(57)【要約】【課題】原子炉格納容器から原子炉建屋に漏洩した放射性ヨウ素を効率良く除去できる原子力プラントを提供する。【解決手段】原子炉格納容器３が原子炉建屋１３内に設置され、内部に炉心２０を有する原子炉圧力容器２が原子炉格納容器３内に設置される。ケーブルが内部を通っている複数のペネトレーション部２７が、原子炉格納容器３を貫通して設けられる。原子炉建屋１３内に形成された部屋でペネトレーション部２７に面している部屋２４は、銀添着吸着材粒子を含む塗料層を内面に形成している。銀添着吸着材粒子の一部は塗料層の表面から部屋２４内に向かって突出しており、部屋２４内の気体と接触する。冷却材喪失事故時に原子炉格納容器３内に放出された蒸気の熱によってペネトレーション部２７内のシール部が損傷し、放射性ヨウ素を含む蒸気が部屋２４に漏洩した場合には、この放射性ヨウ素が銀添着吸着材粒子に吸着される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器を取り囲む原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器に設けられて前記原子炉格納容器を貫通する、シール部を内部に有するペネトレーション部と、前記原子炉格納容器を取り囲む原子炉建屋内で前記原子炉格納容器の外部に形成されて前記ペネトレーション部に面する部屋の内面に形成された、複数のヨウ素吸着材粒子を含む塗料層及び樹脂層のいずれかとを備え、
前記ヨウ素吸着材粒子が前記塗料層または前記樹脂層から露出していることを特徴とする原子力プラント。
【請求項２】
前記ペネトレーション部がケーブル用のペネトレーション部である請求項１に記載の原子力プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラントに係り、特に、沸騰水型原子力プラントに適用するのに好適な原子力プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力プラント及び加圧水型原子力プラント等の軽水型原子力発電プラントでは、内部に炉心が配置された原子炉圧力容器が原子炉格納容器内に設置されている。原子炉一次冷却系配管が原子炉圧力容器に接続されている。
【０００３】
沸騰水型原子力プラント及び加圧水型原子力プラント等の軽水型原子力発電プラントにおいて、原子炉圧力容器に接続された原子炉一次冷却系配管が破断する冷却材喪失事故が発生した場合を想定する。例えば、沸騰水型原子力プラントにおいて、原子炉格納容器で取り囲まれた原子炉圧力容器に接続されてタービンに接続された主蒸気配管が、原子炉格納容器内で破断したとする。原子炉圧力容器内の高温の冷却水は、主蒸気配管の破断箇所から高温の蒸気となって原子炉格納容器のドライウェルに放出される。
【０００４】
原子炉圧力容器内に装荷されている燃料集合体の燃料棒の温度が上昇し、万が一、燃料棒の被覆管溶融し、燃料棒内に蓄積された放射性ヨウ素が燃料棒外に放出されたとする。この放射性ヨウ素も、主蒸気配管の破断箇所から原子炉格納容器のドライウェルに放出される。
【０００５】
この放射性ヨウ素はガス化しており、冷却材喪失事故時に原子炉格納容器の外部に放射性ヨウ素が漏洩した場合に、環境被ばくの原因となる。このため、放射性ヨウ素を原子炉格納容器外に漏洩させない対策が、特開平１０−６２５９４号公報に記載されている。沸騰水型原子力プラントでは、冷却材喪失事故時に配管の破断箇所から原子炉格納容器のドライウェルに放出された放射性ヨウ素を含む蒸気は、ベント管を通って、原子炉格納容器内でドライウェルと隔離されて形成された圧力抑制室内の圧力抑制プールの冷却水中に放出され、蒸気がこの冷却水により凝縮される。特開平１０−６２５９４号公報に記載された、冷却水中に放出された放射性ヨウ素を除去する一つの対策は、銀溶液タンクを圧力抑制プールに連絡し、冷却材喪失事故が発生したときに、銀溶液タンク内の硝酸銀水溶液を圧力抑制プールの冷却水に注入することである（図４参照）。この冷却水に注入された硝酸銀水溶液に含まれた銀イオンが冷却水に含まれる放射性ヨウ素と反応して難溶性のヨウ化銀を生成する。生成されたヨウ化銀は圧力抑制プールの底部に沈降する。
