JPS6412351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉において、冷却材喪
失事故の際に発生するプールスウエル現象を抑制
する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図はマーク型と呼ばれる沸騰水型原子
炉、第２図はマーク型とよばれる沸騰水型原子
炉である。この両者は格納容器１，１′の形状を
異にしているが、基本的構造は共に次の如くであ
る。

格納容器１，１′は、ドライウエル２，２′とサ
プレツシヨンチエンバ６，６′とに区分される。
原子炉圧力容器７，７′はドライウエル２，２′の
中に設けられる。

前記のサプレツシヨンチエンバ６，６′の下部
にサプレツシヨンプール５，５′が設けられ、そ
の上部はウエツトウエル４，４′になつている。

前記のドライウエル２，２′とサプレツシヨン
プール５，５′とは蒸気放出管３，３′で連通され
ている。この蒸気放出管３，３′には、非常用炉
心冷却装置が作動してドライウエル２，２′内が
減圧されたとき、ドライウエル２，２′とウエツ
トウエル４，４′との差圧を無くするために真空
破壊弁１０，１０′が設けられている。

以上の如く構成された沸騰水型原子炉格納容器
に於いて冷却材喪失事故が発生した場合のプール
スウエル現像について次に述べる。

冷却材喪失事故が起こると、ドライウエル２，
２′内は原子炉圧力容器７，７′から放出される蒸
気によつて急激に昇圧する。すると、蒸気放出管
３，３′の下端からサプレツシヨンプール５内へ、
ドライウエル２，２′内に存在した空気が吹きこ
まれ、蒸気放出管３，３′の下端付近で気泡が形
成される。この気泡はプール水面を上方に押し上
げるように作用する。第３図はマーク型（第２
図）における気泡の作用を示す。最初の水位１１
は気泡１２によつて上昇水面１３のごとく押し上
げられている。第４図はプール水面の上昇速度の
時間的変化を示す。横軸は冷却材喪失事故発生後
の経過時間である。

以上がプールスウエルと呼ばれる現象であつ
て、蒸気放出管３，３′からの放出気体は当初空
気が多いが、次第に水蒸気に変わる。水蒸気はサ
プレツシヨンプール５，５′によつて凝縮せしめ
られるのでドライウエル２，２′内の圧力が低減
される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のプールスウエル現象は、圧力容器を構成
する各部材に対して、次記の如く衝撃的荷重を及
ぼす。

ａ 気泡の形成と急成長により、水中構造物およ
び水中壁が圧力を受ける。

ｂ 水面の加速度的上昇により、水面上構造物が
水の衝撃を受ける。

ｃ プール水面の上昇に伴つてウエツトウエル
４，４′内が昇圧するのでウエツトウエル壁も
圧力荷重を受ける。

ドライウエル２とウエツトウエル４がプールス
ウエルの際に受ける圧力変化の一例を第５図に示
す。１４はドライウエル２内の圧力、１５はウエ
ツトウエル４内の圧力を示すカーブである。ウエ
ツトウエル圧力カーブ１５がドライウエル圧力カ
ーブ１４よりも高くなる時期のあることが認めら
れる。このとき、前述の真空破壊弁１０が急激な
開閉作動をするので弁座面の損耗を生じるおそれ
がある。

第３図に示したマーク型の場合、プールスウ
エル現象によつて上昇する水面がリングヘツダ９
に衝撃荷重を及ぼすことも重大な問題である。第
６図はリングヘツダに加わる圧力カーブ１６の図
表である。このような衝撃力を緩和するため、第
３図のごとくリングヘツダ９の下方にデフレクタ
３３を設けることも考えられるが、これだけでは
プールスウエルによる衝撃荷重の緩和は充分でな
い。

第１図に示したマーク型の場合、ウエツトウ
エル４内の圧力によつてダイヤフラムフロア３０
に上向きの圧力が加わることも危険を招くおそれ
がある。

従来、プールスウエル現象による破損を防止す
るため、サプレツシヨンプール５の上方の空中構
造物の強度増加や真空破壊弁１０の耐久性向上な
どの対処が為されているが、装置の重構造化、製
造コストの上昇等を伴い、不経済である。

本発明は以上の事情に鑑みて為され、冷却材喪
失事故の際、サプレツシヨンチエンバ内に発生す
るプールスウエル現象を抑制し、収納容器を構成
している各部材が蒙る衝撃荷重を緩和することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

次に、本発明の基本的原理について、第７図乃
至第９図を参照しつつ説明する。

外筒１７ａと内筒１７ｃとよりなる２重筒状の
抑制筒１７を、サプレツシヨンプール５内に設置
する。

１７ｂは外筒１７ａの底壁であつて、内筒１７
ｃがこれを貫通している。ただし、本発明におけ
る貫通とは、底壁の上、下空間を内筒によつて連
通していれば良く、該内筒が底面の下方に突出し
ていることを要しない。

