(57)【要約】  水冷式原子炉の主回路１の中に水を充填して空気を換える方法は、接続および流体分離の装置３０を設置するステップ１を含み、接続および流体分離の装置３０は、ホットレグの組立体を容器の内部から実質的に隔離するように、主回路の各冷却ループ１１、１２のホットレグ３に接続される。この方法は、注入回路５０を通して、少なくとも１つのホットレグ３に、各冷却ループが水で充填され蒸気発生器６からの空気を換えるまで、また、容器の中の水位２０が、ループ１１、１２に対応する容器の側方開口２１より上に到達するまで、水を注入するステップも含み、その後、接続装置３０が容器から取り出される。接続装置３０は、伸縮式の接続要素３２１を利用することができる。
2013543126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式原子炉の運転停止に続いて、水を充填して前記水冷式原子炉の１次回路１から空気を除去する方法であって、前記１次回路１が、水で充填したり核燃料を収容したりするように適合された容器２を備え、前記容器から水を引き出し、蒸気発生器６に熱を伝達し、冷却された水を前記容器に戻すように適合された少なくとも１つの冷却ループ１１、１２、１３、１４をさらに備え、各蒸気発生器６が、水を流出させるために第１の流体回路３によって前記容器２の第１の側方開口２１に接続され、水を流入させるために第２の流体回路４によって前記容器の第２の側方開口２２に接続されており、前記第１の側方開口２１と前記第２の側方開口(２２の対が、各冷却ループと付設されている、当該方法において、
ａ前記容器の水位２０を、各冷却ループ１１、１２、１３、１４が前記第１および第２の関連する側方開口２１、２２の少なくとも１つによって開口放出される第１のレベルに調節するステップと、
ｂ各冷却ループの前記第１および第２の流体回路のうちの一方３を、容器の内部に対して実質的に分離するために、前記流体回路３に接続するように適合された接続および流体分離の装置３０を前記容器の中に設置するステップと。
ｃ少なくとも１つの冷却ループ１１において、前記接続および流体分離の装置３０が接続された、前記冷却ループの前記第１および第２の流体回路のうちの前記一方の流体回路３の中に、水を、前記冷却ループを満たす一方で、前記蒸気発生器６から空気を追い出すように意図された流速で注入するステップと、
ｄ各冷却ループから前記容器の中に流れ込む水によって、前記容器の前記第１および第２の側方開口２１、２２のすべてが完全に浸漬される第２のレベルまで水位２０が上昇したとき、前記水注入を停止するステップと、
ｅ前記接続および流体分離の装置３０を取り外すステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
原子炉において適用され、前記１次回路１が、前記容器２に接続された複数のN個の冷却ループ１１、１２、１３、１４を備え、ステップｂで所定位置に置かれる前記接続および流体分離の装置３０が、N個の前記第１の側方開口２１の第１のグループおよびN個の前記第２の側方開口２２の第２のグループのなかの、前記容器のN個の側方開口のグループに接続するように適合される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接続および流体分離の装置３０は、ステップｃで前記流体回路３の中に注入される前記水が、前記接続および流体分離の装置の内部を通って、同じタイプの少なくとも１つの他の流体回路３の方へ流れるように適合される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップｃにおける水の前記注入が、前記流体回路３に接続された安全注入回路５０によって遂行され、前記原子炉の運転中に前記１次回路１の中の水が失われた場合、水を注入することが可能である請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップｂにおいて、前記接続および流体分離の装置３０が、前記容器２のそれぞれの前記第１の側方開口２１に接続される請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップｃにおいて、前記N個の冷却ループの中への水の前記注入が単一の注入回路５０から行なわれる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
接続および流体分離の装置３０が接続されている流体回路３に関連した少なくとも１つの側方開口２１を実質的に密閉するように適合された前記装置３０が使用される請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
１次回路１に適用され、前記蒸気発生器６が、互いにヘアピンの形で接続された２つの垂直の管部分７Ａ、７Ｂがそれぞれに備わっている水を運送するための複数の管７を備え、ステップｃで、水の前記注入が、各蒸気発生器６のすべての管７)において、前記水が、前記管から空気を追い出しながら、前記２つの垂直の管部分７Ａ、７Ｂの第１の部分７Ａで上昇し、第２の垂直の管部分７Ｂで下降することを保証するのに十分な、所定の流速以上の流速で遂行される請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項２から７のいずれか一項に記載の水を充填して空気を除去する方法を実施するように意図された接続および流体分離の装置３０において、
