JPH0727055B2 - 原子炉容器用の受動熱除去系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は原子炉に関するものであって、更に詳しく言え
ば、１種以上の機能障害の発生時に原子炉およびそれの
格納容器を冷却するための技術に関する。

原子炉の通常の運転時には、原子炉容器内の核燃料は蒸
気発生用の水で覆われた状態に保たれている。かかる核
燃料は、実質的な量の内部熱を発生する燃料棒から成っ
ている。原子炉の運転停止後にも、燃料棒中においては
長い期間にわたり崩壊反応が起こって熱を発生し続け
る。

環境に対する安全性の点から見ると、正常運転時および
異常運転時のいずれにおいても放射性物質が放出されな
いことが重要である。かかる放射性物質の中には、たと
えば、原子炉容器内において発生した蒸気およびかかる
蒸気の凝縮によって得られた水が含まれる。

上記のごとき異常運転の中には冷却材喪失事故が含まれ
るが、これは原子炉建物内の構成部品または配管（たと
えば蒸気管路）の破損によって起こることがある。かか
る情況下における３つの要求条件は、（１）原子炉の圧
力容器内に水を注入して燃料棒ほ水で覆うこと、（２）
破損の直後において発生する熱を放散させること、およ
び（３）破損後の長い期間（数日間または数週間）にわ
たり崩壊熱を除去して格納容器の構成破壊を防止するこ
とである。

先行技術に従えば、上記のごとき３つの要求条件を満た
すための冷却水の移動は、電気またはその他の外部動力
源によって駆動される高圧水ポンプの作用で行われてき
た。発電所に電力を供給する正規の送電設備が故障した
場合には、上記のポンプを駆動するための電力を供給す
るという仕事はディーゼル発電機によって代行されるこ
とになっている。しかしながら、ディーゼル発電機が所
望の時点において機能しなかったり、あるいは人的エラ
ーのために系が動作しないという可能性が僅かながら存
在することも事実である。たとえば蒸気管路の破損によ
る重大な冷却材喪失事故に続いて上記のごとき障害が起
こるという最悪の場合も考えられるのである。

先行技術に従えば、いわゆるウェットウェルを成すサプ
レッションプール室が原子炉用の格納容器内に設けられ
る。かかるサプレッションプール室は、実質的な量の水
と共に実質的な量の気体を含んでいる。事故に際して
は、ドライウェルからガス抜き管を通してサプレッショ
ンプール室内に蒸気が導入される。そこにおいて、最初
は100゜F以下の温度を有する水が導入された蒸気を冷却
して凝縮させる。格納容器の設計値に基づけば、約55ps
igまでの内部圧力が許容される。これは約248゜Fの最高
蒸気飽和温度を意味している。実際的な大きさのサプレ
ッションプール室においては、最初にドライウェル内に
放出された蒸気中に含まれる熱およびその後の数日間に
わたって放散させなければならない追加の崩壊熱の全て
を吸収することは不可能である。そのため、最高温度お
よび最大圧力を越える場合が起こり得るのである。

発明の目的および要約 本発明の目的の１つは、先行技術の欠点を解消するよう
な原子炉用の熱除去系を提供することにある。

また、所要の期間にわたって原子炉から熱を除去し続け
ることのできる受動的な熱除去系を提供することも本発
明の目的の１つである。

更にまた、原子炉の格納容器内に含まれるサプレッショ
ンプール室の気体空間内に配置された熱交換器を含むよ
うな熱除去系を提供することも本発明の目的の１つであ
る。かかる熱交換器内の蒸気分離手段により、熱交換器
内において発生した蒸気を排出することができる。重力
の作用下で供給される水をフロート制御弁で計量しなが
ら熱交換器内に導入することにより、熱の除去に際して
沸騰により失われた水が補給される。熱の除去を行い得
る期間は、給水タンクの大きさによって決定される。

