JP5529797B2 - Reactor cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、圧搾ボンベの液体窒素を冷却に使用することで、動力が不要な原子炉冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a reactor cooling apparatus that does not require power by using liquid nitrogen in a compression cylinder for cooling.
２０１１年３月１１日午後２時に地震があり、津波により福島原子力発電所は、停電になり、発電機は海水に浸かり動かないため、大きな事故を起こしてしまった。ところが、その後の対応が、全くお粗末としか言えない。それは、電気を作るところが停電で、緊急冷却装置も発電機が動かないと、言って何もしない。
そして、原子炉の燃料棒が熱をもったからと、海水を注入したから、燃料棒のジルコニューム制の金属が錆びて、水のＨ２Ｏの酸素と化合して、水素のＨだけが残り、爆発してしまった。
There was an earthquake at 2 pm on March 11, 2011, and the Fukushima nuclear power plant was cut off by the tsunami, and the generators were not immersed in seawater, causing a major accident. However, the response after that can only be said to be poor. It doesn't do anything to say that the place where electricity is produced is a power outage, and the emergency cooling system and generator do not work.
And because the fuel rods in the reactor were heated and seawater was injected, the fuel rod's zirconium-based metal rusted and combined with the H2O oxygen in the water, leaving only the hydrogen H, exploding. I have.
その建物も、水素が溜まったときのことを考えて、天井に穴を開けていれば、爆発することもなたった。そして、屋根が無くなったことを良いことに、そこから放水車で海水を撒き、使用済み核燃料の冷却タンクに、海水を注ぐ。
すると放水した海水は溢れだし、その海水は放射能に汚染されているため、その海水の処理が問題になっている。この事故を教訓に、津波が来たときの堤防を高くしてもよいが、停電になっても事故が起こらない、根本的なアイデアが求められる。
If the building had a hole in the ceiling, it would explode if the hydrogen was accumulated. The good thing is that the roof is gone. From there, we sprinkle seawater with a water truck and pour seawater into the cooling tank for spent nuclear fuel.
Then, the discharged seawater overflows, and the seawater is contaminated with radioactivity, so the treatment of the seawater is a problem. The lesson learned from this accident may be to raise the embankment when a tsunami comes, but there is a need for a fundamental idea that will not cause an accident if a power failure occurs.
そこで、特許文献１の特開平１０−１４８６９２の、原子炉の冷却水緊急注入装置は、炉心冷却に必要な大量の非常用冷却水を原子炉一次冷却系配管に、確実に緊急注水することができる物である。その、原子炉の冷却水緊急注入装置は、蓄圧注水タンクに窒素ガスで加圧し、非常用冷却水は加圧ガスの力で、原子炉の中を冷却する装置であった。この方法は、電気を使用しないため、発電機の電気が要らないため確実な冷却方法であった。 In view of this, the reactor coolant emergency injection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-148692 of Patent Document 1 is capable of reliably injecting a large amount of emergency coolant necessary for core cooling into the reactor primary cooling system piping. It is possible. The emergency cooling water injection device for a nuclear reactor is a device that pressurizes a pressure accumulation water tank with nitrogen gas, and the emergency cooling water is a device that cools the inside of the nuclear reactor with the force of the pressurized gas. This method is a reliable cooling method because it does not use electricity and does not require electricity from the generator.
最初の冷却は、炉心冷却に必要な大量の非常用冷却水を原子炉一次冷却系配管に、確実に緊急注水することができる物である。その、原子炉の冷却水緊急注入装置は、蓄圧注水タンクに窒素ガスで加圧し、非常用冷却水は加圧ガスの力で原子炉の中を冷却する装置で最初は上手く冷却できた。しかし、その後、原子炉の冷却水緊急注入装置はも底を突き、冷却も発電機が使用できないため、大事故につながった。 In the first cooling, a large amount of emergency cooling water necessary for core cooling can be reliably injected into the reactor primary cooling system piping. The reactor's emergency coolant injection system was pressurized with nitrogen gas into a pressure-accumulating water injection tank, and emergency cooling water was a device that cooled the inside of the reactor with the power of the pressurized gas. However, after that, the emergency coolant injection system for the reactor hit the bottom and the generator could not be used for cooling, leading to a major accident.
そこで、本発明の原子炉冷却装置は、圧搾ボンベ（１）の液体窒素を、冷却水の変わりに使用することで、全国何処にでも圧搾ボンベ（１）があり、ヘリコプターで簡単に運べるから無尽蔵にあり、動力は気体を圧縮しているので電気は要らないし、加圧したときに凝縮熱を冷却しているので、そのまま冷却できる原子炉冷却装置を提供するものである。 Therefore, the reactor cooling device of the present invention uses the compressed nitrogen (1) liquid nitrogen instead of cooling water, so that there is a compressed cylinder (1) anywhere in the country and can be easily transported by helicopter. Therefore, since the power is compressing the gas, electricity is not required, and since the heat of condensation is cooled when pressurized, a reactor cooling device that can be cooled as it is is provided.
