JPH0862373A - 原子炉格納容器除熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】原子炉の残留熱除去系が作動しない場合でも、
原子炉格納容器内に蓄積される崩壊熱の除去を可能にす
る。 【構成】原子炉圧力容器２に接続する再循環ループ５か
ら抽出炉水配管１１に流出する炉水を、吸込水昇圧ポン
プ１４により昇圧させ、再生熱交換器吸込水冷却部７及
び非再生熱交換器９で冷却し、ろ過脱塩器１０で浄化
し、再生熱交換器吸込水加熱部８で適温にした後、原子
炉圧力容器２への給水配管１５に送水し、原子炉圧力容
器２に戻す原子炉冷却材浄化系において、サプレッショ
ンプール４と抽出炉水配管１１とを連結する配管１６、
ろ過脱塩器バイパス配管１７、再生熱交換器吸込水加熱
部バイパス配管１８、配管１６に排出水昇圧ポンプ１
９、及び排出水昇圧ポンプ１９の両側に電動弁２０、２
１を、それぞれ設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉格納容器除熱装置
に係り、特に沸騰水型原子炉における原子炉冷却材浄化
系を、非常時に原子炉格納容器の崩壊熱除去系として利
用する原子炉格納容器除熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉冷却材浄化系は、原子炉の炉水の
浄化を目的としており、次のような機能を有する。すな
わち、原子炉の再循環ループから引き出された抽出炉水
が、吸込水冷却部と吸込水加熱部とを有する再生熱交換
器の吸込水冷却部、及び非再生熱交換器をそれぞれ通過
して冷却された後、ろ過脱塩器によって浄化され、次い
で、再生熱交換器の吸込水加熱部を通過して昇温された
後、原子炉格納容器へ外部から給水する給水配管に送水
され、原子炉圧力容器内へ戻される。また、再生熱交換
器及び非再生熱交換器の上流側か下流側かのいずれか
に、抽出炉水を送水するための吸込水昇圧ポンプが設置
される。（日本機械学会編、機械工学便覧、Ｂ６-１５
７参照）。

【０００３】冷却水昇圧ポンプは、再生熱交換器及び非
再生熱交換器の位置が、サプレッションプールよりも高
い場合には、再生熱交換器及び非再生熱交換器の上流側
に設置される。すなわち、再循環ループから吸込水昇圧
ポンプまでの揚程が、抽出炉水の円滑な流動に大きく寄
与するように、すなわち抽出炉水が原子炉冷却水浄化系
内の流動抵抗に打ち勝ち、抽出炉水の原子炉冷却水浄化
系内の通過ができるだけ円滑であるように、吸込水昇圧
ポンプは再循環ループに近い高さに設置され、サプレッ
ションプールよりも高い位置となる。

【０００４】しかし、この場合、吸込水昇圧ポンプを通
過する抽出炉水は高温となるので、放射化されたクラッ
ドが吸込水昇圧ポンプやその付近の配管に付着しやすく
なり、吸込水昇圧ポンプの寿命が短縮する欠点も有す
る。

【０００５】一方、再生熱交換器及び非再生熱交換器の
位置が、サプレッションプールと同じ高さの場合には、
冷却水昇圧ポンプは、再生熱交換器及び非再生熱交換器
の下流側に設置される。この場合は、再循環ループと吸
込水昇圧ポンプとの間の揚程を大きくするため、再循環
ループから再生熱交換器の吸込水冷却部、及び非再生熱
交換器を通過して吸込水昇圧ポンプに至るまでの配管
は、下方に向かうように設置され、吸込水昇圧ポンプの
位置はサプレッションプールと同じ高さとなる。なお、
この場合は、吸込水昇圧ポンプは高温とならないので、
上述の場合と比較して損傷を受けにくい。

【０００６】なお、原子炉の停止時でも、通常運転時と
同様に、原子炉の炉心では核分裂生成物の核変換により
崩壊熱が発生するので、崩壊熱を除去するための複数の
残留熱除去系が設けられる。すなわち、残留熱除去系
は、原子炉停止後に発生する燃料の崩壊熱を熱交換器を
用いて除去する系統であり、通常の原子炉の停止時で
は、燃料交換が可能なように、炉水を約５０℃以下の温
度に保持する機能を有する。(日本機械学会編、機械工
学便覧、Ｂ６-１５７、１６３参照)。

【０００７】しかし、原子炉の事故が発生し、残留熱除
去系の作動がすべて停止した場合には、崩壊熱により炉
心内の炉水の一部が蒸発し、炉心内の炉水は、炉水の蒸
発により発生する蒸気とともに、原子炉格納容器内の下
部に位置するサプレッションプールに排出される。

【０００８】また、残留熱除去系は、サプレッションプ
ールの冷却も行うようになっているが、残留熱除去系の
作動がすべて停止する事故時には、サプレッションプー
ルの水温が上昇し、発生する蒸気で原子炉格納容器内が
高圧となるので、原子炉格納容器を保護するためのベン
トが設置されている。

【０００９】更に、残留熱除去系は、冷却材喪失事故時
には、サプレッションプール水をポンプにより炉内に注
水する低圧注水系として使用されるとともに、サプレッ
ションプール水を冷却しながら、原子炉格納容器内にス
プレーする機能も有している。

