JPS6029694A - 原子炉格納容器 - 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】 〔発明の技術外野〕 本発明は、原子力発電プラントの原子炉格納容器、特に
沸騰水型原子力発電プラントの圧力抑制型原子炉格納容
器に関する。

〔発明の技術的背景と七の問題点〕

例えば、沸騰水型原子力発電グラ７トでは、原子炉本体
を収納する原子炉格納容器として圧力抑制型原子炉格納
容器が採用されておシ、原子炉１次系の万一の破損事故
時にドライウェルに放出される蒸気を圧力抑制室に導く
ことによシ蒸気エネルギーを圧力抑制室のプール水で吸
収し、事故時の内圧を低く押える設計となっている。

Ｍ１図は、従来の沸騰水型原子力発電プラットにおける
圧力抑制型原子炉格納容器の概略構成図を示すもので、
同図に示すように、原子炉格納容器１はダイヤフラムフ
ロア３によって上部のドライウェル４と下部の圧力抑制
室５とに区をすされている。この上部のドライウェル４
内には原子炉圧力容器２および原子炉１次系が収納され
て訃り、下部の圧力抑制室５内にはプール水が貯えられ
ている。そして、上部のドライウェル４から下部の圧力
抑制室５へはダイヤフラムフロア３を貫通シて複数の直
管のベント管１１が配設されているが、このベント管１
１はドライウェル４内の主蒸気管６、再循環配管７等の
破断事故時に、配管破断口より流出する高温・高圧の蒸
気等をベント管１１を通して圧力抑制室５に導いてドラ
イウェル４内の圧力上昇を抑制するものである。

また、このドライウェル４内の原子炉１次系の主要配管
で必る主蒸気管しこは原子炉１次系の過圧保護と減圧を
目的として複数の逃し安全弁８が設置され、この逃し安
全弁８の作動時に放出される蒸気を、圧力抑制室５のプ
ール水中−＼逃し凝縮さぜるため、各々の逃し安全弁８
から夕°イヤフシムフロア３を貫通して、圧力抑制室５
のプール水中−＼逃し安全弁排気管９が配管され、この
逃しｉ全弁排気管９の出口には、クラエンチャーと呼ば
れる凝縮装置１０が設置されている。

ここで、逃し安全弁８の作動時及び万一の主蒸気管６、
（４ｔ！ｉ項配管７等の破断φ故時の圧力抑制案５内で
の現象について説明する。

逃し安全弁８の作動前をこは逃し安全斤排気肯９内は、
空気で浦たされ、水位は圧力抑制室５のプール水の位置
によって定められている。逃し安全弁８の作動後、王蒸
気が逃し安全弁排気管９内空気を圧縮し、水を外に押し
出す。水の放出に引きつづいて、圧縮された空気がプー
ル水中に放出され、プール水中で高圧の気泡を形改する
。この気泡は周Ｈのプールの圧力との大きな圧力差によ
り体積膨張を起こし、周囲のプール水を半径方向に加速
する。さらに、加速された水のモーメントによ勺、気泡
は周囲のプール水圧に対して負圧になるまで膨張し続け
、これは水の動きが反転するまで続き、その後気泡は収
縮し、以下同様の変化がその気泡の持つ固有の振動数で
繰り返され、これは気泡が水面に達するすで続くことに
なる。この気泡の振動はプール内へ圧力波の形で伝播し
、プール境界（プール水中の圧力抑制室５の壁及び床）
及び、プール水面下の構造物に荷重をカロえることとな
る。この荷重は、距離及び時間が増大するにつれ急激に
減衰する性質を有する。このような空気の放出に引き続
き、高温高圧の蒸気がプール水中に放出され蒸気凝縮が
行なわれる。このとき蒸気凝縮Ｖこ伴う振動現象は、高
温、高圧の蒸気を連続的に高温のプール水中に放出され
た場合に観測されるが通常運転時又は低蒸気流量時には
問題とならないことが実験により示されている。