上記目的を達成するために、本発明の原子炉冷却装置は、圧搾ボンベ（１）を逆さにして、その圧搾ボンベ（１）の内容物の液体（１ａ）を、原子炉（２）の下部に付いた枝管（２ａ）から注入し、その枝管（２ａ）には、オリフィス（２ｂ）を介して冷却管（２ｃ）が原子炉（２）の上部を貫通することで目的を達成した。 In order to achieve the above object, the reactor cooling apparatus of the present invention is configured such that the squeeze cylinder (1) is inverted and the liquid (1a) of the contents of the squeeze cylinder (1) is transferred to the lower part of the reactor (2). It was injected from the branch pipe (2a) attached to the reactor, and the cooling pipe (2c) penetrated the upper part of the reactor (2) through the orifice (2b) into the branch pipe (2a). .
請求項２の原子炉冷却装置は、圧搾ボンベ（１）を逆さにして、その圧搾ボンベ（１）の内容物の液体（１ａ）を、直接原子炉（２）の下部に付いたドレン管（２ｄ）から注入することで目的を達成した。 The reactor cooling device according to claim 2, wherein the pressure cylinder (1) is turned upside down, and the liquid (1 a) of the contents of the pressure cylinder (1) is directly attached to the lower part of the reactor (2). The objective was achieved by injection from 2d).
本発明の原子炉冷却装置は、次のような効果がある。
（イ）圧搾ボンベは、何処にでもあるため容易に手配できる。
（ロ）圧搾ボンベは、容器内にその気体を詰めるとき、大量のエネルギーを使用しているので、圧搾ボンベを使用するとき動力は要らない。
（ハ）圧搾ボンベは、容器内にその気体を詰めるとき、大量の凝縮熱を放出しているので、液体がら気体に変わるとき、気化熱を周りから取る。
The reactor cooling device of the present invention has the following effects.
(B) The compression cylinders can be easily arranged because they are everywhere.
(B) A compression cylinder uses a large amount of energy when filling its gas in a container, so no power is required when using a compression cylinder.
(C) Since the compression cylinder releases a large amount of heat of condensation when the gas is packed in the container, it takes heat of vaporization from the surroundings when the liquid changes to gas.
本発明の原子炉冷却装置は、冷却水の変わりに圧搾ボンベ（１）を使用するものである。その圧搾ボンベ（１）の液体（１a)を作るときは、空気を圧縮し、そのとき出た熱を冷まし、さらに圧縮して、出た熱を冷ます工程を行っているので、圧搾ボンベ（１）には膨大なエネルギーが蓄えてられている。そして冷却水と比べ、圧搾ボンベ（１）は無料ではないが、非常時には、それを使って冷却する。その圧搾ボンベ（１）は、全国何処にでもあるガスを販売している所にあるので、交通手段が無いときにも、ヘリコプターで輸送できるものである。 The reactor cooling device of the present invention uses a pressing cylinder (1) instead of cooling water. When making the liquid (1a) of the compressed cylinder (1), the process of compressing the air, cooling the generated heat and further compressing it, and cooling the generated heat is performed. In 1), a huge amount of energy is stored. And compared with cooling water, the squeeze cylinder (1) is not free, but in an emergency, it is used to cool. The squeeze cylinder (1) can be transported by helicopter even when there is no means of transportation because it is in a place where gas is sold everywhere in the country.
それでは、原子炉（２）が地震などで、緊急に止まったときの説明をする。原子炉（２）の燃料棒（２ｇ）は、制御棒が入ることで核分裂は停止するが、崩壊熱の余熱を冷却するために、電気が通電していて、そのまま海水を通した復水器で冷却するが、電源が全て無い状態になった場合は、原子炉（２）の中へ冷却水を緊急注入する。しかし、その手段が、何らかの原因で作動しなかった場合は、原子炉冷却装置を使用する、最後の手段である。 I will now explain when the reactor (2) stops urgently due to an earthquake. The nuclear reactor (2) fuel rod (2g) stops the fission when the control rod is inserted, but in order to cool the residual heat of decay heat, electricity is energized and the condenser passes through the seawater as it is. Cooling is performed, but if all the power is not available, emergency cooling water is injected into the reactor (2). However, if that means does not work for some reason, it is the last means to use a reactor cooling device.
その原子炉冷却装置は、圧搾ボンベ（１）を使用しているため費用はかかるが、非常時には仕方が無いので、圧搾ボンベ（１）を使用する。その圧搾ボンベ（１）の気体を液体にするまでの、圧縮するのにはエネルギーを使い、また圧縮するときに出た凝縮熱も、工場で冷却しているた。例えば、クーラーに置き換えると、ポンプの働きと、外部熱交換機を通した冷媒と同じで、クーラーの冷えたところだけを利用するのと同じことである。しかも、その圧搾ボンベ（１）は簡単に手に入る物であるため、使用しない方がおかしい。また、圧搾ボンベ（１）はマイナス２００度前後に冷やす能力をもち、従来のように海水の１５度で、何が月もかかって冷却していた場合でも、原子炉冷却装置では短時間に冷却できる。 The reactor cooling device is costly because it uses the compression cylinder (1), but there is no choice but to use the compression cylinder (1) in an emergency. Energy was used to compress the gas in the squeeze cylinder (1) into a liquid, and the heat of condensation generated during the compression was also cooled in the factory. For example, if it is replaced with a cooler, it is the same as using a pump where the cooler is cooled and the same as the refrigerant that has passed through the external heat exchanger. Moreover, since the squeeze cylinder (1) is easily available, it is strange not to use it. In addition, the compression cylinder (1) has the ability to cool to around minus 200 degrees, and even if it takes 15 months of seawater and cools for months, the reactor cooling system cools in a short time. it can.
