JPS63149596A - オ−バヘツド型炉心スプレスパ−ジヤ - 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】 〔発明の目的〕 〔ｎ集土の利用分野〕 本発明は、原子炉−次系配管の破断事故等に際し、炉心
を冷却し原子炉の暴走を阻止する緊急炉心冷７ＪＩ装置
に付設されるＡ−−バヘッド型炉心スプレスパージャに
閏する。

（従来の技術） 一般に原子炉の運転中に、−次系配管破断事故等の異常
事態が発生し、原子炉の緊急停止を行う場合は、緊急炉
心冷却装置のスブレスパージ１１から炉心上部に冷ｉ１
水が噴射される。冷ｌＪＩ水により炉心【よ１分に冷却
され、燃料被覆管の温度は規定値以下に抑制され、また
放射性物質の流出が防１１：される。

一般に、［記スブレスパージＶ１は、第５図に示す通り
、原子炉圧力容器２内の中心部に形成した炉心３の上部
空間においてシュラウドヘッドカバー４の内面に突設し
た支持金具５によって支持される。スプレスパージｔ７
１の下端には冷７Ｊｌ水を分散して噴出するスプレノズ
ル６が多数取付ｔノられる。。

従来、炉心部２ＪＩ用に採用されているオーバヘッド型
炉心スプレスバージｌ７１１よ、第６図に示すように、
半円弧状に形成したスバージｔ・水管１ａの側面方向に
多数の枝管１ｂを分岐して、櫛形に配管を構成し、枝管
１ｂ下面に所定間隔をおいて多数のスプレノズル６が１
Ｆｉ１口を炉心方向に向けて取（＝ｊ　ｊ）られる。櫛
形に形成したスプレスパージャ１は２体組み合わされて
炉心上部のシェラウドヘッドカバー４内面に支持金具５
を介して支持固定される。

原子炉に異常が発生し緊急停止を行う場合は、第７図に
示すようにスプレスパージャ１を経由して原子炉内に冷
ｆＪＪ水を送給し、スプレノズル６　ｈｓら下方の燃料
集合体７に対して冷ｍ水が分散して噴射されることによ
って炉心は十分に冷ｙＪＩされ原子炉の安全性が相持さ
れる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のオーバヘッド型炉心スブレスパージ１１にＪ３い
てはスプレノズルの開口が直接炉心方向に設けられてい
るため、燃料集合体とスプレノズルの間口との距離が十
分確保できない。従って聞［１から噴出した冷却水が十
分分散されない間に燃料集合体の上面に散布されるため
、炉心全面にわたって均一・な冷却ができない場合があ
った。

そこで、上記の距離を大きく設定すると、シュラウドも
人へ“１化し、原子炉圧力容器自体し大型化する必要が
あり、経演性が低下する。

従来この対策として冷却水を広域に分散できるようにス
プレノズルの形状を改良する試みや冷ＩＪＩ水用ポンプ
の容Ｒを、大型化して、冷却水の不均一な分布を補償し
ていたが、スプレノズルの形状が複雑化して、故障を生
じ易いという新た＜Ｋ問題点が発生した。

また、オーバヘッド型炉心スブレスパージ１１は、第６
図に例示したように複雑な形状に構成されているため、
緊急冷ＩＪ１時における熱変形が顕著であり、その熱応
力による損傷を回避するために支持金具を含めた全体構
成を柔構造にする必要がある。

一方、スプレノズルのＩｎ２口が炉心方向を向いている
ため冷ｍ水が高速で噴出すると、スプレスパージャは、
噴出流体の反作用によって、シュラウドヘッドカバー方
向に押上げる反力を受ける。この反力は支持金具に対し
て圧縮応力として作用４る。この反力による突形に対処
するため、スプレスパーシトの支持構造はある程度の剛
構造が要求される。

従って」−記のηいに相反する柔椙込と剛構造とを調和
させて、スプレスパージ１１の支持構造段泪を行うこと
は非常に困難であった。

本発明は上記の問題点を解決するために発案されたもの
であり、原子炉の緊急停止時に炉心部に対して冷却水を
均一に分散して散布できる□能を右し、構造も簡１１１
であり、＠造設６１が合易なＡ−バＩ＼ツド型炉心スプ
レスパージｐを提供りることを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明に係るオーバヘッド型
炉心スプレスパージャは、燃料集合体を装填した原子炉
炉心とシ：Ｌラウドヘッドカバーとの間に配設された炉
心スプレスパージャにＪ３いて、スブレスバージせの冷
却水の噴出孔をシュラウドヘッドカバー方向を指向する
ように配設する一方、シュラウドヘッドカバ一方向に噴
出した冷却水を炉心方向に反転せしめ、炉心上部に広域
に分散する分散板を１−２噴出孔に対向して設置ノ、上
記分散板はｆ心方向に拡１１１形状に形成したことを特
徴とりる。

