【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は軽水型原子炉に係わり、万一の冷却材
喪失事故時に原子炉格納容器に放出される炉心崩
壊熱からの熱エネルギーを自然の力により長期的
に渡り系外に除去するのに好適な自然放熱型原子
炉格納容器に関する。
〔従来の技術〕
従来技術の例として、現在の沸騰水型原子炉の
原子炉格納容器とこれの補助設備である残留熱除
去系について第5図を用いて説明する。
沸騰水型原子炉の原子炉格納容器2は、圧力抑
制型であり原子炉圧力容器1を内包するドライウ
エル3とサプレツシヨンプール5を内包するサプ
レツシヨンチエンバ4、更にドライウエル3とサ
プレツシヨンプール5を連結するベント管6から
構成されている。
冷却材喪失事故を仮想すると原子炉圧力容器1
からドライウエル3に放出された高温・高圧の蒸
気はベント管6を通りサプレツシヨンプール5に
放出され凝縮される。これにより、原子炉格納容
器2内の過渡の圧力上昇を抑制する。また、長期
的に発生する炉心崩壊熱に対しては、残留熱除去
系7を設置して対処している。冷却材喪失事故後
ECCSが作動し炉心が再冠水された以降は、炉心
崩壊熱はECCS水によりドライウエルに、更にベ
ント管6を介してサプレツシヨンプール5に移行
する。プール水の熱は残留熱除去系7の熱交機器
9により原子炉格納容器外に除去される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術の沸騰水型原子炉の原子炉格納容
器では、長期間にわたる炉心崩壊熱の除去に関し
て、残留熱除去系を設置しこれに対処している
が、そのためのコスト高及び核分裂生成物を含ん
だプール水が原子炉格納容器外に引き回される。
ポンプ、弁熱交換器などの動的機器を設置するた
め固有安全度が若干低下するなどの問題があつ
た。
本発明の目的は、上記従来技術の原子炉格納容
器の壁からの自然放熱を大幅に増加させ、経済性
及び固有安全性向上が計れるのに好適な原子炉格
納容器を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成する手段は、軽水型原子炉設備
の原子炉圧力容器を内包する鋼製の原子炉格納容
器において、前記原子炉格納容器壁内側に複数個
の突起部を前記原子炉圧力容器を内包するドライ
ウエル空間及びプール水を内包するサプレツシヨ
ンチエンバ内の気相部に限定して設置し、前記サ
プレツシヨンチエンバの外周囲に前記原子炉格納
容器の鋼製壁に接して外周プールを装備したこと
を特徴とする自然放熱型原子炉格納容器である。
〔作用〕
上記目的を達成する手段によれば、ドライウエ
ル空間部及びプール水を内包するサプレツシヨン
チエンバ内の気相部にあつては、突起部により、
熱伝達面積の増加と、非凝縮性ガスの壁面での薄
膜層形成による熱伝達阻害を低減させることがで
きるから、壁面での蒸気凝縮熱伝達率を大きく出
来る作用が得られ、更には、サプレツシヨンチエ
ンバ内のプール水に移行してきた熱は、そのプー
ル水に対流を促し、そのプール水が対流して原子
炉格納容器の鋼製壁に接して鋼製壁に熱を移行さ
せ、その鋼製壁に接した外周プール内のプール水
は対流が促され、原子炉格納容器の鋼製壁に次々
接してその鋼製壁から外周プールのプール水へ熱
を奪つて外周プールに放熱される作用が得られ、
これらの各作用により、動的機器に頼ること無く
して原子炉格納容器壁からの自然放熱が促進され
る。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を説明する。
本発明が対象としている自然放熱型原子炉格納
容器は、原子炉格納容器壁からの自然放熱により
長期にわたる炉心崩壊熱の除去を達成させるため
原子炉格納容器の内側気相部に対向する壁に複数
の突出部(フイン)を設置したことが特徴となつ
ている。
冷却材喪失後の原子炉格納容器内気相部は、高
温高圧の蒸気と初期に存在していた空気の混合物
で満たされている。原子炉格納容器壁面での蒸気
凝縮過程での蒸気凝縮過程において凝縮面に非凝
縮性の空気の薄膜が形成され、凝縮熱伝達係数を
著しく劣化する傾向がある。
これは、凝縮面近傍に雰囲気が停滞した層流領
域が形成され、かつこの領域に非凝縮性ガスが蓄
積するからである。
そこで、本発明では原子炉格納容器内側壁に表
−1のNo.4の形状をした複数の突起部(フイン)
を設置した。これは、原子炉格納容器内雰囲気と
格納容器壁との熱伝達面積を増加させるだけでな
く、凝縮面での空気の蓄積に影響を受けずに熱伝
達係数を増大させ、格納容器空間部からの自然放
熱を増大させることができる。
蒸気凝縮面(熱伝達面)の形状によつては、表
−1に示すように上記の空気の薄膜層の影響を回
避し蒸気熱伝達性を増大させることができる。
[Industrial Application Field] The present invention relates to light water nuclear reactors, and uses natural forces to transfer thermal energy from core decay heat released into the reactor containment vessel over a long period of time in the event of a loss of coolant accident. The present invention relates to a natural heat dissipation type reactor containment vessel suitable for removal to the outside. [Prior Art] As an example of the prior art, the reactor containment vessel of a current boiling water reactor and its auxiliary equipment, a residual heat removal system, will be described with reference to FIG. The reactor containment vessel 2 of a boiling water reactor is a pressure suppression type, and includes a dry well 3 containing the reactor pressure vessel 1, a suppression chamber 4 containing a suppression pool 5, and further a dry well 3 and a suppression chamber 4 containing a suppression pool 5. It consists of a vent pipe 6 that connects a suppression pool 5. In a hypothetical loss of coolant accident, reactor pressure vessel 1
