(57)【要約】【課題】事故が発生した場合や電源が喪失した場合にも、原子炉格納容器内を高い信頼性で除熱する。【解決手段】原子炉格納容器３０内に配設されて内部を冷却水が通る冷却器４と、原子炉格納容器の外側から冷却器内へ冷却水をポンプ９によって送る冷却水強制循環系統３２と、原子炉格納容器内で冷却器周辺の気体を流動させる送風機６と、原子炉格納容器の上方に配置されて冷却水を溜めたプール１１と、プールに溜まった冷却水を、ポンプを介さずに重力を駆動力として冷却器内に供給するように構成された重力利用冷却系統３４と、を有する。また、原子炉格納容器内に配設されて冷却器と送風機を収容する収納容器１９は、送風機が停止したときに開放する開口部２０を有する。【選択図】  図１
2004198118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器内に配設されて内部を冷却水が通る冷却器と、
前記原子炉格納容器の外側から前記冷却器内へ冷却水をポンプによって送る冷却水強制循環系統と、
前記原子炉格納容器内で前記冷却器周辺の気体を流動させる送風機と、
前記原子炉格納容器外の前記冷却器より上方に配置されて冷却水を溜めたプールと、
前記プールに溜まった冷却水を、前記ポンプを介さずに重力を駆動力として前記冷却器内に供給するように構成された重力利用冷却系統と、
を有する原子炉格納容器冷却設備。
【請求項２】
請求項１に記載の原子炉格納容器冷却設備において、前記重力利用冷却系統が前記原子炉格納容器を貫通する部分の外側に開閉弁が配置され、前記冷却水強制循環系統から前記冷却器内へ送られる冷却水流量が所定の値より少なくなったときに前記開閉弁を開くように構成されていること、を特徴とする原子炉格納容器冷却設備。
【請求項３】
請求項１に記載の原子炉格納容器冷却設備において、前記重力利用冷却系統が前記原子炉格納容器を貫通する部分の外側に開閉弁が配置され、前記冷却器内から前記冷却水強制循環系統へ戻る冷却水の温度が所定の値より高くなったときに前記開閉弁を開くように構成されていること、を特徴とする原子炉格納容器冷却設備。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の原子炉格納容器冷却設備において、前記重力利用冷却系統は、前記プールの下部の第１の接続部と前記冷却器の下部とを接続する第１の配管と、前記プールの前記第１の接続部よりも高い位置にあって前記プール内の冷却水液面よりも低い位置にある第２の接続部と前記冷却器の上部とを接続する第２の配管と、を有すること、を特徴とする原子炉格納容器冷却設備。
【請求項５】
原子炉格納容器内に配設されて内部を冷却水が通る冷却器と、前記原子炉格納容器内で前記冷却器周辺の気体を流動させる送風機と、前記原子炉格納容器内に配設されて前記冷却器と送風機を収容する収納容器と、前記冷却器内へ冷却水を送る冷却水循環系統と、を有する原子炉格納容器冷却設備であって、前記収納容器は、前記送風機が停止したときに開放する開口部を有すること、を特徴とする原子炉格納容器冷却設備。
【請求項６】
原子炉格納容器内を冷却する方法であって、
前記原子炉格納容器内部に配置された冷却器内に原子炉格納容器の外から冷却水をポンプによって送って、この冷却器を冷却することによって原子炉格納容器を冷却する強制循環工程と、
前記強制循環工程で前記冷却器への冷却水の供給が不足した場合に、前記原子炉格納容器外の前記冷却器より上方に配置されたプールに溜まった冷却水をポンプを介さずに重力を駆動力として前記冷却器内に供給することによって前記冷却器を冷却する重力利用冷却工程と、
を有することを特徴とする原子炉格納容器冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉格納容器の冷却設備およびその冷却方法に係り、特に電源喪失の場合にも安全性を確保できる冷却設備および冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子炉格納容器冷却設備は、原子炉通常運転中の原子炉格納容器からの除熱を目的とし、送風機およびポンプの駆動による強制循環によって、格納容器内空気の循環および冷却器コイルへの冷却水供給を行なっている。
【０００３】
例えば、沸騰水型原子力発電所の原子炉格納容器は、ドライウェルとウェットウェルから構成され、ドライウェルには原子炉圧力容器が格納されている。原子炉圧力容器には、炉心が収容されている。
【０００４】
