(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サプレッションチェンバを有する原子炉格納容器であって、
前記サプレッションチェンバには、前記サプレッションチェンバ内のプール水へ薬剤を投入するための薬剤投入口が設けられており、
前記サプレッションチェンバ内には、上部に位置するプール水と、下部に位置し前記薬剤がプール水に溶けた薬剤水との間で熱を伝えるための伝熱部材を配置し、
前記伝熱部材により前記上部のプール水の熱を前記下部の薬剤水へ伝達し、前記サプレッションチェンバ内で熱対流を引きおこすことで前記薬剤の濃度均一化を促進するようになっており、
前記伝熱部材は、前記プール水および前記薬剤水よりも熱伝達率の高い材料から少なくとも一つのフィンを有して形成されており、前記薬剤投入口の下側に位置して、前記サプレッションチェンバの底部から垂直方向に立設される、
原子炉格納容器。
【請求項２】
前記伝熱部材は、前記プール水と前記薬剤水の境界付近に位置する断熱部を有する、
請求項１に記載の原子炉格納容器。
【請求項３】
前記断熱部は、前記プール水および前記薬剤水よりも熱伝達率の低い材料から形成されている、
請求項２に記載の原子炉格納容器。
【請求項４】
前記薬剤投入口は、ドライウェルと前記サプレッションチェンバとを接続するベント管の流出口の上側に位置して前記サプレッションチェンバに設けられており、前記薬剤投入口の下側にはそれぞれ前記伝熱部材が設けられている、
請求項１に記載の原子炉格納容器。
【請求項５】
前記薬剤投入口は、ドライウェルと前記サプレッションチェンバとを接続するベント管同士の間に位置して前記サプレッションチェンバに設けられており、前記薬剤投入口の下側にはそれぞれ前記伝熱部材が設けられている、
請求項１に記載の原子炉格納容器。
【請求項６】
前記伝熱部材は、前記プール水と前記薬剤水との境界付近に位置する断熱部を有し、前記断熱部よりも上側および下側にはフィンがそれぞれ設けられている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の原子炉格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉格納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
改良型沸騰水型軽水炉（ＡＢＷＲ：AdvancedBoilingWaterReactor）では、原子炉圧力容器から排出される冷却水蒸気や原子炉格納容器内の蒸気を凝縮するためのサプレッションチェンバを、原子炉格納容器の一部として備えている。
【０００３】
サプレッションチェンバ内のプール水は、蒸気を凝縮することで原子炉格納容器の圧力を調整すると共に、蒸気に含まれる大部分の放射性物質をプール水中に安定的に捕獲し、放射性物質が気相中へ移行するのを抑制する。これにより、蒸気中の放射性物質が周辺環境へ漏洩するのを抑制している。
【０００４】
ここで、プール水に溶存した放射性物質の気相中への移行は、プール水のｐＨの影響を受ける。例えば、プール水のＯＨラジカルが増加してｐＨが上昇すると、揮発性ヨウ素の気相への移行割合が増加する可能性がある。
【０００５】
このため、特許文献１に記載の従来技術では、プール水の放射性物質が気相中へ移行するのを抑制する手段として、サプレッションチェンバに薬剤を注入することで、ｐＨを調整する。この従来技術では、原子炉格納容器とサプレッションチェンバとの圧力差を利用して、サプレッションチェンバ内のプール水へ薬剤を注入する。
【０００６】
なお、圧力抑制プール内に熱対流促進板を設ける技術は知られているが（特許文献２）、薬剤濃度の均一化のために熱対流を促進するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２２３９７５号公報
【特許文献２】特開平５−２４０９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術では、薬剤の注入によりプール水のｐＨを調整しているが、注入した薬剤とプール水の温度は異なるため、プール水中に密度差が生じる。この密度差により、プール水では、薬剤の濃度差が生じる。従って、従来技術においてプール水のｐＨを７以上に調整するためには、多量の薬剤をプール水へ投入しなければならず、効率が低い。
【０００９】
