原子炉施設および原子炉格納容器冷却システム
【課題】冷却材漏えい時に、原子炉格納容器外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給する。
【解決手段】漏えい時冷却システムは、炉心および原子炉冷却材を内包する原子炉容器２と、原子炉容器２を格納する原子炉格納容器４と、原子炉容器２からの原子炉冷却材の漏えい時に原子炉格納容器４を外部から冷却する漏えい時冷却システムとを備える原子施設において、原子炉格納容器４の外部壁面を冷却するための冷却用水を原子炉格納容器４の上方まで移送する冷却用水供給ポンプ１４１と、漏えいした原子炉冷却材からの熱を利用して冷却用水供給ポンプ１４１へ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、を有する。
【解決手段】漏えい時冷却システムは、炉心および原子炉冷却材を内包する原子炉容器２と、原子炉容器２を格納する原子炉格納容器４と、原子炉容器２からの原子炉冷却材の漏えい時に原子炉格納容器４を外部から冷却する漏えい時冷却システムとを備える原子施設において、原子炉格納容器４の外部壁面を冷却するための冷却用水を原子炉格納容器４の上方まで移送する冷却用水供給ポンプ１４１と、漏えいした原子炉冷却材からの熱を利用して冷却用水供給ポンプ１４１へ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉施設および原子炉格納容器冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントにおいて配管の破断等により冷却材が原子炉格納容器内へ放出された場合、冷却材は減圧によって高温の蒸気となるため原子炉格納容器内の圧力が上昇する。
【０００３】
このような場合に原子炉格納容器の圧力上昇を抑制し、健全性を確保するため、発生した蒸気を原子炉格納容器内の圧力抑制プールに誘導し凝縮させる方法や、格納容器スプレイ系によるスプレイ水により原子炉格納容器上部から内部に散水し、蒸気を凝縮させる方法が知られている（非特許文献１）。
【０００４】
これらの方法では、圧力抑制プールやスプレイ水に蓄積された熱はポンプ等の動的機器により、熱交換器を介して最終的に外部へ放出する必要がある。
【０００５】
これに対して、原子炉容器に原子炉冷却系配管が接続されており、これらを原子炉格納容器が格納している。原子炉格納容器と原子炉建屋の間には、原子炉格納容器を取り囲む形でアニュラス型の環状流路が設けられ、さらに原子炉格納容器の上部に上部冷却用水タンクが設置されている。
【０００６】
上部冷却用水タンクに連通する上部散水管から水を原子炉格納容器の上部表面へ散水する。水は重力によってそのまま原子炉格納容器の側面を流れ落ちる過程で壁面からの熱伝達によって蒸発する。この際に蒸発潜熱に相当する熱を原子炉格納容器の表面から奪い、蒸発した蒸気は、環状流路の下部から流入した空気とともに上昇して煙突から排出される。
【０００７】
これらの効果によって、動力源を用いることなく原子炉格納容器の内部を冷却、減圧することを可能とする構造が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８１３４１２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】原子力安全研究協会編、軽水炉発電所のあらまし、1992
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した原子炉格納容器の冷却構造は、原子炉格納容器の外面冷却のため、伝熱面積を比較的大きくとることができることと、重力によって散水するため、作動のための動力源を必要としない利点がある。
【００１１】
一方で、蒸発した水は煙突からそのまま外部放出されるため、冷却期間に必要な冷却用水を原子炉格納容器の上部にあらかじめ蓄えておく必要がある。
【００１２】
上部冷却用水タンクを大きくしようとすると、原子炉建屋の高さが高くなり原子炉建屋の重心も高くなり、建設性、耐震性の点で対策が必要となる。
【００１３】
一方、事故発生時には、約１週間は炉心からの崩壊熱が比較的大きいため、冷却用水を原子炉格納容器の外面に散水し、その蒸発潜熱によって除熱性能を確保する必要がある。
【００１４】
しかし前述のように耐震性の観点から、上部冷却用水タンクに確保できる容量は３日分程度である。それ以降の冷却用水は何らかの方法により外部より調達し、上部冷却用水タンクへ送水しなければならないという課題がある。
【００１５】
そこで本発明は、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するため、本発明は、炉心および原子炉冷却材を内包する原子炉容器と、前記原子炉容器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉容器からの前記原子炉冷却材の漏えい時に前記原子炉格納容器を外部から冷却する漏えい時冷却システムとを備える原子施設において、前記漏えい時冷却システムは、前記原子炉格納容器の外部壁面を冷却するための冷却用水を外部水源から前記原子炉格納容器の上方まで移送する冷却用水供給ポンプと、漏えいした前記原子炉冷却材からの熱を利用して前記冷却用水供給ポンプへ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、原子炉容器からの原子炉冷却材の漏えい時に原子炉格納容器を外部から冷却する格納容器冷却システムにおいて、前記原子炉格納容器の外部壁面を冷却するための冷却用水を前記原子炉格納容器の上方まで移送する冷却用水供給ポンプと、漏えいした前記原子炉冷却材からの熱を利用して前記冷却用水供給ポンプへ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、を備え、前記冷却用水ポンプ動力供給部は、前記原子炉格納容器内にあって前記原子炉冷却材からの熱を受けて蒸発する作動媒体を内包する蒸発器と、前記蒸発器からの作動媒体により駆動され前記冷却用水供給ポンプに動力を供給する冷却用水ポンプ駆動用タービンと、前記原子炉格納容器外部にあって前記外部への放熱によって前記作動媒体が凝縮する凝縮器と、前記蒸発器からの作動媒体により駆動され、前記凝縮器から凝縮した前記作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体移送ポンプと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第１の実施形態の構成を示す概念図である。