そこで、請求項１の原子炉冷却装置は、原子炉（２）の下部に枝管（２ａ）を取り付け、その枝管（２ａ）にオリフィス（２ｂ）を介して冷却管（２ｃ）が取り付けてあり、その冷却管（２ｃ）は原子炉（２）の上部を貫通している。 Therefore, in the reactor cooling device of claim 1, a branch pipe (2a) is attached to the lower part of the reactor (2), and a cooling pipe (2c) is attached to the branch pipe (2a) via an orifice (2b). The cooling pipe (2c) passes through the upper part of the reactor (2).
そして、枝管（２ａ）に圧搾ボンベ（１）を取り付け、液体（１ａ）になった内容物を出すため、圧搾ボンベ（１）はひっくり返して、液体（１ａ）を注入する。すると、オリフィス（２ｂ）は小さい穴が開いており、そのオリフィス（２ｂ）を通過することで、オリフィス（２ｂ）まで運ばれた液体（１ａ）は、オリフィス（２ｂ）が小さい穴のため、圧搾ボンベ（１）の気圧がそのまま残り、狭い穴を通って広い冷却管（２ｃ）に達したとき、今までの圧力が大気圧になり、急に膨脹するため、液体（１ａ）は大気圧になり、周りの熱を気化熱として吸収し、さらに膨脹するので周りの冷却管（２ｃ）の熱を取る。
And a compression cylinder (1) is attached to a branch pipe (2a), and in order to take out the contents which became the liquid (1a), a compression cylinder (1) is turned over and liquid (1a) is inject | poured. Then, the orifice (2b) has a small hole, and the liquid (1a) carried to the orifice (2b) by passing through the orifice (2b) is compressed because the orifice (2b) is a small hole. When the pressure in the cylinder (1) remains as it is and reaches the wide cooling pipe (2c) through the narrow hole, the pressure until now becomes atmospheric pressure, and the liquid (1a) becomes atmospheric pressure. Therefore, the surrounding heat is absorbed as heat of vaporization, and further expands, so that the surrounding cooling pipe (2c) takes heat.
冷却された冷却管（２ｃ）は、原子炉（２）の中の水を冷やし、下へ流れる方向に対流が起こり、原子炉（２）全体が冷える。したがって、冷却管（２ｃ）は原子炉（２）内部を冷やすため、原子炉（２）内部の冷却管（２ｃ）の長さが短いと判断できるときには、冷却管（２ｃ）を圧縮コイルバネ状にして、冷却管（２ｃ）の長さを長くする。また、オリフィス（２ｂ）と冷却管（２ｃ）を多数取り付けて、冷やす能力を増すこともできる。 The cooled cooling pipe (2c) cools the water in the reactor (2), convection occurs in the direction of flowing downward, and the entire reactor (2) cools. Accordingly, since the cooling pipe (2c) cools the inside of the reactor (2), when it can be determined that the length of the cooling pipe (2c) inside the reactor (2) is short, the cooling pipe (2c) is formed into a compression coil spring shape. The length of the cooling pipe (2c) is increased. In addition, a large number of orifices (2b) and cooling pipes (2c) can be attached to increase the cooling ability.
請求項２の原子炉冷却装置は、原子炉（２）の下部に付いている配管ならば、何でもよく、それをドレン管（２ｄ）と呼ぶ。そのドレン管（２ｄ）は、バルブ（５）を介しているところから、ドレン管（２ｄ）に直接、圧搾ボンベ（１）の液体（１ａ）を注入して、原子炉（２）内部の冷却水を冷やし、原子炉（２）上部に取り付けた安全弁（２ｅ）より放出される。安全弁（２ｅ）は、原子炉（２）を守るために取り付けているものであるが、原子炉（２）内部の気圧を調節するバルブがあれば、そのバルブを調節して行う。 The reactor cooling device according to claim 2 may be any pipe provided at the lower part of the reactor (2), and is called a drain pipe (2d). The drain pipe (2d) is inserted through the valve (5), and the liquid (1a) of the squeeze cylinder (1) is directly injected into the drain pipe (2d) to cool the inside of the reactor (2). Water is cooled and discharged from a safety valve (2e) attached to the top of the reactor (2). The safety valve (2e) is attached to protect the reactor (2). If there is a valve for adjusting the pressure inside the reactor (2), the safety valve (2e) is adjusted.
