(57)【要約】【課題】万が一、原子炉冷却材が漏洩し、建屋に滞留する状態においても原子炉に冷却水を供給し、タービン建屋内に溜まった漏洩水を排出することができる原子炉冷却システムを提供する。【解決手段】少なくとも２階構成とされたタービン建屋に、復水器と、水を供給する為の冷却系統とを備え、原子炉建屋内の原子炉に水を供給する原子炉冷却システムにおいて、タービン建屋の下階に溜まった漏洩水を汲み上げて復水器貯留室に回収する第１のポンプ系統、復水器貯留室内の復水を、タービン建屋上階に汲み上げる第２のポンプ系統、タービン建屋上階に設置され、第２のポンプ系統からの復水を流量調整したうえで、原子炉に供給する第３のポンプ系統を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２階構成とされたタービン建屋に、復水器と、水を供給する為の冷却系統とを備え、原子炉建屋内の原子炉に水を供給する原子炉冷却システムにおいて、
タービン建屋の下階に溜まった漏洩水を汲み上げて前記復水器貯留室に回収する第１のポンプ系統、前記復水器貯留室内の復水を、前記タービン建屋上階に汲み上げる第２のポンプ系統、前記タービン建屋上階に設置され、前記第２のポンプ系統からの復水を流量調整したうえで、前記原子炉に供給する第３のポンプ系統を備えることを特徴とする原子炉冷却システム。
【請求項２】
請求項１記載の原子炉冷却システムにおいて、
前記第３のポンプ系統からの復水を、前記水を供給する為の冷却系統を介して原子炉に供給することを特徴とする原子炉冷却システム。
【請求項３】
請求項２記載の原子炉冷却システムにおいて、
前記水を供給する為の冷却系統として、給水系統、コアスプレイ系、残留熱除去系、高圧炉心注水系、原子炉隔離時冷却系を経由することを特徴とする原子炉冷却システム。
【請求項４】
請求項２記載の原子炉冷却システムにおいて、
前記水を供給する為の冷却系統が、前記復水器の復水を給水ポンプ、高圧給水加熱器を介して原子炉に給水する給水系統であり、前記給水ポンプの下流側に前記第３のポンプ系統を接続すると共に、前記第３のポンプ系統からの復水が前記給水ポンプ側に逆流することを阻止する手段を施すことを特徴とする原子炉冷却システム。
【請求項５】
請求項４記載の原子炉冷却システムにおいて、
前記給水ポンプの下流側の前記第３のポンプ系統の接続部が、配管上の予備座とされることを特徴とする原子炉冷却システム。
【請求項６】
請求項５記載の原子炉冷却システムにおいて、
前記配管上の予備座が、逆止弁ボンネット部とされることを特徴とする原子炉冷却システム。
【請求項７】
請求項５記載の原子炉冷却システムにおいて、
前記配管上の予備座が、複数段配置された前記高圧給水加熱器の間の配管またはこの配管から分岐した分岐配管上の予備座とされることを特徴とする原子炉冷却システム。
【請求項８】
請求項４記載の原子炉冷却システムにおいて、
前記給水ポンプの下流側の前記第３のポンプ系統の接続部が、前記高圧給水加熱器の水室部のマンホールに設けられた座とされることを特徴とする原子炉冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子炉冷却システムに係り、特に建屋に滞留した原子炉冷却水の漏洩水を汲み上げ、再び原子炉へ戻すことで実現する原子炉冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントを構成する各種の機器の多くは、原子炉建屋あるいはタービン建屋内に収納されている。このうち、原子炉建屋内は原子炉を収納する原子炉圧力容器の外側を原子炉格納容器で覆い、かつその外側を原子炉建屋で覆っている。タービン建屋内には、タービン、復水器、給水ポンプなどが配置される。原子炉建屋と、隣接するタービン建屋の間には原子炉で発生した蒸気をタービンに導く主蒸気配管、タービンで仕事をした後の復水を復水器から原子炉に戻す給水配管などが設けられている。
【０００３】
また、これらの建屋の間には原子炉の冷却のための各種の冷却系統として、給水系統以外にも、コアスプレイ系、残留熱除去系、高圧炉心注水系、原子炉隔離時冷却系などが配置されている。これらの系統は、原子炉建屋内に電動機などの補機と、これにより駆動されるポンプなどを設置しており、冷却配管を介して原子炉建屋内の原子炉に冷却水を供給する。
【０００４】