【００１０】なお、特開昭６１−５７８９１号公報及び
特開昭６１−２３１４９２号公報には、関連技術が開示
されている。

【００１１】特開昭６１−５７８９１号公報の場合は、
残留熱除去系における原子炉停止時の冷却モードの機能
を原子炉冷却材浄化系にもたせるものであり、通常運転
時では、サプレッションプールからの排出水を、原子炉
冷却材浄化系の吸込水昇圧ポンプにより、再生熱交換器
の吸込水冷却部、再生非熱交換器、ろ過脱塩装置、及び
再生熱交換器の吸込水加熱部を順次通過させた後、冷却
材再循環系の循環炉水に合流させ、原子炉圧力容器内に
流入させるようになっている。

【００１２】一方、原子炉事故による原子炉停止時に
は、サプレッションプールからの排出水を、再生熱交換
器の吸込水冷却部、及びろ過脱塩装置を通して、冷却・
浄化し、再生熱交換器の吸込水加熱部のバイパスを通過
させた後、原子炉圧力容器内に戻す配管を介して原子炉
圧力容器内へ流入させるようになっており、また、原子
炉圧力容器内に戻す配管から分岐して設置された原子炉
圧力容器ヘッドスプレイ配管を介して、原子炉圧力容器
ヘッドから原子炉圧力容器内へ注水させることが可能な
構成になっている。

【００１３】また、特開昭６１−２３１４９２号公報の
場合は、原子炉冷却材浄化系の非再生熱交換器に、残留
熱除去系の熱交換器を兼用させたものであり、残留熱除
去系が２系統あり、その中の１系統には熱交換器を設置
しておらず、原子炉冷却材浄化系の非再生熱交換器を利
用して、通常運転時には原子炉圧力容器内の炉水を浄化
・冷却し、原子炉事故による原子炉停止時には、サプレ
ッションプールからの排出水を冷却するようになってい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６１−
５７８９１号公報の場合は、原子炉冷却材浄化系は、原
子炉の通常運転時、サプレッションプールからの排出水
を冷却・浄化するようになっており、再循環系の炉水の
浄化を目的としていない。また、原子炉の停止時におい
ても、サプレッションプールからの排出水は、ろ過脱塩
装置内を通過するようになっているので、ろ過脱塩装置
内の流路抵抗により、残留熱除去系としての効率は低下
することが予想される。

【００１５】一方、特開昭６１−２３１４９２号公報の
場合は、原子炉事故による原子炉停止時、サプレッショ
ンプールからの排出水の冷却に際して、この排出水を再
生熱交換器の吸込水冷却部を通過させておらず、また、
この排出水を流入させる箇所はサプレッションプールで
あり、原子炉圧力容器内に直接、注水する構成にはなっ
ていない。したがって、原子炉事故対策として、大きな
効果の期待できないことが懸念される。

【００１６】また、上述の２つの公知例とも、原子炉冷
却材浄化系を原子炉残留熱除去系へ確実に変更するため
のインターロックについては、開示されていない。

【００１７】本発明の目的は、原子炉冷却材浄化系の吸
込水昇圧ポンプが、再生熱交換器の吸込水冷却部、及び
非再生熱交換器の上流側及び下流側のいずれに設置され
た場合であっても、残留熱除去系の停止時において、原
子炉格納容器内に蓄積された崩壊熱の除去を確実に行う
ことができる手段を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。

【００１９】（１）原子炉格納容器内に発生した崩壊熱
を除去する残留熱除去系、並びに原子炉圧力容器に接続
する再循環ループ、再循環ループからの抽出炉水を昇圧
する吸込水昇圧ポンプ、抽出炉水の冷却部と加熱部とを
有する再生熱交換器、抽出炉水を冷却する非再生熱交換
器、抽出炉水を浄化するろ過脱塩器、抽出炉水を吸込水
昇圧ポンプに吸い込ませる抽出炉水配管、吸込水昇圧ポ
ンプと再生熱交換器の吸込水冷却部と非再生熱交換器と
ろ過脱塩器と再生熱交換器の吸込水加熱部とを順次接続
する配管、再生熱交換器の吸込水加熱部と原子炉格納容
器へ外部から給水する給水配管とを接続する配管、及び
抽出炉水配管に付設している抽出配管用電動弁からな
り、吸込水昇圧ポンプが原子炉格納容器内のサプレッシ
ョンプールよりも高く位置している状態の原子炉冷却材
浄化系を有する原子炉における原子炉格納容器除熱装置
において、抽出炉水配管における吸込水昇圧ポンプと抽
出配管用電動弁との間のいずれかの箇所とサプレッショ
ンプールとを接続する第１の配管、ろ過脱塩器をバイパ
スする第２の配管、及び再生熱交換器の吸込水加熱部を
バイパスする第３の配管を備え、第１の配管にサプレッ
ションプールからの排出水を昇圧する排出水昇圧ポン
プ、第１の配管における排出水昇圧ポンプの一方側に第
１の電動弁、他方側に第２の電動弁、第２の配管に第３
の電動弁、及び第３の配管に第４の電動弁をそれぞれ設
けていること。

