JP2003240888A - 原子炉格納容器冷却設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉の配管破断等の事故時に、サプレション
プール表面温度の上昇を抑制し、格納容器圧力の上昇を
抑制する。 【解決手段】格納容器１２の上方に設けられた大気開放
の冷却水プール７と、冷却水プール内の熱交換器４と、
熱交換器の上部の蒸気室３と、熱交換器の下部の水室５
と、ドライウェル８と蒸気室を接続する第１の配管２
と、水室の底部とサプレッションプールを接続する第２
の配管１３と、水室の空間部とサプレッションプールを
接続する第３の配管１４と、を有する。ドライウェルと
サプレッションプールは圧力抑制ベント管９で連絡さ
れ、圧力抑制ベント管は、サプレッションプールと連絡
するベント管開口３０を有し、第３の配管のサプレショ
ンプール内での開放口が、ベント管開口より高く、第２
の配管のサプレションプール内での開放口がベント管開
口より低い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉の事故時に
発生する崩壊熱を除去して原子炉の安全を確保するため
の原子炉格納容器冷却設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、苛酷事故対策として静的な格納容
器冷却系を採用した原子力プラントとして、図７に示す
ような原子力プラント概念が提案されている。この内容
は、"COST REDUCTION AND SAFETY DESIGN FEATURES OF
ABWR-II" F. Koh, K. Moriya,T. Anegawa, IAEA Adviso
ry Group Meeting on Optimization technology, safet
y and economics of water cooled reactors, Vienna,
Austria, December 2000 に開示されている。

【０００３】図７において、原子炉圧力容器１を取り囲
むようにして格納容器１２が設けられている。格納容器
１２は、炉心溶融事故を含む事故時に放射性物質の大気
への放出を十分に低い量に抑えるためのものである。格
納容器１２は、原子炉圧力容器１を含むドライウェル８
と、サプレッションチェンバ（圧力抑制室）１１からな
る。サプレッションチェンバ１１は環状の空間であっ
て、その内部にはサプレッションプール（圧力抑制プー
ル）１０があり、ドライウェル８から下方に延びる環状
の圧力抑制ベント管９がサプレッションプール１０内に
導かれている。

【０００４】圧力抑制ベント管９の側壁のサプレッショ
ンプール１０に浸かった部分には複数のベント管開口３
０があって、鉛直方向に間隔をおいて配置されている。
原子炉の冷却材喪失事故時に、ドライウェル８内に放出
された蒸気と水の混合物が圧力抑制ベント管９とベント
管開口３０を介してサプレッションプール１０内に導か
れ、ここで冷却凝縮することによって、格納容器８の内
圧の過度の上昇が抑制される。

【０００５】原子炉の事故時にポンプなどの動的機器を
使わずに崩壊熱除去を行なうシステムとして、静的格納
容器冷却系が設けられている。図７に示すように、静的
格納容器冷却系は、格納容器８外の冷却水プール７内に
収められた伝熱管束からなる熱交換器４と、ドライウェ
ル８から蒸気を熱交換器４の入口（上方）の蒸気室３に
供給する蒸気供給管２と、凝縮水のドレンおよび熱交換
器４に流入した不凝縮ガスを排気するため熱交換器４の
出口（下方）の水室５とサプレッションプール１０を接
続する凝縮水ドレンおよびガス排気管６と、を有する。
冷却水プール７は、格納容器８に接して、その上方に設
置される。また、冷却水プール７の冷却水の初期温度は
常温である。

【０００６】原子炉で配管破断事故が発生した場合、事
故時に崩壊熱により原子炉圧力容器１内で発生した蒸気
は、破断した配管を経由してドライウェル８内に放出さ
れる。また、原子炉で苛酷事故が発生し、炉心が溶融し
て原子炉圧力容器１が破損したような場合、溶融炉心は
ドライウェル８内下部に落下し、同時に原子炉圧力容器
１から流出する冷却材および溶融炉心を冷却するために
ドライウェル８に注水される冷却水が炉心の溶融物から
熱を受けてドライウェル８内で蒸気が発生する。

【０００７】ドライウェル８に放出された蒸気およびド
ライウェル８で発生した蒸気は、蒸気供給管２を経由し
て格納容器１２外の冷却プール７内に収められた熱交換
器４に導かれ、蒸気が熱交換器４内を通過する間に伝熱
管壁を通してプール水との間で伝熱を行ない、この蒸気
が凝縮され、これによって生じた凝縮水は重力により凝
縮水ドレンおよびガスベント配管６を通って重力によっ
てサプレッションプール１０に流入する。