なお、ドレン管（２ｄ）は原子炉（２）下部に取り付けている配管ならば良いため、設置に費用が掛からない。また、現在使用している原子炉（２）にも使用できるため、圧搾ボンベ（１）を用意するだけでよい。 In addition, since the drain pipe (2d) should just be piping attached to the reactor (2) lower part, installation does not cost. Moreover, since it can be used also for the nuclear reactor (2) currently used, it is only necessary to prepare a pressing cylinder (1).
本発明の原子炉冷却装置を、図面を参照して説明する。
図１は、原子炉（２）と圧搾ボンベ（１）の、横から見た断面の模式図である。最初に、圧搾ボンベ（１）をひっくり返して液体（１ａ）の窒素が出るようにし、枝管（２ａ）に繋ぐ。その圧搾ボンベ（１）は、原子炉（２）の近くに設置する必要がなく、原子炉（２）から１キロメートル離れたところに、圧搾ボンベ（１）を置く建屋を作り、直射日光を避ける。
The reactor cooling apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
Drawing 1 is a mimetic diagram of the section seen from the side of nuclear reactor (2) and pressing cylinder (1). First, the compression cylinder (1) is turned over so that the liquid (1a) nitrogen comes out and is connected to the branch pipe (2a). The squeeze cylinder (1) does not need to be installed near the reactor (2), and a building where the squeeze cylinder (1) is placed 1 km away from the reactor (2) avoids direct sunlight. .
そして、圧搾ボンベ（１）から枝管（２ａ）までは、φ１０の配管で設置し、バルブ（５）を介して枝管（２ａ）は、原子炉（２）の外板を貫通している。そしてバルブ（５）は、原子炉（２）内を通る冷却管（２ｃ）が破損したとき、そのバルブ（５）を閉めて、ラインをカバーするものである。したがって、この発明には関係ないが、冷却管（２ｃ）が１ミリと薄いため、取り付けた方がよいと思い取り付けたので、普段は解放している。 And from a compression cylinder (1) to a branch pipe (2a), it installs with piping of (phi) 10, and the branch pipe (2a) has penetrated the outer plate | board of the reactor (2) through the valve (5). . The valve (5) closes the valve (5) to cover the line when the cooling pipe (2c) passing through the reactor (2) is broken. Therefore, although it is not related to this invention, since the cooling pipe (2c) is as thin as 1 mm, it is recommended that the cooling pipe (2c) is attached.
そして枝管（２ａ）は、オリフィス（２ｂ）を介して冷却管（２ｃ）に取り付けてあり、冷却管（２ｃ）は原子炉（２）の上部を貫通して、バルブ（５）を介して、大気に逃がす。また、オリフィス（２ｂ）は圧搾ボンベ（１）が１本φ１の出口から放出していて、集合体が９本であるから、オリフィス（２ｂ）の径はφ３の以下の放出口である。 The branch pipe (2a) is attached to the cooling pipe (2c) via the orifice (2b), and the cooling pipe (2c) passes through the upper part of the nuclear reactor (2) and passes through the valve (5). , Escape to the atmosphere. Further, since the orifice (2b) has one compression cylinder (1) discharged from the outlet of φ1 and there are nine aggregates, the diameter of the orifice (2b) is a discharge port of φ3 or less.
したがって、オリフィス（２ｂ）の内径はφ３以下にしないと、１キロメートルの道中で配管が冷えて、配管の中を通過する液体（１ａ）が熱をもたないように、保冷をしなければならない。それは、オリフィス（２ｂ）が抵抗になる程しか、穴の大きさが開いていないため、圧搾ボンベ（１）から冷却管（２ｃ）の間で、最も狭い抵抗になっており、そのオリフィス（２ｂ）を通過するまでは、圧力が加わっているので、液体（１ａ）でオリフィス（２ｂ）を通過する。 Therefore, if the inner diameter of the orifice (2b) is not smaller than φ3, the pipe must be cooled in the path of 1 kilometer, and the liquid (1a) passing through the pipe must be kept cold so that it does not have heat. . It has the narrowest resistance between the squeeze cylinder (1) and the cooling pipe (2c) because the hole is not large enough to make the orifice (2b) resistant, and the orifice (2b) The pressure is applied until it passes through the orifice (2b) with the liquid (1a).
そしてオリフィス（２ｂ）を通過することで、圧力は大気圧になるため、気体になり、周りの温度を吸収して冷却管（２ｃ）を冷やす。そして原子炉（２）の上部の、外側にバルブ（５）を取り付けた理由は、原子炉（２）内部の冷却管（２ｃ）が薄いため、漏れた時のことを考えてのことである。したがって、普段は解放している。そのバルブ（５）から出たガスは、リリース管（２ｆ）を介して大気に放出される。 And since the pressure becomes atmospheric pressure by passing through the orifice (2b), it becomes a gas, absorbs the surrounding temperature, and cools the cooling pipe (2c). The reason why the valve (5) is attached to the outside of the upper part of the reactor (2) is that the cooling pipe (2c) inside the reactor (2) is thin, so that the case of leakage is considered. . Therefore, it is usually freed. The gas discharged from the valve (5) is released to the atmosphere through the release pipe (2f).
