(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライウェル（１８）とウェットウェル（２０）を具備する原子炉格納容器（１４）と、
原子炉格納容器の外側に位置する水の冷却プール（２４）に浸漬された冷却復水器（２６）と、
前記復水器から前記ウェットウェル内に配置されたサプレッションプール（２２）に延伸する通気管路（４２）と、
前記復水器から前記ドライウェル内に配置され水のプール（６４）を具備する復水排水槽（３８）に延伸し且つ該復水排水槽と連通する少なくとも１本の排水管路（３６）と、
前記通気管路（４２）に結合されたドライウェルガス再循環サブシステム（４６）と
を具備し、
前記ドライウェルガス再循環サブシステム（４６）は、
前記ドライウェル内に位置され、前記ドライウェル内の不凝結ガスと連通しており、
前記ドライウェルガス再循環サブシステムは前記通気管路（４２）に結合され連通する吸引管路（４８）と、
前記吸引管路内に位置する少なくとも１つの弁（５２）と、
前記吸引管路と結合された少なくとも１つの送風機（５０）と、
前記ドライウェル（１８）と連通する吐出管路（５４）と
を備える、原子炉格納容器冷却システム（６２）。
【請求項２】
前記少なくとも１本の排水管路（３６）に位置する送風機（７０）を更に具備する請求項１記載の格納容器冷却システム（６２）。
【請求項３】
各排水管路（３６）はＵ字型管ループシール（４０）を具備し、前記排水管路の端部（６８）は前記排水槽（３８）内の前記水のプール（６４）の表面上方に位置する請求項２記載の格納容器冷却システム（６２）。
【請求項４】
前記復水排水槽（３８）から水を吸引するための、少なくとも１つのジェットポンプ装置（７２）を更に具備し、各々のジェットポンプ装置は
前記水のプール（６４）内に位置する管端部（８４）を備えるポンプ用吸引管路（７４）と
前記ポンプ用吸引管路と連通するポンプ（７６）と
前記ポンプから前記排水管路（３６）内に位置するジェットポンプノズル（８０）に延伸する吐出管路（７８）と
前記排水管路内に位置し前記ジェットポンプノズルが上流に位置するベンチュリ部（８２）と
を具備する請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の格納容器冷却システム（６２）。
【請求項５】
前記少なくとも１本の排水管路（３６）は冷却復水器（２６）と連通する少なくとも３本の排水管路具備し、前記少なくとも３本の排水管路のうちの少なくとも１本の排水管路は送風機（７０）を具備し、前記少なくとも３本の排水管路のうちの少なくとも１本の排水管路はジェットポンプ装置（７２）を具備し、前記少なくとも３本の排水管路のうちの少なくとも１本の排水管路は重力駆動吸引ポンプ（８６）を具備する請求項１記載の格納容器冷却システム（６２）。
【請求項６】
原子炉圧力容器（１２）と、
原子炉圧力容器内に位置する炉心（１６）と、
ドライウェル（１８）とウェットウェル（２０）を具備し前記原子炉圧力容器が内部に位置する原子炉格納容器（１４）と、
原子炉格納容器の外側に位置する水の冷却プール（２４）に浸漬された冷却復水器（２６）と、
前記復水器から前記ウェットウェル内に配置されたサプレッションプール（２２）に延伸する通気管路（４２）と、
前記復水器から前記ドライウェル内に配置され水のプール（６４）を具備する復水排水槽（３８）に延伸し且つ該復水排水槽と連通する少なくとも１本の排水管路（３６）と、
前記通気管路（４２）に結合されたドライウェルガス再循環サブシステム（４６）と
を具備し、
前記ドライウェルガス再循環サブシステム（４６）は、
前記ドライウェル内に位置され、前記ドライウェル内の不凝結ガスと連通しており、
前記ドライウェルガス再循環サブシステムは前記通気管路（４２）に結合され連通する吸引管路（４８）と、
前記吸引管路内に位置する少なくとも１つの弁（５２）と、