【０００８】蒸気が熱交換器４内に流入するのと同時
に、ドライウェル８内に存在する不凝縮ガスが熱交換器
４内に混入するが、この不凝縮ガスは伝熱性能を劣化さ
せるため、凝縮水ドレンおよびガスベント配管６を経由
して、凝縮水とともにサプレッションチェンバ１１へ排
気される。静的格納容器冷却系は事故時にドライウェル
８での蒸気発生によりドライウェル８の圧力が上昇し、
この圧力上昇にともなって蒸気が熱交換器４に流入して
自動的に崩壊熱除去を開始するため、弁の操作さえ不要
であり、その作動に関して高い信頼性が期待できる。

【０００９】ただし、ドライウェル８で発生した蒸気が
圧力抑制ベント管９を経由してサプレッションプール１
０に流れ込んだ場合は静的格納容器冷却系の熱交換器４
による冷却が行えなくなる。これを避けるために、静的
格納容器冷却系の凝縮水ドレンおよびガス排気管６の出
口のサプレッションプール１０内でのサブマージェンス
（水深）はベント管開口３０の最上端のサブマージェン
スより浅くする必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】静的格納容器冷却系
は、その作動に関して高い信頼性が期待できるため、将
来の原子力プラントとして従来設計の動的なポンプなど
を非常用炉心冷却系に用いた原子力ブラントへの静的格
納容器冷却系の採用が考えられている。ただし、現在考
えられている構成の静的格納容器冷却系では以下のよう
な問題点が予測される。

【００１１】格納容器１２内で発生した熱を静的格納容
器冷却系を用いて格納容器１２外に放出するためには、
事故時にドライウェル８内に存在する蒸気を圧力抑制ベ
ント管９を経由させずに静的格納容器冷却系を経由して
サプレッションチェンバ１１に流す必要がある。このた
め、上述のように凝縮水ドレンおよびガスベント配管６
のサプレションプール１０内での水深は圧力抑制ベント
管開口３０の最上端のサブマージェンスより浅くする必
要がある。

【００１２】一方、冷却水プール７は大気開放となって
いるため、水温は１００℃が上限で上昇するが、静的格
納容器冷却系の熱交換器４内で凝縮した水の理論上の最
低温度も１００℃以下にはならない。この１００℃以上
の温水が凝縮水ドレンおよびガスベント配管６を経由し
てサプレションプール１０の水面近傍に放出される。

【００１３】放出される凝縮水流量はサプレションプー
ル１０の水量に比べて十分小さいので、サプレションプ
ール１０内で十分な混合が起こればサプレションプール
１０の水温上昇は小さい。しかし、通常は凝縮水ドレン
およびガスベント配管６から放出される凝縮水および不
凝縮ガスの流速が小さいため、凝縮水はサプレションプ
ール１０の水面近傍に留まり、水面近傍で温度が上昇
し、これに伴ってサプレッションチェンバ１１の蒸気分
圧およびガス分圧が上昇して格納容器１２の圧力が高い
状態で維持される恐れがある。静的格納容器冷却系の除
熱により格納容器１２外に熱は放出され、格納容器１２
の圧力の上昇を停止させることはできるものの、高い圧
力の状態で維持される恐れがある。

【００１４】本発明は上記した事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、静的格納容器冷却系作動時において
もサプレションプール表面温度の上昇を抑制し、これに
よって格納容器圧力の上昇を停止させるとともに、格納
容器圧力を制限値に対して十分低い圧力で維持させるこ
とができる格納容器冷却設備を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するものであって、請求項１の発明は、炉心を内包する
原子炉圧力容器を包囲するドライウェルおよび、サプレ
ッションプールを内包するサプレッションチェンバを具
備する原子炉格納容器と、この格納容器の外の上方に設
けられた冷却水プールと、この冷却水プール内に収容さ
れてこの冷却水プールの冷却水と熱交換する熱交換器
と、この熱交換器の上部に接続された蒸気室と、前記熱
交換器の下部に接続された水室と、前記ドライウェルと
前記蒸気室を接続する第１の配管と、前記水室の底部と
前記サプレッションプールを接続する第２の配管と、前
記水室の上半部と前記サプレッションプールを接続する
第３の配管と、を有する原子炉格納容器冷却設備であっ
て、前記ドライウェルと前記サプレッションプールは圧
力抑制ベント管で連絡され、その圧力抑制ベント管は、
前記サプレッションプールと連絡するベント管開口を有
し、前記第３の配管の前記サプレションプール内での開
放口が、前記ベント管開口のうちの最も高い位置より高
く、前記第２の配管の前記サプレションプール内での開
放口が前記ベント管開口のうちの最も低い位置より低い
こと、を特徴とする。

【００１６】請求項１の発明によれば、不凝縮ガスは、
水室内で凝縮水と分離して第３の配管を経てサプレッシ
ョンプール表面近傍へ放出される。一方、高温の凝縮水
はサプレッションプール底部に放出されることになる。
この結果、サプレッションプール底部での温度上昇がも
っとも大きくなり、したがってサプレッションプール表
面の温度上昇が従来例に比べて抑制される。

