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JPS6223839B2 - - Google Patents
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JPS6223839B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6223839B2
JPS6223839B2 JP55040362A JP4036280A JPS6223839B2 JP S6223839 B2 JPS6223839 B2 JP S6223839B2 JP 55040362 A JP55040362 A JP 55040362A JP 4036280 A JP4036280 A JP 4036280A JP S6223839 B2 JPS6223839 B2 JP S6223839B2
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JP
Japan
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vent pipe
relief vent
pressure
region
steam
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Application number
JP55040362A
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Japanese (ja)
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JPS56137276A (en
Inventor
Motoaki Utamura
Koichi Kotani
Iwao Yokoyama
Kenji Tominaga
Ryuji Kubota
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気排出装置に係り、特に、沸騰水
形原子炉の原子炉格納容器のリリーフベント管を
有する蒸気排出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a steam exhaust system, and more particularly to a steam exhaust system having a relief vent pipe for a containment vessel of a boiling water nuclear reactor.

第1図は、従来の沸騰水形原子炉の原子炉格納
容器の概略を示すものである。原子炉格納容器
は、原子炉圧力容器1を格納するドライウエル2
と、ドーナツ型の圧力抑制室(以下トーラスと称
する)3と、これらを結ぶベント系からなり、ト
ーラス3内には冷却水4が充填されている。
FIG. 1 schematically shows a reactor containment vessel of a conventional boiling water reactor. The reactor containment vessel includes a dry well 2 that stores the reactor pressure vessel 1.
It consists of a donut-shaped pressure suppression chamber (hereinafter referred to as a torus) 3, and a vent system connecting these, and the torus 3 is filled with cooling water 4.

ベント系は第2図に示す如く、ベント管5とリ
リーフベント管6よりなり、これらのベント管
5、リリーフベント管6の下部は冷却水4中に浸
漬されている。ベント管5は原子炉配管破断を仮
想した冷却材喪失事故時にドライウエル2内の蒸
気を圧力抑制室3内の冷却水4中に導くものであ
る。リリーフベント管6は、原子炉圧力容器1内
の蒸気を圧力抑制室3内の冷却水4中に導くもの
である。リリーフベント管6内の空気と原子炉圧
力容器1から放出される高温高圧の蒸気が冷却水
4に放出されるまでの間、気泡の膨張、圧縮が繰
り返され、トーラス壁及び内部構造材に過渡的に
大きな荷重(気泡圧力脈動)が加わる。さらに蒸
気凝縮振動荷重は、蒸気がリリーフベント管6よ
り冷却水4中に放出される期間に、リリーフベン
ト管6の出口において長期間に亘り発生する蒸気
凝縮振動により生じる。これらの荷重は、リリー
フベント管及び圧力抑制室等の構造物に伝わり、
これらの構造物が損傷を受ける危険性がある。
As shown in FIG. 2, the vent system consists of a vent pipe 5 and a relief vent pipe 6, and the lower portions of the vent pipe 5 and the relief vent pipe 6 are immersed in cooling water 4. The vent pipe 5 guides the steam in the dry well 2 into the cooling water 4 in the pressure suppression chamber 3 in the event of a coolant loss accident hypothetically rupturing a reactor pipe. The relief vent pipe 6 guides steam within the reactor pressure vessel 1 into the cooling water 4 within the pressure suppression chamber 3. Until the air in the relief vent pipe 6 and the high-temperature, high-pressure steam released from the reactor pressure vessel 1 are released into the cooling water 4, the bubbles expand and compress repeatedly, causing transient damage to the torus wall and internal structural materials. A large load (bubble pressure pulsation) is applied. Furthermore, the steam condensation vibration load is caused by steam condensation vibration that occurs over a long period of time at the outlet of the relief vent pipe 6 during the period when steam is discharged from the relief vent pipe 6 into the cooling water 4 . These loads are transmitted to structures such as relief vent pipes and pressure suppression chambers,
There is a risk of damage to these structures.

