專利名稱:被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)以及加壓水型原子能發(fā)電廠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加壓水型原子能發(fā)電廠以及其被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般，在輕水反應(yīng)堆(LWR)中設(shè)有緊急用堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)等安全系統(tǒng)。作為該安全系統(tǒng)，使用了泵等主動(dòng)設(shè)備的原子反應(yīng)堆被稱為主動(dòng)安全反應(yīng)堆。與此相對(duì)，安全系統(tǒng)使用了水箱等被動(dòng)設(shè)備的原子反應(yīng)堆被稱為被動(dòng)安全反應(yīng)堆。作為加壓水型輕水反應(yīng)堆 (PWR)的代表性的被動(dòng)安全反應(yīng)堆，存在AP1000 (例如參照非專利文獻(xiàn)1)。
圖7是現(xiàn)有的被動(dòng)安全PWR(AP1000)所使用的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的縱截面圖。
在AP1000中，堆芯1收納在原子反應(yīng)堆壓力容器(RPV) 2的內(nèi)部。原子反應(yīng)堆壓力容器2與2臺(tái)蒸汽發(fā)生器(SG) 3，分別通過冷段配管(cold leg pipe) 4以及熱段配管(hot leg pipe) 5連結(jié)。并且，1次冷卻劑泵(RCP) 6直接設(shè)置在蒸汽發(fā)生器3的下部。構(gòu)成這些 1次冷卻劑壓力邊界的設(shè)備以及配管全部儲(chǔ)藏在原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器(CV) 77的內(nèi)部。
AP1000的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77是被稱為大型干式(large dry) CV的PWR中最具有代表性的儲(chǔ)藏容器，為銅制。采用銅制的原因是在事故時(shí)通過外氣進(jìn)行冷卻。另外，在 AP1000以外的PWR發(fā)電廠中，大型干式CV的材質(zhì)為預(yù)應(yīng)力混凝土制的情況較多。
在原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)部燃料交換用水箱(IRWST)8。在發(fā)生了冷段配管4等斷裂而冷卻劑喪失的事故的情況下，該內(nèi)部燃料交換用水箱8作為重力下落式ECCS起作用。該重力下落式ECCS與其它被動(dòng)ECCS —起，將原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器下部水淹到比冷段配管4高的位置。
之后，成為如下設(shè)計(jì)循環(huán)篩(screen)打開，水一直流入到原子反應(yīng)堆壓力容器2 內(nèi)并安全地進(jìn)行堆芯燃料的冷卻。當(dāng)流入到原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)的水被堆芯燃料的衰變熱加熱時(shí)產(chǎn)生水蒸汽，并充滿原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77的氣相部，原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器 77內(nèi)的溫度和壓力上升。
在原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77的外部設(shè)置有屏蔽建筑物71。在屏蔽建筑物71的最上部設(shè)有被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)(PCQ冷卻水池72，在其內(nèi)部蓄積有PCS池水73。在LOCA 時(shí)，從原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77的上部撒布該P(yáng)CS池水73。并且，從屏蔽建筑物71的外氣取入口 74流入的空氣，通過自然循環(huán)力在擋板75和原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77的壁面之間的空間中上升，并從位于屏蔽建筑物71最上部的外氣排放口 76排放到大氣。成為通過該P(yáng)CS 池水73的撒布和空氣循環(huán)來安全地冷卻原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77的設(shè)計(jì)。
這樣，AP1000成為如下的設(shè)計(jì)僅通過完全不需要外部動(dòng)力電源的被動(dòng)安全系統(tǒng)，在事故時(shí)能夠以極高的可靠性對(duì)堆芯1和原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77進(jìn)行冷卻。
圖8是AP1000的被動(dòng)殘留熱除去系統(tǒng)以及自動(dòng)減壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
AP1000的被動(dòng)殘留熱除去系統(tǒng)(被動(dòng)RHR)具有被動(dòng)RHR熱交換器61。被動(dòng)RHR 熱交換器61被設(shè)置為，水沒在存儲(chǔ)于內(nèi)部燃料交換用水箱8中的燃料交換用水66中。內(nèi)部燃料交換用水箱8設(shè)置為比操作地板90靠下方。被動(dòng)RHR熱水器61經(jīng)由冷卻劑供給配管62與熱段配管5連接。在冷卻劑供給配管62上設(shè)有入口閥63。并且，被動(dòng)RHR熱交換器61經(jīng)由冷卻劑返回配管65在蒸汽發(fā)生器3的出口附近與冷段配管4連接。在冷卻劑返回配管65上設(shè)有出口閥64。
在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)入口閥63為常開，冷卻劑經(jīng)由冷卻劑供給配管62被常時(shí)供給到被動(dòng)RHR熱交換器61中。并且，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出口閥64為常閉。
冷段配管4與原子反應(yīng)堆壓力容器2連接，通過1次冷卻劑泵6的驅(qū)動(dòng)力使由蒸汽發(fā)生器3冷卻的冷卻劑在原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)循環(huán)。另外，在圖8中為了方便將冷段配管4左右分開表示。并且，在圖7所示的現(xiàn)有的AP1000中設(shè)有2臺(tái)蒸汽發(fā)生器3，但此處僅表示1臺(tái)蒸汽發(fā)生器3。
在發(fā)電廠進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出口閥64被截止，被動(dòng)RHR熱交換器61內(nèi)的冷卻劑不會(huì)通過冷段配管4的內(nèi)部而循環(huán)到原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)。但是，當(dāng)發(fā)生外部電源喪失或供水泵斷開那種過渡變化，而2次冷卻水向蒸汽發(fā)生器3的供給停止時(shí)，1次冷卻劑被在堆芯1中持續(xù)產(chǎn)生的衰變熱加熱。因此，1次冷卻劑利用自然循環(huán)力而通過熱段配管5，并加熱殘存在蒸汽發(fā)生器3中的2次冷卻水。在蒸汽發(fā)生器3中，1次冷卻劑本身被冷卻而增加密度(比重)，并通過冷段配管4而返回到原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)。返回到原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)的1次冷卻劑再次被堆芯1的衰變熱加熱，而在與蒸汽發(fā)生器3之間進(jìn)行自然循環(huán)。