本発明に従って簡単に述べれば、原子炉の格納容器内に
サプレッションプール室が設けられる。かかるサプレッ
ションプール室内の水の上方に位置する気体空間内に熱
交換器が配置される。かかる気体空間は空気または窒素
を含んでいればよい。重力作動式の冷却水供給プール内
には補給用の水が含まれていて、それが重力の作用下で
フロート制御弁のごとき通常の水位維持弁を通して熱交
換器に供給される。熱交換器内の上部ヘッダは水から蒸
気を分離するために役立つ自由表面を含んでいて、それ
により熱交換器内に冷却水を保持しながら蒸気のみを排
出することができる。過剰の水は、熱交換器内における
以後の使用のため、降下管を通して下方の位置に還流さ
せることができる。熱交換器は常時密閉されているか
ら、揮発度の低い腐食防止剤を少量だけ使用すれば熱交
換器の内面の腐食を防止することができる。また、熱交
換器がサプレッションプール室の気体空間内に配置され
ることにより、それの外面の腐食も少ない。更にまた、
凝縮水が熱交換器から下方の水中に滴下する結果、水の
混合および熱の除去が促進されることになる。

本発明の実施の一態様に従って述べれば、原子炉の格納
容器から熱を熱を除去するための熱除去系において、
（ａ）前記格納容器内に配置されていて、内部に一定量
の水を含むと共に、前記水の上方に一定量の気体を含む
ようなサプレッションプール室、（ｂ）前記原子炉から
の熱の放散を必要とする事故の発生時に前記原子炉から
前記サプレッションプール室内に蒸気を導入するための
ガス抜き手段、（ｃ）前記サプレッションプール室内に
配置されかつ複数の熱交換素子を含む熱交換器、（ｄ）
前記熱交換器への熱交換液体の供給量を調節することに
より、前記熱交換器内において前記熱交換液体を所定の
レベルに維持するための計量手段、（ｅ）前記蒸気に応
答して前記熱交換器内の前記熱交換液体を沸騰させるた
めの沸騰手段、（ｆ）前記熱交換器内の蒸気を前記熱交
換液体から分離するための分離手段、並びに（ｇ）前記
熱交換器から前記蒸気を排出するための排出手段の諸要
素から成る結果、前記サプレッションプール室から熱が
排出されることによって前記格納容器がそれの設計値よ
り低い温度および圧力に維持されることを特徴とする熱
除去系が提供される。

本発明の別の実施の態様に従って述べれば、原子炉のサ
プレッションプール室から熱を除去するための熱交換器
において、（ａ）上部ヘッダ、（ｂ）前記上部ヘッダか
ら所定の距離だけ離して配置された下部ヘッダ、（ｃ）
前記上部ヘッダと前記下部ヘッダとの間を連絡する複数
の熱交換管、（ｄ）前記熱交換器への冷却液の供給量を
調節するための計量手段であって、前記計量手段がフロ
ート制御弁を含むことによって前記冷却液が前記熱交換
器内において所定のレベルに維持され、前記所定のレベ
ルが前記上部ヘッダ内の中間の高さに位置することによ
って前記上部ヘッダ内には自由表面が得られ、そして前
記自由表面は前記冷却液の液体成分と蒸気成分とを分離
するために役立つような計量手段、（ｅ）前記上部ヘッ
ダと前記下部ヘッダとの間を連絡して前記上部ヘッダか
ら前記下部ヘッダに液体を還流させるための降下管、並
びに（ａ）前記降下管内における下向きの液体の流れを
促進するための促進手段の諸要素から成ることを特徴と
する熱交換器が提供される。

本発明の上記およびその他の目的、特徴並びに利点は、
添付を図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば自
ら明らかとなろう。なお、添付の図面中においては、同
じ構成要素は同じ参照番号によって表わされている。

好適な実施の態様の詳細な説明 第１図を見ると、本発明に基づく原子炉系10の関連部分
が示されている。圧力容器12は格納容器14（一部分のみ
を図示する）の内部に配置されている。通常のごとく、
格納容器14はその内部に発生する予想圧力値に耐え得る
だけの強度を持った鉄筋コンクリートまたは構造用鋼で
作られている。

公知のごとく、圧力容器12は一定量の水を含んでいて、
その水は複数の燃料棒（図示せず）から生じる核分裂の
熱によって（直接に、あるいは中間の蒸気発生器を介し
て）蒸気に変えられる。必要に応じ、圧力容器12内の燃
料棒の間に制御棒（図示せず）を出し入れすることによ
り、熱の生成量が調節され、従って蒸気の発生量が調節
される。圧力容器12（または中間の蒸気発生器）から流
出する蒸気は、１本以上の主蒸気管路16を通して蒸気タ
ービン発電機（図示せず）に送られる。