【図２】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第２の実施形態の構成を示す概念図である。
【図３】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第３の実施形態の構成を示す概念図である。
【図４】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第４の実施形態の構成を示す概念図である。
【図５】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第５の実施形態の構成を示す概念図である。
【図６】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第６の実施形態の構成を示す概念図である。
【図７】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第７の実施形態の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る原子炉格納容器冷却システムの実施形態について説明する。ここで、同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第１の実施形態の構成を示す概念図である。
【００２２】
原子炉容器２内に炉心１が設置され、原子炉容器２およびこれに接続する原子炉冷却系配管３内に原子炉冷却材が内包されている。原子炉容器２および原子炉冷却系配管３を原子炉格納容器４が格納しており、原子炉格納容器４は原子炉の通常運転時には密閉空間を構成する。
【００２３】
原子炉格納容器４の外周には、原子炉建屋５が設けられており、原子炉建屋５の下端部には吸気口７が例えば地面との間に形成されている。原子炉建屋５は上部で半径が縮小し、排気口８を形成する。原子炉格納容器４と原子炉建屋５の間は環状流路６が形成され、吸気口７、環状流路６および排気口８を通じて空気の流路を形成する。
【００２４】
原子炉格納容器４の上部には、上部冷却用水タンク１４３および原子炉格納容器４の外表面に冷却用水を散布するための上部散水管１４４が設けられている。上部散水管１４４には、原子炉の通常運転時には閉状態で、冷却材漏えい時には開状態となる散水弁１４５が設けられている。
【００２５】
上部冷却用水タンク１４３には原子炉の通常運転時に冷却用水が貯留されているが、冷却材漏えい時に、上部冷却用水タンク１４３内の冷却用水を補給するために、外部水源１５０から冷却用水を上部冷却用水タンク１４３に移送するための冷却用水供給ポンプ１４１および送水管１４２が設けられている。
【００２６】
ここで、外部水源１５０は、図示のような専用のタンクのようなものに限らず、冷却用水供給ポンプ１４１の入口に目詰り防止用のフィルタを用いる等の措置をすれば、貯水池、あるいは自然の河川や池等であってもよい。
【００２７】
冷却用水供給ポンプ１４１は、冷却用水ポンプ駆動タービン１２２により駆動される。作動媒体のサイクルは、原子炉格納容器４内の凝縮水を回収する原子炉格納容器内サンプ９の貯留水中に設けられた蒸発器１０１、原子炉格納容器４の外部に設けられた凝縮器１１１、作動媒体を循環させる作動媒体移送ポンプ１２１および作動媒体移送ポンプ１２１を駆動する作動媒体駆動タービン１２３を有する。
【００２８】
原子炉格納容器内サンプ９からは、原子炉容器２と接続し、原子炉格納容器内サンプ９から原子炉容器２側にドレン勾配有する戻り管１０が設けられている。また、戻り管１０には、原子炉の通常運転時に閉状態で漏えい時に開状態となる戻り弁１１が設けられている。なお、原子炉格納容器内サンプ９から原子炉容器２への凝縮水の戻りの経路は、原子炉格納容器内サンプ９が、炉心の冠水のために原子炉容器２に注水する低圧炉心注水系などの系統の取水源となっているような場合のように、別の系統の働きによって原子炉容器２に戻ることでもよい。
【００２９】
凝縮器１１１は、外部水源１５０に設けられている。なお、本実施形態では、冷却用水供給ポンプ１４１の取水源である外部水源１５０と同一の水源中に凝縮器１１１を設けているが、別の水源であってもよい。
【００３０】
ここで、作動媒体は、代替フロン類、アンモニア等の大気圧において１００℃以下の沸点を有する低沸点媒体である。
【００３１】
（作用）
原子炉冷却系配管３等から原子炉冷却材が漏えいする原子炉冷却材漏えい時には、原子炉格納容器４内に漏えいした原子炉冷却材は、減圧により破断蒸気となって原子炉格納容器４内に拡散し、原子炉格納容器４内に封じ込められた状態となる。
【００３２】
原子炉格納容器４の内部の温度が上昇すると、環状流路６内の空気が加熱され、自然対流によって、空気は、吸気口７から環状流路６に流入して環状流路６内を上昇し、排気口８から外部に放出される。
【００３３】
原子炉格納容器４の内圧が上昇すると、上部冷却用水タンク１４３から原子炉格納容器４の外面に冷却用水が散水されるため、内部の破断流蒸気は原子炉格納容器４の内壁で凝縮し、そのまま凝縮水として内壁をつたって落下し、原子炉格納容器内サンプ９に集積する。原子炉容器内サンプ９と原子炉容器２の間を結ぶ戻り管１０に設置された戻り弁１１は、原子炉冷却材漏えい時には開状態となるため、原子炉格納容器内サンプ９に集積した凝縮水は重力により原子炉容器２内へ戻る。原子炉容器２内の原子炉冷却材は、炉心１からの崩壊熱のため、長期に加熱される。
【００３４】
原子炉格納容器内サンプ９内に集積している凝縮水は、原子炉格納容器内サンプ９内に設置された蒸発器１０１の内部の低沸点媒体を加熱するため、蒸発器１０１内の低沸点媒体は蒸発する。発生した低沸点媒体の蒸気は蒸発器１０１出口から冷却用水ポンプ駆動タービン１２２および作動媒体ポンプ駆動タービン１２３に導かれ、冷却用水ポンプ駆動タービン１２２および作動媒体ポンプ駆動タービン１２３を駆動する。
【００３５】
冷却用水ポンプ駆動タービン１２２および作動媒体ポンプ駆動タービン１２３で仕事をした低沸点媒体は、外部水源１５０内の凝縮器１１１で冷却され凝縮し、作動媒体移送ポンプ１２１によって蒸発器１０１へ送られる。
【００３６】
冷却用水ポンプ駆動タービン１２２により駆動された冷却用水供給ポンプ１４１は、外部水源１５０から取水した冷却用水を送水管１４２を介して上部冷却用水タンク１４３に供給する。
【００３７】
以上の構成により、原子炉格納容器４の外面冷却に必要な冷却水を、内部の炉心１の崩壊熱に由来する熱を用いて格納容器上部へ送水することができる。それにより上部冷却水タンク１４３の容量は、原子炉冷却材の漏洩直後から、凝縮水が原子炉格納容器サンプ９に溜まり、蒸発器１０１内の低沸点媒体を加熱できるようになるまでの冷却に必要な容量に縮小することができる。