原子炉の容器２に対して固定して位置決めするように適合された少なくとも２つの伸縮レグ３１０を備える位置決めおよび誘導のシステム３１と、
前記位置決めおよび誘導のシステム３１によって支持され、前記容器２の中へ降ろされるように、前記位置決めおよび誘導システムとともに実質的に垂直な方向へ移動可能な中央の筐体３２と、
前記容器のN個の側方開口のグループの対応する側方開口２１と対面し得るように、前記中央の筐体３２にそれぞれ取り付けられたN個の伸縮する接続要素３２１であって、それぞれが、前記対応する側方開口２１と接続するように配置可能な、伸縮する接続要素３２１と
を備えることを特徴とする接続および流体分離の装置３０。
【請求項１０】
いくつかの伸縮する接続要素３２１はそれぞれ、前記対応する側方開口２１と前記中央の筐体３２の内側の空間との間を流体が通過することを可能にする内部流路を備える請求項９に記載の接続および流体分離の装置。
【請求項１１】
前記中央の筐体３２の内部に配置され、前記N個の伸縮する接続要素３２１を一緒に駆動するように適合された共通の駆動機構３２０を備える請求項９または10に記載の接続および流体分離の装置。
【請求項１２】
前記共通の駆動機構３２０が、ロッド３２４によって前記N個の伸縮する接続要素３２１に接続されている回転制御されるハブ３２５を備え、各ロッドが、前記ハブ３２５と、伸縮要素の並進移動可能な構成要素とに、蝶番式に取り付けられている請求項１１に記載の接続および流体分離の装置。
【請求項１３】
前記ハブ３２５が、前記中央の筐体３２を横切る駆動ロッド３２３に対して、流体機密性の高いやり方で回転可能に固定され、前記駆動ロッド(３２３)が、前記位置決めおよび誘導のシステム３１で支持された制御手段３３によって回転される請求項１２に記載の接続および流体分離の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式原子炉の運転停止に続いて、その１次回路(本明細書では主回路とも称される)に水を充填して空気を除去する方法に関し、前記１次回路は、水で充填したり核燃料を収容したりするように適合された容器を備える。この１次回路には、容器から水を引き出し、蒸気発生器に熱を伝達し、冷却された水を容器に戻すように適合された少なくとも１つの冷却ループがさらに備わっており、各蒸気発生器は、水を流出させるために第１の流体回路によって容器の第１の側方開口に接続され、水を流入させるために第２の流体回路によって容器の第２の側方開口に接続されており、前記第１の側方開口と前記第２の側方開口の対が、各冷却ループと関連している。
【背景技術】
【０００２】
冷却ループの第１の流体回路は、容器から蒸気発生器に引き込まれる水を運送するので、一般に「ホットレグ」と称され、第２の流体回路は、蒸気発生器によって冷却された水を容器へ戻すので、一般に「コールドレグ」と称される。蒸気発生器の管は、逆U字形であることが多く、一般に「ヘアピン」と称される。この水を沸騰させて、発電機を駆動するタービンに蒸気を供給するために、これらの管は、蒸気発生器の中で循環する閉じた２次回路の水に浸漬される。蒸気発生器は、設計によって、通常、それぞれ直径が約１センチメートルの管によって形成された数百本のヘアピンを含んでいる。管は、一般に、容器の高さより上に配置され、放出することができない高い箇所を構成する。したがって、１次回路のこの部分を充填するには、特別な手順が必要となる。
【０００３】
原子力発電所のユニットはそれぞれ、保全業務および核燃料の補充のために、周期的に運転停止する必要がある。再補充するとき、蒸気発生器の中に大きな空気ポケットが閉じ込められたまま残るのを防止する必要がある。原子炉を再起動するとき、水が沸騰するのを防止して液体状態に保つために１次回路を加圧するので、空気ポケットの体積は大幅に縮小するが、これらの空気ポケットは、水と一緒に回路を通って循環し、空気ポケットが過度に大きいと、ポンプを通る大きな体積の空気が通過することによって引き起こされる空洞化現象により、１次ポンプが損傷する恐れがある。結果として、また化学的な理由で、装置を再起動する前に、１次回路に含まれる空気を、ほとんどすべて除去する必要がある。
【０００４】
閉じ込められた空気の体積が設備のタイプに従って安全レギュレータによって与えられた閾値未満にとどまるように、１次回路を水で充填するために、原子力ユニットを、燃料を補充するために運転停止した後に、その１次回路を水で充填して空気を除去するためのいくつかの方法が存在する。一般に「動的放出」と称される第１の方法は、１次回路のポンプを再起動するとき、ヘアピン管を単に水で充填するのみである。したがって、ヘアピン管から放出された空気は、容器の蓋など、１次回路の高い箇所に蓄積され、次いで放出される。この作業が複数回繰り返され、次いで空気アセスメントが行なわれる。この充填と放出の方法は、１次回路の加圧と減圧を多数回行なわなければならず、これは、長期的には容器の機械抵抗に対して有害になる可能性があり、１次ポンプを、かなりの回数にわたって始動したり停止したりする必要もある。
