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発明の名称 異物捕獲設備を内蔵した原子炉格納容器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−101371(P2007−101371A)
公開日 平成19年4月19日(2007.4.19)
出願番号 特願2005−291867(P2005−291867)
出願日 平成17年10月5日(2005.10.5)
代理人 【識別番号】100100310
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 学
発明者 西村 丹子 / 松本 知行
要約 課題
サプレッションプール内の冷却水を水源とする系統の健全性を確保する原子炉格納容器を提供する。

解決手段
サプレションプール内の冷却水32を水源とした残留熱除去系統と高圧炉心注水系統の残留熱除去系配管17と高圧炉心注水系配管14に、水平ベント管7aの位置とは反対側の原子炉格納容器11の壁34側に配置した各ポンプストレーナ9を接続し、各ポンプストレーナ9を個々に網目構造の異物捕獲設備10で包囲してその異物捕獲設備10をサプレッションプール6内に分散配置した。
特許請求の範囲
【請求項1】
原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器と、
前記原子炉格納容器内に設けたサプレッションプールと、
前記原子炉格納容器のドライウェル内の雰囲気を前記サプレッションプール内に導くベント管と、
前記ベント管を通じてきた前記雰囲気を前記サプレッションプールの内周囲側から前記サプレッションプール内へ水平に吐出するベント管出口と、
前記サプレッションプールの外周囲を囲う壁側から前記サプレッションプール内の冷却水を吸い込む複数の吸込口を有する配管系統と、
前記吸込口の個々に前記吸込口を覆うようにして設けた複数の網目構造の異物捕獲設備と、
を備えた異物捕獲設備を内蔵した原子炉格納設備。
【請求項2】
請求項1において、前記異物捕獲設備に囲われた領域内で前記吸込口にストレーナが装備されている異物捕獲設備を内蔵した原子炉格納設備。
【請求項3】
請求項1または請求項2において、前記異物捕獲設備は前記サプレッションプール内の底部壁と前記他の壁とに固定して設けられている異物捕獲設備を内蔵した原子炉格納設備。
【請求項4】
請求項1から請求項3までのいずれか一項において、前記配管系統は、高圧炉心注水系統と残留熱除去系統である異物捕獲設備を内蔵した原子炉格納設備。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、原子炉格納容器内のサプレッションプール内の冷却水を水源としている配管系統の吸込口の詰まりを軽減する異物捕獲設備を備えた原子炉格納容器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
原子力発電所にて用いられる原子炉格納容器は、原子炉圧力容器と原子炉圧力容器で冷却材から発生した高温高圧な蒸気を通す主蒸気配管等の冷却材配管が格納されている。その原子炉格納容器内には、ドライウェルと称せられる空間とサプレッションチェンバ(ウエットウェルともいう。)と称せられる空間とに分けられている。意図しない事象として、主蒸気配管等の冷却材配管からドライウェル内に蒸気が漏れ出た場合には、ドライウェルの雰囲気を蒸気とともにベント管を通じてサプレッションチェンバのサプレッションプール内に吹き出させ、その蒸気をサプレッションプール内の冷却水で凝縮して原子炉格納容器内の圧力を安全に低下させる。
【0003】
さらには、原子炉圧力容器内で余剰と成った蒸気を主蒸気配管から安全弁を経由してクエンチャを通してサプレッションプール内の冷却水中に排出して凝縮して原子炉圧力容器内や原子炉格納容器内の圧力を安全に低下させる。
【0004】
原子炉格納容器内での冷却材配管破断による冷却材喪失時(蒸気の漏洩時)に、その破断口から流出する冷却材により破断口に近接している個所に設置されている保温材がその流出勢力で破損して異物となり、ドライウェルからベント管をとおり非常用炉心冷却水の水源であるサプレッションプール内に流入する。