【００１７】これに伴って、サプレッションチェンバ空
間部の温度上昇が抑制され、蒸気分圧およびガス分圧が
低くなり、格納容器圧力は低く維持されることとなる。
また、ドライウェルからサプレッションチェンバに流入
する蒸気を圧力抑制ベント管に流さず、静的格納容器冷
却系に流入させるという機構は不凝縮ガスベント管をサ
プレションプール表面高さ付近に放出することにより維
持されている。

【００１８】また請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の原子炉の格納容器冷却設備において、前記サプレ
ッションプールの下部と前記ドライウェルの下部とを接
続する開閉可能な放水配管を有し、この放水配管は前記
格納容器内の温度が上昇したときに開放するように構成
されており、前記放水配管のサプレッションプール下部
での取水口位置が前記第２の配管の前記サプレションプ
ール内での開放口位置に近接していること、を特徴とす
る。

【００１９】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の作用・効果が得られるほか、以下の作用・効果があ
る。すなわち、原子炉で苛酷事故が発生し、炉心が溶融
して原子炉圧力容器が破損したような場合、溶融炉心は
格納容器のドライウェル内に落下することが考えられ
る。ドライウェル内下部に溶融炉心が落下してドライウ
ェル雰囲気が高温になった場合に、サプレッションプー
ル下部とドライウェル下部を接続する放水配管が開放さ
れ、この放水配管を通してサプレッションプール水がド
ライウェル下部に流入する。これにより、ドライウェル
底部近くに落下した溶融炉心を冷却することができる。

【００２０】同時に、凝縮水ドレン管のサプレッション
プール内での放出口をドライウェル内の溶融炉心への注
水配管の取水口付近に設置することにより、静的格納容
器冷却系の熱交換器で生じた高温の凝縮水はサプレッシ
ョンプールに留まることなく下部ドライウェルに放出さ
れることから、サプレッションプールの水温上昇は抑制
される。

【００２１】また請求項３に記載の発明は、請求項１に
記載の原子炉の格納容器冷却設備において、前記サプレ
ッションプールと前記原子炉圧力容器を接続する連通管
を有し、この連通管には、前記格納容器内の温度が上昇
したときに開放するように構成された開閉弁と、この開
閉弁に直列に配置されて前記原子炉圧力容器から前記サ
プレッションプールに向かう流れを抑制する逆止弁を有
し、前記連通管の前記サプレッションプール内での取水
口位置が前記第２の配管の前記サプレションプール内で
の開放口位置に近接しており、この連通管のサプレッシ
ョンプール内での取水口高さおよび原子炉圧力容器との
接続部の高さが前記炉心の上端高さよりも高いこと、を
特徴とする。

【００２２】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
の作用・効果が得られるほか、以下の作用・効果があ
る。すなわち、原子炉圧力容器内の水位が低下した場合
にサプレッションプール水を重力で原子炉圧力容器に注
入することができる。しかもサプレッションプール内で
の取水口位置を静的格納容器冷却系の凝縮水ドレン配管
の凝縮水排出位置付近に設けるので、静的格納容器冷却
系の熱交換器で生じた高温の凝縮水はサプレッションプ
ールに留まることなく、原子炉圧力容器に放出される。
このため、サプレッションプールの水温上昇は抑制さ
れ、格納容器圧力は低く維持される。

【００２３】また請求項４に記載の発明は、請求項１な
いし３のいずれかに記載の原子炉の格納容器冷却設備に
おいて、前記サプレッションチャンバ内の前記第２の配
管の周囲の少なくとも一部を断熱材で覆ったことを特徴
とする。

【００２４】請求項４の発明によれば、請求項１ないし
３のいずれかの発明の作用・効果が得られるほか、以下
の作用・効果がある。すなわち、凝縮水ドレン管の周囲
を断熱材で覆うことによって、凝縮水ドレン管がサプレ
ッションプールおよびサプレッションプール上部のサプ
レッションチェンバ内ウエットウエルに含まれる部分
で、凝縮水ドレン管の壁面を経由した熱の移行によるサ
プレッションプール水およびウェットウェル空間部の温
度上昇を抑制することができる。これによって、サプレ
ッションチェンバの圧力上昇がさらに抑制され、格納容
器圧力は低く維持される。