【０００５】
電力プラントの耐用年数を延ばすために、容器の中に核燃料がある状態で、１次回路を真空にした後に充填を遂行する別の充填方法が用いられる。しかし、この方法には不都合がある。具体的には、減圧段階と充填段階を通じて、１次回路を真空に保つ必要がある。空気が流入する、または真空を生成する装置で故障が生じると、作業を再開しなければならない。さらに、真空を確立するための準備は比較的長く、通常は１００時間であり、これらの時間のうちの数時間が、原子力ユニットに関する停止スケジュール上のクリティカルパスである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の不都合を克服することを目的とし、具体的には、原子炉を再起動するための準備において、その１次回路に水を充填して空気を除去する方法を提供することを目的としており、この方法は、管理時間に関して費用がそれほど高くつかず、設備の停止期間を短縮する一方で、原子力の安全基準に準拠するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このために、本発明の目的の１つは、前述の導入部で定めた方法であり、この方法は、
ａ)容器の水位を、各冷却ループが前記第１および第２の関連する側方開口の少なくとも１つによって開口される第１のレベルに調節するステップと、
ｂ)各冷却ループの前記第１および第２の流体回路のうちの一方を、容器の内部に対して実質的に分離するために、この流体回路に接続するように適合された接続および流体分離の装置を、容器の中に設置するステップと、
ｃ)少なくとも１つの冷却ループにおいて、接続および流体分離の装置が接続された、前記冷却ループの第１および第２の流体回路のうちの一方の中に、水を、前記冷却ループを満たす一方で、蒸気発生器から空気を追い出すように意図された流速で注入するステップと、
ｄ)各冷却ループから容器の中に流れ込む水によって、容器の前記第１および第２の側方開口のすべてが完全に浸漬される第２のレベルまで水位が上昇したとき、前記水注入を停止するステップと、
ｅ)流体接続装置を取り外すステップと
を含むことを特徴とする。
【０００８】
これらの構成を用いると、１次回路を水で満たすのに、加圧と続く減圧とのサイクルは不要である。これによって、容器の耐用年数が向上する。さらに、１次回路のポンプを作動させる必要がなく、これらのポンプのための保守整備が減る。他の利点の中で、とりわけ、この方法は、概して、設備の既存の要素を変更する必要がなく、従来の設備においてこの方法を実施するのに必要なのは、接続および流体分離の装置を付加することのみであることが注目されるはずである。そのうえ、この方法は、実行するのに必要な時間が前述の既知の方法より非常に短い。この時間は、例えば、非クリティカルな準備の約１２時間に、セットアップの２〜３時間を加えたものに短縮され得る。
【０００９】
本発明の方法のいくつかの好ましい実施形態では、以下の構成のうちの１つまたは複数が適用される：
１次回路が、容器に接続された複数のN個の冷却ループを備え、ステップｂ)で所定位置に置かれる接続および流体分離の装置が、N個の前記第１の側方開口の第１のグループおよびN個の前記第２の側方開口の第２のグループのなかの、容器のN個の側方開口のグループに接続するように適合され、これによって、単一の接続および流体分離の装置を、第１の流体回路(ホットレグ)の組または第２の流体回路(コールドレグ)の組に接続することが可能になり、
接続および流体分離の装置は、ステップｃ)で流体回路の中に注入される水が、前記接続および流体分離の装置の内部を通って、同じタイプの少なくとも１つの他の流体回路の方へ流れるように適合され、これによって、ホットレグまたはコールドレグにおいて単一の冷却ループの中に水を注入し、接続および流体分離の装置を使用して、注入レグから前記少なくとも１つの他のレグへ水を通過させることにより、装置に接続された同じ種類(ホットまたはコールド)の少なくとも１つの他のレグの充填を達成することが可能になり、
ステップｃ)における水の注入は、前記流体回路に接続された安全注入回路によって遂行され、原子炉の運転中に１次回路の中の水が失われた場合、水を注入することが可能であり、これによって、設備に既存の、一般に水タンクと注入ポンプのシステムを備えている注入回路を使用することが可能になり、したがって高価な変更が回避され、
ステップｂ)では、接続および流体分離の装置が、容器のそれぞれの前記第１の側方開口に接続され、これによって、それぞれの第１の流体回路が、容器の内部に対して実質的に分離され、
ステップｃ)では、N個の冷却ループへの水の注入が、単一の注入回路から行なわれ、
装置が接続されている流体回路に関連した少なくとも１つの側方開口を実質的に密閉するように適合された接続および流体分離の装置が使用され、
