
離性能が低下しても、湿分分離機構を内部に備えた制御
棒案内管で湿分分離性能を補完することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】図１ないし図３は、本発明に係る沸騰水型
原子炉の第１実施例を示すもので、図１は沸騰水型原子
炉の全体の構成を、図２は原子炉圧力容器内に組み込ま
れる気水分離器と制御棒案内管との配置関係を、図３は
制御棒案内管内に備えられた湿分分離機構を夫々示すも
のである。

【００１７】図１に示すように、原子炉圧力容器２１は
、胴体２２と蓋体２３とによって構成され、この胴体２
２の内部には、多数の燃料集合体からなる炉心２４が設
けられ、この炉心２４は、炉心シュラウド２５で囲まれ
ている。炉心２４の上方に設置された制御棒２６は、制
御棒案内管２７に出し入れ可能に案内され、原子炉圧力
容器２１の蓋体２３の上部に設けられた制御棒駆動機構
２８に連結棒２９を介して結合されて、炉心２４の上方
で昇降駆動される。そして、制御棒２６の緊急挿入時は
重力方向である下向きに行なわれるようなっている。

【００１８】炉心２４の上方はシュラウドヘッド３０に
よって覆われ、このシュラウドヘッド３０の上方には気
水分離器３１が設けられている。この気水分離器３１の
上方には、蒸気乾燥器３２が環状に配置されている。ま
た気水分離器３１の周辺部からスカート部３３が炉心２
４の上方を囲む状態で冷却材ａの液面下方まで垂下して
いる。

【００１９】そして、冷却材ａは、原子炉内再循環ポン
プ３４によって原子炉圧力容器２１の下部に案内され、
この下部から炉心２４に送り込まれ、炉心２４を通って
上昇する際に加熱されて気液二相流状態となる。炉心２
４内を上昇する気液二相流には、蒸気とともに多量の水
分が含まれている。この気液二相流がシュラウドヘッド
３０を経て気水分離器３１に案内され、ここを通過する
際に、水分が分離される。その後、気水分離器３１で気
液分離された蒸気は蒸気乾燥器３２に案内されてここで
乾燥され、乾き蒸気となり、この乾き蒸気が主蒸気配管
３５を介して図示しないタービンに導かれるようなって
いる。なお、原子炉圧力容器２１には、原子炉復水給水
系の給水配管３６が設けられ、その先端の給水スパージ
ャ３６ａから原子炉圧力容器２１内に常時給水が行なわ
れる。

【００２０】本実施例においては、制御棒案内管２７の
内部に湿分分離機構３８が備えられているとともに、こ
の制御棒案内管２７は、気水分離器３１に隣接してこの
高さと同じレベルでシュラウドヘッド３０を貫通して設
けられている。

【００２１】図２にシュラウドヘッド３０の上部におけ
る気水分離器３１と制御棒案内管２７との配置関係を示
す。

【００２２】制御棒案内管２７は、図２に示すように、
横断面ほぼ矩形状で、十字型断面をした制御棒２６をそ
の四隅で制御棒２６のローラ３７を介してスムーズに案
内するよう構成されているとともに、その対角線が相互
に一直線状に延びるよう菱形形状に配置される。各４個
の制御棒案内管２７で形成される空間内に横断面円形状
の気水分離器３１が夫々配置される。この場合、気水分
離器３１の間に制御棒案内管２７が配置されているので
、その気水分離器３１の本数は、図６に示す場合に比べ
て減少することになるが、気水分離器３１の本数の減少
に伴い低下した湿分分離性能を補完するため、制御棒案
内管３５の内部には、湿分分離機構３８が備えられてい
る。

【００２３】図３は、この湿分分離機構３８を示す。図
３は、図２の制御棒案内管２７のＡ−Ａ線断面図を示す
ものである。

【００２４】制御棒案内管２７の内部には、炉心２４か
ら上昇してくる気液２相流の方向を反転する反転板３９
と、反転によって分離された水分を貯める貯水槽４０と
、貯められた水分を制御棒案内管２７の外に導くドレン
管４０と、湿分を分離された蒸気の通路を制御棒案内管
２７とともに形成する内管４１と、反転板３９内の蒸気
を内管４２に導く蒸気案内管４３とからなる湿分分離機
構が軸方向に１個若しくは複数個備えられている。

【００２５】これによって、炉心２４から上昇してくる
気液２相流の一部は気水分離器３１に導かれ、残りは制
御棒案内管２７の中を上昇するのであるが、この制御棒
案内管２７に導かれた気液２相流は、制御棒案内管２７
内に設けられた湿分分離機構３８によって湿分を分離さ
れる。

【００２６】制御棒案内管２７内を上昇してきた気液２
相流は、貯水槽４０の外壁面に案内されて反転板３９に
導かれる。そして、反転板３９の曲率に沿って向きが反
転され、遠心分離作用で重い水分は反転板３９から内管
４２の壁面に沿って流れ、貯水槽４０に貯められた後、
ドレン管４１を通って制御棒案内管２７の外に排水され
る。

【００２７】一方、軽い蒸気は、水分と同様に反転板３
９で向きを反転されるが、軽いため、貯水槽４０内で更
に向きを変えて上昇し、蒸気案内管４３に導かれ内管４
２と制御棒案内管２７の間の空間を通って制御棒案内管
２７の上部に達し、蒸気乾燥器３２に導かれるようなさ
れている。

