JPS59228191A - 原子炉ヘツドスプレイ装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は沸騰水型原子炉の原子炉ヘッドスプレィ装置に
関する。

子炉隔離時及び原子炉停止時に原子炉°圧力容器上部の
蒸気ドーム部へ散水し、蒸気の凝縮、冷却及び補水の機
能を有する原子炉ヘッドスプレィ装置が設置されている
。

第１図はこのヘッドスプレィ装置を備えた沸騰水型原子
炉の概略を示すもので、原子炉圧力容器１内に収納され
た炉心２の上には気水分離器３および蒸気乾燥器４が設
置され、その上部の空間部である蒸気ドーム部５へ散水
するためのヘッドスプレィノズル６が圧力容器上蓋９に
取り付けられている。また、原子炉圧力容器１の上部に
は主蒸気管７が導出されており、下部には再循環ライン
８が設けられている。そして、第２図に示すように、ヘ
ッドスプレィノズル６からのスプレィ水は円錐領域１０
内に収まるような散水角θで散水される様に設計されて
いる。

このヘッドスプレィノズル６がらのスプレイスの散水は
第３図および第４図に従って行なわれる。

第３図は原子炉融離時における原子炉ヘッドスプレィ装
置の作動モードを示す。この原子炉隔離時とは原子炉プ
ラントで何らかの異常が発生した場合主蒸気管７に設け
た主蒸気遮断弁１３を閉じて原子炉を隔離した状態を言
う。このとき隔離時冷却ボング１工により原子炉格納容
器底部のプレッションプール１２内の冷却水が蒸気ドー
ム部５へと散水される。すなわち隔離時冷却ポンプ１１
は隔離時冷却ポンプ駆動タービン１４で駆動される。こ
のタービンの駆動蒸気は、電動弁１５を介して主蒸気管
７から分岐供給される。原子炉ヘッドスプレィ装置の水
源としては上部のサプレッションプール１２の他、残留
熱除去用熱交換器１６で炉蒸気を凝縮して作られる復水
と、復水貯蔵タンク１８内の貯蔵水を用いる。原子炉隔
離時の原子炉ヘットスプレィ装置の主な機能は、残留熱
除去用熱交換器１６へ放出される炉内蒸気または、主蒸
気逃し安全弁２１からサプレッションプール１２へと放
出される蒸気によって失なわれる炉水の補給と蒸気ドー
ム部５での蒸気の凝縮および冷却である。

第４図は原子炉ヘッドスプレィ装置の原子炉停止時の作
動モードを示すもので、電動弁２６および電動弁２７を
介して残留熱除去ポンプ２８で再循環ライン８から原子
炉圧力容器１内の高温水を吸い込み、残留熱除去用熱交
換器１６で冷却してから電動弁２９金介して再循環２イ
ン８へもどすとともに、残留熱除去用熱交換器１６の出
口から、電動弁３０、電動弁２５、逆止弁２４および空
動逆止弁２３ヲ順に通ってヘッドスプレィノズル６から
蒸気ドーム部５へ、スプレィを行なう。原子炉停止時の
原子炉ヘッドスゲレイ装置の主な機能は、蒸気ドーム部
５内の蒸気凝縮促進と原子炉圧力容器１の上部の冷却で
ちる。特に原子炉圧力容器１の上部の冷却は、原子炉圧
力容器１の下部の冷却と歩調をとり、原子炉圧力容器１
及び炉内構造物の熱応力を緩和するのが目的である。以
上が従来の原子炉ヘッドスプレィ装置の概要であるが、
従来の原子炉ヘッドスプレィ装置には以下に述べる問題
点があった。

まず第１に、従来の原子炉ヘッドスプレィ装置に用いら
れているヘッドスプレィノズル６は第５図に示すように
、円筒状の単ノズルで、流量分布が一様でなく主噴流が
一点に集中しゃすく、第６図に示すように蒸気乾燥器４
に熱衝撃を与える可能性があった。