この水充填方法は１次回路に適用され、１次回路では、前記蒸気発生器が、互いにヘアピンの形で接続された２つの垂直の管部分がそれぞれに備わっている水を運送するための複数の管を備え、水の注入は、ステップｃ)で、各蒸気発生器のすべての管において、水が、管から空気を追い出しながら、２つの垂直の管部分の第１の部分で上昇し、第２の垂直の管部分で下降することを保証するのに十分な、所定の流速以上の流速で遂行される。
本発明の別の目的は、上記の方法を実施するように意図された、接続および流体分離の装置であり、この接続および流体分離の装置は、
容器に対して固定して位置決めするように適合された脚がそれぞれ備わっている少なくとも２つの伸縮レグを備える位置決めおよび誘導のシステムと、
位置決めおよび誘導のシステムによって支持され、容器の中へ降ろされるように、この位置決めおよび誘導システムとともに実質的に垂直な方向へ移動され得る中央の筐体と、
容器のN個の側方開口のグループの対応する側方開口と対面し得るように、中央の筐体にそれぞれ取り付けられたN個の伸縮する接続要素であって、それぞれが、前記対応する側方開口と接続するように配置可能な伸縮する接続要素と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
これらの構成を用いて、一旦、核燃料および制御棒が容器から引き出されると、接続および流体分離の装置を容器の上に設置することができ、例えば、位置決めおよび誘導のシステムの足が、原子炉建物の上部にあるターンテーブルを使用して、容器の軸のまわりの角度位置があらかじめ定められている位置に正確に位置決めされ、伸縮する接続要素を位置決めするとき、高さアスペクトの初期管理が不要である。
【００１１】
本発明の接続および流体分離の装置の好ましい実施形態では、以下の構成のうちの１つまたは複数が用いられる：
いくつかの伸縮する接続要素のそれぞれが、前記対応する側方開口と中央の筐体の内側の空間の間を流体が通過することを可能にする内部流路を備え、これによって、例えばホットレグといった同じタイプのレグは、これらのレグが接続されている接続および流体分離の装置によって、互いに連絡することが可能になり、
接続および流体分離の装置には、前記中央の筐体の内部に配置され、N個の伸縮する接続要素を一緒に駆動するように適合された共通の駆動機構が備わっており、これによって、機構の構造が簡単になり、
前記共通の駆動機構が、ロッドによってN個の伸縮要素に接続されている回転制御されるハブを備え、各ロッドが、ハブと、伸縮要素の並進移動可能な構成要素とに、蝶番式に取り付けられており、これによって、２つより多くの伸縮要素があるときでさえ、駆動機構を簡単でコンパクトな構造にすることが可能になり、
前記ハブが、中央の筐体を横切る駆動ロッドに対して、流体機密性の高い(fluid-tight)やり方で回転可能に固定され、前記駆動ロッドが、位置決めおよび誘導のシステムで支持された制御手段によって回転され、これによって、容器の水の中に浸るリスクのない電動機などの制御手段を有することが可能になる。
【００１２】
他の特徴および利点が、図を参照しながら、いくつかの限定的でない例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の、水を充填して空気を除去する方法を実施するのに適切な接続および流体分離の装置が設置されている原子炉の垂直断面の部分概略図である。
【図２】接続および流体分離の装置が降ろされて１次回路のホットレグに接続されている図１の原子炉の断面の部分概略図である。
【図３】既存の安全注入回路を使用して水がホットレグの中に注入される、本発明の、水を充填して空気を除去する方法のより後の段階における、図２と同じ接続状況の、接続および流体分離の装置の拡大概略図である。
【図４】設備の安全注入回路のうちの１つを使用して水が注入される本発明の方法のステップにおける、本発明の接続および流体分離の装置が１次回路のホットレグを互いに接続する４つの冷却ループを有する原子炉の水平断面の部分的な概略上面図である。
【図５】十分な流速を求める際に考慮するべきパラメータを説明するために、本発明の水を充填して空気を除去する方法を適用するときの蒸気発生器の管の充填を示す図である。
【図６】伸縮する接続要素を一緒に駆動するための共通の駆動機構が備わっている本発明の接続および流体分離の装置の水平断面の部分的な概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１では、原子炉の容器２が、容器の垂直軸を通る面に沿った断面図で表されており、１次回路の２つの冷却ループ１１および１２が、容器の側方開口によって容器に接続されている。各冷却ループが蒸気発生器６を備え、蒸気発生器６は、水を流出させるための一般に「ホットレグ」と称される第１の流体回路３によって容器の第１の側方開口２１に接続されており、水を流入させるための一般に「コールドレグ」と称される第２の流体回路４によって容器の第２の側方開口２２に接続されている。各コールドレグが、冷却ループの水をホットレグからコールドレグへ循環させるポンプシステム５を備える。
【００１５】
