(57)【要約】本発明は、熱源（通常は原子炉プラント）の周りに設置された少なくとも１つ、好ましくは複数の冷却槽を具備した冷却装置を提供する。冷却材注入管は、各冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びている。少なくとも１つのサイフォン防止用逃がし穴が、冷却槽内に位置する冷却材注入管の最も高い位置に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源、熱源近傍に設置された少なくとも１つの冷却槽、前記冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管、冷却槽の高位置に設けられた冷却槽からの冷却材取出口を有することを特徴とする原子炉プラント。
【請求項２】
熱源の周りに複数の冷却槽が設置されており、そのうち２以上の冷却槽が、冷却槽にその高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管をそれぞれ有する請求項１に記載の原子炉プラント。
【請求項３】
熱源が原子炉である請求項１または２に記載の原子炉プラント。
【請求項４】
熱源が使用済み核燃料格納設備である請求項１または２に記載の原子炉プラント。
【請求項５】
冷却槽から冷却材が吸い出される危険を低減するサイフォン防止手段を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の原子炉プラント。
【請求項６】
前記サイフォン防止手段が、注入管に設置されたサイフォン防止弁を用いるものである請求項５に記載の原子炉プラント。
【請求項７】
前記サイフォン防止手段が、冷却材注入管と冷却槽との間を流体が流通し得るように両者が接続され、あるいは接続され得るように、冷却槽内の冷却材注入管の冷却材放出口から離れた位置に少なくとも１つ設けたサイフォン防止用逃がし穴を用いるものである請求項５または６に記載の原子炉プラント。
【請求項８】
冷却槽内の最も高い位置において冷却材注入管に開けた複数個の穴としてサイフォン防止用逃がし穴が設けられている請求項７に記載の原子炉プラント。
【請求項９】
サイフォン防止用逃がし穴が冷却材注入管に開けた複数個の穴として設けられ、その合計面積が冷却材注入管断面積の１％〜１０％である請求項８に記載の原子炉プラント。
【請求項１０】
冷却材注入管の呼び径が１００ｍｍであり、サイフォン防止用逃がし穴が４〜８個設けられた請求項８または９に記載の原子炉プラント。
【請求項１１】
サイフォン防止用逃がし穴が円形であり、その直径が５〜１０ｍｍである請求項８乃至１０のいずれかに記載の原子炉プラント。
【請求項１２】
取出口が冷却材注入管に連結されているポンプを含む請求項１乃至１１のいずれかに記載の原子炉プラント。
【請求項１３】
熱源および熱源近傍に少なくとも１つの冷却槽を有し、冷却槽にその高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管から冷却材を冷却槽内に供給する工程、および冷却材を冷却槽の高位置から取り出す工程を含むことを特徴とする原子炉プラントの運転方法。
【請求項１４】
冷却材注入管を通して冷却材が吸い出されることによる冷却槽からの冷却材の流出を防止する工程を含む請求項１３に記載の原子炉プラントの運転方法。
【請求項１５】
冷却材注入管を通じて冷却材が吸い出された場合、その吸い出しを止めるために、冷却材注入管内に空気を流入させる工程を含む請求項１４に記載の原子炉プラントの運転方法。
【請求項１６】
冷却槽内の冷却材の液位が冷却材注入管に設けられた少なくとも１つの逃し穴の位置より下がったときに、冷却材注入管に設けられた少なくとも１つの逃し穴を通して冷却槽内の空気を冷却材注入管内に流入させる工程を含む請求項１５に記載の原子炉プラントの運転方法。
【請求項１７】
原子炉格納用空洞およびその原子炉格納用空洞近傍に少なくとも１つ以上の冷却槽を設け、そのうち少なくとも１つの冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管を設けることを特徴とする原子炉プラントの建設方法。
【請求項１８】
原子炉格納用空洞の周りに複数の冷却槽を設ける工程を含む請求項１７に記載の原子炉プラントの建設方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの冷却槽、その冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管、および冷却槽内高位置に設置された冷却槽からの冷却材取出口を含むことを特徴とする冷却システム。