【００２５】また請求項５に記載の発明は、炉心を内包
する原子炉圧力容器を包囲するドライウェルおよび、サ
プレッションプールを内包するサプレッションチェンバ
を具備する原子炉格納容器と、この格納容器の外の上方
に設けられた冷却水プールと、この冷却水プール内に収
容されてこの冷却水プールの冷却水と熱交換する熱交換
器と、この熱交換器の上部に接続された蒸気室と、前記
熱交換器の下部に接続された水室と、前記ドライウェル
と前記蒸気室を接続する第１の配管と、前記水室の底部
と前記ドライウェルの下部を接続する第２の配管と、前
記水室の空間部と前記サプレッションプールを接続する
第３の配管と、を有する原子炉格納容器冷却設備であっ
て、前記ドライウェルと前記サプレッションプールは圧
力抑制ベント管で連絡され、その圧力抑制ベント管は、
前記サプレッションプールと連絡するベント管開口を有
し、前記第３の配管の前記サプレションプール内での開
放口が、前記ベント管開口のうちの最も高い位置より高
く、前記第２の配管の前記サプレションプール内での開
放口が前記ベント管開口のうちの最も低い位置より低
く、前記第２の配管の前記ドライウェルの下部での開放
部近くは、下端で曲がって立ち上がり、先端が開いた立
ち上がり管部を有すること、を特徴とする。

【００２６】請求項５の発明によれば、静的格納容器冷
却系の熱交換器で生じた高温の凝縮水をドライウェルに
放出し、溶融した炉心を冷却するとともに、サプレッシ
ョンチェンバの温度上昇および圧力上昇を抑制すること
によって、格納容器圧力は低く維持されることとなる。
また、第２の配管（凝縮水ドレン管）のドライウェルの
下部での開放部近くに立ち上がり管部を有することか
ら、この部分に熱交換器の凝縮水が溜まってシールする
ことになる。このため、ドライウェルから、第２の配管
および第３の配管を通り、熱交換器を通らずに蒸気が流
れるのが抑制される。

【００２７】また請求項６に記載の発明は、炉心を内包
する原子炉圧力容器を包囲するドライウェルおよび、サ
プレッションプールを内包するサプレッションチェンバ
を具備する原子炉格納容器と、この格納容器の外の上方
に設けられた冷却水プールと、この冷却水プール内に収
容されてこの冷却水プールの冷却水と熱交換する熱交換
器と、この熱交換器の上部に接続された蒸気室と、前記
熱交換器の下部に接続された水室と、前記ドライウェル
と前記蒸気室を接続する第１の配管と、前記水室の底部
と前記原子炉圧力容器を接続する第２の配管と、前記水
室の空間部と前記原子炉圧力容器を接続する第３の配管
と、を有する原子炉格納容器冷却設備であって、前記ド
ライウェルと前記サプレッションプールは圧力抑制ベン
ト管で連絡され、その圧力抑制ベント管は、前記サプレ
ッションプールと連絡するベント管開口を有し、前記第
３の配管の前記サプレションプール内での開放口が、前
記ベント管開口のうちの最も高い位置より高く、前記第
２の配管の前記サプレションプール内での開放口が前記
ベント管開口のうちの最も低い位置より低く、前記第２
の配管には、前記格納容器内の温度が上昇したときに開
放するように構成された開閉弁が配置され、前記第２の
配管の前記原子炉圧力容器との接続部の高さが前記炉心
の上端高さよりも高いこと、を特徴とする。

【００２８】請求項６の発明によれば、静的格納容器冷
却系の熱交換器で生じた高温の凝縮水を原子炉圧力容器
に放出し、サプレッションチェンバの温度上昇および圧
力上昇を抑制することによって、格納容器圧力は低く維
持される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ここで、従来技術と、または相互
に、共通または類似の部分には共通の符号を付して、重
複する説明は適宜省略する。

【００３０】［第１の実施の形態］（請求項１等に対
応） 図１はこの発明の第１の実施の形態を示す。図１におい
て、冷却水プール７内の熱交換器４の下方の水室５に、
凝縮水ドレン管１３と不凝縮ガスベント管１４が接続さ
れ、これらの管はいずれも下方に延び、ドライウェル８
を貫通してサプレッションチャンバ１１内のサプレッシ
ョンプール１０内で開放されている。

【００３１】凝縮水ドレン管１３の上端は水室５の底部
で開口し、下端は、サプレッションプール１０内で、ベ
ント管開口３０の最下端よりも下方で開口している。一
方、不凝縮ガスベント管１４の上端は水室５の中間の高
さ位置あるいはそれより上方の位置（中間の高さを含め
上半部という。）で開口し、下端は、サプレッションプ
ール１０内で、ベント管開口３０の最上端よりも上方で
開口している。

【００３２】この実施の形態で、例えば原子炉圧力容器
１に接続する配管の破断事故が発生した場合、原子炉圧
力容器１からドライウェル８に流出する蒸気によってド
ライウェル８の圧力が上昇する。あるいは、苛酷事故が
発生し、原子炉圧力容器１が破損し、溶融した炉心がド
ライウェル８の下部に落下して、これと同時に原子炉圧
力容器１内の冷却材がドライウェル８内に流出する、も
しくは溶融炉心冷却のためにドライウェル８内下部に注
水され、この冷却水が蒸発した場合、ドライウェル圧力
が上昇する。