冷却ループのうちの１つには、動作中に１次回路の中の水を、例えばほぼ１５０バールの圧力に加圧する加圧器８が備わっている。原子炉の運転中、容器は、制御棒と称される可動棒が流体機密性の高いやり方で横切るカバーによって閉じられる。したがって、水は、流体機密性の高い１次回路の中で、加圧されたままになる。
【００１６】
蒸気発生器６は、１次回路から２次回路(図示せず)へ熱を伝達する役割を有する。蒸気発生器６のそれぞれは、例えば高さが２０メートル、直径が４メートル、質量が３５０トンであってもよい。熱交換のための表面積を非常に大きくするために、１次回路の水は、蒸気発生器の筐体の内部を循環する２次流体に浸漬されている何百または何千という束になった薄い管７の内部を循環する。管７の内径は、典型的には約１ｃｍである。管７のそれぞれが、互いに接続されてヘアピンを形成する２つの垂直の管部分７Ａおよび７Ｂを備え、また、図５に示されるように、管の束は、全体の熱交換表面積を最適化するために、高さが異なる一連の逆U字形の管を備える。
【００１７】
保守整備のために、具体的には燃料補充のために、原子炉が停止した後に、１００トンより重いものであり得る容器のカバーおよび制御棒の機構が、容器から取り外されて下に置かれる。一旦カバーが下に置かれ、燃料が容器から取り外されると、本発明の、水を充填して空気を除去する方法が適用される。
【００１８】
本発明のこの方法は、接続および流体分離の装置を使用し、同装置の主な機能は、ホットレグの組またはコールドレグの組を意味する同じタイプのレグの組を容器の内部から実質的に分離することにある。「実質的に分離する」とは、例えばホットレグといった流体回路が容器の内部と連絡するのを完全に防止するように、完全であり得る分離を意味するばかりでなく、空気をパージするためのポートなどの通路が、流体回路の終端に容器の側方開口のレベルで作製されるように、不完全であり得る分離も意味するものと理解される。不完全な分離の一例は、接続および流体分離の装置が、このような空気パージ通路が配置されている伸縮するシーリング要素を使用する実施形態に関連して、以下で説明される。
【００１９】
以下の説明は、最初に、ホットレグ３の組を容器の内部に対して完全に分離するのに装置３０が使用される実施形態を詳述する。ホットレグを選択するのは、ほとんどの加圧水型原子炉では、概して、コールドレグの容器への入口が近づき難いという事実によるものである。実際に、これらの入口は、容器の内部に組み立てられて入って来る水を容器の底の方へ導くシュラウドにより、容器の内部に隠されていることもある。さらに、各冷却ループ１１から１４の蒸気発生器６の充填が、動作中のポンピングとして同じ流れの方向に行なわれる場合、ポンプシステム５にとって好ましいこともある。
【００２０】
この説明は、いくつかの冷却ループを備える１次回路に関するものであるが、単一の冷却ループを備える設備にもこの方法を適用することができ、その場合、接続および流体分離の装置は、単一のホットレグまたは単一のコールドレグに関連した容器の側方開口を閉じるように適合される。
【００２１】
水を充填するとき、冷却ループの蒸気発生器６のヘアピン管７から追い出される空気を冷却ループから効率よく放出するために、追い出される空気が、水で満たされたレグ部分によって妨害されないように、追い出された空気を通すレグが空気抜きとして働くのが好ましい。結果として、本発明のこの方法は、容器の水位を、各冷却ループについて、少なくとも追い出される空気が通るレグに関連した側方開口が空気に露出するように準備された第１のレベルへ調節する第１のステップを含む。概して、ほとんどの設備で、容器の側方開口は、同じ高さに配置されるので、一旦容器の水位が調節されると、すべて空気にさらされることになる。容器の側方開口が空気に露出される限り、充填動作ごとのばらつきが許容され得るので、前記第１のレベルは必ずしも正確にあらかじめ設定されるわけではない。
【００２２】
図１から図４に概略的に示された原子炉に適用される充填方法の一実施形態では、容器の水位２０は、コールドレグ４に関連した開口２２(図３、図４)が空気に露出するように調整された第１のレベルに設定され、これらの開口２２は、ここでは、ホットレグ３に関連した開口２１と同じ高さである。
【００２３】
図１では、接続および流体分離の装置３０は、容器の垂直軸のまわりで容器に対して正確に定められた角度位置および未調節の高さに位置決めされる。容器のカバーが除去されているので、容器上に取り付けられた、容器の対合面２５を越えて突出するガイド柱２６(図３)を、装置３０の角度の位置決めに好都合に利用することができる。これらの柱２６は、カバーを、対合面２５上のその配置に導くのに役立つ。構成によって、柱２６の軸に対する容器の開口２１および２２の軸の角度位置は正確に分かる。装置３０は、柱２６に対応する位置決め穴を備える、位置決めおよび誘導の装置３１を用いて有利に対合され得る。
【００２４】