圧力容器12や主蒸気管路16のごとき原子炉構成要素が破
損した場合に水および（または）蒸気を封じ込めるた
め、圧力容器12はドライウェル18によって包囲されてい
る。主蒸気管路16と密閉された環状のサプレッションプ
ール室22との間には安全リリーフ弁20が連結されてい
る。サプレッションプール室22内には一定量の水24が含
まれていると共に、水24の表面上には圧縮可能な媒質と
しての空気または窒素を含む実質的な気体空間26が残さ
れている結果、サプレッションプール室22内に蒸気を導
入し、そしてかかる蒸気から凝縮した追加の水を収容す
ることが可能になっている。安全リリーフ弁20に連結さ
れた排出管28は水24の中に挿入されている結果、気体空
間26内の圧力は排出管28の水中に沈められた部分が生み
出す水圧の分だけ排出管28内の圧力より低く保たれる。
バキュームブレーカ弁30は、ドライウェル18内の圧力が
サプレッションプール室22内の圧力より低くなった場合
に蒸気および（または）気体を逃がすため、サプレッシ
ョンプール室22からドライウェル18に向かう（特に空気
や窒素のごとき非凝縮性気体の）外向きの流れを可能に
する逆止め弁である。主蒸気管路16に連結された減圧弁
32はドライウェル18に開いている。

また、均等化管路54がサプレッションプール室22と圧力
容器12とを連結しているる均等化管路54を通る流れは弁
56によって制御される。通常は逆止め弁58が閉じてお
り、それによって圧力容器12内の水がサプレッションプ
ール室22内に流れ込むことは防止されている。均等化管
路54は、冷却材喪失事故の発生時にサプレッションプー
ル室22から圧力容器12内に凝縮水を戻し、それによって
炉心を水中に沈めた状態に保つために役立つ。

サプレッションプール室22には水24の表面より下方に位
置する水平のガス抜き穴64が設けられている。かかるガ
ス抜き穴64とドライウェル18との間を複数の直立したガ
ス抜き管62が連絡している。

サプレッションプール室22内の水24の表面上に位置する
気体空間26内には、熱交換器66が配置されている。格納
容器14の外部には、一定量の水50を含む冷却水供給プー
ル48が配置されている。かかる冷却水供給プール48は、
煙突52を介して外部環境に通じていることが好ましい。
冷却水供給プール48からは、格納容器14を貫通して熱交
換器66にまで伸びる補給水供給管路68が設けられてい
る。また、熱交換器66から格納容器14を貫通して外部の
大気中にまで伸びる蒸気抜き管路70が設けられている。

次に第２図も参照しながら説明すれば、熱交換器66は上
部ヘッダ72およびそれから実質的な距離だけ下方に位置
する下部ヘッダ74を含んでいる。上部ヘッダ72の内部と
下部ヘッダ74の内部とは、複数の熱交換管76を介して自
由に連絡している。図示された実施の態様においては、
上部ヘッダ72と下部ヘッダ74とは４本の熱交換管76によ
って連結されている。

補給水供給管路68中に配置されたフロート制御弁78は、
上部ヘッダ72内の水84の自由表面82上に支持されたフロ
ート80によって制御される。通常は閉じている隔離弁86
が補給水供給管路68中に設けられ、かつ同様な隔離弁88
が蒸気抜き管路70中に設けられている結果、正常条件下
では格納容器が完全な隔離状態に維持されている。

降下管90により、上部ヘッダ72内の過剰の水は下部ヘッ
ダ74に排出される。熱交換管76および降下管90は上部ヘ
ッダ72および下部ヘッダ74の内部に開いている。上部ヘ
ッダ72内にはＵ字形の溝が長手方向に沿って配置されて
いて、それのアームの頂部は自由表面82によりも下方に
位置している。補給水供給管路68の延長部94は、降下管
90の上部に連結されている。

圧力容器12内における冷却材の喪失または主蒸気管路16
の破損が起こった場合には、安全リリーフ弁20が開放さ
れ、従って流出する蒸気は排出管28を通ってサプレッシ
ョンプール室22内の水24中に流れ込む。最初、水24は約
100゜F以下の温度を有している。水24中に蒸気が流れ込
んで凝縮するのに伴い、主蒸気管路16および圧力容器12
内の蒸気圧は低下し、かつ水24の温度は上昇する。この
ような過程が継続する間に、正規の原子炉制御装置が作
動され、それにより圧力容器12内において発生する熱の
量が低減させられる。

