(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所の原子炉格納容器分離システムであって、
原子炉格納容器の内部を区画する床板上の、前記床板と前記格納容器の壁との間の環状の隙間に配置され、前記格納容器内の空間どうしを隔離する少なくとも一つの隔離弁と、
環状マニホールドを経由して前記隔離弁に空気を供給する空気供給ユニットと、を備え、
前記隔離弁は前記空間どうしで差圧が発生すると当該空間どうしを接続することが可能であり、
前記隔離弁は、空気膨張方式のシャッター装置であって、膨張時には前記空間どうしで空気環境を隔離し、収縮時には前記空間どうしで空気環境を接続する
ことを特徴とする原子炉格納容器分離システム。
【請求項２】
前記空気膨張方式のシャッター装置が布製である
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項３】
前記空気膨張方式のシャッター装置を構成する布はゴム引き布である
ことを特徴とする請求項２に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項４】
前記床板に取り付けられた支持構造要素を備え、
前記隔離弁が前記支持構造要素に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項５】
複数の隔離弁どうしが、膨張時に互いに緊密に隣接する
ことを特徴とする、請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項６】
複数の隔離弁どうしの間に垂直サービストンネルが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項７】
前記空気供給ユニットは送風ファンまたは送風機である
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項８】
前記空気供給ユニットを少なくとも２つ備える
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項９】
前記空気供給ユニットの空気供給口に逆止弁が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項１０】
前記空間内の気圧を検出する圧力センサーと、
前記圧力センサーが検出した気圧に応じて、前記空気供給ユニットの供給状態を制御する制御ユニットと、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項１１】
前記環状マニホールドは、ノズルを介して、前記空気膨張方式のシャッター装置に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【請求項１２】
前記環状マニホールドは、前記空気膨張方式のシャッター装置内の空気を放出するためのノズルを有している
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所（ＮＰＰ）の安全運転を緊急事態を含む様々な態様で保証する分野に関し、原子力発電所の原子炉格納容器内の空気流の制御を保証することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
電離放射線や他の有害な放射性物質の発生源がある建物や施設では、原則として給排気の換気が行われる。換気は、汚染されていない有人の空間から汚染された無人の空間へ確実に送気するように取り計らわれている。有人の空間に汚染をもたらす可能性のある空気の逆流は許されない。空間どうしの通気口には、当該通気口を通って空気が逆流するのを防ぐために、圧力調整弁が設置されているので、下流側の各空間における気圧は、上流側の各空間における気圧よりも低い。このような建物の壁および天井に設けられた他の開口部には、ドア、シャッター、その他の装置が設置され、閉鎖される。
【０００３】
このように建物の外壁は、建物からの有害物質の放出から環境を保護する密閉容器として機能する。原子炉の建物も同様に設計されている。建物内の圧力が急激に上昇する緊急事態（例えば、爆発、圧力容器、循環パイプラインの破裂など）の場合、爆発波は建物の構内全体に送られるべきである。このようにすれば、建物の１つにのみ事故が局在する場合よりも、壁や天井に加わる全圧が低くなる。
【０００４】
このような原則によれば、原子炉建屋の原子炉建屋は、天井と建物の壁の間に隙間が残され、緊急時にはこの隙間を通って爆風が原子炉建屋の全空間に伝播する。この隙間を通ってスプリンクラーシステムが撒いた水は集水溝に流入する。また、同じ隙間を通って、深刻な事故によって発生した水素が、水素点火器が多数存在するドームまで上昇する。
【０００５】
上記のすべての条件を満たすためには、次の要件を満たす特殊なシャッター装置を隙間に設ける必要がある：