その圧搾ボンベ（１）は、１本で４０リットルの液体（１ａ）窒素を溜めており、その圧搾ボンベ（１）を解放すると、１ｃｃで最初液体（１ａ）が気化するのに１６０カロリーの熱を周りから吸収する。次に、原子炉（２）内部の温度が３００度として、リリース管（２ｆ）から出た窒素ガスの温度が１４０度として、３００カロリーの熱量を取り、４０リットルで１２００万カロリーの熱を取ることができる。この１２００万カロリーのは、水を注水したときの４０リットルで１４４０万カロリーの熱を取るのと比べ多少劣るが、何もしないよりはましである。 The squeeze cylinder (1) stores 40 liters of liquid (1a) nitrogen in one bottle, and when the squeeze cylinder (1) is released, the heat of 160 calories is consumed when the liquid (1a) is first vaporized in 1 cc. To absorb from around. Next, assuming that the temperature inside the reactor (2) is 300 degrees, the temperature of the nitrogen gas coming out of the release tube (2f) is 140 degrees, heat of 300 calories is taken, and heat of 12 million calories is taken in 40 liters be able to. This 12 million calories is a little inferior to taking 14.4 million calories of heat in 40 liters when water is poured, but better than nothing.
原子炉（２）がφ４０００として、深さ６メートルの３００度の温度で、全体の燃料棒（２ｇ）も水とすると２，２６０，８００万カロリーの熱量を持っている。そして、１個の窒素の集合体では１０，８００万カロリーであるから、２０９個の集合体で０度になる。しかし、０度にする必要はないので、崩壊熱の１％は毎秒２０万カロリーであるため、集合体１個で５４０秒間、その状態を保つ。したがって、１時間では集合体６個が必要で、８時間分の集合体５０個は、用意しておく。 The nuclear reactor (2) has a diameter of 4000, a temperature of 6 degrees and a temperature of 300 degrees. If the entire fuel rod (2 g) is also water, it has a calorific value of 22.6 million calories. And since one nitrogen aggregate is 108 million calories, it becomes 0 degrees with 209 aggregates. However, since it is not necessary to set it to 0 degree, since 1% of decay heat is 200,000 calories per second, one aggregate keeps that state for 540 seconds. Therefore, six aggregates are required in one hour, and 50 aggregates for eight hours are prepared.
そうすれば、集合体は何処のガス屋にもおいているので、県内が被災にあっても、他県から８時間以内に、ヘリコプターで運ぶことができる。また、集合体がなければ、１本づつでよく、使用するガスは炭酸ガス、アルゴン、フロンなど何でもよい。また、圧搾ボンベ（１）の気体を空気にして、空気を圧縮すると液体になり、その圧搾ボンベ（１）を使用すると、動力以外は無料である。
なお、枝管（２ａ）を原子炉（２）の下部に取り付けたが、上部から噴出させても、冷却管（２ｃ）と原子炉（２）とは、冷却管（２ｃ）の薄い管で分離しているため、何ら障害はないし、その方が良いかも知れない。
If you do so, the aggregates are located in any gas store, so even if the prefecture is damaged, you can carry it by helicopter within 8 hours from other prefectures. Further, if there is no aggregate, it may be one by one, and the gas used may be anything such as carbon dioxide, argon, or chlorofluorocarbon. Moreover, if the gas of a pressing cylinder (1) is made into air and air is compressed, it will become a liquid, and when the pressing cylinder (1) is used, it will be free except motive power.
Although the branch pipe (2a) is attached to the lower part of the reactor (2), the cooling pipe (2c) and the reactor (2) are thin pipes of the cooling pipe (2c) even if they are ejected from the upper part. Because it is separated, there is no obstacle and it may be better.
図２は、請求項２の原子炉冷却装置で、沸騰水型（ＢＷＲ）の原子炉（２）と、圧搾ボンベ（１）の模式図である。最初に圧搾ボンベ（１）をひっくり返して液体（１ａ）の窒素が出るようにし、ドレン管（２ｄ）に繋ぐ。ドレン管（２ｄ）は、原子炉（２）の下部に繋がっている配管なら何でも使用できるため、原子炉（２）が急に冷却するときにも、余分な設備をしなくてよい。 FIG. 2 is a schematic view of a boiling water (BWR) reactor (2) and a squeeze cylinder (1) in the reactor cooling apparatus according to claim 2. First, the pressure cylinder (1) is turned over so that the liquid (1a) nitrogen comes out and is connected to the drain pipe (2d). Since the drain pipe (2d) can be any pipe connected to the lower part of the reactor (2), it is not necessary to provide extra equipment even when the reactor (2) cools down suddenly.
