特開 2024-151651 改ＢＷＲ４の建設コスト低減化による建設コスト低減原子炉及び核燃料棒集合体一時保管所

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151651

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】改ＢＷＲ４の建設コスト低減化による建設コスト低減原子炉及び核燃料棒集合体一時保管所

(51)【国際特許分類】

   G21D 1/02 20060101AFI20241018BHJP

   G21C 13/00 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

G21D1/02

G21C13/00 700

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065168

(22)【出願日】2023-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】303002055

【氏名又は名称】白川 利久

(72)【発明者】

【氏名】白川利久

(57)【要約】      （修正有）

【課題】出力上昇させずに改BWR４をどのようにすれば安全性を損なうことなく、発電コストが低減できるか。従来の改BWR４にも適用できるようにしたい。建設コスト低減による電コストの低減化を図れないか。アドバンストBWRであるABWRでなく、リニューアルBWRであるRBWRの様な沸騰水型原子炉を模索したい。リニューアルは、既設BWRでも新規建設BWRでもよい。従来の改BWR４に部分的に適用させて、規制や審査を短期に少しづつ通過させたい。
【解決手段】MARK-2改格納容器（１１）内及び改BWR原子炉建屋（１０）内に動的機器を置かずに冷却水循環を可能とした建設コスト低減原子炉。既設のBWR4 MARK-2改原子炉を再稼働させないことには始まらない。次に本発明を適用し、従来の出力から徐々に出力上昇すれば確認できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

改BWR４において、
MARK-2改格納容器（１１）内及び改BWR原子炉建屋（１０）内に動的機器を置かず、
改BWR原子炉建屋（１０）外に置きたる多数の主給水ポンプ（１０１）からの高圧の主給水を、ダウンカマに設置されたる多数基のジェットポンプ（３０）の駆動水となし、シュラウド（２１）内に炉心流量を送りこみ、
更に、改BWR原子炉建屋（１０）外に置きたる多数のＥＣＣＳ貫通管利用主給水ポンプ（３０１）からの高圧の主給水により、ダウンカマに設置されたる上記とは別の多数基のジェットポンプ（３０）の駆動水となし、シュラウド（２１）内に炉心流量を送りこみ、
主蒸気が通る多数本の主蒸気加減管（１２）は、BWR4原子炉（２０）から改BWR４原子炉建屋（１０）外に延伸し、当該延伸部の先は淡水池であって、その途中に安全弁（６２０）を敷設し、
主蒸気は安全弁（６２０）の手前部からタービン管（１１２）を通って蒸気タービン（５０）に向かい、
上記タービン管（１１２）を通る主蒸気の１部は、運転中、小タービン（３１３）により小発電機（３１４）を回転させて発電したることを特徴とする冷却水循環に係る建設コスト低減原子炉。

【請求項2】

請求項1の建設コスト低減原子炉において、
MARK-2改格納容器（１１）内の以前あった圧力抑制プール（４）を排除して空間容積を広げたことにより圧力抑制能力を持たせてなり、
MARK-2改格納容器（１１）の上部にある核燃料貯蔵プール（６）に核燃料棒集合体を装荷しないことにより水プール（５４０）となし、水プール（５４０）の一画を隔壁で隔てることによりホウ酸水タンク（５５１）となし、
水プール（５４０）の水は、事故時に当該プール底に敷設した落水弁（６００）を移動することにより、落水管（６０９）から主給水管（１００）を通ってBWR4原子炉（２０）内に注水し、ホウ酸水は水プール（５４０）を経由して圧力容器（２２）内に注入されようにしたことにより、安全性を高めて出力を上昇することなく建設コストを低減した間接的建設コスト低減原子炉。

【請求項3】

請求項1及び請求項２の建設コスト低減原子炉において、
改BWR原子炉建屋（１０）外から前記MARK-2改格納容器（１１）に貫通した格納容器噴水管（５１０）からのスプレイノズル（５１１）と、改BWR原子炉建屋（１０）外から前記MARK-2改格納容器（１１）上部に貫通した格納容器蒸気逃し管（５００）からなり、
スプレイノズル（５１１）からの噴霧水が受熱した蒸気を格納容器蒸気逃し管（５００）から外界に放出することによりMARK-2改格納容器（１１）内を冷却し、
圧力容器（２２）を外側から冷却することにより安全性を高めて出力を上昇することなく建設コストを低減した間接的建設コスト低減原子炉。