前記吸引管路と結合された少なくとも１つの送風機（５０）と、
前記ドライウェル（１８）と連通する吐出管路（５４）と
を備える、原子炉（１０）。
【請求項７】
前記少なくとも１本の排水管路（３６）に位置する送風機（７０）を更に具備する請求項６記載の原子炉（１０）。
【請求項８】
各排水管路（３６）はＵ字型管ループシール（４０）を具備し、前記排水管路の端部（６８）は前記排水槽（３８）内の前記水のプール（６４）の表面上方に位置する請求項７記載の原子炉（１０）。
【請求項９】
前記復水排水槽（３８）から水を吸引するための、少なくとも１つのジェットポンプ装置（７２）を更に具備し、各々のジェットポンプ装置は
前記水のプール（６４）内に位置する管端部（８４）を備えるポンプ用吸引管路（７４）と
前記ポンプ用吸引管路と連通するポンプ（７６）と
前記ポンプから前記排水管路（３６）内に位置するジェットポンプノズル（８０）に延伸する吐出管路（７８）と
前記排水管路内に位置し前記ジェットポンプノズルが上流に位置するベンチュリ部（８２）とを具備する請求項６，請求項７、又は請求項８に記載の原子炉（１０）。
【請求項１０】
前記少なくとも１本の排水管路（３６）は冷却復水器（２６）と連通する少なくとも３本の排水管路具備し、前記少なくとも３本の排水管路のうちの少なくとも１本の排水管路は送風機（７０）を具備し、前記少なくとも３本の排水管路のうちの少なくとも１本の排水管路はジェットポンプ装置（７２）を具備し、前記少なくとも３本の排水管路のうちの少なくとも１本の排水管路は重力駆動吸引ポンプ（８６）を具備する請求項６記載の原子炉（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、原子炉に関し、特に、原子炉における受動的格納容器冷却システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
公知の沸騰水型原子炉は格納容器内に配置された原子炉圧力容器（ＲＰＶ）と受動的格納容器冷却システム（ＰＣＣＳ）とを含む。格納容器はドライウェルと格納容器内に配置された密閉ウェットウェルとを含む。ＰＣＣＳは格納容器上部に位置する冷却プール内に浸漬された受動的格納容器冷却復水器を含む。
【０００３】
管が破断すると、炉心崩壊熱によって発生された蒸気がＲＰＶからドライウェルへと放出される。蒸気はウェットウェル内の圧力よりも高い圧力を持つため元々ドライウェル内に収容されている不凝結ガスを運ぶＰＣＣ入口管路内に流れ込む。蒸気は復水器管部内で凝縮され、不凝結ガスは復水器の下部ドラムからウェットウェル内の圧縮プールの表面下に開放しているガス通気管路を介して排気される。凝縮性ガスは圧縮プールを上昇した後で、圧縮プール上方のウェットウェル空間に侵入する。
【０００４】
復水器の下部ドラムに集められた凝縮水は排水管路を介して排水槽又は復水貯蔵槽に流入する。Ｕ字型管ループシール又は水抜き装置はドライウェル内の蒸気や不凝結ガスの逆流を規制し、それらが排水管路を逆流し下部ドラムに流入し復水器を迂回して通気管路を介してウェットウェル内に進入するのを防止する。排水槽は凝縮水をＲＰＶに排水するためにＲＰＶに接続された分離放出管路を持つ。ＲＰＶ内においては、凝縮水は崩壊熱によって蒸気に変化し、蒸気はドライウェルに逆流する。この連続的な過程において、管破断後のある期間、炉心が水冷される。
【０００５】
しかしながら、このように連続的に不凝結ガスをウェットウェルに戻すと格納容器に比較的高い圧力が蓄積される。しかも、圧縮プール水の上層を不凝結ガスがＰＣＣからウェットウェルに放出する度に加熱すると、格納容器内の圧力は徐々に上昇する可能性がある。
【０００６】