【００２０】（２）原子炉格納容器内に発生した崩壊熱
を除去する残留熱除去系、並びに原子炉圧力容器に接続
する再循環ループ、再循環ループからの抽出炉水を昇圧
する吸込水昇圧ポンプ、抽出炉水の冷却部と加熱部とを
有する再生熱交換器、抽出炉水を冷却する非再生熱交換
器、抽出炉水を浄化するろ過脱塩器、抽出炉水を再生熱
交換器の冷却部と非再生熱交換器とを通して吸込水昇圧
ポンプに吸い込ませる抽出炉水配管、吸込水昇圧ポンプ
とろ過脱塩器と再生熱交換器の吸込水加熱部とを接続す
る配管、再生熱交換器の吸込水加熱部と原子炉格納容器
へ外部から給水する給水配管とを接続する配管、及び抽
出配管に付設している抽出配管用電動弁からなり、吸込
水昇圧ポンプが原子炉格納容器内のサプレッションプー
ルと同じ高さに位置している状態の原子炉冷却材浄化系
を有する原子炉における原子炉格納容器除熱装置におい
て、抽出炉水配管における吸込水昇圧ポンプと非再生熱
交換器との間のいずれかの箇所とサプレッションプール
とを接続する第１の配管、ろ過脱塩器をバイパスする第
２の配管、及び再生熱交換器の吸込水加熱部をバイパス
する第３の配管、サプレッションプールからの排出水を
吸込水昇圧ポンプを介して非再生熱交換器に通す配管、
及び非再生熱交換器における吸込水排出側配管と、ろ過
脱塩器と再生熱交換器の加熱部とを接続する配管におけ
るろ過脱塩器の側の部分とを接続する配管を備え、第１
の配管に第１の電動弁と第２の電動弁、第２の配管に第
３の電動弁、及び第３の配管に第４の電動弁をそれぞれ
設けていること。

【００２１】（３）（１）において、残留熱除去系の故
障を指示する信号と原子炉冷却材浄化系の停止を指示す
る信号とが発信された非常時発生の際、遠隔操作により
自動的に、抽出配管用電動弁が閉に、第３の電動弁、及
び第４の電動弁が開にそれぞれ作動し、この作動の完了
信号により、第１の電動弁、及び第２の電動弁がそれぞ
れ開に作動し、この作動の完了信号により、吸込水昇圧
ポンプ及び排出水昇圧ポンプがそれぞれ起動し、原子炉
冷却材浄化系の機能が原子炉格納容器の崩壊熱除去系に
切り替わること。

【００２２】（４）（２）において、残留熱除去系の故
障を指示する信号と原子炉冷却材浄化系の停止を指示す
る信号とが発信された非常時発生の際、遠隔操作により
自動的に、抽出配管用電動弁が閉に、第３の電動弁、及
び第４の電動弁が開にそれぞれ作動し、この作業の完了
信号により、第１の電動弁、及び第２の電動弁がそれぞ
れ開に作動し、この作動の完了信号により、吸込水昇圧
ポンプが起動し、原子炉冷却材浄化系の機能が原子炉格
納容器の崩壊熱除去系に切り替わること。

【００２３】（５）（３）又は（４）において、非常時
発生の際、運転員手動スイッチＯＮの許可信号により、
運転員の判断で、原子炉冷却材浄化系の機能を原子炉格
納容器の崩壊熱除去系に切り替える手動スイッチを設け
ていること。

【００２４】

【作用】原子炉冷却材浄化系の機能は、原子炉停止時に
は停止する。すなわち、この場合は、原子炉冷却材浄化
系の熱交換器、すなわち再生熱交換器及び非再生熱交換
器は使用されず、余分な設備となる。

【００２５】本発明は、このように原子炉停止時に使用
されなくなる原子炉冷却材浄化系の熱交換器の有効利用
を図り、原子炉の残留熱除去系が故障などによって作動
しない場合に、原子炉冷却材浄化系を原子炉格納容器除
熱装置として機能させるものである。例えば、この原子
炉格納容器除熱装置を、既存の原子炉冷却材浄化系に適
用する場合は、原子炉冷却材浄化系の追加設備を設ける
ことで構成される。

【００２６】追加設備は、原子炉冷却材浄化系の構成に
よって異なり、再生熱交換器の吸込水冷却部、及び非再
生熱交換器のサプレッションプールに対する相対高さに
より分類される。すなわち、再生熱交換器の吸込水冷却
部、及び非再生熱交換器が、サプレッションプールより
も高い位置に設けられている場合は、原子炉冷却材浄化
系の吸込水昇圧ポンプは、再生熱交換器の吸込水冷却
部、及び非再生熱交換器の上流側に設置される。

【００２７】一方、再生熱交換器の吸込水冷却部、及び
非再生熱交換器が、サプレッションプールと同じ高さに
設置されている場合は、原子炉冷却材浄化系の吸込水昇
圧ポンプは、再生熱交換器の吸込水冷却部、及び非再生
熱交換器の下流側に設置される。

【００２８】また、吸込水昇圧ポンプが再生熱交換器の
吸込水冷却部、及び非再生熱交換器の上流側と下流側と
のいずれに設置されるかの位置関係によって、サプレッ
ションプールの排出水を送り込む形態、再生熱交換器と
非再生熱交換器の利用方法、及びインターロックを異に
する。

