JPS5839991A - 原子炉緊急炉心冷却装置 - 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】 本発明は原子炉緊急炉心冷却装置に係シ、沸騰水屋原子
炉の運転中にあって、例えば、冷却材喪失事故時に炉内
へ冷却水を強制注入する緊急炉心冷却装置に関するもの
である。

原子炉は炉心で核反応を起こさせ、この核反応Ｉ：よっ
て生じた熱エネルギーを冷却材を使用して外部へ取り出
すようζニしている。したがって、何らかの原因で冷却
材の供給が停止する等の冷却材喪失状態になると、炉心
の温度が急上昇し、好ましくない結果を招く、そのため
、原子炉には、通常冷却材喪失事故Ｃ：備えて緊急炉心
冷却装置が設置されている。

第１図は緊急炉心冷却装置を備えた沸騰水型原子炉を概
略的に示すもので、これ域−シたがい、原子炉の構造を
説明する０図中符号ｌは原子炉格納容器であり、この格
納容器ｌ内は仕切壁コによって上下に区画され、上下に
はドライウェル３が。

下方にはウェットウェルダが夫々形成されており、ドラ
イウェルＪ内Ｃ′一原子炉本体！を設置しである。

原子炉本体！は、原子炉圧力容器６と、この圧力容器４
内を上下に区画する仕切板７と、この仕切板７の存在に
よって形成された下部プレナムデと、仕切板７に植設さ
れて炉心ＩＯを構成する複数本の核燃料集合体／ｌと、
炉心ＩＯを覆うシー４ラウドｌコと、シ為ラウド外部ｔ
とで構成され、各核燃料集合体／／上部は格子板／３に
よってシーラウド１２側部に支持されている。そして、
給水ノくイブ／４’を通してシムラウド外部ｌ内へ軽水
を導入し、この軽水を再循環系１５及びジェットポンプ
１６を介して下部プレナムデへ導入し、（の下部プレナ
ムタから炉心１０を構成する各核燃料集合体ｌｌ内へ分
配流通させることによって蒸気化させ、この蒸気を気水
分離器１７、蒸気パイプ／１を介してタービン系へ導く
ようにしである。

また、この原子炉は、通常法のような緊急炉心冷却装置
を設けている。すなわち、前記炉心ｉｏの上方空間に溝
状の高圧炉心スプレィノズルＪ／Ａと低圧炉心スプレィ
ノズルｕＡとを配置すると共−に、仕切板７と格子板１
３との間の間隙に給水ノズルおを配置しておく、そして
、高圧炉心スプレィノズルｌムには、復水貯蔵！／りｉ
ｔ内に貯えられた水をパルプＪ、高圧ポンプお及びバル
ブｎを介して供給するよ痙；シ、また。低圧炉心スプレ
ィノズルエム及び給水ノズルコには、ウエットウエルダ
内署＝貯えられた水をバルブ２７、ｕ、低圧ボンプコ９
゜３１及びバルブＪ２　、　、？ｊを介して夫々供給す
るようにしである。なお、各ポンプ２．コ９．３１及び
）（ルブ＃　、　易、コア、コ、　３：Ｚ　、　３３は
、図示しない冷却材喪失検出器から出力信号が送出され
たとき作動し、低圧ポンプコ９．３１は原子炉圧力容器
を内の圧力が所定値以下になった時点から作動するよう
に設定されている。

したがって、この原子炉の緊急炉心冷却装置は、例えば
、蒸気パイプｉｔｒや再循環系１５の配管郷の破断によ
って冷却材喪失状態が発生すると直ちに作動する。すな
わち、まず高圧炉心スプレィノズル２１ムから炉心１０
へ向けて冷却水を上方から噴射し。

