(57)【要約】【課題】使用済燃料貯蔵槽の既設のプラントに対しても、大掛かりな作業をせずに、容易に作製することが可能である、使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムを提供する。【解決手段】使用済燃料貯蔵槽と、使用済燃料貯蔵槽から使用済燃料貯蔵槽より高さの低い位置まで形成されている配管と、配管の経路の途中に設けられ弁蓋を有する弁と、一端が弁蓋に接続されており、他端が使用済燃料貯蔵槽内に配置されている、空気吸い込み配管とを備える、使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムを構成する。【選択図】図１
2020190466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料貯蔵槽において、サイフォン現象による水位の低下を止めるための、使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムであって、
前記使用済燃料貯蔵槽と、
前記使用済燃料貯蔵槽から前記使用済燃料貯蔵槽より高さの低い位置まで形成されている配管と、
前記配管の経路の途中に設けられ、弁蓋を有する弁と、
一端が前記弁蓋に接続されており、他端が前記使用済燃料貯蔵槽内に配置されている、空気吸い込み配管と、を備える
使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステム。
【請求項２】
前記弁蓋は、前記弁からの取り外しが可能な機構を有している請求項１に記載の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステム。
【請求項３】
前記空気吸い込み配管の口径が６５Ａ未満である請求項１に記載の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済燃料貯蔵槽において、サイフォン現象による水位低下を止めるための使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントにおける新規制基準では、使用済燃料貯蔵槽における燃料損傷の事象として、プール水位が最も低下する可能性のあるサイフォン現象等を想定することを要求している。特に、水位低下に影響のある配管の全破断によるサイフォン現象が、プール水位低下に最も寄与すると考えられている。
【０００３】
原子力プラントのタービン建屋においては、タービン建屋内の復水器に海水を供給、排出するために、循環水配管を設けている。しかし、地震等により、復水器と循環水配管との間の入口弁や出口弁に損傷が生じると、サイフォン現象が生じて、取水側又は排水側から海水が循環水配管を通ってタービン建屋内へ流入する。
そこで、サイフォン現象を止める対策として、例えば特許文献１に記載されているように、取水側及び排水側の循環水配管において、海面より高い位置にサイフォンブレーク弁を設けて、サイフォンブレーク弁を開けることで、サイフォン現象を止めている。
【０００４】
上述したタービン建屋におけるサイフォン現象と同様に、使用済燃料貯蔵槽におけるサイフォン現象に対しても、サイフォン現象を止める対策が必要となる。
使用済燃料貯蔵槽におけるサイフォン現象を止める対策としては、例えば、水位低下に最も影響のある配管よりもレベルの高い位置に、サイフォンブレーク用の空気吸い込み配管を設置することが考えられる。また、例えば、配管の途中にサイフォンブレーク用の空気吸い込み孔を空けて、水位が空気吸い込み孔より低下したときにサイフォン現象を停止させることが考えられる。
【０００５】
既設の原子力プラントにおいては、使用済燃料貯蔵槽はすでに施工済みである。
サイフォン現象の防止対策を行う場合には、施工済みの使用済燃料貯蔵槽に対して、例えば、サイフォンブレーク用の空気吸い込み配管の接続や空気吸い込み孔の作製のために、配管に孔を開ける等の作業を行うことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２２８１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
既設のプラントの使用済燃料貯蔵槽では、放射線が発生しているため、被爆線量を抑制するために、短期間で作業を行う必要がある。