【００３８】
本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００３９】
また、上部冷却用水タンク１４３が設けられていることにより、冷却材漏えい直後から、散水弁１４５を開くことにより、上部冷却用水タンク１４３に貯留していた冷却用水を自然落下により原子炉格納容器４の外面に上部から散水することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、冷却材漏えいの発生直後から、上部冷却用水タンク１４３からの冷却用水の重力落下により原子炉格納容器４の外面に上部から散水することができる。また、原子炉格納容器内サンプ９に漏えいした原子炉冷却材が溜まった段階から、その熱を回収して冷却用水ポンプ駆動タービン１２２が冷却用水供給ポンプ１４１を駆動することにより、上部冷却用水タンク１４３の容量を超えて冷却を行うことができる。
【００４１】
［第２の実施形態］
図２は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第２の実施形態の構成を示す概念図である。
【００４２】
本実施形態は第１の実施形態の変形であり、図示のように、第１の実施形態で設けられている上部用水タンク１４３が設けられておらず、冷却用水供給ポンプ１４１が、外部水源１５０からの冷却用水を、原子炉格納容器４の上部に供給する方式である。
【００４３】
この場合においても、本実施形態では、冷却材漏えいの発生後、原子炉格納容器内サンプ９に漏えいした原子炉冷却材が溜まった段階から、その熱を回収して冷却用水ポンプ駆動タービン１２２が冷却用水供給ポンプ１４１を駆動することにより、第１の実施形態と同様の長期の冷却効果を得ることができる。
【００４４】
［第３の実施形態］
図３は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第３の実施形態の構成を示す概念図である。
【００４５】
本実施形態は第１の実施形態の変形であり、作動媒体移送ポンプ１２１の駆動方式が異なっている。すなわち、冷却用水供給ポンプ１４１を駆動する冷却用水ポンプ駆動タービン１２２の軸に作動媒体移送ポンプ１２１が直結し、あるいはギアー等を介して機械的に結合している。作動媒体により駆動されるタービンの容量が第１の実施形態の場合に比べて大きくなるため、その分タービン効率が向上する。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００４７】
［第４の実施形態］
図４は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第４の実施形態の構成を示す概念図である。
【００４８】
本実施形態は第３の実施形態の変形であり、冷却用水供給ポンプ１４１および作動媒体移送ポンプ１２１は、冷却用水ポンプ駆動タービン１２２により駆動される発電機１２４から電力の供給を受ける。すなわち、崩壊熱により加熱された原子炉冷却材から作動媒体が受け取った熱エネルギを電気エネルギに変換する。
【００４９】
冷却用水供給ポンプ１４１および作動媒体移送ポンプ１２１の駆動源が電力であることにより、ケーブルの引き回しにより電力を供給できるため、配置上の制約が減り、また、制御上も有利である。さらに、崩壊熱が大きい段階では、プラント内部の電動駆動の他機器への電力供給源あるいは計装電源として活用することが可能となる。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００５１】
［第５の実施形態］
図５は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第５の実施形態の構成を示す概念図である。
【００５２】
本実施形態は第１の実施形態の変形であり、凝縮器１１１が原子炉格納容器４と原子炉建屋５の間に形成された環状流路６に設けられている。
【００５３】
原子炉格納容器４の内部の温度の上昇により、環状流路６に空気の上昇流が形成されることから、凝縮器１１１内の作動媒体と環状流路６内の空気の上昇流との熱交換により、凝縮器１１１内の作動媒体が冷却され、第１の実施形態と同様の効果をもたらす。
【００５４】
また、外部水源１５０は冷却用水供給ポンプ１４１で取水できるものであればよく、河川水や地下水など、凝縮器１１１の設置が困難な水源も適用することが可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００５６】
［第６の実施形態］
図６は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第６の実施形態の構成を示す概念図である。
【００５７】
本実施形態は第５の実施形態の変形であり、第５の実施形態では凝縮器１１１が環状流路６内に設けられているのに対して、本実施形態では冷却塔１１２内に設けられている。冷却塔１１２は、原子炉建屋５の外側に配置されており、空気の自然対流により冷却を行う。
【００５８】
この場合は、原子炉格納容器４内の温度によらず冷却効果があることから、融通性のある設計ができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００６０】
［第７の実施形態］
図７は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第７の実施形態の構成を示す概念図である。
【００６１】
蒸発・凝縮器１０２が原子炉容器２より高い位置に設置されている。蒸発・凝縮器１０２と原子炉容器２の間は入口配管１３２および出口配管１３３により接続され、入口配管１３２には入口弁１３４が、出口配管１３３には出口弁１３５が設けられている。入口弁１３４および出口弁１３５は原子炉格納容器４の外部から操作が可能である。
【００６２】
熱交換器である蒸発・凝縮器１０２の管側は入口配管１３２と出口配管１３３に接続され蒸気状態の原子炉冷却材が凝縮し、胴側は作動媒体が流れ原子炉冷却材から受けた熱により蒸発する構成であり、構造上有利であることから原子炉冷却材が流れる領域を管としている。
【００６３】
冷却材漏えい時には、入口弁１３４および出口弁１３５を開状態とすることにより、原子炉容器２内の原子炉冷却材を入口配管１３２を通じて蒸発・凝縮器１０２内に誘導し、蒸発・凝縮器１０２内部の作動媒体を蒸発させ、冷却用水ポンプ駆動タービン１２２および作動媒体ポンプ駆動タービン１２３へ誘導する。