本実施形態では、位置決めおよび誘導のシステム３１は、容器２に固定するやり方で位置決めするように適合された少なくとも２つの伸縮レグ３１０を備え、中央の筐体３２を支持する(図２)。１次回路の冷却ループの数と同数のN個の伸縮する接続要素３２１が、中央の筐体３２上に取り付けられる。各伸縮レグ３１０は、容器に対して強固に取り付けられた支持フランジ２７上に、または容器を収容する建屋のプール領域上に置くように適合された脚３１２と、位置決めおよび誘導のシステムの３１の高さ方向の位置を、実質的に垂直方向に変化させるためのアクチュエータ３１１とを装備している。これによって、中央の筐体３２を、容器の中へ、ホットレグに関連した容器の側方開口２１と実質的に同一レベルの接続に即応し得る位置へ降ろすために、垂直に移動させることが可能になる。
【００２５】
システム３１の高さ方向の位置決めは、それぞれの伸縮する接続要素３２１を、対合面に対してあらかじめ設定されている垂直距離に正確に位置決めするために、例えば容器の対合面２５を基準として用いる１組のセンサを利用して管理され、前記距離は、伸縮要素が、接続されることになっている容器の側方開口に対して精密に軸整列するように調整される。原子炉容器の対合面は、概してほぼ完全な平面で、正確に水平である。許容される平面の偏差は、例えば４メートルの容器直径に対して約５０分の１ミリメートルである。したがって、対合面は、伸縮要素３２１の組の高さ方向の位置決め用の確実な基準を構成する。
【００２６】
接続に即応し得る位置では、N個の伸縮する接続要素３２１のそれぞれが、容器の対応する側方開口２１と対面して、開口２１と接続するようにそれぞれ配置され得る。
【００２７】
接続および流体分離の装置３０には、前記中央の筐体３２の内部に配置され、N個の伸縮する接続要素３２１を一緒に駆動するように適合された共通の駆動機構３２０が有利に備わっている(図６)。図６に示された実施形態では、機構３２０には、ロッド３２４によって２つの伸縮要素３２１に接続され、回転制御されるハブ３２５が備わっており、各ロッドが、ハブ３２５と、伸縮要素の並進移動可能な構成要素とに、蝶番式に取り付けられている。図４に示された実施形態では、この機構には、４つの蝶番式に取り付けられたロッドによって４つの伸縮要素３２１に接続され、回転制御されるハブ３２５も備わっている。有利には、ハブ３２５は、中央の筐体３２を横切る駆動ロッド３２３に対して、流体機密性の高いやり方で回転可能に接続することができる(図３)。このタイプの駆動ロッド３２３は、位置決めおよび誘導のシステム３１によって支持された電動機などの制御手段３３によって、回転駆動される。
【００２８】
有利には、各要素３２１と容器の側方開口２１の間の流体機密性の高い接続を保証するために、伸縮要素３２１上に膨張式の環状シール３２２を配置してもよい。そのとき、並進移動可能な構成要素である伸縮要素は、側方開口２１の内径未満の外径を有するように構成される。接続装置３０が図６に示されるような退縮位置にある限り、膨張式シール３２２は空気が抜けたままである。接続装置３０が配置されるとき、側方開口２１の中に各伸縮要素３２１の前部分が挿入され、特定の量の半径方向の空間が残る。次いで、膨張式シール３２２を膨張させて封止を確立することができる。
【００２９】
接続および流体分離の装置３０の接続状態が、図２、図３および図４に示されている。示された実施形態では、それぞれの伸縮する接続要素３２１には、側方開口２１と装置３０の中央の筐体３２の内部の対応する空間との間の流体の移動を可能にする内部流路が含まれる。このように、水は、ここではホットレグ３であるレグの間に接続された装置３０を通って循環することができる。
【００３０】
ホットレグの組が装置３０によって容器の内部から分離されているので、ホットレグの中に水を注入することにより、冷却ループが完全に充填されるまで、１次回路に水を充填することができる。水が、例えば単一のホットレグに接続された注入回路５０を使用して注入されるのは、水は、中央の筐体３２および伸縮要素３２１を通ることにより、ホットレグのすべてを徐々に充填することになるからである。４つの冷却ループを有する設備(図４)では、筐体３２および要素３２１によって形成された組立体はXの字に類似してり、このために「充填十字(filling cross)」と称され得る。
【００３１】
注入回路５０は、原子炉の運転中に１次回路の中の水が失われたとき水を注入するように適合された、一般にＳＩＳと称される安全注入システムを有利に使用してもよい。ほとんどの既存の設備は、少なくとも１つのこのような安全注入システムを含み、このシステムは、概して、原子炉収納建造物の外部または内部に位置する水タンクと、低圧の安全注入ポンプおよび高圧の安全注入ポンプとを備える。
【００３２】
この方法の水注入ステップについては、ホットレグ上に配置され、ポンプシステム５２に恒久的に接続されている注入口５３(図３)を用いて、安全タンク５１からの水をホットレグ３の中に注入するポンプシステム５２として、低圧の安全注入ポンプが有利に使用される。実際には、蒸気発生器のヘアピンの中へ、水を強制的に上昇させるために、ポンプは、以下で説明されるような特定の流速を実現することができる。コールドレグ４が容器の空気を放出するので、１次回路が実質的に大気圧にあることが理解される。
【００３３】