原子炉圧力容器１内の圧力がある値以下になった時点か
ら低圧炉心スプレィノズル−Ａ及び給水ノズルコが冷却
水の上方からの噴射を開始して炉心ＩＯを冷却する。

しかしながら、如上の構造の原子炉にあっては次のよう
な問題があった。すなわち、冷却材喪失事故時に最も効
率良く冷却するには、いち早ぐ多量の冷却水を核燃料集
合体ｌｌ内へ通流させればよい、そのために、従来の原
子炉では、炉心１０の上方に高圧炉心スプレィノズル２
１Ａ、低圧炉心スプレィノズルｎＡを配置し、各核燃料
集合体ｉｉの冷却材出口側から内部へ向けて冷却水を導
入させると共に、給水ノズルコを設けて核燃料集合体／
ｌ相互間に形成された間隙へ噴射、注入させることによ
り、炉心１０を冠水させ、核燃料集合体／／内へ冷却水
を導入するようＩニジている。ところが、核燃料集合体
／／内では熱発生があり、この部分に水が存在すると蒸
気が発生し、この蒸気は核燃料集合体／／内を上昇する
。一方、圧力容器を内が減圧されると下部プレナム２か
らも蒸気が発生し、この蒸気の多くは核燃料集合体／／
内を通り、また、残りは核燃料集合体／ｌ相互間に形成
された間隙を通　、って上昇する。したがって、核燃料
集合体／’／の冷脚材出口近傍では、蒸気が高速で吹き
上げ、高圧炉心スプレィノズル１ム、低圧炉心スプレイ
ノズルコ／Ａ、低圧炉心スプレィノズルｕＡから噴射さ
れた冷却水が上から落下するという対向流になる。

このため、核燃料集合体／ｌ内へ入り込む冷却水の量は
大幅に制限され、その結果、炉心ｉｏの上方に冷却水が
溜まり、高圧炉心スプレィノズルＩＡ、低圧炉心スプレ
ィノズルＪＪＡから噴射された冷却水が冷却のため艦：
有効に活用されない虞れが多分にあった。

そこで、本発明は、かかる従来の事情に鑑みて創出され
たもので、その目的とするところは、緊急時に炉内に供
給される冷却水を有効に活用でき、短時間Ｉ：炉心を良
好に冷却し得るようにした原子炉緊急炉心冷却装置であ
る。すなわち、噴射された冷却水が炉心の上方に溜まり
、この現象は、核燃料集合体内からの上昇蒸気流が少な
いほど少なくなることに着目し、核燃料集合体をより早
く外側から冷却することで核燃料集合体内からの上昇蒸
気流を少なくするようにしたものである。

上述した目的を達成するため、本発明は、原子炉の冷却
材喪失時に、炉心を構成する核燃料集合体に冷却水を噴
射して炉心冷却を行なう緊急炉心冷却装置において、核
燃料集合体上から冷却水を噴射する高圧炉心スプレィ系
及び低圧炉心スプレィ系を備えた第１の冷却手段と、核
燃料集合体相互間に形成された間隙部に向けて冷却水を
、核燃料集合体の外周部から噴射してその外壁を冷却す
る高圧炉心スプレィ系及び低圧炉心スプレィ系を備えた
第コの冷却手段と、炉心上部に溜まる冷却水の水位を検
出する検出手段と、検出された水位に対応して、第７の
冷却手段か第コの冷却手段かのいずれかを作動させる切
換手段とを有するようにしたものである。

以下、本発明の実施例について添付園内を参照して説明
する。

第２図は１本発明に係る緊急炉心冷却装置を設！した原
子炉の要部を概略的に示したもので、第７図と同一部分
は同一符号で示してあり、したがって、重複する部分の
説明は省略する。

本発明は、核燃料集合体ｌ／上方から冷却水を噴射する
高圧炉心スプレィ系、２／及び低圧炉心スプレィ第二を
備えたｊｌ／の冷却手段Ｊと、核燃料集合体／／相互間
に形成された間隙部（バイパス部）に向けて冷却水を、
核燃料集合体／ｌの外周部から噴射してその外壁を冷却
する高圧炉心スプレィ系二ｌ及び低圧炉心スプレィ系−
を備えた第２の冷却手段３０と、炉心１０上部に溜まる
冷却水の水位を検出する手段りと、検出された水位に対
応して、゛第１の冷却手段にか第コの冷却手段３０かの
いずれかを作動させる切換手段ＳＯとを有するものであ
る。