そして、原子炉（２）の下部に液体（１ａ）窒素を入れると、窒素は沸点マイナス１９５度であるため、周りの水よりは早く沸騰し、原子炉（２）内部を７０気圧より上げて、原子炉（２）上部に付いた安全弁（２ｅ）から放出して、大気に逃がす。安全弁（２ｅ）は、通常フィルターを通し、大気に放出するものであるから、汚染の心配はない。そして、原子炉（２）の下部に、液体（１ａ）窒素を入れるとき、最初は徐々に液体（１ａ）窒素を入れ、原子炉（２）内部の圧力を上げ、窒素の泡が原子炉（２）上部に達したとき、水蒸気より気体となった窒素が軽いため、安全弁（２ｅ）から大気に放出され、それを確認してから徐々に圧搾ボンベ（１）の液体（１ａ）を多量に放出させ、原子炉（２）の温度を冷やす。 And when liquid (1a) nitrogen is put into the lower part of the reactor (2), since the boiling point of the nitrogen is minus 195 degrees, it boils faster than the surrounding water and raises the interior of the reactor (2) from 70 atm. , Release from the safety valve (2e) attached to the top of the reactor (2) and let it escape to the atmosphere. Since the safety valve (2e) is normally discharged through the filter and released into the atmosphere, there is no concern about contamination. Then, when liquid (1a) nitrogen is introduced into the lower part of the reactor (2), initially the liquid (1a) nitrogen is gradually added, the pressure inside the reactor (2) is increased, and nitrogen bubbles are generated in the reactor ( 2) When nitrogen reaches the upper part, the nitrogen gas is lighter than water vapor, so it is released into the atmosphere from the safety valve (2e), and after confirming that, gradually add a large amount of liquid (1a) in the squeeze cylinder (1). Let the reactor cool (2).
このとき、原子炉（２）がφ４０００として、深さ６メートルの３００度の温度で、全体の燃料棒（２ｇ）も水とすると２，２６０，８００万カロリーの熱量を持っている。そして、１個の窒素の集合体では１０８００万カロリーであるから、２０９個の集合体で０度になる。しかし、０度にする必要はないので、崩壊熱の１％は毎秒２０万カロリーであるため、集合体１個で５４０秒間、その状態を保つ。したがって、１時間では集合体６個が必要で、８時間分の集合体５０個は用意しておく。 At this time, if the reactor (2) has a diameter of 4000 and a temperature of 6 degrees and a temperature of 300 degrees, and the entire fuel rod (2g) is also water, it has a calorific value of 22.6 million calories. And since one nitrogen aggregate is 108 million calories, it will be 0 degrees with 209 aggregates. However, since it is not necessary to set it to 0 degree, since 1% of decay heat is 200,000 calories per second, one aggregate keeps that state for 540 seconds. Therefore, six aggregates are required in one hour, and 50 aggregates for eight hours are prepared.
そうすれば、集合体は何処のガス屋にも販売しているので、県内が被災にあっても、他県から８時間以内に、ヘリコプターで運ぶことができる。また、集合体がなければ、１本づつでよく、使用するガスは炭酸ガス、アルゴンなどでもよい。 Then, the aggregate is sold to any gas store, so even if the prefecture is damaged, it can be transported by helicopter within 8 hours from other prefectures. Moreover, if there is no aggregate, it may be one by one, and the gas used may be carbon dioxide, argon, or the like.
このとき、窒素ガスよりもヘリウムの方が、沸点がマイナス２６８度と低いので、圧搾ボンベ（１）は４０リットルの液体（１ａ）ヘリウムを溜めており、その圧搾ボンベ（１）を解放すると、１ｃｃで４６８カロリーの熱量を取り、４０リットルで１８７２万カロリーの熱を取ることができる。この１８７２万カロリーのは、水を注水したときの４０リットルで１４４０万カロリーの熱を取るのと比べ、同じである。 At this time, since the boiling point of helium is lower than minus 268 degrees than nitrogen gas, the compression cylinder (1) stores 40 liters of liquid (1a) helium, and when the compression cylinder (1) is released, 1cc can take 468 calories and 40 liters can take 187.2 million calories. This 18.72 million calories is the same as taking 14.4 million calories in 40 liters when water is poured.
そのヘリウムを使用した場合、安全弁（２ｅ）から放出して、大気に逃がす場合、空気より軽いので発生した水素と混ざり、水素は燃える性質があるが、ヘリウムはものを燃やす性質が無いため、爆発はしない。 When helium is used, when it is released from the safety valve (2e) and released to the atmosphere, it is lighter than air, so it mixes with the generated hydrogen, and hydrogen burns, but helium does not burn things, so it explodes. I do not.
その圧搾ボンベ（１）を９本セットにした集合体を用いれば、１６８４８万カロリーの冷却ができ、圧搾ボンベ（１）の集合体は、何処のガス屋にもおいている。 If the assembly which set the 9 compression cylinders (1) is used, 164.8 million calories can be cooled, and the assembly of the compression cylinders (1) is located in any gas store.