【０００６】
また、特開平１０−６２５９４号公報には、銀を混入した塗料を圧力抑制室の内面に塗布することを記載している。冷却材喪失事故時に原子炉格納容器内のドライウェルに放出された放射性ヨウ素を含む蒸気がベント管を通って圧力抑制プール内の冷却水中に放出され、凝縮される。この冷却水中に放出された放射性ヨウ素は一部が冷却水に溶解し、残りの放射性ヨウ素が、圧力抑制室内の、圧力抑制プールの水面上方に形成された空間（ウェットウェル）に達する。冷却水の溶解した放射性ヨウ素及びウェットウェルに達した放射性ヨウ素は、圧力抑制室のない人に塗布された塗料に含まれる銀に吸着され、除去される。
【０００７】
さらに、特開平１０−６２５９４号公報には、圧力抑制プール内の冷却水を、銀添加要素フィルタを通して原子炉格納容器内のドライウェルの上端部にスプレイすることを記載している。冷却材喪失事故時に、圧力抑制プール内の冷却水をドライウェルにスプレイすることにより、ドライウェル内に放出された蒸気を凝縮すると共に、放射性ヨウ素をスプレイした冷却水に溶解させる。放射性ヨウ素を溶解した冷却水は、ベント管を通って圧力抑制プールに落下する。冷却水の溶解した放射性ヨウ素は銀添加要素フィルタに吸着されて除去される。
【０００８】
動力及び電力を使わずに原子炉格納容器内の水素ガス濃度を低減する、触媒を有する静的可燃性ガス処理装置が、特開平６−１３０１７０号公報に記載されている。
【０００９】
加圧水型原子力プラントでは、例えば、原子炉圧力容器に接続されて蒸気発生器に接続された一次冷却系配管が破断した冷却材喪失事故時に、原子炉圧力容器内の高温の冷却水が蒸気となってその破断箇所から原子炉格納容器内に放出される。原子炉格納容器内に放出される蒸気には、上記した沸騰水型原子力プラントと同様に、放射性ヨウ素が含まれる場合がある。この原子炉格納容器内に放出された放射性ヨウ素は、銀添加要素フィルタを用いて吸着し、除去することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−６２５９４号公報
【特許文献２】特開平６−１３０１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特開平１０−６２５９４号公報に記載された各放射性ヨウ素除去方法は、原子炉格納容器内、すなわち、ドライウェル及び圧力抑制室内に存在する放射性ヨウ素を除去するためには有効である。しかしながら、それらの除去方法は、原子炉格納容器の外部、例えば、原子炉建屋内に漏洩した放射性ヨウ素の除去には効果がない。
【００１２】
本発明の目的は、原子炉格納容器から原子炉建屋に漏洩した放射性ヨウ素を効率良く除去することができる原子力プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子炉圧力容器を取り囲む原子炉格納容器に設けられて原子炉格納容器を貫通する、シール部を内部に有するペネトレーション部と、原子炉格納容器を取り囲む原子炉建屋内で原子炉格納容器の外部に形成されてそのペネトレーション部に面する部屋の内面に形成された、複数のヨウ素吸着材粒子を含む塗料層及び樹脂層のいずれかとを備え、ヨウ素吸着材粒子が塗料層または樹脂層から露出していることにある。
