JPS6149636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、原子炉の冷却材が喪失する事故が起
きたときに、緊急冷却用として炉心上部へ散水さ
せるようにした原子炉炉心スプレイ装置に関す
る。

発明の技術的背景 原子炉特に軽水炉では再循環配管などの破断な
どによつて冷却水喪失の事故が起ることがある。
この場合は炉心内の水が流出して水位低下によつ
て燃料要素が裸になり、崩壊熱のため炉心の空だ
き状態が生じて燃料要素を破損させる恐れがあ
る。この炉心の空だきを防ぐため炉心スプレイ系
が設置されている。

第１図は従来より設置されているスプレイ系を
示すもので、水平型スプレイ装置と呼称すること
ができる。このスプレイ系は、多数の燃料棒２を
収容した炉心１とシユラウドヘツド３の間に設け
られ、スプレイスパージヤ４よりスプレイノズル
５を介して冷水を炉心に散布するようになつてい
る。

背景技術の問題点 従来のスプレイ系では上記のように、スプレイ
スパージヤ４を炉心の周辺に取付けてあり、水平
方向に散水するので、炉心中央部までできるだけ
均一に散水するためには技術的に大きな問題点が
存在する。

スプレイ系の容量とスプレイノズルの仕様を決
定する上では次のような条件を考慮しなければな
らない。すなわち、スプレイノズル５から散布さ
れた水は、炉心からの吹上げ蒸気によつて炉心中
心部への流入量が小さくなるという半径方向の不
均一分布が生じる。またシユラウド内の温度や吹
上げ蒸気流量の半径方向分布が炉心部と異ること
によつてスプレイ水が炉心中央部に到達しにくい
傾向に影響を与えていた。これは、炉心周辺部の
燃料要素は低出力であり蒸気の吹上げ量が少いの
でスプレイ水がよく落下できるのに対し、炉心中
央部の燃料要素は高出力で蒸気吹上げ量が多く、
スプレイ水がはじき返されて落下しにくいからで
あり、しかもスプレイ水は吹上げ蒸気を凝縮する
とき、炉心周辺部ではサブクール度が大きく中央
部に近付くほど飽和水となるため、炉心中央部で
充分な蒸気凝縮ができず、蒸気によるスプレイ水
の注入阻害現象を直接的に受ける。同時に炉心中
央部で高出力燃料要素内に入るスプレイ水はサブ
クール度を持たないので、炉心冷却特性が悪くな
ることが考えられる。

以上のように、燃料からの吹上げ蒸気によりス
プレイ水量の分布、スプレイ水の温度分布が生ず
るので、この問題点に対し従来のスプレイ系で
は、スプレイ容量の決定に際し、炉心中央部での
スプレイ流量が必要流量を確保できるように余分
に大きくすることで解決を図つていた。従つてス
プレイノズル５の形状配置が複雑で、しかしあら
ゆる条件に満足できる技術的解決は極めてむつか
しいものであつた。

発明の目的 本発明は、上記のような従来の水平型スプレイ
装置の問題点に鑑み、スプレイ水の分布を均一に
することによつて炉心を有効に冷却すると共にス
プレイ系の容量を低減し、総体的にスプレイ系の
小型化を図ることを目的として、炉心の真上から
注水冷却を行うことができる垂直型スプレイ装置
で、炉心の真上にノズル群を配置すれば燃料交換
に邪魔になるので、その場合の逃避手段ならびに
これに伴う振動や変位を防ぐ固定手段を解決した
原子炉炉心スプレイ装置を提供する。

発明の概要 本発明では、上記の目的を達成するため、炉心
上部周辺部に環状配管を配置し、その円周を略等
分する位置から下向きの多数のスプレイノズルを
配設し求心方向に延びる枝状配管を接続する。こ
の接続部は環状配管の軸回りに可動で、枝状配管
が上方に揺回できるようになつている。常時は水
平に求心方向を向くように設置され、緊急スプレ
イ時に炉心上部から直接的に下方へスプレイ水を
放射する。燃料交換時は枝状配管を上方へ直立さ
せることによつて炉心上方を開放し、邪魔になら
ない。

また求心方向に向いた枝状配管は一種の片持ち
梁の状態になり、スプレイの反動で自由端部の振
動や時には接続部が動いて上方に持上げられるこ
とがあるので、各枝状配管自由端部をリング状ま
たは円板状固定部材で結合する。結合固定にはワ
ンタツチ操作のバヨネツト方式などが用いられ
る。

このようにしてスプレイを垂直型としたことに
よつて、炉心に対し均一なスプレイ水の分布がで
き、炉心を均一に冷却できる。炉心周辺部と中央
部の条件の相違に対してもノズルの配置をただ炉
心の平断面上の分布に合わせて設定すればよいの
で複雑さがない。