本発明の目的は、流体放出時の気泡圧力脈動に
よる荷重を緩和する蒸気排出装置を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steam exhaust device that alleviates the load caused by bubble pressure pulsations during fluid discharge.

本発明は、リリーフ弁作動時に圧力抑制室に加
わる脈動荷重がリリーフベント管から放出される
高圧気泡の振動に起因するものであることを実験
的に確認し、これを解消する手段としてリリーフ
ベント管の先端部を拡大して気泡圧力の低下を促
進しさらに、拡大部分の体積、拡大部の表面に設
置した小孔の総流路面積および小孔のぬれぶち長
さからなる無次元パラメータを構成し、荷重の低
減に有効な無次元パラメータの範囲を規程したも
のである。
The present invention has experimentally confirmed that the pulsating load applied to the pressure suppression chamber when the relief valve is activated is caused by the vibration of high-pressure bubbles released from the relief vent pipe, and the present invention has developed a relief vent pipe as a means to eliminate this. The tip of the bubble is enlarged to promote a decrease in bubble pressure, and dimensionless parameters are constructed from the volume of the enlarged part, the total flow area of the small holes installed on the surface of the enlarged part, and the wetted length of the small holes. It also defines the range of dimensionless parameters that are effective for reducing loads.

本発明になるリリーフベント管の1例を第3図
に示す。リリーフベント管12の先端部13は、
圧力抑制室3内の冷却水4中に没している。先端
部13の内径は、先端部13より上流側部分の内
径よりも大きい。先端部(以下拡大部という)1
3には複数の冷却材流出口14が設置されてい
る。リリーフベント管12は、図示されていない
が、リリーフ弁、主蒸気管を介して原子炉圧力容
器11に連絡されている。リリーフ弁が作動する
と原子炉圧力容器1内の高圧の蒸気がリリーフベ
ント管12内に流入し、元々リリーフベント管1
2内に存在する空気を圧縮する。圧縮された空気
は高圧の気泡11(第5図)となつて冷却材流出
口14より圧力抑制室3の冷却水4中に噴出す
る。本発明は、リリーフベント管12の先端に拡
大部13を拡大形成することにより管内圧力を積
極的に低下するとともに、水深方向に冷却材流出
口5配置することにより徐々に空気を排出する。
上記の2つの作用により荷重が緩和される。第4
図および第5図を用いて本発明の効果を詳細に説
明し、荷重緩和の指標となる無次元パラメータを
導出する。一般に、気泡の成長に伴うプール水中
の動的圧力Pは、気泡の体積変化率の時間微分に
比例する。
An example of the relief vent pipe according to the present invention is shown in FIG. The tip 13 of the relief vent pipe 12 is
It is submerged in the cooling water 4 in the pressure suppression chamber 3. The inner diameter of the distal end portion 13 is larger than the inner diameter of the portion upstream of the distal end portion 13 . Tip part (hereinafter referred to as enlarged part) 1
3 is provided with a plurality of coolant outlet ports 14. Although not shown, the relief vent pipe 12 is connected to the reactor pressure vessel 11 via a relief valve and a main steam pipe. When the relief valve operates, high-pressure steam in the reactor pressure vessel 1 flows into the relief vent pipe 12, and the relief vent pipe 1
Compress the air present in 2. The compressed air becomes high-pressure bubbles 11 (FIG. 5) and is ejected from the coolant outlet 14 into the cooling water 4 of the pressure suppression chamber 3. In the present invention, the pressure inside the relief vent pipe 12 is actively reduced by enlarging the enlarged portion 13 at the tip of the relief vent pipe 12, and air is gradually discharged by arranging the coolant outlet 5 in the water depth direction.
The load is relieved by the above two effects. Fourth
The effects of the present invention will be explained in detail with reference to FIG. Generally, the dynamic pressure P in pool water accompanying the growth of bubbles is proportional to the time derivative of the rate of change in volume of the bubbles.

