(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料建屋内に配置され、前記使用済燃料建屋は、下から上へ順に配置された貯蔵室、操作室及び換気設備室を備え、前記貯蔵室の各立坑内にいずれも換気遮熱筒が設けられ、且つ前記貯蔵室が緩衝貯蔵区域を備え、前記緩衝貯蔵区域の上端に、緩衝貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板によって仕切られた緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバと緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバが設けられ、前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバが前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に位置し、
前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に緩衝貯蔵区域冷気配管が接続され、前記緩衝貯蔵区域冷気配管が前記操作室から前記換気設備室まで延び、前記操作室の壁に前記緩衝貯蔵区域冷気配管と連通する緩衝貯蔵区域冷気吸入口が設けられ、それにより、冷気が前記緩衝貯蔵区域冷気配管から前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバに入り、前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバを経由して前記緩衝貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、さらに前記換気遮熱筒の吸気口から前記換気遮熱筒内に入り、さらに前記換気遮熱筒の排気口を経由して前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ内に入り、前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバの上方に緩衝貯蔵区域第１排熱配管が接続され、前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管が前記操作室から前記換気設備室まで延びて、第１エアバルブを介して前記換気設備室の天井部の緩衝貯蔵区域換気排熱口と連通し、
前記換気設備室内に緩衝貯蔵区域第２排熱配管、空気冷却器、緩衝貯蔵区域排熱ファン、及びバイパスダクトが設けられ、前記緩衝貯蔵区域第２排熱配管、空気冷却器及びバイパスダクトがそれぞれ前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管に並列接続され、前記緩衝貯蔵区域第２排熱配管が第２エアバルブを介して前記緩衝貯蔵区域換気排熱口と連通し、前記空気冷却器と前記バイパスダクトの入口端にそれぞれ第３エアバルブと第４エアバルブが接続され、前記空気冷却器と前記バイパスダクトの出口端がいずれも前記貯蔵区域排熱ファンの入口端に接続され、前記貯蔵区域排熱ファンの出口端が第５エアバルブと第６エアバルブを介してそれぞれ前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管と緩衝貯蔵区域第２排熱配管に接続されることを特徴とする原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項２】
前記貯蔵室は、さらに前記緩衝貯蔵区域と隔離した二次中間貯蔵区域を備え、前記二次中間貯蔵区域の上端に、二次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板によって仕切られた二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバと二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバが設けられ、且つ前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバが前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に位置し、
前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に二次中間貯蔵区域冷気配管が接続され、前記二次中間貯蔵区域冷気配管が前記操作室から前記換気設備室まで延び、前記操作室の壁に前記二次中間貯蔵区域冷気配管と連通する二次中間貯蔵区域冷気吸入口が設けられ、それにより、冷気が前記二次中間貯蔵区域冷気配管から前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバに入り、前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバを経由して前記二次中間貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、さらに前記換気遮熱筒の吸気口から前記換気遮熱筒内に入り、さらに前記換気遮熱筒の排気口を経由して前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ内に入り、前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバの上方に二次中間貯蔵区域排熱配管が接続され、前記二次中間貯蔵区域排熱配管が前記操作室から前記換気設備室まで延びて、第７エアバルブを介して前記換気設備室の天井部の二次中間貯蔵区域換気排熱口と連通することを特徴とする請求項１に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項３】
前記貯蔵室は、さらに前記緩衝貯蔵区域及び二次中間貯蔵区域といずれも隔離した複数の一次中間貯蔵区域を備え、
前記一次中間貯蔵区域の上端に、一次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板によって仕切られた一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバと一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバが設けられ、前記一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバが前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に位置し、前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に一次中間貯蔵区域冷気配管が接続され、前記一次中間貯蔵区域冷気配管が前記操作室から前記換気設備室まで延び、前記操作室の壁に前記一次中間貯蔵区域冷気配管と連通する一次中間貯蔵区域冷気吸入口が設けられ、それにより、冷気が前記一次中間貯蔵区域冷気配管を介して前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバに入り、さらに前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバを経由して前記一次中間貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、さらに前記換気遮熱筒の吸気口から前記換気遮熱筒内に入り、前記換気遮熱筒の排気口を経由して前記一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ内に入り、さらに前記一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバの上方に一次中間貯蔵区域排熱第１配管が接続され、前記一次中間貯蔵区域排熱第１配管が前記操作室から前記換気設備室まで延びて、第８エアバルブを介して前記換気設備室の天井部の一次中間貯蔵区域換気排熱口と連通し、
前記換気設備室内に、一次中間貯蔵区域第２排熱配管、一次中間貯蔵区域排熱ファン、及び換気配管が設けられ、前記一次中間貯蔵区域第２排熱配管と換気配管がそれぞれ前記一次中間貯蔵区域第１排熱配管に並列接続され、前記一次中間貯蔵区域第２排熱配管が第９エアバルブを介して前記一次中間貯蔵区域換気排熱口と連通し、前記換気配管が前記一次中間貯蔵区域排熱ファンに接続され、且つ前記一次中間貯蔵区域排熱ファンの出口端が第１０エアバルブと第１１エアバルブを介してそれぞれ前記一次中間貯蔵区域第１排熱配管と一次中間貯蔵区域第２排熱配管に接続されることを特徴とする請求項２に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項４】
前記緩衝貯蔵区域排熱ファンと一次中間貯蔵区域排熱ファンは、いずれも２台の動作用排熱ファン及び１台の予備用排熱ファンを含むことを特徴とする請求項３に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項５】