重力作動冷却系プールまたは電動ポンプ（いずれも図示
せず）のごとき外部給水源からの水が圧力容器12および
ドライウェル18内に注入され、それによってすべての燃
料棒が完全に水中に沈められる。また、主蒸気管路16か
らドライウェル18内に蒸気を逃がすための手段として減
圧弁32が開放される。それによって、圧力容器12内の圧
力が低下する結果、圧力容器12内に水が流入して燃料棒
を水中に沈めることが可能になる。

減圧弁32が開放されると、ドライウェル18内の圧力は圧
力容器12内の圧力にほぼ等しい値にまで上昇する。サプ
レッションプール室22内において蒸気が凝縮するのに伴
い、サプレッションプール室22内の圧力はドライウェル
18内の圧力よりも遅い速度で上昇する。その結果、追加
の蒸気がドライウェル18からガス抜き管62およびガス抜
き穴64を通ってサプレッションプール室22内の水24中に
流入することが可能となる。

更にまた、隔離弁86および88が開放される。通常の初期
事故条件下では、自由表面82はフロート制御弁78および
フロート80によつて制御された高さに位置している。熱
交換器66の内部は大気に通じているから、熱交換器66内
の水84が蒸気を発生し始める温度は約212゜Fである。そ
れに対し、格納容器14内の温度は55psigの圧力限界を越
えることなしに約248゜Fにまで上昇することができる。
サプレッションプール室22内の温度が水84の沸点を越え
ると、熱交換管76内において蒸気が発生し始める。かか
る蒸気は蒸発しなかった水と混合し、そして対流により
上昇して上部ヘッダ72内に到達する。自由表面82は上部
ヘッダ72の頂部よりも十分に低い位置にあるから、蒸気
が水から分離するのに十分なだけの空間が存在する。そ
の結果、実質的に蒸気のみが上部ヘッダ72内の頂部に到
達し、そして蒸気抜き管路70を通って大気中に排出され
ることになる。上昇する蒸気によって上部ヘッダ72内に
運ばれた過剰の水は、降下管90を通って下方に流れて下
部ヘッダ74内に戻る。

蒸気抜き管路70を通って蒸気が流出する結果として水84
が減少するのに伴い、フロート制御弁78が降下管90内に
補給水を供給し、それによって熱交換器66内の水位は動
作レベルに維持される。

熱交換管76および降下管90は気体空間26内の同じ熱的環
境中に配置されているから、熱交換管76内においては水
および蒸気が上方に流れる一方、降下管90内においては
水が下方に流れるようにするために何らかの手段を設け
ることが望ましい。これを達成するためには、幾つかの
手段を使用することができる。たとえば、降下管90が熱
交換管76よりも大きい直径を有するようにすれば、降下
管90内における流れ抵抗が低下する。また、降下管90を
プラスチックのごとき断熱材で作製してもよいし、ある
いはそれの外面または内面上に通常の断熱層を設置して
もよい。熱交換管76は金属で作られていることが好まし
く、また炭素鋼で作られていることが最も好ましい。降
下管90の断熱材中における温度勾配が熱交換管76の場合
よりも僅かに大きければ、降下管90内には好適な下向き
の流れが確実に得られることになる。また、冷却水供給
プール48からの低温の補給水をＵ字形溝92の内部に注入
するか、あるいは降下管90内に直接に注入すれば、降下
管90内の水の温度はそれの飽和温度よりも低くなり、従
って降下管90内の水の沸騰は抑制されることになる。こ
のようにすれば、重力の作用下で降下管90内を下向きに
流れかつ熱交換管76内を上向きに流れる水84の循環が促
進されるのである。

熱交換器66が気体空間26から熱を抽出するのに伴い、上
部ヘッダ72の表面上において蒸気が凝縮し、それによっ
て気体空間26内の圧力が低下する。従って、ドライウェ
ル18からサプレッションプール室22内に追加の蒸気が導
入されることになる。その結果、熱交換器66内に所要レ
ベルの水を維持するために冷却水供給プール48からの水
が利用し得る限りは、ドライウェル18からの熱の除去が
継続される。

