JPH0718942B2 - 重水バブリング式原子炉緊急停止装置 - Google Patents
重水バブリング式原子炉緊急停止装置Info
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- JPH0718942B2 JPH0718942B2 JP1108395A JP10839589A JPH0718942B2 JP H0718942 B2 JPH0718942 B2 JP H0718942B2 JP 1108395 A JP1108395 A JP 1108395A JP 10839589 A JP10839589 A JP 10839589A JP H0718942 B2 JPH0718942 B2 JP H0718942B2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
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。
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。
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。
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頼性を高めるため出
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。
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、圧力容器内に制御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。
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、圧力容器内に制御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。
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信頼性を実現
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。
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信頼性を実現
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。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
ガス注入配管と貫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。
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。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
ガス注入配管と貫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。
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。
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。
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。
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。
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。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14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12の外側は圧力容器16が取り囲んでいる。
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14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12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、ヘリウム循環系28に
より放射線分解したD2,O2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。
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、ヘリウム循環系28に
より放射線分解したD2,O2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と連通し重水減
速材下部にて多数の開口が形成されているノズル部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。
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と連通し重水減
速材下部にて多数の開口が形成されているノズル部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。
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10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。
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10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を設け炉心内重水減
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。
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を設け炉心内重水減
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℃、燃料ピン外径が10.
31mmであり、重水減速材中に10Bが10ppm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10B
が10ppm混入されており、バブリングによる反応度投入
としては最も量の少ない（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。
グラフは、重水減速材温度が250℃、燃料ピン外径が10.
31mmであり、重水減速材中に10Bが10ppm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10B
が10ppm混入されており、バブリングによる反応度投入
としては最も量の少ない（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。
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。
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、ISI（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、機械的スティックが考えられない
ため、故障や動作不良の確率が低く信頼性が高い。
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、ISI（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、機械的スティックが考えられない
ため、故障や動作不良の確率が低く信頼性が高い。
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。 10……重水減速材、12……カランドリアタンク、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。
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。 10……重水減速材、12……カランドリアタンク、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 (3)
- 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108395A JPH0718942B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 重水バブリング式原子炉緊急停止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108395A JPH0718942B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 重水バブリング式原子炉緊急停止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02287195A JPH02287195A (ja) | 1990-11-27 |
| JPH0718942B2 true JPH0718942B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14483674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1108395A Expired - Fee Related JPH0718942B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 重水バブリング式原子炉緊急停止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718942B2 (ja) |
-
1989
- 1989-04-27 JP JP1108395A patent/JPH0718942B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02287195A (ja) | 1990-11-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |