JPS6049876B2 - 原子炉の緊急炉心スプレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉の緊急炉心スプレィ装置の改良に関す
るものである。

第１図は沸謄水型原子炉炉心のスプレー系の概略を示
す。

炉心スプレィ系は、再循環系配管１の破断で代表される
冷却材喪失事故時に作動する緊急炉心冷却系の一系統で
ある。炉心スプレィ系は、熱料チャンネル２の上部にお
いてリングヘッダ３に第３図に詳細を示す如きスプレィ
ノズル本体４か接続されて構成されており、冷却材喪失
事故時にノズル本体を通して燃料チャンネル２に緊急冷
却水を散布するものである。第２図は第１図の横断平面
図であり、多数の燃料チャンネル２によつて原子炉炉心
５が構成されている。リングヘッダ３は原子炉炉心５の
上部外周位置に配設され冷却水供給手段（図示せす）に
連通され多数のノズル本体４が原子炉炉心５の中心に向
かつて水を噴出するように取り付けられている。そして
、ノズル本体４からは第２図において実線で示して領域
に水が噴出散布されるようになつている。尚、炉心スプ
レィ系は冷却材喪失事故時の炉心冷却を維持するための
ものであるから、ノズル本体４を通して炉心冷却に必要
な量の緊急冷却水がすべて燃料チャンネル２に供給され
なければならない。そのため、ノズル本体４の取付角度
及びノズル本体４の取付個数は、緊急冷却水が全燃料チ
ャンネル２にできるだけ均等に散布されるように比較的
実施の容易な空気中の実験により決められている。第３
図は従来の炉心スプレィ系に使用されているノズル本体
４を示し、このスプレィノズルは、円形の開口部１０の
内側に開口部１０と同心位置に円形の邪魔板６が配置さ
れ、開口部１０の内周は外周が直径が大きい斜面に形成
されている。そして、ノズル本体４から噴出される水は
矢印のように送り込まれ、邪魔板６に衝突し液滴化を促
進一されるとともにノズル本体４と邪魔板６によつて形
成される円環状の出口１１から円錐形状のスプレィ水環
となつて、ノズル本体４から遠ざかるに伴い逐次広い範
囲に冷却水が散布されるようになつている。そして、炉
心スプレィ系は、上記した、ように冷却材喪失事故時に
作動するものてあるため、蒸気雰囲気中に緊急冷却水を
噴出させるので次の如き問題がある。通常、原子炉の緊
急冷却水は未飽和状態にあるため、ノズル本体４から噴
出した後で、雰囲気蒸・気との間において熱交換が行わ
れ蒸気が凝縮する。

この凝縮は、第３図におけるスプレィ水環７の内部空間
８と外部空間９の蒸気に対して起こる。スプレィ水環７
の外部空間９において蒸気が凝縮した場合、空間容積が
大きいことにより凝縮による減圧は小さい。一方、スプ
レィ水環７の内部空間８では空間容積が小さく、かつ、
周囲を水膜あるいは多数の水滴に囲まれており外部から
の蒸気供給量が少なくなるため凝縮による減圧が大きい
。このため、内部空間８の圧力は外部空間９の圧力に比
べて低くなるため、この圧力差によつてスプレィ水環７
が内部空間８の方に押しつぶされ、スプレィ水環７の広
がり角度が小さくなり、ノ冷却水の到達距離が短かくな
る。それによつて、炉心中心部分に散水されるスプレィ
水量が相対的に少なくなり、熱出力の高い炉心中心部分
の緊急冷却水による冷却能力が低下するおそれがある。
本発明の目的は、上記欠点を解消し、スプレィ水環の広
がり角度の減衰を防止し、噴出水の分散が良好な原子炉
の緊急炉心スプレィ装置を提供することにある。本発明
の原子炉の緊急炉心スプレィ装置は、ノズル本体が取り
付けられ炉心上方に設けられたヘッダと、このヘッダ入
の冷却水供給手段と、上記ノズル本体の開口部に同心状
に配設され上記開口部に冷却水出口を形成するように取
り付けられた邪魔板とを設けてなり、上記邪魔板の外周
の一部を上記開口部内周に接触させたものてある。

以下本発明の原子炉の緊急炉心スプレィ装置の一実施例
を、従来と同部品は同符号で示し同部分の説明は省略し
第４図、第５図により説明する。邪魔板６は第４図、第
５図に示す如く、一部の外周部分（θ度）を開口部１０
の内周に接触させている。従つて、出口１１は従来円環
てあつたのに対し一部切欠いた円環状となる。このよう
に構成されたノズル本体４を用いて蒸気雰囲気中に冷却
水を散布すると、冷却水の流れは、第４図、第５図の矢
印に示したように、スプレィノズル出口形状に従つて切
欠きのあるスプレィ水環７となる。そのため、スプレィ
水環７の内部空間８て凝縮しても、外部空間９とスプレ
ィ水環７の切欠き部分で連通しているため、外部空間９
からの蒸気の供給が十分なされ、内部空間８だけが大き
な減圧を起こすことなく、スプレィ水環７の広がり角度
の減衰を防止することがてきる。また、スプレィノズル
出口１１の面積が小さくなるため、スプレィ水の噴出速
度が増大しスプレィ水の到達距離が長くなる。