Ｕ字型管ループシール上方に配置された排水管路に接続されたバイパス管路がBilling他による米国特許第５，２８２，２３０号に記載されている。バイパス管路は常閉バイパス弁を含み、直接ドライウェル内に開放している。バイパス管路は凝縮水や不凝結ガスを下部ドラムから排水管路の上部及びバイパス管路を介してドライウェルに運ぶ。一旦、バイパス弁が開放されると、ＰＣＣの動作は蒸気が凝縮水に吸い込まれ凝縮水は重力でドライウェル内に落下するという自然循環に依存する。しかしながら、長期的なＰＣＣの除去率は自然循環によって制御される。これによって、事故後回復処理速度が制限される可能性がある。しかも、取水管やＰＣＣ復水器が自然循環を妨げれば、炉心内における金属・水反応によって生成される水素ガスが上部に滞留する可能性がある。
【０００７】
重力駆動吸引ポンプがCheungによる米国特許第６，０９７，７７８号に記載されている。このプンプは凝縮水の位置エネルギーを変換して凝縮性ガス及び不凝結ガスを復水器管の下流の部位から吸引し復水器の外側の部位に放出する。この技術の利点は、装置が可動部品を含まない受動的な装置であり、外部パワーを使用しないことである。しかしながら、吸引ポンプの駆動力、つまり位置エネルギーは凝縮水排水率に依存する。凝縮水排水率は原子炉崩壊パワーに依存する。原子炉崩壊パワーは原子炉の運転停止後、時間経過とともに減少する。結果として、吸引ポンプの位置エネルギー駆動力が減少する。
【０００８】
【従来の技術】
公知の受動的格納容器冷却システムに比較して復水器を介した流れを改良した原子炉用の受動的格納容器冷却システムを提供するのが好ましい。また、効果的に不凝結ガスをドライウェルとウェットウェルの間で再分配する原子炉用の受動的格納容器冷却システムを提供するのが好ましい。
【特許文献１】
特開平０６−２１４０８２号公報
【０００９】
【発明の概要】
一実施例において、原子炉格納容器冷却システムはドライウェルとウェットウェルを有する原子炉格納容器と原子炉格納容器の外側に位置する水の冷却プールに浸漬された冷却復水器と復水器から前記ウェットウェル内に配置されたサプレッションプールに延伸する通気管路と復水器から前記ドライウェル内に配置された復水排水槽に延伸する少なくとも１本の排水管路とを含む。復水排水槽は水のプールを含む。排水管路の端部は垂直に排水槽内の水のプールの表面下に浸漬される。流れを改善するため、送風機を排水管路内に配置する。
【００１０】
他の実施例において、復水器を介する流れを改善するため、排水管路はジェットポンプ装置を含んでも良い。ジェットポンプ装置は吸引管路と吸引管路と連通するポンプとポンプから排水管路内に位置するジェットポンプノズルに延伸する吐出管路と排水管路内に位置しジェットポンプノズルが上流に位置するベンチュリ部とを含む。
【００１１】
他の実施例において、流れを改善するため、格納容器冷却システムは通気管路に結合されたドライウェルガス再循環サブシステム含む。ドライウェルガス再循環サブシステムは通気管路に結合され連通する吸引管路と吸引管内に位置する少なくとも１つの弁と吸引管路と結合された少なくとも１つの送風機とドライウェルと連通する吐出管路とを含む。
【００１２】
上記の原子炉格納容器冷却システムは公知の受動的格納容器冷却システムと比較して改善された復水器を介する流れを有する。更に、上記の原子炉格納容器冷却システムは効果的にドライウェル及びウェットウェル間に不凝結ガスを再分配する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例による原子炉１０の概略図である。原子炉１０は原子炉格納容器１４内に位置する原子炉圧力容器１２を含む。炉心１６は原子炉圧力容器１２内に位置する。
【００１４】