P∝V¨B ……(1) リリーフベント管12内には液位15が形成さ
れている。液位15が矢印16方向に降下するに
伴い、冷却材流出口14の数が増すので、(1)式の
右辺は冷却材流出口14の流路面積の増加率A〓h
に比例する。また、冷却材の質量流量はリリーフ
ベント管12内圧力P1に比例し、冷却材流出口1
4の水力等価直径Dhに比例する。したがつて V¨B∝P1DhA〓h ……(2) となる。液位15の降下速度を一定とすれば、A〓
は単位長さあたりの流出口面積に比例する。
P∝V¨B ... (1) A liquid level 15 is formed in the relief vent pipe 12. As the liquid level 15 falls in the direction of the arrow 16, the number of coolant outlets 14 increases, so the right side of equation (1) is the increase rate of the flow path area of the coolant outlets 14 A〓 h
is proportional to. Also, the mass flow rate of the coolant is proportional to the pressure P 1 inside the relief vent pipe 12, and the mass flow rate of the coolant is proportional to the pressure P 1 inside the relief vent pipe 12.
It is proportional to the hydraulic equivalent diameter D h of 4. Therefore, V¨ B ∝P 1 D h A〓 h ……(2). If the rate of descent of the liquid level 15 is constant, then A〓
h is proportional to the outlet area per unit length.

よつて A〓h∝na/S ……(3) ここで、nは同一高さにおける冷却材流出口1
4の数 aは冷却材流出口1個の断面積 Sは高さ方向の冷却材流出口配列ピツチである。
Therefore, A〓 h ∝na/S ……(3) Here, n is the coolant outlet 1 at the same height.
The number a in 4 is the cross-sectional area S of one coolant outlet, which is the pitch of the coolant outlet array in the height direction.

また、リリーフベント管内圧力P1は拡大部13
の断面積に反比例する P1∝A−1 ……(4) したがつて、(1)式〜(4)式より、動的圧力Pは P∝naD/SA ……(5) 流出口5のある部分の長さをLとすると、拡大
部13の体積V(=APL)、冷却材流出口14の
総面積Ah(=L/S×na)が成立ち、水力等価直径 DhはAhと冷却材流出口14のぬれぶち長さZh
を用いて、Dh(=4A/Z)となる。これを(5)式
に 代入すると、次式を得る。
In addition, the relief vent pipe internal pressure P 1 is the enlarged part 13
P 1 ∝A −1 P ...(4) Therefore, from equations (1) to (4), the dynamic pressure P is P∝naD h /SA P ...(5) If the length of the part where the outlet 5 is located is L, then the volume V (=A P L) of the enlarged part 13 and the total area A h (=L/S×na) of the coolant outlet 14 are established, and the hydraulic power The equivalent diameter D h is A h and the wetted edge length Z h of the coolant outlet 14.
Using this, D h (=4A h /Z h ) is obtained. Substituting this into equation (5), we get the following equation.

P∝4A /ZV ……(6) 無次元パラメータを次式で定義する。 P∝4A h 2 /Z h V ... (6) The dimensionless parameter is defined by the following formula.

=ZV/4A ……(7) この無次元パラメータを横軸にとり、動荷重の
測定値を相対化して示したのが第6図である。こ
れからの値が大きくなると動荷重が低減するこ
とがわかる。縦軸の1.0は従来型の動荷重レベル
であり、対応するの値は100となる。したがつ
て>100の範囲で従来型よりも優れた性能が得
られる。特に、≧300の領域では、動荷重が著
しく減少する。また、第7図は、排気系蒸気流量
ととの関係をみたものであるが、が増加する
ことは一般的に冷却材流出口14の総面積が小さ
くなることに対応するので排気流量の低下を招く
ことになる。しかし、≦1000の領域では顕著な
排気流量の低下は見られず、本来のリリーフベン
ト管としての機能を十分に満足できる。ゆえに、
が 100<≦1000 の領域に存在する様なリリーフベント管構造とす
れば、リリーフベント管12の機能を損わずかつ
動荷重も低減できるという効果が生まれる。
=Z h V/4A h 2 ...(7) This dimensionless parameter is plotted on the horizontal axis, and the measured values of the dynamic load are relativeized and shown in FIG. It can be seen that as the value increases from now on, the dynamic load decreases. 1.0 on the vertical axis is the conventional dynamic load level, and the corresponding value is 100. Therefore, better performance than the conventional type can be obtained in the range >100. In particular, in the region of ≧300, the dynamic load is significantly reduced. Furthermore, Fig. 7 shows the relationship between the exhaust system steam flow rate and the exhaust system steam flow rate. will be invited. However, in the range of ≦1000, no significant decrease in exhaust flow rate is observed, and the original function as a relief vent pipe can be fully satisfied. therefore,
If the relief vent pipe structure is such that the value exists in the range of 100<≦1000, the function of the relief vent pipe 12 is not impaired and the dynamic load can be reduced.