【００１４】
本発明によれば、原子炉格納容器を取り囲む原子炉建屋内で原子炉格納容器の外部に形成されて原子炉格納容器のペネトレーション部に面する部屋の内面に形成された、複数のヨウ素吸着材粒子を含む塗料層及び樹脂層のいずれかを備え、ヨウ素吸着材粒子が塗料層または樹脂層から露出しているため、冷却材喪失事故時において原子炉圧力容器内の冷却水が高温の蒸気になって原子炉圧力容器から原子炉格納容器内に放出されてペネトレーション部内のシール部がその蒸気の熱によって損傷し、このペネトレーション部を通して原子炉格納容器外に漏洩した気体に含まれる放射性ヨウ素をヨウ素吸着材粒子によって効率良く除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、冷却材喪失事故時に原子炉格納容器から原子炉建屋に漏洩した放射性ヨウ素を効率良く除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な一実施例である原子力プラントの原子炉建屋の縦断面図である。
【図２】図１に示す原子炉建屋の、原子炉格納容器のペネトレーション部が配置される部屋の内面に形成された銀添着吸着材粒子を含む塗装膜の縦断面図である。
【図３】図１に示す原子炉格納容器のペネトレーション部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の好適な一実施例である原子力プラントを、図１、図２及び図３を用いて説明する。本実施例の原子力プラントは、沸騰水型原子力プラントである。
【００１９】
本実施例の沸騰水型原子力プラント１は、原子炉圧力容器２、原子炉格納容器３及び原子炉建屋１３を備えている。原子炉格納容器３は、鉄筋コンクリート部４、ライナー５及びトップヘッド６を有する。ライナー５は、原子炉格納容器３の気密性を確保するために用いられ、耐圧機能を有する鉄筋コンクリート部４の内面に取り付けられている。トップヘッド６は、コンクリート部４の上端部に設けられたフランジ７を用い、ボルトにより鉄筋コンクリート部４に着脱可能に取り付けられる。
【００２０】
内部に炉心２０を配置した原子炉圧力容器２は、原子炉格納容器３内に設けられた筒状のペデスタル８に据え付けられる。ダイヤフラムフロア９が原子炉格納容器３とペデスタル８に取り付けられる。原子炉格納容器３の内部空間は、ペデスタル８及びダイヤフラムフロア９によって、ドライウェルと圧力抑制室１２に分離される。ドライウェルは、ダイヤフラムフロア９より上方に位置する上部ドライウェル１０、及び原子炉圧力容器２より下方でペデスタル８に取り囲まれている下部ドライウェル１１を含んでいる。原子炉圧力容器２が上部ドライウェル１０内に配置される。圧力抑制室１２内には、冷却水２１が充填された圧力抑制プールが形成されている。上部ドライウェル１０及び下部ドライウェル１１にそれぞれ連通された複数のベント通路（図示せず）がペデスタル８内に形成され、各ベント通路の下端部が圧力抑制プール内の冷却水２１中に開口している。
【００２１】
原子炉格納容器３は原子炉建屋１３内に設置されている。原子炉建屋１３内に形成される複数の部屋の床は鉄筋コンクリート部４につながっている。鉄筋コンクリート部４は生体遮へい体として機能する。原子炉ウェル１４が、原子炉建屋１３内で原子炉格納容器３の上方に形成され、原子炉建屋１３内の運転床に取り外し可能に支持される遮へいプラグ１５が原子炉ウェル１４の上方を覆っている。なお、図１では、遮へいプラグ１５よりも上方における原子炉建屋１３の構造（例えば、天井）が省略されている。
【００２２】