【請求項２０】
熱源の周りに設置された複数の冷却槽およびその冷却槽のうち少なくとも２以上の冷却槽が、それぞれその冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管を備えている請求項１９に記載の冷却システム。
【請求項２１】
本明細書中に記載および例示された請求項１に記載の原子炉プラント。
【請求項２２】
本明細書中に記載および例示された請求項１３に記載の原子炉プラントの運転方法。
【請求項２３】
本明細書中に記載および例示された請求項１７に記載の原子炉プラントの建設方法。
【請求項２４】
本明細書中に記載および例示された請求項１９に記載の冷却システム。
【請求項２５】
本明細書中に記載された新規なプラント、方法およびシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉プラントに関する。また、原子炉プラントの運転方法およびその建設方法に関する。さらに、本発明は冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉においては、反応炉および反応炉格納用空洞（キャビティ）を冷却するために、脱塩水などの冷却液を系内に閉じ込めて使用する場合が多い。通常は、反応炉の少なくとも一部を囲むように１つまたはそれ以上の冷却槽を設置し、ポンプを用いて冷却材を冷却槽内に注入または通過させる閉鎖循環冷却システムが採用されている。冷却材は、通常、冷却槽内にその低位置から注入され、高位置から排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記構成の問題点は、冷却材注入管に破損が生じた場合、冷却材が冷却槽から流出し、危険な状態になる可能性があることである。
【０００４】
本発明の目的は、前記の問題点を少なくとも軽減すると考えられる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、熱源、熱源近傍に設置された少なくとも１つの冷却槽、前記冷却槽にその高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管、冷却槽の高位置に設けられた冷却槽からの冷却材取出口を有する原子炉プラントを提供する。
【発明の実施の形態】
【０００６】
本発明の原子炉プラントには、熱源の周りに複数の冷却槽を設置してもよく、その冷却槽のうち少なくとも何槽かは、それぞれそれらの冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管を備えている。
【０００７】
本発明における熱源の具体例の一つとしては、核反応炉が挙げられる。反応炉は、好ましくはぺブルベット炉として知られる高温ガス冷却式反応炉であり、その燃料には、概ね球状の複数の燃料要素を含むものが使用される。燃料要素は、核分裂性物質がセラミクス基質に含まれている球状体、あるいは、セラミクス材料中に封入されたものなどである。本発明のこの態様では、ヘリウムなどの気体冷却材が反応炉内を通るように注入され、液体冷却材が各冷却槽を通るように注入される。
【０００８】
本発明における熱源の他の例としては、使用済み燃料格納設備が挙げられる。
【０００９】
本発明のプラントには、例えば、冷却槽の外部で冷却材注入管が破損した際などに冷却槽から冷却材が吸い出される（サイフォン現象）危険を軽減するサイフォン防止手段を設けてもよい。
【００１０】
サイフォン防止手段としては、注入管（通常はその最も高い地点）にサイフォン防止弁を設けることが挙げられる。
【００１１】
上記手段に代えて、あるいは上記手段に加え、冷却材注入管と冷却槽との間を流体が流通し得るように両者が接続され、あるいは接続され得るように、冷却槽内の冷却材注入管の放出口から離れた位置に少なくとも１つのサイフォン防止用逃がし穴（ａｎｔｉ−ｓｉｐｈｏｎ ｂｌｅｅｄ ｏｐｅｎｉｎｇ）を設けることが挙げられる。
【００１２】
冷却槽内の冷却材注入管の高位置に、複数個のサイフォン防止用逃がし穴を設けることが好ましい。
【００１３】
サイフォン防止用逃がし穴は、正常運転時には、その逃がし穴から冷却槽内に流れ出る冷却材が少量で冷却システムに全くあるいはほとんど悪影響を及ぼさない程度に十分に小さいが、冷却材が冷却槽外に吸い出され、冷却材の液位がこれらの穴の位置より低くなったときには、気体（通常は空気）が冷却材注入管内に引き込まれて冷却材注入管内の真空を破り吸い出しを停止させるのに十分な大きさの穴とすればよい。
