(57)【要約】【課題】本発明の目的は、簡素な静的設備を付加するのみで外周プールの冷却水が蒸発し枯渇した後も長期間にわたり冷却能力を維持することができる原子炉冷却設備を提供することにある。【解決手段】原子炉格納容器８と原子炉建屋９の間隙に形成されている外周プール１０の上部気相部１０ａから原子炉建屋９を貫通して外気に連通する排気管１２を設けると共に、外周プール１０の下部から原子炉建屋９を貫通する連通管１１を設ける。連通管１１は外周プール１０の水面位置よりも上方位置で外気に連通するように配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器を収納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器を囲うように隣接配置されている原子炉建屋と、前記原子炉格納容器と前記原子炉建屋の間隙に形成されている格納容器外周プールと、前記格納容器外周プールの上部気相部から前記原子炉建屋を貫通して外気に連通する排気管と、前記格納容器外周プールの下部から前記原子炉建屋を貫通して前記格納容器外周プールの水面位置よりも上方位置で外気に連通する連通管とを具備することを特徴とする原子炉冷却設備。
【請求項２】
原子炉圧力容器を収納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器を囲うように隣接配置されている原子炉建屋と、前記原子炉格納容器と前記原子炉建屋の下部間隙に形成されている格納容器外周プールと、前記格納容器外周プールの上部気相部から前記原子炉建屋を貫通して外気に連通する排気管と、前記格納容器外周プールの下部から前記原子炉建屋を貫通した後に上方に折曲され前記格納容器外周プールの水面位置よりも上方位置で外気に連通する連通管とを具備することを特徴とする原子炉冷却設備。
【請求項３】
原子炉圧力容器を収納し下部に圧力抑制プールが形成されている原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器を囲うように隣接配置されている原子炉建屋と、前記圧力抑制プールを形成する前記原子炉格納容器の外周面と前記原子炉建屋の内周面との間隙に形成されている格納容器外周プールと、前記格納容器外周プールの上部気相部から前記原子炉建屋を貫通して外気に連通する排気管と、前記格納容器外周プールの下部から前記原子炉建屋を貫通して前記格納容器外周プールの水面位置よりも上方位置で外気に連通し、前記格納容器外周プールの水が枯渇すると吸気する連通管とを具備することを特徴とする原子炉冷却設備。
【請求項４】
原子炉圧力容器を収納し下部に圧力抑制プールが形成されている鋼製の原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器を囲うように隣接配置されている原子炉建屋と、前記圧力抑制プールを形成する前記原子炉格納容器の外周面と前記原子炉建屋の内周面との間隙に仕切蓋を設けて形成されている格納容器外周プールと、前記格納容器外周プールの上部気相部から前記原子炉建屋を貫通して外気に連通する排気管と、前記格納容器外周プールの最下部から前記原子炉建屋を貫通して前記格納容器外周プールの水面位置よりも上方位置で外気に連通し、前記格納容器外周プールの水が枯渇すると空気を吸気して前記原子炉格納容器を冷却する連通管とを具備することを特徴とする原子炉冷却設備。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記排気管と前記連通管は前記原子炉建屋の周方向に沿って複数本設けられていることを特徴とする原子炉冷却設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉の冷却材喪失事故時に原子炉から放出される熱エネルギーを原子炉格納容器から除去して原子炉格納容器内の温度と圧力の上昇を抑制する原子炉冷却設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭６３−１９１０９６号公報
【特許文献２】特開平９−３１８７８３号公報
原子炉の安全設計では冷却材喪失事故時における原子炉格納容器の温度と圧力の上昇を抑制することが要求される。冷却材喪失時に原子炉格納容器の圧力を抑制するために、長期冷却時における崩壊熱を自然力を利用して静的に除去することが知られている。
【０００３】
具体的には、原子炉格納容器の外周部に外周プール（冷却水プール）を設け、炉心の崩壊熱で発生した蒸気をベント管から導いて凝縮させ高温となった圧力抑制室から鋼製の原子炉格納容器を介して外周プールに熱を伝えて原子炉格納容器を冷却し、原子炉格納容器の圧力上昇を抑制するものである。
【０００４】
このような外周プール式の冷却系を採用した自然放熱型原子炉冷却設備については上記特許文献１に記載されている。
【０００５】