【００６４】
蒸発・凝縮器１０２において熱交換を行った原子炉冷却材は、温度低下もしくは凝縮に伴う密度差によって蒸発・凝縮器１０２から出口配管１３３を通じて原子炉容器２内に戻る。
【００６５】
なお、本構成では、作動媒体を冷却用水供給ポンプ１４１の駆動用に使用するだけでなく、原子炉冷却材の原子炉格納容器４内への漏洩が起こっていない場合でも、作動媒体を蒸発・凝縮器１０２にて蒸発させることにより、原子炉容器２内の炉心１で発生する崩壊熱の除去に活用することが可能である。
【００６６】
以上のように、本実施形態によれば、漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００６７】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、各実施形態では、水を冷却材に使用する原子炉について説明したが、冷却材として、溶融金属やガスを使用する原子炉についても適用できる。
【００６８】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。例えば、凝縮器１１１の冷却方式と、蒸発器１０１の加熱方式は各実施形態のものを組み合わせてもよいし、複数の方式を併用してもよい。
【００６９】
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、作動媒体を使用してのポンプの駆動方式は、タービンについて説明したが、これと同等のものを使用してもよい。
【００７０】
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・炉心
２・・・原子炉容器
３・・・原子炉冷却系配管
４・・・原子炉格納容器
５・・・原子炉建屋
６・・・環状流路
７・・・吸気口
８・・・排気口
９・・・原子炉格納容器内サンプ
１０・・・戻り管
１１・・・戻り弁
１０１・・・蒸発器
１０２・・・蒸発・凝縮器
１１１・・・凝縮器
１１２・・・冷却塔
１２１・・・作動媒体移送ポンプ
１２２・・・冷却用水ポンプ駆動タービン
１２３・・・作動媒体ポンプ駆動タービン
１２４・・・発電機
１３１・・・伝熱管
１３２・・・入口配管
１３３・・・出口配管
１３４・・・入口弁
１３５・・・出口弁
１４１・・・冷却用水供給ポンプ
１４２・・・送水管
１４３・・・上部冷却用水タンク
１４４・・・上部散水管
１４５・・・散水弁
１５０・・・外部水源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉施設および原子炉格納容器冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントにおいて配管の破断等により冷却材が原子炉格納容器内へ放出された場合、冷却材は減圧によって高温の蒸気となるため原子炉格納容器内の圧力が上昇する。
【０００３】
このような場合に原子炉格納容器の圧力上昇を抑制し、健全性を確保するため、発生した蒸気を原子炉格納容器内の圧力抑制プールに誘導し凝縮させる方法や、格納容器スプレイ系によるスプレイ水により原子炉格納容器上部から内部に散水し、蒸気を凝縮させる方法が知られている（非特許文献１）。
【０００４】
これらの方法では、圧力抑制プールやスプレイ水に蓄積された熱はポンプ等の動的機器により、熱交換器を介して最終的に外部へ放出する必要がある。
【０００５】
これに対して、原子炉容器に原子炉冷却系配管が接続されており、これらを原子炉格納容器が格納している。原子炉格納容器と原子炉建屋の間には、原子炉格納容器を取り囲む形でアニュラス型の環状流路が設けられ、さらに原子炉格納容器の上部に上部冷却用水タンクが設置されている。
【０００６】
上部冷却用水タンクに連通する上部散水管から水を原子炉格納容器の上部表面へ散水する。水は重力によってそのまま原子炉格納容器の側面を流れ落ちる過程で壁面からの熱伝達によって蒸発する。この際に蒸発潜熱に相当する熱を原子炉格納容器の表面から奪い、蒸発した蒸気は、環状流路の下部から流入した空気とともに上昇して煙突から排出される。
【０００７】
これらの効果によって、動力源を用いることなく原子炉格納容器の内部を冷却、減圧することを可能とする構造が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８１３４１２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】原子力安全研究協会編、軽水炉発電所のあらまし、1992
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した原子炉格納容器の冷却構造は、原子炉格納容器の外面冷却のため、伝熱面積を比較的大きくとることができることと、重力によって散水するため、作動のための動力源を必要としない利点がある。
【００１１】
一方で、蒸発した水は煙突からそのまま外部放出されるため、冷却期間に必要な冷却用水を原子炉格納容器の上部にあらかじめ蓄えておく必要がある。
【００１２】
上部冷却用水タンクを大きくしようとすると、原子炉建屋の高さが高くなり原子炉建屋の重心も高くなり、建設性、耐震性の点で対策が必要となる。
【００１３】
一方、事故発生時には、約１週間は炉心からの崩壊熱が比較的大きいため、冷却用水を原子炉格納容器の外面に散水し、その蒸発潜熱によって除熱性能を確保する必要がある。
【００１４】
しかし前述のように耐震性の観点から、上部冷却用水タンクに確保できる容量は３日分程度である。それ以降の冷却用水は何らかの方法により外部より調達し、上部冷却用水タンクへ送水しなければならないという課題がある。
【００１５】