原子炉格納容器冷却設備は、原子炉格納容器内に設置された冷却ユニットと、この冷却ユニットに原子炉格納容器外から冷水を供給する冷却水強制循環系統とを有する。冷却ユニットは、冷却水強制循環系統によって原子炉格納容器外から冷却水が供給される冷却器コイルユニットと、この冷却器コイルユニットに原子炉格納容器内の空気を送る送風機とを有する。
【０００５】
原子炉格納容器内の空気は冷却器コイルユニットで冷却水と熱交換をして冷却される。一方、冷却器コイルユニットで昇温された冷却水は、冷却水強制循環系統を通じて原子炉格納容器外の熱交換器に送られ、ここで、例えば海水と熱交換をして冷却される。
【０００６】
また、冷却水配管にはドライウェルの内外に原子炉通常運転中には開放された弁が設けられており、万一原子炉冷却材喪失事象が発生し、原子炉圧力容器内の水位低下あるいはドライウェル内の圧力上昇が起こった場合には、原子炉格納容器を隔離するために閉鎖される。
【０００７】
また、従来の原子炉格納容器冷却設備は、送風機と冷却器コイルユニットを収納する収納容器から構成されている。送風機の作動によって吸気口から流入した空気および水蒸気は、冷却器コイルユニットで冷却水配管から供給される冷却水との熱交換によって冷却された後、排気口より収納容器の外へ流出する。送風機は原子炉冷却材喪失事象が発生した際には自動で停止し、駆動電源が喪失した場合にも停止する。
【０００８】
また、特許文献１には、スクラムしない過渡変動などのいわゆるシビアアクシデント時に原子炉格納容器からの除熱を行なう技術が開示され、特許文献２には原子炉格納容器内の蒸気圧低減を促進する技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−１４６１８４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１５２９１公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１および２に記載の技術を含めて、上述の従来の技術では、事故が発生した場合や電源が喪失した場合に原子炉格納容器内の除熱ができない。事故が発生した場合や電源が喪失した場合にも原子炉格納容器冷却設備による除熱が可能であれば、これらの事象における原子炉格納容器内の圧力および温度上昇の抑制策として極めて有効となる。
【００１１】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、事故が発生した場合や電源が喪失した場合にも、原子炉格納容器内を静的に除熱できる原子炉格納容器の冷却設備および冷却方法を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一つの態様は、原子炉格納容器内に配設されて内部を冷却水が通る冷却器と、前記原子炉格納容器の外側から前記冷却器内へ冷却水をポンプによって送る冷却水強制循環系統と、前記原子炉格納容器内で前記冷却器周辺の気体を流動させる送風機と、前記原子炉格納容器外の前記冷却器より上方に配置されて冷却水を溜めたプールと、前記プールに溜まった冷却水を、前記ポンプを介さずに重力を駆動力として前記冷却器内に供給するように構成された重力利用冷却系統と、を有する原子炉格納容器冷却設備である。
【００１３】
また、本発明の他の一つの態様は、原子炉格納容器内に配設されて内部を冷却水が通る冷却器と、前記原子炉格納容器内で前記冷却器周辺の気体を流動させる送風機と、前記原子炉格納容器内に配設されて前記冷却器と送風機を収容する収納容器と、前記冷却器内へ冷却水を送る冷却水循環系統と、を有する原子炉格納容器冷却設備であって、前記収納容器は、前記送風機が停止したときに開放する開口部を有すること、を特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の一つの態様は、原子炉格納容器内を冷却する方法であって、前記原子炉格納容器内部に配置された冷却器内に原子炉格納容器の外から冷却水をポンプによって送って、この冷却器を冷却することによって原子炉格納容器を冷却する強制循環工程と、前記強制循環工程で前記冷却器への冷却水の供給が不足した場合に、前記原子炉格納容器外の前記冷却器より上方に配置されたプールに溜まった冷却水をポンプを介さずに重力を駆動力として前記冷却器内に供給することによって前記冷却器を冷却する重力利用冷却工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る原子炉格納容器の冷却設備および冷却方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示すもので、原子炉格納容器３０は、ドライウェル２とウェットウェル３から構成され、ドライウェル２には原子炉圧力容器１が格納されている。原子炉圧力容器１には、炉心や炉内構造物や炉水（図示せず）が収容されている。原子炉格納容器冷却設備は、ドライウェル２内に設置された冷却器コイルユニット５および送風機６と、冷却器コイルユニット５に冷却水を供給する冷却水強制循環系統３２および重力利用冷却系統３４とを有する。