特許文献１には、原子力発電プラントの給水系統と、その配管断裂時の対応に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-27667号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子炉の冷却のための各種の冷却系統の主たる補機であるポンプやその駆動電動機は、原子炉建屋内に設置され、かつ駆動電動機は外部電源からの電力供給を受けてポンプ駆動して冷却水を原子炉に注入する。安全上、原子炉の冷却系統は、駆動電源として外部電源の他に多重の非常用電源を装備している。
【０００７】
しかし、天災などにより万が一、外部電源や多重の非常用電源を全て喪失した状態を想定すると、原子炉に冷却水を供給できない事態となる。更に万が一を考え、前記のように冷却材が長期間喪失する事態において、燃料の崩壊熱などにより構造物が劣化し、原子炉圧力容器からの漏洩水が発生して、漏洩水が原子炉格納容器内に漏れ出している、さらにはタービン建屋内に流入している状態を想定する。
【０００８】
係る想定状態では、タービン建屋内に溜まった漏洩水を排出する場所が無く、かつ排出のための経路や設備が確保されていない。これらの想定に対し、特許文献１は原子炉の漏洩を前提としておらず、原子炉の冷却を実現することが困難であると考えられる。
【０００９】
以上のことから本発明においては、上記想定状態においても原子炉に冷却水を供給し、タービン建屋内に溜まった漏洩水を排出することができる原子炉冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の達成のために本発明においては、少なくとも２階構成とされたタービン建屋に、復水器と、水を供給する為の冷却系統とを備え、原子炉建屋内の原子炉に水を供給する原子炉冷却システムにおいて、タービン建屋の下階に溜まった漏洩水を汲み上げて復水器貯留室に回収する第１のポンプ系統、復水器貯留室内の復水を、タービン建屋上階に汲み上げる第２のポンプ系統、タービン建屋上階に設置され、第２のポンプ系統からの復水を流量調整したうえで、原子炉に供給する第３のポンプ系統を備える。
【００１１】
また、第３のポンプ系統からの復水を、前記水を供給する為の冷却系統を介して原子炉に供給する。
【００１２】
また、水を供給する為の冷却系統として、給水系統、コアスプレイ系、残留熱除去系、高圧炉心注水系、原子炉隔離時冷却系を経由する。
【００１３】
また、水を供給する為の冷却系統が、復水器の復水を給水ポンプ、高圧給水加熱器を介して原子炉に給水する給水系統であり、給水ポンプの下流側に第３のポンプ系統を接続すると共に、第３のポンプ系統からの復水が給水ポンプ側に逆流することを阻止する手段を施す。
【００１４】
また、給水ポンプの下流側の第３のポンプ系統の接続部が、配管上の予備座とされる。
【００１５】
また、配管上の予備座が、逆止弁ボンネット部とされる。
【００１６】
また、配管上の予備座が、複数段配置された高圧給水加熱器の間の配管またはこの配管から分岐した分岐配管上の予備座とされる。
【００１７】
また、給水ポンプの下流側の第３のポンプ系統の接続部が、高圧給水加熱器の水室部のマンホールに設けられた座とされる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、万一の場合に、タービン建屋に溜まった漏洩水を復水器を介して原子炉に供給し、この冷却に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の原子炉冷却システムの概略構成を示す図。
【図２】高圧給水加熱器ＨＴの簡便な構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
【実施例】
【００２１】
図１に本発明の原子炉冷却システムの概略構成を示している。この図において、ＴＢはタービン建屋、ＲＢは原子炉建屋である。このうち、タービン建屋ＴＢは３階以上の構造物であり、地下１階Ｂ１Ｆと１階１Ｆを利用して復水器ＣＤが設置されている。復水器ＣＤは、下から復水を貯留する復水貯留室ＣＤ１，熱交換用配管部ＣＤ２，タービン排気室ＣＤ３で構成され、復水貯留室ＣＤ１の底面が地下１階Ｂ１Ｆ、熱交換用配管部ＣＤ２の高さ位置に１階１Ｆがある。また、タービン排気室ＣＤ３の上部にタービンＴが配置され、タービンの高さ位置が２階２Ｆ（タービンフロア）となる。なお、図の例では復水器ＣＤが２台設置されている。