當(dāng)該過程重復(fù)一段時(shí)間時(shí)，存在蒸汽發(fā)生器3的2次冷卻水蒸發(fā)枯竭、不能進(jìn)行堆芯1的冷卻的可能性。因此，在變得不能進(jìn)行堆芯1的冷卻之前，根據(jù)蒸汽發(fā)生器3的2次冷卻水的水位低信號(hào)，被動(dòng)RHR的出口閥64自動(dòng)地成為開。由此，被動(dòng)RHR熱交換器61內(nèi)的1次冷卻劑通過冷卻劑返回配管65以及冷段配管4，循環(huán)到原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)。
在堆芯1中持續(xù)產(chǎn)生的衰變熱，經(jīng)由被動(dòng)RHR熱交換器61傳遞給蓄積在內(nèi)部燃料交換用水箱8中的燃料交換用水66，在數(shù)小時(shí)后開始燃料交換用水66的蒸發(fā)。當(dāng)燃料交換用水66開始蒸發(fā)時(shí)，原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器2內(nèi)的環(huán)境惡化，存在對(duì)電氣制品等通常設(shè)備產(chǎn)生影響的可能性。但是，安全上重要的設(shè)備成為能夠充分適應(yīng)該環(huán)境條件的設(shè)計(jì)。
產(chǎn)生的水蒸汽充滿原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77內(nèi)，并通過外部循環(huán)空氣以及PCS池73 的被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻功能而冷卻凝結(jié)，而再次回流到內(nèi)部燃料交換用水箱8內(nèi)。PCS池73 具有能夠除去3天量的衰變熱的水量，在原理上，即使交流電源喪失持續(xù)3天，通過被動(dòng)RHR 和被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻功能的組合，也能夠安全地冷卻原子反應(yīng)堆。
但是，該冷卻功能的驅(qū)動(dòng)源為基于在堆芯1產(chǎn)生的衰變熱的1次冷卻劑的自然循環(huán)力。因此，僅能夠除去與衰變熱相當(dāng)?shù)臒崃浚荒芊e極地將1次冷卻劑減壓以及低溫化。因此，當(dāng)交流電源喪失長期化時(shí)，1次冷卻劑壓力邊界可能維持在150大氣壓左右 (15.5MI^左右)的高溫以及高壓的狀態(tài)。這種狀態(tài)被稱為原子反應(yīng)堆的高溫停止?fàn)顟B(tài)。
為了更可靠地進(jìn)行原子反應(yīng)堆的安全停止，更加希望實(shí)現(xiàn)1次冷卻劑的減壓以及低溫化。這種狀態(tài)被稱為原子反應(yīng)堆的低溫停止?fàn)顟B(tài)。
在AP1000中，在交流電源喪失M小時(shí)以上時(shí)，為了進(jìn)行低溫停止，通過計(jì)時(shí)器而自動(dòng)減壓系統(tǒng)(ADS)自動(dòng)地工作。在自動(dòng)減壓系統(tǒng)中存在4個(gè)階段，自動(dòng)減壓系統(tǒng)第1段 51、自動(dòng)減壓系統(tǒng)第2段52以及自動(dòng)減壓系統(tǒng)第3段53設(shè)置在加壓器80的上部。自動(dòng)減壓系統(tǒng)第4段68設(shè)置在與熱段配管5的冷卻劑供給配管62的分支位置相同的部位上。
加壓器80通過立管(riser pipe)81與熱段配管5連結(jié)。在通常運(yùn)轉(zhuǎn)中，在加壓
5器80內(nèi)部蓄積有一半左右的1次冷卻劑。加壓器80內(nèi)部的1次冷卻劑82在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過加熱器加熱到飽和狀態(tài)。因此，在加壓器80內(nèi)的上部存在飽和蒸汽83。
ADS的自動(dòng)工作，是自動(dòng)減壓系統(tǒng)第1段51、自動(dòng)減壓系統(tǒng)第2段52、自動(dòng)減壓系統(tǒng)第3段53以及自動(dòng)減壓系統(tǒng)第4段68，依次具有時(shí)間延遲地進(jìn)行。當(dāng)自動(dòng)減壓系統(tǒng)第1 段51、自動(dòng)減壓系統(tǒng)第2段52以及自動(dòng)減壓系統(tǒng)第3段53工作時(shí)，加壓器80內(nèi)的飽和蒸汽83通過排出管69從內(nèi)部燃料交換用水箱8內(nèi)部的分布器(sparger) 70排放而凝結(jié)。在該過程中當(dāng)原子反應(yīng)堆壓力容器2被某種程度減壓時(shí)，儲(chǔ)液器84自動(dòng)地工作而補(bǔ)充1次冷卻劑的流失量。儲(chǔ)液器84的驅(qū)動(dòng)源為蓄積在內(nèi)部的高壓的氮?dú)?6。由此，同樣蓄積在內(nèi)部的冷卻劑85經(jīng)由注入閥87及ECCS注入配管M注入到原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)。這時(shí)， 驅(qū)動(dòng)源的氮?dú)?6也流入原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)。
當(dāng)原子反應(yīng)堆壓力容器2的減壓進(jìn)行時(shí)，最后自動(dòng)減壓系統(tǒng)第4段68工作，直接排放1次冷卻劑而進(jìn)行原子反應(yīng)堆壓力容器2的完全減壓。當(dāng)原子反應(yīng)堆壓力容器2的壓力充分降低時(shí)，內(nèi)部燃料交換用水箱8作為重力下落式ECCS，開始向原子反應(yīng)堆壓力容器2 內(nèi)注水。在該階段實(shí)現(xiàn)原子反應(yīng)堆的低溫停止?fàn)顟B(tài)。由此，極良好地實(shí)現(xiàn)原子反應(yīng)堆的安全停止。但是，從自動(dòng)減壓系統(tǒng)第4段68持續(xù)流出的1次冷卻劑，將原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的下部完全水淹到冷段配管4的高度。因此，即使交流電源復(fù)原也難以立即恢復(fù)到輸出運(yùn)轉(zhuǎn)。
非專利文獻(xiàn) 1 :IAEA-TECD0C-1391，“Status of advanced light water reactor designs 2004 (先進(jìn)輕水反應(yīng)堆設(shè)計(jì)情況 2004) ”，IAEA，2004 年 5 月，p. 207_p. 231、 p. 279-p. 306
APlOOO等現(xiàn)有的被動(dòng)安全加壓水型原子反應(yīng)堆的被動(dòng)殘留熱除去系統(tǒng)(被動(dòng) RHR)為，基于由堆芯燃料產(chǎn)生的衰變熱的自然循環(huán)力成為驅(qū)動(dòng)源。因此，不能進(jìn)行衰變熱以上的除熱，不能低溫停止原子反應(yīng)堆。
并且，在通過衰變熱使1次冷卻劑自然循環(huán)的被動(dòng)RHR中，難以將熱交換器的位置設(shè)置得比1次冷卻劑的最高水位水平線(大致為加壓器的通常水位水平線)高。具體來說， 熱交換器被設(shè)置在比加壓器的通常時(shí)水位更靠下的操作地板的下部。