（ａ）ギャップは遮蔽しなければならない。建物内に設置された設備が正常に稼働している場合や建物内の圧力が上昇しない設備の故障の場合には、シャッター装置を閉鎖する必要がある。
（ｂ）シャッター装置は、通常運転中に換気システムが部屋間に発生させる圧力降下に耐えなければならない。
（ｃ）事故の結果、部屋の一つで気圧が上昇したときに、シャッター装置は自動的に開放すべきである。シャッター装置の開放は、建物の天井や外壁に加わる圧力を軽減し、空間全体におけるすべての部屋どうしを連通させることを保証しなければならない。
（ｄ）実際に事故が起こって建物内の圧力が上昇した場合には、シャッター装置が隙間全体にわたって開いて、水素が蓄積する「袋」の形成を排除する必要がある。
（ｅ）シャッター装置が開いている場合には、隙間が小さくならないように、隙間の横断面を塞がないようにしなければならない。
【０００６】
なお、下方の室内に設置された機器の放熱によって、下方の室温が上方の室温内よりもはるかに高くなると、さらなる上昇気流が発生する。このため、強制換気および排気換気システムを用いるだけでは、原子力発電所の通常運転時に、シャッター装置を閉鎖することなく、室内空気環境を確実に隔離することができない。したがって、原子炉格納容器（以下、単に「格納容器」という。）のための格納容器分離システムの作成は、通常運転中の格納室の空気環境の隔離と、格納室の１つで重大な事故    が発生したときに部屋どうしの連通を確実にすることが重要である。
【０００７】
この問題を解決するために、今日まで様々な技術的解決法が使用されてきた。
【０００８】
先進的な水冷式原子炉の格納容器が知られている（特許文献１）。この格納容器は、封じ込め区域の１つに事故を局在化させるような仕方で区切られた複数の封じ込め区域に分割されている。この場合、区画隔壁は、封じ込め区域と同じ強度および断熱特性で作られる。この解決法の利点は、封じ込め区域のうちの１つに事故が発生した場合に、残りの封じ込め区域に安全な放射線環境を提供することである。しかしながら、この解決策には、封じ込め区域の1つのみに圧力が集中するために格納容器の壁に対する圧力が増加したり、当該区域に爆発する危険がある水素が蓄積されたりするという明らかな欠点がある。
【０００９】
破裂膜を使用した公既知技術の解決策もある。原子力発電所の格納容器に用いるシャッター装置である（特許文献２）。このシャッター装置は、格納容器を二つの区域に分割する気密な仕切りであって、一方の区域に原子炉圧力容器並びに一次冷却回路が配設され、他方の区域は通常運転時には作業員がアクセス可能な有人区域になっている。この気密な仕切りは複数のバイパス経路を有しており、このバイパス経路は、破裂膜を有する部品か、または圧力低下によって始動する破裂弁によって閉鎖される。
【００１０】
本発明に最も近い従来技術は、受動冷却式の原子炉である（特許文献３）。この従来技術では、鋼製格納容器が２つの部分に分割される。下部には加圧水型原子炉が収容され、上部は制御室になっている。２つの部分は仕切りで互いに隔離されており、当該仕切りは重篤な事故で発生する特定幅の圧力低下に始動する破裂弁を備えている。当該破裂弁が始動すると、２つの部分が連通し、重篤事故が起こっている間、圧力が軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第０９５０２１４２号、２００６年１月２１日公開
【特許文献２】出願ＰＣＴ／ＥＰ／２００７／０００５７２、２００７年９月１３日公開
【特許文献３】欧州特許第０４７６５６３号、１９９２年３月２５日公開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
最後の２つの解決策によれば、事故に起因して大きな圧力降下が生じた場合に上部および下部の空気環境を即座に連通させるので、格納容器内の圧力を減少させ、格納容器内の蒸気-気体混合物のさらなる対流を確実にして、水素の蓄積を防ぐことが可能になる。しかしながら、これらの解決策にはいくつかの欠点がある。特に、一方の側で圧力が徐々に増加すると、そのような装置は始動したとしても、その始動は著しく遅くなる。さらに、破裂膜は、破裂した際に、一方の部分から他方の部分へ連通する通気路の断面が比較的小さくならざるを得ない。その上さらに、封じ込め区域の１つの領域で急激な圧力降下があると、この区域に近い破裂膜のみが破裂し、残りは閉じたままで破裂しないので、閉鎖されたままの区域に水素が蓄積したり、蒸気とガスの混合気体の対流や、スプリンクラーシステムの動作を阻害したりすることになる。それに何よりも、破裂板には、圧力が加わる方向に依存して破裂に寄与する圧力が変動するという欠点がある。上記の従来技術においては、事故時に下部において圧力過剰になる場合が想定されているが、格納容器分離システム、例えば、有人区域よりも上部において圧力が過剰になる事故も発生し得る。しかしながら、格納容器の下方レベルで圧力過剰になる事故も知られている。破裂後、破裂板や破裂膜は、取り外して交換しなければ、格納容器内における空気環境の分離に再使用することはできない。これらの要因はいずれも、原子力発電所の安全な操業に悪影響を及ぼす。