次に、ドライウェル４内に配設された主蒸気管６、再循
環配管７等に配管破断事故が万一発生すると、先ず、こ
の破ｔ＃Ｔｓ故後破断口に圧力波が発生し、この圧力波
はドライウェル４内、ベント管１１を通って圧力抑制室
５内に伝播する。すると、ドライウェル４内圧力は流出
破断流の持つエネルギーの流入により増大し、ベント管
１１内Ｖこあった水をプール中に押し出す。このベント
クリアリングの過程で、ベント管１１内の水はジェット
流となＱ１ベント管１１出口及び圧力抑制室５０床而ニ
荷重を発生させる。ベントクリアリング時にはドライウ
ェル４と圧力抑制室５の圧力差によりダイヤフラム７０
ア３に下向きの差圧が発生する０ベントクリアリングに
ひきつづいて、すぐに空気及び蒸気の気泡がベント管１
１出口に発生し、この気泡の圧力は、はじめはドライウ
ェル４内圧力と本質的には等価である。この気泡は、プ
ール水中すなわち圧力抑制室５境界面に圧力上昇をもた
らし、荷重を与える。その後プール水中に、空気／蒸気
が流出し続はベント管４出口の気泡は膨張し、フ。

−ル水中すなわち圧力抑制室５境界面の圧力は低下する
。

一方、ドライウェル４内の空気の流出の際にプール水面
の急激な上昇が発生する。これは、ベント管１１出口の
気泡の膨張の結果起こされたもので、この水面の上昇に
伴ないベント出口よｐ上で初期プール水面の下にあった
構造物にはドラグによる荷重つまり水の流れにより起こ
される引っ張り荷重がカロわる。壕だ、この水面の上昇
に伴ない、初期プール水面上にあった構造物及び機器に
は衝撃による荷重すなわち水面の上昇が物体にあたって
生生じる荷重が加わ多、それに引き続いてドラグ荷重が
加わる。これらの荷重は初期プール水面上方で気泡のブ
レークスルー（気泡が、初期にウェット・ウェル内にあ
る空気との流通が起る状態を示す）を起す水平位置より
下で発生する。圧力抑制室５内の自由空間体積が充仔大
きな格納容器の場合には、プール水面の上昇（以下プー
ルスウエルという）が初期のベント管１１の水浸長の約
１．５倍になった時にブレークスルーがおこり、それ以
後は２相のクロス（水と空気の混合体が放散する状態で
以下この混合体が物体に当って発生する荷重をフロス何
重という）状態とな９、これが圧力抑制室５内の構造物
等にあたって荷重を発生させる。ドライウェル４からの
空気の流入が減少し、また、重力による相の分離が進む
につれ、プール水の上向きの動きは下向きの動きに変わ
る。これに続いて、プール水の落下によ勺構造物等に水
があたって荷重が発生しく以下この荷重をフォールバッ
ク荷重という）、その後ベント管を通って大流量の蒸気
が流れる。この蒸気は、ベント管出口ですべて凝縮され
る。さらに、ちる蒸気流量、空気密度及びプール水温に
おいては、ベント１゛外での蒸気の凝縮メカニズムによ
りベント管に水平方向ｔＩＣ荷重がかかる事が知られて
いる（以下この荷重をラテラル荷重という）。また、ブ
ローダウン流量が減少するにつれ蒸気はベント管内の水
と蒸気の境界が上下に振動しながら凝縮する。この現象
を通常チャギングと呼ばれ、圧力抑制型格納容器１内Ｂ
ｖｃ荷重がかかる。