如果熱交換器處于比加壓器的水位高的位置，則冷卻劑流入加壓器內(nèi)而不流入熱交換器內(nèi)。因此，需要將熱交換器的位置抑制為比加壓器的通常水位低。結(jié)果，熱交換器和堆芯的高低差被限制為較小的大約10m，難以使基于重力的向堆芯的注入水頭增大。
并且，如AP1000的被動(dòng)RHR那樣，當(dāng)使用內(nèi)部燃料交換用水箱的水時(shí)，由于該水的蒸發(fā)而可能對(duì)原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)部的電器制品等通常設(shè)備產(chǎn)生影響。并且，在內(nèi)部燃料交換用水箱的水沸騰，或者在最終段的自動(dòng)減壓系統(tǒng)工作而1次冷卻劑被排放到原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)，原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)產(chǎn)生水蒸汽之后，需要通過被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)(PCS)冷卻原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器。因此，需要在屏蔽建筑物的頂棚部保有大量的冷卻水。
在屏蔽建筑物的頂棚部應(yīng)保有的冷卻水量，在發(fā)電廠的電力輸出為1117麗e的 AP1000中不成為特別的問題。但是，為了將發(fā)電廠的電力輸出例如增大到170(MWe左右， 且能夠持續(xù)3天進(jìn)行基于被動(dòng)RHR的堆芯冷卻，需要在屏蔽建筑物的頂棚部確保達(dá)到大約 4500m3的大量的冷卻水。

發(fā)明內(nèi)容
[0032]因此，本發(fā)明的目的在于，在將加壓水型原子反應(yīng)堆低溫停止時(shí)，減小對(duì)原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)部的設(shè)備產(chǎn)生的影響。
為了解決上述課題，本發(fā)明為一種在加壓水型原子能發(fā)電廠中使用的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，上述加壓型原子能發(fā)電廠具有原子反應(yīng)堆壓力容器，收納由1次冷卻劑冷卻的堆芯；加壓器，對(duì)上述1次冷卻劑流動(dòng)的1次冷卻劑壓力邊界內(nèi)進(jìn)行加壓；以及原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器，儲(chǔ)藏上述原子反應(yīng)堆壓力容器以及上述加壓器，該被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的特征在于具有冷卻水池；蒸汽供給配管，從上述加壓器的氣相部延伸；熱交換器，使存儲(chǔ)在上述冷卻水池中的水與在上述蒸汽供給配管中流動(dòng)的蒸汽進(jìn)行熱交換；蒸汽供給閥，設(shè)置在上述蒸汽供給配管上；冷卻劑返回配管，從上述熱交換器延伸到上述1次冷卻劑壓力邊界的液相部；以及出口閥，設(shè)置在上述冷卻劑返回配管上，上述蒸汽供給閥為能夠調(diào)節(jié)通過的蒸汽流量的蒸汽調(diào)節(jié)閥。
并且，本發(fā)明是一種加壓水型原子能發(fā)電廠，其特征在于具有堆芯，由1次冷卻劑冷卻；加壓器，對(duì)上述1次冷卻劑流過的1次冷卻劑壓力邊界內(nèi)進(jìn)行加壓；原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器，儲(chǔ)藏上述堆芯以及上述加壓器；冷卻水池；熱交換器，與存儲(chǔ)在上述冷卻水池中的水進(jìn)行熱交換；蒸汽供給配管，從上述加壓器的氣相部延伸到上述熱交換器；蒸汽供給閥，設(shè)置在上述蒸汽供給配管上；冷卻劑返回配管，從上述熱交換器延伸到上述1次冷卻劑壓力邊界；以及出口閥，設(shè)置在上述冷卻劑返回配管上，上述蒸汽供給閥為能夠調(diào)節(jié)通過的蒸汽流量的蒸汽調(diào)節(jié)閥。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在將加壓水型原子反應(yīng)堆低溫停止時(shí)，能夠減小對(duì)原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)部的設(shè)備產(chǎn)生的影響。


圖1是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第1實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
圖2是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第2實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
圖3是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第3實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
圖4是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第4實(shí)施方式的與原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的縱截面一起表示的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
圖5是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第5實(shí)施方式的與原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的縱截面一起表示的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
圖6是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第6實(shí)施方式的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的縱截面圖。
圖7是現(xiàn)有的被動(dòng)安全PWR(AP1000)所使用的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的縱截面圖。
圖8是現(xiàn)有的被動(dòng)安全PWR(AP1000)的被動(dòng)殘留熱除去系統(tǒng)以及自動(dòng)減壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。 具體實(shí)施方式
參照
本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的實(shí)施方式。另外，對(duì)相同或者類似的構(gòu)成賦予相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。[0047](第1實(shí)施方式)
圖1是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第1實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