前記の内筒１７ｃの下端をサプレツシヨンプー
ル５の正常時の水面８よりも下方に開口せしめ、
該内筒１７ｃの上端１７c₁を上記の水面８よりも
上方に開口せしめる。

外筒１７ａの上端１７a₁は、内筒１７ｃの上端
１７c₁よりも上方に開口せしめる。

このように構成すると、外筒１７ａと内筒１７
ｃとの間に形成される空間１８内にはプール水が
流入しない。

〔作用〕

第８図はプールスウエル発生初期の状態を示
す。気泡２１の発生によつてプール水面１９が上
昇する際、これに伴つて内筒１７ｃ内の水面１
９′も上昇し、内筒１７ｃから矢印Ａのごとく溢
れて空間１８に流入する。すると内筒１７ｃ内の
気泡が押し上げている水深Ｈが減少するので、内
筒１７ｃ内の水は加速度的に押し上げられ、内筒
１７ｃ内における気泡と水との境界面２０′は、
筒外の境界面２０よりも速やかに上昇し、短時間
の後、第９図のように、気泡が内筒１７ｃの上端
に達する。すると、水面下で気泡２１を形成して
いた空気は、内管１７ｃを通つて矢印Ｂのごと
く、プール水面１９の上方に当たるウエツトウエ
ル４内に排気される。

このようにして、プール水面１９を押し上げて
いる気泡の力が消失し、押し上げられていた水は
重力によつて降下する。このため、プールスウエ
ルによる水面上昇が緩和され、従来装置に比して
最高水位上昇限界が著しく低くなり、水面上昇速
度の最大値も格段に低くなる。

以上の如く、プール水面の上昇が緩和されるの
は、 (イ) 内筒１７ｃがサプレツシヨンプールの正常水
面と交わる位置に上下に設定されていること、 (ロ) 蒸気の内筒が外筒の底壁１７ｂを貫通し、
内、外筒の間に空間１８が形成されているこ
と、及び (ハ) 外筒の上端１７a₁が内筒の上端１７c₁よりも
上方に位置していること、の総合的効果であ
る。

而して、前述の作用のごとく、水面下の気泡２
１が内筒１７ｃを通つてウエツトウエル４内に排
気され、水面上昇の緩和が更に有効に行われるの
は、正常水面８よりも若干上方に突出するように
内筒１７ｃをほぼ鉛直に設け、その外周に空間１
８を介して外筒１７ａを設けることにより、気泡
２１の排気通路が形成されたことの効果である。

〔実施例〕

第１１図は本発明の１実施例を示す。この実施
例は前述の如き構成よりなるプールスウエル抑制
筒１７をマーク型のサプレツシヨンチエンバ
６′内に設置したものである。

プールスウエル抑制筒１７は、プレーシング２
８，２８を介して蒸気放出管３′に取りつけてあ
る。この実施例におけるプールスウエル抑制筒１
７は前述の如くプール水面の上昇を緩和すること
の他に、上昇した水面が直接的にリングヘツダ９
に衝突することを防止するデフレクタの作用も兼
ねる。

第１２図は、前述のプールスウエル抑制筒１７
をマーク型のサプレツシヨンチエンバ６内に設
けた実施例である。プールスウエル抑制筒１７の
上端をダイアフラムフロア３０に固着するととも
に、その中央部及び下部を、プレーシング２８′
を介して蒸気放出管３に取付けてある。２９は抑
制筒１７内とウエツトウエル４とを連通させるた
めの通気口である。

第１３図は第７図に示したプールスウエル抑制
筒の改良例を示し、内筒１７ｃの上方に案内翼３
１を設け、サポート３２によつて外管１７ａに取
りつけてある。前記の案内翼３１は、内筒１７ｃ
から矢印Ｃ，Ｃ方向に噴き上げられた水を矢印
Ｄ，Ｄの如く空間１８に誘導する形状に作成す
る。

このような案内翼の形状としては、頂点を下に
向けた円錐形、角錐形、又は稜線を下に向けた屋
根形など、各種の実施例が考えられる。

上記のように内筒１７ｃの上方に案内翼３１を
設けると、内管から上方に噴出した水が効率よく
空間１８内に流入せしめられるので、プールスウ
エル抑制作用が迅速かつ円滑に行われる。

第１４図は、上述のプールスウエル抑制筒１７
と同様の構造のプールスウエル抑制筒１７′を、
各蒸気放出管３に対して２本ずつ、プレーシング
２８′によつて取りつけた実施例である。