しかしながら、サイフォンブレーク用の空気吸い込み配管や空気吸い込み孔を設ける作業には、ある程度の時間を要してしまう。
また、既設のプラントの使用済燃料貯蔵槽では、プラントの設備が既に設置されているため、配管に孔を開ける等の作業を行うためのスペースが非常に狭くなっている。
【０００８】
そこで、例えば、配管を切断し、使用済燃料貯蔵槽とは別の場所で、配管に孔を開けたり、さらに孔に空気吸い込み配管を接続したりする加工を行って、その後、配管を元に戻すことが考えられる。
しかしながら、この方法では、配管を切断し、配管に対する加工を行った後に配管を元に戻すので、全体として大掛かりな作業となってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、使用済燃料貯蔵槽の既設のプラントに対しても、大掛かりな作業をせずに、容易に作製することが可能である、使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムを提供するものである。
【００１０】
また、本発明の上記の目的及びその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムは、使用済燃料貯蔵槽において、サイフォン現象による水位の低下を止めるためのものである。
そして、本発明の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムは、使用済燃料貯蔵槽と、使用済燃料貯蔵槽から使用済燃料貯蔵槽より高さの低い位置まで形成されている配管と、配管の経路の途中に設けられ、弁蓋を有する弁を備える。さらに、一端が弁蓋に接続されており、他端が使用済燃料貯蔵槽内に配置されている、空気吸い込み配管を備える。
【発明の効果】
【００１２】
上述の本発明によれば、既設のプラントに対しても、大掛かりな作業をせずに、容易にサイフォンブレークシステムを作製することができる。
【００１３】
なお、上述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムの一実施の形態の概略構成図である。
【図２】図１の弁とサイフォンブレーク配管の組み立て方法を説明する図である。
【図３】従来のサイフォンブレーカの一例の概略構成図である。
【図４】従来のサイフォンブレーカの他の例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について、文章もしくは図面を用いて説明する。ただし、本発明に示す構造、材料、その他具体的な各種の構成等は、ここで取り上げた実施の形態に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
ここで、本発明に係る具体的な実施の形態の説明に先立ち、従来のサイフォンブレーカの構成とその問題点について説明する。
【００１７】
従来のサイフォンブレーカの一例の概略構成図を、図３に示す。
図３に示すように、このサイフォンブレーカ１００では、燃料プール（使用済燃料貯蔵槽）２内の水中に、燃料集合体３が収容されている。
燃料プール２の水位がある程度以上となった場合には、スキマサージタンク４に水があふれて、あふれた水が燃料プール冷却水ポンプ５の作動により、燃料プール冷却系熱交換器６を通過して、弁１１が設けられた配管９から燃料プール２に戻る。また、燃料プール冷却水ポンプ５および燃料プール冷却系熱交換器６と並列に、残留熱除去ポンプ７および残留熱除去系熱交換器８が設けられている。
燃料プール冷却系熱交換器６および残留熱除去系熱交換器８等は、燃料プール２よりも低い位置に設置されているので、これらと燃料プール２を接続する配管９は、燃料プール２よりも低い位置まで延びている。
燃料プール２で温度上昇した水は、燃料プール冷却系熱交換器６と残留熱除去系熱交換器８で冷却されて、図中実線の矢印で示すように配管９内を通過して、燃料プール２に戻る。
【００１８】
ここで、燃料プール２の水面より低い位置の破断箇所２１において、配管９が破断すると、破断箇所２１から水が漏れる。これにより、サイフォン現象が生じて図中破線の矢印で示すように配管９内を水が逆流し、配管９の先端から燃料プール２内の水が吸い込まれて、水位が低下する。水位が低下すると、やがて燃料集合体３の周囲の水が無くなり、燃料の温度が急上昇してしまうことになる。