前記緩衝貯蔵区域と一次中間貯蔵区域が第１隔壁により仕切られ、前記一次中間貯蔵区域と二次中間貯蔵区域が第２隔壁により仕切られることを特徴とする請求項３に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項６】
前記緩衝貯蔵区域冷気吸入口、二次中間貯蔵区域冷気吸入口、一次中間貯蔵区域冷気吸入口、緩衝貯蔵区域換気排熱口、二次中間貯蔵区域換気排熱口、及び一次中間貯蔵区域換気排熱口の数は、いずれも複数であることを特徴とする請求項３に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項７】
前記操作室の天井端に操作室天井板が設けられ、前記操作室天井板の下方に支持梁が設けられ、前記緩衝貯蔵区域冷気配管、緩衝貯蔵区域第１排熱配管、緩衝貯蔵区域第２排熱配管、一次中間貯蔵区域冷気配管、一次中間貯蔵区域排熱第１配管、一次中間貯蔵区域排熱第２配管、二次中間貯蔵区域冷気配管及び二次中間貯蔵区域排熱配管がいずれも同一側に設けられ、且つ前記緩衝貯蔵区域冷気配管、緩衝貯蔵区域第１排熱配管、及び緩衝貯蔵区域第２排熱配管が前記緩衝貯蔵区域に対応して設けられ、前記一次中間貯蔵区域冷気配管、一次中間貯蔵区域排熱第１配管及び一次中間貯蔵区域排熱第２配管が前記一次中間貯蔵区域に対応して設けられ、前記二次中間貯蔵区域冷気配管及び二次中間貯蔵区域排熱配管が前記二次中間貯蔵区域に対応して設けられることを特徴とする請求項３に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項８】
前記貯蔵室の天井端に立坑坑口フロアが設けられ、前記立坑坑口フロアに坑口が各立坑に対応して坑口が設けられ、前記坑口のそれぞれに立坑用蓋が対応して設けられ、前記換気遮熱筒は底端が使用済燃料建屋底板に固定され、天井端が前記立坑坑口フロアまで延び、前記換気遮熱筒の吸気口が前記換気遮熱筒の底部に周方向に沿って配置され、前記換気遮熱筒の内側に前記使用済燃料建屋底板から前記立坑坑口フロアまで延びる立坑ガイドレールが固定され、前記立坑ガイドレールが使用済燃料タンク吊り上げ過程でのガイドに用いられ、前記立坑ガイドレールが側方向の支持具によって立坑外壁に固定され、前記換気遮熱筒と立坑ガイドレールがいずれも段階式であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項９】
前記立坑と使用済燃料建屋外壁との間に複数層の耐震フロアが設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【請求項１０】
前記立坑と使用済燃料建屋外壁との間に、温度測定室と中継室が設けられ、前記温度測定室が地面の下方に位置し、前記中継室が地面の上方に位置し、前記温度測定室と中継室の内側壁に、ウォールスルー型タンク温度測定装置が設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉工学の技術分野に関し、特に、原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所は誕生して以来、様々な技術が継続的に発展しており、世界の主要国の不可欠なエネルギーの１つとなっており、原子力発電の中核設備である原子炉は、加圧水型原子炉、沸騰水型原子炉、及びガス冷却炉等を含む多くの種類が開発され、そして原子炉の運転で生じた使用済燃料は、放射能と崩壊熱を出し続けるという主要な特徴を有するため、使用済燃料貯蔵専用施設を設置せざるを得ない。
【０００３】
中国において、長年の発展を通じて、既に健全な原子力発電システムが形成され、加圧水型原子炉、重水炉等の多くの種類の原子力発電所が開発或いは導入されており、これら原子力発電所の使用済燃料の貯蔵方式は主にプール貯蔵である。中国では、水炉原子力発電所を発展させるとともに、高温ガス冷却炉による発電技術を検討し続けており、現在、国家科学技術重大プロジェクトでサポートされた高温ガス冷却炉原子力発電所のデモンストレーションプロジェクトは、その設計が基本的に完了し、実施されている。当該デモンストレーションプロジェクトの使用済燃料貯蔵技術は、加圧水型原子炉原子力発電所と異なり、乾式立坑空気冷却式使用済燃料タンク貯蔵方式を完全に採用し、使用済燃料プール貯蔵方式の冷却材喪失事故のリスクを解決し、高温ガス炉原子力発電所全体の安全性を向上させる。
【０００４】
中国で開発されたペブルベッドモジュール型高温ガス炉原子力発電所は、固有の安全性、核拡散防止、高温プロセス熱の生成等の第４世代の原子力発電の特徴を有する。ペブルベッド型高温ガス冷却炉は、外径が６０ｍｍのグラファイトマトリクスの球状燃料要素を使用する。高温炉使用済燃料要素を原子炉炉心から排出して専用の使用済燃料タンク内に装入し、その後、各タンクを使用済燃料乾式立坑貯蔵施設内に貯蔵する。
【０００５】
上記のように、現在、プール貯蔵方式は、原子力発電所の使用済燃料の主な貯蔵方式であり、その主な理由として、プール貯蔵方式は放射線遮蔽と廃熱除去の問題を簡単に解決できる、即ち、水が放射線遮蔽機能を有し且つ廃熱キャリアとして使用済燃料を冷却できるからである。しかしながら、プール貯蔵は、プールにおいて冷却材喪失事故が発生する場合、使用済燃料が水平面から露出すると、放射線遮蔽の機能が無くなるだけでなく、使用済燃料の廃熱除去の動作状態が悪化し、ひいては使用済燃料の焼損や放射性物質の放出を招いてしまうという欠陥がある。
【０００６】
最近開発された使用済燃料乾式貯蔵技術は、上記の問題を効果的に解決できるが、主に使用済燃料をプールに一定時間に貯蔵した後に用いられる。この時、使用済燃料は廃熱レベルが低く、放射線量が減少し、使用済燃料乾式貯蔵技術に水源が不要であるため、放射線遮蔽は主に貯蔵施設に依存し、廃熱除去は主に空気冷却に依存する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的問題は、ペブルベッド高温ガス冷却炉原子力発電所の使用済燃料貯蔵施設内の使用済燃料タンクを冷却して、使用済燃料タンクの廃熱を強制換気と自然換気との組み合わせ方式によって外部環境に排出するために用いられることができる原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムであって、使用済燃料建屋内に配置され、前記使用済燃料建屋は、下から上へ順に配置された貯蔵室、操作室、及び換気設備室を備え、前記貯蔵室の各立坑内にいずれも換気遮熱筒が設けられ、且つ前記貯蔵室が緩衝貯蔵区域を備え、前記緩衝貯蔵区域の上端に、緩衝貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板によって仕切られた緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバと緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバが設けられ、前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバが前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に位置し、前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に緩衝貯蔵区域冷気配管が接続され、前記緩衝貯蔵区域冷気配管が前記操作室から前記換気設備室まで延び、前記操作室の壁に前記緩衝貯蔵区域冷気配管と連通する緩衝貯蔵区域冷気吸入口が設けられ、それにより、冷気が前記緩衝貯蔵区域冷気配管から前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバに入り、前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバを経由して前記緩衝貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、さらに前記換気遮熱筒の吸気口から前記換気遮熱筒内に入り、さらに前記換気遮熱筒の排気口を経由して前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ内に入り、前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバの上方に緩衝貯蔵区域第１排熱配管が接続され、前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管が前記操作室から前記換気設備室まで延びて、第１エアバルブを介して前記換気設備室の天井部の緩衝貯蔵区域換気排熱口と連通し、前記換気設備室内に緩衝貯蔵区域第２排熱配管、空気冷却器、緩衝貯蔵区域排熱ファン、及びバイパスダクトが設けられ、前記緩衝貯蔵区域第２排熱配管、空気冷却器、及びバイパスダクトがそれぞれ前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管に並列接続され、前記緩衝貯蔵区域第２排熱配管が第２エアバルブを介して前記緩衝貯蔵区域換気排熱口と連通し、前記空気冷却器と前記バイパスダクトの入口端にそれぞれ第３エアバルブと第４エアバルブが接続され、前記空気冷却器と前記バイパスダクトの出口端がいずれも前記貯蔵区域排熱ファンの入口端に接続され、前記貯蔵区域排熱ファンの出口端が第５エアバルブと第６エアバルブを介してそれぞれ前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管と緩衝貯蔵区域第２排熱配管に接続される。
