JPH0762717B2 - 高温高圧容器への注液装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温高圧容器への注液装置とその注液方法に
関するものであり、一例として、高圧高温なる蒸気を発
生する原子炉や蒸気発生器に対しての注液に用いられ
る。

〔従来の技術〕

従来、静的手段による原子炉非常用炉心冷却装置は、第
１の従来技術として、特開昭60-235092号公報に記載の
ものがある。これは、原子炉配管の破断等による冷却材
喪失事故等に原子炉圧力容器より高所に配置した貯水タ
ンク内の圧力を原子炉圧力容器内の圧力と等しくするこ
とにより、貯水タンク内の冷却材を原子炉圧力容器内へ
重力により供給するものであった。

この供給方法の具体的実施内容は第９図の如くであり、
以下に説明する。

第９図において、冷却材喪失事故が発生した場合には、
弁42を開き原子炉圧力容器４内で発生した蒸気を配管40
を介して貯水タンク38の水面上方に導く。すると、原子
炉圧力容器４内の圧力と貯水タンク38内の圧力は均圧さ
れ、貯水タンク38内の貯蔵水を弁44を開くことで原子炉
圧力容器４内に注入できるようになっている。原子炉圧
力容器４と貯水タンク38の圧力差は差圧計39で監視し、
差圧が充分小さくなつたときに、弁44を開いて貯水タン
ク38の貯蔵水が圧力容器４に重力により流入し、冷却材
注入が完了するようになつていた。尚、この主の装置に
関連するものには、他に、特開昭57-69289号公報、特開
昭62-212594号公報、特開昭60-259995号公報により示さ
れたものが掲げられる。

又、第２の従来技術としては、特開昭62-170886号公報
に示されているものが有る。このものは、次に説明する
ようなものである。

原子炉圧力容器内を格納している原子炉格納容器のほか
に原子炉圧力容器よりも上部に他の上部格納容器を備
え、冷却喪失事故時に高圧に成つた原子炉圧力容器内の
圧力を利用して原子炉圧力容器内サプレツシヨンプール
水を上部格納容器内に圧送して上部格納容器内に冷却材
として蓄えておく。そして、原子炉格納容器内のスプレ
イ系を作動させて原子炉格納容器内の蒸気を疑縮させな
がら原子炉格納容器内の圧力を下げてから、次に上部格
納容器から原子炉格納容器内に重力を利用して蓄えた冷
却材を注入する。これを繰り返して原子炉圧力容器内の
炉心を冷却する。上部格納容器内の冷却材が無くなる
と、スプレイ系の動作を止めるなどして原子炉格納容器
内の圧力上昇を持ち、その後に再度上部格納容器内に原
子炉格納容器内サプレツシヨンプール水を圧送する。こ
れを繰り返して原子炉圧力容器内の炉心を冷却する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第１の従来技術によれば、貯水タンクに蓄えられた
冷却材の量だけ注入しおわると、それ以上の注入が成さ
れず、長期の冷却材注入に不適当であつた。

又、上記第２の従来技術によれば、原子炉圧力容器内の
圧力をスプレイ系統により強制的に下げて、その圧力の
下がるのを待つて初めて上部格納容器から原子炉圧力容
器内に重力を利用して蓄えた冷却材を注入することがで
きるものだから、注入開始に至までに時間がかかる。そ
の上、スプレイ系統の動作が保証されていることが前提
になるのでそのスプレイ系統のポンプモータ等の稼働部
分の健全性に頼らざる得ない。よつて、実質的には静的
手段ではなく動的手段を使用せざる得ないものである。

又、第２の従来技術に第１の従来技術の均圧手断を採用
した場合には、冷却水の早期注入が成せるが、圧力バラ
ンスとの関係で原子炉格納容器内サプレツシヨンプール
室内の圧力だけでは均圧手段を通じて高圧に成つた上部
格納容器内にそのプール水を送圧して再度蓄えることが
出来ず、再度の注入に支障を来す。