The high-temperature, high-pressure steam discharged into the dry well 3 passes through the vent pipe 6 and is discharged into the suppression pool 5 where it is condensed. This suppresses a transient pressure rise within the reactor containment vessel 2. In addition, a residual heat removal system 7 is installed to deal with core decay heat that occurs over a long period of time. After loss of coolant accident
After the ECCS is activated and the core is re-submerged, core decay heat is transferred to the dry well by ECCS water and further to the suppression pool 5 via the vent pipe 6. The heat of the pool water is removed to the outside of the reactor containment vessel by the heat exchanger 9 of the residual heat removal system 7. [Problems to be solved by the invention] In the reactor containment vessel of the boiling water reactor of the above-mentioned prior art, a residual heat removal system is installed to deal with the removal of core decay heat over a long period of time. However, the cost is high and the pool water containing fission products is routed outside the reactor containment vessel.
There were problems such as a slight decrease in inherent safety due to the installation of dynamic equipment such as pumps and valve heat exchangers. An object of the present invention is to provide a reactor containment vessel suitable for significantly increasing the natural heat radiation from the walls of the reactor containment vessel of the prior art and improving economic efficiency and inherent safety. [Means for Solving the Problems] The means for achieving the above object is to provide a steel reactor containment vessel containing a reactor pressure vessel of light water reactor equipment, with a plurality of reactor containment vessels inside the walls of the reactor containment vessel. The protrusions are installed only in the dry well space containing the reactor pressure vessel and the gas phase part in the suppression chamber containing pool water, and the protrusions are installed around the outer periphery of the suppression chamber. This is a natural heat dissipation type reactor containment vessel characterized by being equipped with an outer peripheral pool in contact with the steel wall of the reactor containment vessel. [Operation] According to the means for achieving the above object, in the gas phase part in the suppression chamber containing the dry well space and the pool water, the projection part
It is possible to increase the heat transfer area and reduce the heat transfer inhibition caused by the formation of a thin film layer on the wall surface of non-condensable gas, so it is possible to increase the steam condensation heat transfer coefficient on the wall surface. The heat transferred to the pool water inside the tunnel chamber causes convection in the pool water, which contacts the steel walls of the reactor containment vessel and transfers heat to the steel walls. Convection is promoted in the pool water in the outer pool that is in contact with the steel wall, and the water in the outer pool comes in contact with the steel walls of the reactor containment vessel one after another, absorbing heat from the steel walls to the pool water in the outer pool, and dissipating the heat to the outer pool. The effect of