そこで本発明は、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するため、本発明は、炉心および原子炉冷却材を内包する原子炉容器と、前記原子炉容器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉容器からの前記原子炉冷却材の漏えい時に前記原子炉格納容器を外部から冷却する漏えい時冷却システムとを備える原子施設において、前記漏えい時冷却システムは、前記原子炉格納容器の外部壁面を冷却するための冷却用水を外部水源から前記原子炉格納容器の上方まで移送する冷却用水供給ポンプと、漏えいした前記原子炉冷却材からの熱を利用して前記冷却用水供給ポンプへ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、原子炉容器からの原子炉冷却材の漏えい時に原子炉格納容器を外部から冷却する格納容器冷却システムにおいて、前記原子炉格納容器の外部壁面を冷却するための冷却用水を前記原子炉格納容器の上方まで移送する冷却用水供給ポンプと、漏えいした前記原子炉冷却材からの熱を利用して前記冷却用水供給ポンプへ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、を備え、前記冷却用水ポンプ動力供給部は、前記原子炉格納容器内にあって前記原子炉冷却材からの熱を受けて蒸発する作動媒体を内包する蒸発器と、前記蒸発器からの作動媒体により駆動され前記冷却用水供給ポンプに動力を供給する冷却用水ポンプ駆動用タービンと、前記原子炉格納容器外部にあって前記外部への放熱によって前記作動媒体が凝縮する凝縮器と、前記蒸発器からの作動媒体により駆動され、前記凝縮器から凝縮した前記作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体移送ポンプと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第１の実施形態の構成を示す概念図である。
【図２】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第２の実施形態の構成を示す概念図である。
【図３】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第３の実施形態の構成を示す概念図である。
【図４】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第４の実施形態の構成を示す概念図である。
【図５】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第５の実施形態の構成を示す概念図である。
【図６】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第６の実施形態の構成を示す概念図である。
【図７】本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第７の実施形態の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る原子炉格納容器冷却システムの実施形態について説明する。ここで、同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第１の実施形態の構成を示す概念図である。
【００２２】
原子炉容器２内に炉心１が設置され、原子炉容器２およびこれに接続する原子炉冷却系配管３内に原子炉冷却材が内包されている。原子炉容器２および原子炉冷却系配管３を原子炉格納容器４が格納しており、原子炉格納容器４は原子炉の通常運転時には密閉空間を構成する。
【００２３】
原子炉格納容器４の外周には、原子炉建屋５が設けられており、原子炉建屋５の下端部には吸気口７が例えば地面との間に形成されている。原子炉建屋５は上部で半径が縮小し、排気口８を形成する。原子炉格納容器４と原子炉建屋５の間は環状流路６が形成され、吸気口７、環状流路６および排気口８を通じて空気の流路を形成する。
【００２４】
原子炉格納容器４の上部には、上部冷却用水タンク１４３および原子炉格納容器４の外表面に冷却用水を散布するための上部散水管１４４が設けられている。上部散水管１４４には、原子炉の通常運転時には閉状態で、冷却材漏えい時には開状態となる散水弁１４５が設けられている。
【００２５】
上部冷却用水タンク１４３には原子炉の通常運転時に冷却用水が貯留されているが、冷却材漏えい時に、上部冷却用水タンク１４３内の冷却用水を補給するために、外部水源１５０から冷却用水を上部冷却用水タンク１４３に移送するための冷却用水供給ポンプ１４１および送水管１４２が設けられている。
【００２６】
ここで、外部水源１５０は、図示のような専用のタンクのようなものに限らず、冷却用水供給ポンプ１４１の入口に目詰り防止用のフィルタを用いる等の措置をすれば、貯水池、あるいは自然の河川や池等であってもよい。
【００２７】
冷却用水供給ポンプ１４１は、冷却用水ポンプ駆動タービン１２２により駆動される。作動媒体のサイクルは、原子炉格納容器４内の凝縮水を回収する原子炉格納容器内サンプ９の貯留水中に設けられた蒸発器１０１、原子炉格納容器４の外部に設けられた凝縮器１１１、作動媒体を循環させる作動媒体移送ポンプ１２１および作動媒体移送ポンプ１２１を駆動する作動媒体駆動タービン１２３を有する。
【００２８】
原子炉格納容器内サンプ９からは、原子炉容器２と接続し、原子炉格納容器内サンプ９から原子炉容器２側にドレン勾配有する戻り管１０が設けられている。また、戻り管１０には、原子炉の通常運転時に閉状態で漏えい時に開状態となる戻り弁１１が設けられている。なお、原子炉格納容器内サンプ９から原子炉容器２への凝縮水の戻りの経路は、原子炉格納容器内サンプ９が、炉心の冠水のために原子炉容器２に注水する低圧炉心注水系などの系統の取水源となっているような場合のように、別の系統の働きによって原子炉容器２に戻ることでもよい。
【００２９】
凝縮器１１１は、外部水源１５０に設けられている。なお、本実施形態では、冷却用水供給ポンプ１４１の取水源である外部水源１５０と同一の水源中に凝縮器１１１を設けているが、別の水源であってもよい。
【００３０】
ここで、作動媒体は、代替フロン類、アンモニア等の大気圧において１００℃以下の沸点を有する低沸点媒体である。
【００３１】
（作用）
原子炉冷却系配管３等から原子炉冷却材が漏えいする原子炉冷却材漏えい時には、原子炉格納容器４内に漏えいした原子炉冷却材は、減圧により破断蒸気となって原子炉格納容器４内に拡散し、原子炉格納容器４内に封じ込められた状態となる。
【００３２】
原子炉格納容器４の内部の温度が上昇すると、環状流路６内の空気が加熱され、自然対流によって、空気は、吸気口７から環状流路６に流入して環状流路６内を上昇し、排気口８から外部に放出される。
【００３３】
原子炉格納容器４の内圧が上昇すると、上部冷却用水タンク１４３から原子炉格納容器４の外面に冷却用水が散水されるため、内部の破断流蒸気は原子炉格納容器４の内壁で凝縮し、そのまま凝縮水として内壁をつたって落下し、原子炉格納容器内サンプ９に集積する。原子炉容器内サンプ９と原子炉容器２の間を結ぶ戻り管１０に設置された戻り弁１１は、原子炉冷却材漏えい時には開状態となるため、原子炉格納容器内サンプ９に集積した凝縮水は重力により原子炉容器２内へ戻る。原子炉容器２内の原子炉冷却材は、炉心１からの崩壊熱のため、長期に加熱される。
【００３４】
