(57)【要約】本発明は、原子力熱源（１２）が含まれている原子炉プラントと冷却システム（１０）とに関するものである。冷却システム（１０）には少なくとも２つの冷却回路（２６）が含まれており、各冷却回路には、入口（４０）および出口（４２）がそれぞれ備わっている複数の冷却液チャンバー（１８）が含まれており、これらの冷却液チャンバー（１８）は原子力熱源（１２）の周りに配置されている。冷却システム（１０）には、冷却液を冷却液チャンバー（１８）へまた冷却液チャンバー（１８）から吸排するためのポンプ手段（５２）がさらに含まれており、冷却液チャンバー（１８）の容積は、受動モードで、冷却液チャンバー（１８）の水からなる冷却液の温度が少なくとも８時間、沸点未満にとどまるように、充分大きい。本発明は、冷却システム、原子力熱源の冷却方法、原子炉プラントの構築方法および原子炉プラントの運転方法にまで及ぶ。
2004516460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力熱源と冷却システムとからなり、
この冷却システムは、
入口および出口をそれぞれが有している複数の冷却液チャンバーをそれぞれが含み、冷却液チャンバーが原子力熱源の周りに配置されている少なくとも２つの冷却回路と、
冷却液を冷却液チャンバーへまた冷却液チャンバーから吸排するためのポンプ手段と
を含み、
冷却液チャンバーの容積が、受動モードで、冷却液チャンバーにおける水からなる冷却液の温度が少なくとも８時間、沸点未満にとどまるように、充分大きいものである原子炉プラント。
【請求項２】
冷却液チャンバーの容積は、受動モードで、冷却液チャンバーにおける水からなる冷却液の温度が２４時間まで沸点未満にとどまるように、充分大きいものである請求項１に記載の原子炉プラント。
【請求項３】
冷却液チャンバーの容積は、受動モードで、冷却液チャンバーの内部に含有された水からなる冷却液が２４時間後に８０°Ｃの最高温度になるように選ばれている請求項２に記載の原子炉プラント。
【請求項４】
熱源が、原子炉であり、このプラントは、原子炉が内部に収容されるチャンバーを画定しているハウジングを含んでおり、かつ、冷却液チャンバーが、前記チャンバーの内部で原子炉とハウジングの内面との間に画定された環状空間に配置されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項５】
ハウジングが、コンクリートから形成されている請求項４に記載の原子炉プラント。
【請求項６】
ハウジングに固定されて冷却液チャンバーを所定位置に保持するための保持体を含んでいる請求項５に記載の原子炉プラント。
【請求項７】
保持体が、ハウジングのコンクリートの中に組み込まれたリングの形態にある請求項６に記載の原子炉プラント。
【請求項８】
冷却液チャンバーが、中空であってほぼ鉛直な円筒状の管状壁と閉鎖端とを有する鋼鉄製容器によって画定されている請求項４〜７のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項９】
これらの容器におけるホットスポットの形成を防止するために、原子炉とこれらの容器との間にシールドが設けられている請求項８に記載の原子炉プラント。
【請求項１０】
シールドが、金属から作られているとともに、３ｍｍの厚さを有している請求項９に記載の原子炉プラント。
【請求項１１】
各冷却回路が、回路の各冷却液チャンバーの入口に連結された入口ヘッダーと、回路の各冷却液チャンバーの出口に連結された出口ヘッダーとを含んでいる請求項４〜１０のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項１２】
入口ヘッダーおよび出口ヘッダーが、ハウジングの中に配置されている請求項１１に記載の原子炉プラント。
【請求項１３】
入口ヘッダーおよび出口ヘッダーが、ハウジングの外側に設けられている請求項１１に記載の原子炉プラント。
【請求項１４】
これらのヘッダーが、ハウジングの外面における凹所に配置されている請求項１３に記載の原子炉プラント。
【請求項１５】
各冷却回路が、出口ヘッダーと入口ヘッダーとの間で流体連通状に連結された熱交換器を含んでいる請求項１１〜１４のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項１６】
各冷却回路と弁装置とに結合された補助的熱交換器を含み、それによって、各補助的熱交換器を、正常な水循環が妨げられたときに関連回路に流体連通状に連結することができる請求項１１〜１５のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項１７】