（作用） −１−記構成によれば、原子炉運転中に緊急停止を要り
る事故が発生すると、復水貯蔵タンク等からポンプによ
って供給された炉心部７ＪＩ水がスプレスバージｉ／を
経由して原子炉内に送給される。送給された冷却水はス
フレスバージ１１に設（Ｊた＋＋／＋　ｒＨ孔から上方
に高速で噴出りる。噴出した冷却水は噴出孔にλ・１面
して設けた分散板に衝突して流れの向きを反転１する。

分散板は、炉心方向に拡開形状に形成されているため冷
却水１よ拡間した分散板の内面に治って両側に分散され
、炉心」ニ部に広域に渡って散布される。従って従来構
造と比較して冷却水の分散割合が高く、また散布範囲が
大幅に拡大し、炉心部の全面に渡り均一な冷却効果が１
１１られる。

また、スプレスパージャの噴出孔は下方向に開口してい
るため、冷ｒＪ］水が高速で噴出する反作用で下方向に
反力を生じる。すなわち、支持金具には引張応力が作用
するため、スプレスパーシト・の支持金具を含めた剛性
が高まり、スブレスパージｔ・の支持溝造設計が簡略化
される。

（実施例） 次に本発明の実施例について添付図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の第１実施例を示寸断面図である。

スプレスパージャ１は、原子炉炉心部に装荷された燃ｒ
１集合体７とシートラウドヘッドカバー４との空間部に
配設され、支社８を介してシ」ラウドヘッドカバ−４内
面において固定される。

スプレスパーシト１の上面には冷却水の噴出孔９が穿設
される。なお噴出孔９は所定間隔をおいて細孔を連設し
て形成してｂよいが、馴いスリット状の渦としてもよい
。

また噴出孔９にり・１向して、分散板１０が設けられ、
この分散板１０は炉心方向に拡間した傘形状に形成され
る。

原子炉の緊急炉心冷却装置市が作動すると、役水貯藏タ
ンク等から送給された冷ＩＪ１水が原子炉圧力容器２に
ハ送され、さらにスブレスパージｐ　ｌの木管１ａから
枝管１ｂに分配され、枝管ｉｂｆ／）、Ｌ而に設けた噴
出孔９からシュラウドヘッドカバー方向に高速度で噴出
する。

噴出した冷却水は分散板１０に衝突して流れが分散され
るとともに流れの向きを反転して、炉心に部に広域に渡
って散布される。

ここで分散板１０は炉心方向に向って冷却水が適切に分
散されるようにその拡開爪が調整されているため、冷却
水は燃料集合体の全域に渡って均一に分散される。従っ
て従来のスプレノズル構ｊ口の場合と比較して、スプレ
ノズル１個当りの冷７ＪＩ水の散布面積が大幅に増加す
るため炉心部の６１１１作用が均一となり、燃料集合体
７の局部的な過熱によ・）で、申入な破に１事攻に発展
する危険性が回避される。

また本実ｆｌＩ！ｌ＠の構成にＪ：れば、スブレスパー
ジＩ７１の噴出孔９からシュラウドヘッドカバー４側に
冷７Ｊ］水が高速で噴出されるため、スプレスパージ１
？１には燃料集合体７方向に反力が作用する。

その結束、支社８には、引張応力が作用することとなる
ため、従来構造と比較して、支持構造の剛性が高まり、
より熱変化に対づる安全性が向上するととしに、支持構
）Δ設置１が簡素化される。

さらに、冷却水はスプレノズル６に」：つて広域にかつ
均一に分散されるため少量の冷７ＪＩ水で効果的な炉心
冷却がＩＪ能となる。従って、スプレノズルの設置個数
を低減することが可能となる上に、冷却１水ポンプの容
積を小型化づることができる。

また、スプレスパージャ１に土向きに噴出孔９を設け、
その噴出孔９に対向して小型の部品である分散板１０を
取ｆ」けるのみで冷却水の分散性能を改善することがで
きる。従って、スブレスパージ１？１と燃料集合体７と
の空間部を大きく確保する必要がなく、経演的であり、
さらに既設の設備であってし、容易に改造することがで
きる。

次に本発明の第２実施例について第２図を参照して説明
１ｊる。本実施例においでは、スブレスバージｐ１の枝
管上面に冷却水の噴出孔９を設けるとと６に下面にｂ小
孔１１を穿８ｕ　ｆｌる。そしてこの小孔１１からも冷
７４１水の一部を噴出さけることにより、スブレスパー
ジ１？１の直下に位置する炉心上端に直Ｉｇ冷却材を散
布することがて゛きる。

本実施例の構造にＪ、ればスブレスパージ１１１と燃ｔ
１東合体７との空間部が狭い原子炉にＪ５いてもスプレ
スパーシト１の直下部に冷却水が１−分散布され炉全体
の冷７Ｊ１　’Ｊｒ末が１やれる。