【００２２】
係る３階構成のタービン建屋の地下１階Ｂ１Ｆには、復水器の復水を原子炉に送る給水系統の主要な補機である給水ポンプＰＦが設置されている。また、図示していないが復水器ＣＤの復水貯留室ＣＤ１から給水ポンプＰＦに至る配管と復水ポンプ、復水昇圧ポンプなどの補機もこの階Ｂ１Ｆに設置されている。
【００２３】
１階１Ｆには、給水ポンプＰＦからの給水を加熱して原子炉に導入する為の設備として蒸気と給水の熱交換を行う高圧給水加熱器ＨＴが設置されている。なお、２階のタービンフロア部分には、原子炉からタービンに至る主蒸気配管系統が敷設されている。このように考えると、３階構成のタービン建屋は、下段の地下１階Ｂ１Ｆに水系統、中段の１階１Ｆに水、蒸気系統、上段のタービンフロア２Ｆに蒸気系統を配したものであり、それぞれの配管や補機がこれらの階に設置されたものということができる。
【００２４】
本発明では、前提として原子炉圧力容器からの漏水により下段の地下１階Ｂ１Ｆに漏洩水が溜まっている状態を想定している。
【００２５】
本発明の３組のポンプ系統の１番目は、復水器補給水ポンプ系統Ｒ１であり、水中設置型のポンプＰＡ（復水器補給水ポンプ）を、下段の地下１階Ｂ１Ｆに溜まった漏洩水Ｗ１の中に設置し、流量調節弁Ｖ１を介して復水貯留室ＣＤ１に導く。この場合に、流量調節弁Ｖ１は中段の１階１Ｆに配置し、熱交換用配管部ＣＤ２の部分に設けられているマンホールＭＨを介して配管を設置するのがよい。この復水器補給水ポンプ系統Ｒ１により、地下１階Ｂ１Ｆに溜まった漏洩水Ｗ１を復水貯留室ＣＤ１に回収することができる。
【００２６】
３組のポンプ系統の２番目は、炉注水ポンプ系統Ｒ２であり、水中設置型のポンプＰＢ（炉注水ポンプ）を、復水貯留室ＣＤ１に溜まった復水Ｗ２の中に設置する。くみ上げられた復水Ｗ２は上流側ヘッダＨＤ１に導かれる。なお、上流側ヘッダＨＤ１にはさらに２つの補助系統が設けられる。その１つはベントラインＲＶであり、水中設置型のポンプＰＢ起動時に、ヘッダＨＤ１までの配管中の空気を抜くラインである。２つ目は、既存の炉注水ラインを延長して設置するフラッシングラインＲＦであり、仮設配管内を洗浄する純水を通すラインである。
【００２７】
３組のポンプ系統の３番目は、炉注水ブースターポンプ系統Ｒ３であり、気中横軸型のポンプＰＣ（炉注水ブースターポンプ）の一端を、上流側ヘッダＨＤ１に接続し、他端を、下流側ヘッダＨＤ２を介して最終的に原子炉側に接続する。この場合の原子炉側接続先には、幾つかのものが考えられるので、纏めて後述する。
【００２８】
炉注水ブースターポンプ系統Ｒ３では、上流側ヘッダＨＤ１と下流側ヘッダＨＤ２の間に原子炉への注入流量を調節する制御弁ＣＶが設けられており流量計Ｆで検出した流量を目標値に制御する。また、この系統上には圧力計Ｐが設けられており、炉注水ブースターポンプＰＣが稼動していることを確認する。なお、Ｂｄは仮設の制御盤であり、制御弁ＣＶの制御、炉注水ブースターポンプＰＣの稼動確認などを行っている。
【００２９】
本発明の場合に、下流側ヘッダＨＤ２を介して最終的に原子炉側に接続するが、この場合の原子炉側接続先には、既設の冷却系統を利用し、その原子炉側配管に接続するのがよい。ここで既設の冷却系統としては、給水系統以外に、コアスプレイ系、残留熱除去系、高圧炉心注水系、原子炉隔離時冷却系などが利用可能である。また、「原子炉側配管に接続」するとは、この接続箇所がこの冷却系統の各種ポンプの下流側の配管位置とすべきことを意味している。つまり、冷却系統の各種ポンプは既設設備であり、電源喪失により稼動不可能であることから、補助電源で駆動する前記の仮設ポンプＰＢ，ＰＣに大きな負担をかけないためには、極力既設冷却系統の各種ポンプの下流側に接続することが望ましい。
【００３０】
図１は、給水系統での可能な接続先の例を示している。なお、この図で３階構成のタービン建屋の説明をしたのは、階が高いほど仮設ポンプのヘッドが高くなり、負荷が大きくなる関係にあることにある。この給水系統の場合に、最終的には原子炉建屋ＲＢ内の給水スパージャＳＰまで持ち上げる必要がある。
【００３１】