しかして、第７の冷却手段には、従来、設置されていた
高圧炉心スプレイノズルコ／Ａを高圧炉心スプレィ系２
１の噴射口とし、低圧スプレィノズルエムを低圧炉心ス
プレィ系−の噴射口とするもので、従来のものと異なる
ところはない。

第コの冷却手段３０は、核燃料集合体ｌ／の外局で数段
に配置したスプレィヘッダ３４！Ａ、３１ＡＢに、前記
第１の冷却手段Ｉにおける高圧炉心スゲレイ系コ八低圧
炉心スプレィ系ｎ夫々から、それらへの配管途中に設け
られた後述の仕切弁ｊ／　、　、ｔコ、Ｓ３゜評を介し
て分岐連繋させたジェットノズルＪｊＡ。

３３Ｂを核燃料集合体１／相互間に形成された間隙部に
向けて環付けたものである。前記スプレィヘッダ３＊Ａ
、３１／−Ｂは、圧力容器乙の上下方向で核燃料集合体
／／外周を囲繞するようにして、核燃料集合体／／とシ
ーラウドｌコとの間であるペリフヱラル部に配置され、
高圧炉心スプレィ系２１に連通するジェットノズル３！
；Ａが取付けられたそれ３りＡと、低圧炉心スプレィ第
二に連通ずるジェットノズルＪ、ｌが取付けられたそれ
３ψＢとが交互に分れて設けられている・ また、この第コの冷却手段３０は、第１の冷却手段Ｊの
作動蓼、に、切換作動されるようになっている・ このように、第コの冷却手段３０を、第１の冷却手段Ｉ
が備えている高圧炉心スプレィ系コム低圧炉心スプレィ
系−の配管途中から分岐構成することで、全く独立した
配管を施す必要がなくなり。

全体構成及び切換手段ＳＯの設置等において簡素化を図
ることが可能となる。

検出手段りは、炉心ｉｏの上部の水位を検出するもので
、炉心１０上部に配されたｌ対の水位検出器ａｉ　、　
句、すなわち、低位に設定された水位である設定レベル
Ａを検出する水位検出器付、高位に設定された水位であ
る設定レベルＢを検出する水位検出器匂な備えて成る。

また、第１の切換手段ｍか第コの切換手段３０かのいず
れかを作動させる切換手段ＳＯは、炉心１０上部に溜ま
る冷却水の水位によって切換作動される。

すなわち、高圧炉心スプレィ系１の配管途中に設けた仕
切弁！／　、　！；コ、低圧炉心スプレィ第二の配管途
中に取付けた各仕切弁、ｔＪ　、　評、　、！！、を前
記検出手段特によって検出された水位が設定レベルＡ。

Ｂとの関係によっていずれにあるかを判断して開閉する
ことで切換作動させるものである。

具体的には、前記検出手段りによって検出された水位が
設定レベルＡ以下の場合では、第１の冷却手段３の高圧
炉心スプレィ系１．恢圧炉心スゲレイ系ｎ夫々を作動さ
せるも、水位が設定レベルＡ以上になると、高圧炉心ス
プレィ系２１中の仕切弁ｓｉ　、　ｊコによって、第コ
の冷却手段３０に切換えられ、ジェットノズル３５ムか
ら高圧ポンプＪによって高圧となった冷却水が噴射され
る。更に、水位が高くなり、設定レベル３以上になると
、低圧炉心スプレィ系ｎ中の仕切弁、！ｔＪ　、　！！
；ＩＩによってジェットノズル３５Ｂから低圧ポンプコ
９によって低圧となった冷却水が切換噴射されるように
しである。