Each of these effects promotes natural heat dissipation from the reactor containment vessel walls without relying on dynamic equipment. [Example] Examples of the present invention will be described below. The natural heat dissipation type reactor containment vessel to which the present invention is directed is designed to remove core decay heat over a long period of time by natural heat dissipation from the walls of the reactor containment vessel. It is characterized by the installation of multiple protrusions (fins). After loss of coolant, the gas phase inside the reactor containment vessel is filled with a mixture of high-temperature, high-pressure steam and the air that was initially present. During the steam condensation process on the walls of the reactor containment vessel, a thin film of non-condensable air is formed on the condensing surface, which tends to significantly deteriorate the condensation heat transfer coefficient. This is because a laminar flow region where the atmosphere is stagnant is formed near the condensing surface, and non-condensable gas accumulates in this region. Therefore, in the present invention, a plurality of protrusions (fins) having the shape of No. 4 in Table 1 are provided on the inner wall of the reactor containment vessel.
was installed. This not only increases the heat transfer area between the atmosphere inside the reactor containment vessel and the walls of the containment vessel, but also increases the heat transfer coefficient without being affected by air accumulation on the condensing surface, and increases the heat transfer coefficient from the containment vessel space to Natural heat dissipation can be increased. Depending on the shape of the steam condensation surface (heat transfer surface), as shown in Table 1, it is possible to avoid the influence of the thin film layer of air and increase the steam heat transfer performance.
【表】
** 本発明の格納容器壁面形状
以下に、突起部(フイン)による熱伝達の向上
効果を第3図にて説明する。高温状態の非凝縮性
ガス(空気)と蒸気が混在している雰囲気(冷却
材喪失事故後の原子炉格納容器内の雰囲気は、空
気量と蒸気量がほぼ等しい。)と低温側の蒸気凝
縮面(原子炉格納容器)との間の熱伝達を考えた
場合、空気と蒸気の均質混合雰囲気(破断口から
の冷却材放出が駆動力となり雰囲気は活性化して
いる。)が蒸気凝縮面に移行し蒸気は凝縮され非
常に熱伝達がよい。しかし、雰囲気中の熱伝達率
の悪い空気の一部が、第3図1,2に示すように
蒸気凝縮面に停滞し非常に薄い層流領域を形成し
てしまう。この空気薄膜層により、その内側の空
気/蒸気の混合雰囲気と蒸気凝縮面との熱伝達は
空気薄膜層を介しての蒸気の拡散でしか行われな
くなり極端に熱伝達が悪化する。空気量と蒸気量
の比と熱伝達率の関係は、第3図3,4に示すよ
うに空気量の割合が大きくなると熱伝達率が悪化
することが知られている。
上記の空気薄膜は、蒸気凝縮面の極めて近傍付
近(約1〜2mm)に形成される層流領域であるの
で、凝縮面よりの突起部を設置すれば突起部表面
には形成されない。(突起部付根の微少部分に形
成される可能性があるとしても問題ない。)
本発明では、上記の突起部(フイン)の効果を
利用することにより、空気/蒸気の混合雰囲気領
域と突起部(フイン)との有効な熱伝達を促進
し、また、突起部(フイン)により熱伝達面積を
増加させ、原子炉格納容器空間部壁からの自然放
熱を促進する。
上記の作用原理に基づく本発明のより具体的実
施例を各図を用いて説明する。
第1図に本発明の自然放熱型原子炉の原子炉格
納容器を示す。
第1図において、自然放熱型原子炉格納容器2
は原子炉圧力容器1を内包する空間部の内壁に突
起部(フイン)14を設けたドライウエル3とサ
プレツシヨンプール5を内蔵する空間部内壁に突
起部(フイン)14を設けたサプレツシヨンチエ
ンバ4とドライウエル3とサプレツシヨンプール
5を連結するベント管6とサプレツシヨンチエン
バ4外周に設置された外周プール11とから構成
されている。
万一、冷却材喪失事故が発生した場合原子炉圧
力容器1からドライウエル3に高温高圧の蒸気が
放出されドライウエル3内の圧力と温度とが急激
に上昇し、ドライウエル3内雰囲気はベント管6
を通つてサプレツシヨンプール5に放出される。
蒸気はサプレツシヨンプール5で完全に凝縮され
格納容器内2の過渡の圧力上昇を抑制する。この
ため、ドライウエル3内空気は、プール5を通り
サプレツシヨンチエンバ4空間部に移行し、サプ
レツシヨンチエンバ空間部の圧力を上昇させる。
事故後長期間においては、炉心崩壊熱はECCS
水に吸収されドライウエル3に移行し、更にベン
ト管6を介してサプレツシヨンプール5に移行し
各各、ドライウエル空間部、サプレツシヨンチエ
ンバ空間部、サプレツシヨンプール水に分配され
る。
原子炉格納容器2空間部内側壁に設置された突
起部(フイン)14は、熱伝達率、熱伝達面積を
増大させ、かつその形状効果により空気薄膜層に
よる熱伝達阻害の影響を低減させ、上記のドライ
ウエル3及びサプレツシヨンチエンバ4空間部に
放出された炉心崩壊熱の原子炉格納容器2壁への
熱伝達を促進し、原子炉格納容器2壁からの自然
放熱量を増大させる。
また、サプレツシヨンプール5に移行した炉心
崩壊熱は、プール5内側壁を介して外周プール5
水に移行する。
具体的な除熱能力について以下に示す。
本発明の突起部(フイン)を採用した場合とし
ない場合の原子炉格納容器空間部壁からの除熱量
を比較して以下に示す。
これにより、突起部(フイン)を設置した場合
の空間部からの除熱量は、設置しない場合に比べ
