原子炉圧力容器
原子炉圧力容器の最新ニュースをまとめて検索！
原子炉圧力容器（げんしろあつりょくようき）とは、原子炉の炉心を収めた状態で内部の圧力を保持する容器である。
目次 |
[編集] 概要
原子炉圧力容器（Reactor Pressure Vessel、RPV、以下「圧力容器」と表記する）は炉心の入れ物であり、内部の高温高圧に耐えながら外部との間に冷却材を流通させる概ね円筒状をした鋼鉄の構造物である。圧力容器の役割には、原子炉の5重の壁の1つとして炉心で発生した放射性物質および放射線が炉外に漏れないように確実に外部と遮断し遮蔽することも含まれる。原子炉容器と呼ばれることもある。
「ふた」や「上蓋」、「上鏡」と呼ばれる上部の圧力容器蓋と「容器胴」や「胴部」と呼ばれる圧力容器本体とは円筒部の上端で多数のボルトによって締結されており、必要に応じて開口できる。圧力容器の蓋または底部のいずれかには制御棒駆動用の棒が貫通する復数の穴があり、側面には幾つかの「ノズル」と呼ばれる冷却材の流路が開口している。また測定器用の穴も各所に開口している。蓋の上端にも空気抜き用や冷却用の穴がある。一般的に重量は円筒部の下端付近の「支持スカート」で支えられる。圧力容器内面には多数のブラケットが取り付けられ、一般的にはステンレス鋼やニッケル系合金の内張りがなされている。圧力容器内には炉心と炉心を支えるための支持構造の他に、冷却材を循環させるための流路やその関連装置などの炉内構造物が収められている。
圧力容器を構成する主な材質は、高温高圧に耐えて耐食性に優れ、冷却材と化学反応を起こさない、中性子照射による脆性破壊の影響が少ない、又はそれが予見できることが求められ[出典 1]、概ね厚さ15-30cmの鋼鉄が使用される。形状は原子炉の形式の違いによって多様である[1]。
軽水炉でも沸騰水型原子炉（BWR）と加圧水型原子炉（PWR）では圧力容器の設計は異なる。
[編集] BWR
沸騰水型原子炉（BWR）の圧力容器の耐圧設計は、およそ90気圧である。
[編集] 圧力容器本体
沸騰水型原子炉の圧力容器は100万kW級で高さが約22m、内径が約6.4mある。胴体部は円柱状のステンレスの塊を刳り抜いて円筒形とし、数個組み合わせて溶接する。上下の半球部分はそれぞれ上鏡・下鏡と呼ばれ、下鏡は胴体部に溶接される。溶接後全体が一度に熱処理される。上鏡はヘッドとも呼ばれ、燃料装荷や定期検査での燃料交換で開放できるように円筒部にボルトで固定される。
[編集] ノズル
圧力容器には配管との接続部分であるノズルが溶接されている。主要なノズルには給水ノズル・再循環出入口ノズル・主蒸気ノズルがある。その他に圧力容器底部ドレン配管・ホウ酸水注入と圧力容器内圧の検出を兼ねた配管、圧力や水位の計装配管などがある。また圧力容器底部には制御棒駆動機構用のスタブチューブ、中性子計装ハウジングの溶接部分がある。これらの溶接部分は建設時に圧力容器を据え付けてから行われる。
[編集] 内部構造
BWRでは圧力容器内部で蒸気が発生するため、上部には蒸気関連設備が設けられ、制御棒は圧力容器の下側から炉心に挿入されている。
圧力容器内には、上部に気水分離器・蒸気乾燥器が設けられ、中央部には炉心とその周囲を取り囲む円筒の構造物（炉心シュラウドまたは炉心槽）およびジェットポンプと呼ばれるパイプ状の構造物が設けられている。炉心シュラウドは気水分離器・蒸気乾燥器の支持機構を兼ねる。圧力容器の下部には制御棒ガイド・制御棒ハウジング・炉内中性子計装ハウジングなどが設けられている。