【００３３】この結果、ドライウエル８とサプレッショ
ンチェンバ１１の間の圧力差が駆動力となってドライウ
ェル８に存在する蒸気は静的格納容器冷却系の蒸気供給
管２を経由して格納容器の上部に設置された冷却水プー
ル７内に格納されている熱交換器４に流入する。熱交換
器４に流入した蒸気は冷却水プール７と熱交換を行って
伝熱管内で凝縮され、その凝縮水は凝縮水ドレン管１３
を通ってサプレッションプール１２の下部に流入する。
初期にドライウェル８に封入されていた不凝縮ガスは蒸
気と同時に熱交換器４に流入するが、この不凝縮ガスは
静的格納容器冷却系の不凝縮ガスベント管１４を経由し
てサプレッションチェンバ１１に流入する。

【００３４】ここで、不凝縮ガスベント管１４のサプレ
ッションプール１０内での開口部の水深は、圧力抑制ベ
ント管９のベント管開口３０の最上端のサプレッション
プール１０内での水深より浅くなっている。このため、
ドライウェル８内で発生した蒸気は圧力抑制ベント管９
を経由せず、静的格納容器冷却系の熱交換器４を経由し
てサプレッションプール１０に流入し、蒸気が持つエネ
ルギーは熱交換器４を経由して格納容器８外の冷却水プ
ール７に移行する。

【００３５】ベント管開口３０の水深と静的格納容器冷
却系不凝縮ガスベント管１４の下端開口部の水深の差
は、圧力抑制ベント管８への蒸気流入を防ぐため、水深
差に相当する水頭差が静的格納容器冷却系の蒸気配管
２、蒸気室３、熱交換器４、水室５および不凝縮ガスベ
ント管１４の圧力損失以上となるように設定される。

【００３６】高温の凝縮水は凝縮水ドレン管１３を経由
してサプレッションプール１０下部に排出され、また、
排出される水の流速が小さいことからサプレッションプ
ール１０の下部に滞留してサプレッションプール１０の
下部の温度は上昇するものの、サプレッションプール１
０の表面の温度上昇は抑制される。このため、図７に示
した従来例に比べて、サプレッションチェンバ１１の温
度上昇は抑制され、この結果、サプレッションチェンバ
１１の蒸気分圧およびガス分圧が抑制されて、格納容器
圧力も低く維持される。

【００３７】［第２の実施の形態］（請求項１、２等に
対応） 図２はこの発明の第２の実施の形態を示す。この実施の
形態は第１の実施の形態の変形であって、ドライウェル
８とサプレッションプール１０を連通する放水配管１５
を設置する。この配管には弁１６が設けられており、こ
の弁１６は非常時には所定の信号または所定の温度にて
開動作するか、または、所定の温度にて溶融する構成と
なっている。また、放出配管１５のサプレッションプ−
ル１０内の取水口は、凝縮水ドレン管１３の開口部の近
くに配置されている。

【００３８】苛酷事故時に炉心が溶融し、原子炉圧力容
器１が破損して溶融物がドライウェル８に落下した場合
には、放水配管１５を経由してドライウェル８にサプレ
ッションプール１０の水が放出され、溶融物を冷却す
る。

【００３９】また、静的格納容器冷却系の凝縮水は凝縮
水ドレン管１３を経由して、放水配管１５の取水口付近
に放出されるため、放出された高温の凝縮水は放水配管
１５を経由してドライウェル８に流出する。この結果、
サプレッションプール１０の温度上昇が抑制される。こ
れにより、第１の実施の形態と同様に、図７に示した従
来例に比べて、サプレッションチェンバ１１の温度上昇
は抑制され、サプレッションチェンバ１１の蒸気分圧お
よびガス分圧が抑制されて、格納容器圧力も低く維持さ
れる。

【００４０】［第３の実施の形態］（請求項１、３等に
対応） 図３はこの発明の第３の実施の形態を示す。この実施の
形態は第１の実施の形態の変形である。図３において、
サプレッションプール１０と原子炉圧力容器１は連通管
１８を介して接続されており、連通管１８は弁２０およ
び逆止弁１９を有しており、弁２０は非常時には所定の
信号にて開放する構成となっている。連通管１８のサプ
レッションプ−ル１０内の取水口は、凝縮水ドレン管１
３の開口部の近くに配置されている。

【００４１】連通管１８の原子炉圧力容器１との接続部
の高さは炉心１７の上端より高くなっており、原子炉圧
力容器１に接続する配管の破断事故などで原子炉圧力容
器１内の水位が炉心１７の上端より低下した場合、十
分、原子炉圧力容器１を減圧した後に、サプレッション
プール１０の水を原子炉圧力容器１に注水し、炉心１７
の冷却を行う。