【００２９】まず、吸込水昇圧ポンプが、再生熱交換器
の吸込水冷却部、及び非再生熱交換器の上流側に設置さ
れている場合の作用について説明する。

【００３０】この場合、本発明では、通常運転時には、
再循環ループからの抽出炉水は、再生熱交換器の吸込水
冷却部、非再生熱交換器、ろ過脱塩器、及び再生熱交換
器の吸込水加熱部を順次通過して浄化され、かつ適度な
温度に保持された状態で、原子炉圧力容器内に給水する
給水配管に送水され、原子炉圧力容器内に戻されるよう
にしている。すなわち、このように、吸込水昇圧ポンプ
を、再生熱交換器の吸込水冷却部、及び非再生熱交換器
の上流側に設置するので、吸込水昇圧ポンプにおける吸
込水の吸込効率向上を図ることができる。

【００３１】一方、非常時では、サプレッションプール
からの排出水は、ろ過脱塩器、及び再生熱交換器の吸込
水加熱部をバイパスして、再生熱交換器の吸込水冷却
部、及び非再生熱交換器のみを通過することにより、大
きく冷却された状態で、原子炉圧力容器内に給水する給
水配管を介して原子炉圧力容器内に注水されるようにし
ている。したがって、原子炉圧力容器内に発生した崩壊
熱を有効に除去することができる。

【００３２】しかし、上述のように、吸込水昇圧ポンプ
を再生熱交換器の吸込水冷却部、及び非再生熱交換器の
上流側に設置する場合は、吸込水昇圧ポンプを通過する
抽出炉水が高温となり、放射化されたクラッドが吸込水
昇圧ポンプやその付近の配管に付着しやすくなるので、
吸込水昇圧ポンプの寿命が短縮される欠点を有する。

【００３３】次に、吸込水昇圧ポンプの位置がサプレッ
ションプールと同じ高さの場合について説明する。この
場合は、吸込水昇圧ポンプを、再生熱交換器、及び非再
生熱交換器の下流側に設置する。したがって、吸込水昇
圧ポンプを通過する抽出炉水は高温とならないので、吸
込水昇圧ポンプの損傷が少なく、また、サプレッション
プールの排出水を昇圧する排出水昇圧ポンプの設置を必
要としない。

【００３４】この場合、本発明では、再循環ループから
の抽出炉水は、通常運転時には、再生熱交換器の吸込水
冷却部、及び非再生熱交換器を自然落下の状態で冷却さ
れながら通過して、吸込水昇圧ポンプの位置まで流下
し、次いで、吸込水昇圧ポンプにより、ろ過脱塩器、及
び再生熱交換器の吸込水加熱部を通って、浄化され、か
つ適度な温度に保持された状態で、原子炉圧力容器内に
給水する給水配管に送水され、原子炉圧力容器内に戻さ
れるようにしている。

【００３５】一方、非常時には、サプレッションプール
からの排出水は、吸込水昇圧ポンプにより、非再生熱交
換器を通って、大きく冷却された後、原子炉圧力容器内
に給水する給水配管を介して原子炉圧力容器内に注水さ
れるようにしている。したがって、原子炉圧力容器内に
発生した崩壊熱を有効に除去することができる。すなわ
ち、この場合、サプレッションプールからの排出水は、
ろ過脱塩器、及び再生熱交換器の吸込水加熱部を通過し
ないので、サプレッションプールからの排出水の流動抵
抗は少なく、崩壊熱の除去効果が大きい。

【００３６】原子炉冷却材浄化系の原子炉原子炉格納容
器除熱装置への変換を必要とする事態としては、残留熱
除去系の故障による事故があげられるが、この場合、本
発明では次の変換方法を使用している。

【００３７】各所の配管に付設している電動弁を適宜、
開閉することにより、非常時モードのラインを確保し、
この開閉作業の完了指示信号により、サプレッションプ
ールと原子炉冷却材浄化系を結ぶ配管上にある２つの電
動弁を開にし、その後、原子炉冷却材浄化系の吸込水昇
圧ポンプを起動させている。これによって、サプレッシ
ョンプールからの排出水が冷却され、この冷却された排
出水が、原子炉原子炉格納容器内に注水される。すなわ
ち、通常運転時には原子炉冷却材浄化系である系統が、
非常時には原子炉格納容器除熱装置に変換されることに
なる。

【００３８】排出水昇圧ポンプを設置している場合は、
吸込水昇圧ポンプと同時に、排出水昇圧ポンプを起動さ
せている。なお、電動弁の開閉は、事故時に行われる可
能性が高いので、電動弁は、遠隔操作により自動的に作
動するようにしている。

【００３９】上述のような、本発明における設備を、既
設のプラントでは追加し、新設のプラントでは最初から
取り入れることにより、残留熱除去系が故障した場合、
サプレッションプールからの排出水を冷却し、この冷却
した排出水を原子炉格納容器内に注水するので、原子炉
格納容器内の崩壊熱の除去を効果的に行うことができ
る。

【００４０】すなわち、本発明における設備を、上述の
ように追加又は取り入れることにより、余分な設備を有
効利用することができ、軽微な改善で残留熱除去系の多
重性を１つ多く持つことが可能となる。すなわち、既設
の原子力プラントでは、原子炉冷却材浄化系の熱交換器
の容量は小さいが、少しでも崩壊熱を除去し、事故の拡
大を遅らせることができる。

【００４１】また、原子炉の停止後、長時間経過した時
点で残留熱除去系が故障した場合には、崩壊熱レベルが
下がるので、崩壊熱を十分に除去することができ、残留
熱除去系の代替を務めることが可能となる。