原子炉格納容器３の外側で原子炉建屋１３内には様々な部屋、例えば、部屋２２，２４及び２５が形成されている。部屋２４は原子炉格納容器３に設けられたペネトレーション部２７に面している部屋である。このペネトレーション部２７は原子炉格納容器３内に配置されたポンプ等の機器及びセンサに接続されたケーブルを原子炉格納容器３外に引き出すための部材である。ケーブルを引き出すペネトレーション部２７以外に、原子炉格納容器３内の配管が貫通するペネトレーション部（図示せず）も、原子炉格納容器３を貫通して設けられている。また、沸騰水型原子力プラント１には、ペデスタル８、圧力抑制室１２及び原子炉格納容器３を貫通するアクセストンネル１８が設けられる。アクセストンネル１８は、下部ドライウェル１１と部屋２５を連絡する。気密性を確保する開閉可能な機器搬入ハッチ１７が、アクセストンネル１８の部屋２５側の端部に設けられる。
【００２３】
ペネトレーション部２７の構造を、図３を用いて具体的に説明する。ペネトレーション部２７は、複数のケーブル３６が貫通するペネトレーション部であり、円筒状の外部スリーブ２８及び内部スリーブ２９、仕切り部材３２，３３、及びシール部３４及び３５を有する。外部スリーブ２８が原子炉格納容器３のライナー５及びコンクリート部４を貫通して、原子炉格納容器３、具体的には、ライナー５及びコンクリート部４に取り付けられる。外径が外部スリーブ２８の内径よりも小さい内部スリーブ２９が外部スリーブ２８内に同心円状に配置される。外部スリーブ２８及び内部スリーブ２９の、原子炉格納容器３の内側の端部が、ライナー５の内面に取り付けられるリング状の保持部材３１Ａに取り付けられている。外部スリーブ２８及び内部スリーブ２９の、原子炉格納容器３の外側の端部が、原子炉格納容器３の外部、すなわち、部屋２４内に配置されるリング状の保持部材３１Ｂに取り付けられている。
【００２４】
ケーブル３６が通る複数の貫通孔が形成された仕切り部材３２，３３が内部スリーブ２９内に配置され、仕切り部材３２，３３のそれぞれの周縁部が全周に亘って内部スリーブ２９の内面にそれぞれ取り付けられる。仕切り部材３２と仕切り部材３３は所定の間隔で離れており、仕切り部材３２は内部スリーブ２９の原子炉格納容器３側の端部に配置され、仕切り部材３３は内部スリーブ２９の部屋２４側の端部に配置されている。
【００２５】
端子箱３０Ａが、原子炉格納容器３内に配置されて保持部材３１Ａに取り付けられる。端子箱３０Ｂが、部屋２４内に配置されて保持部材３１Ｂに取り付けられる。内部スリーブ２９内に配置されて仕切り部材３２，３３のそれぞれに形成された各貫通孔を貫通している複数のケーブル３６のそれぞれの一端が、端子箱３０Ａ内に設けられた第１端子盤（図示せず）に接続され、各ケーブル３６の他端が、端子箱３０Ｂ内に設けられた第２端子盤（図示せず）に接続されている。原子炉格納容器３内に配置された機器またはセンサに接続される各ケーブル（図示せず）が、端子箱３０Ａ内の端子盤に接続される。また、部屋２４内に配置されて原子炉格納容器３外に配置された電源、制御装置または監視盤に接続される各ケーブル（図示せず）が、端子箱３０Ｂ内の端子盤に接続される。この結果、原子炉格納容器３内に配置された機器またはセンサに接続された各ケーブルが、ペネトレーション部２７の内部スリーブ２９内に配置されたケーブル３６を介して部屋２４内に配置された各ケーブルに接続される。
【００２６】
エポキシ系の樹脂で構成されるシール部３４，３５が内部スリーブ２９内に設けられる。シール部３４，３５はシリコン系の樹脂で構成してもよい。シール部３４は、仕切り部材３２を覆うように配置され、仕切り部材３２に形成された各貫通孔を通過する各ケーブル３６と仕切り部材３２の間をシールしている。また、シール部３５は、仕切り部材３３を覆うように配置され、仕切り部材３３に形成された各貫通孔を通過する各ケーブル３６と仕切り部材３３の間をシールしている。シール部材３４，３５、特に、シール部材３４が原子炉格納容器３の気密性を担保している。保持部材３１Ａも原子炉格納容器３の気密性を担保している。