圧力容器側面の給水配管から圧力容器内部に供給された冷却材と、再循環ポンプから供給された原子炉循環水は、ジェットポンプによって周囲の冷却水と共に混合され、炉心シュラウドの外側を通って圧力容器下側に達し、方向を上向きに変えて炉心シュラウド内側の炉心に流れ込み、蒸気を発生させる。発生した蒸気は気水分離器、蒸気乾燥器を経由して圧力容器上部の蒸気出口から蒸気タービンに供給される。タービンを回した蒸気は復水器で冷却されて液体に戻り、給水ポンプによって再び原子炉へ供給される。蒸気にならなかった冷却材は再循環ポンプを経由して再び圧力容器内に吹きこまれる。
[編集] ABWR
改良型沸騰軽水冷却水炉（ABWR）ではインターナルポンプの採用により、再循環ポンプ・ジェットポンプが廃止されている。
[編集] PWR
加圧水型原子炉（PWR）の耐圧設計はおよそ175気圧以上である。 100万kw級加圧水型原子炉の圧力容器は、高さ約13m、内径約4.4m。PWRでは蒸気は圧力容器外の蒸気発生器 (SG) で発生させるため、蒸気関連装置が圧力容器の上部に必要なBWRと比べると容積は小さくなる。そのため圧力容器内には、主に炉心と炉心を囲む炉心槽、炉心バッフル、燃料集合体の支持機構だけとなる。制御棒は圧力容器の上部から炉心に挿入されるので、上蓋には制御棒ハウジングが取りつけられている。
上部側面の入口ノズルから圧力容器内部に供給された一次冷却材は、炉心バッフルの外側を通って圧力容器下側に達し、方向を上向きに変えて炉心に流れ込み、炉心の熱を受け取って圧力容器上部の出口ノズルからSGに供給される。二次冷却水と熱交換した一次冷却水は冷却材循環ポンプによって、再び原子炉へ供給される。
[編集] 他の形式の原子炉
圧力容器の形状がカプセル状になっていない原子炉には、東海発電所のガス冷却炉（球型）がある。
[編集] 圧力管型原子炉
圧力管型原子炉は、炉心を大きな容器に一括して納めるのではなく、個々の燃料集合体を圧力管（燃料チャンネル）と呼ばれるパイプ内に設置し、この圧力管を多数集合させて炉心とする形式の原子炉である。個々の圧力管がそれぞれ圧力容器に相当する。この形式の利点は圧力管の本数を増やすだけで原子炉を大型化できること、及び原子炉運転中に燃料交換が行えることで、圧力容器型原子炉では原子炉を止めて上蓋を開けない限り燃料交換はできないが、圧力管型なら燃料を交換する圧力管への冷却材供給を止めれば交換可能となる。原子炉全体を止める必要が無いため稼動率（設備利用率）が向上する。一方で、多数の圧力管の製作、保守にかかるコストは高く、圧力容器型に比べた場合の欠点となっている。
この型の原子炉としては、冷却材の流れが水平方向のCANDU炉（重水減速重水冷却加圧水型原子炉）、圧力管がカランドリアタンク（重水を納めたレンコン状のタンク）を上下に貫通する新型転換炉（ふげん）（重水減速軽水冷却沸騰水型原子炉）、ロシア型黒鉛炉（黒鉛減速軽水冷却沸騰水炉）(RBMK-1000) などがある。
[編集] 関連項目
[編集] 注記
- ^ 輸送手段が鉄道であるロシア型加圧水型原子炉のような場合、圧力容器の形状は通常よりも縦長となる。
[編集] 出典
- ^ 神田誠、他著 『原子力プラント工学』 オーム社、2009年2月20日第1版第1刷発行、ISBN 9784274206603
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
最終更新 2009年11月21日 (土) 05:38 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
【原子炉圧力容器】変更履歴