第２に、ヘッドスプレィノズル６のスプレィ角θが一定
でなく、スプレィ角θが大きい場合には、原子炉圧力容
器ｌの内壁にも直接スゲレイ水が当り、熱衝撃を与える
こともあった。

第３に、ヘッドスプレィ装置が誤動作し１ζ場合、第６
図に示すようにスプレィ液滴が主蒸気管７内へ流入し、
発電用の主タービンのブレードにエロージョンによる損
傷を与える心配がある。また第４図に、スフライ水温の
制御が充分でなく、低温水がスプレィされ、熱衝撃を与
える可能性があった。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、スプ
レィ流量分布の均一化と液滴の微粒化およびスプレィ角
の安定化をはかることができ、更にスプレィ水温の自動
制御を行ない、熱衝撃を緩和し、かつ、ヘッドスゲレイ
装置の誤動作全防止してタービンブレードの損傷をも防
止することのできる原子炉ヘッドスプレィ装置を提供、
１−ること全目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、ヘッドスプレィノズルの先端前方位置に、冷
却水全蒸気乾燥器全体に均一に分散せしめるメツシュ状
ディフレクタを設けたり、更に冷却水のスプレィ角を所
定角度に安定保持する円錐状案内部材により、そのメツ
シュ状ディフレクタの外周を包囲して形成し、スプレィ
流量分布の均一化、液滴の微粒化、スプレィ角の安定化
等を図ること・全特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明全第７図から第１３図に示す実施例につい
て説明する。第７図から第１０図は本発明の一実施例を
示し、スゲレイ流量分布の均一化と液滴の微粒化および
スプレィ角の安定化をはかったものである。

第７図および第８図は具体的構成を示している。

丁なわち、冷却水供給管３１の先端に固着されたヘッド
スプレィノズル６の先端前方には、複数の取付金具３４
，３４を介してメツシュ状ディフレクタ３２および円錐
状案内部材３３が設けられている。このメツシュ状ディ
フレクタ３２はヘッドスプレィノズル６から噴射される
冷却水を蒸気乾燥器４に向けて全体に均一に分散させる
とともに液滴の微粒化を行なうものであり、断面Ｖ字形
の部材３２ａ　、３２ａを正方格子状に組んで（第８図
）形成されており、本実施例では３段に形成してその分
散化および微粒化をより良く行なうようにしている。ま
友、円錐状案内部材３３は、ヘッドスプレィノズル６か
ら噴射される冷却水のスプレィ角を、その冷却水が蒸気
乾燥器４の全体に注がれる大きさに安定的に保持するも
のであり、取付金具３４に溶接されている。そして、こ
の円錐状案内部材３３内に各メツシュ状ディフレクタ３
２．３２が溶接されている。

次に本実施例の作用を第９図および第１０図により説明
する。

ヘッドスプレィノズル６を出たスプレィ水の１質流は谷
メツシュ状デイフレクク３２　、３２に順に衝突し、分
散する。従ってスゲレイ流量分布は蒸気乾燥器４の全体
にわたって均一化し、同時゛に液滴は微粒化する。スプ
レィ流量分布が均一化することにより、第６図に示すよ
うな蒸気乾燥器４への衝突主噴流が無くなり熱衝撃が軽
減される。また、液滴が微粒化することにより、メツシ
ュ状ディフレクタ３２ｔｌ−通過した後約３０ｏｎ以内
に液滴は蒸気を凝縮させｉｔは飽和温度に達する。この
ため蒸気の凝縮効果が著しく改善され、蒸気乾燥器４へ
落下する液滴も飽和温度となっているため、熱衝撃はほ
とんど無くなる。一方、メッシュ状ディフレクタ３２ヲ
通過した液滴は円錐状案内部材３３により進行方向を蒸
気乾燥器４の部分だけに制限されるのでスプレィ角が安
定し、原子炉圧力容器１や圧力容器上蓋９の内壁にスプ
レィ液滴が直接当ることが無くなるので、原子炉圧力容
器１の内壁への熱衝撃も防止される。