なお、弁１１を閉じることができれば、配管９内の水の逆流を止めることができる。しかし、地震によって停電した場合には、地震による配管９の破断と、停電による弁１１の動作不能（開状態での固定化）とが共に生じることがあり、このときには弁１１を閉じて逆流を止めることはできなくなる。
【００１９】
そこで、図３に示すサイフォンブレーカ１００では、配管９の先端に近い部分に孔を開けることによって、サイフォンブレーク孔２４を設けている。
これにより、サイフォン現象によって水が配管９内を逆流した場合に、燃料プール２の水位がサイフォンブレーク孔２４より低下すると、サイフォンブレーク孔２４から空気を吸い込むため、サイフォン現象が解消されて逆流が停止する。
【００２０】
また、従来のサイフォンブレーカの他の例の概略構成図を、図４に示す。
図４に示すように、このサイフォンブレーカ２００では、図３に示したサイフォンブレーク孔２４に代えて、配管９の途中の部分にサイフォンブレーク配管２３が接続されている。サイフォンブレーク配管２３の先端は、配管９の先端よりも上方にある。
これにより、サイフォン現象によって水が配管９内を逆流した場合に、燃料プール２の水位がサイフォンブレーク配管２３の先端より低下すると、サイフォンブレーク配管２３から空気を吸い込むため、サイフォン現象が解消されて逆流が停止する。
【００２１】
図３および図４に示した従来のサイフォンブレーカ１００，２００では、配管９にサイフォンブレーク孔２４やサイフォンブレーク配管２３を設けている。
このため、サイフォンブレーク孔２４やサイフォンブレーク配管２３を設ける作業を行うと、燃料プール２の近傍で作業を行うので、被爆線量が問題となる畏れがある。また、既設のプラントであることから、燃料プール２や配管９等が既に設置された状態で作業を行うこととなり、作業を行うためのスペースが非常に狭くなる。
一方、配管９を切断して、燃料プール２とは別の場所で作業を行うと、被爆を防ぎ、広いスペースで作業できるが、作業が大掛かりになる。
また特に、図３および図４に示すサイフォンブレーカ１００，２００では、サイフォンブレーク孔２４や、サイフォンブレーク配管２３と配管９の接続部が、燃料プール２の上にある。このため、配管９への孔開けや、サイフォンブレーク配管２３と接続するための加工を行うと、切りくず等が燃料プール２の水中に落ちてしまう問題も生じる。
【００２２】
これに対して、本発明の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムは、使用済燃料貯蔵槽と、配管と、弁と、空気吸い込み配管を備えた構成である。
使用済燃料貯蔵槽は、使用済燃料を水中に収容して貯蔵する。
配管は、使用済燃料貯蔵槽から、使用済燃料貯蔵槽より高さの低い位置まで形成されている。
弁は、配管の経路の途中に設けられ、弁蓋を有している。
空気吸い込み配管は、一端が弁蓋に接続されており、他端が使用済燃料貯蔵槽内に配置されている。
【００２３】
好ましくは、上記の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムにおいて、弁蓋が弁からの取り外しが可能な機構を有する。
例えば、弁の開閉弁を収容する弁箱と、弁蓋とを、ボルト等で固定して、ボルト等を外すことによって弁蓋を弁から取り外すことが可能な機構を構成する。
【００２４】
また、上記の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムにおいて、空気吸い込み配管の口径が６５Ａ未満である構成とすることが可能である。
空気吸い込み配管の口径を小さくすると、空気吸い込み配管の容量が小さくなり、また空気吸い込み配管の材質が同じであれば軽量化される。
【００２５】
弁は、自動又は手動により開閉が可能である開閉弁から成る。そして、例えば、開閉弁を収容する弁箱と、上記の弁蓋とを有し、弁箱の開口を弁蓋で閉じるように、弁箱に弁蓋を取り付けた構成とする。
【００２６】
上述した構成の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムによれば、一端が弁蓋に接続されており、他端が使用済燃料貯蔵槽内に配置された、空気吸い込み配管を有する。