【0005】
サプレッションプール内の冷却水に流入した異物が、サプレッションプール内の冷却水を水源としている残留熱除去系統や非常用炉心冷却系のポンプに吸い込まれてそのポンプに悪影響を与える。その悪影響を緩和するために、サプレッションプール内の非常用炉心冷却系の配管入口にはポンプストレーナが設置されている。
【0006】
しかし、サプレッションプール内の非常用炉心冷却系のポンプストレーナが閉塞する事象が発生した。それを受けて、非常用炉心冷却系のポンプストレーナの目詰まりを防ぐ対策として、ストレーナの大型化や、ドライウェルにあるベント管の入口にフィルタをかぶせてサプレッションプールに異物が入り込むのを回避する例(例えば、特許文献1参照)、サプレッションプール内にあるベント管出口とポンプストレーナの間にサプレッションプール全域に渡る異物の捕獲手段を設置する例(例えば、特許文献2参照)、サプレッションプール内のベント管の出口である水平ベント管に異物の捕獲手段を設置する例(例えば、特許文献2参照)などが提案されている。
【0007】
【特許文献1】特開平7−248392号公報
【特許文献2】特開2002−168985号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
こうした残留熱除去系統や非常用炉心冷却系のポンプストレーナの目詰まりを防ぐ対策を用意する際に、従来の公知例で挙げられている、サプレッションプール全域に渡る異物捕獲手段を設置する場合、広域に装備された異物捕獲手段がクエンチャやベント管を通してサプレッションプール内に排出される蒸気の流勢でサプレッションプール内の冷却水を広範囲に攪拌する作用の抵抗となって、サプレッションプール内の冷却水で蒸気を効率よく凝縮する効果を低減させてしまう可能性がある。
【0009】
また、ベント管の水平ベント管、出口側近傍に局部的に異物捕獲手段を設置する場合、MARK−II型格納容器であれば108個もの異物捕獲手段の設置が必要であり、更に水平ベント管出口近傍に設置された異物捕獲手段は、水平ベント管から流れ出る蒸気の流れの抵抗となって、水平ベント管から流れ出る蒸気の流勢でサプレッションプール内の冷却水を攪拌して蒸気を効率よく凝縮する作用を抑制させてしまう可能性がある。
【0010】
したがって、本発明の目的は、効率よく蒸気を凝縮して安全を確実に確保でき、且つサプレッションプールの冷却水を水源としている系統のポンプへの悪影響を防止できる原子炉格納容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の目的を達成するための手段は、原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器内に設けたサプレッションプールと、前記原子炉格納容器のドライウェル内の雰囲気を前記サプレッションプール内に導くベント管と、前記ベント管を通じてきた前記雰囲気を前記サプレッションプールの内周囲側から前記サプレッションプール内へ水平に吐出するベント管出口と、前記サプレッションプールの外周囲を囲う壁側から前記サプレッションプール内の冷却水を吸い込む複数の吸込口を有する配管系統と、前記吸込口の個々に前記吸込口を覆うようにして設けた複数の網目構造の異物捕獲設備とを備えた異物捕獲設備を内蔵した原子炉格納設備である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、サプレッションプールの冷却水を吸い込む系統の吸込口ごとに個々に分散して異物捕獲設備を装備しているので、異物捕獲設備がベント管出口から吐出される流体の抵抗になりにくく、その冷却水が効率よく攪拌されて蒸気の効率の良い凝縮に貢献できる上、その吸込口に流入しようとする異物は異物捕獲設備で捕獲される。
【0013】
そのため、サプレッションプールの冷却水を水源としている系統のポンプへの悪影響防止と、冷却材喪失時に於ける原子炉格納容器の圧力の過度な上昇を効率よく防ぐことを両立できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