て表2の如く約2〜10倍となる。[Table] **Containment vessel wall shape of the present invention The effect of improving heat transfer by the protrusions (fins) will be explained below with reference to FIG. An atmosphere in which high-temperature non-condensable gas (air) and steam coexist (the atmosphere inside the reactor containment vessel after a loss of coolant accident has approximately the same amount of air and steam) and steam condensation on the low-temperature side. When considering heat transfer between the surface (the reactor containment vessel) and the steam condensing surface, a homogeneous mixed atmosphere of air and steam (the atmosphere is activated by the driving force from the release of coolant from the fracture) is transferred to the steam condensing surface. The steam is condensed and the heat transfer is very good. However, a part of the air in the atmosphere, which has a poor heat transfer coefficient, stagnates on the steam condensation surface, forming a very thin laminar flow region, as shown in FIGS. 1 and 2. Due to this air thin film layer, heat transfer between the air/steam mixed atmosphere inside the air/steam mixture atmosphere and the vapor condensing surface is performed only by vapor diffusion through the air thin film layer, resulting in extremely poor heat transfer. Regarding the relationship between the ratio of the amount of air to the amount of steam and the heat transfer coefficient, as shown in FIGS. 3 and 4, it is known that as the ratio of the amount of air increases, the heat transfer coefficient deteriorates. Since the above-mentioned thin air film is a laminar flow region formed very close to the vapor condensing surface (approximately 1 to 2 mm), if a protrusion from the condensing surface is installed, it will not be formed on the surface of the protrusion. (There is no problem even if it may be formed in a minute part at the base of the protrusion.) In the present invention, by utilizing the effect of the protrusion (fin) described above, the air/steam mixed atmosphere area and the protrusion (fins), and the protrusions (fins) increase the heat transfer area, promoting natural heat radiation from the walls of the reactor containment space. More specific embodiments of the present invention based on the above principle of operation will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a reactor containment vessel of a self-radiating nuclear reactor according to the present invention. In Figure 1, the natural heat dissipation type reactor containment vessel 2
1 is a dry well 3 in which a protrusion (fin) 14 is provided on the inner wall of a space containing a reactor pressure vessel 1, and a suppressor in which a protrusion (fin) 14 is provided in an inner wall of a space containing a suppression pool 5. It is composed of a vent pipe 6 that connects the suppression chamber 4, dry well 3, and suppression pool 5, and an outer peripheral pool 11 installed around the outer periphery of the suppression chamber 4. In the unlikely event that a loss of coolant accident occurs, high-temperature, high-pressure steam will be released from the reactor pressure vessel 1 to the dry well 3, the pressure and temperature inside the dry well 3 will rise rapidly, and the atmosphere inside the dry well 3 will be vented. tube 6
It is discharged into the suppression pool 5 through the suppression pool 5.