これにより、サイフォン現象で使用済燃料貯蔵槽から、配管内を水が逆流して使用済燃料貯蔵槽の水位が低下した場合に、空気吸い込み配管から空気を吸い込んで、サイフォン現象を停止させることができる。
また、空気吸い込み配管の一端が弁蓋に接続されている構成であるので、弁蓋を弁から取り外した状態で、弁蓋と空気吸い込み配管とを接続することによって、広いスペースで作業することが可能である。さらにまた、使用済燃料貯留槽や配管や弁と弁蓋及び吸い込み配管とを、容易に組み立てることが可能であり、比較的短時間で作業を行うことが可能である。そして、比較的短時間で作業を行うことが可能であるため、作業時の被爆線量を抑制することができる。
さらに、使用済燃料貯留槽への切りくずの落下の問題も生じない。
従って、既設のプラントに対しても、大掛かりな作業をせずに、容易にサイフォンブレークシステムを作製することができる。
【００２７】
また、既設のプラントでは、使用済燃料貯蔵槽に接続された配管等は、埋設されている場合もあり、その場合、前述したように配管を途中で切断することは、困難である。
これに対して、配管の途中に設けられる弁は、通常は、手動の開閉弁の開閉やメンテナンス、自動の開閉弁のメンテナンスを実施するために、埋設せず、弁蓋を取り外すことが可能な構成とされる。
従って、弁蓋に空気吸い込み配管を接続した、上述した構成の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムは、既設のプラントに適用して、容易に作製することができる。
【００２８】
なお、上述した構成の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンフレークシステムは、前述した作用効果を奏するので、既設のプラントに好適な構成であるが、新規のプラントに適用することも可能である。
弁蓋に吸い込み配管の一端を接続するので、新規のプラントに適用した場合でも、サイフォンブレークシステムの作製や組み立てを容易に行うことができる。
例えば、弁蓋と吸い込み配管との接続を広いスペースで作業しておいて、使用済燃料貯留槽や配管や弁と弁蓋及び吸い込み配管とを組み立てることができる。
また、弁蓋と吸い込み配管との接続は、弁と配管と貯蔵槽の組み立て工程の前でも後でも可能であるので、配管に吸い込み配管を接続する構成と比較して、組み立て作業の自由度が広がる。
【００２９】
本発明の使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムの一実施の形態の概要図を、図１に示す。
本実施の形態のサイフォンブレークシステム１は、図１に示すように、燃料集合体３を収容して水冷する燃料プール（使用済燃料貯蔵槽）２と、燃料プール２内の水を循環させて冷却させる冷却系統とを有する。
冷却系統は、スキマサージタンク４、燃料プール冷却水ポンプ５、燃料プール冷却系熱交換器６、残留熱除去ポンプ７、残留熱除去系熱交換器８、配管９、および弁１１を備えている。
燃料プール冷却水ポンプ５および燃料プール冷却系熱交換器６と、残留熱除去ポンプ７および残留熱除去系熱交換器８とは、並行する別々の系統に別れており、これらの２つの系統は、スキマサージタンク４の下流で分岐して、配管９の上流で合流する。
また、これらのポンプ５，７及び熱交換器７，８は、燃料プール２より高さの低い位置に設けられており、配管９が燃料プールより高さの低い位置まで形成されている。
【００３０】
弁１１は、配管９の経路の途中に設けられており、自動又は手動により開閉が可能である、図示しない開閉弁から成り、開閉弁を内部に収容する弁箱１２と、弁箱１２の開口を閉じるための弁蓋１３とが、ボルトによって固定されている。弁蓋１３は、弁１１の弁箱１２に対して取り外しが可能である。
【００３１】
本実施の形態のサイフォンブレークシステム１では、特に、弁１１の弁蓋１３に、図示しない孔を設け、その孔の部分にサイフォンブレーク配管（空気吸い込み配管）２２の一端を接続している。
サイフォンブレーク配管２２の他端は、燃料プール２内に配置され、配管９の先端より高い位置にある。
【００３２】
ここで、図２を参照して、図１のサイフォンブレークシステム１の弁１１と、サイフォンブレーク配管２２の、組み立て方法を説明する。
まず、ボルトをゆるめて、弁蓋１３を弁箱１２から取り外す。