次に本発明の第３１実／１１！１例について第３図およ
び第４図を参照して説明する。

本実１１１！ｉ例にＪ３いては、噴出孔９から噴出され
た冷７ＪＩ水の動圧によって、分散板１０が炉心方向に
拡間するように構成される。すなわち、分散板１０は例
えば２枚の分散板要素１０ａ、１０ｂを支軸１２を介し
て枢着し、蝶番構造として構成される。

緊急時に冷却水がスブレスバージ１７１に導入されると
、噴出孔９から高速で噴出する冷Ｌ１水の動圧によって
分散板１０は炉心方向に対して拡間し、その間き角度に
従って冷Ｗ水を所定方向に案内して反転せしめ、炉心上
面に冷却水を分散して散布する。

一方原子炉の通常運転時においては分散板１０は第４図
に例示するように、スプレスバージｔ１１上部において
、１１＋　１ｔ：　する状態に維持されるため、スプレ
スパージャ１部分を通過する蒸気流１３青の流動抵抗を
低減することができる。

ところで原子炉の通常運転時においては第５図に示すよ
うに炉心３に装荷した燃料集合体７部にて加熱された軽
水及び蒸気はシュラウドヘッドカバー４に設けた多数の
孔１４を通過して気水分離器１５に至り、ここで蒸気と
水に分離される。分離された蒸気は主蒸気管を通りター
ビンに供給される一方、水は炉心３の下部周囲に配設さ
れた循１１ポンプ１６によって原子炉内を循環する。

従って、炉心３の上部に配設されたスブレスパージ１？
１は、発生した蒸気の流動抵抗を増大する原因となる。

特に複雑で大型のスプレノズル６を採用した場合は、大
きな流ｆＪ＋抵抗による圧力に５失を生じ本来の原子炉
の１５Ｊ能を低下するおそれもある。

ところが本実施例の蝶番構造を有ツる分散板１０によれ
ば、平常運転時においては開化しているため、蒸気の円
滑な流れをＮ１害することがなく、原子炉の礪能が良好
に維持される。

〔発明の効宋〕

本発明に係るオーバヘッド型炉心スプレスパージｐによ
れば、冷５１水は噴出孔に対向して設けた分散板によっ
て案内されて反転し、広域にわたつて均一に分散される
ため、炉心部の全面に渡って均一な冷却が可能となる。

また、噴出孔が下方向にＩ；’ｄ　ｌ：］　Ｌ／でいる
ため、冷却水が高速で噴出する反作用でスブレスバージ
ｉ・に対して下方向に反力を生じる。従ってスブレスパ
ージＶの支持金具には、引張応力が作用するため、スプ
レスパージャ全体の剛性が高まり、スプレスパージャの
支持構造設Ｓ１が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

第１図番よ、本発明の第１実施例を示！１一部分断面図
、第２図は、第２実施例を示す部分断面図、第３図は、
第３実施例を示す部分断面図、第４図は、第３図にＪ３
ける分散板が開削した状態を示ず部分断面図、第５図番
よ、従来の原子炉圧力’ｆｌ器内の構造を示す断面図、
第６図は、従来のスプレスパーシトの構造を示す斜視図
、第７図は、第６図におＩするＶｌ　−Ｖｌ矢祝萌面図
である。 １・・・スプレスパージｊｙ、１ａ・・・スパー９１１
本管、１ｂ・・・スバージＶ枝管、２・・・原子か圧力
容器、３・・・炉心、４・・・シュラウドヘッドカバー
、５・・・支持金具、６・・・スプレノズル、７・・・
燃料集合体、８・・・支柱、９・・・噴出孔、１０・・
・分散板、１０ａ、１ｏｂ・・・分散板要素、１１・・
・小孔、１２・・・支軸、１３・・・蒸気流、１４・・
・孔、１５・・・気水分離器、１６・・・循環ポンプ。 出願人代理人　　波　多　野　　　久 第１図 薯２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料集合体を装填した原子炉炉心とシュラウドヘッ
   ドカバーとの間に配設された炉心スプレスパージャにお
   いて、スプレスパージャの冷却水の噴出孔をシュラウド
   ヘッドカバー方向を指向するように配設する一方、シュ
   ラウドヘッドカバー方向に噴出した冷却水を炉心方向に
   反転せしめ、炉心上部に広域に分散する分散板を上記噴
   出孔に対向して設け、上記分散板は炉心れ向に拡開形状
   に形成したことを特徴とするオーバヘッド型炉心スプレ
   スパージャ。 ２、スプレスパージャは、炉心方向に冷却水を噴出する
   小孔をスプレスパージャ枝管の下面に穿設してなる特許
   請求の範囲第１項記載のオーバヘッド型炉心スプレスパ
   ージャ。 ３、分散板は、炉心方向に拡開する蝶番構造を有する特
   許請求の範囲第１項または第２項記載のオーバヘッド型
   炉心スプレスパージャ。