当業者にとっては自明の通り、蒸気抜き管路70を通して
蒸気を大気中に排出することは、格納容器14から熱を運
び去るための１つの方法に過ぎない。別の方法として
は、密閉系を成して動作するもう１つの熱交換器（図示
せず）に蒸気抜き管路70を連結することもできる。その
場合には、熱交換器66内において発生した蒸気は追加の
熱交換器内において凝縮し、それによって生じた凝縮水
が補給水供給管路68およびフロート制御弁78を通して戻
されることにより、熱交換器66内には所要レベルの水84
が維持されることになる。

かかる密閉系の使用は幾つかの利点を有している。熱交
換器66内において水を使用した場合、気体空間26内の温
度が約212゜Fを越えるまでは熱の除去が開始されない。
また、格納容器14内の最高温度が約248゜Fであるから、
気体空間26内の蒸気と熱交換器66内の沸騰水との間にお
ける最大温度差は36゜Fに制限される。密閉系の場合に
は、水よりも低い沸点を持った冷却液を熱交換器66内に
おいて使用することができる。たとえば、フルオロカー
ボン冷却液の中には110゜Fという低い沸点を有するもの
がある。かかる冷却液を使用すれば、気体空間26内の温
度が110゜Fを越えると熱の除去が開始されることにな
る。このような場合には、気体空間26内の蒸気と熱交換
器66内の冷却液との間における最大温度差は102゜Fにも
達することになるる密閉系の使用がもたらすもう１つの
利点は、熱交換器66の内部を大気圧より低い圧力下で動
作させ得ることである。その結果、熱交換用の冷却液と
して水を使用した場合でも、それの沸点を212゜Fより実
質的に低い値にまで低下させることができる。このよう
にすれば、熱交換器66内の冷却液と気体空間26内の蒸気
との間における温度差が増大して熱交換効率の向上が得
られるのである。

密閉系の使用によって得られるもう１つの利点は、熱交
換器66およびそれに付随する配管の漏れ試験が簡単にな
ることである。正常条件下では、隔離弁86および88を閉
じることによって熱交換器66が密閉されていることに注
意されたい。その結果、熱交換器66の内面は揮発度の低
い通常の腐食防止剤を比較的少量だけ使用することによ
って保護し得るのであって、冷却水供給プール48の全体
に腐食防止剤を添加する必要はなくなる。このようにす
れば、水質の良い補給水が必要とされることはなくなる
ので、ほとんど任意の給水源を使用することが可能にな
る。更にまた、熱交換器66が気体空間26内に配置されて
いることにより、熱交換器66が水24中に配置された場合
に比べて熱交換器66の外面上における腐食の問題が低減
する。その結果、熱交換器66の部品を作製するため、遥
かに高価なステンレス鋼ではなく安価な炭素鋼を使用す
ることが可能になる。

気体空間26から熱が除去されている間に、熱交換器66の
相対的に低温の外面上には液体が凝縮することが判明し
た。かかる液体は水24中に落下して水24の表面を攪乱
し、それによって水24の混合を促進する。

上記の説明においては、説明の便宜上からただ１種の簡
略化された装置が使用された。とは言え、商業的な原子
炉においては、適当な弁および制御手段を伴った２本以
上の主蒸気管路が使用される場合もある。

本発明の範囲内においてはまた、核分裂の熱を用いて水
を加熱すると共に、蒸気発生器を介して第２のループ中
に蒸気を発生させるような原子炉を含む実施の態様も可
能である。なお、本発明のこのような実施の態様におい
ては、上記に記載されたような特定構造の格納容器は使
用されない場合もある。

本発明はあらゆる形式の軽水冷却型原子炉施設に対して
適用することができる。

上記の説明においては、サプレッションプール室22内に
１基の熱交換器66を配置した場合が記載された。上部ヘ
ッダ72と下部ヘッダ74との間には、複数の平面内に配置
された多数の熱交換管76が連結されている。上部ヘッダ
72、下部ヘッダ74およびそれらに連結された熱交換管76
から成る１組の熱交換器はモジュールと呼ばれる。本発
明の実施の一態様に従えば、熱交換管76はそれぞれに４
本の管を含んだ37の平面内に配置されている。各々熱交
換管76は直径2.5インチの炭素鋼管から成っている。ま
た、熱交換管76の鉛直方向長さは約15フィートである。
実用的な実施の態様においてには、サプレッションプー
ル室22は概して環状を成していて、それの回りに複数の
モジュールが配置される。各々のモジュールにはそれ自
身の冷却水供給プール48から補給水が供給される結果、
十分な冗長度が達成される。なお、上記の実施の態様に
おいては、全部で４基のモジュールが設置される。所要
のモジュール数は放出しなければならない熱の量に依存
する。その他の施設の場合には、放散させるべき熱の量
に応じ、各々の熱交換器66における熱交換管76の数およ
び熱交換器66の数を選定することは当業者にとって容易
であろう。かかる構造条件を選定するための規準として
は、特定の格納容器が耐えることのできる最高温度およ
び最大圧力が挙げられる。