【請求項4】

請求項1及び請求項２及び請求項３の建設コスト低減原子炉において、
核燃料棒集合体一時保管所は、未燃焼核燃料棒集合体庫（４２０）と核燃料棒集合体炉心配置庫（４１０）からなり、
未燃焼核燃料棒集合体庫（４２０）と核燃料棒集合体炉心配置庫（４１０）は、改BWR原子炉建屋（１０）外の人工地盤の上に別棟として敷設してなり、
未燃焼核燃料棒集合体庫（４２０）は、十字型ボロンサス板を正方格子状に配置してなり、未燃焼核燃料棒集合体を前記十字型ボロンサス板に隣接させて仮置きし、
核燃料棒集合体炉心配置庫（４１０）は、十字型ボロンサス板を炉心と同じ形状に配置してなり、原子炉定期検査時に核燃料棒集合体全部を炉心に配備されていたと同じ位置に前記十字型ボロンサス板に隣接させて仮置きしてなることを特徴とする核燃料棒集合体一時保管所。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は改BWR４の建設コスト低減に係る。

【背景技術】

【0002】

再生可能エネルギー発電の建設が流行っている。ただ、発電コストは高い。そこで、環境に炭酸ガスを放出しないで、かつ、発電コストの安い発電も建設していかなければ庶民の経済生活がむずかしくなる。それも、早急に始めなければならない。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

環境に炭酸ガスを放出しないで、発電コストの安い発電は原子力発電が考えられる。海外でも競争力のある製品を製造するために発電コストを低減したい。
安全性や信頼性に優れた原子力発電を新規設計となると、規制や審査通過に長期の時間が掛かる。
原子炉形式がBWR4 形で格納容器がMARK-2を改良した原子炉である改BWR４は、先の大地震を第二福島サイト３号機や４号機で経験した。地震直後原子炉は停止し、制御棒系や核燃料棒集合体配置や炉心冷却系の健全性に関する実績を積んだ。制御棒系や核燃料棒集合体配置や炉心冷却系技術は実証済みと見做せる。
出力を上昇させて発電コストの低減化を図ったABWRは、改BWR４を改良した。
では、出力上昇させずに改BWR４をどのようにすれば安全性を損なうことなく、発電コストが低減できるか。従来の改BWR４にも適用できるようにしたい。建設コスト低減による電コストの低減化を図れないか。アドバンストBWRであるABWRでなく、リニューアルBWRであるRBWRの様な沸騰水型原子炉を模索したい。リニューアルは、既設BWRでも新規建設BWRでもよい。
従来の改BWR４に部分的に適用させて、規制や審査を短期に少しづつ通過させたい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

手段１は冷却水循環に係る建設コスト低減原子炉である。
改BWR４に関する手段である。
MARK-2改格納容器（１１）内及び改BWR原子炉建屋（１０）内に動的機器を置かない。
改BWR原子炉建屋（１０）外に置きたる多数の主給水ポンプ（１０１）からの復水器（２５）から多数本の主給水管（１００）を通った高圧の主給水を、ダウンカマに設置されたる多数基のジェットポンプ（３０）の駆動水となし、シュラウド（２１）内に炉心流量を送りこむ。
更に、改BWR原子炉建屋（１０）外に置きたる多数のＥＣＣＳ貫通管利用主給水ポンプ（３０１）からの復水器（２５）から多数本の主給水管（１００）を通った高圧の主給水により、ダウンカマに設置されたる上記とは別の多数基のジェットポンプ（３０）の駆動水となし、シュラウド（２１）内に炉心流量を送りこむ。
主蒸気が通る多数本の主蒸気加減管（１２）は、BWR4原子炉（２０）から改BWR４原子炉建屋（１０）外に延伸し、当該延伸部の先は淡水池であって、その途中に安全弁（６２０）を敷設する。
主蒸気は安全弁（６２０）の手前部からタービン管（１１２）を通って蒸気タービン（５０）に向かい、
上記タービン管（１１２）を通る主蒸気の１部（崩壊熱除去用）は、運転中、小タービン（３１３）により小発電機（３１４）を回転させて発電したることを特徴とする冷却水循環に係る建設コスト低減原子炉。
小口径の主蒸気加減管（１２）が破断した場合でも放置することにより蒸気を排出させる。炉心内の熱を蒸気の潜熱で除去する。蒸気は水の７００倍の熱を除去できる。事故直前の蒸気は放射能を殆ど含有していないから放射能汚染は大した問題ではない。
MARK-2改格納容器（１１）壁やBWR原子炉建屋（１０）壁に隙間が多数できるから、事故時に内圧が上がっても蒸気漏洩により破裂事故にはなりにくい。