第２図には、ベント管］１に発生する気泡のプール水中
から圧力抑制室５の自由全問へ到達するまでの過程が示
されている。すなわち、ベント管１１を通って空気と蒸
気がプール水中に圧入されると、ペン）　ｉｔ’ｌｌの
下端において気泡が発生し、さらに空気と蒸気が圧入さ
れてくると、プール水中での気泡はだんだん犬きくなシ
、この気泡が大きくなるとともにプール水の水面を上昇
させる。さらに気泡が大きくなり、プール水の水圧差に
打勝つと、−気に水面上に噴出し、気泡は破裂するので
、プール水面は飛散して不規則な波が発生するが、時間
とともにその波打ちは小さくなる。このような気泡の発
生に伴なうメカニズムは逃し安全弁８の作動時の逃し安
全弁排気管９出口の凝縮装置１０から発生する気泡につ
いても前記ベント管の場合と同様な現象を示す。

従来、この逃し安全弁の作動時及びカーの主蒸気管、再
循環配管等の破断事故時に圧力抑制室内で起こる現象に
よシ発生する水力学的荷重に対して圧力抑制型原子炉格
納容器は、充分考慮された設計がなされているが、さら
に、この圧力抑制室内に起こる不具合な現象を抑え、圧
力抑制型原子炉格納容器に加わる水力学的荷重を小さく
することが強く要望されていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、沸騰水型原子力発電プラントの圧力抑制型原子炉格
納容器の、逃し安全弁作動時または万一の主蒸気管、再
循環配管の破断事故時、ドライウェルの空気・蒸気がベ
ント管を通じて圧力抑制室へ排出されるときに、圧力抑
制室内にある壁中の構造物、配管、格納容器壁面に作用
する各種水力学的荷重を減少させる原子炉格納容器を提
供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、原子炉圧力容器
を収納したドライウェルとプール水を貯プール水面以下
の前記圧力抑制室内に配設されたベント管、コラムサポ
ート等の構造物およびプール水面以下の前記圧力抑制室
の内壁面の少くとも一方に孔を有する平板を取付けたも
のである。

〔発明の実施例〕

本発明の一芙施例を図面を参照して説明する。

第３図は本発明の圧力抑制型原子炉格納容器の圧力抑制
室の一部を切断した縦断面図、第４図は第３図の一部横
断面図である。なお、第１図と同一箇所には同一符号を
附して説明する。

圧力抑制型原子炉格納容器１はダイヤフラムフロア３に
よシ上部のドライウェル４と下部の圧力抑制室５とに区
劃されておシ、ダイヤフラムフロア３はコラムサポート
１４により支持されている。

ドライウェル４には図示しない原子炉圧力容器および原
子炉１次系が収納されておｐ１圧力抑制室−５にはプー
ル水が貯えられている。複数のベント管１１がダイヤフ
ラムフロア３をドライウェル４側から圧力抑制室５内貝
通している。ベント管１１お而には孔を有する両端が扇
形の平板１２が取付けられており、また圧力抑制室５の
外側内壁のブーＡ・水面以下にも複数の孔を有する帯状
の平板１３が取付けられている。さらに、ドライウェル
４内には原子炉１次系の過圧保護と減圧のために逃し安
全弁８が設置されておシ、この逃し安全弁８の作動時に
放出される蒸気を、圧力抑制室５のプール水中中へ逃し
凝縮させるため、各々の逃し安全弁８からダイヤフラム
フｑア３ｆ：貫通して、圧力抑制室５のプール水中へ逃
し安全弁排気管９が配管され、この逃し安全弁排気管９
の出口には、凝縮装置１０が設置されている。なお１５
は圧力抑制室５の自由空間に設置された構造物である。