補助的熱交換器が、冷却塔の形態にある請求項１６に記載の原子炉プラント。
【請求項１８】
各冷却液チャンバーの入口が、関連する入口ヘッダーに一端が連結された入口管によって画定されており、この入口管が、入口ヘッダーから延出しているとともに高位置で冷却液チャンバーの中へ入り、そこから冷却液チャンバーを通って、低位置に配置された放出端まで下方へ延出している請求項１１〜１７のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項１９】
各冷却液チャンバーの出口が、高位置で冷却液チャンバーから導かれて、管の長さによって関連出口ヘッダーに流体連通状に連結されている請求項１８に記載の原子炉プラント。
【請求項２０】
この冷却システムは、冷却システムの破裂が生じたときに冷却液が入口管を通って１つ以上の冷却液チャンバーから吸い上げられるおそれを減らすための抗サイフォン手段を含んでいる請求項１８または請求項１９に記載の原子炉プラント。
【請求項２１】
抗サイフォン手段が、各入口管に取り付けられた抗サイフォン弁を含んでいる請求項２０に記載の原子炉プラント。
【請求項２２】
抗サイフォン手段が、各冷却液チャンバーの内部に配置された冷却液入口管の部分における、放出端から間隔を置いた位置に、それによって、冷却液入口管と冷却液チャンバーとが流体連通状に連結可能になる少なくとも１つの抗サイフォン通気開口を含んでいる請求項２０または請求項２１に記載の原子炉プラント。
【請求項２３】
冷却液チャンバーの内部における最高位置に配置された冷却液入口管の部分に複数の抗サイフォン通気開口が設けられている請求項２２に記載の原子炉プラント。
【請求項２４】
抗サイフォン通気開口が、入口管における孔の形態にあり、これらの孔は、正常な使用に際してそこから冷却液チャンバーの中へ流入する少量の冷却液がこの冷却システムに有害な影響をまったくあるいはほとんど及ぼさないように充分に小さく、また、冷却液チャンバーの中における冷却液の高さがこれらの孔の高さよりも低くなって冷却液がその冷却液チャンバーからサイフォン作用で吸い上げられたときに、充分な空気がその冷却液チャンバーから冷却液入口管の中へ引き込まれて真空状態が中断されるとともにサイフォン作用が抑制されるように充分に大きく、寸法が決められている請求項２３に記載の原子炉プラント。
【請求項２５】
蒸気除去システムを含み、それによって、冷却液チャンバーにおける蒸気を冷却液チャンバーから放出することができる請求項１１〜２４のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項２６】
蒸気除去システムが、冷却液チャンバーに流体連通状に連結することができる蒸気ヘッダーと、この蒸気ヘッダーから大気へ導くための蒸気放出管路とを含んでいる請求項２５に記載の原子炉プラント。
【請求項２７】
蒸気ヘッダーが、ハウジングの中に配置され、蒸気放出管路が、蒸気ヘッダーから下方へ延出し、低位置でハウジングから出ている請求項２６に記載の原子炉プラント。
【請求項２８】
蒸気ヘッダーが、ハウジングの外側に配置されている請求項２７に記載の原子炉プラント。
【請求項２９】
各冷却液チャンバーが、圧力および／または温度駆動式蒸気除去装置によって、蒸気ヘッダーに流体連通状に連結できるものである請求項２６〜２８のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項３０】
防火システムと連結手段とを含んでおり、それによって、防火システムを冷却液チャンバーへ流体連通状に連結することができ、水を防火システムから冷却液チャンバーへ供給することができる請求項１１〜２９のいずれか１つに記載の原子炉プラント。
【請求項３１】
原子力熱源と、
この熱源が内部に配置されたハウジングであって、このハウジングの内面が、熱源とハウジングとの間に環状空間が画定されるように熱源から隔てられているハウジングと、
前記環状空間の内部で熱源の周りに配置された複数の冷却液チャンバーを含み、各冷却液チャンバーが、その長さの少なくとも一部について円筒状であり、かつ、入口、出口および少なくとも２５０ｍｍの直径を有している冷却システムとを含んでなる原子炉プラント。
【請求項３２】
各冷却液チャンバーが、６００ｍｍの直径を有している請求項３１に記載の原子炉プラント。
【請求項３３】
熱源が、原子炉である請求項３１または請求項３２に記載の原子炉プラント。
【請求項３４】
熱源が、使用済み原子炉燃料が内部に貯蔵された使用済み燃料貯蔵施設である請求項３１または請求項３２に記載の原子炉プラント。
【請求項３５】
熱源の周りに配置された複数の冷却液チャンバーを各組の冷却液チャンバーが備えている少なくとも２組の冷却液チャンバーと、