高効率に放射性物質の気相への移行割合を減少させるためには、必要量の薬剤をプール水へ注入し、プール水と薬剤水の濃度を均一にする必要があるが、従来技術は、自然熱対流以外に濃度均一化のための装置を備えていない。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、電源を用いずにプール水中の薬剤濃度差を低減できるようにした原子炉格納容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく、本発明に従うサプレッションチェンバを有する原子炉格納容器では、サプレッションチェンバには、サプレッションチェンバ内のプール水へ薬剤を投入するための薬剤投入口が設けられており、サプレッションチェンバ内には、上部に位置するプール水と、下部に位置し薬剤がプール水に溶けた薬剤水との間で熱を伝えるための伝熱部材を配置し、伝熱部材により上部のプール水の熱を下部の薬剤水へ伝達し、サプレッションチェンバ内で熱対流を引きおこすことで薬剤の濃度均一化を促進する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、サプレッションチェンバ内において、伝熱部材により上部のプール水の熱が下部の薬剤水へ伝わって熱対流が生じるため、薬剤水が上方へ移動し、薬剤濃度の均一化が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】原子力発電所の概略を示す断面図。
【図２】図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向からみた平面図。
【図３】サプレッションチェンバの一部を拡大して示す断面図。
【図４】第２実施例に係り、サプレッションチェンバの拡大断面図。
【図５】第３実施例に係り、サプレッションチェンバの拡大断面図。
【図６】第４実施例に係り、サプレッションチェンバの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、プール水中で生じうる濃度分布を均一にし、高効率にｐＨを調整する。さらに、本実施形態では、通常運転時においても生じる温度差を減少させることができるため、原子炉格納容器から移動してきた蒸気を凝縮する効果も向上する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図３を用いて第１実施例を説明する。図１は改良型沸騰水型軽水炉の概略を示す断面図である。原子炉建屋１には、鉄筋コンクリートと鋼製ライナから形成される原子炉格納容器２が設けられている。
【００１６】
原子炉格納容器２は、鋼鉄から略円筒状構造物として形成される原子炉圧力容器３を収容している。原子炉格納容器２の底部側には、原子炉建屋１のトーラス室１Ａに位置して、環状のサプレッションチェンバ４が設けられている。サプレッションチェンバ４の内部空間と原子炉格納容器２のドライウェル２Ａの内部空間とは、ベント管５を介して連通して接続されている。ベント管５の先端側の流出口は、サプレッションチェンバ４内のプール水６内で開口しており、炉蒸気をプール水６内へ放出するようになっている。
【００１７】
サプレッションチェンバ４の上側には、ｐＨ調整用の所定の薬剤をプール水へ噴射するためのスプレーノズル７が複数設けられている。薬剤は、スプレーノズル７からプール水６へ向けて噴射されて、プール水６と混じる。薬剤の混じったプール水（以下、薬剤水８）は、薬剤のプール水６よりも温度が低いため、プール水６よりも密度が大きい。従って、薬剤水８は、プール水６の下側に沈んで薬剤水の層を形成する。
【００１８】
図２は、図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向から、原子炉建屋１を除いた状態で見た平面図である。上述の通り、サプレッションチェンバ４は、原子炉格納容器２のドライウェル２Ａを取り囲むようにして環状に形成されている。ドライウェル２Ａからは周方向に等間隔で離間して複数のベント管５が設けられている。例えば８本のベント管５は、その基端側がドライウェル２Ａ内で開口し、その先端側がサプレッションチェンバ４に延びてプール水６内に開口している。従って、ドライウェル２Ａ内の蒸気はベント管５を介してプール水６内に放出され、プール水６により冷やされて凝縮する。
【００１９】
サプレッションチェンバ４の上部には、周方向に等間隔で離間して、「薬剤投入口」の例であるスプレーノズル７が設けられている。スプレーノズル７は、サプレッションチェンバ４の幅方向の中央に位置している。スプレーノズル７の基端側は図外の薬剤供給装置に接続されており、スプレーノズル７の先端側はプール水６に臨むようにして取り付けられている。薬剤としては、例えば炭酸塩などが用いられる。
【００２０】
スプレーノズル７は、例えば、各ベント管５のサプレッションチェンバ４への取付位置に対応して設けてもよいし、あるいは、各ベント管５の間に設けてもよい。本実施例では、各ベント管５の取付位置と各ベント管５の中間位置との両方に、それぞれスプレーノズル７を設けている。
【００２１】