原子炉格納容器内サンプ９内に集積している凝縮水は、原子炉格納容器内サンプ９内に設置された蒸発器１０１の内部の低沸点媒体を加熱するため、蒸発器１０１内の低沸点媒体は蒸発する。発生した低沸点媒体の蒸気は蒸発器１０１出口から冷却用水ポンプ駆動タービン１２２および作動媒体ポンプ駆動タービン１２３に導かれ、冷却用水ポンプ駆動タービン１２２および作動媒体ポンプ駆動タービン１２３を駆動する。
【００３５】
冷却用水ポンプ駆動タービン１２２および作動媒体ポンプ駆動タービン１２３で仕事をした低沸点媒体は、外部水源１５０内の凝縮器１１１で冷却され凝縮し、作動媒体移送ポンプ１２１によって蒸発器１０１へ送られる。
【００３６】
冷却用水ポンプ駆動タービン１２２により駆動された冷却用水供給ポンプ１４１は、外部水源１５０から取水した冷却用水を送水管１４２を介して上部冷却用水タンク１４３に供給する。
【００３７】
以上の構成により、原子炉格納容器４の外面冷却に必要な冷却水を、内部の炉心１の崩壊熱に由来する熱を用いて格納容器上部へ送水することができる。それにより上部冷却水タンク１４３の容量は、原子炉冷却材の漏洩直後から、凝縮水が原子炉格納容器サンプ９に溜まり、蒸発器１０１内の低沸点媒体を加熱できるようになるまでの冷却に必要な容量に縮小することができる。
【００３８】
本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００３９】
また、上部冷却用水タンク１４３が設けられていることにより、冷却材漏えい直後から、散水弁１４５を開くことにより、上部冷却用水タンク１４３に貯留していた冷却用水を自然落下により原子炉格納容器４の外面に上部から散水することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、冷却材漏えいの発生直後から、上部冷却用水タンク１４３からの冷却用水の重力落下により原子炉格納容器４の外面に上部から散水することができる。また、原子炉格納容器内サンプ９に漏えいした原子炉冷却材が溜まった段階から、その熱を回収して冷却用水ポンプ駆動タービン１２２が冷却用水供給ポンプ１４１を駆動することにより、上部冷却用水タンク１４３の容量を超えて冷却を行うことができる。
【００４１】
［第２の実施形態］
図２は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第２の実施形態の構成を示す概念図である。
【００４２】
本実施形態は第１の実施形態の変形であり、図示のように、第１の実施形態で設けられている上部用水タンク１４３が設けられておらず、冷却用水供給ポンプ１４１が、外部水源１５０からの冷却用水を、原子炉格納容器４の上部に供給する方式である。
【００４３】
この場合においても、本実施形態では、冷却材漏えいの発生後、原子炉格納容器内サンプ９に漏えいした原子炉冷却材が溜まった段階から、その熱を回収して冷却用水ポンプ駆動タービン１２２が冷却用水供給ポンプ１４１を駆動することにより、第１の実施形態と同様の長期の冷却効果を得ることができる。
【００４４】
［第３の実施形態］
図３は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第３の実施形態の構成を示す概念図である。
【００４５】
本実施形態は第１の実施形態の変形であり、作動媒体移送ポンプ１２１の駆動方式が異なっている。すなわち、冷却用水供給ポンプ１４１を駆動する冷却用水ポンプ駆動タービン１２２の軸に作動媒体移送ポンプ１２１が直結し、あるいはギアー等を介して機械的に結合している。作動媒体により駆動されるタービンの容量が第１の実施形態の場合に比べて大きくなるため、その分タービン効率が向上する。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００４７】
［第４の実施形態］
図４は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第４の実施形態の構成を示す概念図である。
【００４８】
本実施形態は第３の実施形態の変形であり、冷却用水供給ポンプ１４１および作動媒体移送ポンプ１２１は、冷却用水ポンプ駆動タービン１２２により駆動される発電機１２４から電力の供給を受ける。すなわち、崩壊熱により加熱された原子炉冷却材から作動媒体が受け取った熱エネルギを電気エネルギに変換する。
【００４９】
冷却用水供給ポンプ１４１および作動媒体移送ポンプ１２１の駆動源が電力であることにより、ケーブルの引き回しにより電力を供給できるため、配置上の制約が減り、また、制御上も有利である。さらに、崩壊熱が大きい段階では、プラント内部の電動駆動の他機器への電力供給源あるいは計装電源として活用することが可能となる。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００５１】
［第５の実施形態］
図５は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第５の実施形態の構成を示す概念図である。
【００５２】
本実施形態は第１の実施形態の変形であり、凝縮器１１１が原子炉格納容器４と原子炉建屋５の間に形成された環状流路６に設けられている。
【００５３】
原子炉格納容器４の内部の温度の上昇により、環状流路６に空気の上昇流が形成されることから、凝縮器１１１内の作動媒体と環状流路６内の空気の上昇流との熱交換により、凝縮器１１１内の作動媒体が冷却され、第１の実施形態と同様の効果をもたらす。
【００５４】
また、外部水源１５０は冷却用水供給ポンプ１４１で取水できるものであればよく、河川水や地下水など、凝縮器１１１の設置が困難な水源も適用することが可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００５６】
［第６の実施形態］
図６は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第６の実施形態の構成を示す概念図である。
【００５７】
本実施形態は第５の実施形態の変形であり、第５の実施形態では凝縮器１１１が環状流路６内に設けられているのに対して、本実施形態では冷却塔１１２内に設けられている。冷却塔１１２は、原子炉建屋５の外側に配置されており、空気の自然対流により冷却を行う。
【００５８】
この場合は、原子炉格納容器４内の温度によらず冷却効果があることから、融通性のある設計ができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、冷却材漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００６０】