注入回路５０は、必ずしも安全注入回路ではない。ＳＩＳシステムに加えて、またはＳＩＳシステムの代替として、炉心を冷却するための１次回路の中に必要な量の水を保つのに役立つ、一般にＣＶＣと称される化学体積制御システムを用いることが可能である。通常、ＣＶＣシステムは、１次回路の中の水の量を調節するために、充填回路とも称される注入回路、および減退回路とも称される排出回路を備える。充填回路およびそのポンプシステムを、注入回路５０として使用することができる。
【００３４】
１次回路は、注入ポンプに接続されているいくつかの水注入入口５３を装備することができ、また、設備の構成次第で、十分な注入率を得るのに好ましければ、複数の注入口を使用することができる。
【００３５】
図３および図４に示されるように、ホットレグ３の中に注入された水は、「充填十字」を通って、他のホットレグの中へ移る。次いで、水位７０は、蒸気発生器の管７の垂直の管部分７Ａの中で最も高いヘアピンの頂部に達するまで上昇し、次いで、水は、容器２の中に流れ込むように、垂直の管部分７Ｂをコールドレグ４まで下降する。ヘアピン７の中にある空気は、側方開口２２によって容器の中に出ることができるところで、コールドレグの方へ追い出される。
【００３６】
図５から、蒸気発生器のすべてのヘアピンを充填することは、水の特定の流速条件を満たすことを意味すると理解することができる。実際には、別々の高さの逆U字形管の束では、ホットレグの中への流れが不十分であると、最も高い管７１が完全には満たされない可能性がある。このような場合、水が循環するのは、管７１ほどには高くない一連の他の管７２を通してのみとなるはずであり、最も高い管７１の中の水位７０は、ヘアピンの頂部の上を通るには不十分な相対的な高さhにとどまることになる。
【００３７】
注入流速を増すことにより、有効な流速が増し、したがって、より低い管７２の中の水頭損失も増し、これによって、最も高い管７１の中の水の漸進的な上昇が促進される。特定の注入流速を上回ると、水は、実質的にすべての最も高いヘアピンの頂部に到達して、最も高いヘアピンの中で比較的低い流速を生成しながらコールドレグ側を下降する。管束の中のさまざまな流速を増大するために、水を注入する流速を増すことができるが、注入流速をあまり高くしないように注意する必要があり、注入流速が高すぎると、最も高いヘアピンの中に水頭損失が生じて、水が頂部に到達するのを妨げることになる。所与の管構成に対して、水頭損失は流速の２乗に比例する。それぞれの別々の設備構成に対して、注入流速の範囲を得ることができ、または、実験的試験または数学的モデルによって求めることができる最適な注入流速さえ顧慮されるべきである。使用すべき注入回路の数は、守るべき注入流速の範囲に基づいて求めることができる。
【００３８】
示されてない一実施形態では、N個の伸縮する接続要素３２１のうち少なくとも１つが、これに接続される容器の側方開口を密閉するように適合されている、接続および流体分離の装置３０が存在し得る。これは、ループを充填するために、対応する冷却ループの中に水を注入することを意味する。例えば、ループの各ホットレグについて、個別の注入回路を有する４つの冷却ループがあるＥＲＲ(商標)原子炉では、それぞれが容器の対応する側方開口を密閉するように働く４つの伸縮するシーリング要素を備えている接続および流体分離の装置３０が存在するように構成することができる。次いで、４つの注入回路用のポンプシステムを一緒に動作させ、４つの冷却ループをほぼ同じ割合で充填するようにポンプの流速を調節することにより、水で充填することができる。あるいは、より高い流速を有する単一のポンプシステムを、ホットレグの４つの注入口に接続してもよい。
【００３９】
接続および流体分離の装置３０が、少なくとも１つの伸縮するシーリング要素と、対応するホットレグが互いに連絡することを可能にする少なくとも２つの伸縮する非シーリング要素とを備えるように構成することもできる。これは、最高の流速を有するポンプシステムが、単一の注入口を通して少なくとも２つのホットレグに供給し、最低の流速を有するポンプシステムが単一のホットレグに供給するように、別々のポンプシステムによって供給される少なくとも２つの高温のレグ注入口を使用することになる構成では有利であり得る。
【００４０】
本説明の最初に述べたように、接続および流体分離の装置は、必ずしも容器の内部から同じタイプのレグの組を完全に分離するよう構成されるわけではない。例えば、上記の実施形態の変形形態として、それぞれがオリフィスなどの少なくとも１つの空気抜き通路を装備した伸縮式の実質的なシーリング要素を使用することができ、これを通して、水注入ステップ中に、対応するレグの中に注入される少ない割合の水が、蒸気発生器を通らずに、容器に直接流れ込むことができる。容器への接続におけるホットレグの管の構成次第で、このような空気抜きオリフィスは、ホットレグを密閉している伸縮要素に対してある程度直近のホットレグの中に空気が閉じ込められるのを防止するのに実際に有用であり得る。接続および流体分離の装置が取り外された後に、閉じ込められた空気が容器に移動しない場合、この状況が実際に重要になることがある。
【００４１】