発明を実施するための最良の形態においては、原子炉格納容器11内のサプレッションプール6内に装備する異物捕獲設備10を、サプレッションプール6内の冷却水32を水源とする系統の各吸込口の個々に覆うようにして設けて、個々の吸込口に異物捕獲設備
10を分散装備したものである。
【0015】
原子力発電所の原子炉格納容器11内には、原子炉圧力容器2が中央部で円筒状のペデスタル33に支持されて格納されている。その原子炉圧力容器2内には、核燃料が装備された炉心1が原子炉圧力容器2内の冷却材に浸されて設けられている。
【0016】
原子炉格納容器11の壁34は、コンクリート製の壁34表面に金属製のライナー28を一体に張って気密に構成されている。その原子炉格納容器11は、ダイヤフラムフロア12によってドライウェルとサプレッションチェンバ5に区画されている。そのドライウェルは上部ドライウェル3と下部ドライウェル4に分かれている。その上部ドライウェル3内には、原子炉圧力容器2内の炉心1で加熱された冷却材による高圧高温の蒸気を原子炉圧力容器2の外側に流すための主蒸気配管21が冷却材配管として通されている。その主蒸気配管21の途中には、冷却材喪失時に閉鎖される主蒸気隔離弁20が設けられている。その主蒸気配管21には、蒸気エネルギーを低下させないように保温材が施工されている。
【0017】
サプレッションチェンバ5は、ダイヤフラムフロア12とペデスタル33と原子炉格納容器11の壁34とに囲われている。サプレッションチェンバ5内には、冷却水32が蓄えられていて、サプレッションプール6を形成している。
【0018】
サプレッションプール6内の冷却水32の水面下には、複数のクエンチャ8が配置され、サプレッションプール6底部に固定設置されている。そのクエンチャ8には、主蒸気配管21との間で排気管35が接続されている。その排気管35には、安全弁27が装備され、原子炉圧力容器2内に余剰蒸気が発生している場合には、安全弁27を開いて、その余剰な蒸気を排気管35経由でクエンチャ8に送り込んで、そのクエンチャ8から冷却水32中に放出する。この放出によって放出された蒸気は冷却水32で凝縮されて蒸気分圧を低下させる。このことによって余剰蒸気で原子炉圧力容器2や主蒸気配管21の内圧が安全に制御される。
【0019】
ペデスタル33には、垂直に複数のベント管7が通されている。ベント管7の上端である入口は上部ドライウェル3に通じ、ベント管7の途中では下部ドライウェル4に通じている。ベント管7の下部には、上下多段の配置で水平ベント管7aがベント管7の出口として水平に接続されている。その水平ベント管7aの端部がサプレッションプール6内の冷却水32中にベント管7の出口として水平に向けて開口している。
【0020】
原子炉格納容器11の外側にはサプレッションプール6内の冷却水32を水源とする2系統の高圧炉心注水系統23,26と3系統の残留熱除去系統22,24,25が配管系統が配備されている。その2系統の高圧炉心注水系統23,26の残留熱除去系配管17と3系統の残留熱除去系統22,24,25の高圧炉心注水系配管14との冷却水32の吸込口には、サプレッションプール6内の冷却水32中に配置したポンプストレーナ9が接続されている。
【0021】
2系統のいずれの高圧炉心注水系統23,26においても、ポンプストレーナ9に接続された高圧炉心注水系配管14は原子炉圧力容器2内に連通接続されている。その高圧炉心注水系配管14の途中には、高圧炉心注水系配管14に吸い込んだサプレッションプール6内の冷却水32を原子炉圧力容器2内に圧送する高圧炉心注水系ポンプ13を備えている。
【0022】
また、3系統の残留熱除去系統22,24,25も、ポンプストレーナ9に接続された残留熱除去系配管17は原子炉圧力容器2内に連通接続されている。その残留熱除去系配管17の途中には、残留熱除去系配管17に吸い込んだサプレッションプール6内の冷却水32を原子炉圧力容器2内に圧送する残留熱除去系ポンプ15と圧送途中の冷却水32を冷却する熱交換器16とを備えている。
【0023】
