(57)【要約】【課題】本発明では、原子炉の冷却性能を強化するための隔離時炉心冷却設備の新たな手段を提供する。特に、配管系のみを変更することにより、既設の沸騰水型原子炉の冷却強化が可能であり、原子炉圧力容器などの大規模な機器の改造、交換を不要とする。【解決手段】下部に制御棒駆動機構を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を用いて駆動されるタービン駆動ポンプと、該タービン駆動ポンプの吸込み側に設けられた水源とを有する隔離時炉心冷却設備において、原子炉下部から直接冷却水を原子炉内部に供給する手段を設けることにより、原子炉隔離時における燃料の冷却性能を向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に制御棒駆動機構を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を用いて駆動されるタービン駆動ポンプと、該タービン駆動ポンプの吸込み側に設けられた水源とを有する隔離時炉心冷却設備において、
前記タービン駆動ポンプの吐出側を前記制御棒駆動機構に連結し、前記水源の冷却水を前記原子炉の冷却水として送り込む設備を備えたことを特徴とする隔離時炉心冷却設備。
【請求項２】
下部に制御棒駆動機構を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を凝縮する凝縮器とを有する隔離時炉心冷却設備において、
前記凝縮器の出口側を前記制御棒駆動機構に連結し、前記凝縮器の凝縮水を前記原子炉の冷却水として送り込む設備を備えたことを特徴とする隔離時炉心冷却設備。
【請求項３】
下部に原子炉化学浄化系の入口配管を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を用いて駆動されるタービン駆動ポンプと、該タービン駆動ポンプの吸込み側に設けられた水源とを有する隔離時炉心冷却設備において、
前記タービン駆動ポンプの吐出側を前記原子炉化学浄化系の入口配管に連結し、前記水源の冷却水を前記原子炉の冷却水として送り込む設備を備えたことを特徴とする隔離時炉心冷却設備。
【請求項４】
下部に原子炉化学浄化系の入口配管を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を凝縮する凝縮器とを有する隔離時炉心冷却設備において、
前記凝縮器の出口側を前記原子炉化学浄化系の入口配管に連結し、前記凝縮器の凝縮水を前記原子炉の冷却水として送り込む設備を備えたことを特徴とする隔離時炉心冷却設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は沸騰水型原子炉に係り、特に、原子炉の冷却性能を強化した隔離時炉心冷却設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉を有する原子力プラントでは、蒸気タービン設備での原子炉冷却が期待できない非常時には、原子炉と蒸気タービン設備を隔離して、隔離時炉心冷却設備によって原子炉が冷却される。
【０００３】
隔離時炉心冷却設備としては、タービン駆動ポンプ型と凝縮器型の２種類がある。タービン駆動ポンプ型では、原子炉出口の主蒸気配管からの蒸気で作動するタービン駆動ポンプを用いて、復水貯蔵槽もしくは圧力抑制プールの冷却水を原子炉入口の主給水配管に戻す（特開2005−172482）。一方、凝縮器型では、原子炉出口の主蒸気配管からの蒸気を凝縮器で凝縮させた冷却水を原子炉入口の主給水配管に戻す（特開平08−136685）。これらは、いずれも特別な外部動力源を必要とせず、原子炉からの蒸気だけを駆動源とするため、電源喪失時などで冷却ポンプが作動しない場合でも、主給水配管に冷却水を供給して原子炉を冷却することができる。
【０００４】
また、沸騰水型原子炉の底部には、制御棒駆動機構および原子炉冷却材浄化系への入口配管などが設けられているが、電源喪失時などの非常時における原子炉冷却には用いられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2005−172482