［第７の実施形態］
図７は、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の第７の実施形態の構成を示す概念図である。
【００６１】
蒸発・凝縮器１０２が原子炉容器２より高い位置に設置されている。蒸発・凝縮器１０２と原子炉容器２の間は入口配管１３２および出口配管１３３により接続され、入口配管１３２には入口弁１３４が、出口配管１３３には出口弁１３５が設けられている。入口弁１３４および出口弁１３５は原子炉格納容器４の外部から操作が可能である。
【００６２】
熱交換器である蒸発・凝縮器１０２の管側は入口配管１３２と出口配管１３３に接続され蒸気状態の原子炉冷却材が凝縮し、胴側は作動媒体が流れ原子炉冷却材から受けた熱により蒸発する構成であり、構造上有利であることから原子炉冷却材が流れる領域を管としている。
【００６３】
冷却材漏えい時には、入口弁１３４および出口弁１３５を開状態とすることにより、原子炉容器２内の原子炉冷却材を入口配管１３２を通じて蒸発・凝縮器１０２内に誘導し、蒸発・凝縮器１０２内部の作動媒体を蒸発させ、冷却用水ポンプ駆動タービン１２２および作動媒体ポンプ駆動タービン１２３へ誘導する。
【００６４】
蒸発・凝縮器１０２において熱交換を行った原子炉冷却材は、温度低下もしくは凝縮に伴う密度差によって蒸発・凝縮器１０２から出口配管１３３を通じて原子炉容器２内に戻る。
【００６５】
なお、本構成では、作動媒体を冷却用水供給ポンプ１４１の駆動用に使用するだけでなく、原子炉冷却材の原子炉格納容器４内への漏洩が起こっていない場合でも、作動媒体を蒸発・凝縮器１０２にて蒸発させることにより、原子炉容器２内の炉心１で発生する崩壊熱の除去に活用することが可能である。
【００６６】
以上のように、本実施形態によれば、漏えい時に、原子炉格納容器４の外面に上部から散水する場合に、冷却用水を外部の動力源を用いずに補給することができる。
【００６７】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、各実施形態では、水を冷却材に使用する原子炉について説明したが、冷却材として、溶融金属やガスを使用する原子炉についても適用できる。
【００６８】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。例えば、凝縮器１１１の冷却方式と、蒸発器１０１の加熱方式は各実施形態のものを組み合わせてもよいし、複数の方式を併用してもよい。
【００６９】
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、作動媒体を使用してのポンプの駆動方式は、タービンについて説明したが、これと同等のものを使用してもよい。
【００７０】
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・炉心
２・・・原子炉容器
３・・・原子炉冷却系配管
４・・・原子炉格納容器
５・・・原子炉建屋
６・・・環状流路
７・・・吸気口
８・・・排気口
９・・・原子炉格納容器内サンプ
１０・・・戻り管
１１・・・戻り弁
１０１・・・蒸発器
１０２・・・蒸発・凝縮器
１１１・・・凝縮器
１１２・・・冷却塔
１２１・・・作動媒体移送ポンプ
１２２・・・冷却用水ポンプ駆動タービン
１２３・・・作動媒体ポンプ駆動タービン
１２４・・・発電機
１３１・・・伝熱管
１３２・・・入口配管
１３３・・・出口配管
１３４・・・入口弁
１３５・・・出口弁
１４１・・・冷却用水供給ポンプ
１４２・・・送水管
１４３・・・上部冷却用水タンク
１４４・・・上部散水管
１４５・・・散水弁
１５０・・・外部水源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心および原子炉冷却材を内包する原子炉容器と、前記原子炉容器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉容器からの前記原子炉冷却材の漏えい時に前記原子炉格納容器を外部から冷却する漏えい時冷却システムとを備える原子施設において、
前記漏えい時冷却システムは、
前記原子炉格納容器の外部壁面を冷却するための冷却用水を外部水源から前記原子炉格納容器の上方まで移送する冷却用水供給ポンプと、
漏えいした前記原子炉冷却材からの熱を利用して前記冷却用水供給ポンプへ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、
を有することを特徴とする原子炉施設。
【請求項２】
前記冷却用水ポンプ動力供給部は、
前記原子炉格納容器内にあって前記原子炉冷却材からの熱を受けて蒸発する作動媒体を内包する蒸発器と、
前記蒸発器からの作動媒体により駆動され前記冷却用水供給ポンプに動力を供給する冷却用水ポンプ駆動タービンと、
前記原子炉格納容器外部にあって外部への放熱によって前記作動媒体が凝縮する凝縮器と、
前記蒸発器からの作動媒体により駆動され、前記凝縮器から凝縮した前記作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体移送ポンプと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の原子炉施設。
【請求項３】
前記作動媒体移送ポンプは、前記冷却用水ポンプ駆動タービンと機械的に連結して駆動されることを特徴とする請求項２に記載の原子炉施設。
【請求項４】
前記作動媒体移送ポンプは、前記作動媒体により駆動される作動媒体ポンプ駆動タービンにより駆動されることを特徴とする請求項２に記載の原子炉施設。
【請求項５】
前記作動媒体移送ポンプは、前記冷却用水ポンプ駆動タービンによって駆動される発電機から電力の供給を受けて駆動されることを特徴とする請求項２に記載の原子炉施設。
【請求項６】
前記凝縮器は、前記外部水源に放熱することを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項７】
前記凝縮器は、前記原子炉格納容器外面と原子炉建屋の間の空気流路内に配設されることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項８】
前記凝縮器は、原子炉建屋外部に設けられた建屋空調系の冷却塔内に配設されることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項９】
前記蒸発器は、前記原子炉格納容器内に設けられた原子炉格納容器内の凝縮水を回収するサンプタンク内に配設されることを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項１０】