サプレッションプール6内の水面下には、網目構造の異物捕獲設備10が装備されている。異物捕獲設備10は、捕獲しようとする異物が通れない大きさの網目を有する金網を、一個のポンプストレーナ9を囲うことが出来る形状に作成した網目構造物である。金網によらず、金属板に異物が通れない穴を多数開けた網目構造物であっても良い。
【0024】
その異物捕獲設備10は、原子炉格納容器11の壁34と底面とに施工されている金属製のライナー28に接合された状態で、ポンプストレーナ9を囲っている。一個のポンプストレーナ9を一個の異物捕獲設備10で囲って、各ポンプストレーナ9ごとに独立した異物捕獲設備10が個々に装備されることによって、個々の異物捕獲設備10が小型で、サプレッションプール6内に分散して装備されることになる。
【0025】
このような異物捕獲設備10を備えた原子炉格納容器11において、主蒸気配管21が破断して、破断口から高温高圧の蒸気が噴出すると、上下部各ドライウェル3,4内の圧力が上昇する。それと共に、その破断口からの蒸気の噴出勢力で、主蒸気配管21の周囲に施工されていた保温材が粉砕されて異物18として上部ドライウェル3内に飛散する。
【0026】
上下部各ドライウェル3,4内に噴出した蒸気は上下部各ドライウェル3,4内の気体と混合して雰囲気を形成する。その雰囲気はベント管7を通じて水平ベント管7aからサプレッションプール6内の冷却水32中に流体として吹き出される。その吹き出しによって雰囲気中の蒸気や気体は冷却水32によって冷却され、蒸気は凝縮し、不凝縮気体のみがサプレッションプール6内に蓄積される。このようにして、蒸気分圧や気体の温度が低下して、原子炉格納容器11内の圧力が安全な領域に維持される。
【0027】
水平ベント管7aから吹き出された雰囲気によってサプレッションプール6内の冷却水32は攪拌されて成層化現象を起こすことなく、噴出された雰囲気中の蒸気の凝縮や気体の温度低下を効率よく行える。異物捕獲設備10は水平ベント管7aが装備されているペデスタル33とは離れた原子炉格納容器11の壁34側に、図2や図3のように、分散小型化して設置されているので、その異物捕獲設備10が水平ベント管7aから吹き出る雰囲気の流勢を低下させる抵抗になることが極力避けられると共に冷却水32の攪拌流をサプレッションプール6内の隅々にまで極力行き渡らせることが出来る。そのため、異物捕獲設備10がサプレッションプール6内の冷却水32の攪拌を阻害する要因になりにくい。
【0028】
上下部各ドライウェル3,4内の雰囲気がサプレッションプール6内に噴出される際には、上部ドライウェル3内に飛散した保温材などの異物18も、その雰囲気に同伴されて、サプレッションプール6内の冷却水32中に、図5中の黒点表示であらわした異物18のように、噴出してくる。そのサプレッションプール6内の異物18は、高圧炉心注水系ポンプ13と残留熱除去系ポンプ15とが作動した際には、各ポンプストレーナ9から残留熱除去系配管17や高圧炉心注水系配管14にサプレッションプール6内の冷却水32が吸い込まれて原子炉圧力容器2内に注水され、原子炉圧力容器2内を冷却する。
【0029】
その際に、サプレッションプール6内の異物18が冷却水32と同伴して残留熱除去系配管17や高圧炉心注水系配管14に吸い込まれようとするが、異物捕獲設備10は、図4のように、その異物18を捕獲して各ポンプストレーナ9側への流入を阻止する。そのため残留熱除去系配管17や高圧炉心注水系配管14に異物18が流入せずに高圧炉心注水系ポンプ13や残留熱除去系ポンプ15や熱交換器16に悪影響を与えない。また、各ポンプストレーナ9も詰まらないので、各ポンプストレーナ9を目詰まりしないように大型化する必要性も無い。異物捕獲設備10を通過してしまった異物18が存在したとしても、各ポンプストレーナ9によって、その異物18を捕獲して異物18の高圧炉心注水系統23,26と残留熱除去系統22,24,25内への侵入を二重に防止する。
【0030】
異物捕獲設備10は、各ポンプストレーナ9を個別に囲って、そのほぼ全面を異物18の捕獲領域に用いられるため、捕獲面積が広くて詰まりにくい。そのため、各ポンプストレーナ9だけで異物18の高圧炉心注水系統23,26と残留熱除去系統22,24,