第１５図は前記と異なる実施例で、第７図につ
いて説明したものと類似のプールスウエル抑制筒
１７″の内筒１７c″を、前例の内筒１７ｃよりも
大径とし、これに応じて外筒１７a″も大径にする
とともに、内筒１７c″内に蒸気放出管３を挿通
し、プレーシング３３，３４を取りつけて蒸気放
出管３、内筒１７c″、および外筒１７a″を一体的
に連設してある。この実施例は構造物としての強
度が大きい。

第１０図は、冷却材喪失事故が発生した場合の
従来装置におけるプール水面変化と、前記した第
１１図の実施例におけるプール水面変化とを対比
した図表である。

横軸は時間軸で、t₀は冷却材喪失事故発生時点
である。カーブ２４は従来装置におけるプール水
面上昇速度、カーブ２５は前記実施例におけるプ
ールスウエル抑制管内の水面上昇速度、カーブ２
６は同実施例におけるプールスウエル抑制管外の
プール水面上昇速度である。

プールスウエル発生の極く初期には、前記実施
例における抑制管内水面上昇速度２５は、管外水
面上昇速度２６と同様に急加速し始めるが、既述
の如く加速度的に上昇し、管外水面上昇速度２６
よりも高速になる。

時間軸上のt₁点は管内水面が内管１７ｃの上端
に達したとき、即ち、前掲の第９図の状態になつ
た時点である。このt₁時点で内管１７ｃ内の水が
空間１８に流入するため、水面上昇速度の加速が
鈍くなる。短時間の後、気泡が内管１７ｃを通つ
てウエツトウエル４内に排気されるので、管外水
面上昇速度２６は短時間後に減速し始める。この
ため、本実施例における管外のプール水面上昇速
度２６の最大値V₁は、従来装置におけるプール
水面上昇速度２４の最大値V₂に比して著しく低
い。従つて上昇する水面による衝撃力が格段に小
さい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る装置は沸騰
水型原子炉格納容器に適用され、ほぼ垂直な内筒
と外筒とよりなる２重筒状の部材をサプレツシヨ
ンプール内に設置し、 上記の外筒は有底の構造であつて、内筒がその
底面を貫通しており、 上記内筒の下端はサプレツシヨンプールの正常
水位よりも下方に位置し、外内筒の上端はサプレ
ツシヨンプールの正常水位よりも上方に位置して
おり、 前記の外筒の上端は内筒の上端よりも上方に位
置しているので、プールスウエル現象のプール水
面上昇を緩和し、同現象によつて各部材が蒙る衝
撃荷重を著しく減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知のマーク型格納容器の概要的な
断面図、第２図は公知のマーク型格納容器の概
要的な一部断面図、第３図はマーク型格納容器
内でプールスウエル現象が発生している状態を示
す断面図、第４図はプールスウエル時の水面上昇
速度の図表、第５図は同じく圧力変化の図表、第
６図は同じく衝撃荷重の図表、第７図乃至第９図
は本発明の基本的構成と作動との説明図、第１０
図は本発明の一実施例におけるプールスウエル現
象の抑制効果を示す図表、第１１図は本発明をマ
ーク型格納容器に適用した一実施例の断面図、
第１２図は本発明をマーク型格納容器に適用し
た一実施例の断面図、第１３図乃至第１５図はそ
れぞれ前記と異なる実施例の断面図である。 １，１′……格納容器、４，４′……ウエツトウ
エル、５，５′……サプレツシヨンプール、８…
…サプレツシヨンプールの正常水位、１７，１
７′，１７″……プールスウエル抑制筒、１７ａ，
１７a″……プールスウエル抑制筒の外筒、１７
ｃ，１７c″……同内筒、３１……案内翼。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 沸騰水型原子炉格納容器において、 ほぼ垂直な内筒と外筒とよりなる２重筒状の部
   材をサプレツシヨンプール内に設置し、 上記の外筒は有底の構造であつて、内筒がその
   底面を貫通しており、 上記内筒の下端をサプレツシヨンプールの正常
   水位よりも下方に開口せしめると共に、該内筒の
   上端をサプレツシヨンプールの正常水位よりも上
   方に開口せしめ、 前記の外筒の上端を内筒の上端よりも上方に開
   口せしめたことを特徴とする、沸騰水型原子炉格
   納容器におけるプールスウエル抑制装置。 ２ 前記の内筒の上方に、該内筒内を上昇して噴
   出した水を内筒の外側に導く案内翼を設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の沸騰
   水型原子炉格納容器におけるプールスウエル抑制
   装置。