高位置で各冷却液チャンバーに入り、かつ、各冷却液チャンバーを通って、各冷却液チャンバーの内部における低位置に配置された放出端まで下方へ延出している冷却液入口管と、
高位置で各冷却液チャンバーから導かれている出口と
を含んでなり、入口管と関連組の冷却液チャンバーの出口とが平行に連結されている冷却システム。
【請求項３６】
各組の冷却液チャンバーに関連して、入口管および出口がそれぞれ流体連通状に連結された入口ヘッダーおよび出口ヘッダーを含んでいる請求項３５に記載の冷却システム。
【請求項３７】
熱源が、原子炉である請求項３５または請求項３６に記載の冷却システム。
【請求項３８】
熱源が、使用済み原子炉燃料が内部に貯蔵された使用済み燃料貯蔵施設である請求項３５または請求項３６に記載の冷却システム。
【請求項３９】
原子力熱源、この熱源の周りに配置された複数の冷却液チャンバーを有している閉ループ冷却システム、およびこの冷却システムの周りの冷却液を循環させるためのポンプ手段を含んでいる原子炉プラントにおいて、冷却液の循環の損失が生じた場合に、冷却液チャンバーを予備の熱交換器へ流体連通状に連結するステップを含んでいる原子力熱源の冷却方法。
【請求項４０】
冷却液の循環がもはや可能でないときに、冷却液チャンバーをそれらが受動モードで作動するように隔離することを含んでいる請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
原子炉空洞と、この原子炉空洞を少なくとも部分的に取り囲んでいる複数の冷却液チャンバーを各組が含んでいる少なくとも２組の冷却液チャンバーとを有している原子炉プラントの構築方法であって、この方法が、少なくともいくつかの冷却液チャンバーにおいて、高位置で冷却液チャンバーに入り、かつ、冷却液チャンバーを通って、冷却液チャンバーの低位置に配置された放出端まで下方へ延出している冷却液入口管を設けることを含んでいる原子炉プラントの構築方法。
【請求項４２】
原子力熱源を有している原子炉プラントの運転方法であって、この方法が、その熱源の周りに複数の冷却液チャンバーを設けるステップを含んでおり、これらの冷却液チャンバーの容積は、受動モードで、それらの中に含有された冷却液が少なくとも２４時間、充分な冷却能力をもたらすようなものである原子炉プラントの運転方法。
【請求項４３】
これらの冷却液チャンバーの容積は、受動モードで、それらの中に含有された冷却液が６日間まで充分な冷却能力をもたらすようなものである請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
これらの冷却液チャンバーの容積は、受動モードで、それらの中に含有された水からなる冷却液の温度が２４時間後に８０°Ｃを超えないようなものである請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
冷却液チャンバーの容積が、２００ｍ３である請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
冷却液の損失が生じたときに、防火システムあるいは他の外部冷却液供給箇所から冷却液を補充することを含んでいる請求項４２〜４５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４７】
冷却液チャンバーの内部で増大する過剰な圧力を防止するために、冷却液チャンバーの中で発生した蒸気を冷却液チャンバーから逃がすことをさらに含んでいる請求項４２〜４６のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は原子炉プラントに関するものである。さらに詳しくは、本発明は冷却システムに関するものである。本発明はまた、原子炉プラントの構築方法および原子炉プラントの運転方法に関するものである。本発明はさらに、原子力熱源の冷却方法に関するものである。
【０００２】
原子炉プラントでは、原子炉と、原子炉が配置されたシタデルの内部に区画された空洞とを冷却するために、抑制脱塩水のような冷却液が頻繁に使われている。
【０００３】
本発明の１つの観点によれば、
熱源の周りに配置された複数の冷却液チャンバーを各組の冷却液チャンバーが備えている少なくとも２組の冷却液チャンバーと、
高位置で各冷却液チャンバーに入り、かつ、各冷却液チャンバーを通って、各冷却液チャンバーの内部における低位置に配置された放出端まで下方へ延出している冷却液入口管と、
高位置で各冷却液チャンバーから導かれている出口と
を含み、入口管と関連組の冷却液チャンバーの出口とが平行に連結されている冷却システムが提供される。
【０００４】