【００４２】更に、原子炉冷却材浄化系の熱交換器を利
用し、冷却水を炉心や原子炉格納容器へ供給できるよう
になるので、既設や新設の原子力プラントにおいて容易
に残留熱除去系を多重化することができ、低コストで安
全性の高い沸騰水型原子炉を提供することができる。

【００４３】

【実施例】本発明の第１実施例を、図１を用いて説明す
る。図１は本実施例の原子炉格納容器除熱装置の系統図
であり、沸騰水型原子炉において、原子炉冷却材浄化系
を利用して、原子炉格納容器内に発生した崩壊熱を確実
に除去する機能を示している。

【００４４】沸騰水型原子炉の原子炉格納容器１には、
原子炉圧力容器２が内蔵され、原子炉格納容器１内の上
部はドライウェル３、下部はサプレッションプール４と
なっている。また、原子炉圧力容器２内の炉水の一部
を、原子炉圧力容器２の下部から外部に流出させ、その
後、それよりも上部から原子炉圧力容器２内に流入させ
る再循環ループ５が設けられている。なお、残留熱除去
系の記載は、省略している。

【００４５】原子炉冷却材浄化系は、通常運転時、再循
環ループ５から炉水を一部抽出して、冷却・浄化した後
に、原子炉圧力容器２内に戻すものであり、次のような
構成になっている。再循環ループ５からの抽出炉水を、
抽出炉水配管１１及び配管１２に流して、再生熱交換器
吸込水冷却部７及び非再生熱交換器９を通して冷却した
後、ろ過脱塩器１０を通して浄化し、次いで再生熱交換
器吸込水加熱部８を通して適温にした後、給水配管１３
内に送水し、原子炉圧力容器２内に戻すようになってい
る。すなわち、再生熱交換器６には、吸込水を冷却する
再生熱交換器吸込水冷却部７と、吸込水を加熱する再生
熱交換器吸込水加熱部８とを有している。

【００４６】このような構成になる原子炉冷却材浄化系
において、原子炉プラントの構成上、再生熱交換器吸込
水冷却部７及び非再生熱交換器９を、サプレッションプ
ール４よりも高い位置に設けている場合があるが、本実
施例は、そのような場合に対して、本発明の原子炉格納
容器除熱装置を適用した例である。すなわち、本実施例
は、吸込水昇圧ポンプ１４を、通常運転時における抽出
炉水の流れ方向からみて、再生熱交換器吸込水冷却部７
及び非再生熱交換器９の上流側に設置した場合である。

【００４７】本実施例では、上述の原子炉冷却材浄化系
に、次の設備を追加することにより、原子炉格納容器除
熱装置を構成させ、残留熱除去系の事故時において原子
炉格納容器１内に発生する崩壊熱を除去している。

【００４８】すなわち、抽出炉水配管１１とサプレッシ
ョンプール４とを接続する配管１６を設け、配管１６に
排出水昇圧ポンプ１９を付設し、配管１６における排出
水昇圧ポンプ１９の一方側に電動弁２０、他方側に電動
弁２１を、それぞれ取り付け、高圧系の原子炉冷却材浄
化系と低圧系のサプレッションプール４とが隔離できる
ようにしている。

【００４９】また、ろ過脱塩器バイパス配管１７及び再
生熱交換器吸込水加熱部バイパス配管１８を設け、前者
には電動弁２２、後者には電動弁２３を付設している。
更に、ろ過脱塩器１０と再生熱交換器吸込水加熱部８と
を接続する配管１２部には、電動弁２４を付設してい
る。

【００５０】以上のような構成において、非常時には、
電動弁１５及び２４を閉じ、電動弁２０〜２３を開き、
排出水昇圧ポンプ１９及び吸込水昇圧ポンプ１４を起動
させている。それによって、サプレッションプール４か
らの排出水を、排出水昇圧ポンプ１９により昇圧し、吸
込水昇圧ポンプ１４へ送った後、再生熱交換器吸込水冷
却部７と非再生熱交換器９とを通過させ、冷却してい
る。次いで、ろ過脱塩器バイパス配管１７、及び再生熱
交換器吸込水加熱部バイパス配管１８を通過させた後に
給水配管１３へ送り、原子炉圧力容器２内に注水して、
炉心を冷却し、崩壊熱を除去している。そして、原子炉
圧力容器２から流出する冷却材とともに、原子炉格納容
器１内を冷却し、更に、サプレッションプール４へ戻る
ようにしている。

【００５１】この場合、サプレッションプール４からの
排出水は、ろ過脱塩器１０及び再生熱交換器吸込水加熱
部８を通過しないので、その分だけ流動抵抗が減少す
る。すなわち、原子炉圧力容器２内への注水量が多くな
るので、崩壊熱を除去に大きな効果を得られる。

【００５２】また、本実施例では、原子炉冷却材浄化系
を確実に原子炉原子炉格納容器除熱装置に変換するた
め、インターロックにも特徴を持たせている。

【００５３】原子炉プラントでは、ドライウェル圧力高
信号や温度高信号により、残留熱除去系の起動信号が出
る。しかし、その後もドライウェル圧力高信号や温度高
信号が出る場合は、残留熱除去系は起動していないこと
になる。この場合、本実施例では、停止している原子炉
冷却材浄化系を原子炉原子炉格納容器除熱装置に変換す
るための信号を出し、この信号により、自動的に変換作
業を開始させている。