【００１４】
サイフォン防止用逃がし穴は、冷却材注入管に複数の穴を開けたものでもよく、この場合、その合計面積が冷却材注入管断面積の１％〜１０％の面積であればよい。
【００１５】
呼び径が１００ｍｍの冷却材注入管では、通常、４〜８個のサイフォン防止用逃がし穴が設けられる。サイフォン防止用逃がし穴は、通常、円形で直径５〜１０ｍｍである。
【００１６】
本発明のプラントは、通常、各冷却材注入管に連結される取出口を備えたポンプを有している。そのポンプと各冷却槽は、通常、閉鎖循環冷却システムの一部を成している。
【００１７】
本発明はまた、熱源および熱源近傍に少なくとも１つの冷却槽を具備する原子炉プラントの運転方法であって、冷却槽の高位置から入り冷却槽内を通って下方に延び、冷却槽の低位置で冷却材を放出する冷却材注入管を通して冷却材を冷却槽内に供給し、冷却槽の高位置から冷却材を取り出す運転方法を含む。
【００１８】
この方法は、冷却材注入管を通じて冷却槽から冷却材が吸い出されることによる冷却材の流出防止工程を含んでもよい。
また、冷却材注入管を通じて冷却材が吸い出された場合、その吸い出しを止めるために、冷却材注入管内に空気を流入させる工程を含んでもよい。
また、冷却槽内の冷却材の液位が冷却材注入管に設けられた少なくとも１つの逃し穴の位置より下がったときに、冷却材注入管に設けられた少なくとも１つの逃し穴を通して冷却槽内の空気を冷却材注入管内に流入させる工程を含んでもよい。
【００１９】
さらに、本発明は、原子炉格納用空洞およびその近傍に少なくとも１つ以上の冷却槽を有する原子炉プラントの建設方法であって、少なくとも１つの冷却槽に、その冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管を設置することを含む原子炉プラントの建設方法を含む。
【００２０】
上記方法は、原子炉格納用空洞の周りに複数の冷却槽を設ける工程を含んでもよい。
また、冷却材注入管にサイフォン防止手段を設けてもよい。
【００２１】
本発明は、主として原子炉プラントに関して適用されるが、ここに記述した冷却システムが他の用途にも適用可能であることは理解されるであろう。
【００２２】
従って、本発明では、少なくとも１つの冷却槽、その冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管、および冷却槽内高位置に設置された冷却槽からの冷却材取出口を有する冷却システムを含む。
【００２３】
本発明の冷却システムは、熱源の周りに設置された複数の冷却槽およびその冷却槽のうち少なくとも何槽かは、それぞれその冷却槽の高位置から入り下方に向かい冷却槽内を通って低位置に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管を備えていてもよい。
【００２４】
この構成によれば、冷却材注入管が破損した場合、冷却材が冷却槽から簡単に流出することはほとんどないという利点がある。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について、添付図面を参照して説明する。
図中、符号１０は本発明に基づく原子炉プラントの冷却システムの一部を大まかに示したものである。この例に示される冷却システムは、符号１１で大まかに示す原子炉の一部を冷却するために使用されている。しかし、使用済み核燃料格納設備を冷却するために使用してもよい。
【００２６】
原子炉１１は、コンクリート製シェル（図中には示していない。）によって形成された格納用空洞内に設置され、少なくともその一部が複数の冷却槽１２（図中には１つのみ示す。）に囲まれている。各冷却槽１２は、円筒状の側壁１３（通常、一本の管状）で形成され、側壁１３の端部は上部１４と底部１５が封止されている。
【００２７】
冷却システム１０は、吸入すなわち取入口側１８と吐出すなわち取出口側２０を有するポンプ１６を含む。
冷却材注入管２２は、ポンプ１６の取出口側２０に接続され、冷却槽１２の上部１４から底部へ延び、上向きの冷却材放出口２４まで及ぶ。冷却材取出口２６は、容器の高位置に設置され、導管２８と他の冷却循環部（図１中にはまとめて参照符号３０で示す。）を経由して、ポンプ１６の取入口側１８に接続される。
このように、この冷却システムは閉鎖循環系である。
【００２８】