【００２７】
銀添着吸着材粒子（ヨウ素吸着材粒子）１９を含む塗料層１６が、ペネトレーション部２７に面している部屋２４の側壁２６の内面及び天井の下面に形成されている。銀添着吸着材粒子１９は、例えば、担体である多孔質のアルミナ粒子の表面に銀を添着して構成される。各銀添着吸着材粒子１９は、一部が塗料層１６に埋没しているが、銀添着吸着材粒子１９の残りの部分が塗料層１６から突出して（露出して）部屋２４内の気体（空気）と接触している。原子炉格納容器３には、多数のケーブル用のペネトレーション部２７及び配管用のペネトレーション部が設けられているが、これらのペネトレーション部に面する各部屋の内面に、上記したように、銀添着吸着材粒子１９を含む塗料層１６が形成されている。銀添着吸着材粒子１９を含む塗料層１６の替りに、銀添着吸着材粒子１９を含む樹脂層を部屋２４の内面に形成してもよい。
【００２８】
銀添着吸着材粒子１９を塗料に混合し、銀添着吸着材粒子１９を部屋２４の内面に塗布する場合には、塗料に混合された銀添着吸着材粒子１９が塗料に覆われてしまい、部屋２４内の気体が銀添着吸着材粒子１９に接触しなくなり、銀添着吸着材粒子１９による放射性ヨウ素の吸着性能が著しく低下する。このため、塗料層１６の形成は、まず、部屋２４の内面に塗料を塗布し、塗布した塗料が乾かないうちに塗布した塗料に向かって多数の銀添着吸着材粒子１９を吹き付けて塗料層１６を形成することが望ましい。乾いていない塗料に向かって銀添着吸着材粒子１９を吹き付けることによって、銀添着吸着材粒子１９の一部が塗料に埋没した状態で銀添着吸着材粒子１９が塗布されて乾いた塗料に保持される。銀添着吸着材粒子１９の、塗布された塗料内に埋没していない部分が、部屋２４内の気体と接触する。銀添着吸着材粒子１９を含む樹脂層を部屋２４の内面上に形成する場合も、樹脂を部屋２４の内面に塗布し、樹脂が固まる前に塗布した樹脂に向かって多数の銀添着吸着材粒子１９を吹き付けるとよい。
【００２９】
沸騰水型原子力プラント１において冷却材喪失事故が発生したとき、例えば、原子炉圧力容器２に接続されて原子炉建屋１３外のタービン建屋（図示せず）内に設置されたタービンに蒸気を供給する主蒸気配管（図示せず）が原子炉格納容器３内で破断したとき、原子炉圧力容器２内の高温の冷却水が高温の蒸気となって主蒸気配管の破断箇所から上部ドライウェル１０内に放出される。上部ドライウェル１０に放出された蒸気は、ベント通路を通って圧力抑制プール内の冷却水２１中に放出され、凝縮される。このため、原子炉格納行き３内の圧力上昇が抑制される。
【００３０】
主蒸気配管の破断箇所から放出される蒸気に放射性ヨウ素が含まれている場合には、この放射性ヨウ素も蒸気と共に冷却水中に放出され、冷却水に溶解する。しかしながら、上部ドライウェルに放出された蒸気は高温であり、シール部３４，３５を破損させる可能性がある。このような場合、シール部３４，３５による原子炉格納容器３の気密性が損なわれ、放射性ヨウ素を含む、原子炉格納容器３内の気体が、原子炉格納容器３外の部屋２４内にペネトレーション部２７の内部スリーブ２９内を通って部屋２４内に漏洩する。
【００３１】
部屋２４内に漏洩した気体に含まれている放射性ヨウ素は、部屋２４の内面に形成された塗料層１６に含まれる各銀添着吸着材粒子１９の銀に吸着される。すなわち、銀添着吸着材粒子１９の、塗料層１６から部屋２４内に向かって突出した部分に存在する銀によって、放射性ヨウ素が吸着される。このように、シール部３４，３５が冷却材喪失事故時に原子炉格納容器３内のドライウェルに放出された高温の蒸気によって損傷され、放射性ヨウ素を含む気体が原子炉格納容器３外の原子炉建屋１３内の部屋２４に漏洩した場合には、放射性ヨウ素は、部屋２４の内面に形成された塗料層１６に含まれる各銀添着吸着材粒子１９に吸着されて除去される。