25内への侵入を防止するものに比べても長時間にわたって、高圧炉心注水系統23,
26と残留熱除去系統22,24,25内と正常に作動させて、原子炉圧力容器2内の冷却を長時間維持できる。そのため、原子力発電所の長時間の安全の維持に貢献できる。
【0031】
図5は、異物捕獲設備10を内蔵した原子炉格納容器11の他の実施例を示した図である。各ポンプストレーナ9の周りに異物捕獲設備10を設置すると、残留熱除去系ポンプ15と高圧炉心注水系ポンプ13の吸い込み口での圧力損失が二重となる。異物18による各ポンプストレーナ9の閉塞による圧力損失に加えて、各ポンプストレーナ9と異物捕獲設備10との二重化による圧力損失が加わると、異物捕獲設備10の網目の大きさにも寄るが、残留熱除去系ポンプ15と高圧炉心注水系ポンプ13の吸い込み圧力は余計に低下し、残留熱除去系統22,24,25や高圧炉心注水系統23,26の作動時に、必要な流量を確保できない場合が考えられる。
【0032】
そのような場合が懸念される場合には、各ポンプストレーナ9を削除して異物捕獲設備10に各ポンプストレーナ9の役割をはたさせ、残留熱除去系ポンプ15と高圧炉心注水系ポンプ13の吸い込み圧力の低下を抑制する。この場合にも、異物捕獲設備10は各ポンプストレーナ9より異物18の捕獲面積が大きく、また、異物18を捕獲し残留熱除去系ポンプ15と高圧炉心注水系ポンプ13の目詰まりを防ぐという同様の機能を有することになるので、残留熱除去系統22,24,25や高圧炉心注水系統23,26は長時間にわたって異物18からの悪影響を受けずに原子力発電所の安全を長時間にわたって維持できる。
【0033】
図6は異物捕獲設備10の原子炉格納容器11内の設置方法を示した図である。原子炉格納容器11の壁34や底部はコンクリート部31に金属製のライナー28を張った構造となっている。異物捕獲設備10は各ポンプストレーナ9全体を覆うように配置し、異物捕獲設備10のライナー28に接する部分は溶接による溶接部29で接続する。しかし、異物捕獲設備10をライナー28に溶接する部分は、溶接による熱で薄くなってしまう。そこで、溶接によるライナー28の損傷部分を補うために、ライナー28の溶接部保護材30を溶接部29の反対側に配置し、ライナー28の外側のコンクリート部分に埋め込むこととする。
【産業上の利用可能性】
【0034】
本発明は、原子力発電所の原子炉格納容器内のサプレッションプールの冷却水を水源とする配管系統の冷却水吸込口に適用される。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】原子力発電所における原子炉格納容器の縦断面図である。
【図2】図1に示した異物捕獲設備とポンプストレーナの平面配置図である。
【図3】図1に示したサプレッションプール内の水平ベント管と異物捕獲設備とポンプストレーナとの関係を示した縦断面配置図である。
【図4】図1における異物捕獲設備に捕獲された異物の状況を示した図である。
【図5】本発明の他の実施例によるサプレッションプール内の水平ベント管と異物捕獲設備との関係を示した縦断面配置図である。
【図6】本発明の実施例における異物捕獲設備のサプレッションプール内での据付構造を示した異物捕獲設備部分の縦断面図である。
【符号の説明】
【0036】
1…炉心、2…原子炉圧力容器、3…上部ドライウェル、4…下部ドライウェル、5…サプレッションチェンバ、6…サプレッションプール、7…ベント管、7a…水平ベント管、8…クエンチャ、9…ポンプストレーナ、10…異物捕獲設備、11…原子炉格納容器、12…ダイヤフロムフロア、13…高圧炉心注水系ポンプ、14…高圧炉心注水系配管、15…残留熱除去系ポンプ、16…熱交換器、17…残留熱除去系配管、18…異物、19…真空破壊弁、20…主蒸気隔離弁、21…主蒸気配管、22,24,25…残留熱除去系統、23,26…高圧炉心注水系統、27…安全弁、28…ライナー、29…溶接部、30…溶接部保護材、31…コンクリート部、32…冷却水、33…ペデスタル、34…格納容器の壁、35…排気管、36…連通口。




 

 


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