本實(shí)施方式的加壓水型原子能發(fā)電廠具有堆芯1以及收納該堆芯1的原子反應(yīng)堆壓力容器2。原子反應(yīng)堆壓力容器2通過冷段配管4以及熱段配管5而例如與2臺(tái)蒸汽發(fā)生器3連結(jié)。使1次冷卻劑循環(huán)到堆芯1以及蒸汽發(fā)生器3的1次冷卻劑泵6，例如直接設(shè)置在蒸汽發(fā)生器3的下部。
原子反應(yīng)堆壓力容器2、冷段配管4、熱段配管5等1次冷卻劑流過的1次冷卻劑壓力邊界，由加壓器80加壓。熱段配管5經(jīng)由立管81與加壓器80連結(jié)。在通常運(yùn)轉(zhuǎn)中， 在加壓器80內(nèi)部蓄積有大約一半左右的1次冷卻劑。加壓器80內(nèi)部的1次冷卻劑82，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過加熱器加熱到飽和狀態(tài)。因此，在加壓器80內(nèi)的上部存在飽和蒸汽83。收納堆芯1的原子反應(yīng)堆壓力容器2和加壓器80被儲(chǔ)藏在原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器77 (參照?qǐng)D 7)中。
本實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)(PCDQ具有內(nèi)部燃料交換用水箱8、被動(dòng)RHR熱交換器61、蒸汽供給配管32、蒸汽供給閥33、冷卻劑返回配管65以及出口閥64。被動(dòng)RHR 熱交換器61設(shè)置在內(nèi)部燃料交換用水箱8的內(nèi)部。
蒸汽供給配管32從加壓器80的充滿飽和蒸汽83的氣相部延伸至被動(dòng)RHR熱交換器61。被動(dòng)RHR熱交換器61使蓄積在內(nèi)部燃料交換用水箱8中的水與在蒸汽供給配管 32中流動(dòng)的蒸汽進(jìn)行熱交換。即，內(nèi)部燃料交換用水箱8也可以稱為能夠?qū)νㄟ^被動(dòng)RHR 熱交換器61進(jìn)行熱交換的冷卻水進(jìn)行蓄水的冷卻水池。蒸汽供給閥33設(shè)置在蒸汽供給配管32上。
冷卻劑返回配管65從被動(dòng)RHR熱交換器61延伸至1次冷卻劑壓力邊界的液相部即冷段配管4。出口閥64設(shè)置在冷卻劑返回配管65上。
本實(shí)施方式的加壓水型原子能發(fā)電廠的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，與圖8所示的AP1000 的被動(dòng)RHR的不同點(diǎn)在于，例如能夠?qū)⒓訅浩?0內(nèi)的飽和蒸汽83直接導(dǎo)入到被動(dòng)RHR熱交換器61中而進(jìn)行冷卻并凝結(jié)。S卩，取消了 AP1000中用于引導(dǎo)1次冷卻劑的冷卻劑供給配管62 (參照?qǐng)D8)以及入口閥63 (參照?qǐng)D8)，取而代之從加壓器80的氣相部分支而設(shè)置蒸汽供給配管32以及蒸汽供給閥33。
本實(shí)施方式的蒸汽供給閥33為控制閥，其開度能夠調(diào)節(jié)。即，該蒸汽供給閥33是能夠調(diào)節(jié)通過的蒸汽量的蒸汽調(diào)節(jié)閥。在通常時(shí)，蒸汽供給閥33成為能夠供給與衰變熱相當(dāng)?shù)乃羝拈_度的開狀態(tài)。由此，加壓器80內(nèi)的飽和蒸汽83通過蒸汽供給配管32而被導(dǎo)入被動(dòng)RHR熱交換器61中并被冷卻。通過被動(dòng)RHR熱交換器61冷卻的冷卻劑(凝結(jié)水)蓄積在該被動(dòng)RHR熱交換器61內(nèi)部。
當(dāng)發(fā)生交流電源喪失或供水喪失等的過渡變化，而向蒸汽發(fā)生器3的2次側(cè)的供水停止，并發(fā)生蒸汽發(fā)生器3的2次側(cè)水位降低時(shí)，在通常時(shí)常閉的出口閥64自動(dòng)地成為開。由此，蓄積在被動(dòng)RHR熱交換器61內(nèi)部的冷卻劑通過重力、經(jīng)由冷卻劑返回配管65和冷段配管4而被導(dǎo)入到原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)，堆芯1被冷卻。
由在堆芯1中持續(xù)產(chǎn)生的殘留熱加熱的1次冷卻劑，在加壓器80的氣相部再次變?yōu)樗羝?，并通過蒸汽供給閥33以及蒸汽供給配管32，再次被導(dǎo)入被動(dòng)RHR熱交換器61中
8而被冷卻并凝結(jié)。通過重復(fù)該過程，在堆芯1產(chǎn)生的衰變熱持續(xù)地被除去。
由于蒸汽供給閥33被維持在與衰變熱相當(dāng)?shù)拈_度，因此不會(huì)通過與衰變熱相當(dāng)量以上的水蒸汽，因此原子反應(yīng)堆不會(huì)被需要以上地減壓冷卻，而能夠維持高溫停止?fàn)顟B(tài)。 在該狀態(tài)下，在短期間內(nèi)進(jìn)行了交流電源和供水的復(fù)原的情況下，通過重新啟動(dòng)原子反應(yīng)堆，能夠立即恢復(fù)到通常運(yùn)轉(zhuǎn)。
另一方面，在交流電源喪失經(jīng)過M小時(shí)左右的長時(shí)間而沒有恢復(fù)的情況下，在安全確保上希望將原子反應(yīng)堆減壓而成為低溫停止?fàn)顟B(tài)。在這種情況下，在以往的使用了被動(dòng)RHR的原子能發(fā)電廠中，單獨(dú)通過被動(dòng)RHR不能夠使原子反應(yīng)堆低溫停止。
因此，在這種以往的使用了被動(dòng)RHR的原子能發(fā)電廠中，為了使原子反應(yīng)堆低溫停止，需要另外使自動(dòng)減壓系統(tǒng)(ADS)工作。當(dāng)自動(dòng)減壓系統(tǒng)最終使自動(dòng)減壓系統(tǒng)第4段 68為止都工作并成為開時(shí)，有時(shí)1次冷卻劑流出到原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的底部，并完全水淹到冷段配管4的高度。
在使用了本實(shí)施方式的被動(dòng)RHR的原子能發(fā)電廠中，通過使蒸汽供給閥33的開度進(jìn)一步變大而增加水蒸汽的供給量，能夠使原子反應(yīng)堆減壓。在電力輸出大約為1700MWe 的加壓水型原子能發(fā)電廠的情況下，與衰變熱相當(dāng)?shù)乃羝看蠹s為230t/h。另一方面，為了將大約300t的1次冷卻劑減壓至低溫停止?fàn)顟B(tài)，使大約120t的1次冷卻劑蒸發(fā)并凝結(jié)即可。因此，當(dāng)使蒸汽供給閥33的開度成為與衰變熱相當(dāng)?shù)拈_度的大約1. 5倍時(shí)，能夠在大約1小時(shí)內(nèi)將原子反應(yīng)堆減壓為低溫停止?fàn)顟B(tài)。
這樣，通過使用本實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，能夠不使自動(dòng)減壓系工作而使原子反應(yīng)堆低溫停止。因此，能夠降低原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器2的下部被水淹的可能性。因此，在將加壓水型原子反應(yīng)堆低溫停止時(shí)，能夠減小對(duì)原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)部的設(shè)備產(chǎn)生的影響。
因此，在交流電源喪失后，即使在經(jīng)過了 M小時(shí)左右以上的長時(shí)間后交流電源恢復(fù)的情況下，也能夠避免發(fā)電廠較大的財(cái)產(chǎn)損失，因此能夠在比較短的期間內(nèi)使發(fā)電廠復(fù)原為輸出運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，在交流電源在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)的情況下，能夠立即使其復(fù)原為通常運(yùn)轉(zhuǎn)。即，本實(shí)施方式的加壓水型原子能發(fā)電廠能夠使電源供給的可靠性較高。