開放系の場合には、全ての熱交換器66が圧力容器12から
の初期熱および崩壊熱を放散させ得る時間は、全ての冷
却水供給プール48内に含まれる水の量に依存する。崩壊
熱は数日でほぼ完全に消費されるものと仮定することが
できる。それ故、複数の冷却水供給プール48内に最初に
含まれる水50の量がたとえば３日間にわたって初期熱お
よび崩壊熱を放散させるのに十分なものであれば、水50
が枯渇する前に十分な余裕をもって水50の補給に関する
決定を行うのに十分なだけの時間が得られることにな
る。あるいはまた、無限の放熱時間を生み出すほどに冷
却水供給プール48を大きくすることもできる。たとえ
ば、水50の水質は重要でないから、利用可能な河川また
は井戸からの未処理水を冷却水供給プール48に供給すれ
ば、水50が枯渇する恐れはなくなるのである。

本明細書中に図示されかつ記載された実施の態様におい
ては、熱交換管76は単純な金属管である。しかるに、熱
交換管76の外面および（または）内面上に熱交換促進手
段を追加することにより、気体空間26と熱交換管76の内
部との間における熱交換効率を高め得ることは当業者に
とって自明であろう。たとえば、熱交換管76の外面に任
意の種類のフィン（図示せず）を追加することによって
気体空間26と接触する表面積を増大させることができ
る。このような熱交換促進手段を追加すれば、熱交換器
66の所要の大きさおよび数を低減させることができる。
なお、接触面積とモジュールの数および（または）大き
さとの関係は当業者にとって自明であろうから、詳細な
説明を行う必要はあるまい。また、熱交換管76として円
筒形の管を使用することは原価などの点から見て有利で
あるが、本発明がそのような構造物のみに限定されると
は解すべきでない。たとえば、熱交換管76の代りに、適
当な流路を内部に設けた複数の平面状構造物を使用する
ことも本発明の範囲内に含まれる。適当な平面状構造物
としては、通常の冷凍ユニットにおいて見られるごと
く、一定のパターンに従って２枚の金属薄板（通例はア
ルミニウム薄板）同士を接合して成るものが挙げられ
る。この場合には、接合パターンに応じ、金属薄板の間
に冷却液の流路が形成されることになる。