【0005】

手段２は、事故時に、動的機器に頼るることなく重力で冷却水やホウ酸水を圧力容器（２２）内に注入できるようにして安全性を高め、大事故による長期停止を未然に防ぐことによる、出力を上昇することなく間接的に建設コスト低減原子炉である。
手段1の建設コスト低減原子炉において、
MARK-2改格納容器（１１）内の以前あった圧力抑制プール（４）を排除して空間容積を広げたことにより圧力抑制能力を持たせてなり、圧力抑制プール（４）跡に水抜きミゾや支持柱穴を掘り定期検査時に遮蔽テント（７００）が張れるようしてなる。
MARK-2改格納容器（１１）の上部にある核燃料貯蔵プール（６）に核燃料棒集合体を装荷しないことにより水プール（５４０）となし、水プール（５４０）の一画を隔壁で隔てることによりホウ酸水タンク（５５１）となす。
水プール（５４０）の水は、事故時に当該プール底に敷設した落水弁（６００）を移動することにより、落水管（６０９）から主給水管（１００）を通ってBWR4原子炉（２０）内に注水する。
事故時に上記隔壁に敷設した通水口（６１０）を開けることにより、ホウ酸水は水プール（５４０）を経由して圧力容器（２２）内に注入されようにした。
安全性を高めて出力を上昇することなく建設コストを低減した間接的建設コスト低減原子炉。

【0006】

手段３は圧力容器（２２）を外側から冷却する間接的建設コスト低減原子炉。
手段1及び手段２の建設コスト低減原子炉において、
改BWR原子炉建屋（１０）外から前記MARK-2改格納容器（１１）に貫通した格納容器噴水管（５１０）からのスプレイノズル（５１１）と、改BWR原子炉建屋（１０）外から前記MARK-2改格納容器（１１）上部に貫通した格納容器蒸気逃し管（５００）からなる。
スプレイノズル（５１１）からの噴霧水が受熱した蒸気を格納容器蒸気逃し管（５００）から外界に放出することによりMARK-2改格納容器（１１）内を冷却する。
圧力容器（２２）を外側（MARK-2改格納容器（１１））から冷却することにより安全性を高めて出力を上昇することなく建設コストを低減した間接的建設コスト低減原子炉。

【0007】

手段４は核燃料棒集合体一時保管所。
手段２で核燃料貯蔵プール（６）から排除された核燃料棒集合体を核燃料棒集合体を一時保管所する。
手段1及び手段２及び手段３の建設コスト低減原子炉において、
核燃料棒集合体一時保管所は、未燃焼核燃料棒集合体庫（４２０）と核燃料棒集合体炉心配置庫（４１０）からなる。
未燃焼核燃料棒集合体庫（４２０）と核燃料棒集合体炉心配置庫（４１０）は、改BWR原子炉建屋（１０）外の人工地盤の上に別棟として敷設してなる。
未燃焼核燃料棒集合体庫（４２０）は、十字型ボロンサス板を正方格子状に配置してなり、未燃焼核燃料棒集合体を前記十字型ボロンサス板に隣接させて仮置きする。
核燃料棒集合体炉心配置庫（４１０）は、十字型ボロンサス板を炉心と同じ形状に配置してなるり、子炉定期検査時に核燃料棒集合体全部を炉心に配備されていたと同じ位置に前記十字型ボロンサス板に隣接させて仮置きしてなることを特徴とする核燃料棒集合体一時保管所。

【発明の効果】

【0008】

手段1により、改BWR原子炉建屋（１０）の外側に動的機器があるから、定期検査員の被ばく低減が図られ管理費が下がる。
動的機器は主給水ポンプ（１０１）とＥＣＣＳ貫通管利用主給水ポンプ（３０１）が主たるものであるから、製造コストが下がる。従来の再循環ポンプを下げることができたのがコスト低減に役立つ。電動計算機から半導体計算機になって故障が少なくなり、演算が廉価にできるようになった。
ポンプの容積だけ空間が広くなるから、抑圧に役立つ。空間こそが安全性の基本である。圧力抑制や有害物質の濃度低下に役立つ。建屋は第二の格納容器と言われているが、密閉性を緩めて濃度低下有害物質を外界に放出したり、高温水蒸気を外界に放出して圧力を抑制する。
動的機器は建屋の外にあるから、事故時でも故障対応ができる。
主蒸気加減管（１２）は小口径であるから、この破断は大事故にはなりにくい。
主蒸気加減管（１２）はMARK-2改格納容器（１１）壁や改BWR原子炉建屋（１０）の壁を多数本または束ねて貫通しているから壁に隙間が出来やすい。事故時の漏洩蒸気が外界に漏洩し易い。前記容器や建屋の健全性が向上する。蒸気そのものは放射能が低いから外界を著しく汚染するわけではない。