【００１３】
本発明は、本発明は、格納容器内で事故が発生した場合に、通気路断面をより広くするとともに、格納容器の全周に亘って格納容器全体に空間を設けることによって、通常運転時においても緊急時においても原子力発電所の操業安全性を強化することができる原子力発電所のための原子炉格納容器分離システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の技術的な結果は、格納容器内で事故が発生した場合に、通気路断面をより広くするとともに、格納容器の全周に亘って格納容器全体に空間を設けることによって、通常運転時においても緊急時においても原子力発電所の操業安全性を強化することである。
【００１５】
技術的な結果は、原子力発電所用の格納容器分離システムを導入し、格納容器を複数の隔離した部屋に分離することによって達成される。このシステムは、以下の構成要素と機能とからなっており、部屋どうしを分割する天井に設置されるとともに、天井と格納壁との間の環状隙間に配置される。このシステムは、格納容器の部屋どうしの空気環境の絶縁を保証する隔離弁を少なくとも１つの備えるとともに、発生し得る圧力低下に従って、格納容器の部屋どうしの空気環境を接続するように構成されている。更に、このシステムは環状マニホールドに接続された空気供給ユニットを備えている。環状マニホールドは格納容器分離システムの各弁と接続されている。ここで、各弁は空気膨張方式のシャッター装置であって、膨張時には格納容器内の空気環境を絶縁し、収縮時には空気環境を接続することを目的として設計されている。
【００１６】
各弁は、布製の空気膨張方式のシャッター装置であるのが好ましい。
【００１７】
ゴム引き布を用いたシャッター装置であればなお好適である。空気膨張方式のシャッター装置どうしを互いに隣接して配設するのが望ましい。また、格納容器分離システムに、部屋どうしの間の天井に取り付けた支持構造要素を設けてもよく、当該支持構造要素に空気膨張方式のシャッター装置を取り付けてもよい。
【００１８】
空気膨張方式のシャッター装置どうしの間に垂直方向のサービストンネルを配置すれば合理的である。
【００１９】
好ましくは、空気供給ユニットは送風ファンまたは送風機として設計される。
【００２０】
格納容器を分離するシステムには、少なくとも２つの空気供給ユニットを設けることが推奨される。
【００２１】
空気供給ユニットの出口に逆止弁を設置することを推奨する。
【００２２】
格納容器分離システムにおいては、様々な格納場所に配置された圧力センサーと、それらに接続された制御ユニットとを空気供給ユニットに接続することが合理的である。
【００２３】
環状マニホールドには連続運転の圧力調整ノズルを設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の利点は、格納容器分離システムに環状マニホールドに接続された空気供給ユニットを備え、環状マニホールドを更に弁に接続することによって、通常モードと非常モードの両方で原子力発電所の運転の安全性を高めることである。弁は、布製の空気膨張方式のシャッター装置として設計され、膨張時には格納容器内の空気環境を遮断し、収縮時には格納容器内の部屋どうしの空気環境を接続する。格納容器分離システムは、格納容器内の互いに環境放射線が異なっている部屋どうしを隔離することによって、通常運転モードでの放射線安全性レベルを高めることができる。緊急時には、衝撃波が布製のシャッター装置を通過して、圧力が低い方の部屋へ向かってシャッター装置を撓める。これは、格納容器の壁に加わる圧力を軽減する助けとなる。事故後は、シャッター装置は収縮する。格納容器分離システムは、施設どうしの隙間を完全に閉鎖して、事故後に危険な爆発生成物を確実に対流させ、均一に拡散させる。空気膨張方式のシャッター装置の材料としてゴム引き布を用いれば、ゴム引き布は通常運転時に生じうる汚染からシャッター装置を保護するとともに、シャッター装置を重くするので、原子力発電所の操業安全性を高めることができる。空気膨張方式のシャッター装置を互いに隣接させたり、垂直サービストンネルに隣接させたりすれば、互いに環境放射線が異なっている施設どうしの遮断性が向上するので、通常運転モードでの原子力発電所の操業安全性を高めることができる。
【００２５】