前記原子炉容器と前記蒸発器とを接続する蒸発器入口配管および蒸発器出口配管と、
前記蒸発器入口配管および前記蒸発器出口配管のそれぞれに配設された格納容器外側から操作可能な入口弁および出口弁と、
をさらに備え、
前記蒸発器は、前記原子炉容器よりも高い位置に配設される、
ことを特徴とする請求項２ないし請求項９のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項１１】
原子炉容器からの原子炉冷却材の漏えい時に原子炉格納容器を外部から冷却する格納容器冷却システムにおいて、
前記原子炉格納容器の外部壁面を冷却するための冷却用水を前記原子炉格納容器の上方まで移送する冷却用水供給ポンプと、
漏えいした前記原子炉冷却材からの熱を利用して前記冷却用水供給ポンプへ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、
を備え、
前記冷却用水ポンプ動力供給部は、
前記原子炉格納容器内にあって前記原子炉冷却材からの熱を受けて蒸発する作動媒体を内包する蒸発器と、
前記蒸発器からの作動媒体により駆動され前記冷却用水供給ポンプに動力を供給する冷却用水ポンプ駆動用タービンと、
前記原子炉格納容器外部にあって前記外部への放熱によって前記作動媒体が凝縮する凝縮器と、
前記蒸発器からの作動媒体により駆動され、前記凝縮器から凝縮した前記作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体移送ポンプと、
を有することを特徴とする原子炉格納容器冷却システム。
【請求項１】
炉心および原子炉冷却材を内包する原子炉容器と、前記原子炉容器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉容器からの前記原子炉冷却材の漏えい時に前記原子炉格納容器を外部から冷却する漏えい時冷却システムとを備える原子施設において、
前記漏えい時冷却システムは、
前記原子炉格納容器の外部壁面を冷却するための冷却用水を外部水源から前記原子炉格納容器の上方まで移送する冷却用水供給ポンプと、
漏えいした前記原子炉冷却材からの熱を利用して前記冷却用水供給ポンプへ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、
を有することを特徴とする原子炉施設。
【請求項２】
前記冷却用水ポンプ動力供給部は、
前記原子炉格納容器内にあって前記原子炉冷却材からの熱を受けて蒸発する作動媒体を内包する蒸発器と、
前記蒸発器からの作動媒体により駆動され前記冷却用水供給ポンプに動力を供給する冷却用水ポンプ駆動タービンと、
前記原子炉格納容器外部にあって外部への放熱によって前記作動媒体が凝縮する凝縮器と、
前記蒸発器からの作動媒体により駆動され、前記凝縮器から凝縮した前記作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体移送ポンプと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の原子炉施設。
【請求項３】
前記作動媒体移送ポンプは、前記冷却用水ポンプ駆動タービンと機械的に連結して駆動されることを特徴とする請求項２に記載の原子炉施設。
【請求項４】
前記作動媒体移送ポンプは、前記作動媒体により駆動される作動媒体ポンプ駆動タービンにより駆動されることを特徴とする請求項２に記載の原子炉施設。
【請求項５】
前記作動媒体移送ポンプは、前記冷却用水ポンプ駆動タービンによって駆動される発電機から電力の供給を受けて駆動されることを特徴とする請求項２に記載の原子炉施設。
【請求項６】
前記凝縮器は、前記外部水源に放熱することを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項７】
前記凝縮器は、前記原子炉格納容器外面と原子炉建屋の間の空気流路内に配設されることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項８】
前記凝縮器は、原子炉建屋外部に設けられた建屋空調系の冷却塔内に配設されることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項９】
前記蒸発器は、前記原子炉格納容器内に設けられた原子炉格納容器内の凝縮水を回収するサンプタンク内に配設されることを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項１０】
前記原子炉容器と前記蒸発器とを接続する蒸発器入口配管および蒸発器出口配管と、
前記蒸発器入口配管および前記蒸発器出口配管のそれぞれに配設された格納容器外側から操作可能な入口弁および出口弁と、
をさらに備え、
前記蒸発器は、前記原子炉容器よりも高い位置に配設される、
ことを特徴とする請求項２ないし請求項９のいずれか一項に記載の原子炉施設。
【請求項１１】
原子炉容器からの原子炉冷却材の漏えい時に原子炉格納容器を外部から冷却する格納容器冷却システムにおいて、
前記原子炉格納容器の外部壁面を冷却するための冷却用水を前記原子炉格納容器の上方まで移送する冷却用水供給ポンプと、
漏えいした前記原子炉冷却材からの熱を利用して前記冷却用水供給ポンプへ動力を供給する冷却用水ポンプ動力供給部と、
を備え、
前記冷却用水ポンプ動力供給部は、
前記原子炉格納容器内にあって前記原子炉冷却材からの熱を受けて蒸発する作動媒体を内包する蒸発器と、
前記蒸発器からの作動媒体により駆動され前記冷却用水供給ポンプに動力を供給する冷却用水ポンプ駆動用タービンと、
前記原子炉格納容器外部にあって前記外部への放熱によって前記作動媒体が凝縮する凝縮器と、
前記蒸発器からの作動媒体により駆動され、前記凝縮器から凝縮した前記作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体移送ポンプと、
を有することを特徴とする原子炉格納容器冷却システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９６９２８（Ｐ２０１３−９６９２８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１９３１（Ｐ２０１１−２４１９３１）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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