【０００９】
好ましくは、前記貯蔵室は、さらに前記緩衝貯蔵区域と隔離した二次中間貯蔵区域を備え、前記二次中間貯蔵区域の上端に、二次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板によって仕切られた二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバと二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバが設けられ、且つ前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバが前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に位置し、前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に二次中間貯蔵区域冷気配管が接続され、前記二次中間貯蔵区域冷気配管が前記操作室から前記換気設備室まで延び、前記操作室の壁に前記二次中間貯蔵区域冷気配管と連通する二次中間貯蔵区域冷気吸入口が設けられ、それにより、冷気が前記二次中間貯蔵区域冷気配管から前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバに入り、前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバを経由して前記二次中間貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、さらに前記換気遮熱筒の吸気口から前記換気遮熱筒内に入り、さらに前記換気遮熱筒の排気口を経由して前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ内に入り、前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバの上方に二次中間貯蔵区域排熱配管が接続され、前記二次中間貯蔵区域排熱配管が前記操作室から前記換気設備室まで延びて、第７エアバルブを介して前記換気設備室の天井部の二次中間貯蔵区域換気排熱口と連通する。
【００１０】
好ましくは、前記貯蔵室は、さらに前記緩衝貯蔵区域及び二次中間貯蔵区域といずれも隔離した複数の一次中間貯蔵区域を備え、前記一次中間貯蔵区域の上端に、一次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板によって仕切られた一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバと一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバが設けられ、前記一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバが前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に位置し、前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバの上方に一次中間貯蔵区域冷気配管が接続され、前記一次中間貯蔵区域冷気配管が前記操作室から前記換気設備室まで延び、前記操作室の壁に、前記一次中間貯蔵区域冷気配管と連通する一次中間貯蔵区域冷気吸入口が設けられ、それにより、冷気が前記一次中間貯蔵区域冷気配管を介して前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバに入り、さらに前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバを経由して前記一次中間貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、さらに前記換気遮熱筒の吸気口から前記換気遮熱筒内に入り、さらに前記換気遮熱筒の排気口を経由して前記一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ内に入り、前記一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバの上方に一次中間貯蔵区域排熱第１配管が接続され、前記一次中間貯蔵区域排熱第１配管が前記操作室から前記換気設備室まで延びて、第８エアバルブを介して前記換気設備室の天井部の一次中間貯蔵区域換気排熱口と連通し、前記換気設備室内に、一次中間貯蔵区域第２排熱配管、一次中間貯蔵区域排熱ファン、及び換気配管が設けられ、前記一次中間貯蔵区域第２排熱配管と換気配管がそれぞれ前記一次中間貯蔵区域第１排熱配管に並列接続され、前記一次中間貯蔵区域第２排熱配管が第９エアバルブを介して前記一次中間貯蔵区域換気排熱口と連通し、前記換気配管が前記一次中間貯蔵区域排熱ファンに接続され、且つ前記一次中間貯蔵区域排熱ファンの出口端が第１０エアバルブと第１１エアバルブを介してそれぞれ前記一次中間貯蔵区域第１排熱配管と一次中間貯蔵区域第２排熱配管に接続される。
【００１１】
好ましくは、前記緩衝貯蔵区域排熱ファンと一次中間貯蔵区域排熱ファンは、いずれも２台の動作用排熱ファン及び１台の予備用排熱ファンを含む。
【００１２】
好ましくは、前記緩衝貯蔵区域と一次中間貯蔵区域とが第１隔壁により仕切られ、前記一次中間貯蔵区域と二次中間貯蔵区域が第２隔壁により仕切られる。
【００１３】
好ましくは、前記緩衝貯蔵区域冷気吸入口、二次中間貯蔵区域冷気吸入口、一次中間貯蔵区域冷気吸入口、緩衝貯蔵区域換気排熱口、二次中間貯蔵区域換気排熱口、及び一次中間貯蔵区域換気排熱口の数は、いずれも複数である。
【００１４】
好ましくは、前記操作室の天井端に操作室天井板が設けられ、前記操作室天井板の下方に支持梁が設けられ、前記緩衝貯蔵区域冷気配管、緩衝貯蔵区域第１排熱配管、緩衝貯蔵区域第２排熱配管、一次中間貯蔵区域冷気配管、一次中間貯蔵区域排熱第１配管、一次中間貯蔵区域排熱第２配管、二次中間貯蔵区域冷気配管、及び二次中間貯蔵区域排熱配管がいずれも同一側に設けられ、且つ前記緩衝貯蔵区域冷気配管、緩衝貯蔵区域第１排熱配管、及び緩衝貯蔵区域第２排熱配管が前記緩衝貯蔵区域に対応して設けられ、前記一次中間貯蔵区域冷気配管、一次中間貯蔵区域排熱第１配管、及び一次中間貯蔵区域排熱第２配管が前記一次中間貯蔵区域に対応して設けられ、前記二次中間貯蔵区域冷気配管及び二次中間貯蔵区域排熱配管が前記二次中間貯蔵区域に対応して設けられる。
【００１５】
好ましくは、前記貯蔵室の天井端に立坑坑口フロアが設けられ、前記立坑坑口フロアに各立坑に対応して坑口が設けられ、前記坑口のそれぞれに立坑用蓋が対応して設けられ、前記換気遮熱筒は底端が使用済燃料建屋底板に固定され、天井端が前記立坑坑口フロアまで延び、前記換気遮熱筒の吸気口が前記換気遮熱筒の底部に周方向に沿って配置され、前記換気遮熱筒の内側に前記使用済燃料建屋底板から前記立坑坑口フロアまで延びる立坑ガイドレールが固定され、前記立坑ガイドレールが使用済燃料タンク吊り上げ過程でのガイドに用いられ、前記立坑ガイドレールが側方向の支持具によって立坑外壁に固定され、前記換気遮熱筒と立坑ガイドレールがいずれも段階式である。
【００１６】
好ましくは、前記立坑と使用済燃料建屋外壁との間に複数層の耐震フロアが設けられる。
【００１７】
好ましくは、前記立坑と使用済燃料建屋外壁との間に、温度測定室と中継室が設けられ、前記温度測定室が地面の下方に位置し、前記中継室が地面の上方に位置し、前記温度測定室と中継室の内側壁に、ウォールスルー型タンク温度測定装置が設けられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムは、使用済燃料建屋内に取り付けられ、プール貯蔵方式で使用済燃料を貯蔵しておく必要がなく、使用済燃料の安全性がポンプ、ファン等の動力設備に依存しないため、日常のメンテナンスを減少し、エネルギーを節約するだけでなく、固有の安全性を備える。また、本発明に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムは、ペブルベッド高温ガス冷却炉原子力発電所の使用済燃料貯蔵施設内の使用済燃料タンクを冷却して、使用済燃料タンクの廃熱を強制換気と自然換気の組み合わせ方式によって外部環境に排出するために用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムを取り付けた使用済燃料建屋の正面模式図である。