(第2實(shí)施方式)
圖2是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第2實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
本實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)為，在第1實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)中增加了與蒸汽供給閥33并聯(lián)設(shè)置的減壓閥34。蒸汽供給閥33為常開，并被調(diào)整為通過與衰變熱相當(dāng)?shù)乃羝拈_度。為了將水蒸汽的流量正確地限制為與衰變熱量相當(dāng)，也可以與蒸汽供給閥33串聯(lián)地設(shè)置節(jié)流孔(未圖示)。使減壓閥34為常閉。
在這種加壓水型原子能發(fā)電廠中，在將原子反應(yīng)堆維持為高溫停止的情況下，打開蒸汽供給閥33，并關(guān)閉減壓閥34。通過保持打開蒸汽供給閥33的狀態(tài)使減壓閥34為開， 能夠增加通過蒸汽供給配管32的蒸汽量。由此，能夠?qū)⒃臃磻?yīng)堆低溫停止。即，能夠不連續(xù)地調(diào)節(jié)蒸汽供給閥33等閥的開度，而能夠通過閥的開閉使發(fā)電廠的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化。因此，能夠更可靠地區(qū)分使用系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在成為避開急速的減壓而使原子反應(yīng)堆平穩(wěn)地減壓的設(shè)計(jì)的情況下，也可以并列設(shè)置多個(gè)減壓閥；34，通過依次打開而逐漸增加閥數(shù)量，能夠進(jìn)行原子反應(yīng)堆的平穩(wěn)的減壓。
(第3實(shí)施方式)
圖3是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第3實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
本實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)具有被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)(PCDS)池35以及PCDS 熱交換器37。在P⑶S池；35中蓄積有P⑶S池水36。P⑶S熱交換器37設(shè)置在P⑶S池；35 的內(nèi)部。即，PCDS池35是能夠?qū)νㄟ^PCDS熱交換器37進(jìn)行熱交換的冷卻水進(jìn)行蓄水的冷卻水池。
蒸汽供給配管32從加壓器80的充滿飽和蒸汽83的蒸汽相延伸至P⑶S熱交換器 37。蒸汽供給閥33設(shè)置在蒸汽供給配管32上。冷卻劑返回配管65從P⑶S熱交換器37 延伸至構(gòu)成1次冷卻劑壓力邊界的冷段配管4。出口閥64設(shè)置在冷卻劑返回配管65上。
P⑶S熱交換器37具有上部蓋38和下部蓋39，在其之間設(shè)置有形成為0字形的0 型配置的熱交換器管40。第1實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的熱交換器即被動(dòng)RHR熱交換器61，采用僅在一側(cè)設(shè)置了熱交換器管的C型配置。與之相對(duì)，在本實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的熱交換器中使用的0型配置的熱交換器管40，具有能夠進(jìn)一步增大傳熱面積的優(yōu)點(diǎn)ο
P⑶S池35與內(nèi)部燃料交換用水箱8相獨(dú)立地設(shè)置，該內(nèi)部燃料交換用水箱8在第 1實(shí)施方式中用作為對(duì)被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)行蓄水的冷卻水池。該P(yáng)CDS池35被設(shè)置于在垂直方向上比內(nèi)部燃料交換用水箱8高的位置。例如PCDS池35被設(shè)置為比操作地板90靠上部。
為了通過自然循環(huán)力將1次冷卻劑保持水的狀態(tài)導(dǎo)入被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的熱交換器，需要將該熱交換器的位置設(shè)置為比1次冷卻劑的最高位置即加壓器80的通常水位靠下方。因此，例如在AP1000的被動(dòng)RHR中，將設(shè)置在操作地板90下部的內(nèi)部燃料交換用水箱8用作為被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的冷卻水池。
在該情況下，被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的熱交換器的最高位置與堆芯1的最高位置的高低差僅為IOm左右，無法得到將凝結(jié)水注入到堆芯1中的較大的注入水頭。結(jié)果，只能夠以基于自然循環(huán)的極緩慢的循環(huán)流量向堆芯注水，能夠?qū)⒃臃磻?yīng)堆高溫停止、但不能將其低溫停止。
與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，為將加壓器80內(nèi)的水蒸汽83導(dǎo)入到PCDS熱交換器 37內(nèi)的設(shè)計(jì)，因此PCDS熱交換器37的設(shè)置位置不受加壓器80的位置限制。由于水蒸汽是氣體因此流動(dòng)性極高，當(dāng)加壓器80內(nèi)的壓力與PCDS熱交換器37內(nèi)的壓力存在差壓時(shí)，將該差壓作為驅(qū)動(dòng)源，能夠超過勢(shì)能而上升到無論多高的位置。
在P⑶S熱交換器37的內(nèi)部，所送來的水蒸汽被外部的P⑶S池水36冷卻并凝結(jié)， 因此常時(shí)維持在減壓狀態(tài)，并被維持在比加壓器80內(nèi)的壓力低很多的低壓狀態(tài)。結(jié)果，能夠?qū)⒓訅浩?0內(nèi)的飽和蒸汽83順暢地導(dǎo)入P⑶S熱交換器37內(nèi)。
由此，在本實(shí)施方式中，能夠?qū)⑶S池35設(shè)置得比操作地板90高。即，P⑶S熱交換器37的至少一部分能夠被配置為比在加壓器的內(nèi)部形成的液面靠上方。結(jié)果，P⑶S熱交換器37的最高位置與堆芯1的最高位置的高低差，能夠擴(kuò)大到例如大約2 !左右。
由此，在打開減壓閥34而進(jìn)行原子反應(yīng)堆的減壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，即使大量的凝結(jié)水蓄積在P⑶S熱交換器37內(nèi)，也能夠通過重力立即以高水頭將其順暢地注入堆芯1 內(nèi)。即，在將P⑶S池35設(shè)置在比操作地板90高的位置的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)中，能夠極順暢地進(jìn)行堆芯的冷卻和減壓。
(第4實(shí)施方式)
圖4是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第4實(shí)施方式的與原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的縱截面一起表示的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