【００４２】また、静的格納容器冷却系の凝縮水は凝縮
水ドレン管１３を経由して、連通管１８の取水口付近に
放出されるため、放出された高温の凝縮水は連通管１８
を経由して原子炉圧力容器１に流出する。この結果、サ
プレッションプール１０の温度上昇が抑制されることか
ら、第１の実施の形態と同様に、図７に示した従来例に
比べて、サプレッションチェンバ１１の温度上昇は抑制
され、サプレッションチェンバ１１の蒸気分圧およびガ
ス分圧が抑制されて、格納容器圧力も低く維持される。

【００４３】［第４の実施の形態］（請求項４等に対
応） 図４はこの発明の第４の実施の形態を示す。本実施の形
態は第１の実施の形態（図１）の一部を変形したもので
ある。すなわち、凝縮水ドレン管１３の外表面のサプレ
ッションチャンバ１１内の部分に断熱材（保温材）２１
を配置する。断熱材２１としては、たとえば凝縮水ドレ
ン管１３の外表面にゴムシートなどの断熱材を被覆する
か、または、凝縮水ドレン管１３を二重管として間隙部
に空気層を設ける。

【００４４】凝縮水ドレン管１３内ではサプレッション
プール１０の水位に相当する高さに水面が生じており、
この水面上に高温の凝縮水が落下し、徐々に凝縮水ドレ
ン管１３の下部からサプレッションプール１０内に流入
していく。この実施の形態によれば、高温の凝縮水が凝
縮水ドレン管１３から排出されるまでの時間において、
凝縮水ドレン管１３の管壁を経由して熱がサプレッショ
ンプール１０に移行するのが断熱材２１によって抑制さ
れる。この結果、サプレッションプール表面の温度上昇
が抑制され、格納容器１２の圧力を抑制する効果を持
つ。

【００４５】以上の説明では、配管系統の構成は第１の
実施の形態と同様のものとしたが、変形例として、第２
または第３の実施の形態の構成においても、凝縮水ドレ
ン管１３の外表面に断熱材（保温材）を被覆する構造と
することにより同様の効果を有する。

【００４６】［第５の実施の形態］（請求項５等に対
応） 図５はこの発明の第５の実施の形態を示す。本実施の形
態では、冷却水プール７内の熱交換器４の下方の水室５
に、凝縮水ドレン管２２と不凝縮ガスベント管１４が接
続されている。不凝縮ガスベント管１４は、第１の実施
の形態（図１）等と同様に、水室５から下方に延びてド
ライウェル８を貫通し、サプレッションチャンバ１１内
のサプレッションプール１０に到達している。また、不
凝縮ガスベント管１４の上端は水室５の中間の高さ位置
で開口し、下端は、サプレッションプール１０内で、ベ
ント管開口３０の最上端よりも上方で開口している。

【００４７】一方凝縮水ドレン管２２は、水室５の底部
からドライウェル８内を下方に延び、サプレッションチ
ャンバ１１には入らずにドライウェル８の下部の８ａで
開放している。この開放部には、Ｕ字状に曲がって立ち
上がって先端が開いた立ち上がり管３２が接続されてい
る。

【００４８】この実施の形態で、配管破断等の原子炉事
故の場合は、凝縮水ドレン管２２から高温の凝縮水がド
ライウェル８に放出され、ドライウェル８内に溶融炉心
がある場合には溶融炉心の冷却に寄与する。また、サプ
レッションプール１０に高温の凝縮水を放出しないこと
により、サプレッションプール１０の温度上昇を抑制す
る。

【００４９】不凝縮ガスベント管１４は、第１の実施の
形態等と同様にサプレッションプール１０に接続される
ことから、ドライウエル８から静的格納容器冷却系の熱
交換器４を経由した蒸気の流れは維持され、格納容器は
静的に冷却される。また、凝縮水ドレン管のドライウェ
ルの下部での開放部近くに立ち上がり管３２を有するこ
とから、この部分に熱交換器４の凝縮水が溜まってシー
ルすることになる。このため、ドライウェル８から、凝
縮水ドレン管２２および不凝縮ガスベント管１４を通
り、熱交換器４を通らずに蒸気が流れるのが抑制され
る。

【００５０】この実施の形態によれば、サプレッション
プール１０の温度上昇が抑制されることから、第１の実
施の形態と同様に、図７に示した従来例に比べて、サプ
レッションチェンバ１１の温度上昇は抑制され、サプレ
ッションチェンバ１１の蒸気分圧およびガス分圧が抑制
されて、格納容器圧力も低く維持される。