【0009】

手段２により事故時に、動的機器に頼るることなく重力で冷却水やホウ酸水を圧力容器（２２）内に注入できるようにした。安全性を高め、大事故による長期停止を未然に防げるから、出力を上昇することなく間接的に建設コスト低減原子炉になる。
圧力抑制プール（４）を撤去した跡に、定期検査時には遮蔽テント（７００）を張って、検査員の放射線被ばく量を抑制する。作業効率化と管理費の低下になる。格納容器内に球形のために居続けることができる。格納容器出入りのたびごとに実施する、放射線検査や衣服の着脱回数をへらすことができる。
ホウ酸水タンク（５５１）の導入により、制御棒本数を削減できる可能性がある。

【0010】

手段３により、圧力容器（２２）を外側から冷却することにより安全性を高め、大事故による長期停止を未然に防げるから、出力を上昇することなく間接的に建設コスト低減原子炉になる。

【0011】

手段４では、で核燃料貯蔵プール（６）から排除された核燃料棒集合体を核燃料棒集合体一時保管所することにより、検査作業員の被ばく低減により、定期検査期間を短縮して定期検査管理費を低減する。
定期検査時に、炉内に核燃料棒集合体がなければ、通常運転時に温態待機できる程度まで制御棒本数を削減できる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0012】

改BWR４の建設コスト低減を提供できた。発電単価の低減も期待できる。

【実施例0013】

実施例１～手段４を総合した本発明のコスト低減改原子炉の概観図である。

【0014】

手段1の冷却水循環に係るコスト低減の実施例である。
MARK-2改格納容器（１１）の耐震強度は従来と同じランクS。改BWR原子炉建屋（１０）の耐震強度は従来と同じランクBである。
多数の主給水ポンプ（１０１）は改BWR原子炉建屋（１０）外に置かれている。再循環ポンプはMARK-2改格納容器（１１）内に置かれている。
改BWR原子炉建屋（１０）外に置かれている多数基の主給水ポンプ（１０１）により、復水器（２５）から多数本の主給水管（１００）を通った主給水は、ダウンカマ（シュラウド（２１）と圧力容器（２２）の間にある水が充満した領域）に設置されたる多数基のジェットポンプ（３０）の駆動水となし、昇圧してシュラウド（２１）内に炉心流量を送りこむ。主給水管（１００）の流量変更はオリフィスで対応できる。
更に、改BWR原子炉建屋（１０）外に置きたる多数のＥＣＣＳ貫通管利用主給水ポンプ（３０１）からの主給水により、ダウンカマに設置されたる残りの多数基のジェットポンプ（３０）の駆動水となし、シュラウド（２１）内に炉心流量を送りこむ。
主給水ポンプ（１０１）とＥＣＣＳ貫通管利用主給水ポンプ（３０１）は免振装置で大地震に備える。全体の覆いは耐震ランクBまたはCでよい。耐震強度は通常の倉庫程度であって風雨から耐える程度でよい。
主蒸気は、改BWR４原子炉建屋（１０）外に延伸した多数本の主蒸気加減管（１２）を通って、当該延伸部の先の淡水池に出る。主蒸気加減管（１２）の途中に安全弁（６２０）を敷設してある。
事故などにより主蒸気加減管（１２）内の主蒸気圧力が過度に上昇するとに安全弁（６２０）自動的に開いて、主蒸気が池に放出される。初期段階では、主蒸気には放射性物質は殆ど含まれていない。
主蒸気は、安全弁（６２０）の手前部からタービン管（１１２）を通って蒸気タービン（５０）に向かう。
タービン管（１１２）を通る主蒸気の１部（崩壊熱除去用）は、運転中、小タービン（３１３）を回転させて発電機（１１４）を回転させて発電する。タービン事故時に、蒸気遮断弁（３１２）（MO）が閉じても主蒸気の１部（崩壊熱除去用）は復水器（２５）に排出され、主給水管（１００）から圧力容器（２２）内に注水され、水の循環が保たれる。

【実施例0015】

手段２の圧力抑制プール（４）を撤去したこと実施例である。
MARK-2改格納容器（１１）内の以前あった圧力抑制プール（４）を排除して空間容積を広げたことにより圧力抑制能力を持たせる。水を抜いて空にするだけでも空間が広がる。
定期検査時には遮蔽テント（７００）を張って、検査員の放射線被ばく量を抑制する。作業効率化と管理費の低下になる。
MARK-2改格納容器（１１）の上部にある核燃料貯蔵プール（６）に核燃料棒集合体を装荷しないことにより水プール（５４０）となし、水プール（５４０）の一画を隔壁で隔てることによりホウ酸水タンク（５５１）となし、
水プール（５４０）の水は、事故時に当該プール底に敷設した落水弁（６００）を移動（横方向または上下方向にずらす）することにより、落水管（６０９）から主給水管（１００）を通ってBWR4原子炉（２０）内に注水する。
事故時に上記隔壁に敷設した通水口（６１０）を開けることにより、ホウ酸水は水プール（５４０）を経由して圧力容器（２２）内に注入される。