次に、これが作用を説明すると、原子炉の運転中にあっ
て冷却材喪失事故が発生すると、先ず、第７の冷却手段
ｍにおける高圧炉心スプレィ系２／が作動し、炉内が所
定圧力到達後に仕切弁＆／が開となり、高圧ポンプＸを
経て高圧スプレィノズルＪ／Ａから炉心１０に向けてそ
の上方から冷却水が噴射される。これに伴ない圧力容器
６内の圧力が所定圧力以下に低下すると、次には、低圧
炉心スプレィ系−が作動し、仕切弁ｊＪ　、　３３が開
となり、低圧ポンプコ９．３１を経て低圧スプレィノズ
ルｊＪＡから、更：：冷却水が噴射され、炉心ｉｏ上部
には水が溜ま夛はじめる。すると、炉心ＩＯの上部に配
置した検出手段りの水位検出器ａｉ　、　４Ａ２による
差圧によって、炉心１０の上部に溜まる冷却水の水位が
水位検出器弘ｌの設定レベルＡ以上であると検出した場
合は制御信号が出力され、切換手段ＳＯが作動して前記
仕切弁３／を閉とし、仕切弁ｊコを開とするように制御
し、これ（二よって、第２の冷却手段３０の高圧炉心ス
プレィ系１が作動される。すなわち、高圧ポンプｊから
の高圧の冷却水の全部が前記ペリ７工フル部に設けられ
ているスプレィヘッダ、ｔ９Ａに送り込まれてジェット
ノズル３ｊから噴射される。

更にまた、炉心ｉｏの上部空間Ｉ：溜まる水量が増加し
て水位検出器ＩＩ２の設定レベル３以上になると。

制御信号が出力され、仕切弁幻を閉とし、仕切弁ｔｏ’
ｌ開とするように制御し、低圧ポンプ２９からの低圧の
冷却水の全部が、前記スプレィヘッダ、？Ｑ　Ａとｌ−
１別のスプレィヘッダ３μＢに送り込まれそのジェット
ノズル３５Ｂから噴射されるものである。

したがって、第コの冷却手段３０における高圧スプレィ
系シ、低圧スプレィ系ｎ夫々は、核燃料集合体ｌ／相互
間に形成された間隙部に向けて冷却水を、核燃料集合体
／ｌの外周部から噴射してその外壁を冷却するものであ
シ、しかも、この冷却作用は直接に噴出されることと相
俟ち、高圧ポンプｊを経ての高圧、かつ冷たい水や、更
には低圧ボンプコデを経ての多量の冷却水は、ジェット
ノズル３Ｓム、ｊｊＢにジェット噴流となって間隙部を
流れ、炉心ｉｏの中央部にまで到達し、炉心１０全体を
、それを構成する複数の樗燃料集合体ｉｉ外壁周凹から
冷却することができる。

そのため、核燃料集合体／／からの上昇蒸気流を短時間
に減少させることができ、炉内に注入した冷却水を極め
て効率良く炉心冷却用として用いることができるので、
炉心ｉｏを短時間で冷却することが可能である。

また、検出手段りは、炉心１０上部に溜まる冷却水の水
位を検出し、このようにして検出された水位に対応して
作動される切換手段５０によって、第７の冷却手段３か
第コの冷却手段３Ｑかのいずれかが切換作動されるから
、同一の冷却水源を極めて効率良く活用できると共に、
その切換は自動的に行なえるから、誤作動も少なく安全
である。