【図２】本発明の実施例に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムを取り付けた使用済燃料建屋の側面模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムを取り付けた使用済燃料建屋の上面模式図である。
【図４】本発明の実施例に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムの上層配管の構造模式図である。
【図５】本発明の実施例に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムの構造軸測模式図である。
【図６】本発明の実施例に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムの下層配管の構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面及び実施例を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例は、本発明を説明するものであるが、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２１】
なお、本発明の説明では、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」等で示される方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係であり、本発明の説明の容易化と簡単化を図るものであり、係る装置や要素が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成し操作することを指示又は示唆しないため、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。なお、用語「第１」、「第２」、「第３」は、目的のみを説明するために用いられ、相対重要性を指示又は示唆するものではないことを理解すべきである。
【００２２】
まず、本実施例は、ペブルベッドモジュール型高温ガス炉原子力発電所に用いられる原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムを例として説明するが、適宜変更することによって、本願の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムがほかの種類の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵施設内の使用済燃料タンクを冷却することにも適用できることは自明である。
【００２３】
本実施例の原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムは、使用済燃料建屋内に設置され、いくつかの構造が使用済燃料建屋の屋根又は使用済燃料建屋の壁に設けられる場合を含む。なお、前記使用済燃料建屋は、下から上へ順に配置された貯蔵室、操作室２０、及び換気設備室５４を含む。
【００２４】
本実施例の貯蔵室が５６本の貯蔵用立坑から構成されるが、貯蔵室内の立坑の数が作業要求に応じて変更可能であることは自明である。貯蔵室は、底部が使用済燃料建屋底板１で、周囲が使用済燃料建屋外壁２で、天井部が立坑坑口フロア１９である。貯蔵室の内部において、立坑外壁４で正方形の立坑が囲まれてなり、ここで、立坑の形状が限定されない。立坑底部の中心に、使用済燃料タンクを配置して保護するためのタンクサポート１２が設けられる。立坑内に換気遮熱筒５が配置される。前記換気遮熱筒５は使用済燃料建屋底板１上に支持され、換気遮熱筒５の底部に吸気口が周方向に設けられ、上方から流れた冷却空気が底部の吸気口を通過して、換気遮熱筒５の内部に流入して、使用済燃料タンクを冷却することが可能となる。
【００２５】
換気遮熱筒５の内側に、立坑内での使用済燃料タンク吊り上げ時のガイド用の立坑ガイドレール６が固定され、立坑ガイドレール６が側方向の支持具によって立坑外壁４に固定される。立坑ガイドレール６が使用済燃料建屋底板１から立坑坑口フロア１９まで延びることで、立坑内での使用済燃料タンク吊り上げ過程で常に確実にガイドできる。換気遮熱筒５と立坑ガイドレール６を段階式加工可能とすることで、使用済燃料建屋の土木工事完了後に取り付けやすくなる。立坑坑口フロア１９に、各貯蔵立坑に使用済燃料タンクが貯蔵立坑を出入りするための１つの坑口が設けられ、坑口内に立坑用蓋２８が配置されることで、立坑内の放射線を遮蔽する。
【００２６】
好ましくは、遮熱筒の内部に４本のガイドレールが設けられ、ガイドレールの垂直方向の複数の部位が立坑隔壁１４の予埋め込み板に均一に固定され、それによりガイドレールの剛度がタンク吊り上げの要求を満たすことを確保する。
【００２７】
立坑と使用済燃料建屋外壁２との間の部分に、複数層の耐震フロア３が設けられ、それにより立坑が耐震要求を満たす。
【００２８】
貯蔵室内の外側寄り位置に使用済燃料の温度測定室１５と中継室１７が設けられる。なお、温度測定室１５が地面１６の下方に位置し、中継室１７が地面１６の上方に位置する。ウォールスルー型タンク温度測定装置１３は、温度測定室１５と中継室１７の立坑に近い壁（つまり内側壁）に設けられ、廃熱排出換気システムの運転安全性を確保することができるように、使用済燃料タンクが貯蔵室に装入された後、使用済燃料タンクの壁面温度を連続的に測定する。
【００２９】
なお、ウォールスルー型タンク温度測定装置１３は、厚い壁と遮熱筒を貫通したウォールスルー型熱電対であってもよい。該ウォールスルー型熱電対に防水プラグが設けられ、貯蔵室の浸水事故を回避でき、熱電対によって使用済燃料タンクの温度状態をリアルタイムに監視し、故障が発生するとすぐに警報を発し、操作者が正確に判断することに寄与し、廃熱排出換気システムの運転安全性を確保する。
【００３０】
貯蔵室の上方に使用済燃料の操作室２０が設けられる。操作室２０の内部に、使用済燃料タンクを立坑坑口から立坑内に入れ又は立坑内から取り出す使用済燃料タンクの中継設備が設けられる。操作室２０の上部に操作室天井板５２が設けられ、操作室２０のスパンが大きいため、建屋の耐震安全性を向上させるように、操作室天井板５２の下方に支持梁４４が設けられる。
【００３１】
操作室天井板５２の上方に使用済燃料の換気設備室５４が設けられる。換気設備室５４は、使用済燃料貯蔵室の強制換気に必要な配管、排熱ファン、及びエアバルブ等の設備を取り付けるためのものであり、使用済燃料の換気設備室５４の上部に使用済燃料貯蔵室の換気排熱口がさらに設けられる。
【００３２】
本実施例の貯蔵室は、緩衝貯蔵区域、一次中間貯蔵区域、及び二次中間貯蔵区域に分けられる。勿論、一次中間貯蔵区域と二次中間貯蔵区域の数はゼロであってもよく、任意の正整数であってもよい。一次中間貯蔵区域又は二次中間貯蔵区域の数がゼロの場合、一次中間貯蔵区域又は二次中間貯蔵区域が緩衝貯蔵区域とは独立して設置される。各々の独立した貯蔵区域内に、独立した廃熱排出換気サブシステムが設けられる。
【００３３】
本実施例は、図１〜３を参照して、貯蔵室が隔離した緩衝貯蔵区域、１つの一次中間貯蔵区域、及び二次中間貯蔵区域を含む場合を例として説明する。
【００３４】
なお、それぞれの貯蔵区域に対応して冷気吸入チャンバ、熱気排出チャンバ、及び前記冷気吸入チャンバと熱気排出チャンバを仕切る冷熱気チャンバ仕切り板が設けられる。
【００３５】
なお、異なる貯蔵区域に対応して、冷気吸入チャンバを緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７、一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３及び二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４と命名し、熱気排出チャンバを緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０、一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２５及び二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２６と命名し、冷熱気チャンバ仕切り板を緩衝貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板、一次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板及び二次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板２２と命名し、同様に、ほかの構造の命名も該ルールに従う。
【００３６】
さらに、図３に示すように、一番上の行の８本の立坑が緩衝貯蔵区域に対応し、一次貯蔵区域の中間の２列の総計１６本の立坑が一次中間貯蔵区域に対応し、最後の４列の総計３２本の立坑が二次中間貯蔵区域に対応する。
【００３７】