空気供給ユニットとして送風ファンまたは送風機を用いれば、格納容器内のプロセスに依存することなく空気供給ユニットを機能させることができるので、原子力発電所の操業安全性を高めることができる。少なくとも２つの空気供給ユニットを用いれば、冗長な空気供給ユニットを有することになるので、原子力発電所の操業安全性を向上させることができる。空気供給ユニットの出口に逆止め弁を導入すれば、当該空気供給ユニットを予備用として機能させ、通常運転モードで空気膨張方式のシャッター装置内の圧力を維持することができるので、原子力発電所の安全に操業させることができる。格納容器分離システムに、格納容器のさまざまな区域に配置された圧力センサーと、空気供給ユニットに接続された制御モジュールを追加すれば、格納容器内の圧力が上昇した際に空気供給ユニットを停止させて、空気膨張方式のシャッター装置を収縮させ、環状の隙間を完全に開放するので、原子力発電所の操業安全性を向上させることができる。環状マニホールドに圧力調整ノズルを追加して連続運転させれば、シャッター装置からの空気の放出を加速し、環状の隙間の開口を即座に開放するので、緊急時における原子力発電所の操業安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、好ましい実施形態における原子力発電所の格納容器分離システムの概略図を示し、同図には床板３に取り付けられている支持構造要素に配設された空気膨張方式のシャッター装置１が含まれており、床板３に設置された送風機６に接続された環状マニホールド２にシャッター装置が接続され、空気膨張方式のシャッター装置１には空気が充填され、床板３と格納容器の壁４との間の環状の隙間５を閉鎖するように設計されている。
【図２】図２は、支持構造要素に取り付けられ、パイプを用いて環状マニホールド２に接続されている空気膨張方式のシャッター装置１の好ましい実施形態を示し、同図ではシャッター装置はオン状態になっている。
【図３】図３は、通常運転モードの格納容器分離システムの断面を示し、格納容器分離システムは、床板３と環状の隙間５内の格納容器の壁４との間に設置されており、環状マニホールド２に接続された空気膨張方式のシャッター装置１を含み、環状の隙間５は空気膨張方式のシャッター装置１によって完全に閉鎖されている。
【図４】図４は、衝撃波が通過する瞬間の格納容器分離システムの断面を示し、格納容器分離システムは、床板３と環状の隙間５内の格納容器の壁４との間に設置されており、環状マニホールド２に接続された空気膨張方式のシャッター装置１を含み、環状の隙間５は下方の施設における圧力低下に起因する衝撃波によって部分的に開放されている。
【図５】図５は、空気膨張方式のシャッター装置１が収縮した後の格納容器分離システムの断面を示し、格納容器分離システムは、床板３と環状の隙間５内の格納容器の壁４との間に設置されており、環状マニホールド２に接続された空気膨張方式のシャッター装置１を含み、環状の隙間１は完全に開放されている。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
好ましい実施形態に係る原子力発電所の格納容器分離システムは、格納容器内の空間（部屋）どうしを互いに分離する床板３と、格納容器の壁４との間の環状の隙間５に位置する格納容器分離パッケージを備えている。格納容器分離パッケージは、相互に緊密に隣接する空気膨張方式のシャッター装置１からなり、これにより、通常動作中に環状の隙間５を完全に閉鎖することができる。
【００２８】
空気膨張方式のシャッター装置１は、格納容器の空間どうしを互いに分離する床板３に取り付けられた支持構造に設置される。この空気膨張方式のシャッター装置１はパイプを介して環状マニホールド２に接続されており、これを経由して空気供給ユニットからシャッター装置へ空気が供給される。空気供給ユニットは、好ましい実施形態では、２つの送風ファン６からなり、その一方は環状マニホールド２に空気を供給し、他方は予備である。なお、送風ファンには、予備の送風ファンを経由して空気が逆流しないように、いずれも逆止弁が装備されている。格納容器分離システムはまた格納容器のさまざまな区域に配置された圧力センサー（図示せず）に接続された制御ユニット（図示せず）を含む。
【００２９】
本発明の一実施形態では、独立の送風ファン６を使用する代わりに、格納容器の標準換気システムに環状マニホールド２を接続してもよい。
【００３０】
好ましい実施形態における原子力発電所の格納容器分離システムは、以下のように動作する。通常の運転では、送風ファン６の１つが逆止弁を介して環状マニホールド２に圧力を注入する。これにより、図３に示すように、空気膨張方式のシャッター装置１が空気で満たされ、床板３と格納容器の壁４との間の環状の隙間５が完全に閉鎖される。したがって、上部空間は、環境放射線が高い下部空間から完全に隔離されており、原子力発電所員は、上部空間内に配置されたユニットおよび装置を点検するために立ち入ることができる。試算によると、下部空間から上部空間を確実に隔離するためには、環状の隙間５を９５％閉鎖すれば十分であり、この場合には、強制換気および排気換気システムを用いて、下部空間から上部空間への上昇気流を阻止するに足るだけの圧力低下を空間どうしの間で生じさせることができる。システム制御モジュールは、格納容器内に設置された圧力センサーのデータを監視する。送風機６の１つが故障すると、制御モジュールは、第２の送風機６を動作させて、環状の隙間５を完全に閉鎖させ、これにより、原子力発電所員は、放射能災害にさらされることなく、故障した送風機６を現場で修理することができる。