給水系統での可能な接続先の一つは、地下１階ＢＦ１に既設設置された給水ポンプＰＦ下流の予備座Ａの部分である。この位置は地下１階ＢＦ１にあり、ここには放射能で汚染された漏洩水が貯留していることから、長時間の接続作業には不向きな面もあるが、既設の予備座に接続できればよいことから、有効な接続先と考えられる。この場合には、１階１ＦのヘッダＨＤ２から地下１階Ｂ１Ｆの予備座Ａの位置まで、仮設配管Ｒ４を敷設、接続することになる。
【００３２】
なお、仮設配管Ｒ４を予備座Ａに接続する場合に、ヘッダＨＤ２からの水が、給水ポンプＰＦ側に逆流しないように、逆流防止策が採用されることは言うまでもない。逆流防止策としては、給水ポンプＰＦの入り口側の弁Ｖ２を閉止すること、予備座Ａの給水ポンプＰＦ側を封止することなどが考えられる。また、給水ポンプＰＦ下流の予備座Ａとして、具体的には逆止弁がある。特に三方逆止弁（図示せず）である場合には、配管Ｒ４を接続しながら、かつ給水ポンプ方向への逆流阻止を図ることができる利点がある。
【００３３】
予備座Ａの後流は、給水配管が１階１Ｆの高圧給水加熱器ＨＴの位置まで持ち上げられており、本来であればここの複数段の高圧給水加熱器ＨＴにおいて、給水と主蒸気または抽気蒸気の間の熱交換が行われる。
【００３４】
本発明の給水系統での、可能な接続先の二つ目は、直列接続された複数段の高圧給水加熱器ＨＴ間の配管上、あるいはこの配管から分岐した分岐配管にある既設の予備座Ｂである。この場合には、１階１ＦのヘッダＨＤ２から１階１Ｆの予備座Ｂの位置まで、仮設配管Ｒ５を敷設、接続することになる。この場合には、同一階上で作業が行え、かつ放射能汚染の問題も少ない。この場合にも、仮設配管Ｒ５を予備座Ｂに接続する場合に、ヘッダＨＤ２からの水が、給水ポンプＰＦ側に逆流しないように、逆流防止策が採用される。逆流防止策としては、給水ポンプＰＦの出口側の弁Ｖ３を閉止すること、上流側の第一段高圧給水加熱器ＨＴ間の給水入口に閉止栓を設置することなどが考えられる。
【００３５】
本発明の給水系統での、可能な接続先の三つ目は、高圧給水加熱器ＨＴの水室部ＨＴＷに接続することである。図２は高圧給水加熱器ＨＴの簡便な構成を示したものであり、高圧給水加熱器ＨＴは水室部ＨＴＷと熱交換部ＨＴＨから構成されている。給水は水室部ＨＴＷの下部から入口室１１に流入し、熱交換部ＨＴＨのチューブ１０内を流通して再度水室部ＨＴＷの上部１２の出口室１２に抜ける。熱交換部分ＨＴＨには蒸気が導入されており、チューブ１０内の給水と熱交換してドレンとなり、排出される。
【００３６】
概略以上のように構成された高圧給水加熱器ＨＴの水室部ＨＴＷは、隔壁１４により２つの部屋（入口室１１と出口室１２）に区分けされており、入口室１１にはマンホール１３が設けられている。本発明の可能な接続先の三つ目では、このマンホール１３に配管Ｒ６を接続する。具体的にはマンホール１３の蓋１５に配管接続用の座１６を追加する。なお、このときには給水入口部１１をゴム栓１７などで塞ぐのがよい。
【００３７】
図１の実施例では冷却系統として給水系統を利用して、原子炉に水を送る事例を説明したが、原子炉に送水するほかの冷却系統を利用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、万が一の対応として原子炉の冷却に有効である。
【符号の説明】
【００３９】
ＴＢ：タービン建屋
ＲＢ：原子炉建屋
Ｂ１Ｆ：地下１階
１Ｆ：１階１Ｆ
ＣＤ：復水器
ＣＤ１：復水貯留室
ＣＤ２：熱交換用配管部
ＣＤ３：タービン排気室
Ｔ：タービンＴ
ＰＦ：給水ポンプ
ＨＴ：高圧給水加熱器
２Ｆ：タービンフロア
Ｒ１：復水器補給水ポンプ系統Ｒ１
ＰＡ：復水器補給水ポンプ
Ｗ１：漏洩水
Ｖ１：流量調節弁
ＭＨ：マンホール
Ｒ２：炉注水ポンプ系統
ＰＢ：炉注水ポンプ
Ｗ２：復水
ＲＶ：ベントライン
ＲＦ：フラッシングライン
Ｒ３：炉注水ブースターポンプ系統
ＰＣ：炉注水ブースターポンプ
ＨＤ１：上流側ヘッダ
ＨＤ２：下流側ヘッダ
ＣＶ：制御弁
Ｆ：流量計
Ｐ：圧力計
Ｂｄ：仮設の制御盤
Ａ：予備座
Ｒ４：仮設配管
ＨＴＷ：高圧給水加熱器の水室部
ＨＴＨ：熱交換部
１０：チューブ
１１：入口室
１２：出口室
１３：マンホール
１４；隔壁
１５：蓋
１６：座
１７：ゴム栓
【図１】
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【図２】
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