【００５４】まず、通常運転時には開の電動弁１５が閉
になっていることの確認信号により、ろ過脱塩器バイパ
ス配管１７の電動弁２２と再生熱交換器吸込水加熱部バ
イパス配管１８の電動弁２３とが開、ろ過脱塩器１０と
再生熱交換器吸込水加熱部８との接続部の配管１２の電
動弁２４が閉になる。このような電動弁の開閉により、
原子炉冷却材浄化系の熱交換器利用ライン確保の信号が
出る。

【００５５】この信号により、電動弁２０、２１が開に
なり、サプレッションプール４と原子炉冷却材浄化系が
連結される。すなわち、電動弁２０、２１の開信号によ
り、排出水昇圧ポンプ１９及び吸込水昇圧ポンプ１４の
起動信号が発せられ、原子炉系冷却材浄化系が原子炉格
納容器除熱装置として機能するようにしている。

【００５６】本発明の第２実施例を、図２を用いて説明
する。図２は本実施例の原子炉格納容器除熱装置の系統
図である。本実施例は、原子力プラントの構成上、再生
熱交換器吸込水冷却部７及び非再生熱交換器９を、サプ
レッションプール４と同じ高さの位置に設けている原子
炉冷却材浄化系に、本発明の原子炉格納容器除熱装置を
適用した場合である。すなわち、本実施例は、吸込水昇
圧ポンプ１４を、通常運転時における抽出炉水の流れ方
向からみて、再生熱交換器吸込水冷却部７及び非再生熱
交換器９の下流側に設置した場合である。

【００５７】この場合は、電動弁２０、２１の間に排出
水昇圧ポンプ１９（図１参照）を設ける必要はなく、非
常時には吸込水昇圧ポンプ１４だけで、サプレッション
プール４からの排出水を、十分に原子力圧力容器２へ送
ることができる。

【００５８】すなわち、通常運転時には、再循環ループ
５からの抽出炉水は、自然落下の形で、再生熱交換器吸
込水冷却部７及び非再生熱交換器９を通って冷却され、
吸込水昇圧ポンプ１４まで流下する。その後、抽出炉水
は吸込水昇圧ポンプ１４により昇圧され、ろ過脱塩器１
０及び再生熱交換器吸込加熱部８を経て、給水配管１３
に送水され、原子炉圧力容器２内に注水されるようにし
ている。

【００５９】一方、非常時には、サプレッションプール
４からの排出水を、吸込水昇圧ポンプ１４により、非再
生熱交換器９の上流側に送った後、非再生熱交換器９を
通過させて冷却している。その後、配管２６により、ろ
過脱塩器１２の下流側に送り、再生熱交換器吸込水加熱
部バイパス配管１８を通して給水配管１３へ送水し、原
子炉圧力容器２内に注水して炉心を冷却している。そし
て、原子炉圧力容器２から流出する冷却材とともに、原
子炉格納容器１内を冷却し、サプレッションプール４へ
戻るようにしている。

【００６０】また、本実施例でも、上述の実施例と同様
に、原子炉冷却材浄化系を、確実に原子炉格納容器除熱
装置に変換するため、インターロックにも特徴を持たせ
ている。

【００６１】すなわち、通常運転時開の電動弁１５が閉
であることの確認信号により、再生熱交換器吸込水加熱
部バイパス配管１８上の電動弁２３、吸込水昇圧ポンプ
１４から非再生熱交換器９の上流側に連結された配管２
５上の電動弁２９、及び非再生熱交換器９の下流側と、
ろ過脱塩器１０と再生熱交換器吸込水加熱部８とを連結
する配管におけるろ過脱塩器１０側の部分とを連結する
配管２６上の電動弁３０が開、ろ過脱塩器１０の両側の
電動弁２８、３１、再生熱交換器吸込水加熱部８の上流
側の電動弁２４、非再生熱交換器９と吸込水昇圧ポンプ
１４との間の電動弁２７が閉になる。

【００６２】このような電動弁の開閉の完了により、原
子炉冷却材浄化系における熱交換器利用ラインが確保さ
れた信号が出る。この熱交換器利用ライン確保の信号に
より電動弁２０、２１が開放され、サプレッションプー
ル４と原子炉冷却材浄化系とが連結される。次いで、吸
込水昇圧ポンプ１４が起動し、原子炉冷却材浄化系が原
子炉格納容器除熱装置として機能することになる。

【００６３】本発明の第３実施例を、図３を用いて説明
する。図３は本実施例の原子炉格納容器除熱装置の系統
図である。本実施例は、第２実施例と同様に、原子炉冷
却材浄化系の吸込水昇圧ポンプ１４を、抽出炉水の流れ
方向からみて、再生熱交換器吸込水冷却部７及び非再生
熱交換器９の下流側に設置した場合である。また、イン
ターロックについても、第２実施例と同様である。

【００６４】本実施例が、第２実施例と比較して異なる
点は、非常時において、サプレッションプール４からの
排出水を非再生熱交換器９を通過させて冷却する場合、
第２実施例では、その排出水を非再生熱交換器９の上側
から下側に向かって通過させていたのに対し、本実施例
では、下側から上側に向かって通過させていることであ
る。本実施例と第２実施例とのどちらを選択するかにつ
いては、既設の原子力プラントへ適用する場合では、適
用しやすさが一つの選定基準となる。