前述のように孔を有する平板１２および１３をベント管
１１、コラムサボ−１４および圧力抑制室５の内壁のプ
ール水面以下の所定位置に配置した構成にすると、逃し
安全弁８の作動時に、逃し安全弁排気管９を通して凝縮
装置１０よす排出される逃し安全弁排気管９内の空気お
よび蒸気、または万一の主蒸気管、再循環配管の破断事
故時のドライウェル４からベント管１１を通して排出さ
れる空気および蒸気が圧力抑制室５のプール水へ排出さ
れた際に生ずる気泡によるプール水面の上昇を抑制する
ことができる。これはベント管１１から排出される空気
および蒸気の気泡は、平板１２あるいは平板１３１Ｃよ
って周囲に広がりまた平板１２および平板１３に形成さ
れた孔によって気泡は細かく分数されるので従来のよう
な気泡によるプール水面の上昇は抑制される。また、気
泡による平板１２および平板１３６るｘ［べ／ト管１１
１　コラムサポート１４が受ける荷重は、圧力抑制室５
の空中に設置した構造物１５の剛性を高めることにより
容易に対処することができる。

第５図は、本発明の他の実施例の一部を切断した縦断面
図、第６図は、第５図の一部横断面図であり、前記第３
図および第４図に示された実施例とは孔のある平板の形
状とその配置構成のみが相違する。すなわち、本実施例
では孔のある十字形状の平板１６はベント管１１および
コラムサポート１４のプール水面下に取付けられておシ
、また複数の孔のある平板１３は圧力抑制室５の外側お
よび内側内壁のプール水面以下の適当位置に複数個所取
付けられている構成となっている。その他の構成につい
ては第３図および第４図に示された実施例とは何等相違
しないので、前記実施例と同一箇所には同一符号を附し
てその詳細なｉ３５？、明は省略するものとする。

なおベント管およびコラムサポートに取付ける平板並ひ
に圧力抑制室の外側あるいは内側内壁に配設する平板の
形状および孔数は前記各実症例に示されたものに限定さ
れる・ものではなく、種々の変形および孔数変化は可能
であることは勿論でちる。また、平板は、圧力抑制室の
水面ま７’ｕは水面丁でられば原子炉格納容器壁面、ペ
デスタル壁面、ベント管等の構造物に取付けることがで
きるし、またベント管用支持材あるいは新たに設けた構
造物の支持体に取付けてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、圧力抑制型原子炉格納容器の下に孔を
有する平板を取付けることによシ、気泡発生によるプー
ル水の水面上昇を抑制するとともに気泡そのものを分散
させることが可能となったので、圧力抑制型原子炉格納
容器に加わる水力学的荷重が減少し、その健全性を向−
ヒさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧力抑制型原子炉格納容器の概略構成図
、第２図は例えば主蒸気管の破１ｎ丁事故時に発生する
気泡の圧力抑制室のプール水中から空中へゆくまでの過
程を示す概略図、第３図および箇４図は本発明の一実施
例の一部縦断面１スおよび一部横断面図、第５図お上び
杭６図は本発明の他の実施例の一部横断面図および一部
横断面図である。 １・・・原子炉格納容器　２・・原子炉圧力容器３・・
・ダイヤフラムフロア　４　・・ドライウェル５・・・
圧力抑制室　６・・・主蒸気管７・・・再循環配管　８
・・逃し安全弁Ｑ、、、Ｊｋ＋！６ｍｍ＃ｌ！！Ｆ　ｔ
ｎ、、、；ｔｄ、ｊｂａｒｌｌ・・・ベント管　１．２
，１３．１６・・平板１４・・・コラムサポート１５・
・・空中構造物（ｆ３７３３）代理人弁理士　品　股　
祥　晃　（ほか１名）第１図 第２図 空気中基、気

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　原子炉圧力容器を収納したドライウェルとプー
   ル水を貯えた圧力抑制室を備えた原子炉格納容器におい
   て、プール水面以下の前記圧力抑制室内に配設された構
   造物およびプール水面以下の前記圧力抑制室の内壁面の
   少くとも一方に孔を有する平板を取付けだことを特徴と
   する原子炉格納容器。
2. （２）圧力抑制室内に配設される構造物はベント管、コ
   ラムサポートである特許請求の範囲第１項記載の原子炉
   格納容器。