従って、この冷却システムは、各組の冷却液チャンバーに関連して、入口管および出口がそれぞれ流体連通状に連結された入口ヘッダーおよび出口ヘッダーを含んでいてもよい。
【０００５】
本発明のある好適な実施態様では、冷却システムは、３組の冷却液チャンバーを含み、各冷却液チャンバーは、ある関連組における冷却液チャンバーが流体連通状に連結されたそれ自体の関連入口ヘッダーおよび関連出口ヘッダーを有している。
【０００６】
本発明の別の観点によれば、
原子力熱源と、
この熱源が内部に配置されたハウジングであって、このハウジングの内面が、熱源とハウジングとの間に環状空間が画定されるように熱源から隔てられているハウジングと、
前記環状空間の内部で熱源の周りに配置された複数の冷却液チャンバーを含み、各冷却液チャンバーが、その長さの少なくとも一部について円筒状であり、かつ、入口、出口および少なくとも２５０ｍｍの直径を有している冷却システムとを含んでなる原子炉プラントが提供される。
【０００７】
各冷却液チャンバーは約６００ｍｍの直径を有しているのが好ましい。
【０００８】
本発明のある１つの実施態様では、熱源は原子炉であることができる。
【０００９】
本発明の別の実施態様では、熱源は、使用済み原子炉燃料が内部に貯蔵された使用済み燃料貯蔵施設であることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の観点によれば、
原子力熱源と冷却システムとからなり、
この冷却システムは、
入口および出口をそれぞれが有している複数の冷却液チャンバーをそれぞれが含み、冷却液チャンバーが原子力熱源の周りに配置されている少なくとも２つの冷却回路と、
冷却液を冷却液チャンバーへまた冷却液チャンバーから吸排するためのポンプ手段と
を含み、
冷却液チャンバーの容積が、受動モードで、冷却液チャンバーにおける水からなる冷却液の温度が少なくとも８時間、沸点未満にとどまるように、充分大きいものである原子炉プラントが提供される。
【００１１】
「受動モード」とは、冷却液チャンバーへのあるいは冷却液チャンバーからの水からなる冷却液の循環がまったくなく、しかも、冷却が冷却液チャンバーの内部に含有された水からなる冷却液の容積の熱容量によって決まるモードを意味している。このような構成によれば、ポンプが故障したときでも充分な冷却をもたらすことで、異常な運転条件の下でさえこのプラントの安全運転を促進することができる。
【００１２】
冷却液チャンバーの容積は、受動モードで、冷却液チャンバーにおける水からなる冷却液の温度が約２４時間まで沸点未満にとどまるように、充分大きいものであるのがよい。このことは、必要とされる修復を整備員が最も良好に行なうことができる充分な時間を与える、と思われる。
【００１３】
冷却液チャンバーの容積は、受動モードで、冷却液チャンバーの内部に含有された水からなる冷却液が約２４時間後に約８０°Ｃの最高温度になるように選ばれているのが好ましい。冷却液チャンバーの容積は約２００ｍ３であってもよい。
【００１４】
熱源は原子炉であってもよく、このプラントは、原子炉が内部に収容されたチャンバーを画定しているハウジングを含んでおり、また、冷却液チャンバーが、前記チャンバーの内部で原子炉とハウジングの内面との間に画定された環状空間に配置されている。
【００１５】
ハウジングはコンクリートから形成されたシタデルであるのが普通である。この原子炉プラントには、ハウジングに固定されて冷却液チャンバーを所定位置に保持するための保持体が含まれていてもよい。この保持体は、ハウジングのコンクリートの中に組み込まれたリングの形態にあってもよい。
【００１６】
冷却液チャンバーは、中空であってほぼ鉛直な円筒状の管状壁と閉鎖端とが備わっている鋼鉄製容器によって画定されていてもよい。これらの容器におけるホットスポットの形成を防止するために、原子炉とこれらの容器との間にシールドを設けることができる。このシールドは、鋼のような金属から作ることができ、また、約３ｍｍの厚さが備わっていてもよい。このシールドは、容器におけるホットスポットの形成を抑制するのに加えて、シタデルの中に配置された冷却システムの構成要素に漏れが生じた場合に水の影響から原子炉を保護するのに役立つ。
【００１７】
この冷却システムには、複数の冷却液チャンバーを各回路が含んでおり、互いに平行に連結された少なくとも２つの、好ましくは少なくとも３つの独立型冷却回路と、各回路の周りに水からなる冷却液を循環させるためのポンプ手段とが含まれていてもよい。各冷却回路には、回路の各冷却液チャンバーの入口に連結された入口ヘッダーと、回路の各冷却液チャンバーの出口に連結された出口ヘッダーとが含まれていてもよい。
【００１８】
本発明の１つの実施態様では、これらの入口ヘッダーおよび出口ヘッダーはハウジングの中に配置することができる。