本発明の目的は、動的機器を多用せずに、高温高圧容器
への注入を自動的に繰返し出来る注入設備を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための手段は、高温高圧容器と、前
記高温高圧容器への注液レベルよりも高い位置に配置さ
れた密閉貯液タンクと、前記密閉貯液タンクから前記高
温高圧容器への注液の流路と、前記高温高圧容器から前
記密閉貯液タンクへの圧力の供給流路と前記注液の流路
と圧力の供給流路とにそれぞれ備わる弁とを有する設備
において、前記密閉貯液タンク内に弁を介して前記注液
の液源を連通し、前記密閉貯液タンクを取り囲む前記高
温高圧容器内温度よりも低い雰囲気とから成り、前記密
閉貯液タンク内に弁を介して前記注液の液源を連通する
前記弁は前記密閉貯液タンク内から前記液源方向の流れ
を阻止する逆止弁であり、他の弁は電動弁であり、前記
密閉貯液タンクに取付けた水位計からの水位低信号によ
り閉弁指令を他の信号時に開弁指令を前記電動弁に与え
る弁の開閉制御手段を備えたことを特徴とした高温高圧
容器への注液装置である。

〔作用〕

水位計の他の信号により、電動弁が開かれると、密閉貯
液タンク内の圧力はほぼ高温高圧容器内の圧力と等しく
なり、高温高圧容器内へ密閉貯液タンク内の液体が注入
される。この注入時に際しては密閉貯液タンク内から液
源方向への逆流は逆止弁により阻止される。

密閉貯液タンク内の液体水位が低下してくると、ついに
は水位計が水位低信号を出して電動弁は閉じられる。

この状態で、密閉貯液タンクは周囲の雰囲気により冷却
されて低圧と成り、液源から液体が逆止弁を通って密閉
貯液タンク内に入り、密閉貯液タンク内の水位が回復
し、ついには水位計が他の信号を出す。

このようになると、電動弁は再度開かれて、高温高圧容
器内へ密閉貯液タンク内の液体が注入されることを繰り
返す。

〔実施例〕

以下に本発明による各実施例を第１図から第８図までの
各図に基づき説明する。

第１図に示した第１実施例は次の通りである。

核反応により熱を発生する炉心５と冷却材としての冷却
水７とを内蔵する沸騰水型原子炉の圧力容器４は、サプ
レツシヨンプール８とともに鋼製の一次格納容器19内に
格納されている。この一次格納容器19はコンクリート製
の二次格納容器22内に格納されている。

二次格納容器22には、燃料貯蔵プール３や貯水タンク17
が設置される。圧力容器４には主蒸気管１が圧力容器４
内の上層部に出来た高温高圧蒸気６を主蒸気隔離弁20を
介してタービン側へ送れるように圧力容器４に接続され
る。又、給水配管21が圧力容器４の冷却水７に通じるよ
うに接続されており、復水器等からの復水を逆止弁21を
介して圧力容器４内に給水できる。貯水タンク17の気層
部と圧力容器４の蒸気層部とは配管10により連通されて
いる。その配管10の途中には開閉弁13が設けられてい
る。貯水タンク17の液層部は圧力容器４内の液層部と配
管11により連通されている。その配管11には開閉弁14が
設けられている。貯水タンク17内は、さらに途中に貯水
タンク17内方向にのみ流れを許容する逆止弁15を備えた
配管16により燃料貯蔵プール３内のプール水と連通され
ている。貯水タンク17の外周には放熱手段としてピン型
フインが取付けられている。

このような第１実施例では、通常にあつては弁13,14は
閉じられ、主蒸気隔離弁20は開いておく。このようにし
て原子炉を運転していると、炉心５により加熱された冷
却水７は圧力容器４内の矢印の如くに循環して、高圧高
温の蒸気を圧力容器４上層部に生成する。この蒸気は主
蒸気管１を通つてタービンに送られ、タービンの駆動方
法源として利用される。利用れた蒸気は復水と成つて給
水配管２に通されて圧力容器４内の液層部に戻される。
圧力容器４ないしは主蒸気管20が破談して破談口から圧
力容器４内の冷却水７が液体のままあるいわ蒸気と成つ
て一次格納容器19内に放出される冷却材喪失事故を起こ
すと、圧力容器内の冷却材７が減少して炉心溶融などの
危険性が生じる。冷却材喪失事故が発生すると、圧力容
器や主蒸気管から一次格納容器19内に放出された高温高
圧蒸気はベント口９からサプレツシヨンプール８のプー
ル水中の導かれて凝縮され一次格納容器19内の圧力を低
下させ、増圧による危険を無くする。