以上詳述したように１本発明によれは、冷却材喪失時勢
の緊急時ζ：あって供給される冷却水を初期段階におい
ては炉心の上方から噴射し、これに伴ない生じる蒸気流
の上昇によって冷却水が炉心へ到達せずにその上部に溜
まるとしても、それを検出して自動的に炉心側方からの
冷却水の噴射に切換えることができ、そのため、冷却水
を炉心冷却用として極めて効率よく活用することが可能
とな夛、しかも、短時間に炉心を冷却でき、また、配管
系統も大きく変更せずに設置できるから装置自体複線な
ものとならず、ために故障も少なく保守点検も容易であ
る等の種々の優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の緊急炉心冷却装置を儂えた沸騰水盤原子
炉の概略構成図、第２図は本発明の一実施例を示し１本
発明に係る緊急炉心冷却装置を備えた沸騰水型原子炉の
要部における概略構成図である。 ｌ・・・格納容器、コ・・・仕切壁、３・・・ドライウ
ェル。 ダ・・・ウェアトウヱル、ｊ・・・原子炉本体、ｔ・・
・圧力容器、７・・・仕切板、ｔ・・・シ瓢ラウド外部
、？・・・下部プレナム、ｉｏ・・・炉心、／／・・・
核燃料集合体、１２・・・シ為ラウド、　／３・・・格
子板、／４’・・・給水パイプ、１３・・・再循珊系、
ｌト・・ジェットポンプ、１７・・・気水分離器、／１
・・・真気バイブ、１９・・・彷水貯蔵夕／り、２０・
・・第１の冷却手段、コト・・高圧炉心スプレィ系、Ｊ
／Ａ・・・高圧炉心スプレィノズル、ｎ・・・低圧炉心
スプレィ系、ＪｊＡ・・・低圧ヌプレイノズル、Ｊ・・
・給水ノズル％ｙ・・・バルブ、８・・・高圧ポンプ、
！　、　、７，７　、２ざ・・・バルブ、コ９，３／・
・・低圧ポンプ、３０・・・第２の冷却手段、３２゜３
３・・・バルブ、３１ＡＡ、３ｔＢ・・・スプレィヘラ
ｆ、３３）、　。 ＪｊＢ・・・ジェッ′トノズル、す・・・検出手段、ｌ
Ａ／　、弘２・・・水位検出器、３０・・・切換手段、
り／９、す、　ｊＪ　、　５り、Ｓｊ・・・仕切弁。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　情事１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、原子炉の冷却材喪失時に、炉心を構成する核燃料集
   合体に冷却水を噴射して炉心冷却を行なう原子炉緊急炉
   心冷却装置において、核燃料集合体上方がら冷却水を噴
   射する高圧炉心スゲレイ系及び低圧炉心スプレィ系を備
   えた第７の冷却手段と、核燃料集合体相互間に形成され
   た間警部暑二向けて冷却水を、核燃料集合体の外周部か
   ら噴射してその外壁を冷却する高圧炉心スゲレイ系及び
   低圧炉心スプレィ系を備えた第コの冷却手段と、炉心上
   部に溜まる冷却水の水位を検出する検出手段と、検出さ
   れた水位に対応して、第１の冷却手段か第コの冷却手段
   かのいずれかを作動させる切換手段とを有することを特
   徴とする原子炉緊急炉心冷却装置。 コ、第２の冷却手段は、核燃料集合体の外周で数段に配
   置したスプレィヘッダに、第７の冷却手段における高圧
   炉心スプレィ系、低圧炉心スプレィ系夫々から仕切弁を
   介して分岐連繋させたジェットノズルを、核燃料集合体
   相互間に形成された間隙部に向けて取付けた特許請求の
   範囲第１項記載の原子炉緊急炉心冷却装置。 Ｊ、第１の冷却手段は、第１の冷却手段の作動後に、切
   換作動される特許請求の範囲第１項または第一項記載の
   原子炉緊急炉心冷却装置。 参、検出手段は、低位及び高位に設定された水位を夫々
   検出する７対の水位検出器を備えて成る特許請求の範囲
   第７項または第２項または第３項記載の原子炉緊急炉心
   冷却装置。 ！、切換手段は、高圧炉心スプレィ系、低圧炉心スプレ
   ィ系の配管途中に取付けた各仕切弁を。 検出された水位によって切換作動させるようになってい
   る特許請求の範囲第１項または第２項または第３項また
   は絡１項記載の原子炉緊急炉心冷却装置。