【００２８】ところで、蒸気案内管４３の下端は、反転
板３９より少し下方に突き出して設置されている。これ
は、反転板３９の内壁に沿って水分が流れる時、この水
分が蒸気案内管４３の中に流れ込まないようにするため
である。

【００２９】このような湿分分離機構３８を制御棒案内
管２７の内部にこの軸方向に沿って１個若しくは複数個
設けることにより、制御棒案内管３５の湿分分離機能を
高めることができる。

【００３０】図４は、本発明の第２の実施例を示す図３
相当図である。

【００３１】この実施例においては、湿分分離機構４５
の構成が図３に示す湿分分離機構３８と異なる。湿分分
離機構４５は炉心２４から上昇してくる気液２相流から
湿分を分離するためのメッシュ４６と、このメッシュ４
６で分離された水分を制御棒案内管２７の外に導くドレ
ン管４１と、メッシュ４１を通過して蒸気を導く空間を
内管４２とともに形成するフード４７と、この蒸気を内
管４２と制御棒案内管２７との間に導くよう内管４２に
設けられた蒸気穴４８とからなり、この湿分分離機構４
５は制御棒案内管２７の軸方向に１個若しくは複数個配
置されている。これにより、制御棒案内管２７内を上昇
してきた気液２相流は、メッシュ４６にぶつかり、この
メッシュ４６の間を通過する間に水分はメッシュ４１に
沿って流れドレン管４１に導かれて制御棒案内管２７の
外に排水される。一方、メッシュ４６を通り抜けた蒸気
は、フード４７と内管４２で形成される蒸気空間に導か
れ、更に内管４２に設けられた蒸気穴４８を通って円管
４２と制御棒案内管２７の空間に達し、制御棒案内管２
７の上部から蒸気乾燥器３２に導かれるようようになっ
ている。

【００３２】このような湿分分離機構４５を制御棒案内
管２７の内部にこの軸方向に沿って１個若しくは複数個
設けることにより、制御棒案内管２７の湿分分離機能を
高めることができる。

【００３３】以上述べたような湿分分離機構３８，４５
を内部に備えた制御棒案内管２７を用いることにより、
制御棒案内管２７を気水分離器３１の間に設置すること
ができる。これは、制御棒案内管２７の設置によって気
水分離器３１の設置本数が減少し湿分分離性能が低下し
ても、湿分分離機能をもつ制御棒案内管２７がこの低下
した湿分分離性能を補完できるからである。

【００３４】これにより、制御棒案内管２７と気水分離
器３１とを軸方向に別々の空間に設置する必要があった
ものを、軸方向に同じ空間に設置可能となり、原子炉炉
内構造物の高さを低くすることができる。

【００３５】なお、前記実施例では、蒸気乾燥器３２を
原子炉圧力容器２１内に設けた例を示しているが、連結
棒２９を更に短くするために、蒸気乾燥器３２を原子炉
圧力容器２１の外に設けることもできる。

【００３６】また、前記実施例では、冷却材ａの強制循
環用として、原子炉内再循環ポンプ３４を設けた例を示
しているが、ジェットポンプとしてもよく、更に、全冷
却材ａを自然循環させるタイプの自然循環式沸騰水型原
子炉の構造であってもよいことは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、制御棒
の緊急挿入方向を重力に逆らわず、かつ重力を利用した
下降方向として、制御棒の緊急挿入の信頼性を一層向上
させることができ、しかも連結棒の長さを極力短くし、
原子炉圧力容器の高さを低くすることができる。これに
より、連結棒の摺動抵抗を減少させて制御棒の緊急挿入
の信頼性を向上させるとともに、原子炉圧力容器の高さ
を低くすることにより、原子炉格納容器、原子炉建屋の
高さを低くして原子力発電所の建設コストの低減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る沸騰水型原子炉の一実施例を示す
縦断面図。

【図２】沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ
る気水分離器と制御棒案内管の配置関係を示す横断面図
。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す図３相当図。

【図５】従来例の沸騰水型原子炉を例示した縦断面図。

【図６】沸騰水型原子炉の他の例を示す縦断面図。

【符号の説明】

２１　　原子炉圧力容器 ２４　　炉心 ２５　　炉心シュラウド ２６　　制御棒 ２７　　制御棒案内管 ２８　　制御棒駆動機構 ２９　　連結棒 ３１　　気水分離器 ３２　　蒸気乾燥器 ３８，４５　　湿分分離機構 ３９　　反転板 ４１　　ドレン管 ４３　　蒸気案内管 ４６　　メッシュ ４８　　蒸気穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原子炉圧力容器の上部に制御棒駆動機
   構を設置し、この制御棒駆動機構に連結棒を介して制御
   棒を連結させる一方、上記制御棒の昇降を案内となる制
   御棒案内管と炉心から出てくる気液２相流から湿分を分
   離する気水分離器とを前記原子炉圧力容器内に収納した
   沸騰水型原子炉において、前記制御棒案内管を気水分離
   器に隣接して同じ高さレベルに配置するとともに、上記
   制御棒案内管の内部に湿分分離機構を備えたことを特徴
   とする沸騰水型原子炉。