スプレーノズル７から噴射された薬剤は、サプレッションチェンバ４内の気相部４Ａを通過してプール水６へ到達し、プール水６と混じって薬剤水８となる。薬剤の温度はプール水６よりも低いため、薬剤水８の温度もプール水６の温度よりも低くなる。薬剤水８は、その温度が低いため密度が高くなり、サプレッションチェンバ４の下側に沈む。この結果、サプレッションチェンバ４の液相部には、図３に示すように、上側に位置するプール水６と下側に位置する薬剤水８との２つの層が形成される。
【００２２】
図３は、サプレッションチェンバ４の断面を拡大して示す。サプレッションチェンバ４内には、スプレーノズル７の直下に位置して、伝熱部材１０がサプレッションチェンバ４の底部からプール水６の水面に向けて垂直に立設されている。
【００２３】
ベント管５の有する二股状の流出口５Ａは、プール水６内で開口するように設けられているため、プール水６の水面まで延びる伝熱部材１０の上端の方が、流出口５Ａよりも高く位置している。そして、側方から見ると、伝熱部材１０の上側は、ベント管５の二股状の流出口５Ａに挟まれている。
【００２４】
伝熱部材１０の長手方向の軸線とスプレーノズル７の軸線とは、略平行である。本実施例では、伝熱部材１０の長手方向の軸線とスプレーノズル７の軸線とは、共通の軸線Ｏ１−Ｏ１を持っており、略同軸に配置されている。さらに、伝熱部材１０とスプレーノズル７の共通の軸線Ｏ１−Ｏ１と、ベント管５の流出口５Ａの軸線Ｏ２−Ｏ２とは、略平行となっている。本実施例では、伝熱部材１０の長手方向の軸線と、スプレーノズル７の軸線と、ベント管５の流出口５Ａの軸線とは、互いに平行となるように設定されている。
【００２５】
伝熱部材１０は、プール水６および薬剤水８よりも熱伝導率の高い材料から、例えば円柱状、板状などの形状で形成されている。伝熱部材１０は、例えば０．７Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を持つことが好ましい。その一例として、銀（４２０Ｗ／ｍＫ）、銅（３７０Ｗ／ｍＫ）、金（３２０Ｗ／ｍＫ）、アルミニウム（２５６Ｗ／ｍＫ）、ジュラルミン（１６５Ｗ／ｍＫ）、鉄（７５Ｗ／ｍＫ）、ステンレス鋼（１５Ｗ／ｍＫ）等をあげることができる。
【００２６】
本実施例では、上述の通り、サプレッションチェンバ４内の上部に形成されるプール水６の層と、サプレッションチェンバ４内の下部に形成される薬剤水８の層とを貫通するようにして、伝熱部材１０をサプレッションチェンバ４の底部から鉛直方向上側に向けて立設する。これにより、プール水６の持つ熱が伝熱部材１０を介して薬剤水８へ伝わり、その結果、図３中に矢印線で示すように、伝熱部材１０の近傍の薬剤水８の温度が上がり密度が低下して、プール水６へ向けて上昇する。このように伝熱部材１０は、サプレッションチェンバ４内の熱対流を向上し、薬剤の濃度の均一化を促進する。しかし、本発明は上述の構成に限らず、プール水６から薬剤水８への熱移動を促進できるのであれば他の構成でもよい。例えば、伝熱部材１０の形状や配置などを適宜変更してもよい。
【００２７】
本実施例のように、サプレッションチェンバ４の幅方向の中央に複数のスプレーノズル７を周方向に等間隔で離間して配置し、サプレッションチェンバ４の底部からプール水６の水面へ鉛直に延びる伝熱部材１０を各スプレーノズル７の直下にそれぞれ配置することで、スプレーノズル７の下側に存在しやすい薬剤水８をプール水６の熱で温めて、薬剤水８とプール水６とを混ぜ合わせ、薬剤の濃度差を低減することができる。
【００２８】
もしもスプレーノズル７と伝熱部材１０とが鉛直線に垂直な平面方向において大きく離れている場合、伝熱部材１０の表面付近に存在する薬剤水８が少なく、薬剤水８の熱対流も伝熱部材１０の付近に偏るため、薬剤の濃度差の解消に長い時間を要する。これに対し、本実施例では、低温で濃度の濃い薬剤水８の発生する領域に伝熱部材１０を配置するため、効率的に熱対流を生じせしめて濃度差を低減させることができる。
【００２９】
従って、本実施例によれば、サプレッションチェンバ４へ適量な薬剤を投入すれば、プール水６のｐＨを適切に調整することができ、効率が向上する。
【００３０】
また本実施例によれば、伝熱部材１０は例えば０．７Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を持つ材料から形成するだけでよく、ヒータや攪拌機構などは不要であるため、万が一の電源喪失時にもサプレッションチェンバ４の機能を維持することができる。
【実施例２】
【００３１】
図４を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は第１実施例の変形例に該当するため、第１実施例との相違を中心に述べる。本実施例では、伝熱部材１０Ａに複数のフィン１１を設けることで、熱の伝わる面積を増加させている。