【００１９】
本発明の別の実施態様では、これらのヘッダーはハウジングの外側に設けることができる。本発明の好適な実施態様では、これらのヘッダーはハウジングの外面における凹所に配置されている。このような配置によれば、ハウジングの内部にいっそう大きい空間がもたらされるとともに安全性が改善されるという利点がある。
【００２０】
各冷却回路には、出口ヘッダーと入口ヘッダーとの間で流体連通状に連結された熱交換器が含まれていてもよい。
【００２１】
このプラントには、各回路と弁装置とに結合された補助的熱交換器が含まれていてもよく、その場合に、各補助的熱交換器は、正常な水循環が妨げられたときに関連回路に流体連通状に連結することができる。補助的熱交換器は、冷却塔の形態であってもよい。
【００２２】
各冷却液チャンバーの入口は、関連する入口ヘッダーに一端が連結された入口管によって画定されていてもよく、この入口管は、入口ヘッダーから延出しているとともに高位置で冷却液チャンバーの中へ入り、そこから冷却液チャンバーを通って、低位置に配置された放出端まで下方へ延出している。
【００２３】
各冷却液チャンバーの出口は、高位置で冷却液チャンバーから導かれて、管の長さによって関連出口ヘッダーに流体連通状に連結されていてもよい。
【００２４】
この冷却システムには、冷却システムの破裂が生じたときに冷却液が入口管を通って１つ以上の冷却液チャンバーから吸い上げられるおそれを減らすための抗サイフォン手段が含まれていてもよい。
【００２５】
この抗サイフォン手段には、各入口管に、普通はその最高点に取り付けられた抗サイフォン弁が含まれていてもよい。
【００２６】
これに代えて、あるいはこれに加えて、抗サイフォン手段には、各冷却液チャンバーの内部に配置された冷却液入口管の部分における、放出端から間隔を置いた位置に、少なくとも１つの抗サイフォン通気開口が含まれていてもよく、それによって、冷却液入口管と冷却液チャンバーとが流体連通状に連結されあるいは連結可能になる。
【００２７】
冷却液チャンバーの内部における最高位置に配置された冷却液入口管の部分に複数の抗サイフォン通気開口が設けられているのが好ましい。
【００２８】
これらの抗サイフォン通気開口は、入口管における孔の形態にあり、これらの孔は、正常な使用に際してそこから冷却液チャンバーの中へ流入する少量の冷却液がこの冷却システムに有害な影響をまったくあるいはほとんど及ぼさないように充分に小さく、また、冷却液チャンバーの中における冷却液の高さがこれらの孔の高さよりも低くなって冷却液がその冷却液チャンバーからサイフォン作用で吸い上げられたときに、充分な空気がその冷却液チャンバーから冷却液入口管の中へ引き込まれて真空状態が中断されるとともにサイフォン作用が抑制されるように充分に大きく、寸法が決められている。
【００２９】
約１００ｍｍの公称直径がある入口管では、約４〜８個の抗サイフォン通気開口が設けられるのが普通である。これらの通気開口は、円形であり、また、約５〜１０ｍｍの直径を有しているのが普通である。
【００３０】
この原子炉プラントには、蒸気除去システムが含まれていてもよく、その場合に、冷却液チャンバーにおける蒸気をそこから放出することができる。この蒸気除去システムには、冷却液チャンバーに流体連通状に連結することができる蒸気ヘッダーと、この蒸気ヘッダーから大気へ導くための蒸気放出管路とが含まれていてもよい。この蒸気ヘッダーはハウジングの中に配置することができ、その場合に、蒸気放出管路は蒸気ヘッダーから下方へ延出し、低位置でハウジングから出て、それによって、ハウジングの内部で煙突効果により気流が作られるおそれを減らす。この代わりに、蒸気ヘッダーはハウジングの外側に配置してもよい。各冷却液チャンバーは、圧力および／または温度駆動式蒸気除去装置によって、蒸気ヘッダーに流体連通状に連結できるものであってもよい。
【００３１】
この原子炉プラントには防火システムと連結手段とが含まれていてもよく、その場合に、防火システムを冷却液チャンバーへ流体連通状に連結することができ、水を防火システムから冷却液チャンバーへ供給することができる。
【００３２】
本発明のさらに別の観点によれば、原子力熱源、この熱源の周りに配置された複数の冷却液チャンバーを有している閉ループ冷却システム、およびこの冷却システムの周りの冷却液を循環させるためのポンプ手段を含んでいる原子炉プラントにおいて、冷却液の循環の損失が生じた場合の原子力熱源の冷却方法が提供され、この方法には、冷却液チャンバーを予備の熱交換器へ流体連通状に連結するステップが含まれている。
【００３３】
例えばこの冷却システムの回路構成要素を冷却する出力の損失あるいは構成要素への損傷の結果、冷却液の循環がもはや可能でないときには、この方法には、冷却液チャンバーをそれらが受動モードで作動するように隔離することを含むことができる。