空気抜き通路は、例えば伸縮するシーリング要素上に、部分的に環状の膨張式シール３２２を構成し、伸縮要素の外面と対面するホットレグ管の内壁との間に、小さな空気の通路を残すことにより形成される。伸縮するシーリング要素の(１つまたは複数の)空気抜き通路は、容器の中に直接流れ込む水の流速が、水注入ステップ中にレグの中に注入される水の流速の、例えば数パーセントといった比較的小さな割合を超えないように寸法設定されてもよい。これによって、コールドレグに関連した開口が、コールドレグの充填が終了する前に覆われることのないように、容器の水位をあまり急速に上昇させないようにしながら、レグの中の水の、蒸気発生器の方向への十分な流速を保つことができる。
【００４２】
そのうえ、接続および流体分離の装置により、ホットレグ間で通じることが可能になるように構成されている実施形態では、装置の中の多量の悪気流が、後段でホットレグの方へ移動して、水注入ステップの最後で蒸気発生器の中に閉じ込められたままになることのいかなるリスクをも防止するように、少なくとも１つの空気抜きオリフィスが、装置に、例えば中央の筐体３２に配置され得る。
【００４３】
示されていない別の実施形態では、この空気抜きオリフィスは、例えば流体機密性の高いやり方で装置３０の中央の筐体３２に接続された剛体または可撓体の管を通して、接続および流体分離の装置３０の内部へ水を直接引き入れるといった、水の主要な注入または補助的な注入ができるように構成することが可能であり、それは、伸縮する接続要素３２１が流体の流れを可能にするように設計されている場合、この経路によって注入された水が、伸縮する接続要素３２１を通ることにより、ホットレグを充填するからである。
【００４４】
上記で説明された実施形態では、蒸気発生器がホットレグ３から充填された後に、水が各冷却ループから容器の中に流れ込み、一旦、側方開口２２が完全に浸漬されると、コールドレグ４が完全に充填されるまで水位が上昇する。したがって、ここでは同じ高さにあるホットレグ３も容器の中の水位より低く、次いで水注入ステップを停止することができる。もちろん、ホットレグがコールドレグより高い構成では、空気が冷却ループに入るリスクなしで水注入を停止するために、ホットレグに関連した側方開口２１が浸るまで待たなければならない。概して、水注入は、容器の中で第２の水位に達したとき停止され、第２の水位では、各冷却ループに関連した第１および第２の側方開口が、すべて完全に浸漬される。水注入の停止を起動するために、既存の水位センサを容器の中に使用することができる。
【００４５】
次いで、ループの中に空気が侵入するのを許すことなく、流体接続装置３０を水から引き上げて容器から取り外すことができる。装置３０を取り出すことによって変位される水の量は、これが水位の顕著な低下を含んでいる場合には、容器の中で十分に高い前記第２の所定の水位を可能にするために、考慮に入れることができる。実際には、ホットレグに関連した側方開口２１の頂部と容器の対合面の間に、例えば１メートル程度の水位の広い範囲が存在する。したがって、第２のレベルは、側方開口２１の数センチメートル上に置かれることも、または数十センチメートル上に置かれることさえあり得る。
【００４６】
１次回路が、上記で説明されたこの方法を用いて水で充填され、気密性が高ければ、装置３０が取り出されたとき、容器の中の水位より高い、１次回路の中、具体的には蒸気発生器の中にある水が、容器の方へ移動し得ない。次いで、容器の中の水が冷却ループに関連した容器側方開口のレベルより上に保たれている限り、１次回路に空気が侵入するリスクなしで、原子炉が再起動されるまで原子炉の保全業務を継続することができる。
【００４７】
上記の説明は、１次回路の伝熱流体が基本的に水から成る原子炉に関するものである。しかし、本発明のこの方法は、特定の伝熱流体で充填することに限定されず、別の伝熱流体を用いる設備で実施され得ることが理解される。本文献における用語「水」は、任意の液体状態の伝熱流体も指すように、概括的な意味にとられなければならない。
【符号の説明】
【００４８】
１  水冷式原子炉の１次回路
２  原子炉の容器
３  第１の流体回路
４  第２の流体回路
５  ポンプシステム
６  蒸気発生器
７  管
７Ａ  垂直の管部分
７Ｂ  垂直の管部分
８  加圧器
１１  冷却ループ
１２  冷却ループ
１３  冷却ループ
１４  冷却ループ
２０  容器の水位
２１  第１の側方開口
２２  第２の側方開口
２５  容器の対合面
２６  ガイド柱
３０  接続および流体分離の装置
３１  位置決めおよび誘導のシステム
３２  筐体
３３  制御手段
５０  注入回路
５１  安全タンク
５２  ポンプシステム
５３  注入口
７０  水位
７１  最も高い管
７２  より低い管
３１０  伸縮レグ
３１１  アクチュエータ
３１２  脚
３２０  駆動機構
３２１  伸縮する接続要素
３２２  膨張式シール
３２３  駆動ロッド
３２４  ロッド
３２５  ハブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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