【００６５】本発明の第４実施例を、図４を用いて説明
する。図４は、本発明の第２実施例における起動の手順
及び条件を表すインターロックのブロック線図である。
すなわち、本発明における起動の手順及び条件を表すイ
ンターロックを、本発明の第２実施例を例にとり説明す
る。なお、図４における符号は、図２におけるものと同
一である。

【００６６】原子炉冷却材浄化系は、原子炉の通常運転
時には冷却水を浄化・冷却し、非常時には電動弁１５
（図２参照）が閉じられ、冷却材浄化系としての機能は
停止する。

【００６７】原子炉冷却材浄化系の原子炉格納容器除熱
装置への変換には、通常運転時の手順とは異なった操作
を行うが、これには誤操作を生じないようなインターロ
ックが必要である。すなわち、残留熱除去系が故障して
動いていないことを確実に判断した上で、原子炉冷却材
浄化系の原子炉格納容器除熱装置への変換を決定する必
要がある。このため、本実施例では、許可信号を出すま
での部分と、自動的に変換する部分との繋ぎ目で運転員
の介入ができるような、インターロックにしている。

【００６８】原子炉の停止や事故の非常時には、原子炉
冷却材浄化系は停止し、弁１５が閉となり、原子炉冷却
材浄化系隔離信号が発生する。この場合、残留熱除去系
が故障していて作動しないときには、格納容器圧力高信
号及び格納容器温度高信号のうちの少なくともいずれか
の信号が出されるため、この２つの信号のＯＲ回路、及
びこのＯＲ回路と原子炉冷却材浄化系隔離信号とにより
構成されるＡＮＤ回路により、原子炉冷却材浄化系を原
子炉格納容器除熱装置として、手動スイッチにより起動
させる手動スイッチ許可信号が出される。

【００６９】運転員はこの手動スイッチ許可信号を確認
した上で、原子炉の状況に応じて手動スイッチＯＮの判
断をする。このような判断の基準は、残留熱除去系が機
能しておらず、原子炉格納容器除熱装置の起動を必要と
していることである。すなわち、運転員の判断により手
動スイッチがＯＮされた場合には、電動弁２０、２１の
開、電動弁２３、２４、２７〜３１の閉を自動的に行わ
せ、電動弁の開閉操作がすべて終わった時点で吸込水昇
圧ポンプ１４（図２参照）を起動させている。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、通常運転時には原子炉
冷却材浄化系として機能していた系統が、非常時には原
子炉格納容器除熱装置として機能できるようになる。す
なわち、原子炉冷却材浄化系は非常時には使用されなく
なり、この系統の熱交換器は余分な設備となるが、本発
明の設備を追加することにより、この余分な設備を有効
利用することができ、軽微な改善で残留熱除去系の多重
性を１つ多く持つことができるようになる。既設の原子
力プラントでは原子炉冷却材浄化系の熱交換器の容量は
小さいが、少しでも崩壊熱を除去し、事故の拡大を遅ら
せる効果を有する。

【００７１】また、原子炉の停止後、長時間経過した時
点で残留熱除去系が故障した場合には、崩壊熱レベルが
下がっているため、十分に崩壊熱を除去することがで
き、残留熱除去系の代替を務めることが可能となる。

【００７２】更に、原子炉冷却材浄化系の熱交換器を利
用し、冷却水を炉心や原子炉格納容器へ供給できるよう
になるため、既設や新設の原子力プラントにおいて容易
に残留熱除去系を多重化することができ、低コストで安
全性の高い沸騰水型原子炉を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原子炉格納容器除熱装置における第１
実施例の系統図である。