冷却材喪失事故が発生したなら、弁13,14を同時ないし
は弁13を先に弁14をそのあとに開いて、圧力容器４内と
貯水タンク17との間を連通常態にする。このようにする
と、圧力容器内から高温高圧の蒸気が貯水タンク17内に
入ることにより、圧力容器４内と貯水タンク17内とは同
圧と成る。このため、圧力容器４内の冷却水７が貯水タ
ンク17の液面レベルよりも低くなると、貯水タンク17内
の貯蔵冷却水は配管11を通つて重力により落水するよう
に圧力容器４内に注入される。

貯水タンク17内の貯蔵冷却水が無くなると、さらに注入
が必要とされる場合、弁13,14を閉じて圧力容器４から
貯水タンク17への高温と高圧の影響を断つ。その後、貯
水タンク17は外周囲の雰囲気により冷却され、その冷却
はピン型フイン18を通じて貯水タンク17内の熱を外周に
放散させることによりより効率よく行われる。貯水タン
ク17内の残存蒸気が冷却凝縮されると貯水タンク17内の
圧力は低下して燃料貯蔵プール３内のプール水が入るこ
との出来るまでに低下する。このようになると、そのプ
ール水は逆止弁15を通じて貯水タンク17内に入つてき
て、貯蔵される。この貯蔵後に再度弁13,14を開くと、
上述したと同様に貯水タンク17内の貯蔵冷却水は配管11
を通つて重力により落水するように圧力容器４内に注入
される。

このようなことを繰り返すことによりこのようにして、
原子炉の圧力容器４が高圧状態に維持されたまま圧力容
器４内の冷却水水位が低下していくような状況において
長期的に冷却材の圧力容器内への補給が出来、冷却水喪
失による原子炉の危険を長期にわたり回避する。このよ
うにしてポンプなどの動的機器を採用せずに冷却材喪失
事故の危険を回避するものであるから信頼性も高く、ポ
ンプ駆動の動力電源やポンプ制御系の損傷による心配を
せずに済む。

この実施例においては、配管16のプール水入り口23の高
さは燃料貯蔵プール３内の機能を使用済み燃料よりも高
い位置にされて、燃料貯蔵プールの機能をまつたく損な
うことを回避している。

第２図に示した第２の実施例は、第１実施例を変形した
ものであり、その変更点は次のとおりである。尚、第１
実施例中と同一物には同一符号付けてその説明は省略し
てある。

第２図において、二次格納容器22の左上片隅に新ためて
プール24をつくり、このプール24内のプール水中に貯水
タンク17を水没させて設置する。逆止弁15を介して一端
が貯水タンク17内に通じる配管16のもう一端はプール24
内の底部に吸い込み口として開口している。他は、第１
実施例と同じである。

第２実施例によれば、第１実施例と同じ作用効果が奏せ
られ、さらには、プール24のプール水中に貯水タンク17
を水没させたことにより、プール水が貯水タンク17内の
蒸気凝縮の促進と貯水タンク17内への冷却補給水源とし
て機能をかね備えるから設備の簡素化と貯水タンク17内
の圧力の効率よい低減を成せる。

第３図に示した第３の実施例は、第１の実施例を変形し
たものであり、その変更点は次のとおりである。尚、第
１実施例中と同一物には同一符号付けてその説明は省略
してある。

第３図において、二次格納容器22の左上片隅に新ためて
プール24をつくり、このプール24内のプール水中に貯水
タンク17を水没させて設置する。逆止弁15を介して一端
が貯水タンク17内に通じる配管16のもう一端はプール24
内の底部に吸い込み口として開口している。この貯水タ
ンク17中には複数の伝熱管25が上下に通されており、各
伝熱管25の上下端はプール24内のプール水中に開口して
いる。他は、第１実施例と同じである。