【特許文献２】特開平08−136685
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子炉を冷却する場合、燃料の温度上昇を押さえ、有効に冷却する必要がある。原子炉下部から直接冷却水を原子炉内部に供給する手段を設けることにより、燃料の冷却性能を向上することが可能となる。
【０００７】
本発明では、電源喪失時などで冷却ポンプが作動しない場合でも、原子炉を有効に冷却できる新たな手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、隔離時炉心冷却設備から原子炉への冷却水の供給位置を制御棒駆動機構のパージ水入口に設ける。
【０００９】
また、上記目的を達成するため本発明は、隔離時炉心冷却設備から原子炉への冷却水の供給位置を原子炉冷却材浄化設備の入口配管に設ける。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、電源喪失時などで冷却ポンプが作動しない場合でも、原子炉底部への注水が可能となり、燃料の冷却性能を向上することが可能となる。特に、既設炉においては、配管系のみの変更で、原子炉圧力容器や原子炉格納容器の改造を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の隔離時冷却設備にタービン駆動型ポンプを用いた場合の構成図。
【図２】実施例２の隔離時冷却設備に凝縮器型を用いた場合の構成図。
【図３】実施例３の隔離時冷却設備にタービン駆動型ポンプ、原子炉底部に原子炉冷却材浄化設備を用いた場合の構成図。
【図４】実施例４の隔離時冷却設備に凝縮器型、原子炉底部に原子炉冷却材浄化設備を用いた場合の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を沸騰水型原子炉に適用した場合の例を示す。
【実施例１】
【００１３】
図１は隔離時冷却設備にタービン駆動型ポンプを用いた場合の実施例を示している。原子炉１には、主給水配管２と主蒸気配管３が接続されており、主給水配管２からの冷却水が原子炉１の内部の燃料で加熱され、発生した蒸気は主蒸気配管３から排出されて蒸気タービンを駆動する。原子炉１は原子炉格納容器４で囲まれ、主蒸気配管３に隔離弁５、主給水配管２に逆止弁６がそれぞれ設置されており、隔離弁５を閉じることにより、原子炉格納容器４の内外を隔離することができる。原子炉格納容器４内部の主蒸気配管３には、隔離時冷却設備の入口配管７が接続され、内部の蒸気によってタービン駆動ポンプ８が駆動される。タービン駆動ポンプ８は、復水貯蔵槽９もしくは原子炉格納容器４の下部に設けられた圧力抑制プール１０の冷却水を、出口配管１１を通して主給水配管２に注水する。これにより、原子炉格納容器４の内外が隔離された場合でも、原子炉１を冷却することが可能となる。
【００１４】
原子炉１の底部には原子炉１内部の核分裂反応を制御するための制御棒駆動機構１２が設けられている。アキュムレータ１３に繋がる配管１４に設けられた弁１５、１６を開くことによって制御棒駆動機構１２の下部を加圧することにより原子炉１内の核分裂反応を制御する。パージ水ポンプ１７を用いて復水貯蔵槽９の冷却水を弁１５、１６の間の配管１４に導くことにより、制御棒駆動機構１２内の冷却水を原子炉１内にパージして流出させている。
【００１５】
本実施例では、上記のような技術に加えて、タービン駆動ポンプ８の出口を弁１５、１６の間の配管１４に導くことにより、電源喪失などにより、パージ水ポンプ１７が作動しない場合にも、制御棒駆動機構１２内の冷却水を原子炉１内にパージして流出させることができる。
【００１６】
下部に制御棒駆動機構を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を用いて駆動されるタービン駆動ポンプと、該タービン駆動ポンプの吸込み側に設けられた水源とを有する隔離時炉心冷却設備において、前記タービン駆動ポンプの吐出側を前記制御棒駆動機構に連結し、前記水源の冷却水を前記原子炉の冷却水として送り込む設備を備えた隔離時炉心冷却設備により、原子炉１の下部から直接冷却水を原子炉１の内部に供給できるため、燃料の冷却性能を向上することが可能となる。タービン駆動ポンプ８を用いた隔離時冷却設備により有効に燃料を冷却することが可能になる。