原子炉格納容器１４は原子炉圧力容器１２を収容するドライウェル１８と密閉ウェットウェル２０とを含む。サプレッションプール２２は密閉ウェットウェル２０内に位置する。水の冷却器復水プール２４は原子炉格納容器１４の外部に位置する。複数の格納容器冷却復水器２６（２つ図示）は冷却プール２４内に浸漬されている。格納容器冷却復水器２６はドライウェル１８に連通する入口管路２８を含む。蒸気や不凝結ガスはドライウェル１８から入口管路２８を介して復水器２６の上部ドラム３０に流出し、復水部３２に流入する。復水部３２においては、蒸気が下部ドラム３４内に凝縮され集められる。復水排水管路３６は復水器２６の下部ドラム３４から復水排水槽３８に延伸する。入射管路３９は復水排水槽３８から原子炉圧力容器１２と復水排水管に延伸し入射管路３９を介して原子炉圧力容器１２に延伸する。排水管路３６はＵ字型ループシール又は水抜き装置４０を含み蒸気や不凝結ガスの逆流を規制し、それらが復水排水管路３６を介して復水器２６内に逆流するのを防止する。不凝結ガス通気管路４２は下部ドラム３４からウェットウェル２０に延伸する。通気管路４２の出口端４４はサプレッションプール２２内に浸漬されている。
【００１５】
ドライウェルガス再循環サブシステム４６は不凝結ガスがウェットウェル２０内に蓄積されるのを防止する。ドライウェルガス再循環サブシステム４６は復水器２６の下流であって不凝結ガス通気管路４２の出口端４４上方の位置にて不凝結ガス通気管路４２に接続及び連通されている吸引管路４８と吸引管路４８に接続された１つ以上の送風機５０（１つ図示）と少なくとも１つの弁５２（２つ図示）と吐出管路５４とを含む。吐出管路５４は第１端５６と第２端５８とを含む。吐出管路５４の第１端５６は送風機５０に接続され、第２端５８はドライウェル１８に開口している。弁５２として、任意の適当な弁が使用できる。例えば、花火型点火弁が使用できる。
【００１６】
送風機５０ドライウェル雰囲気を復水器２６を介して強制循環にて循環させる。特に、不凝結ガスは復水器２６の復水部３２から不凝結ガス通気管路４２と吸引管路４８を介して循環し、ウェットウェル２０に放出される代わりに、ドライウェル１８に戻される。
【００１７】
ドライウェルガス再循環サブシステム４６は一度作動されると原子炉格納容器１４の閉鎖ループ延長部として機能する。ロックドオープンメインテナンスブロック弁６０は吸引管路４８及び吐出管路５４上の原子炉格納容器１４の外側に位置する。ブロック弁６０はドライウェルに立ち入ることなくサブシステム４６の如何なる部品の点検を可能する。
【００１８】
図２は図１に示す格納容器冷却システム６２の他の実施例を示す概略図である。本実施例において、ドライウェルガス再循環サブシステム４６は完全に原子炉格納容器１４内に位置する。上述したように、格納容器冷却システム６２はドライウェル１８及びウェットウェル２０を持つ原子炉格納容器１４を含む。冷却復水器２６は格納容器１４に外側に位置する冷却プール２４内に浸漬されている。復水器２６はドライウェル１８に連通し上部ドラム３０に接続されている入口管路２８と復水部３２と下部ドラム３４とを含む。不凝結ガス通気管路４２は復水器２６の下部ドラム３４から通気管路４２の出口端４４をサプレッションプール２２に浸漬されているウェットウェル２０に延伸する。復水排水管路３６は復水器２６の下部ドラム３４から復水排水槽３８に延伸し、Ｕ字型管ループシール４０を含む。ループシールの高さはＨLOOPと定義される。復水排水槽３８は水のプール６４を含み、復水排水管路３６はプール６４の表面上方の復水排水槽３８に進入する。
【００１９】
ドライウェルガス再循環サブシステム４６は不凝結ガス通気管路４２に接続及び連通された吸引管路４８と吸引管路４８に接続された送風機５０と点火弁５２と吐出管路５４とを含む。
【００２０】
図３は本発明の他の実施例による格納容器冷却システム６２の直管ループシール６６を示す概略図である。本実施例において、復水排水管路３６は水の排水槽プール６４の表面下距離ＨSUBに位置する復水排水槽３８に垂直に浸漬されている。本実施例の利点は復水排水管路３６を通過する流れの定常水頭に流れの方向によってバイアスをかけることである。