第３実施例によれば、第１実施例と同じ作用効果が奏せ
られ、さらには、プール24のプール水中に貯水タンク17
を水没させたことにより、プール水が貯水タンク17内の
蒸気凝縮の促進と貯水タンク17内への冷却水補給水源と
して機能をかね備えるから設備の簡素化と貯水タンク17
内の圧力の効率良い低減を成せる。又、貯水タンク17内
の蒸気凝縮の際にプール24のプール水が伝熱管25内を下
方から上方へと抜けて循環するからタンク外周から放熱
するものに較べてタンク内からも伝熱管25を介して放熱
するから蒸気凝縮の効率が良く、早く貯水タンク17内に
冷却水を再貯蔵できる。このことは、圧力容器への注水
サイクルを短縮出来る良さにつながる。

第４図に示した第４の実施例は、第１実施例を変形した
ものであり、その変更点は次のとおりである。尚、第１
実施例中と同一物には同一符号付けてその説明は省略し
てある。

第４図において、燃料貯蔵プール３内のプール水中に貯
水タンク17を水没させて設置する。逆止弁15を介して一
端が貯水タンク17内に通じる配管16のもう一端は燃料貯
蔵プール３内の底部に吸い込み口として開口している。
他は、第１実施例と同じである。

第４実施例によれば、第１実施例と同じ作用効果が奏せ
られ、さらには、燃料貯蔵プール３のプール水中に貯水
タンク17を水没させたことにより、プール水が貯水タン
ク17内の蒸気凝縮の促進と貯水タンク17内への冷却水補
給水源及び貯蔵燃料の冷却の機能をかね備えるから設備
の簡素化と貯水タンク17内の圧力の効率良い低減を成せ
る。

第５図に示した第５の実施例は、第１実施例を変形した
ものであり、その変更点は次のとおりである。尚、第１
実施例中と同一物には同一符号付けてその説明は省略し
てある。

炉心５上端からの高さＬに相当する液層位置に圧力地容
器４への注入口を有する配管11と蒸気層６に通じる配管
10とに取り付けた弁28,29は電動弁である。一方、炉心
５上端からの高さＬよりも高い位置に配置された貯水タ
ンク17には水位計12が取り付き、その水位計12の低水位
検出信号により弁28,29を閉じるスイツチを作動し、高
水位検出信号で弁28,29を開く制御装置27が水位計12と
各電動弁28,29との間に接続されている。

第５実施例によれば、第１実施例と同じ作用効果が奏せ
られ、さらには、貯水タンク17から圧力容器４への注水
に伴い貯水タンク17の水位が低下すると水位計12から制
御装置27に低水位検出信号が出され制御装置27は各電動
弁28,29に閉弁動作を成させる。このため、圧力容器４
内と貯水タンク17内とは圧力及び温度的に遮断されて、
貯水タンク17は周囲の雰囲気により冷されることにより
貯水タンク17内の蒸気は凝縮され、これに伴い貯水タン
ク17内の圧力は燃料貯蔵プール３内のプール水が貯水タ
ンク17内に入るまでに低下し、ついには、そのプール水
が貯水タンク17内に入る。その後に、貯水タンク17内の
貯水量が増えて水位計12が高水位を検出すると低水位検
出信号が消されて電動弁28,29は開弁される。このた
め、貯水タンク17から圧力容器４内への注水が再度開始
される。このようにして、注水を長期にわたり、自動的
に成せる。

このような自動化は、以前に述べた各実施例についても
採用されるし、以後に述べる各実施例についても所望と
あれば適用できる。

第６図に示す第６実施例は、第１実施例を変形したもの
であり、その変更点は次のとおりである。尚、第１実施
例中と同一物には同一符号付けてその説明は省略してあ
る。

一次格納容器19内におけるサプレツシヨンプール８は上
部に移されて、その下方を主蒸気管１や給水配管２が通
される。サプレツシヨンプール８内のプール水中には貯
水タンク17が水没して設置されている。