以上、添付の図面を参照しながら本発明の好適な実施の
態様を説明したが、本発明はかかる特定の実施の態様の
みに限定されるわけではない。すなわち、前記特許請求
の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱するこ
となしに各種の変更態様が可能であることは当業者にと
って自明であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の一態様に基づく原子炉系の略
図、そして第２図は隔離弁およびフロート制御弁を伴っ
た第１図中の熱交換器の拡大断面図である。 図中、10は原子炉系、12は圧力容器、14は格納容器、16
は主蒸気管路、18はドライウェル、20は安全リリーフ
弁、22はサプレッションプール室、24は水、26は気体空
間、28は排出管、30はバキュームブレーカ弁、32は減圧
弁、48は冷却水供給プール、50は水、52は煙突、54は均
等化管路、56は弁、58は逆止め弁、62はガス抜き管、64
はガス抜き穴、66は熱交換器、68は補給水供給管路、70
は蒸気抜き管路、72は上部ヘッダ、74は下部ヘッダ、76
は熱交換管、78はフロート制御弁、80はフロート、82は
自由表面、84は水、86および88は隔離弁、90は降下管、
そして92は溝を表わす。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉の格納容器から熱を熱を除去するた
   めの熱除去系において、（ａ）前記格納容器内に配置さ
   れていて、内部に一定量の水を含むと共に、前記水の上
   方に一定量の気体を含むようなサプレッションプール
   室、（ｂ）前記原子炉からの熱の放散を必要とする事故
   の発生時に前記原子炉から前記サプレッションプール室
   内に蒸気を導入するためのガス抜き手段、（ｃ）前記サ
   プレッションプール室内に配置されかつ複数の熱交換素
   子を含む熱交換器、（ｄ）前記熱交換器への熱交換液体
   の供給量を調節することにより、前記熱交換器内におい
   て前記熱交換液体を所定のレベルに維持するための計量
   手段、（ｅ）前記蒸気に応答して前記熱交換器内の前記
   熱交換液体を沸騰させるための沸騰手段、（ｆ）前記熱
   交換器内の蒸気を前記熱交換液体から分離するための分
   離手段、並びに（ｇ）前記熱交換器から前記蒸気を排出
   するための排出手段の諸要素から成る結果、前記サプレ
   ッションプール室から熱が排出されることによって前記
   格納容器がそれの設計値より低い温度および圧力に維持
   されることを特徴とする熱除去系。
2. 【請求項２】前記熱交換液体が水であり、かつ前記排出
   手段が前記蒸気を前記格納容器外の大気中に排出するた
   めの手段を含む請求項１記載の熱除去系。
3. 【請求項３】前記熱交換器が前記サプレッションプール
   室内の前記気体中に配置されている請求項１記載の熱除
   去系。
4. 【請求項４】前記計量手段が、（ａ）前記格納容器の外
   部に配置された冷却液供給プール、（ｂ）前記格納容器
   を貫通して前記冷却液供給プールと前記熱交換器との間
   を連絡する冷却液供給管路、および（ｃ）前記熱交換器
   内における前記冷却液の量の変化に応答して前記冷却液
   を前記熱交換器内に計量しながら供給するための手段を
   具備したフロート制御弁を含む請求項１記載の熱除去
   系。
5. 【請求項５】前記分離手段が（ａ）前記熱交換器中に設
   けられた上部ヘッダおよび（ｂ）前記上部ヘッダ内に存
   在する自由表面を含んでいて、前記自由表面が主として
   冷却液を含む空間と主として前記冷却液の蒸気を含む空
   間とを分離することによって前記蒸気を前記冷却液から
   分離することができる請求項１記載の熱除去系。
6. 【請求項６】前記熱交換器が前記サプレッションプール
   室内に配置された複数の熱交換モジュールを含み、かつ
   前記計量手段が前記熱交換モジュールの各々に前記熱交
   換液体を計量しながら供給するための互いに独立した手
   段を含む請求項１記載の熱除去系。
7. 【請求項７】原子炉のサプレッションプール室から熱を
   除去するための熱交換器において、（ａ）上部ヘッダ、
   （ｂ）前記上部ヘッダから所定の距離だけ離して配置さ
   れた下部ヘッダ、（ｃ）前記上部ヘッダと前記下部ヘッ
   ダとの間を連絡する複数の熱交換管、（ｄ）前記熱交換
   器への冷却液の供給量を調節するための計量手段であっ
   て、前記計量手段がフロート制御弁を含むことによって
   前記冷却液が前記熱交換器内において所定のレベルに維
   持され、前記所定のレベルが前記上部ヘッダ内の中間の
   高さに位置することによって前記上部ヘッダ内には自由
   表面が得られ、そして前記自由表面は前記冷却液の液体
   成分と蒸気成分とを分離するために役立つような計量手
   段、（ｅ）前記上部ヘッダと前記下部ヘッダとの間を連
   絡して前記上部ヘッダから前記下部ヘッダに液体を還流
   させるための降下管、並びに（ｆ）前記降下管内におけ
   る下向きの液体の流れを促進するための促進手段の諸要
   素から成ることを特徴とする熱交換器。
8. 【請求項８】前記促進手段として、前記降下管が前記熱
   交管より大きい横断面積を有する請求項７記載の熱交換
   器。
9. 【請求項９】前記促進手段として、前記降下管に断熱手
   段が装備される請求項７記載の熱交換器。
10. 【請求項１０】前記促進手段として、互いに離隔しなが
    ら上方に伸びかつ頂部が前記所定のレベルよりも下方に
    位置するような第１および第２のアームを有する溝が前
    記上部ヘッダ内に設けられ、かつ前記下降管が前記溝の
    内部に連結される請求項７記載の熱交換器。
11. 【請求項１１】前記計量手段が前記冷却液を前記溝内に
    供給するための手段を含む請求項10記載の熱交換器。