さらに、相互に隔離した各貯蔵区域内の冷却配管と排熱配管がいずれも同一側に設けられることが好ましいが、それに限定されない。具体的には、緩衝貯蔵区域の上端に、緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７と緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０が設けられ、緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７と緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０が緩衝貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板により仕切られ、且つ前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０が前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７の上方に位置する。
【００３８】
前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７の上方に緩衝貯蔵区域冷気配管４５が接続され、前記緩衝貯蔵区域冷気配管４５が前記操作室２０から前記換気設備室５４まで延び、前記操作室２０の壁に前記緩衝貯蔵区域冷気配管４５と連通する緩衝貯蔵区域冷気吸入口（４１，４３）が設けられる。冷気は、前記緩衝貯蔵区域冷気吸入口（４１，４３）から入った後、緩衝貯蔵区域冷気配管４５を経由して前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７に入り、さらに前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７を経由して前記緩衝貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、さらに前記換気遮熱筒５の底部の吸気口から前記換気遮熱筒５内に入る。冷気は、前記換気遮熱筒５に入った後、前記換気遮熱筒５の長手方向に沿って上へ運動し、最終的に前記換気遮熱筒５の排気口を経由して前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０内に入る。前記緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０の上方に緩衝貯蔵区域第１排熱配管４９が接続され、前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管４９が前記操作室２０から前記換気設備室５４まで延びて、第１エアバルブ９３を介して前記換気設備室５４の天井部の緩衝貯蔵区域換気排熱口（５０，５１）と連通する。
【００３９】
なお、前記緩衝貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板に吸入チャンバ冷気口８が設けられ、冷気が前記吸入チャンバ冷気口８から前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７に入る。なお、緩衝貯蔵区域冷気配管４５は緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０を貫通して前記緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７と接続される。
【００４０】
なお、前記換気遮熱筒５は、使用済燃料建屋底板１から上へ緩衝貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板まで延び、換気遮熱筒５と緩衝貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板との間に密封構造が設けられることで、冷却空気が緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７に流入した後、換気遮熱筒５と緩衝貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板との間の隙間から緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０にバイパスすることがない。また、明らかなように、該バイパス流量が立坑内の使用済燃料タンクの冷却に不利である。
【００４１】
さらに、図４〜図６を参照して、換気設備室５４内に緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１、空気冷却器７３、緩衝貯蔵区域排熱ファン、及びバイパスダクトが設けられる。前記緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１、空気冷却器７３、及びバイパスダクトがそれぞれ前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管４９に並列接続される。前記緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１が第２エアバルブ９４を介して前記緩衝貯蔵区域換気排熱口（５０，５１）と連通し、前記空気冷却器７３と前記バイパスダクトの入口端にそれぞれ第３エアバルブ７２と第４エアバルブ８１が接続され、前記空気冷却器７３と前記バイパスダクトの出口端がいずれも前記排熱ファンの入口端に接続され、前記排熱ファンの出口端が第５エアバルブ９１と第６エアバルブ９２を介してそれぞれ前記緩衝貯蔵区域第１排熱配管４９と緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１に接続される。
【００４２】
なお、前記空気冷却器７３と排熱ファンの間にも、前記排熱ファンの入口と出口位置にも、エアバルブが設けられてもよい。具体的には、空気冷却器７３と前記バイパスダクトの出口端に接続された排熱ファンは３台であり、それぞれ第１の緩衝貯蔵区域排熱ファン７６、第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン７７、及び第３の緩衝貯蔵区域排熱ファン８０である。前記第１の緩衝貯蔵区域排熱ファン７６の入口端と出口端に、それぞれ第１２エアバルブ７５と第１３エアバルブ９０が接続され、前記第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン７７の入口端と出口端に、それぞれ第１４エアバルブ７８と第１５エアバルブ８９が接続され、前記第３の緩衝貯蔵区域排熱ファン８０の入口端と出口端に、それぞれ第１６エアバルブ７９と第１７エアバルブ８８が接続される。
【００４３】
前記第１の緩衝貯蔵区域排熱ファン７６、第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン７７、及び第３の緩衝貯蔵区域排熱ファン８０の出口にそれぞれ換気配管が接続され、これらのダクトが換気設備室５４の上層ダクトシステムを構成し、上層ダクトが合流して二つのブランチに分岐し、一方は、第５エアバルブ９１を経由して緩衝貯蔵区域第１排熱配管４９に合流し、クローズ強制換気運転モードを制御することに用いられ、他方は、第６エアバルブ９２を経由して緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１に合流し、オープン強制換気運転モードを制御することに用いられる。緩衝貯蔵区域第１排熱配管４９の上方の第１エアバルブ９３、及び緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１、第２エアバルブ９４は、自然換気システムを制御することに用いられる。第１エアバルブ９３と第２エアバルブ９４の上方の排熱管が緩衝貯蔵区域換気排熱口（５０，５１）まで延びる。
【００４４】
好ましくは、緩衝貯蔵区域換気排熱口（５０，５１）の数が複数であり、好ましくは、２つであり且つ使用済燃料建屋に対称的に配置され、それにより風向きに関わらず廃熱を効果的に排出できる。また、好ましくは、緩衝貯蔵区域冷気吸入口（４１，４３）の数が複数である。
【００４５】
緩衝貯蔵区域に対応した廃熱排出換気システムは、具体的には３種類の動作モードを含む。
【００４６】
オープン自然換気とオープン強制換気の２種類の運転モードでは、冷気は、緩衝貯蔵区域冷気吸入口（４１，４３）から換気設備室５４中の緩衝貯蔵区域冷気配管４５内に流入する。緩衝貯蔵区域冷気配管４５に、換気設備室５４と操作室２０との境界位置に第１８エアバルブ６４が設けられる。冷気は、第１８エアバルブ６４の開状態で操作室２０中の緩衝貯蔵区域冷気配管４５内に直接入り、さらに下へ立坑坑口フロア１９における冷気通過孔１１を通過して緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７に入る。緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７内において、冷却空気は、緩衝貯蔵区域中の各立坑内の冷気通路に分配されて流入し、換気遮熱筒５の外側に沿って下へ立坑底部まで流れて、さらに換気遮熱筒５底部の吸気口から換気遮熱筒５の内側に流入し、換気遮熱筒５内に収納された使用済燃料タンクを冷却し、使用済燃料タンクの発した廃熱を取って熱空気となり、換気遮熱筒５の天井部から緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０に流入する。ほかの立坑から流出した熱空気と合流して操作室２０中の緩衝貯蔵区域排熱管に集中して流入し、上へ換気設備室５４における緩衝貯蔵区域第１排熱管４９に流入する。