このような第６実施例によれば、各弁13,14を開ければ
貯水タンク17から圧力容器４内への注水が出来ることは
第１実施例と同じである。その注水後に、貯水タンク１
内の貯水が枯渇したあと、各弁13,14を閉じてサプレツ
シヨンプール８内のプール水で貯水タンク17が冷され、
貯水タンク17内に残留した高温蒸気が凝縮される。これ
に伴い、貯水タンク17内の圧力はサプレツシヨンプール
８内のプール水を吸引するまでに低下する。このように
なると、貯水タンク17がサプレツシヨンプール８内のプ
ール水を逆止弁15を介して吸引して、貯水する。その後
に、弁13,14を再度開けば、圧力容器４内への再注入が
開始される。

このように第６実施例では、サプレツシヨンプール８を
炉心５からＬよりも上方に上げてそのサプレツシヨンプ
ール８内のプール水を貯水タンク17の冷却水及び吸引水
とにすることが出来るから、新ためてプールを新設する
必要性が無く、さらには、すべて一次格納容器19内に非
常用注水系の各部を配備することにより一次格納容器19
への放射能漏れの可能性を従来通りに維持できる。

第７図に示す第７実施例は、第６実施例において、貯水
タンク17の設置先を変更したものであり、その変更先は
第７図の如く、一次格納容器19外に原子炉設備として常
設されている復水貯蔵タンク26内である。この復水貯蔵
タンク26内には復水が貯蔵されており、その復水中に貯
水タンク17や逆止弁15や配管16が水没している。

このような第７実施例によれば、復水貯蔵タンク26内の
復水を貯水タンク17が吸引する液体と貯水タンク17の冷
却水とに兼ねることが出来るから貯水タンク17を水没さ
せたり吸引する液体を貯蔵するプールを新規に設置する
必要性が無い。

第８図に示した第８実施例は次の通りである。

核反応により熱を発生する炉心５と冷却材としての冷却
水７とを内蔵する加圧水型原子炉の圧力容器４は、格納
容器36内に格納されている。格納容器36には、他にプー
ル24や貯水タンク17や蒸気発生器32が格納され、プール
24や貯水タンク17は蒸気発生器32内の液面37よりも高い
位置に設置される。この蒸気発生器32の伝熱管に通じる
配管33,34は圧力容器４内に接続され、配管35の途中に
設けたポンプ35により蒸気発生器で低温とされた冷却水
を圧力容器４内に送り、炉心５で加熱された高温の冷却
水を蒸気発生器32の伝熱管に送れる。このために、蒸気
発生器32内では伝熱管の外周囲の水が加熱蒸発して上部
に高温高圧蒸気６が生成される。蒸気発生器32には主蒸
気管１が蒸気発生器32内の上層部に出来た高温高圧蒸気
６をタービン側へ送れるように蒸気発生器32に接続され
る。又、給水配管２が圧力容器４の冷却水７に通じるよ
うに接続されており、復水器等からの復水を蒸気発生器
32内に給水できる。貯水タンク17の気層部と蒸気発生器
32内の蒸気層部とは配管10により連通されている。その
配管10の途中には開閉弁13が設けられている。貯水タン
ク17の液層部は圧力容器４内の液層部と配管11により連
通されている。その配管11には開閉弁14が設けられてい
る。貯水タンク17内は、さらに途中に貯水タンク17内方
向にのみ流れを許容する逆止弁15を備えた配管16により
プール24内のプール水と連通されている。

このような第８実施例では、通常にあつては弁13,14は
閉じて、原子炉を運転していると、高圧高温の蒸気を蒸
気発生器32上層部に生成する。この蒸気は主蒸気管１を
通つてタービンに送られ、タービンの駆動源として利用
される。利用された蒸気は復水と成つて給水配管２に通
されて蒸気発生器32の液層部に戻される。蒸気発生器32
又は主蒸気管１が破断して破断口から水が液体のままあ
るいは蒸気と成つて格納容器36内に放出される冷却材喪
失事故を起こすと、蒸気発生器32内の水が減少して炉心
の蒸気発生器の過熱などの危険性が生じる。