図２は、請求項２の原子炉冷却装置で、加圧水型（ＰＷＡ）の原子炉（２）と、圧搾ボンベ（１）の模式図で、沸騰水型（ＢＷＲ）の原子炉（２）とは、原子炉（２）の内圧が違うだけであるので、その図で説明する。最初に圧搾ボンベ（１）をひっくり返して、液体（１ａ）の窒素が出るようにし、ドレン管（２ｄ）に繋ぐ。ドレン管（２ｄ）は、原子炉（２）の下部に繋がっている配管なら、何でも使用できるため、原子炉（２）が急に冷却するときにも、余分な設備をしなくてよい。 FIG. 2 is a schematic view of a pressurized water (PWA) reactor (2) and a pressure cylinder (1), and a boiling water (BWR) reactor (2). Is different only in the internal pressure of the reactor (2), and will be described with reference to that figure. First, the squeeze cylinder (1) is turned over so that the nitrogen of the liquid (1a) comes out and is connected to the drain pipe (2d). Any pipe can be used for the drain pipe (2d) as long as it is connected to the lower part of the reactor (2). Therefore, even when the reactor (2) cools down suddenly, no extra equipment is required.
そして、原子炉（２）の下部に液体（１ａ）窒素を入れると、窒素は沸点マイナス１９５度であるため、周りの水よりは早く沸騰し、原子炉（２）内部を１６０気圧より上げて、原子炉（２）上部に付いた安全弁（２ｅ）から放出して、大気に逃がす。この時、圧搾ボンベ（１）の窒素では１６０気圧であるため、窒素が注入できない時は、圧搾ボンベ（１）を暖めて注入するか、安全弁（２ｅ）を作動させ、原子炉（２）の圧力を下げてから注入する。 And when liquid (1a) nitrogen is put into the lower part of the reactor (2), since the boiling point of the nitrogen is minus 195 degrees, it boils faster than the surrounding water and raises the inside of the reactor (2) from 160 atm. , Release from the safety valve (2e) attached to the top of the reactor (2) and let it escape to the atmosphere. At this time, the nitrogen in the compressed cylinder (1) is 160 atm. Therefore, when nitrogen cannot be injected, the compressed cylinder (1) is warmed or injected, or the safety valve (2e) is operated, and the reactor (2) Inject after reducing pressure.
このとき、窒素ガスよりもヘリウムの方が、沸点がマイナス２６８度と低いので、圧搾ボンベ（１）は４０リットルの液体（１ａ）ヘリウムを溜めており、その圧搾ボンベ（１）を解放すると、１ｃｃで４６８カロリーの熱量を取り、４０リットルで１８７２万カロリーの熱を取ることができる。この１８７２万カロリーのは、水を注水したときの４０リットルで１４４０万カロリーの熱を取るのと比べ、同じである。 At this time, since the boiling point of helium is lower than minus 268 degrees than nitrogen gas, the compression cylinder (1) stores 40 liters of liquid (1a) helium, and when the compression cylinder (1) is released, 1cc can take 468 calories and 40 liters can take 187.2 million calories. This 18.72 million calories is the same as taking 14.4 million calories in 40 liters when water is poured.
そのヘリウムを使用した場合、安全弁（２ｅ）から放出して、大気に逃がす場合、空気より軽いので発生した水素と混ざり、水素は燃える性質があるが、ヘリウムはものを燃やす性質が無いため、爆発はしない。 When helium is used, when it is released from the safety valve (2e) and released to the atmosphere, it is lighter than air, so it mixes with the generated hydrogen, and hydrogen burns, but helium does not burn things, so it explodes. I do not.
その圧搾ボンベ（１）を９本セットにした集合体を用いれば、１６８４８万カロリーの冷却ができ、圧搾ボンベ（１）の集合体は、何処のガス販売店にもおいている。 If the aggregate | assembly which set the compression cylinder (1) to nine sets is used, 164.8 million calories can be cooled, and the aggregate of the compression cylinder (1) is located in any gas store.
原子炉（２）の外側から冷却することもできる。原子炉（２）の外側と、原子炉格納容器の内側にある間、全体を冷却する。この圧搾ボンベ（１）の窒素の液体を原子炉（２）に直接噴射して、冷却すると大変非効率的ではあるが、何もしないよりはましである。その原子炉格納容器の上部に、オリフィス（２ｂ）に変わるように先を搾ったノーズルを取り付け、原子炉（２）上部をマイナス１９０度の冷風で冷やし、プラス２００度になったガスは、原子炉格納容器の下部より大気に放出される。 It can also be cooled from the outside of the reactor (2). The whole is cooled while it is outside the reactor (2) and inside the reactor containment vessel. It is very inefficient to inject and cool the nitrogen liquid of this squeeze cylinder (1) directly into the reactor (2), but it is better than nothing. At the top of the reactor containment vessel, a nose that has been squeezed so as to change to the orifice (2b) is attached, and the top of the reactor (2) is cooled with cold air of minus 190 degrees. Released from the bottom of the reactor containment into the atmosphere.
原子炉冷却装置は、窒素の圧搾ボンベ（１）を冷却に使用することで、使用済燃料棒の貯蔵タンクの冷却もできる。冷却する方法は、請求項１の原子炉冷却装置と同じく、冷却管（２ｃ）で冷やす方法と、請求項２の原子炉冷却装置と同じく、直接ガスで冷却する方法がある。その冷却も、使用済燃料棒の貯蔵タンクから１キロメートル離れた所に設置する。 The reactor cooling device can also cool the storage tank of the spent fuel rod by using the nitrogen compression cylinder (1) for cooling. The cooling method includes the cooling method using the cooling pipe (2c) as in the reactor cooling device of claim 1 and the direct cooling method using gas as in the reactor cooling device of claim 2. The cooling is also installed 1 km away from the spent fuel rod storage tank.