本発明によれば、リリーフベント管の機能を損
うことなく動荷重が低減される。
According to the present invention, dynamic loads are reduced without impairing the function of the relief vent pipe.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は沸騰水型原子炉の原子炉格納容器の外
観図、第2図は第1図に示すトーラスの断面図、
第3図は本発明の好適な一実施例であるリリーフ
ベント管の構造図、第4図は第3図に示すリリー
フベント管の機能を示す説明図、第5図は第4図
のV部拡大図、第6図は無次元パラメータと動荷
重の大きさとの関係を示す特性図、第7図は無次
元パラメータと排気系蒸気流量との関係を示す特
性図である。 1……原子炉圧力容器、2……ドライウエル、
3……圧力抑制室、4……冷却水、12……リリ
ーフベント管、13……拡大部、14……冷却材
放出口。
Figure 1 is an external view of the reactor containment vessel of a boiling water reactor, Figure 2 is a cross-sectional view of the torus shown in Figure 1,
Fig. 3 is a structural diagram of a relief vent pipe according to a preferred embodiment of the present invention, Fig. 4 is an explanatory diagram showing the function of the relief vent pipe shown in Fig. 3, and Fig. 5 is a V section of Fig. 4. The enlarged view, FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the dimensionless parameter and the magnitude of the dynamic load, and FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the dimensionless parameter and the exhaust system steam flow rate. 1...Reactor pressure vessel, 2...Dry well,
3... Pressure suppression chamber, 4... Cooling water, 12... Relief vent pipe, 13... Enlarged section, 14... Coolant discharge port.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 原子炉容器に接続されてかつ前記原子炉容器
内の蒸気を圧力抑制室の冷却材中に導くリリーフ
ベント管を有する蒸気排出装置において、前記冷
却材中に存在する前記リリーフベント管の第1領
域の流路断面積を、前記リリーフベント管の前記
第1領域より上方に存在する前記リリーフベント
管の第2領域の流路断面積より大きくし、前記リ
リーフベント管の前記第1領域に多数の噴出口を
形成し、前記第1領域の内容積をV、前記噴出口
の総面積をAhおよび前記噴出口のねれぶち長さ
をZhとした時、次式 =(V・Zh)/(4Ah 2) で求められるが 102<≦103 の範囲に存在することを特徴とする蒸気排出装
置。
[Scope of Claims] 1. A steam exhaust device having a relief vent pipe connected to a reactor vessel and guiding steam in the reactor vessel into a coolant in a pressure suppression chamber, wherein The cross-sectional area of the first region of the relief vent pipe is made larger than the cross-sectional area of the second region of the relief vent pipe located above the first region of the relief vent pipe. A large number of jet ports are formed in the first region, and when the internal volume of the first region is V, the total area of the jet ports is A h , and the length of the groove of the jet ports is Z h , the following A steam exhaust device characterized in that it is determined by the formula = (V・Z h )/(4A h 2 ) and exists in the range of 10 2 <≦10 3 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6018960B2 (en) * 1975-09-05 1985-05-13 株式会社日立製作所 reactor containment vessel

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