【００３４】
本発明のさらに別の観点によれば、原子炉空洞と、この原子炉空洞を少なくとも部分的に取り囲んでいる複数の冷却液チャンバーを各組が含んでいる少なくとも２組の冷却液チャンバーとを有している原子炉プラントの構築方法が提供され、この方法には、少なくともいくつかの冷却液チャンバーにおいて、高位置で冷却液チャンバーに入り、かつ、冷却液チャンバーを通って、冷却液チャンバーの低位置に配置された放出端まで下方へ延出している冷却液入口管を設けることが含まれている。
【００３５】
本発明のもっと別の観点によれば、原子力熱源を有している原子炉プラントの運転方法が提供され、この方法には、その熱源の周りに複数の冷却液チャンバーを設けるステップが含まれており、これらの冷却液チャンバーの容積は、受動モードで、それらの中に含有された冷却液が少なくとも２４時間、充分な冷却能力をもたらすようなものである。
【００３６】
これらの冷却液チャンバーの容積は、それらの中に含有された冷却液が約６日間まで充分な冷却能力をもたらすようなものであってもよい。
【００３７】
これらの冷却液チャンバーの容積は、それらの中に含有された水からなる冷却液の温度が約２４時間後に８０°Ｃを超えないようなものであるのが好ましい。
【００３８】
この方法には、冷却液の損失が生じたときに、防火システムあるいは他の外部冷却液供給箇所から冷却液を補充することを含んでいてもよい。
【００３９】
この方法には、冷却液チャンバーの内部で増大する過剰な圧力を防止するために、冷却液チャンバーの中で発生した蒸気を冷却液チャンバーから逃がすことをさらに含んでいてもよい。
【００４０】
本発明は、添付の概略図を参照しながら、例示として次に説明される。
【００４１】
図面において、参照符号１０は、本発明に係る原子炉プラントの冷却システムの部分を一般に指している。示された実施態様では、この冷却システムは原子炉１２を冷却するために使われる。この代わりに、あるいはこれに加えて、この冷却システムは使用済み燃料貯蔵施設を冷却するために使われてもよい。
【００４２】
図面のうちの図２から最もよく分かるように、原子炉１２は、コンクリート製の外殻すなわちシタデル１４の形態にあるハウジングの内部に画定された空洞の中に配置されている。原子炉１２の外面とシタデルの内面との間には環状空間１６が画定されている。
【００４３】
冷却システム１４には、空間１６の中に配置された３組の冷却液チャンバー１８が含まれている。
【００４４】
図面のうちの図３および図４から最もよく分かるように、各冷却液チャンバー１８は、普通は管の長さの形態にある円筒壁２０、この壁２０の端部を封止する上端２２および下端２４を有している鋼鉄製容器によって画定されている。
【００４５】
各組の冷却液チャンバー１８によって、冷却回路の部分が形成され、その１つの部分が図１における参照符号２６によって一般に表されている。従って、この冷却システムには独立した３つの冷却回路が含まれている。
【００４６】
冷却システム１０には、３つの入口ヘッダー２８，３０，３２および３つの出口ヘッダー３４，３６，３８が含まれている。入口ヘッダー２８および出口ヘッダー３４によって、１つの冷却回路２６の部分が形成されている。この１つの冷却回路２６における各冷却液チャンバー１８には、以下にいっそう詳しく説明されたように入口ヘッダー２８に流体連通状に連結された冷却液入口管４０によって画定された入口と、管４４の長さを介して出口ヘッダー３４に流体連通状に連結された出口４２とが備わっている。同様に、入口ヘッダー３０と出口ヘッダー３６とによって、また、入口ヘッダー３２と出口ヘッダー３８とによって、他の２つの冷却回路の部分が形成されており、また、それらに関連した冷却液チャンバーがそれらに流体連通状に連結されている。各冷却液入口管４０は、それに関連した入口ヘッダー２８，３０，３２に連結されており、また、この容器の上端２２の中心を通って冷却液チャンバー１８の下端２４まで下方へ延出し、放出端４６で終わっている。出口４２は高い位置でこの容器から導かれており、また、管４４の長さを介して関連出口ヘッダー３４，３６，３８に連結されている。
【００４７】
各冷却回路の入口ヘッダー２８，３０，３２および出口ヘッダー３４，３６，３８は、配管４８と、一般に参照符号５０によって表された他の冷却回路要素５０とを介して、ポンプ５２に連結されている。従って、各冷却回路は閉ループ冷却システムである。
【００４８】
このプラントの安全運転を保証するために、これらの冷却回路の冷却能力は、このプラントが運転時にこれらのただ２つの冷却回路で安全に運転することができるために必要とされる冷却能力の少なくとも５０％を各冷却回路がもたらすようなものである。