【００５１】［第６の実施の形態］（請求項６等に対
応） 図６はこの発明の第６の実施の形態を示す。本実施の形
態では、冷却水プール７内の熱交換器４の下方の水室５
に、凝縮水ドレン管２３と不凝縮ガスベント管１４が接
続されている。不凝縮ガスベント管１４は、第１の実施
の形態（図１）等と同様に、水室５から下方に延びてド
ライウェル８を貫通し、サプレッションチャンバ１１内
のサプレッションプール１０に到達している。また、不
凝縮ガスベント管１４の上端は水室５の中間の高さ位置
で開口し、下端は、サプレッションプール１０内で、ベ
ント管開口３０の最上端よりも上方で開口している。

【００５２】一方、凝縮水ドレン管２３は、水室５の底
部からドライウェル８内を下方に延び、サプレッション
チャンバ１１には入らずに、原子炉圧力容器１に接続さ
れている。凝縮水ドレン管２３の原子炉圧力容器１との
接続部の高さは、第３の実施の形態（図３）の連通管１
８と同様に、炉心１７の上端より高くなっている。凝縮
水ドレン管は弁２４および逆止弁２５を有し、弁２４は
非常時に所定の信号にて開放する構成となっている。

【００５３】原子炉圧力容器１に接続する配管の破断事
故などで原子炉圧力容器１内の水位が炉心１７の上端よ
り低下した場合、十分、原子炉圧力容器１を減圧した後
に、水室５の水を原子炉圧力容器１に注水し、炉心１７
の冷却を行えるようになっている。熱交換器４で生じた
高温の凝縮水は原子炉圧力容器１に流入するため、サプ
レッションプール１０の温度上昇は抑制される。

【００５４】また、不凝縮ガスベント管１４は、第１か
ら第５の実施の形態と同様にサプレッションプールに接
続することから、ドライウエル８から静的格納容器冷却
系の熱交換器４を経由した蒸気の流れは維持され、格納
容器１２は静的に冷却される。この結果、サプレッショ
ンプール１０の温度上昇が抑制されることから、第１の
実施の形態と同様に、図７に示した従来例に比べて、サ
プレッションチェンバ１１の温度上昇は抑制され、サプ
レッションチェンバ１１の蒸気分圧およびガス分圧が抑
制されて、格納容器１２の圧力も低く維持される。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は原子力ブラ
ントにおいて静的格納容器冷却系の採用した場合に、従
来提案されている静的格納容器冷却系に付随する問題点
を解消し、最も適切な格納容器冷却系を提供するもので
あり、従来例に比べて、格納容器圧力を低く維持でき、
かつ高い信頼性を保って事故時の格納容器冷却が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第１
の実施の形態の模式的立断面図。