これによつて、熱出力が相対的に高い炉心中心部への緊
急冷却水の散布量を増すことができる。尚、スプレィ水
の噴出速度を増大させる方法としては、この他にもスプ
レィ流量を増す方法が考えられるが、そのためにはポン
プの大型化が不可欠である。これに対し、本実施例のス
プレィノズルは、ノズル本体の邪魔板の形状を変えるだ
けで、従来に比べ構造が複雑になつたり部品点数を増す
ことがなく炉心中心への冷却水散布量を増すことができ
る。そして、第５図におけるθて示した邪魔板６と開口
部１０の接合部の大きさは、小さすぎる場合は分裂した
液滴の回り込みによつて出口１１に切り欠きを持たせた
効果が相殺され、また、大き過ぎた場合は炉心周辺部の
燃料集合体への緊急冷却水の散布量が少なくなり冷却が
不十分となることが考えられる。

第６図は、横軸に炉心中心からの距離をとり縦軸に冷却
水散布量をとつて示したθをパラメータとした緊急冷却
水の散布水量分布を示す。使用したスプレィノズルは、
開口部内径４４．４ＴｎＩｎ、邪魔板外径２２．４ｍｇ
、吐出部圧力３５ボンド／吋２のものである。第６図は
、全部のスプレィノズルが作動した場合の炉心中心から
の距離に対する燃料集合体当りの冷却水散布量の関係を
示したものである。第６図において、例えば、θ＝０度
の場合、炉心より加の位置では冷却水散布量が多いのに
対し、炉心では少なくなる。また、第７図は横軸に邪魔
板６をノズル本体４に取付ける接合部の大きさ（角度）
θをとり、縦軸に冷却水散布量をとつて、接合部の大き
さ（θ）に対し最も冷却水散布量の少ない燃料集合体へ
の散布量の関係を示している。従つて、第６図、第７図
の結果から、接合部の大きさθは、６０〜１５０度の範
囲にすることが適当である。そして、炉心中心部分は、
周辺領域に比べて熱出力が高いことから、燃料集合体の
冷却のためには、炉心中心に多くの緊急冷却水を散布し
た方が効率的であり、そのため、θは６０〜１５０度と
なる。このように本実施例の原子炉の緊急炉心スプレィ
装置は、ノズル本体の出口から噴出されるスプレィ水環
を一部切欠きのある環状に形成したので、蒸気雰囲気中
におけるスプレィ水環の広がり角度の減衰を防止でき、
同時にスプレィ水の噴出速度を増大させ冷却水の到達距
離を伸はすことができる。従つて、スプレィ水の分散効
果を良好にし、かつ、熱出力の高い炉心中心部分の燃料
集合体への冷却水の散布を良好にすることがてきる。以
上記述した如く本発明の原子炉の緊急炉心スプレィ装置
は、スプレィ水環の広がり角度の減衰を防止し、噴出水
の分散効果を良好にすることができる効果を有するもの
てある。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸謄水型原子炉炉心の断面図、第２図は第１図
の横断面図、第３図は従来のスプレィノズルの断面図、
第４図は本発明の原子炉の緊急炉心スプレィ装置の一実
施例のノズルの断面図、第５図は第４図の左側面図、第
６図は第４図の邪魔）板とスプレィノズル本体との接合
部の大きさ（θ）をパラメータとした炉心中心からの距
離と冷却水散布量との相関図、第７図は第４図のθと最
も冷却水散布量の少ない燃料集合体への散布量の相関図
てある。 ３・・・・・・リングヘッダ、４・・・・・・ノズル本
体、６・・・・・・邪魔板、１０・・・・・・開口部、
１１・・・・・・出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ノヅル本体が取り付けられ炉心上方に配設されたヘ
   ッダと、該ヘツダへの冷却水供給手段と、上記ノズル本
   体の開口部に同心状に配設され上記開口部に冷却水出口
   を形成するように取り付けられた邪魔板とを設けてなる
   ものにおいて、上記邪魔板の外周の一部を上記開口部内
   周に接触させたことを特徴とする原子炉の緊急炉心スプ
   レイ装置。 ２ 上記邪魔板外周とノズル開口部内周との接触部の角
   度を、６０〜１５０度に形成した特許請求の範囲第１項
   記載の原子炉の緊急炉心スプレイ装置。