【００３２】
本実施例によれば、原子炉格納容器３に設けられたペネトレーション部２７に面する、原子炉建屋１３内の部屋２４の内面に、複数の銀添着吸着材粒子１９を含む塗料層１６を形成し、各銀添着吸着材粒子１９の少なくとも一部が塗料層１６の表面よりも突出している、すなわち、塗料層１６から露出しているので、原子炉格納容器３内の放射性ヨウ素を含む気体がペンとレーション部２７を通して漏洩したとき、漏洩した気体に含まれている放射性ヨウ素が、銀添着吸着材粒子１９に効率良く吸着され、部屋２４内の気体から除去することができる。換言すれば、本実施例は、冷却材喪失事故が発生したときに放射性ヨウ素を含む原子炉格納容器３内の気体が漏洩する可能性がある、ペネトレーション部２７に面する部屋２４の内面に複数の銀添着吸着材粒子１９を含む塗料層１６を形成しているため、漏洩した気体に含まれる放射性ヨウ素を効率良く除去することができる。
【００３３】
上記したように、ペネトレーション部２７に面する部屋２４に、冷却材喪失事故が発生したときに、原子炉格納容器３内の気体が漏洩する可能性があるため、水素と酸素を再結合する触媒が充填された静的可燃性ガス処理装置（特開平６−１３０１７０号公報参照）が部屋２４内に配置される。冷却材喪失事故時に主蒸気配管の破断箇所からドライウェルに放出される蒸気は水素を含んでいる。ドライウェルに放出された高温の蒸気により、ペネトレーション部２７のシール部３４，３５が損傷を受け、原子炉格納容器３内の気体が部屋２４に漏洩した場合には、漏洩した気体に含まれている水素が、静的可燃性ガス処理装置の触媒（例えば、白金）の作用により酸素と再結合されて水になる。この漏洩する気体に放射性ヨウ素が含まれている場合には、静的可燃性ガス処理装置の触媒がヨウ素に吸着され、この触媒が吸着されたヨウ素と反応して別の化合物になり、触媒による水素と酸素の再結合反応が阻害される。しかしながら、本実施例では、静的可燃性ガス処理装置が配置された、ペネトレーション部２７に面する部屋２４の内面に、前述の銀添着吸着材粒子１９を含む塗料層１６が形成されているため、ペネトレーション部２７を通して部屋２４内に放射性ヨウ素及び水素を含む気体が、原子炉格納容器３からペネトレーション部２７を通して部屋２４内に漏洩した場合においても、放射性ヨウ素等のヨウ素が銀添着吸着材粒子１９に吸着され、静的可燃性ガス処理装置内の触媒の水素と酸素の再結合作用がヨウ素により阻害されることを解消することができる。本実施例では、放射性ヨウ素及び水素を含む気体がペネトレーション部２３を通して部屋２４内に漏洩したとしても、静的可燃性ガス処理装置による水素の処理を効率良く継続することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…沸騰水型原子力プラント、２…原子炉圧力容器、３…原子炉格納容器、４…コンクリート部、５…ライナー、１０…上部ドライウェル、１１…下部ドライウェル、１２…圧力抑制室、１６…塗料層、１９…銀添着吸着材粒子、２２，２４，２５…部屋、２７…ペネトレーション部、２８…外部スリーブ、２９…内部スリーブ、３２，３３…仕切り部材、３４，３５…シール部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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