なお、メツシュ状ディフレクタはスプレィ水ヲ均一に分
散できるものであればよく、その形状を適宜に変えるこ
とができる。

次に、原子炉隔離時及び原子炉停止時における本発明に
係る原子炉ヘッドスプレィ装置の熱衝撃緩和運転も可能
とするスプレィ水温の制御機構について説明する。

先ず、原子炉隔離時について説明する。第１１図は本発
明に係る原子炉ヘッドスプレィ装置の原子炉隔離時の運
転モードを示す。

第３図は従来例では原子炉ヘッドスプレィ装置の水源ト
して、サプレッションプール１２と残留熱除去熱交換器
１６の復水と復水貯蔵タンク１８の貯蔵水を切り換えて
用いていためｉ、′本発明では第１１図に示すようにサ
プレッションプール１２からの低温水と残留熱除去熱交
換器１６からの高温の復水全、隔離時冷却ポング１１の
吸込側に設け７を混合器３５を用いて混合し、電動弁１
９と電動弁２０の開度を調整して、スプレィ水温の制御
を行ない、スプレィ開始直後は約１８０℃の高温水をス
プレィし、時間の経過に従ってスプレィ水温を下げる熱
衝撃緩和運転を行なう。

次に、原子炉停止時について説明する。

第１２図は本発明に係る原子炉ヘッドスプレィ装置の原
子炉停止時の運転モードを示す。

本発明では残留熱除去系と抹独立に原子炉ヘッドスプレ
ィ装置のスプレィ水温′ｆ！：調整できる様に残留除去
をボンダ２８の吐出側から電動弁３６ヲ通って混合器３
７へ至るバイパスライン全新設した。残留熱除去ポンプ
四の吐出側でかつ残留熱除去用熱交換器１６通過前の位
置で配管を分岐してバイパスラインを設けることにより
、残留熱除去系と社独立して温度制御を行なうことがで
きる。従って、温度制御は電動弁３０と電動弁３６の弁
開度を調整して行ない、スプレィ開始直後は約１８０℃
の高温水をスプレィし、時間の経過に従ってスプレィ水
温を下げる熱衝撃緩和運転を行なう。

このような第１１図および第１２図に示すスプレィ水温
度制御機構は、単独で用いることもできるしまた第７図
から第１０図に示す原子炉ヘッドスプレィ装置と共に用
いると、原子炉内部全熱衝撃緩和を図りつつ迅速かつ確
実に冷却することができる。

次に、原子炉ヘッドスプレィ装置の誤作動防止機構につ
いて説明する。

原子炉ヘッドスプレィ装置が誤動作した場合スプレィ液
滴が主蒸気管７円へ流入し、発電用の主タービンのブレ
ードにエロージョンによる損傷を与えるｏＪ能性がある
。本発明の原子炉ヘッドスゲレイ装置では、第１３図に
示すように、従来の原子炉ヘッドスプレィ装置の隔離時
作動ロジックシーケンス回路に主蒸気遮断弁または主蒸
気止め弁が閉になった後、原子炉ヘッドスプレィ装置が
作動する様なシーケンス回路全付加しである。

第１３図において符号ａは従来の原子炉ヘッドスプレィ
装置の作動信号、符号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は各主蒸
気遮断弁の閉信号符号Ｃ０は主蒸気止め弁の閉信号であ
る。各主蒸気遮断弁がすべて閉じるとＡＮＤ回路３８か
ら主蒸気遮断弁閉完了信号ｆが発せられる。主蒸気遮断
弁閉完了信号ｆまたは主蒸気止め弁閉信号ｄが発せられ
ると血回路３９から液滴流人防止完了信号ｇが発せられ
、これと原子炉ヘッドスプレィ装置の作動信号ａとの論
理積がＡＮＤ回路４０でとられて、原子炉ヘッドスプレ
ィ作動信号すが発せられる。なおｅは原子炉ヘッドスゲ
レイ装置の手動作動信号である。