【００４７】
緩衝貯蔵区域は、オープン自然換気運転モードでは、緩衝貯蔵区域第１排熱管４９の上方の第１エアバルブ９３と緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１の上方の第２エアバルブ９４がいずれも開状態であると同時に、第５エアバルブ９１が閉状態で、第６エアバルブ９２が閉状態であるため、熱空気が第１エアバルブ９３と第２エアバルブ９４を流れて、上へ使用済燃料建屋ルーフ５３まで流れ、緩衝貯蔵区域換気排熱口（５０，５１）から外部環境に排出される。
【００４８】
緩衝貯蔵区域は、オープン強制換気運転モードでは、オープン自然換気運転モードとの主な相違点として、換気設備室５４内での運転制御が異なり、熱空気流が緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ１０から換気設備室５４内の緩衝貯蔵区域第１排熱管４９と緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１に流入した後、第１エアバルブ９３と第２エアバルブ９４がいずれも閉状態であるとともに、第５エアバルブ９１が閉状態で、第６エアバルブ９２が開状態であるため、熱空気流が第１エアバルブ９３と第２エアバルブ９４を通過して上へ使用済燃料建屋ルーフ５３まで流れることができず、緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１からその後部の換気配管に流入するしかない。
【００４９】
また、該モードでは、空気冷却器７３の前後の第３エアバルブ７２と第１９エアバルブ７４がいずれも閉状態、バイパスダクトにおける第４エアバルブ８１が開状態である。熱空気流は、緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１の下部から流出してバイパスダクトに流入し、さらにバイパスエアバルブを経由して後ろに続くダクトに入り、最終的に排熱ファンに流入する。
【００５０】
正常運転期間において、本実施例の３台の緩衝貯蔵区域排熱ファンのうち、２台のみが動作し、残りの１台が予備用である。動作用排熱ファン前後のエアバルブがいずれも開状態で、予備用の排熱ファン前後のエアバルブがいずれも閉状態である。このような２台を使って１台を予備するという設計は、廃熱排出換気システムの運転信頼性と廃熱排出の安全性を向上させることができる。
【００５１】
第１の緩衝貯蔵区域排熱ファン７６と第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン７７が動作することを例とする場合、第１の緩衝貯蔵区域排熱ファン７６の前後の第１２エアバルブ７５と第１３エアバルブ９０、及び第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン７７の前後の第１４エアバルブ７８と第１５エアバルブ８９が、いずれも開状態であり、第３の緩衝貯蔵区域排熱ファン８０の前後の第１６エアバルブ７９と第１７エアバルブ８８が、いずれも閉状態である。
【００５２】
熱空気は、第１の緩衝貯蔵区域排熱ファン７６と第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン７７を流れて昇圧され、第１の緩衝貯蔵区域排熱ファン７６と第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン７７の後ろに設けられたエアバルブを流れた後、使用済燃料の換気設備室５４内の上層換気配管に流入し、上層換気配管内で第６エアバルブ９２に合流する。該モードでは、第５エアバルブ９１が閉状態で、第６エアバルブ９２が開状態であるため、熱空気流は第６エアバルブ９２を流れた後、緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１の上部に流入して、さらに上へ使用済燃料建屋ルーフ５３まで流れて、緩衝貯蔵区域換気排熱口（５０，５１）から外部環境に排出される。
【００５３】
緩衝貯蔵区域は、クローズ強制換気運転モードでは、オープン強制換気運転モードとの主な相違点として、第一、冷空気は、緩衝貯蔵区域冷気吸入口（４１，４３）から緩衝貯蔵区域冷気配管４５に流入するのではなく、換気設備室５４内の緩衝貯蔵区域第１排熱配管４９から緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７に還流し、第二、クローズ換気モードでは、空気冷却器７３の前の第３エアバルブ７２及び後ろの第１９エアバルブ７４がいずれも開状態で、バイパスダクトにおける第４エアバルブ８１が閉状態であり、熱空気流は、緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１の下部から流出して空気冷却器７３に流入し、熱空気流の廃熱が空気冷却器７３内で冷却水に取り除かれ、熱空気流が冷空気に冷却され、その後、冷空気が排熱ファンまで流れ、第三、排熱ファンから流出した冷空気は第３エアバルブ７２に合流し、クローズ換気モードでは、第３エアバルブ７２が開状態で、第４エアバルブ８１が閉状態であり、冷空気は、緩衝貯蔵区域冷気管に流入して緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ７に還流する。
【００５４】
前記一次中間貯蔵区域の上端に、一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３と一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２５が設けられ、前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３と一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２５が一次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板により仕切られ、且つ前記一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２５が前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３の上方に位置する。
【００５５】
前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３の上方に一次中間貯蔵区域冷気配管５７が接続され、前記一次中間貯蔵区域冷気配管５７が前記操作室２０から前記換気設備室５４まで延び、前記操作室２０の壁に前記一次中間貯蔵区域冷気配管５７と連通する一次中間貯蔵区域冷気吸入口（５５，５６）が設けられる。冷気は、前記一次中間貯蔵区域冷気吸入口（５５，５６）から入り、前記一次中間貯蔵区域冷気配管５７を経由して前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３に入り、さらに前記一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３を経由して前記一次中間貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、前記換気遮熱筒５の吸気口から前記換気遮熱筒５に入る。冷気は前記換気遮熱筒５に入った後、前記換気遮熱筒５の長手方向に沿って上へ運動し、最終的に前記換気遮熱筒５の排気口を経由して前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２６内に入る。前記一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２５の上方に一次中間貯蔵区域排熱第１配管が接続され、前記一次中間貯蔵区域排熱第１配管が前記操作室２０から前記換気設備室５４まで延びて、さらに第８エアバルブ９５を介して前記換気設備室５４の天井部の一次中間貯蔵区域換気排熱口と連通する。
【００５６】
同様に、換気遮熱筒５と一次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板との間に密封構造が設けられることで、冷却空気が一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３に流入した後、換気遮熱筒５と一次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板との間の隙間から一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２５にバイパスすることがない。また、明らかなように、該バイパス流量が立坑内の使用済燃料タンクの冷却に不利である。