図示（最もよくわかるのは図２）するように、サイフォン防止用逃がし穴３２は、冷却槽１２内における冷却材注入管２２の最上部に複数個の穴として開けてある。
【００２９】
使用時、冷却材（通常、系内に閉じ込められた脱塩水）は、ポンプ１６で送られ、冷却材注入管２２を経由し冷却材注入管２２の冷却材放出口２４から各冷却槽１２の低位置にそれぞれ注入される。
【００３０】
この冷却材は、原子炉および反応炉格納用空洞の熱を奪いながら冷却槽１２内を上向きに流れ、熱せられた冷却材は、冷却槽１２から導管２８を通る際に冷却され、再循環される。
【００３１】
冷却材注入管２２に破損や破裂が発生した場合、その破損位置にもよるが、冷却材が冷却槽１２から冷却材注入管２２を通して吸い出される（サイフォン現象）可能性がある。しかし、冷却槽１２内の冷却材の液位が逃がし穴３２の位置まで下がると、空気が冷却槽１２から冷却材注入管２２中に流入して真空が破れるため、冷却材の吸い出しが止まり、冷却材は、確実に、比較的高液位の状態で冷却槽１２内に残る。
【００３２】
この場合、必要ならば原子炉を停止し、破損部を修理するなどの補修措置をとることができる。
【００３３】
逃がし穴３２は、ポンプ１６によって流れている冷却材のうち逃がし穴３２を通って冷却槽１２中に漏出した冷却材が、通常使用時には、冷却システムに全くあるいはほとんど悪影響を及ぼさない程度の大きさにする。しかし、逃がし穴は、冷却材注入管２２内への吸い出し（サイフォン現象）停止のために空気が流入して真空を破るのに十分な大きさにする。逃がし穴の大きさは、当然ながら使用目的により変えることができる。しかし、呼び径１００ｍｍの冷却材注入管２２の場合、通常、穴の数は４〜８つ、その直径は５〜１０ｍｍが好ましいと考えられる。
【００３４】
場合によっては、冷却材注入管２２にサイフォン防止弁３４を設けてもよい。サイフォン防止弁３４は、通常、配管網の最も高い地点に設置される。サイフォン防止弁は、事故配管内の圧力が大気圧以下に低下すると開くように構成されており、この結果、事故配管内に空気を流入させ、管内の圧力を大気圧と等圧にしてサイフォン現象を停止させる。
【００３５】
【発明の効果】
冷却材注入管を冷却槽内にその高い位値から導入することにより、冷却材注入管の破損の結果として冷却槽が空になる危険を軽減することができ、これにより、この冷却システムを含む原子炉の安全性が十分に強化されると考えられる。さらに、逃がし穴３２を設けるか、あるいは弁３４としてサイフォン防止手段を設けることにより、サイフォン現象の結果生じ得る冷却槽内の冷却材が空になる危険性を軽減できる。特に、冷却材が冷却槽内からサイフォン現象により吸い出され失われる危険を軽減する手段として、逃がし穴３２を設けることが、簡便で、信頼性があり、低コストな方法であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原子炉プラント用冷却システムの一部の配置を示す模式図である。
【図２】冷却システムの冷却材注入管の一部の拡大図である。
【符号の説明】
１０　冷却システム
１１　原子炉
１２　冷却槽
１３　冷却槽側壁
１４　冷却槽上部
１５　冷却槽底部
１６　ポンプ
１８　ポンプの吸入側
２０　ポンプの吐出側
２２　冷却材注入管
２４　冷却材放出口
２６　冷却材取出口
２８　導管
３０　その他の冷却循環部
３２　サイフォン防止用逃がし穴
３４　サイフォン防止弁
【国際公開パンフレット】
2004506910.tif 000003
2004506910.tif 000004
2004506910.tif 000005
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2004506910.tif 000009
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2004506910.tif 000019
2004506910.tif 000020
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004506910.tif 000021
2004506910.tif 000022
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004506910.tif 000023