次に、燃料プール２とは別の場所で、弁蓋１３に図示しない孔を開ける。さらに、弁蓋１３の孔の部分に、サイフォンブレーク配管２２を溶接等により取り付ける。
次に、図２に示すように、弁１１の弁箱１２と、サイフォンブレーク配管２２が取り付けられた弁蓋１３を、矢印で示すように組み立てて、ボルトで固定する。
【００３３】
このように組み立てを行うことにより、燃料プール２の近傍での作業は、弁蓋１３を取り外す作業、およびボルトで固定して弁箱１２と弁蓋１３を組み立てる作業のみになるので、それぞれ短時間で作業を行うことができる。また、燃料プール２の上での溶接や切断の作業を回避することができる。
【００３４】
本実施の形態のサイフォンブレークシステム１の構成によれば、弁１１の弁蓋１３にサイフォンブレーク配管２２の一端が接続されている。これにより、サイフォン現象で燃料プール２から配管９内を水が逆流して燃料プール２の水位が低下した場合に、サイフォンブレーク配管２２の他端から空気を吸い込んで、サイフォン現象を停止させることができる。
また、サイフォンブレーク配管２２の一端が弁蓋１３に接続されているので、弁蓋１３を弁１１の弁箱１２から取り外した状態で、弁蓋１３とサイフォンブレーク配管２２とを接続することによって、広いスペースで作業することが可能である。さらにまた、燃料プール２や配管９や弁１１と、弁蓋１３及びサイフォンブレーク配管２２とを、容易に組み立てることが可能であり、比較的短時間で作業を行うことが可能である。そして、比較的短時間で作業を行うことが可能であるため、作業時の被爆線量を抑制することができる。
さらに、燃料プール２上の配管９への加工を行う必要がないため、燃料プール２への切りくずの落下の問題を生じない。
従って、燃料プール２に燃焼集合体３が既に収容されている、既設のプラントに対しても、サイフォンブレークシステム１を設ける施工を行うことができる。
【００３５】
また、上述の本実施の形態のサイフォンブレークシステム１は、既設のプラントに限らず、燃料プールに燃料が収容されていない状態である、新規のプラントにも適用することができる。
新規のプラントに適用した場合でも、広い場所で孔開けや溶接等の作業を行うことができ、短時間で容易に作業を行うことができる。また、切りくずが燃料プールに落下しないので、作業後の切りくずの回収が不要になる。
【００３６】
（変形例）
図１に示した実施の形態では、配管９の途中に設けられた弁１１が、燃料プール２の左端部の上にあり、燃料プール２の水面と燃料プール２の外とに跨る位置にあった。
弁１１は、図１の位置には限定されず、配管９の他の位置に設けても良い。例えば、完全に燃料プール２の水面の上である位置や、完全に燃料プール２の外である位置に、弁１１を設けることも可能である。
また、図１のように配管９の水平な部分に限らず、配管９の上下方向の部分に、弁１１を設けてもよい。なお、配管９の上下方向の部分に弁１１を設けた場合は、弁蓋１３が弁箱１２の上から弁箱１２の横に変わるため、サイフォンブレーク配管の構成も図１のサイフォンブレーク配管２２から少し変える必要がある。
【００３７】
また、図１に示した実施の形態では、図３や図４に示した従来の構成と同様の冷却水の循環系統を有する構成であったが、燃料プールに水を供給する構成は、その他の構成を採用することも可能である。
配管の破断によりサイフォン現象を生じて、使用済燃料貯蔵槽から水が逆流する畏れがある構成であれば、本発明に係る使用済燃料貯蔵槽用サイフォンブレークシステムを適用することが可能である。そして、既設のプラントであっても、水の逆流を止める構成を、大掛かりな作業をせずに容易に作製することが可能になる。
【００３８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１  サイフォンブレークシステム、２  燃料プール、３  燃料集合体、４  スキマサージタンク、５  燃料プール冷却ポンプ、６  燃料プール冷却系熱交換器、７  残留熱除去ポンプ、８  残留熱除去系熱交換器、９  配管、１１  弁、１２  弁箱、１３  弁蓋、２２  サイフォンブレーク配管
【図１】
2020190466.tif 000003
【図２】
2020190466.tif 000004
【図３】
2020190466.tif 000005
【図４】
2020190466.tif 000006