【００５７】
さらに、前記換気設備室５４内に一次中間貯蔵区域第２排熱配管、一次中間貯蔵区域排熱ファン、及び換気配管が設けられる。前記一次中間貯蔵区域第２排熱配管と換気配管がそれぞれ前記一次中間貯蔵区域第１排熱配管５８に並列接続される。前記一次中間貯蔵区域第２排熱配管が第９エアバルブ９６を介して前記一次中間貯蔵区域換気排熱口と連通し、前記換気配管が前記一次中間貯蔵区域排熱ファンに接続され、前記一次中間貯蔵区域排熱ファンの出口端が、第１０エアバルブと第１１エアバルブを介してそれぞれ前記一次中間貯蔵区域第１排熱配管５８と一次中間貯蔵区域第２排熱配管に接続される。
【００５８】
また、前記一次中間貯蔵区域排熱ファンの入口と出口位置にいずれもエアバルブが設けられてもよい。具体的には、換気配管に接続された一次中間貯蔵区域排熱ファンは３台であり、それぞれ第１の一次中間貯蔵区域排熱ファン８３、第２の一次中間貯蔵区域排熱ファン８４及び第３の一次中間貯蔵区域排熱ファン８６である。第１の一次中間貯蔵区域排熱ファン８３の入口端と出口端にそれぞれ第２０エアバルブ８２と第２１エアバルブ９７が設けられ、第２の一次中間貯蔵区域排熱ファン８４の入口端と出口端にそれぞれ第２２エアバルブ８５と第２３エアバルブ９８が設けられ、第３の一次中間貯蔵区域排熱ファン８６の入口端と出口端にそれぞれ第２４エアバルブ８７と第２５エアバルブ９９が設けられる。
【００５９】
前記第１の一次中間貯蔵区域排熱ファン８３、第２の一次中間貯蔵区域排熱ファン８４、及び第３の一次中間貯蔵区域排熱ファン８６の出口にそれぞれ換気配管が接続され、これらのダクトが換気設備室５４の上層ダクトシステムを構成し、上層ダクトが合流して一次中間貯蔵区域第２排熱配管へ流れ、前記一次中間貯蔵区域第２排熱配管が一次中間貯蔵区域第１排熱配管５８と連通する。前記一次中間貯蔵区域第１排熱配管５８に第８エアバルブ９５が設けられ、前記一次中間貯蔵区域第２排熱配管に第９エアバルブ９６が設けられる。前記第８エアバルブ９５と第９エアバルブ９６は、自然換気システムを制御するために用いられる。第１エアバルブ９３と第２エアバルブ９４の上方の排熱管が一次中間貯蔵区域換気排熱口まで延びる。
【００６０】
好ましくは、一次中間貯蔵区域換気排熱口の数が複数であり、好ましくは、２つであり且つ使用済燃料建屋に対称的に配置され、それにより風向きに関わらず廃熱を効果的に排出できる。また、好ましくは、一次中間貯蔵区域冷気吸入口（５５，５６）の数も複数である。
【００６１】
緩衝貯蔵区域に対応した廃熱排出換気サブシステムは、具体的に２種類の動作モードを含む。
【００６２】
オープン自然換気とオープン強制換気の２種類の運転モードでは、冷気は、一次中間貯蔵区域冷気吸入口（５５，５６）から入り、さらに下へ立坑坑口フロア１９における冷気通過孔１１を通過して、一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３に入る。一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２３内において、冷却空気は、各立坑内の冷気通路に分配されて流入し、換気遮熱筒５の外側に沿って下へ立坑底部まで流れ、さらに換気遮熱筒５の底部の孔から換気遮熱筒５の内側に流入し、換気遮熱筒５内に収納された使用済燃料タンクを冷却し、使用済燃料タンクの発した廃熱を取って熱空気となり、換気遮熱筒５の天井部から一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２５に流入し、ほかの立坑から流出した熱空気と合流した後、一次中間貯蔵区域の一次中間貯蔵区域排熱第１配管に集中して流入し、さらに換気設備室５４の一次中間貯蔵区域排熱第１配管と一次中間貯蔵区域排熱第２配管に流入する。
【００６３】
オープン自然換気運転モードでは、一次中間貯蔵区域排熱第１配管と一次中間貯蔵区域排熱第２配管の上方の第８エアバルブ９５と第９エアバルブ９６がいずれも開状態であるため、熱空気は、第８エアバルブ９５と第９エアバルブ９６を流れて上へ使用済燃料建屋ルーフ５３まで流れ、一次中間貯蔵区域換気排熱口から外部環境に排出される。
【００６４】
一次中間貯蔵区域は、オープン強制換気運転モードでは、オープン自然換気運転モードとの主な相違点として、換気設備室５４内での運転制御が異なり、一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２５から換気設備室５４内の一次中間貯蔵区域排熱第１配管と一次中間貯蔵区域排熱第２配管に流入した後、オープン強制換気運転モードでは、第８エアバルブ９５と第９エアバルブ９６がいずれも閉状態であるため、熱空気流は、第８エアバルブ９５と第９エアバルブ９６を流れて上へ使用済燃料建屋ルーフ５３まで流れることができず、一次中間貯蔵区域排熱第２配管の後部の換気配管から排熱ファンに流入するしかない。
【００６５】
正常運転期間において、本実施例の３台の一次中間貯蔵区域排熱ファンのうち、２台のみが動作し、残りの１台が予備用である。動作用排熱ファン前後のエアバルブがいずれも開状態で、予備用排熱ファン前後のエアバルブがいずれも閉状態である。
【００６６】
第１の一次中間貯蔵区域排熱ファン８３と第２の一次中間貯蔵区域排熱ファン８４が動作することを例とする場合、第１の一次中間貯蔵区域排熱ファン８３の前後の第２０エアバルブ８２と第２１エアバルブ９７、及び第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン７７の前後の第２２エアバルブ８５と第２３エアバルブ９８がいずれも開状態であり、第３の緩衝貯蔵区域排熱ファン８０の前後の第２４エアバルブ８７と第２５エアバルブ９９が閉状態である。
【００６７】
熱空気は、第１の一次中間貯蔵区域排熱ファン８３と第２の一次中間貯蔵区域排熱ファン８４を流れて昇圧され、第１の一次中間貯蔵区域排熱ファン８３と第２の一次中間貯蔵区域排熱ファン８４の後ろに設けられたエアバルブを流れた後、換気設備室５４内の上層換気配管に流入し、上層換気配管内で第１１エアバルブの上部の換気配管に合流し、さらに上へ使用済燃料建屋ルーフ５３まで流れ、一次中間貯蔵区域換気排熱口から外部環境に排出される。
【００６８】
二次中間貯蔵区域の上端に、二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４と二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２６が設けられ、前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４と二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２６が二次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板２２により仕切られ、前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２６が前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４の上方に位置する。
【００６９】
前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４の上方に二次中間貯蔵区域冷気配管６２が接続され、前記二次中間貯蔵区域冷気配管６２が前記操作室２０から前記換気設備室５４まで延び、前記操作室２０の壁に前記二次中間貯蔵区域冷気配管６２と連通する二次中間貯蔵区域冷気吸入口（５９，６０）が設けられる。冷気は前記二次中間貯蔵区域冷気吸入口（５９、６０）から入り、前記二次中間貯蔵区域冷気配管６２を経由して前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４に入り、さらに前記二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４を経由して前記二次中間貯蔵区域内の立坑の冷気通路内に入り、前記換気遮熱筒５の吸気口から前記換気遮熱筒５に入る。冷気、前記換気遮熱筒５に入った後、前記換気遮熱筒５の長手方向に沿って上へ運動し、最終的に前記換気遮熱筒５の排気口を経由して前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２６内に入る。前記二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２６の上方に二次中間貯蔵区域排熱配管６１が接続され、前記二次中間貯蔵区域排熱配管６１が前記操作室２０から前記換気設備室５４まで延びて、さらに第７エアバルブを介して前記換気設備室５４の天井部の二次中間貯蔵区域換気排熱口と連通する。
【００７０】