【図２】この発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第２
の実施の形態の模式的立断面図。

【図３】この発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第３
の実施の形態の模式的立断面図。

【図４】この発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第４
の実施の形態の模式的立断面図。

【図５】この発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第５
の実施の形態の模式的立断面図。

【図６】この発明に係る原子炉格納容器冷却設備の第６
の実施の形態の模式的立断面図。

【図７】従来の原子炉格納容器冷却設備の模式的立断面
図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…蒸気供給管（第１の配管）、
３…蒸気室、４…熱交換器、５…水室、６…凝縮水ドレ
ンおよびガス排気配管、７…冷却水プール、８…ドライ
ウェル、９…圧力抑制ベント管、１０…サプレッション
プール（圧力抑制プール）、１１…サプレッションチェ
ンバ（圧力抑制室）、１２…格納容器、１３…凝縮水ド
レン管（第２の配管）、１４…不凝縮ガスベント管（第
３の配管）、１５…放水配管、１６…弁、１７…炉心、
１８…連通管、１９…逆止弁、２０…弁、２１…保温材
（断熱材）、２２…凝縮水ドレン管（第２の配管）、２
３…凝縮水ドレン管（第２の配管）、２４…弁、２５…
逆止弁、３０…ベント管開口、３２…立ち上がり管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤木 保伸 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 中丸 幹英 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G002 BA01 BA07 CA08 DA03 EA10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉心を内包する原子炉圧力容器を包囲す
   るドライウェルおよび、サプレッションプールを内包す
   るサプレッションチェンバを具備する原子炉格納容器
   と、 この格納容器の外の上方に設けられた冷却水プールと、 この冷却水プール内に収容されてこの冷却水プールの冷
   却水と熱交換する熱交換器と、 この熱交換器の上部に接続された蒸気室と、 前記熱交換器の下部に接続された水室と、 前記ドライウェルと前記蒸気室を接続する第１の配管
   と、 前記水室の底部と前記サプレッションプールを接続する
   第２の配管と、 前記水室の上半部と前記サプレッションプールを接続す
   る第３の配管と、 を有する原子炉格納容器冷却設備であって、 前記ドライウェルと前記サプレッションプールは圧力抑
   制ベント管で連絡され、その圧力抑制ベント管は、前記
   サプレッションプールと連絡するベント管開口を有し、 前記第３の配管の前記サプレションプール内での開放口
   が、前記ベント管開口のうちの最も高い位置より高く、
   前記第２の配管の前記サプレションプール内での開放口
   が前記ベント管開口のうちの最も低い位置より低いこ
   と、 を特徴とする格納容器冷却設備。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の原子炉の格納容器冷却
   設備において、 前記サプレッションプールの下部と前記ドライウェルの
   下部とを接続する開閉可能な放水配管を有し、この放水
   配管は前記格納容器内の温度が上昇したときに開放する
   ように構成されており、 前記放水配管のサプレッションプール下部での取水口位
   置が前記第２の配管の前記サプレションプール内での開
   放口位置に近接していること、 を特徴とする格納容器冷却設備。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の原子炉の格納容器冷却
   設備において、 前記サプレッションプールと前記原子炉圧力容器を接続
   する連通管を有し、 この連通管には、前記格納容器内の温度が上昇したとき
   に開放するように構成された開閉弁と、この開閉弁に直
   列に配置されて前記原子炉圧力容器から前記サプレッシ
   ョンプールに向かう流れを抑制する逆止弁を有し、 前記連通管の前記サプレッションプール内での取水口位
   置が前記第２の配管の前記サプレションプール内での開
   放口位置に近接しており、 この連通管のサプレッションプール内での取水口高さお
   よび原子炉圧力容器との接続部の高さが前記炉心の上端
   高さよりも高いこと、 を特徴とする格納容器冷却設備。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の原
   子炉の格納容器冷却設備において、前記サプレッション
   チャンバ内の前記第２の配管の周囲の少なくとも一部を
   断熱材で覆ったことを特徴とする格納容器冷却設備。
5. 【請求項５】 炉心を内包する原子炉圧力容器を包囲す
   るドライウェルおよび、サプレッションプールを内包す
   るサプレッションチェンバを具備する原子炉格納容器
   と、 この格納容器の外の上方に設けられた冷却水プールと、 この冷却水プール内に収容されてこの冷却水プールの冷
   却水と熱交換する熱交換器と、 この熱交換器の上部に接続された蒸気室と、 前記熱交換器の下部に接続された水室と、 前記ドライウェルと前記蒸気室を接続する第１の配管
   と、 前記水室の底部と前記ドライウェルの下部を接続する第
   ２の配管と、 前記水室の空間部と前記サプレッションプールを接続す
   る第３の配管と、 を有する原子炉格納容器冷却設備であって、 前記ドライウェルと前記サプレッションプールは圧力抑
   制ベント管で連絡され、その圧力抑制ベント管は、前記
   サプレッションプールと連絡するベント管開口を有し、 前記第３の配管の前記サプレションプール内での開放口
   が、前記ベント管開口のうちの最も高い位置より高く、
   前記第２の配管の前記サプレションプール内での開放口
   が前記ベント管開口のうちの最も低い位置より低く、 前記第２の配管の前記ドライウェルの下部での開放部近
   くは、下端で曲がって立ち上がり、先端が開いた立ち上
   がり管部を有すること、 を特徴とする格納容器冷却設備。
6. 【請求項６】 炉心を内包する原子炉圧力容器を包囲す
   るドライウェルおよび、サプレッションプールを内包す
   るサプレッションチェンバを具備する原子炉格納容器
   と、 この格納容器の外の上方に設けられた冷却水プールと、 この冷却水プール内に収容されてこの冷却水プールの冷
   却水と熱交換する熱交換器と、 この熱交換器の上部に接続された蒸気室と、 前記熱交換器の下部に接続された水室と、 前記ドライウェルと前記蒸気室を接続する第１の配管
   と、 前記水室の底部と前記原子炉圧力容器を接続する第２の
   配管と、 前記水室の空間部と前記原子炉圧力容器を接続する第３
   の配管と、 を有する原子炉格納容器冷却設備であって、 前記ドライウェルと前記サプレッションプールは圧力抑
   制ベント管で連絡され、その圧力抑制ベント管は、前記
   サプレッションプールと連絡するベント管開口を有し、 前記第３の配管の前記サプレションプール内での開放口
   が、前記ベント管開口のうちの最も高い位置より高く、
   前記第２の配管の前記サプレションプール内での開放口
   が前記ベント管開口のうちの最も低い位置より低く、 前記第２の配管には、前記格納容器内の温度が上昇した
   ときに開放するように構成された開閉弁が配置され、 前記第２の配管の前記原子炉圧力容器との接続部の高さ
   が前記炉心の上端高さよりも高いこと、 を特徴とする格納容器冷却設備。