【００３１】
例えば、格納容器の下方の区域で加圧水供給パイプラインが破裂する等の重大な事故が発生した場合、水素を含むガス−蒸気混合物の高圧区域ができて、衝撃波を発生させると、この衝撃波は、図４に示すように、環状の隙間５の一部で空気膨張方式のシャッター装置１を突破する。これは、空気膨張方式のシャッター装置１が布製であり、その結果、柔軟で衝撃波を受けて撓み易いために、可能になっている。したがって、衝撃波は格納容器の両空間に分配され、格納容器４の壁の負荷が低減される。同時に、圧力センサーが圧力の急激な上昇を示すと、制御モジュールは両方の送風機６を停止させる。実際には、格納容器内の圧力がいわゆる設定圧力である０.１２９ＭＰａを超えると、すべての電気システムが停止され、自動的に送風機６もまた停止する。原子力発電所の標準的な換気システムを格納容器分離システムへ空気を供給するために使用する変形例では、上述の圧力上昇に従って当該換気システムも停止する.その結果、格納容器の全周に沿って配置された空気膨張方式のシャッター装置１が収縮して垂直姿勢に戻り、図５に示すように、環状の隙間５を完全に開放する。好ましい実施形態では、空気膨張方式のシャッター装置１は、送風ファン６からの空気供給がなくなり次第、布の細孔を通して瞬時に収縮できるように布で作られている。これにより、格納容器の全体に亘って、水素濃度とガス−蒸気混合物の圧力とがいずれも均一に分布するように保証され、格納容器の壁４が保護され、損傷を免れる。さらに、格納容器のドームの下に位置するスプリンクラーシステムが撒いた水は、開いた環状の隙間５を通って直接、格納容器の集水タンクに流入する。
【００３２】
重大事故を局在化し、その結果を排除した後、環状の隙間５は送風ファン６を動作させることによって迅速に閉鎖することができる。これにより、原子力発電所の格納容器の情報の有人施設を放射能放出源から隔離し、この隔離によって可能な限り最短時間で通常運転に復帰させることができる。
【００３３】
本発明の一実施形態では、環状マニホールドに、空気を格納容器中に連続的に放出するためのノズルを設けてもよい。この場合、送風ファン６を動作させることによって生成された圧力は、空気膨張方式のシャッター装置１を膨張状態に保つのに十分であり、過酷な事故により送風ファン６が停止されると、空気膨張方式のシャッター装置１が収縮して、このノズルを通して空気が放出される。連続排気するためのパイプは、本発明の実施のために不可欠ではないが、空気膨張方式のシャッター装置１からの排気を著しく加速し、それによって環状の隙間５の開放を著しく促進する。本発明のさらに別の実施形態では、圧力低下時や格納容器内の圧力が設定値に達したときに制御モジュールからのコマンドによって始動する空気抜きノズルを使用することも可能である。
【００３４】
格納容器分離システムに空気を供給するためには、送風ファンや送風機６を用いる方が、原子力発電所の標準的な換気システムを使用するよりも好ましい。なぜなら、格納容器分離システムの動作が格納容器内の環境要因から独立していることを保証するからである。
【００３５】
好ましい実施形態では、格納容器分離システムは、いくつかの空気膨張方式のシャッター装置１の間に垂直サービストンネルを配置してもよい。
【００３６】
空気膨張方式の布製シャッター装置１の代わりに金属製のシャッター装置を使用することは可能ですが、このオプションにはいくつかの欠点があります。特に、金属ゲートは重く、圧力衝撃波を確実に伝達するためには、ヒンジ付きカーテンを含む複雑な装置が必要であり、その信頼性に影響を与える。
【００３７】
空気膨張方式の布製シャッター装置１の寿命が原子力発電所の寿命よりも短くてもよいと仮定して、空気膨張方式のシャッター装置１は可能な限り迅速に交換されるように設計されている。工場版は空気膨張方式の布製シャッター装置１を含み、シャッター装置１は全システムを支持基盤に設置するための支持構造に取り付けられ、シャッター装置１は支持構造に２つのピンで固定される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
原子力発電所の分離タンク格納システムは、通常運転モードと重大事故モードの両方で安全性を高めることを可能にし、あらゆる種類の原子力発電所格納容器に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…スライダー
２…環状マニホールド
３…オーバーラップ
４…格納容器の壁
５…環状の隙間
６…送風機
【図１】
0006705920.tif 000002
【図２】
0006705920.tif 000003
【図３】
0006705920.tif 000004
【図４】
0006705920.tif 000005
【図５】
0006705920.tif 000006