【図２】本発明の原子炉格納容器除熱装置における第２
実施例の系統図である。

【図３】本発明の原子炉格納容器除熱装置における第３
実施例の系統図である。

【図４】図２の原子炉格納容器除熱装置の起動の手順及
び条件を表すインターロックのブロック線図である。

【符号の説明】

１…原子炉格納容器、２…原子炉圧力容器、３…ドライ
ウェル、４…サプレッションプール、５…再循環ルー
プ、６…再生熱交換器、７…再生熱交換器吸込水冷却
部、８…再生熱交換器吸込水加熱部、９…非再生熱交換
器、１０…ろ過脱塩器、１１…抽水炉水配管、１２、１
６、２５、２６…配管、１３…給水配管、１４…吸込水
昇圧ポンプ、１５、２０〜２４、２７〜３１…電動弁、
１７…ろ過脱塩器バイパス配管、１８…再生熱交換器吸
込水加熱部バイパス配管、１９…排出水昇圧ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 憲一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉格納容器内に発生した崩壊熱を除
   去する残留熱除去系、並びに前記原子炉圧力容器に接続
   する再循環ループ、前記再循環ループからの抽出炉水を
   昇圧する吸込水昇圧ポンプ、前記抽出炉水の冷却部と加
   熱部とを有する再生熱交換器、前記抽出炉水を冷却する
   非再生熱交換器、前記抽出炉水を浄化するろ過脱塩器、
   前記抽出炉水を前記吸込水昇圧ポンプに吸い込ませる抽
   出炉水配管、前記吸込水昇圧ポンプと前記再生熱交換器
   の吸込水冷却部と前記非再生熱交換器と前記ろ過脱塩器
   と前記再生熱交換器の吸込水加熱部とを順次接続する配
   管、前記再生熱交換器の吸込水加熱部と前記原子炉格納
   容器へ外部から給水する給水配管とを接続する配管、及
   び前記抽出炉水配管に付設している抽出配管用電動弁か
   らなり、前記吸込水昇圧ポンプが前記原子炉格納容器内
   のサプレッションプールよりも高く位置している状態の
   原子炉冷却材浄化系を有する原子炉における原子炉格納
   容器除熱装置において、前記抽出炉水配管における前記
   吸込水昇圧ポンプと前記抽出配管用電動弁との間のいず
   れかの箇所と前記サプレッションプールとを接続する第
   １の配管、前記ろ過脱塩器をバイパスする第２の配管、
   及び前記再生熱交換器の吸込水加熱部をバイパスする第
   ３の配管を備え、前記第１の配管に前記サプレッション
   プールからの排出水を昇圧する排出水昇圧ポンプ、前記
   第１の配管における前記排出水昇圧ポンプの一方側に第
   １の電動弁、他方側に第２の電動弁、前記第２の配管に
   第３の電動弁、及び前記第３の配管に第４の電動弁をそ
   れぞれ設けていることを特徴とする原子炉格納容器除熱
   装置。
2. 【請求項２】 原子炉格納容器内に発生した崩壊熱を除
   去する残留熱除去系、並びに前記原子炉圧力容器に接続
   する再循環ループ、前記再循環ループからの抽出炉水を
   昇圧する吸込水昇圧ポンプ、前記抽出炉水の冷却部と加
   熱部とを有する再生熱交換器、前記抽出炉水を冷却する
   非再生熱交換器、前記抽出炉水を浄化するろ過脱塩器、
   前記抽出炉水を前記再生熱交換器の冷却部と前記非再生
   熱交換器とを通して前記吸込水昇圧ポンプに吸い込ませ
   る抽出炉水配管、前記吸込水昇圧ポンプと前記ろ過脱塩
   器と前記再生熱交換器の吸込水加熱部とを接続する配
   管、前記再生熱交換器の吸込水加熱部と前記原子炉格納
   容器へ外部から給水する給水配管とを接続する配管、及
   び前記抽出配管に付設している抽出配管用電動弁からな
   り、前記吸込水昇圧ポンプが前記サプレッションプール
   と同じ高さに位置している状態の原子炉冷却材浄化系を
   有する原子炉における原子炉格納容器除熱装置におい
   て、前記抽出炉水配管における前記吸込水昇圧ポンプと
   前記非再生熱交換器との間のいずれかの箇所と前記サプ
   レッションプールとを接続する第１の配管、前記ろ過脱
   塩器をバイパスする第２の配管、及び前記再生熱交換器
   の吸込水加熱部をバイパスする第３の配管、前記サプレ
   ッションプールからの排出水を前記吸込水昇圧ポンプを
   介して前記非再生熱交換器に通す配管、及び前記非再生
   熱交換器における吸込水排出側配管と、前記ろ過脱塩器
   と前記再生熱交換器の吸込水加熱部とを接続する配管に
   おける前記ろ過脱塩器の側の部分とを接続する配管を備
   え、前記第１の配管に第１の電動弁と第２の電動弁、前
   記第２の配管に第３の電動弁、及び前記第３の配管に第
   ４の電動弁をそれぞれ設けていることを特徴とする原子
   炉格納容器除熱装置。
3. 【請求項３】 前記残留熱除去系の故障を指示する信号
   と前記原子炉冷却材浄化系の停止を指示する信号とが発
   信された非常時において、遠隔操作により自動的に、前
   記抽出配管用電動弁が閉に、前記第３の電動弁、及び前
   記第４の電動弁が開にそれぞれ作動し、この作動の完了
   信号により、前記第１の電動弁、及び前記第２の電動弁
   がそれぞれ開に作動し、この作動の完了信号により、前
   記吸込水昇圧ポンプ及び前記排出水昇圧ポンプがそれぞ
   れ起動し、前記原子炉冷却材浄化系の機能が原子炉格納
   容器の崩壊熱除去系に切り替わる請求項１記載の原子炉
   格納容器除熱装置。
4. 【請求項４】 前記残留熱除去系の故障を指示する信号
   と前記原子炉冷却材浄化系の停止を指示する信号とが発
   信された非常時において、遠隔操作により自動的に、前
   記抽出配管用電動弁が閉に、前記第３の電動弁、及び前
   記第４の電動弁が開にそれぞれ作動し、この作業の完了
   信号により、前記第１の電動弁、及び前記第２の電動弁
   がそれぞれ開に作動し、この作動の完了信号により、前
   記吸込水昇圧ポンプが起動し、前記原子炉冷却材浄化系
   の機能が原子炉格納容器の崩壊熱除去系に切り替わる請
   求項２記載の原子炉格納容器除熱装置。
5. 【請求項５】 前記非常時において、運転員手動スイッ
   チＯＮの許可信号により、運転員の判断で、前記原子炉
   冷却材浄化系の機能を原子炉格納容器の崩壊熱除去系に
   切り替える手動スイッチを設けている請求項３又は請求
   項４記載の原子炉格納容器除熱装置。