【００２１】
復水排水管路３６と復水排水槽３８の断面積をそれぞれＡPIPE及びＡTANKと定義し、順方向の流れ方向を凝縮水及び不凝結ガスの復水器２６から排水管路３６を介した排水槽３８及びドライウェル１８への流れと定義する。順方向の流れのなめには、排水管路３６内の水位を排水管路３６の出口端６８に下げるために、排水管路３６内の圧力はドライウェル１８内の圧力よりも高くなければならない。排水槽３８内の水位は排水管路３６から流入する水の体積によって上昇する。排水管路の出口端６８の没水度はＨSUB＊（１＋ＡPIPE/（ＡTANK−ＡPIPE））となる。これは順方向の流れが発生するための排水管路３６内の圧力とドライウェル１８内の圧力間の定常水頭差に相当する。（ＡPIPE/ＡTANK）＞＞１の実施例又は、排水槽３８内の水位が入射管路３９の位置によって制御される実施例にお
【００２２】
【外１】
0004416371.tif 000002
【００２３】
逆方向の流れ方向はドライウェル１８から排水槽３８を介する排水管路３６内への流れとして定義される。逆方向の流れを発生させるためには、排水槽３８内の水位を排水管路出口高度まで降下させるためドライウェル１８内の圧力は排水管路３６内の圧力よりも十分高くなければならない。この場合、排水管路３６内の水位は排水槽３８からの流入水の体積により上昇する。排水管路３６内の水柱の長さはＨSUB＊ＡTANK/ＡPIPEである。これは逆方向の流れが発生するためのドライウェル１８内の圧力と排水管路３６内の圧力間の定常水頭差に相当する。
【００２４】
排水槽３８と排水管路３６間の適切な面積比率を使用することによって、直管ループシール６６（図３に示す）における逆方向の流れのための定常水頭はＨSUB＊ＡTANK/ＡPIPEとなる。この値はＵ字型管ループシール４０（図２に示す）の２＊ＨLOOPより大きくなり得る。同一面積比率で、直管ループシール６６における順方向の流れのための定常水頭はＨSUBとなる。この値は面積増倍係数のためにＵ字型管ループシール４０におけるＨLOOPの数分の１になり得る。したがって、図３に示す直管ループシール６６の利点は順方向の流れのための定常水頭が低くなるということである。
【００２５】
図４は本発明の他の実施例による復水排水管路３６内の送風機７０を含む格納容器冷却システム６２の一部を示す概略図である。送風機７０は復水器２６を介する流れを改善し、不凝結ガスを再循環させて復水排水槽３８を介してドライウェル１８に戻す。送風機７０は復水器２６（図２に示す）の下部ドラム３４と水の排水槽プール６４の間において復水排水管路３６に接続されている。上記したように、直管ループシール６６によって排水槽３８に接続されている排水管路３６における送風機７０に対する水頭要求はＵ字型管ループシール４０によって排水槽３８に接続されている排水管路３６における送風機７０に対する水頭要求よりも低い。他の実施例においては、格納容器冷却システム６２は１つ以上の送風機７０を排水管路３６に含む。
【００２６】
図５は本発明の他の実施例による排水槽３８内に延伸する３本の排水管路３６を含む格納容器冷却システム６２の一部を示す概略図である。それぞれの排水管路３６は送風機７０を含む。
【００２７】
図６は本発明の他の実施例による復水排水管路３６内にジェットポンプ７２を含む格納容器冷却システム６２の一部を示す概略図である。ジェットポンプ７２は吸引管路７４と吸引管路７４に結合され連通するポンプ７６とポンプ７６から排水管路３６内に位置するジェットポンプノズル８０に延伸する吐出管路７８と排水管路３６内に位置するベンチュリ部８２とを含む。ジェットポンプノズル８０は排水管路３６内のベンチュリ部８２の上流に位置する。吸引管路７４の端部８４は水の排水槽プール６４内に位置する。
【００２８】