【００１６】
冷却水強制循環系統３２は、原子炉格納容器３０の外に配置された冷却水ポンプ８、熱交換器９を有し、熱交換器９で冷却された冷却水が、冷却水ポンプ８によって、冷却器コイルユニット５内の冷却器コイル４に送られて循環するようになっている。さらに、熱交換器９で冷却水強制循環系統３２の冷却水を冷却するために、例えば海水を循環させるための冷却水ポンプ１０が配置されている。冷却水強制循環系統３２が原子炉格納容器３０の壁を貫通する部分の外側と内側にはそれぞれ、弁７が配置されている。なお、本実施の形態では、弁７のひとつとして逆止弁７ａを配置しているが、他の弁７と同じ弁としても良い。
【００１７】
送風機６は、冷却器コイルユニット５内の冷却器コイル４の周囲の気体を流動させて、ドライウェル２内の気体の冷却器コイル４による冷却を促進する。
弁７は原子炉通常運転中には開放されているが、万一原子炉冷却材喪失事象が発生し、原子炉圧力容器１内の水位低下あるいはドライウェル２内の圧力上昇が起こる場合には、原子炉格納容器３０を隔離するために閉鎖される。
【００１８】
重力利用冷却系統３４は、ドライウェル２内で冷却水強制循環系統３２から分岐して接続された第１の配管１２ａおよび第２の配管１２ｂを含み、これらの配管１２ａ、１２ｂはそれぞれ、原子炉格納容器３０の上方に設けられたプール１１と接続されている。第１の配管１２ａはプール１１の底部近くと冷却器コイル４の底部近くの間を連絡し、第２の配管１２ｂはプール１１の上部と冷却器コイル４の上部の間を連絡している。第１、第２の配管１２ａ，１２ｂの原子炉格納容器３０貫通部外に弁１３が設けられている。
【００１９】
弁１３は、原子炉通常運転時には閉鎖されているが、冷却器コイル４への冷却水量が基準値以下となる場合に、プール１１から冷却器コイル４へ冷却水を供給するために自動あるいは手動で開放される。この時、弁１３を冷却器コイル４から戻る冷却水の温度が所定の温度より上昇したときに自動あるいは手動で開放するようにしても良い。なお、原子力発電所の交流電源が全て喪失した場合にも弁１３を開放させるため、弁１３を開放させるための駆動電源は、送風機６および冷却水ポンプ８とは異なる電源、例えば非常用の直流電源とする。
【００２０】
プール１１としては、例えば、沸騰水型原子力発電所における機器プールを適用することができる。通常の機器プールは、原子力発電所の通常運転時には水を有しておらず、定期検査時に水を張って炉内構造物の仮置きに使用されるが、本発明の第１の実施の形態においては、機器プールに平常時にも水を張っておくことによって、事故が発生した場合や電源が喪失した場合に備えることが可能である。
【００２１】
このように構成された本実施の形態においては、事故が発生した場合や電源が喪失した場合に、弁７が閉鎖され、冷却水ポンプ８の駆動による冷却水の供給がなくなった場合にも、プール１１に蓄積した水が、重力利用冷却系統３４を通じて冷却器コイル４に供給される。この場合、冷却器コイル４内で温度上昇や蒸気発生によって相対的に密度が小さくなるので、浮力が生じ、冷却水は、冷却器コイル４を上昇し、さらに第２の配管１２ｂを上昇してプール１１の上部に至り、また、比較的低温の冷却水が、プール１１の底部から第１の配管１２ａを経て冷却器コイル４の底部近くに供給される。このように自然循環が形成されるために、冷却器コイル４には長期間に亘って冷却水が供給されることになる。
【００２２】
本実施の形態によれば、事故が発生した場合や電源が喪失して冷却水強制循環系統３２からの冷却水供給が停止した場合にも、重力利用冷却系統３４を通じて冷却水を冷却器コイル４に供給することが可能である。したがって、本原子炉格納容器冷却設備によって、原子炉格納容器３０内の圧力および温度の上昇を抑制することが可能である。
【００２３】