【００４９】
この原子炉プラントには、シタデル１４に固定されて、冷却液チャンバー１８が内部に画定された前記容器を保持するための保持部（図示略）が含まれている。この保持部は、コンクリートからなるシタデル１４の中に組み入れられるリングの形態にあるのが普通である。
【００５０】
原子炉１２と冷却液チャンバー１８との間には金属製シールド５４（図２および図３）が設けられている。このシールド５４は普通、厚さが約３ｍｍであり、冷却液チャンバー容器におけるホットスポットの形成を抑制するためと、シタデル１４の内部で冷却システム１０から水漏れが起きた場合に水の影響から原子炉を保護するためとの両方に役立つ。
【００５１】
図面のうちの図６から最もよく分かるように、各冷却液チャンバー１８の内部に配置された冷却液入口管４０の最高位置部分に、孔５６の形態にある複数の抗サイフォン通気開口が設けられている。
【００５２】
このプラントには、シタデル１４の内部に取り付けられた蒸気ヘッダー５８（図２および図３）が含まれている。各冷却液チャンバー１８と蒸気ヘッダー５８との間には、蒸気管６０が延出しており、この蒸気管には、蒸気管６０を介して蒸気ヘッダー５８に冷却液チャンバー１８を流体連通状に選択的に連結するように設けられている適切な弁が備わっている。この弁は、普通は温度および／または圧力作動型のものであり、それによって、冷却液チャンバー１８を蒸気管６０に流体連通状に自動的に連結して、冷却液チャンバー１８から蒸気を発散させるとともに、その中の圧力が過大になるのを防止する。
【００５３】
蒸気ヘッダー５８はシタデル１４の内部の高位置に取り付けられており、蒸気ダクト６２は、蒸気ヘッダー５８の出口に連結されているとともに、冷却液チャンバー１８を通って下方へ延出しており、低位置でシタデル１４から出ている（図５）。
【００５４】
必要に応じて、シールド５４の上方部分は、そこが蒸気ヘッダー５８の内方に位置して、蒸気ヘッダー５８における漏れが発生したときに蒸気の影響から原子炉を保護するために、上方内側へ傾斜して（図面のうち図３に破線で示されたように）設けられる。
【００５５】
次に、図面のうち図７を参照すると、参照符号１００は一般に、本発明に係る別の原子炉プラントにおける冷却システムの部分を表し、また、特に表示しない限り、先に使われたものと同じ参照符号が類似部分を表示するのに使われている。
【００５６】
冷却システム１００と冷却システム１０との主な違いは、冷却システム１００の場合には、ヘッダー２８，３０，３２，３４，３６，３８が蒸気ヘッダー５８と同様に、シタデル１４の外面に画定された凹所１０２の中でシタデル１４の外側に配置されているという点である。冷却液チャンバー１８をこれらのヘッダーに流体連通状に連結するために、適切な配管がシタデル１４の壁を通って延出している。さらに、蒸気ヘッダー５８は減圧ダクト１１０に通じている。
【００５７】
この構成の利点は、シタデル１４の内部に画定された空洞の内側に、制御要素などを収容することのできるいっそう大きい空間が設けられていることである。加えて、これらのヘッダーの１つに漏れが起きても原子炉に水あるいは蒸気の影響が及ばないので、原子炉の安全性が改善されている。
【００５８】
また、図面のうち図７にはリング１０４が示されているが、このリングは、冷却液チャンバー１８を内部に画定している容器を吊り下げる保持体を形成している。リング１０４は、シタデル１４の壁の内面における切り込み１０８によって画定された肩部１０６に支持されている。
【００５９】
使用時には、通常は抑制脱塩水の形態にある冷却液が、各冷却回路のポンプ５２によって、関連回路の入口ヘッダー２８，３０，３２へ汲み上げられる。この水は次いで、入口ヘッダー２８，３０，３２から冷却液入口管４０を通って関連冷却液チャンバー１８へ流れ、関連冷却液入口管４０の放出端４６を介して低位置で冷却液チャンバー１８の中へ流入する。
【００６０】
この冷却液は、原子炉および原子炉空洞から熱を奪いながら、冷却液チャンバー１８を通って上方へ流れ、熱くなった冷却液は、次いで冷却液チャンバー１８から管４４を通って出口ヘッダー３４，３６，３８へ流れる。各冷却液回路における熱くなった冷却液は、これを冷却して再生利用する熱交換器（図示略）へ流れる。
【００６１】
シタデル１４の外側における配管が破裂したり破壊したりした場合には、その破裂の位置に応じて、冷却液は、冷却回路の１つにおける１つ以上の冷却液チャンバー１８から関連冷却液入口管４０を通ってサイフォン作用で吸い上げられる。しかしながら、冷却液チャンバー１８における冷却液の高さが孔５６の高さよりも下になると、冷却液チャンバー１８からの空気が冷却液入口管４０の中へ流れ込み、それによって、真空状態が終わり、比較的高位置における冷却液が冷却液チャンバー１８の内部に残ることを保証するサイフォン作用が止まる。