【実施例２】
【００１７】
図２は隔離時冷却設備に凝縮器型を用いた場合の実施例を示している。原子炉１には、主給水配管２と主蒸気配管３が接続されており、主給水配管２からの冷却水が原子炉１の内部の燃料で加熱され、発生した蒸気は主蒸気配管３から排出されて蒸気タービンを駆動する。原子炉１は原子炉格納容器４で囲まれ、主蒸気配管３に隔離弁５、主給水配管２に逆止弁６がそれぞれ設置されており、隔離弁５を閉じることにより、原子炉格納容器４の内外を隔離することができる。原子炉格納容器４の上部には凝縮タンク１８が設けられ、凝縮タンク１８内の凝縮器１９の出入口を原子炉格納容器４内部の主蒸気配管３と主給水配管２に連結する。これにより、原子炉格納容器４の内外が隔離された場合でも、原子炉１を冷却することが可能となる。
【００１８】
原子炉１の底部には原子炉１内部の核分裂反応を制御するための制御棒駆動機構１２が設けられている。アキュムレータ１３に繋がる配管１４に設けられた弁１５、１６を開くことによって制御棒駆動機構１２の下部を加圧することにより原子炉１内の核分裂反応を制御する。パージ水ポンプ１７を用いて復水貯蔵槽９の冷却水を弁１５、１６の間の配管１４に導くことにより、制御棒駆動機構１２内の冷却水を原子炉１内にパージして流出させている。
【００１９】
本実施例では、上記のような技術に加えて、凝縮器１９の出口を弁１５、１６の間の配管１４に導くことにより、電源喪失などにより、パージ水ポンプ１７が作動しない場合にも、制御棒駆動機構１２内の冷却水を原子炉１内にパージして流出させることができる。
下部に制御棒駆動機構を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を凝縮する凝縮器とを有する隔離時炉心冷却設備において、  前記凝縮器の出口側を前記制御棒駆動機構に連結し、前記凝縮器の凝縮水を前記原子炉の冷却水として送り込む設備を備えた隔離時炉心冷却設備により、原子炉１の下部から直接冷却水を原子炉１の内部に供給できるため、燃料の冷却性能を向上することが可能となる。凝縮器１９を用いた隔離時冷却設備により有効に燃料を冷却することが可能になる。
【実施例３】
【００２０】
図３は隔離時冷却設備にタービン駆動型ポンプ、原子炉底部に原子炉冷却材浄化設備を用いた場合の実施例を示している。原子炉１には、主給水配管２と主蒸気配管３が接続されており、主給水配管２からの冷却水が原子炉１の内部の燃料で加熱され、発生した蒸気は主蒸気配管３から排出されて蒸気タービンを駆動する。原子炉１は原子炉格納容器４で囲まれ、主蒸気配管３に隔離弁５、主給水配管２に逆止弁６がそれぞれ設置されており、隔離弁５を閉じることにより、原子炉格納容器４の内外を隔離することができる。原子炉格納容器４内部の主蒸気配管３には、隔離時冷却設備の入口配管７が接続され、内部の蒸気によってタービン駆動ポンプ８が駆動される。タービン駆動ポンプ８は、復水貯蔵槽９もしくは原子炉格納容器４の下部に設けられた圧力抑制プール１０の冷却水を、出口配管１１を通して主給水配管２に注水する。これにより、原子炉格納容器４の内外が隔離された場合でも、原子炉１を冷却することが可能となる。
【００２１】
原子炉１の底部には原子炉１内部の冷却材の水質を保つための原子炉冷却材浄化設備の入口配管２０が設けられている。入口配管２０は原子炉冷却材浄化系ポンプ２１に連結され、さらに再生熱交換器２２、非再生熱交換器２３を介して内部の冷却水を低温にしてろ過脱塩装置２４に送られる。ろ過脱塩装置２４で冷却水は浄化され、非再生熱交換器２５、再生熱交換器２１を介して内部の冷却水を高温に戻して原子炉冷却材浄化設備の出口配管２６から主給水配管２に注水する。
【００２２】
本実施例では、上記のような技術に加えて、タービン駆動ポンプ８の出口を配管２０に導き、配管２０に設けられた弁２７を閉にすることにより、配管２０から隔離時冷却設備１２内の冷却水を原子炉１内に流出させることができる。
【００２３】