本實(shí)施方式的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器具有儲(chǔ)藏容器主體(MCV) 7和膜片隔壁9。儲(chǔ)藏容器主體7例如以鋼筋混凝土形成為如下的形狀將圓筒載放在平板上，并用半球狀的蓋覆蓋該圓筒的上端。膜片隔壁9例如在水平方向上擴(kuò)展。
儲(chǔ)藏容器主體7被膜片隔壁9分隔為第1分區(qū)和第2分區(qū)。這里，將第1分區(qū)稱為上部容器10，將第2分區(qū)稱為下部容器11。在本實(shí)施方式中，上部容器10設(shè)置在下部容器11的上方。也可以在膜片隔壁9上設(shè)置真空破壞閥19，該真空破壞閥19在上部容器10 和下部容器11的差壓成為規(guī)定壓力以上時(shí)開放。構(gòu)成1次冷卻劑壓力邊界的設(shè)備以及配管全部儲(chǔ)藏在下部容器11的內(nèi)部。
并且，在原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器中設(shè)置有壓力抑制室12。壓力抑制室12具有壓力抑制池13。壓力抑制池13形成為能夠蓄水，在通常時(shí)例如以水深成為大約5m以上的方式蓄積有壓力抑制池水14。并且，在本實(shí)施方式中，壓力抑制室12設(shè)置在上部容器10的內(nèi)部。 壓力抑制室12的例如上面被開放，以便與上部容器10的其他部分連通。
并且，在原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器中設(shè)置有將下部容器11和壓力抑制池13連結(jié)的 LOCA放泄管15。在壓力抑制池13和LOCA放泄管15的連接部上，也可以設(shè)置在水平方向上延伸的水平放泄管16。并且，為了使下部容器11和LOCA放泄管15連結(jié)，形成有使膜片隔壁9的一部分圓周狀地立起水深以上的立管部17，以使壓力抑制池水14在通常時(shí)不流下到下部容器11中。
并且，在儲(chǔ)藏容器主體7的外部設(shè)置有被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)(PCCQ建筑物20。 PCCS建筑物20例如與燃料池建筑物28成為一體地形成在燃料池建筑物觀上。在PCCS建筑物20的內(nèi)部設(shè)置有被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)21的設(shè)備。
被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)21具有設(shè)置在PCCS建筑物20內(nèi)的PCCS池22和PCCS熱交換器對(duì)。PCCS池22形成為能夠?qū)CCS池水23進(jìn)行蓄水。PCCS熱交換器M被配置為淹沒在PCCS池水23中。在PCCS熱交換器M上連接有一個(gè)端部向下部容器11開放的吸入配管25。并且，在PCCS熱交換器24上連接有使凝結(jié)水返回到下部容器11的返回配管 26。并且，設(shè)置有PCCS放泄配管27，該P(yáng)CCS放泄配管27將未被PCCS熱交換器M凝結(jié)的非凝結(jié)性氣體送至上部容器10。
當(dāng)發(fā)生LOCA等事故時(shí)，排放到下部容器11內(nèi)的水蒸汽與非凝結(jié)性氣體一起通過節(jié)點(diǎn)間的壓力差而被導(dǎo)入PCCS熱交換器M。由于吸入配管25處于常開的狀態(tài)，因此在事故后完全不需要打開閥這種操作。吸入配管25在下部容器11內(nèi)的開口位置，只要是在事故后比下部容器11被水淹的位置靠上，則可以在任意位置。
通過PCCS熱交換器M凝結(jié)的水蒸汽在重力的作用下通過返回配管沈而返回到下部容器11內(nèi)，并被用作為內(nèi)部燃料交換用水箱8等被動(dòng)ECCS的水源。未被PCCS熱交換器M凝結(jié)的氮?dú)夂蜌錃獾确悄Y(jié)性氣體，通過PCCS放泄配管27放泄到上部容器10內(nèi)的壓力抑制池13內(nèi)。根據(jù)配置效率的觀點(diǎn)，PCCS放泄配管27例如埋設(shè)在儲(chǔ)藏容器主體7的壁面內(nèi)部。
PCCS池水23是在事故時(shí)也完全不含放射性的清潔的冷卻水，氣相部通過大氣排放口與大氣連通。在PCCS池水23由于加熱而沸騰并產(chǎn)生了水蒸汽時(shí)，直接被排放到熱量的最終排出場(chǎng)所即大氣中。
在本實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)中，P⑶S池35設(shè)置在儲(chǔ)藏容器主體7的外部。 P⑶S池35中蓄積有P⑶S池水36。在P⑶S池水36中沉浸有P⑶S熱交換器37。
在P⑶S熱交換器37的上部蓋38和下部蓋39上，分別連接有非凝結(jié)性氣體放泄配管41、42。非凝結(jié)性氣體放泄配管41、42延伸至壓力抑制池水14中。在非凝結(jié)性氣體放泄配管41、42的途中設(shè)置有放泄閥43、44。即，被送至P⑶S熱交換器37中的非凝結(jié)性氣體能夠經(jīng)由非凝結(jié)性氣體放泄配管41、42而放泄到壓力抑制池水14中。
由于P⑶S池35設(shè)置在儲(chǔ)藏容器主體7的外部，因此即使P⑶S池水36沸騰而產(chǎn)生大量的水蒸汽，也能夠?qū)⒃撍羝苯优欧诺酵獠靠臻g即熱量的最終排出場(chǎng)所。
在將設(shè)置在儲(chǔ)藏容器主體7內(nèi)部的內(nèi)部燃料交換用水箱8(參照?qǐng)D7)用作為被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的冷卻水池時(shí)，當(dāng)被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)而冷卻水池內(nèi)的水在數(shù)小時(shí)內(nèi)蒸發(fā)時(shí)，導(dǎo)致原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)的壓力以及溫度上升，并且導(dǎo)致環(huán)境惡化。因此，可能對(duì)設(shè)置在原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)部的通常電氣制品等產(chǎn)生損害。
但是，本實(shí)施方式中，由于PCDS池水36的蒸發(fā)而產(chǎn)生的水蒸汽被排放到大氣中。 由此，由于通過被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的除熱而產(chǎn)生的水蒸汽，不會(huì)在原子反應(yīng)堆容納器內(nèi)導(dǎo)致環(huán)境惡化。結(jié)果，具有如下的電源供給可靠性上的極其重要的效果交流電源喪失在數(shù)小時(shí)內(nèi)恢復(fù)之后能夠立即重新開始發(fā)電廠的輸出運(yùn)轉(zhuǎn)。
并且，當(dāng)使減壓閥34為開而開始原子反應(yīng)堆的減壓時(shí)，在原子反應(yīng)堆壓力降低了某種程度的時(shí)刻達(dá)到儲(chǔ)液器84的工作設(shè)定壓力，注入閥87自動(dòng)地成為開，通過在內(nèi)部蓄積的高壓氮?dú)?6將冷卻劑85注入到原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)。這時(shí)，氮?dú)?6也混入原子反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)，最終轉(zhuǎn)移到加壓器80的氣相部。于是，伴隨著加壓器80內(nèi)的水蒸汽，非凝結(jié)性氣體的氮?dú)庖厕D(zhuǎn)移到PCDS熱交換器37內(nèi)。由于氮?dú)馐欠悄Y(jié)性氣體，因此在PCDS 熱交換器37內(nèi)怎樣被冷卻也不凝結(jié)，而滯留在該場(chǎng)所。于是，在加壓器80與PCDS熱交換器37之間不能維持差壓，P⑶S熱交換器37的功能喪失。