The steam is completely condensed in the suppression pool 5, suppressing a transient pressure rise inside the containment vessel 2. Therefore, the air in the dry well 3 passes through the pool 5 and moves into the suppression chamber 4 space, increasing the pressure in the suppression chamber space. For a long period after the accident, the core decay heat will be reduced to ECCS.
It is absorbed by water and transferred to the dry well 3, and further transferred to the suppression pool 5 via the vent pipe 6, where it is distributed to the dry well space, the suppression chamber space, and the suppression pool water. Ru. The protrusion (fin) 14 installed on the inner wall of the reactor containment vessel 2 space increases the heat transfer coefficient and heat transfer area, and its shape effect reduces the influence of heat transfer inhibition caused by the thin air film layer. Promote heat transfer of the core decay heat released into the dry well 3 and suppression chamber 4 spaces to the reactor containment vessel 2 walls, and increase the amount of natural heat radiation from the reactor containment vessel 2 walls. . In addition, the core decay heat transferred to the suppression pool 5 is transferred to the outer peripheral pool 5 through the inner wall of the pool 5.
Transfer to water. The specific heat removal capacity is shown below. A comparison of the amount of heat removed from the reactor containment vessel space wall when the protrusion (fin) of the present invention is employed and when it is not employed is shown below. As a result, the amount of heat removed from the space when the protrusion (fin) is installed is about 2 to 10 times as much as when it is not installed, as shown in Table 2.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
本発明によれば、事故時に原子炉格納容器内の
熱が移行する先であるサプレツシヨンチエンバを
外周プールに接して水冷により効率良く熱除去出
来、さらには原子炉格納容器壁内側に突起部を設
置することにより格納容器内雰囲気と格納容器壁
との熱伝達面積を増加させ、また、空気薄膜層に
よる熱伝達の阻害を低減し熱伝達を増大させ、格
納容器空間部壁からの自然放熱を増大させ、以上
により固有安全性の向上と残留熱除去系を削除な
いしは必要性を低減することによる経済性の向上
を図ることができる。
According to the present invention, the suppression chamber, to which the heat in the reactor containment vessel is transferred in the event of an accident, can be efficiently removed by water cooling by being in contact with the outer circumferential pool, and furthermore, the suppression chamber can be efficiently removed by water cooling. This increases the heat transfer area between the containment vessel internal atmosphere and the containment vessel wall, reduces the inhibition of heat transfer by the air thin film layer, increases heat transfer, and increases the heat transfer area between the containment vessel internal atmosphere and the containment vessel wall. By increasing heat dissipation, it is possible to improve inherent safety and improve economic efficiency by eliminating or reducing the need for a residual heat removal system.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第1図aは本発明の一実施例による原子炉格納
容器の縦断面図、第1図bは第1図a部のA矢印
部拡大断面図、第2図a,b,c,d,e,f,
g,hは各々第1図bに示し突起部の各変形例を
示す斜視図、第3図1,2,3,4は第1図bの
突起部によつて生じる各特性のグラフ図、第4図
は本発明の実施例における自然放熱量と炉心崩壊
熱との関係を示したグラフ図、第5図は従来の原
子炉格納容器の縦断面図、第6図aは本発明の熱
的評価における各構造部分の寸法図、第6図bは
第6図a中のA矢印部拡大断面図である。
1…原子炉圧力容器、2…原子炉格納容器、3
…ドライウエル、4…サプレツシヨンチエンバ、
5…サプレツシヨンプール、6…ベント管、7…
残留熱除去系、8…残留熱除去系ポンプ、9…残
留熱除去系熱交換器、10…スプレイヘツダ、1
1…外周プール、12…外周プール空間部、13
…原子炉建屋、14…突起部(フイン)。
FIG. 1a is a vertical cross-sectional view of a nuclear reactor containment vessel according to an embodiment of the present invention, FIG. 1b is an enlarged cross-sectional view of the section A in FIG. e, f,
g, h are perspective views showing respective modifications of the protrusion shown in Fig. 1b, Fig. 3 are graphs of each characteristic caused by the protrusion of Fig. 1b, FIG. 4 is a graph showing the relationship between natural heat radiation and core decay heat in an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a conventional reactor containment vessel, and FIG. FIG. 6b is an enlarged sectional view of the arrow A in FIG. 6a. 1...Reactor pressure vessel, 2...Reactor containment vessel, 3
...dry well, 4...suppression chamber,
5... Suppression pool, 6... Vent pipe, 7...