発明の実施例 第２図において、原子炉圧力容器１０内に配置
される炉心１、燃料棒２、シユラウドヘツド３は
第１図に示したものと変らない。スプレイ系１１
は同様に炉心１とシユラウドヘツド３との間に設
置する。周辺部に配管１２を全体として環状にな
るように配し、その円周を等分する位置から、炉
心求心（中心）方向に延び、多数のスプレイノズ
ル１３を配設した枝状配管１４を接続して設け
る。

第３図および第４図は上記スプレイ系１１を拡
大して示す。

環状配管１２から求心方向に延びる複数個の枝
状配管１４は、それぞれの接続部１５が環状配管
１２回りに可動で、全体を上方へ揺回できるよう
になつている。通常はストツパーなどで水平位置
を保ち、かつその先端部を固定リング２０で互に
結合固定されている。

第５図に示したのは上記固定リング２０に代え
て固定円板２１を用いたものを示す。

上記構成により、冷却材喪失事故時には、その
緊急信号を受けてスプレイ系１１が作動し、冷却
水は給水管１７より環状配管１２を通つて枝状配
管１４に分流し、ここに設置されている複数個の
スプレイノズル１３を介して炉心上部にスプレイ
される。

スプレイ水は直接的に下方に散布され、スプレ
イノズル１３の配置によつて設定された流量分布
を保つて炉心上部に注水される。このスプレイ水
の噴出は勢いがあり、枝状配管１４はその反力に
よつて上方へ押されるが、各枝状配管１４が固定
リング２０あるいは固定円板２１で結合されてい
るので、その反力に充分耐え、振動や持上がりを
阻止する。

燃料交換時には、第６図に示すように、各枝状
配管１４の先端を結束していた固定リング２０を
取外し、それぞれの可動接続部１５によつて上方
へ直角もしくはそれ以上の角度に揺回させる。炉
心１上方は環状配管１２内がすべて開放され、こ
こから燃料棒２を出し入れし、邪魔にならない。
また、この揺回作業は枝状配管１４を１本づつ揺
回すればよいので大きな力を必要としない。

固定リング２０、固定円板２１による枝状配管
１４の固定はワンタツチな操作が可能なバヨネツ
ト方式またはボルト、ナツトによる締着その他適
当な手段が利用できる。

発明の効果 以上の通り本発明の原子炉炉心スプレイ装置
は、炉心上方に、炉心を覆うようにスプレイノズ
ル群を配し、スプレイ水を垂直に最適な分布によ
つて炉心上部に注水し、冷却材喪失事故を起した
炉心上部を緊急冷却することができる。そしてこ
のような垂直型スプレイを、環状配管から求心方
向に延びる枝状配管を、環状配管回りに揺回自在
に接続し、この枝状配管にスプレイノズルを配設
し、必要時これを上方に揺回して開放できるよう
にしたことによつて実用可能とし、また枝状配管
を揺回可能としたことによる不安定さは、求心位
置で固定リングや固定円板等の固定部材によつて
結束し、振動などを防ぐことができる。冷却効率
がよく、従つて余分なスプレイ量を抑制すること
ができ、スプレイ系を小型化し、垂直型スプレイ
装置の機能を倍加させる特徴ある装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉炉心スプレイ装置を備え
た原子炉の縦断面図、第２図は本発明の原子炉炉
心スプレイ装置を備えた原子炉の縦断面図、第３
図は本発明の原子炉炉心スプレイ装置の１実施例
を示す要部の拡大した平面図、第４図は同斜視
図、第５図は同他の実施例を示す平面図、第６図
は同燃料交換時の状態を示す斜視図である。 １……原子炉炉心、２……燃料棒、３……シユ
ラウドヘツド、１０……原子炉圧力容器、１１…
…スプレイ系、１２……環状配管、１３……スプ
レイノズル、１４……枝状配管、１５……可動接
続部、１７……給水管、２０……固定リング、２
１……固定円板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷却材喪失事故時炉心を上部から冷却できる
   よう設備したスプレイ系において、炉心周辺部に
   環状に固定して配置した配管と、上記環状配管に
   それぞれ可動接続部を介して求心方向へ向けて接
   続されかつこの可動接続部を中心として先端が水
   平位置から上方へ90゜以上揺回可能とされた、多
   数のノズルを有する複数本の枝状配管と、によつ
   て構成され、上記各枝状配管先端部を水平位置で
   単一のリング状または円板状固定部材によつて着
   脱自在に結束固定したことを特徴とする原子炉炉
   心スプレイ装置。