また、物を冷やす場合、圧搾ボンベ（１）と銅管だけで、その銅管の冷やしたい場所の銅管を潰し、適度に開いた所をオリフィス（２ｂ）代わりにして、オリフィス（２ｂ）から先を冷却管（２ｃ）にすることができる。そして、２００リットルの３０度の水を、圧搾ボンベ（１）１本で、０度にまで冷やすことができる。したがって、使用済燃料棒の貯蔵タンクの、容量が５００トンとして、１００度に沸騰した水を０度にするのは、圧搾ボンベ（１）を４５００本必要であり、集合体では５００個必要である。 In addition, when cooling an object, use only the squeeze cylinder (1) and the copper pipe, crush the copper pipe where you want to cool the copper pipe, and replace the orifice (2b) instead of the orifice (2b). The tip can be a cooling pipe (2c). And 200 liters of 30 degree water can be cooled to 0 degree | times with one pressing cylinder (1). Therefore, if the capacity of the spent fuel rod storage tank is 500 tons and the water boiled at 100 degrees is reduced to 0 degree, 4500 compression cylinders (1) are required, and 500 are required for the assembly. is there.
１ 圧搾ボンベ １ａ 液体 ２ 原子炉 ２ａ 枝管
２ｂ オリフィス ２ｃ 冷却管 ２ｄ ドレン管
２ｅ 安全弁 ２ｆ リリース管 ２ｇ 燃料棒
３ 蒸気配管 ４ 復水配管
５ バルブ ５ａ ポンプ ５ｂ タービン ５ｃ 復水器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compression cylinder 1a Liquid 2 Reactor 2a Branch pipe 2b Orifice 2c Cooling pipe 2d Drain pipe 2e Safety valve 2f Release pipe 2g Fuel rod 3 Steam pipe 4
Claims (2)
該圧搾ボンベ（１）の中の液体（１ａ）を、該圧搾ボンベ（１）の圧力で原子炉（２）圧力容器の、下部に付いた枝管（２ａ）から注入し、
該枝管（２ａ）は、原子炉（２）圧力容器を貫通して、オリフィス（２ｂ）を具備しており、
該オリフィス（２ｂ）は小さい穴が開いており、その穴を該液体（１a）が通過すると大気圧になり、
該オリフィス（２ｂ）を介して冷却管（２ｃ）が、該原子炉（２）圧力容器の上部を貫通して、その上部から放出し、
前記液体（１a）は気体になるとき、気化熱を吸収して冷却管（２ｃ）を介し、原子炉（２）圧力容器内の水を冷やすことを特徴とする原子炉冷却装置。
Liquid in the squeeze cylinder (1) (1a) is made in the liquid by applying pressure, the compression cylinder (1) comprising a gas when the atmospheric pressure by inversion,
The liquid (1a) in the pressing cylinder (1) is injected from the branch pipe (2a) attached to the lower part of the reactor (2) pressure vessel at the pressure of the pressing cylinder (1) ,
The branch pipe (2a) passes through the reactor (2) pressure vessel and has an orifice (2b).
The orifice (2b) has a small hole, and when the liquid (1a) passes through the hole, it becomes atmospheric pressure,
A cooling pipe (2c) passes through the upper part of the reactor (2) pressure vessel through the orifice (2b) and discharges from the upper part thereof.
When the liquid (1a) becomes a gas, it absorbs heat of vaporization and cools water in the reactor (2) pressure vessel through the cooling pipe (2c) .
該圧搾ボンベ（１）の中の液体（１ａ）を、該圧搾ボンベ（１）の圧力で原子炉（２）圧力容器の下部に付いたドレン管（２ｄ）から注入し、
該液体（１a）は、該原子炉（２）圧力容器内の水より沸点が低いため沸騰し、
該原子炉（２）圧力容器内の、冷却水を冷やし、
該原子炉（２）圧力容器内の過剰な圧力は、該原子炉（２）圧力容器の上部に具備した安全弁（２e)から放出することを特徴とする原子炉冷却装置。 Liquid in the squeeze cylinder (1) (1a) is made in the liquid by applying pressure, the compression cylinder (1) comprising a gas when the atmospheric pressure by inversion,
The liquid (1a) in the pressing cylinder (1) is injected from the drain pipe (2d) attached to the lower part of the reactor (2) pressure vessel at the pressure of the pressing cylinder (1) ,
The liquid (1a) boils because its boiling point is lower than the water in the reactor (2) pressure vessel,
Cooling the cooling water in the reactor (2) pressure vessel;
Reactor cooling apparatus characterized in that excess pressure in the reactor (2) pressure vessel is released from a safety valve (2e) provided at the top of the reactor (2) pressure vessel .
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