但是，在本實(shí)施方式中，通過根據(jù)需要手動(dòng)打開放泄閥43、44，能夠容易地將滯留在PCDS熱交換器37內(nèi)的氮?dú)馀欧诺綁毫σ种瞥厮?4內(nèi)。
并且，即使假設(shè)堆芯燃料的一部分發(fā)生損傷，由于燃料包覆用管等金屬在高溫下與反應(yīng)堆水進(jìn)行反應(yīng)的金屬-水反應(yīng)而產(chǎn)生了大量的氫氣，也能夠通過打開放泄閥43、44 而使該氫氣與大量的放射性物質(zhì)一起排放到壓力抑制池水14內(nèi)。即，即使在產(chǎn)生了大量的氫氣的情況下，本實(shí)施方式的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)其安全功能。
并且，此時(shí)在壓力抑制池水14內(nèi)通過洗滌能夠除去在反應(yīng)堆內(nèi)產(chǎn)生的大量的放射性物質(zhì)，并能夠取得能夠防止原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)、尤其是下部容器11內(nèi)被放射性污染的效果。
并且，在本實(shí)施方式中，進(jìn)行原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的事故時(shí)冷卻的被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)21的PCCS池22，設(shè)置在儲(chǔ)藏容器主體7的外部。因此，能夠沿著儲(chǔ)藏容器主體7的側(cè)壁而圓周狀地一體化設(shè)置PCCS池22和P⑶S池35。代替將池一體化，也可以通過連通配管(未圖示)使相互的池水連通。
在由于配管斷裂事故等而大量的1次冷卻劑被排放到儲(chǔ)藏容器主體7內(nèi)的情況下，被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)21對(duì)儲(chǔ)藏容器主體7進(jìn)行冷卻。另一方面，在未發(fā)生配管斷裂事故等而未向儲(chǔ)藏容器主體7內(nèi)部排放大量的1次冷卻劑的原子反應(yīng)堆隔離時(shí)，被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)對(duì)原子反應(yīng)堆進(jìn)行冷卻。因此，不會(huì)同時(shí)使用被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)和被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)。即，不需要將P⑶S池水36與PCCS池22獨(dú)立地確保。因此，通過共用P⑶S池水36和PCCS池水23，能夠?qū)⒄w的冷卻水量限制為較少。
在發(fā)電廠輸出大約為1700KWe級(jí)別的原子能發(fā)電廠時(shí)，為了能夠持續(xù)進(jìn)行3天時(shí)間的冷卻，冷卻水的全部量為大約4500m3。本實(shí)施方式中，由于設(shè)置在與儲(chǔ)藏容器主體7的側(cè)壁部鄰接的低層部，因此不需要在屏蔽建筑物的頂棚部確保大量的冷卻水。由此，建筑物抗震設(shè)計(jì)以及飛機(jī)墜落事故對(duì)策變得容易很多，且發(fā)電廠安全性大幅度提高。
如此，在本實(shí)施方式的原子能發(fā)電廠中，能夠僅通過被動(dòng)機(jī)構(gòu)將原子反應(yīng)堆安全地停止3天。因此，例如即使在由于大地震而交流電源喪失長期化的情況下，也能夠不依賴于外部動(dòng)力以及外部主動(dòng)冷卻系統(tǒng)而維持發(fā)電廠的安全性。
(第5實(shí)施方式)
圖5是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第5實(shí)施方式的與原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的縱截面一起表示的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的框圖。
在本實(shí)施方式的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器中，壓力抑制室12設(shè)置在儲(chǔ)藏容器主體7的外部。下部容器11與壓力抑制池13通過LOCA放泄管15連通。壓力抑制室12的氣相部通過氣相放泄管四與上部容器10連通。
這樣，通過膜片隔壁9分隔原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的一部分而設(shè)置大空間，并且通過氣相放泄管四使該大空間(上部容器10)與壓力抑制室12連通。由此，實(shí)質(zhì)上將上部容器10內(nèi)的空間活用為壓力抑制室12的氣相部。
并且，在本實(shí)施方式中，PCCS建筑物20—體化地建造在壓力抑制室12的上部。在 PCCS建筑物20的內(nèi)部設(shè)置有被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)21，能夠以較高的可靠度進(jìn)行事故時(shí)的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的冷卻。
進(jìn)行事故時(shí)的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的冷卻的被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)21的PCCS池 22，設(shè)置在儲(chǔ)藏容器主體7的外部。PCCS池水23是在事故時(shí)也完全不含放射性的清潔的冷卻水，氣相部通過大氣排放口(未圖示)與大氣連通。在PCCS池水23由于加熱而沸騰并產(chǎn)生了水蒸汽時(shí)，直接被排放到熱量的最終排出場(chǎng)所即大氣中。
壓力抑制池水14被配置為比P⑶S池35靠下方。由此，在使放泄閥43、44為開而將蓄積在PCDS熱交換器37內(nèi)的非凝結(jié)性氣體放泄到壓力抑制池水14內(nèi)時(shí)，即使在伴隨有一部分冷卻劑的情況下，也能夠得到通過重力更加順暢地排放到壓力抑制池水14內(nèi)的效果ο
(第6實(shí)施方式)
圖6是本發(fā)明的加壓水型原子能發(fā)電廠的第6實(shí)施方式的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的縱截面圖。
在本實(shí)施方式的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器中，與第5實(shí)施方式同樣，壓力抑制室12設(shè)置在儲(chǔ)藏容器主體7的外部。下部容器11與壓力抑制池13通過LOCA放泄管15連通。壓力抑制室12的氣相部通過氣相放泄管29 (參照?qǐng)D5)與上部容器10連通。
被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)(PCCQ池22以及PCCS熱交換器M設(shè)置在上部容器10 內(nèi)。PCCS池水23是在事故時(shí)也完全不含放射性的清潔的冷卻水，PCCS池22的氣相部通過大氣排放口(未圖示)與大氣連通。在PCCS池水23由于加熱而沸騰并產(chǎn)生了水蒸汽時(shí)， 直接被排放到熱量的最終排出場(chǎng)所即大氣中。