ところが、外周プールの冷却水は原子炉格納容器からの熱が高温のために蒸発する。冷却材喪失事故後に所定期間だけ冷却できる水量を外周プールに確保するためには、外周プールの水位を高くするか底面積を大きくしなければならなくなる。
【０００６】
しかし、鋼板製の原子炉格納容器は水頭圧による影響によって外周プールの水位を高くするのに限界があり、また、外周プールの底面積を大きくすると原子炉建屋を大きくなり原子力プラントの小型化の流れに反することになる。
【０００７】
このようなことを解決するために、原子炉格納容器の外部に置かれた冷却水水源から冷却水をポンプにより外周プールに注入するようにして長期にわたり冷却能力を維持することが提案されている。このことは、例えば、上記特許文献２に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術はポンプを駆動する動的駆動機器を必要とするために駆動電源としての非常用電源設備などの補助設備を設ける必要がある。このため、駆動電源故障時等における信頼性の確保のためと、動的駆動機器設備の導入のために設備が大型化しコスト増大を招くという問題点を有する。
【０００９】
本発明の目的は、簡素な静的設備を付加するのみで外周プールの冷却水が蒸発し枯渇した後も長期にわたり冷却能力を維持することができる原子炉冷却設備を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、原子炉格納容器と原子炉建屋の間隙に形成されている外周プールの上部気相部から原子炉建屋を貫通して外気に連通する排気管と、外周プールの下部から原子炉建屋を貫通して外周プールの水面位置よりも上方位置で外気に連通する連通管とを設けたことにある。
【００１１】
本発明による連通管は、望ましくは外周プールの最下部に設けられる。
【００１２】
本発明は外周プールの上部気相部から外気に連通する排気管と外周プールの下部から外気に連通する連通管とを設けているので、外周プールの冷却水が枯渇すると温度差による対流によって連通管から空気を吸気して排気管から排出することになり、原子炉格納容器を長期間にわたり空気冷却によって冷却することができる。したがって、簡素な静的設備を付加するのみで外周プールの冷却水が枯渇した後も長期間にわたり効果的な冷却を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例を示す。
【００１４】
図１において、原子炉格納容器８は原子炉建屋９に囲われて収納されている。原子炉格納容器８と原子炉建屋９は所定の間隙をおいて隣接配置されている。原子炉格納容器８は鋼板で構成され、また、原子炉建屋９は内面が鋼板、外面がコンクリートで構成されている。
【００１５】
原子炉格納容器８には炉心１を内包する原子炉圧力容器２が収納されている。原子炉圧力容器２は仕切壁（構造壁）１５で形成されているドライウェル３に格納されている。ドライウェル３の上方には構造壁１５によって仕切られた使用済み燃料貯蔵プール１３、原子炉ウェル１４および機器仮置プール１５が設けられている。
【００１６】
原子炉格納容器８の下部には原子炉圧力容器２の外周を囲うように圧力抑制室６が形成されている。圧力抑制室６は圧力抑制プール４とその上部気相空間のウェットウェル５から構成されている。ドライウェル３と圧力抑制プール４はベント管７により連結されている。
【００１７】
圧力抑制室６を形成する原子炉格納容器８の外周と原子炉建屋９の内周の間隙に格納容器外周プール１０が形成されている。外周プール１０の上部には仕切蓋１７が配置されている。外周プール１０の上部の気相部１０ａから原子炉建屋９を貫通して外気（大気）に連通する排気管１２が設けられている。図１では、排気管１２は原子炉建屋９を貫通した後に上方に略直角に折曲されている。
【００１８】
また、外周プール１０の下部から原子炉建屋９を貫通して外気（大気）に連通する連通管１１が設けられている。連通管１１は外周プール１０の水面位置より上方位置で外気に連通するように配置されている。図１では、連通管１１は原子炉建屋９を貫通した後に上方に略直角に折曲されている。連通管１１は通常外周プール１０の最下部から原子炉建屋９を貫通するように設けられる。
【００１９】
排気管１１と連通管１２は図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように原子炉建屋９の周方向に沿って等ピッチで複数本配設されている。図２は４本の例を示している。図２（ａ）は下部の連通管１１と上部の排気管１２を周方向に同じ位置に配置する例を示し、また、図２（ｂ）は両者を周方向にずらした位置に配置する例を示している。
【００２０】