【００６２】
必要に応じて、原子炉１２は、操業を停止して、例えば破裂の修理によって修復動作を採ることができる。
【００６３】
孔５６は、正常な使用においてポンプ５２で汲み上げられる冷却液が、孔５６から冷却液チャンバー１８の中へ漏れて、有害な作用を冷却システムに及ぼすことがまったくあるいはほとんどないように、寸法が決められているのが普通である。当然のことながら、この寸法は、対象とする用途に応じて変えることができる。しかしながら、本発明者は、入口管４０には、約１００ｍｍの公称直径があり、普通は約５〜１０ｍｍ直径の約４〜８個の孔が設けられる、と考えている。
【００６４】
必要に応じて、入口ヘッダー２８，３０，３２の上流側に、普通は配管網における最高位置に、抗サイフォン弁６４（図１）を取り付けることができる。この抗サイフォン弁６４は、傷んだ管の圧力が大気圧よりも低くなったときに開き、それによって、空気が傷んだ管の中へ流れ込んで圧力が等しくなり、サイフォン作用を止めることができるように構成されている。
【００６５】
本発明に係る冷却システム１０，１００の利点は、冷却液チャンバー１８に比較的大きい容積があることである。従って、冷却液チャンバー１８の内部に含有された冷却液には、いつでも比較的大きい熱容量がある。これによって、このプラントは、受動モードで、すなわち水からなる冷却液がまったく循環されない場合に、長期間運転することができる。従って、例えば、冷却回路構成要素への動力がすべて失われるか、あるいはシタデル１４の外側において分配管網が損傷を受けると、シタデル１４の内部における冷却液チャンバー１８およびヘッダーは自動的に隔離される。冷却液チャンバー１８の容積は、水温が約８０°Ｃまで上昇するのに約２４時間かかるように、選ばれる。この間におけるポンプシステムの修復によって、このシステムにどのような損傷も与えることなく、あるいは発生出力を損なうことなく、正常な運転に回復する。
【００６６】
この冷却システムが最初の２４時間以内に完全に修復されないようなことがあれば、増大した圧力および温度によって冷却液チャンバー１８の上端２２が開かれて、チャンバー１８の内部における水は大気圧で沸騰することができる。チャンバー１８から放出された蒸気および水は蒸気ヘッダー５８へ進入し、そこで、蒸気が、水から分離されるとともに、蒸気ダクト６２を通って大気へ放出される。このようにして、原子炉からの熱は、沸騰水の潜熱によって吸収されて、大気へ放散する。これによって、修復を行なうとともに原子炉崩壊熱を減少させるために、さらに５〜６日確保することができる。
【００６７】
この期間がシステムを修復するのにまだ充分でないような場合には、防火システムからの水を冷却液チャンバー１８の中へ汲み上げて、蒸発散を蒸発作用によって置き換えることができる。
【００６８】
本発明のさらに別の利点は、このプラントに必要な冷却能力が、いずれか１つの冷却液チャンバーが故障した場合に代替物が存在するような複数の冷却液チャンバーによってもたらされることである。本発明の冷却システム／原子炉プラントのもっと別の利点は、受動運転モードにおいて、事故あるいは破壊行為によって損傷を受けるおそれのある外側冷却塔には関係も依存もまったくないことである。
【００６９】
従って、本発明者は、本発明に係る冷却システム１０，１００によって原子炉プラントの安全運転が保証されると考えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、原子炉プラントの一部、そして特にその冷却システムの部分の配置図を示している。
【図２】
図２は、原子炉が内部に納められたシタデルの横断面立面図を示し、その原子炉の周りにおける冷却システム要素の一般的配列を示している。
【図３】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図を示している。
【図４】
図４は、この冷却システムの冷却チャンバーが流体連通状に連結された複数の冷却液チャンバー、入口ヘッダーおよび出口ヘッダーの上端部を示している。
【図５】
図５は、このプラントの蒸気除去システム部分を示している。
【図６】
図６は、この冷却システムの冷却液入口管形成部分の一部分を拡大縮尺で示している。
【図７】
図７は、本発明に係る別の原子炉プラントのシタデル部分における、図３と同様な断面側面図を示している。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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