2004506910.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月13日(2002.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの冷却槽、その冷却槽に入り下方に向かい冷却槽内を通って冷却槽内に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管、冷却槽からの冷却材取出口、冷却材注入管と冷却槽との間を流体が流通し得るように両者が接続されあるいは接続され得るように、冷却槽内の冷却材注入管の冷却材放出口から離れた位置に少なくとも１つ設けたサイフォン防止用逃がし穴を含むことを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
熱源の周りに設置された複数の冷却槽およびその冷却槽のうち少なくとも２以上の冷却槽が、それぞれその冷却槽に入り下方に向かい冷却槽内を通って冷却槽内に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管を備え、その冷却材注入管に少なくとも１つサイフォン防止用逃がし穴を設けた請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
熱源および熱源を冷却するための請求項１または２に記載の冷却システムを含むことを特徴とする原子炉プラント。
【請求項４】
熱源が原子炉である請求項３に記載の原子炉プラント。
【請求項５】
熱源が使用済み核燃料格納設備である請求項３に記載の原子炉プラント。
【請求項６】
注入管に設置されたサイフォン防止弁を含む請求項３乃至５のいずれかに記載の原子炉プラント。
【請求項７】
冷却槽内の最も高い位置において冷却材注入管に開けた複数個の穴としてサイフォン防止用逃がし穴が設けられている請求項３乃至６のいずれかに記載の原子炉プラント。
【請求項８】
サイフォン防止用逃がし穴が冷却材注入管に開けた複数個の穴として設けられ、その合計面積が冷却材注入管断面積の１％〜１０％である請求項７に記載の原子炉プラント。
【請求項９】
冷却材注入管の呼び径が１００ｍｍであり、サイフォン防止用逃がし穴が４〜８個設けられた請求項７または８に記載の原子炉プラント。
【請求項１０】
サイフォン防止用逃がし穴が円形であり、その直径が５〜１０ｍｍである請求項７乃至９のいずれかに記載の原子炉プラント。
【請求項１１】
取出口が冷却材注入管に連結されているポンプを含む請求項１乃至１０のいずれかに記載の原子炉プラント。
【請求項１２】
熱源および熱源近傍に少なくとも１つの冷却槽を有する原子炉プラントにおいて、冷却材を、冷却槽に入り下方に向かい冷却槽内を通って冷却槽内に設置された冷却材放出口まで延びる冷却材注入管を経て導入することにより、冷却材注入管が冷却槽に入る位置よりも低い位置から供給し、冷却材を前記冷却材放出口より高い位置において冷却槽から取り出し、冷却材注入管を通して冷却材が吸い出されることによる冷却槽からの冷却材の流出を防止することを特徴とする原子炉プラントの運転方法。
【請求項１３】
冷却材注入管を通じて冷却材が吸い出された場合、その吸い出しを止めるために、冷却材注入管内に空気を流入させる請求項１２に記載の原子炉プラントの運転方法。
【請求項１４】
冷却槽内の冷却材の水位が冷却材注入管に設けられた少なくとも１つの逃し穴の位置より下がったときに、冷却材注入管に設けられた少なくとも１つの逃し穴を通して冷却槽内の空気を冷却材注入管内に流入させる請求項１３に記載の原子炉プラントの運転方法。
【請求項１５】
原子炉格納用空洞近傍に複数の冷却槽を設け、前記冷却用空洞の少なくとも複数について、冷却槽にその高位置から入り下方へ向かい冷却槽内を通って、冷却槽に入る位置よりも低い位置に設置された冷却槽内の冷却材放出口と冷却槽内において少なくとも１個のサイフォン防止用逃し穴を有する冷却材注入管をそれぞれ設けることを特徴とする原子炉格納用空洞を有する原子炉プラントの建設方法。
【請求項１６】
本明細書中に記載および例示された請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１７】
本明細書中に記載および例示された請求項３に記載の原子炉プラント。
【請求項１８】
本明細書中に記載および例示された請求項１２に記載の原子炉プラントの運転方法。
【請求項１９】
本明細書中に記載および例示された請求項１５に記載の原子炉プラントの建設方法。
【請求項２０】
本明細書中に記載された新規なプラント、方法およびシステム。
【国際調査報告】
2004506910.tif 000025
2004506910.tif 000026