下部に原子炉化学浄化系の入口配管を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を用いて駆動されるタービン駆動ポンプと、該タービン駆動ポンプの吸込み側に設けられた水源とを有する隔離時炉心冷却設備において、前記タービン駆動ポンプの吐出側を前記原子炉化学浄化系の入口配管に連結し、前記水源の冷却水を前記原子炉の冷却水として送り込む設備を備えた隔離時炉心冷却設備により、原子炉１の下部から直接冷却水を原子炉１の内部に供給できるため、燃料の冷却性能を向上することが可能となる。タービン駆動ポンプ８を用いた隔離時冷却設備により有効に燃料を冷却することが可能になる。
【実施例４】
【００２４】
図４は隔離時冷却設備に凝縮器型を用い、原子炉底部に原子炉冷却材浄化設備を用いた場合の実施例を示している。原子炉１には、主給水配管２と主蒸気配管３が接続されており、主給水配管２からの冷却水が原子炉１の内部の燃料で加熱され、発生した蒸気は主蒸気配管３から排出されて蒸気タービンを駆動する。原子炉１は原子炉格納容器４で囲まれ、主蒸気配管３に隔離弁５、主給水配管２に逆止弁６がそれぞれ設置されており、隔離弁５を閉じることにより、原子炉格納容器４の内外を隔離することができる。原子炉格納容器４の上部には凝縮タンク１８が設けられ、凝縮タンク１８内の凝縮器１９の出入口を原子炉格納容器４内部の主蒸気配管３と主給水配管２に連結する。これにより、原子炉格納容器４の内外が隔離された場合でも、原子炉１を冷却することが可能となる。
【００２５】
原子炉１の底部には原子炉１内部の冷却材の水質を保つための原子炉冷却材浄化設備の入口配管２０が設けられている。入口配管２０は原子炉冷却材浄化系ポンプ２１に連結され、さらに再生熱交換器２２、非再生熱交換器２３を介して内部の冷却水を低温にしてろ過脱塩装置２４に送られる。ろ過脱塩装置２４で冷却水は浄化され、非再生熱交換器２５、再生熱交換器２１を介して内部の冷却水を高温に戻して原子炉冷却材浄化設備の出口配管２６から主給水配管２に注水する。
【００２６】
本実施例では、上記のような技術に加えて、凝縮器１９の出口を配管２０に導き、配管２０に設けられた弁２７を閉にすることにより、配管２０から隔離時冷却設備１２内の冷却水を原子炉１内に流出させることができる。
【００２７】
下部に原子炉化学浄化系の入口配管を有する原子炉と、該原子炉に連結した主給水配管および主蒸気配管と、該主蒸気配管の主蒸気を凝縮する凝縮器とを有する隔離時炉心冷却設備において、前記凝縮器の出口側を前記原子炉化学浄化系の入口配管に連結し、前記凝縮器の凝縮水を前記原子炉の冷却水として送り込む設備を備えたことを特徴とする隔離時炉心冷却設備により、原子炉１の下部から直接冷却水を原子炉１の内部に供給できるため、燃料の冷却性能を向上することが可能となる。凝縮器１９を用いた隔離時冷却設備により有効に燃料を冷却することが可能になる。
【００２８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１…原子炉（圧力容器）、２…主給水配管、３…主蒸気配管、４…原子炉格納容器、５…隔離弁、６…逆止弁、７…配管（主蒸気配管〜タービン駆動ポンプ）、８…タービン駆動ポンプ、９…復水貯蔵槽、１０…圧力抑制プール、１１…配管（タービン駆動ポンプ〜主蒸気配管）、１２…制御棒駆動機構、１３…アキュムレータ、１４…配管（蓄圧タンク〜制御棒駆動機構）、１５、１６…配管１４に設置された弁、１７…パージ水ポンプ、１８…凝縮タンク、１９…凝縮器、２０…配管（原子炉〜原子炉化学浄化系ポンプ）、２１…原子炉冷却材浄化系ポンプ、２２…再生熱交換器、２３…非再生熱交換器、２４…ろ過脱塩装置、２５…非再生熱交換器、２６…配管（タービン駆動ポンプ〜主給水配管）、２７…配管２０の弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月7日(2011.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2012230068.tif 000007
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2012230068.tif 000008