P⑶S池35設(shè)置在上部容器10的內(nèi)部。P⑶S池水36是在事故時(shí)也完全不含放射性的清潔水，氣相部通過大氣排放口與大氣連通。在PCDS池水36由于加熱而沸騰并產(chǎn)生了水蒸汽時(shí)，直接被排放到熱量的最終排出場(chǎng)所即大氣中。即，PCDS池35包含在上部容器 10內(nèi)地設(shè)置，但與上部容器10內(nèi)的其它空間相隔離，是與大氣連通的外部冷卻池。
在本實(shí)施方式中，PCCS池22以及P⑶S池35的雙方設(shè)置在儲(chǔ)藏容器7的內(nèi)部，因此安全上重要的這些系統(tǒng)能夠更加牢固地防護(hù)飛機(jī)墜落事故。
壓力抑制室12設(shè)置在儲(chǔ)藏容器主體7外部的最下部，因此通過將該部分埋設(shè)在土中，也能夠幾乎完全地對(duì)飛機(jī)墜落事故進(jìn)行防護(hù)。由此，能夠?qū)踩现匾脑O(shè)備全部包含在儲(chǔ)藏容器外殼的內(nèi)部、或者埋設(shè)在土中，因此成為相對(duì)于飛機(jī)墜落事故安全性較高的原子能發(fā)電廠。
另外，在圖6中，考慮到蒸汽供給配管32、冷卻劑返回配管65、非凝結(jié)性氣體放泄管41、42的配置效率，使其通過儲(chǔ)藏容器主體7的壁面內(nèi)部，但也可以通過儲(chǔ)藏容器主體7 的內(nèi)部或者外部。
(其它實(shí)施方式)
上述各實(shí)施方式僅是單純的例示，本發(fā)明不限于此。并且，也可以組合各實(shí)施方式的特征進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，用于加壓水型原子能發(fā)電廠，該加壓型原子能發(fā)電廠具有 原子反應(yīng)堆壓力容器，收納由1次冷卻劑冷卻的堆芯；加壓器，對(duì)上述1次冷卻劑流動(dòng)的1 次冷卻劑壓力邊界內(nèi)進(jìn)行加壓；以及原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器，儲(chǔ)藏上述原子反應(yīng)堆壓力容器和上述加壓器，該被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)的特征在于，具有冷卻水池；蒸汽供給配管，從上述加壓器的氣相部延伸；熱交換器，使蓄積在上述冷卻水池中的水與在上述蒸汽供給配管中流動(dòng)的蒸汽進(jìn)行熱交換；蒸汽供給閥，設(shè)置在上述蒸汽供給配管上；冷卻劑返回配管，從上述熱交換器延伸到上述1次冷卻劑壓力邊界的液相部；以及出口閥，設(shè)置在上述冷卻劑返回配管上，上述蒸汽供給閥為能夠調(diào)節(jié)通過的蒸汽流量的蒸汽調(diào)節(jié)閥。
2.如權(quán)利要求
1所述的被動(dòng)冷卻減壓閥，其特征在于，上述蒸汽供給閥包括隔離閥，使與由于上述堆芯的衰變熱而產(chǎn)生的蒸汽相當(dāng)?shù)牧康恼羝ㄟ^；和與該隔離閥并行設(shè)置的減壓閥。
3.如權(quán)利要求
1所述的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，其特征在于，上述熱交換器的至少一部分，位于在上述加壓器的內(nèi)部形成的液面的上方。
4.如權(quán)利要求
1所述的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，其特征在于， 上述冷卻水池為內(nèi)部燃料交換用水箱。
5.如權(quán)利要求
1所述的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，其特征在于，上述冷卻水池設(shè)置在上述原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器的外部，而氣相部與大氣連通。
6.如權(quán)利要求
1所述的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，其特征在于，上述原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器通過膜片隔壁被分隔為第1分區(qū)和儲(chǔ)藏上述1次冷卻劑壓力邊界的第2分區(qū)，上述冷卻水池設(shè)置在上述第1分區(qū)中而氣相部與大氣連通。
7.如權(quán)利要求
1所述的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，其特征在于， 上述冷卻水池與被動(dòng)儲(chǔ)藏容器冷卻系統(tǒng)池連通。
8.如權(quán)利要求
1所述的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，其特征在于，具有放泄配管，與上述熱交換器連接而將非凝結(jié)性氣體放泄到上述原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)；和放泄閥，設(shè)置在該放泄配管上。
9.如權(quán)利要求
8所述的被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，其特征在于，上述放泄配管的與上述熱交換器相反側(cè)的端部，在蓄積在壓力抑制室中的壓力抑制池水中開口。
10.一種加壓水型原子能發(fā)電廠，其特征在于，具有 堆芯，由1次冷卻劑冷卻；加壓器，對(duì)上述1次冷卻劑流動(dòng)的1次冷卻劑壓力邊界內(nèi)進(jìn)行加壓； 原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器，儲(chǔ)藏上述堆芯以及上述加壓器； 冷卻水池；熱交換器，與蓄積在上述冷卻水池中的水進(jìn)行熱交換；蒸汽供給配管，從上述加壓器的氣相部延伸到上述熱交換器； 蒸汽供給閥，設(shè)置在上述蒸汽供給配管上；冷卻劑返回配管，從上述熱交換器延伸到上述1次冷卻劑壓力邊界；以及出口閥，設(shè)置在上述冷卻劑返回配管上，上述蒸汽供給閥為能夠調(diào)節(jié)通過的蒸汽流量的蒸汽調(diào)節(jié)閥。
專利摘要
一種被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)，在低溫停止了加壓水型原子反應(yīng)堆時(shí)減小對(duì)原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器內(nèi)部設(shè)備的影響。其用于加壓水型原子能發(fā)電廠，該發(fā)電廠具有收納由1次冷卻劑冷卻的堆芯的原子反應(yīng)堆壓力容器；對(duì)1次冷卻劑壓力邊界進(jìn)行加壓的加壓器；和儲(chǔ)藏原子反應(yīng)堆壓力容器及加壓器的原子反應(yīng)堆儲(chǔ)藏容器，該被動(dòng)冷卻減壓系統(tǒng)具有作為冷卻水池的內(nèi)部燃料交換用水箱；來自加壓器的氣相部的蒸汽供給配管；使蓄積在冷卻水池中的水與在蒸汽供給配管中流動(dòng)的蒸汽進(jìn)行熱交換的被動(dòng)RHR熱交換器；設(shè)置在蒸汽供給配管上的蒸汽供給閥；從被動(dòng)RHR熱交換器延伸到1次冷卻劑壓力邊界的液相部即冷段配管的冷卻劑返回配管；和設(shè)置在冷卻劑返回配管上的出口閥。
文檔編號(hào)G21C15/18GKCN101521049SQ200910126613
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2009年2月27日
發(fā)明者佐藤壽樹, 佐藤崇, 松永直子, 橋本和典, 豬野正典, 藤木保伸, 音成純一朗 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5), 非專利引用 (2),