原子炉の停止後も、炉心は運転中に生成された核分裂生成物の崩壊により崩壊熱を発生し続けます。沸騰水型原子炉（BWR）または加圧水型原子炉（PWR）では、残留熱除去系（RHR系）がこの崩壊熱を除去するために使用され、事故発生時の安全機能も担っています。RHR系は崩壊熱除去系または停止冷却系とも呼ばれます。[1]
通常業務
停止後、水減速型原子炉における熱発生は、(1) 遅発中性子による核分裂と (2) 前回の通常運転中に生成された同位体の核分裂という2つのメカニズムによって発生します。当初は、両方のメカニズムがほぼ同量の熱をほぼ均等に発生させ、合計で原子炉出力の約6%を占めますが、前者は急速に減衰し、半減期は約80秒です。後者ははるかにゆっくりと減衰し、1日後には公称原子炉出力の1%程度まで熱を発生することがあります。[2] RHRシステムは、結果として生じる崩壊熱を炉心から除去するために使用されます。
PWR
原子炉冷却システム（RCS）は、まず二次側を経由して運転温度から冷却されます。蒸気発生器で生成された蒸気（放射性ではない）は、主凝縮器または大気中に直接放出されます。原子炉がRHR運転を安全に行える程度まで冷却されると、原子炉冷却材はRHRポンプと熱交換器を通過し、さらに温度を下げて冷温停止状態まで下げます。RHR熱交換器は、放射性システムと外部環境の間に設けられた中間冷却ループである機器冷却水システム（CCS）によって冷却され、汚染の可能性を低減します。[3]
BWR
RHRは、BWRにおいてもPWRと同様の低温停止機能を果たす。原子炉の初期停止時には、まずタービンバイパス弁を介して主凝縮器に蒸気を排出することで原子炉冷却材の温度を下げる。RCS圧力が約50 psig未満になると、RHRポンプと熱交換器が作動して冷温停止を達成する。PWRとの主な違いは、放射性原子炉冷却材と環境の間に中間システムが存在しないことである。[4] [5]
安全機能（事故時操作）
RHR システムは、緊急炉心冷却システム (ECCS) の低圧分岐としての安全機能も備えています。
PWR
RHR システムは、緊急時の炉心冷却のための低圧・大流量の冷却源として機能します。大規模な破損による冷却材喪失事故 ( LOCA ) が発生した場合、燃料交換用水貯蔵タンク ( RWST ) からホウ酸水を炉心に注入して冷却し、中性子を吸収します。RWST が空になると、RHR システムが再調整され、格納容器サンプの水を炉心に再循環させ、最初に RHR 熱交換器で冷却します。[6]冷却材の喪失が小規模な破損によるものである場合、原子炉圧力が RHR 注入には高すぎる可能性があります。この場合、RWST からの初期注入段階では、代わりに ECCS の高圧および中圧ブランチが使用されます。再循環段階では、ECCS は、高圧ポンプと中圧ポンプが RHR ポンプと熱交換器を介して格納容器サンプから吸引するように調整されます。これにより、サンプ水の冷却と高圧ポンプの適切な吸引ヘッド（NPSH）が確保されます。 [7]
BWR
RHRシステムは、低圧冷却材注入（LPCI）システムとして機能します。LOCA発生時には、RHRポンプがサプレッションプールから水を吸引し、RHR熱交換器を経由して冷却材再循環ループに循環させ、そこから炉心へと送り込みます。RHRループは、格納容器スプレー機能も果たし、蒸気を凝縮させて格納容器内の圧力と温度を下げることができます。[8] LPCIモードは、原子炉圧力が通常高い状態にある場合でも、自動減圧装置（ADS）の作動により、小規模または中規模の破損時でも作動する可能性があります。ADSは原子炉圧力をLPCIが冷却水を注入できるレベルまで下げます。[9]
参照
注記
- ^ 原子炉コンセプトマニュアル、p.4-28。
- ^ 原子力システム、64-65ページ。
- ^ 原子炉コンセプトマニュアル、4-22ページと4-23ページ。
- ^ 原子炉コンセプトマニュアル、3-10ページ。
- ^ 発電所工学コースマニュアル、1-8ページ。
- ^ 原子炉コンセプトマニュアル、4-24ページと4-25ページ。
- ^ ウェスティングハウス技術システムマニュアル、pp. 5.0-3、5.0-4、5.1-6
- ^ 原子炉コンセプトマニュアル、3-15ページと3-17ページ。
- ^ 発電所工学コースマニュアル、1-5ページ。
参考文献
- 原子炉概念マニュアル、パート1 （PDF）、原子力規制委員会、2002年9月19日、オリジナル（PDF）から2025年2月28日にアーカイブ
- Todreas, Neil E.; Kazimi, Mujid S. (1993),原子力システム. 1: 熱水力学の基礎 / Neil E. Todreas; Mujid S. Kazimi (第2版)、ニューヨーク: Taylor & Francis、ISBN 978-1-56032-051-7
- 原子力規制委員会、2002年9月19日、原本（PDF）から2017年3月1日にアーカイブされた。
- ウェスティングハウス技術システムマニュアル（PDF）、チャタヌーガ、テネシー州：原子力規制委員会、2020年7月