二次中間貯蔵区域に対応した廃熱排出換気サブシステムにおいて、冷気は、二次中間貯蔵区域冷気吸入口（５９，６０）から二次中間貯蔵区域冷気吸入管に流入し、さらに下へ立坑坑口フロア１９における冷気通過孔１１を流れ通過して、二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４に入る。二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ２４内において、冷却空気は、各立坑内の冷気通路に分配されて流入し、換気遮熱筒５の外側に沿って下へ立坑底部まで流れ、さらに換気遮熱筒５の底部の孔から換気遮熱筒５の内側に流入し、換気遮熱筒５内に収納された使用済燃料タンクを冷却し、使用済燃料タンクの発した廃熱を取って熱空気になり、換気遮熱筒５の天井部から二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ２６に流入し、ほかの立坑から流出した熱空気と合流して二次中間貯蔵区域排熱配管６１に集中して流入し、上へ使用済燃料操作室２０と使用済燃料換気設備室５４内のダクトを流れて使用済燃料建屋ルーフ５３まで流れて、さらに二次中間貯蔵区域換気排熱口から外部環境に排出される。
【００７１】
好ましくは、二次中間貯蔵区域換気排熱口の数が複数であり、好ましく、は２つであり且つ使用済燃料建屋に対称的に配置され、それにより風向きに関わらず廃熱を効果的に排出できる。また、好ましくは二次中間貯蔵区域冷気吸入口（５９，６０）の数も複数である。
【００７２】
本実施例において、好ましくは、緩衝貯蔵区域と一次中間貯蔵区域が第１隔壁２１により仕切られ、一次中間貯蔵区域と二次中間貯蔵区域が第２隔壁２７により仕切られる。さらに、緩衝貯蔵区域、一次中間貯蔵区域及び二次中間貯蔵区域は、それぞれ１つの独立した廃熱排出換気サブシステムに対応し、それにより３つの貯蔵区域廃熱排出換気サブシステムの独立性を確保する。
【００７３】
上記実施例からわかるように、本実施例は係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムによれば、緩衝貯蔵区域のオープン自然換気、オープン強制換気、及びクローズ強制換気の３種類の換気運転モード、一次中間貯蔵区域のオープン自然換気及びオープン強制換気の２種類の運転モード、二次中間貯蔵区域のオープン自然換気運転モードを実現する。３つの貯蔵区域廃熱排出換気サブシステムがいずれもオープン自然換気モードで運転して使用済燃料の廃熱を排出することができるため、使用済燃料の安全性がポンプやファン等の動力設備に依存せずに済み、日常のメンテナンスを減少し、エネルギーを節約するだけでなく、固有の安全性を備える。
【００７４】
さらに、本実施例の緩衝貯蔵区域、一次中間貯蔵区域、及び二次中間貯蔵区域の冷気吸入口と換気排熱口がいずれも使用済燃料建屋の上部に設けられ、地面から１６ｍ以上とすることで、地面の水たまりによる水浸し事故を回避し、使用済燃料タンク換気冷却システムの安全信頼性を効果的に確保する。また、各貯蔵区域の冷気吸入口と換気排熱口の数をそれぞれ２つとすることで、風環境による使用済燃料貯蔵室の各貯蔵区域換気冷却への影響を大幅に軽減させ、廃熱排出の冗長設計要件を満たす。
【００７５】
また、好ましくは前記緩衝貯蔵区域冷気配管４５、緩衝貯蔵区域第１排熱配管４９、緩衝貯蔵区域第２排熱配管７１、一次中間貯蔵区域冷気配管５７、一次中間貯蔵区域排熱第１配管、一次中間貯蔵区域排熱第２配管、二次中間貯蔵区域冷気配管６２、及び二次中間貯蔵区域排熱配管６１がいずれも同一側に設けられる。
【００７６】
本実施例では、一般的に、温度が高い使用済燃料タンクを緩衝貯蔵区域に貯蔵し、一定時間経過して、その温度と放射線量が下がると、二次中間貯蔵区域に移して自然換気によって使用済燃料の廃熱を排出する。
【００７７】
なお、本実施例の緩衝貯蔵区域、一次中間貯蔵区域、及び二次中間貯蔵区域が同一建屋内に設けられたが、実際に、各貯蔵区域がそれぞれ独立して設けられてもよく、各貯蔵区域内の立坑の数も作業要求に応じて調整されてもよい。
【００７８】
また、本実施例の緩衝貯蔵区域のクローズ強制換気冷却システムによって、緩衝貯蔵区域内の温度が高い使用済燃料タンク等の金属設備の腐食速度を効果的に下げ、特に沿岸地域の使用済燃料貯蔵システムの安全性を向上させ、使用済燃料貯蔵室の耐用年数を延ばすことができる。
【００７９】
上記実施形態は、本発明を説明するものであって、本発明を限定するものではない。実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の技術案の精神と範囲を逸脱せずに本発明の技術案に施された様々な組合せ、変更や同等置換はすべて本発明の特許請求の範囲に属すると理解できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムは、使用済燃料建屋内に取り付けられ、プール貯蔵方式で使用済燃料を貯蔵しておく必要がなく、使用済燃料の安全性がポンプ、ファン等の動力設備に依存しないため、日常のメンテナンスを減少し、エネルギーを節約するだけでなく、固有の安全性を備える。また、本発明に係る原子力発電所の使用済燃料乾式貯蔵用の廃熱排出換気システムは、ペブルベッド高温ガス冷却炉原子力発電所の使用済燃料貯蔵施設内の使用済燃料タンクを冷却し、使用済燃料タンクの廃熱を強制換気と自然換気の組み合わせ方式によって外部環境に排出することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１            使用済燃料建屋底板
２            使用済燃料建屋外壁
３            耐震フロア
４            立坑外壁
５            換気遮熱筒
６            立坑ガイドレール
７            緩衝貯蔵区域冷気吸入チャンバ
８            吸入チャンバ冷気口
１０          緩衝貯蔵区域熱気排出チャンバ
１１          冷気通過孔
１２          タンクサポート
１３          タンク温度測定装置
１４          立坑隔壁
１５          温度測定室
１６          地面
１７          中継室
１９          立坑坑口フロア
２０          操作室
２１          第１隔壁
２２          二次中間貯蔵区域冷熱気チャンバ仕切り板
２３          一次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ
２４          二次中間貯蔵区域冷気吸入チャンバ
２５          一次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ
２６          二次中間貯蔵区域熱気排出チャンバ
２７          第２隔壁
２８          立坑用蓋
４１，４３    緩衝貯蔵区域冷気吸入口
４４          支持梁
４５          緩衝貯蔵区域冷気配管
４９          緩衝貯蔵区域第１排熱配管
５０，５１    緩衝貯蔵区域換気排熱口
５２          操作室天井板
５３          使用済燃料建屋ルーフ
５４          換気設備室
５５，５６    一次中間貯蔵区域冷気吸入口
５７          一次中間貯蔵区域冷気配管
５８          一次中間貯蔵区域第１排熱配管
５９，６０    二次中間貯蔵区域冷気吸入口
６１          二次中間貯蔵区域排熱配管
６２          二次中間貯蔵区域冷気配管
６４          第１８エアバルブ
７１          緩衝貯蔵区域第２排熱配管
７２          第３エアバルブ
７３          空気冷却器
７４          第１９エアバルブ
７５          第１２エアバルブ
７６          第１の緩衝貯蔵区域排熱ファン
７７          第２の緩衝貯蔵区域排熱ファン
７８          第１４エアバルブ
７９          第１６エアバルブ
８０          第３の緩衝貯蔵区域排熱ファン
８１          第４エアバルブ
８２          第２０エアバルブ
８３          第１の一次中間貯蔵区域排熱ファン
８４          第２の一次中間貯蔵区域排熱ファン
８５          第２２エアバルブ
８６          第３の一次中間貯蔵区域排熱ファン
８７          第２４エアバルブ
８８          第１７エアバルブ
８９          第１５エアバルブ
９０          第１３エアバルブ
９１          第５エアバルブ
９２          第６エアバルブ
９３          第１エアバルブ
９４          第２エアバルブ
９５          第８エアバルブ
９６          第９エアバルブ
９７          第２１エアバルブ
９８          第２３エアバルブ
９９          第２５エアバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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