冷却材喪失事故が発生したなら、弁13,14を同時ないし
は弁13を先に弁14をそのあとに開いて、蒸気発生器32内
と貯水タンク17との間を連通常態にする。このようにす
ると、蒸気発生器32内から高温高圧の蒸気が貯水タンク
17内に入ることにより、蒸気発生器32内と貯水タンク17
内とは同圧と成る。このため、貯水タンク17内の貯蔵冷
却水は配管11を通つて重力により落水するように蒸気発
生器32内に注入される。

貯水タンク17内の貯蔵冷却水が無くなると、さらに注入
が必要とされる場合、弁13,14を閉じて蒸気発生器32か
ら貯水タンク17への高温と高圧の影響を断つ。その後、
貯水タンク17はプール24内のプール水により冷却され、
貯水タンク17内の熱を外周に放散させる。貯水タンク17
内の残存蒸気が冷却凝縮されると貯水タンク17内の圧力
は低下してプール24内のプール水が入ることの出来るま
でに低下する。このようになると、そのプール水は逆止
弁15を通じて貯水タンク17内に入つてきて、貯蔵され
る。この貯蔵後に再度弁13,14を開くと、上述したと同
様に貯水タンク17内の貯蔵冷却水は配管11を通つて重力
により落水するように蒸気発生器32内に注入される。

このようなことを繰り返すことにより、冷却水喪失によ
る原子炉の危険を長期にわたり回避する。このようにし
てポンプなどの動的機器を採用せずに冷却材喪失事故の
危険を回避するものであるから信頼性も高い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、動的機器であるポンプなどの送圧手段
にたよること無く高温高圧容器内に密閉貯液タンクの容
量を超える多量の液体を自動的に注入できるから、長期
に渡る注入を効率良く確実に行なえるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による原子炉の縦断面図、
第２図は本発明の第２実施例による原子炉の縦断面図、
第３図は本発明の第３実施例による原子炉の縦断面図、
第４図は本発明の第４実施例による原子炉の縦断面図、
第５図は本発明の第５実施例による原子炉の縦断面図、
第６図は本発明の第６実施例による原子炉の縦断面図、
第７図は本発明の第７実施例による原子炉の縦断面図、
第８図は本発明の第８実施例による原子炉の縦断面図、
第９図は従来における原子炉の非常用冷却水補給系統の
系統図である。 ３……燃料貯蔵プール、４……原子炉の圧力容器、５…
…炉心、８……サプレツシヨンプール、10,11……配
管、12……水位計、15……逆止弁、17……貯水タンク、
18……ピン型フイン、23……吸い込み口、24……プー
ル、25……伝熱管、26……復水貯蔵タンク、27……制御
装置、32……蒸気発生器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 隅田 勲 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−237395（ＪＰ，Ａ) 発明協会公開技報公技番号86−16599

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温高圧容器と、前記高温高圧容器への注
   液レベルよりも高い位置に配置された密閉貯液タンク
   と、前記密閉貯液タンクから前記高温高圧容器への注液
   の流路と、前記高温高圧容器から前記密閉貯液タンクへ
   の圧力の供給流路と前記注液の流路と圧力の供給流路と
   にそれぞれ備わる弁とを有する設備において、前記密閉
   貯液タンク内に弁を介して前記注液の液源を連通し、前
   記密閉貯液タンクを取り囲む前記高温高圧容器内温度よ
   りも低い雰囲気とから成り、前記密閉貯液タンク内に弁
   を介して前記注液の液源を連通する前記弁は前記密閉貯
   液タンク内から前記液源方向の流れを阻止する逆止弁で
   あり、他の弁は電動弁であり、前記密閉貯液タンクに取
   付けた水位計からの水位低信号により閉弁指令を他の信
   号時に開弁指令を前記電動弁に与える弁の開閉制御手段
   を備えたことを特徴とした高温高圧容器への注液装置。