次に、本発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第２の実施の形態を図２を用いて説明する。なお、図２において、図１と同一もしくは類似の部分には同一符号を付し、重複説明は省略する。
図２は第２の実施の形態を示す構成図であり、本実施の形態は、第１、第２の配管１２ａ、１２ｂの原子炉格納容器３０貫通部内外に弁１３を有している。
【００２４】
本実施の形態によれば、事故が発生した際や電源が喪失して冷却水強制循環系統３２からの冷却水供給が停止した場合にも、重力利用冷却系統３４を通じて冷却冷却器コイル４への冷却水供給を確保することが可能である。したがって、本原子炉格納容器冷却設備によって、原子炉格納容器３０内の圧力および温度の上昇を抑制することが可能である。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施の形態を図３を用いて説明する。なお、図３において、図１または２と同一もしくは類似の部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
【００２６】
ドライウェル２（図１、図２）内に、前述の送風機６と冷却器コイルユニット５を収納する収納容器１９が配置されている。送風機６の作動によって吸気口１７から流入した空気および水蒸気は、冷却器コイルユニット５で冷却水配管１６から供給される冷却水との熱交換によって冷却され、その後、排気口１８より収納容器１９の外のドライウェル２内へ流出する。送風機６は、原子炉冷却材喪失事象が発生した際には自動で停止し、駆動電源が喪失した場合にも停止する。
【００２７】
本実施の形態は、送風機６が停止した場合に開放される吸気口および排気口以外の、一つまたは複数の空気および水蒸気の混合ガスが通過可能な開口部２０と開口部２０の閉鎖板２１を有している。
【００２８】
開口部２０は、例えば、送風機６が動作している場合には、電磁力によって閉鎖板２１を保持することによって閉鎖しておく。送風機６が停止するか、あるいは電源が喪失した場合には、閉鎖板２１への電磁力を喪失することによって、閉鎖板２１の重力落下によって開口部２０を開放することが可能である。
【００２９】
本実施の形態によれば、事故が発生した際や電源が喪失した際に、送風機が停止し、冷却器コイル４の外側表面への空気と水蒸気の混合ガスの強制循環による流れが喪失した場合にも、付加的な開口部２０を設けることによって、混合ガスが収納容器１９内を通過しやすくなり、冷却器コイル４周りで自然循環が形成されることによって、原子炉格納容器３０内の空気あるいは水蒸気を冷却することが可能である。
【００３０】
また、変形例として、原子炉格納容器３０内の雰囲気温度が所定の値を超えたときに、開口部２０を開放するようにしてもよい。
なお、第３の実施の形態の構成を第１または第２の実施の形態の構成と組み合わせることにより、事故が発生した際や電源が喪失した際の原子炉格納容器３０の冷却に一層効果がある。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、事故が発生した場合や電源が喪失した場合にも、動的機器に頼らずに原子炉格納容器からの除熱を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第１の実施の形態の構造を示す模式的縦断面図。
【図２】本発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第２の実施の形態の構造を示す模式的縦断面図。
【図３】本発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第３の実施の形態の構造を示す模式的斜視図。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…ドライウェル、３…ウェットウェル、４…冷却器コイル、５…冷却器コイルユニット、６…送風機、７…弁、８…冷却水ポンプ、９…熱交換器、１０…冷却水ポンプ、１１…プール、１２ａ…第１の配管、１２ｂ…第２の配管、１３…弁、１６…冷却水配管、１７…吸気口、１８…排気口、１９…収納容器、２０…開口部、２１…閉鎖板、３０…原子炉格納容器、３２…冷却水強制循環系統、３４…重力利用冷却系統。
【図１】
2004198118.tif 000003
【図２】
2004198118.tif 000004
【図３】
2004198118.tif 000005