このように本発明の原子炉ヘッドスプレィ装置は、原子
炉隔離時には主蒸気遮断弁または主蒸気止め弁が閉じて
いるときのみ作動するので、液滴が主タービンへ直接流
入することが無く、タービンブレードに損傷を与える心
配が無い。

〔発明の効果〕

このように本発明の原子炉ヘッドスプレィ装置は、メツ
シュ状ディフレクタと円錐状案内部材とにより均一な流
量分布で蒸気乾燥器に熱衝撃を与えるような噴流の集中
が無く液滴か細いので蒸気の凝縮効率が良く、スプレィ
角が一定で原子炉圧力容器内壁に不用な熱衝撃を与える
心配がない。

ま１こ、スプレィ水温を制御する機構を有するので原子
炉圧力容器内壁や蒸気乾燥器への熱衝撃緩和運転が口Ｊ
能である。さらに主蒸気遮断弁または主蒸気止め弁が閉
じていない場合は、原子炉ヘッドスプレィ装置の誤動作
を防止するロジックシーケンス回路全有しているので、
スプレィ液滴カタービンブレードに衝突して損傷？与え
る心配も無い等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１Ｎは従来のヘッドスプレィノズル全備え１ζ原子炉
の概略図、第２図は同じく原子炉圧力容器上部の概略断
面図、第３図は従来の原子炉ヘッドスプレィ装置の原子
炉隔離時の作動モードを示す流れ図、第４図は同じく原
子炉停止時の作動モードを示す流れ図、第５図は従来の
ヘッドスプレィノズルの外観図、第６図は従来の原子炉
ヘッドスプレィ流量分布および液滴が主蒸気管へ流入す
る様子を示す概略斜視図、第７図から第１０図は本発明
の原子炉ヘッドスプレィ装置−実施例全示し、第７図は
スプレィノズルに付加したメツシュ状ディフレクタと円
錐状案内部材を示す側面図、第８図は第７図の■−■線
に沿った断面図、第９図は第２図同様の概略断面図、第
１０図は第６図同様の概略斜視図、第１１図は本発明に
係る原子炉ヘッドスプレィ装置の原子炉隔離時の作動モ
ードを示す流れ図、第１２図は同じく原子炉停止時の作
動モードを示す流れ図、第１３図は本発明に係る原子炉
ヘッドスプレィ装置の誤動作全防止するロジックシーケ
ンス回路の論理回路図である。 ６・・・ヘッドスゲレイノズル、３２・・・メツシュ状
ディフレクタ、３３・・・円錐状案内部材。 出願人代理人　　猪　股　　　清 第１図 第２図 第３図 ３ 第５図 第６図 第７区 第８区 第９呪 第１０図 ３ 第１１図 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉圧力容器内の蒸気乾燥器に向けて冷却水を散
   水するヘッドスプレィノズルを有する原子炉ヘッドスプ
   レィ装置において、前記ヘッドスプレィノズルの先端前
   方位置に冷却水を前記蒸気乾燥器全体に均一に分散せし
   めるメツシュ状ディフレクタを設けたことを特徴とする
   原子炉ヘッドスプレィ装置。 ２、原子炉圧力容器内の蒸気乾燥器に向けて冷却水を散
   水するヘッドスプレィノズルを有する原子炉ヘッドスプ
   レィ装置において、前記ヘッドスプレィノズルの先端前
   方位置に冷却水を前記蒸気乾燥器全体に均一に分散せし
   めるメツシュ状ディフレクタを設け、その冷却水のスプ
   レィ角を所定角度に安定保持する円錐状案内部材により
   前記メツシュ状ディフレクタの外周を包囲したことを特
   徴とする原子炉ヘッドスプレィ装置。