Residual heat removal system, 8... Residual heat removal system pump, 9... Residual heat removal system heat exchanger, 10... Spray header, 1
1...Outer circumference pool, 12...Outer circumference pool space, 13
...Reactor building, 14...Protrusion (fin).
【特許請求の範囲】[Claims]
1 多数の格子空間を有する支持格子と、この支
持格子の格子空間に挿通されて上記格子空間を形
成する壁面によつて支持された燃料棒とを備えて
ある燃料集合体を組み立てるに際し、
薄肉帯状をなすストラツプと、このストラツプ
の一方の面にその長手方向に一定間隔をもつて立
設された複数のストラツプ部材とからなる格子部
材の、上記ストラツプと隣接する二つのストラツ
プ部材とによつて形成されるコ字状の溝部内に開
放側から上記燃料棒をその軸線と直交する方向に
移動させて挿入し、次に上記燃料棒が挿入された
格子部材のストラツプ部材間に、次の格子部材の
ストラツプの他方の面を固定するとともに、その
固定された次の格子部材の上記溝部内に上記燃料
棒を挿入する工程を繰り返し、その後、燃料棒が
最終的に挿入されて層状をなす格子部材のストラ
ツプ部材間に上記ストラツプと同様な形状のスト
ラツプを固定することを特徴とする燃料集合体の
組立方法。
2 薄肉帯状をなすストラツプ、およびその長手
方向に一定間隔をもつて立設され、かつ自由端部
に突出部を有する複数のストラツプ部材を備えた
第一の格子部材と、この第一の格子部材と同形を
なし、上記ストラツプ部材の端部上間に上記第一
の格子部材と同方向に層状に配設されるととも
に、それぞれのストラツプに、隣接する第一また
1. When assembling a fuel assembly that includes a support grid having a large number of grid spaces, and fuel rods that are inserted into the grid spaces of the support grid and supported by the wall surfaces forming the grid spaces, thin-walled strip-shaped A lattice member consisting of a strap forming a lattice member and a plurality of strap members erected at regular intervals in the longitudinal direction on one surface of the strap, formed by the strap and two adjacent strap members. The fuel rod is inserted into the U-shaped groove from the open side by moving in a direction perpendicular to the axis of the fuel rod, and then the next lattice member is inserted between the strap members of the lattice member into which the fuel rod has been inserted. The process of fixing the other side of the strap and inserting the fuel rod into the groove of the next fixed lattice member is repeated, and then the fuel rods are finally inserted to form a layered lattice member. A method for assembling a fuel assembly, comprising fixing a strap having a similar shape to the above strap between the strap members. 2. A first lattice member comprising a thin strip-shaped strap and a plurality of strap members erected at regular intervals in the longitudinal direction and each having a protrusion at a free end, and the first lattice member. The grid members have the same shape and are arranged in layers between the ends of the strap members in the same direction as the first grid members, and each strap has an adjacent first grid member.