この構成において、原子炉運転時には図１、図３に示すように外周プール１０に冷却水が張られている。外周プール１０の下部（特に最下部）と大気とを連通口１１により接続しているので連通口１１内部も外周プール１０の水面位置と同じレベルまで冷却水が貯留される。このため、原子炉格納容器８や原子炉建屋９の大きさを変更することなく外周プール１０の冷却水量を多くすることができる。
【００２１】
この状態において、原子炉の安全設計で想定する冷却材喪失事故が発生すると、原子炉圧力容器２内の冷却材は高温高圧の蒸気としてドライウェル３へ流出する。炉心１には制御棒が挿入され核分裂反応が停止するが、炉心１ではその後も長期にわたり崩壊熱が発生する。
【００２２】
破断箇所からの冷却材の流出により原子炉圧力容器２内の水位低下が検知されると、図示しない自動減圧系と非常用炉心冷却系が作動し、原子炉圧力容器２の減圧を促進するとともに、非常用炉心冷却系により炉心１に冷却水が注水される。炉心１に注水された冷却水は、炉心１の崩壊熱により蒸発し破断箇所から蒸気がドライウェル３に放出される。
【００２３】
これにより、ドライウェル３の圧力が上昇しベント管７内の水を押し下げ、蒸気はドライウェル３から圧力抑制プール４に流入する。圧力抑制プール４に流入した蒸気は、圧力抑制プール水中で凝縮されることにより、崩壊熱が圧力抑制プール４に一旦蓄熱される。この結果、圧力抑制プール４およびウェットウェル５の温度が上昇するため、外周プール１０及び外気（大気）との温度差により鋼板製の原子炉格納容器８を介して放熱し、原子炉格納容器８内の圧力上昇を抑制する。
【００２４】
外周プール１０の冷却水は温度が１００℃に達すると蒸発する。蒸発した水蒸気は外周プール１０の排気管１２から外気に放出される。その後、外周プール１０の冷却水は蒸発によって漸次減少し枯渇する。外周プール１０の冷却水枯渇後も外周プール１０には原子炉格納容器８からの放熱が持続する。この際、原子炉建屋９のコンクリート壁を介して外部に放熱するが、その放熱は非常に小さなものになる。
【００２５】
さて、外周プール１０の冷却水枯渇後も外周プール１０には図４の矢印Ｑで示すように原子炉格納容器８から放熱される。外周プール１０の冷却水が枯渇すると、外周プール１０の下部に設けた連通管１１が空気の吸気口となり、暖められた空気が自然循環力で上部の排気管１２から大気に放出する空気の循環路が形成される。空気は図４の白抜き矢印Ａの方向に流れる。これにより、外周プール１０の冷却水枯渇後も空気冷却により原子炉格納容器８の自然放熱を促進することができる。
【００２６】
このようにして原子炉の冷却を行うのであるが、外周プールの上部気相部から外気に連通する排気管と外周プールの下部から外気に連通する連通管とを設けているので、外周プールの冷却水が枯渇すると温度差による対流によって連通管から空気を吸気して排気管から排出することになり、原子炉格納容器を長期間にわたり空気冷却によって冷却することができる。したがって、簡素な静的設備を付加するのみで外周プールの冷却水が枯渇した後も長期間にわたり効果的な冷却を行うことができる。
なお、上述の実施例は外周プールの下部から外気に連通する連通管にも冷却水を貯留するようにしているので、原子炉格納容器や原子炉建屋の大きさを変更することなく外周プールによる除熱容量を増加させ、原子力プラントの安全性を高めることができる。
【００２７】
また、上述の実施例は排気管と連通管を原子炉建屋の周方向にそって複数本設けているので連通管から外周プールに吸気された空気が周方向に均等に流れるようになり効率的な除熱を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は外周プールの上部気相部から外気に連通する排気管と外周プールの下部から外気に連通する連通管とを設けているので、外周プールの冷却水が枯渇すると温度差による対流によって連通管から空気を吸気して排気管から排出することになり、原子炉格納容器を長期間にわたり空気冷却によって冷却することができる。したがって、簡素な静的設備を付加するのみで外周プールの冷却水が枯渇した後も長期間にわたり効果的な冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す上面図である。
【図３】本発明を説明するための部分拡大断面図である。
【図４】本発明を説明するための部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１…炉心、２…原子炉圧力容器、３…ドライウェル、４…圧力抑制プール、５…ウェットウェル、６…圧力抑制室、７…ベント管、８…原子炉格納容器、９…原子炉建屋、１０…格納容器外周プール、１１…連通管、１２…排気管、１３…使用済み燃料貯蔵プール、１４…原子炉ウェル、１５…機器仮置プール、１６…仕切壁（構造壁）、１７…仕切蓋。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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