【００３２】
図４は、本実施例による原子炉格納容器２のサプレッションチェンバ４を拡大して示す断面図である。本実施例の伝熱部材１０Ａは、第１実施例で述べた伝熱部材１０に比べて、複数のフィン１１が設けられている。本実施例では、例えば、比表面積が１０倍となるように単純形状のフィン１１を、伝熱部材１０Ａの下端側から上端側へ向かう側面全体に一体的に形成する。
【００３３】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、伝熱部材１０Ａに複数のフィン１１を設けることで、プール水６の熱を薬剤水８へ伝えるための面積を大きくできるため、第１実施例よりもさらに効果的に、薬剤水８の熱対流を促し、薬剤の濃度差を低減することができる。
【００３４】
なお、フィン１１の構造は単純な板状などに限らず、より複雑な形状としてもよい。フィン１１の形状を複雑化することでさらに表面積が向上する。
【実施例３】
【００３５】
図５を用いて第３実施例を説明する。本実施例では、伝熱部材１０Ｂの長手方向中間部に断熱部１２を設けることで、プール水６の熱をサプレッションチェンバ４の底部に導くようになっている。
【００３６】
図５は、本実施例による原子炉格納容器２のサプレッションチェンバ４を拡大して示す断面図である。本実施例の伝熱部材１０Ｂは、プール水６と薬剤水８との濃度境界付近をまたがる所定領域を覆うようにして、断熱部１２が設けられている。断熱部１２は、プール水６および薬剤水８よりも熱伝達率が低い（例えば０．７Ｗ／ｍＫ未満）の材料から、円筒状または角筒状などの形状で形成される。
【００３７】
断熱部１２の表面と、伝熱部材１０Ｂのうち断熱部１２の設けられていない領域の表面とは、段差なく一致している。すなわち、伝熱部材１０Ｂの所定領域は、他の部分よりも縮径しており、その直径が小さくなった箇所を埋めるようにして断熱部１２が設けられている。これにより、断熱部１２は、断熱作用に加えて、縮径した箇所を機械的に補強する効果も発揮することができる。
【００３８】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、伝熱部材１０Ｂにおいて、プール水６の層と薬剤水８の層との境界付近を断熱部１２で覆うことで、プール水６から受け取った熱を、途中で放出することなく、伝熱部材１０Ｂの下側まで導くことができる。これにより、本実施例では、薬剤水８の熱対流をサプレッションチェンバ４の底部付近で発生させることができ、温められた薬剤水８が上昇する距離を長くして、攪拌効果を向上できる。
【００３９】
なお、断熱部１２の構成は図５に示す例に限らない。断熱部１２の内径を円筒状の伝熱部材１０Ｂの外径に一致させて、断熱部１２を伝熱部材１０Ｂの外側に嵌合させる構成としてもよい。または、断熱作用のある塗料やフィルムを伝熱部材１０Ｂの所定領域に設けることで、断熱部１２を形成してもよい。
【実施例４】
【００４０】
図６を用いて第４実施例を説明する。本実施例では、第２実施例と第３実施例を結合させる。図６は、本実施例による原子炉格納容器２のサプレッションチェンバ４を拡大して示す断面図である。
【００４１】
本実施例の伝熱部材１０Ｃは、第２実施例で述べた複数のフィン１１と、第３実施例で述べた断熱部１２との両方を備えている。伝熱部材１０Ｃの側面のうち、プール水６と薬剤水８の濃度境界付近に位置する所定領域には断熱部１２が設けられており、所定領域以外の上部および下部にはそれぞれ複数のフィン１１が設けられている。
【００４２】
このように構成される本実施例によれば、第１〜第３実施例で述べたと同様の作用効果を奏する。本実施例では、上部のフィン１１によりプール水６の熱を効率よく伝熱部材１０Ｃに取込み、その熱が輸送途中で放出されるのを断熱部１２により防止し、伝熱部材１０Ｃの下部まで導き、下部のフィン１１から薬剤水８へ伝えることができる。従って、前記各実施例よりも効果的にプール水６の熱を薬剤水８へ伝えて、移動距離の長い熱対流を生じせしめ、薬剤を効果的に混ぜ合わせることができる。
【００４３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：原子炉建屋、１Ａ：トーラス室、２：原子炉格納容器２、２Ａ：ドライウェル、３：原子炉圧力容器、４：サプレッションチェンバ、４Ａ：気相部、５：ベント管、５Ａ：流出口、６：プール水、７：スプレーノズル、８：薬剤水、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：伝熱部材、１１：フィン、１２：断熱部
【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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