ジェットポンプ吸引管路７４は吐出管路７８を介してポンプ７６によって循環させられ高速でジェットポンプノズル８０を介して排水管路３６内のベンチュリ部８２内に注入させられる水を排水槽３８から吸引する。高速な噴射速度の水により低圧力がベンチュリ部８２内に生ずる。凝縮水と不凝結ガスの混合物はベンチュリ部８２を介して吸引され排水槽３８内に放出される。凝縮水は排水槽３８に集められ、不凝結ガスはドライウェル１８に吐出される。上記したように、直管ループシール６６によって排水槽３８に接続されている排水管路３６におけるジェットポンプ７２に対する水頭要求はＵ字型管ループシール４０によって排水槽３８に接続されている排水管路３６におけるジェットポンプ７２に対する水頭要求よりも低い。他の実施例においては、排水管路３６は１つ以上のジェットポンプ７２含む。
【００２９】
図７は本発明の他の実施例による排水槽３８内に延伸する３本の復水排水管路３６を含む格納容器冷却システム６２の一部を示す概略図である。それぞれの復水排水管路３６はジェットポンプ７２を含む。
【００３０】
図８は排水槽３８内に延伸する３本の排水管路３６を含む格納容器冷却システム６２の一部を示す概略図である。本発明の他の実施例によれば、ジェットポンプ７２は第１の排水管路３６に位置し、送風機７０は第２の排水管路３６に位置し、重力駆動吸引ポンプ８６は第３の排水管路３６に位置する。重力駆動吸引ポンプ８６は復水器２６の下部ドラム３４から排水管路３６のベンチュリ部８２内に延伸する吸引管路８８を含む。重力駆動吸引ポンプは米国特許第６，０９７，７７８号にさらに詳細に記載されている。
【００３１】
上述の原子炉格納容器冷却システム６２は公知の受動的格納容器冷却システムと比較して復水器２６を介する流れを改善する。さらに、上述の格納容器冷却システム６２はドライウェル１８とウェットウェル２０間に効果的に不凝結ガスを再分配する。
【００３２】
本発明は種各の特定な実施例において説明してきたが、本発明の精神と範囲に逸脱することなく変更できることは当業者には明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例による原子炉の概略図。
【図２】  図１に示す格納容器冷却システムを含む他の実施例を示す概略図。
【図３】  本発明の他の実施例による格納容器冷却システムのループシール部を示す概略図。
【図４】  本発明の他の実施例による復水排水管路内の送風機を含む格納容器冷却システムの一部を示す概略図。
【図５】  本発明の他の実施例によるそれぞれ送風機を含む３本の復水排水管路を含む格納容器冷却システムの一部を示す概略図。
【図６】  本発明の他の実施例による復水排水管路内にジェットポンプを含む格納容器冷却システムの一部を示す概略図。
【図７】  本発明の他の実施例によるそれぞれジェットポンプを含む３本の復水排水管路を含む格納容器冷却システムの一部を示す概略図。
【図８】  本発明の他の実施例によるジェットポンプが第１の排水管路に位置し、送風機が第２の排水管路に位置し、重力駆動吸引ポンプが第３の排水管路に位置する３本の排水管路を含む格納容器冷却システムの一部を示す概略図。
【符号の説明】
１０…原子炉、１２…原子炉圧力容器、１４…原子炉格納容器、１６…炉心、１８…ドライウェル、２０…ウェットウェル、２２…サプレッションプール、２４…冷却プール、２６…冷却復水器、３６…排水管路、３８…排水槽、４２…通気管路、６２…格納容器冷却システム、６４…水のプール、６８…端部、
【図１】
0004416371.tif 000003
【図２】
0004416371.tif 000004
【図３】
0004416371.tif 000005
【図４】
0004416371.tif 000006
【図５】
0004416371.tif 000007
【図６】
0004416371.tif 000008
【図７】
0004416371.tif 000009
【図８】
0004416371.tif 000010