(57)【要約】【課題】事故時にオペレーティングフロアが放射能汚染状態にされてしまう確率を低く抑えることができるようにした原子炉建屋の排気処理設備を提供すること。【解決手段】オペレーティングフロア床部２により、原子炉建屋下部階３とオペレーティングフロア領域４を気密に分離した原子炉二次格納施設１において、排気ダクト８、９と排気隔離ダンパ１０、１１からなる換気系と、排気管１６、１７と排気弁１８、１９、フィルタ２０、それに排気ファン２１からなる非常用ガス処理系を夫々原子炉建屋下部階３とオペレーティングフロア領域４に独立に設け、オペフロ領域４が放射能汚染状態にされてしまうのが、オペフロ領域４で実際に放射能汚染が発生したときだけに限定できるようにしたもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉建屋のオペレーティングフロアと、該オペレーティングフロアの下にある原子炉建屋下部階を気密に区画した原子炉建屋において、
前記オペレーティングフロアの換気空調系と非常ガス排気系を、前記原子炉建屋下部階の換気空調系と非常ガス排気系とは夫々独立に設け、
前記オペレーティングフロアの換気空調と非常ガス排気が、前記原子炉建屋下部階の換気空調と非常ガス排気と独立して制御できるように構成したことを特徴とする原子炉建屋の排気処理設備。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記オペレーティングフロアと前記原子炉建屋下部階に夫々個別に放射線モニタが設けられていることを特徴とする原子炉建屋の排気処理設備。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、
前記オペレーティングフロアに設けられている放射線モニタの信号により、前記オペレーティングフロアの非常ガス排気系を動作させると共に、前記オペレーティングフロア及び前記原子炉建屋下部階の換気空調系を停止させ、
前記原子炉建屋下部階に設けられている放射線モニタの信号又は冷却材喪失事故信号により、前記原子炉建屋下部階の非常ガス排気系を動作させると共に、前記オペレーティングフロア及び前記原子炉建屋下部階の換気空調系を停止させることを特徴とする原子炉建屋の排気処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オペレーティングフロアを備えた原子炉二次格納施設に係り、特に原子炉建屋下部階をオペレーティングフロアから気密に独立分離させた原子炉建屋における排気処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉プラントには原子炉二次格納施設と呼ばれる建屋があるが、これは、原子炉が備えられている原子炉一次格納施設を収容し、原子炉に事故が発生したとき、施設内に放射能を閉じ込めるための気密設備である。
【０００３】
ここで想定している原子炉の事故とは、定期点検中の燃料集合体の落下等によるオペレーティングフロア内での放射性物質の露出や、原子炉冷却材喪失による原子炉一次格納施設内から原子炉建屋への放射性物質の漏えい、それに原子炉建屋下部階での放射性物質の漏えいなどのことを指す。
【０００４】
ところで、この二次格納施設も、原子炉の定期検査中は、原子炉一次格納施設も含めて、ほぼ開放状態にされてしまう。そこで、このことを考慮して、一次格納施設を収容するだけではなく、オペレーティングフロアとよばれている作業領域も二次格納施設の一部として、外部から気密に構成する方法が従来からとられている。
【０００５】
そして、このことを前提として、事故時に、二次格納施設内で発生する例えばヨウ素などの放射性物質を除去し、且つ、事故時には、当該施設内の雰囲気を負圧に維持するため、従来から非常用ガス処理施設が備えられている。
【０００６】
ところで、この非常用ガス処理施設は、通常、事故の種別に関係無く、原子炉水位の低下とドライウェル圧力の上昇により発生されるＬＯＣＡ信号（原子炉冷却材喪失事故発生信号）が現われたときと、原子炉建屋排気放射能のモニタ値が上昇したとき作動し、二次格納施設全域の排気を行う。
【０００７】
このとき、複数の原子炉施設を共用のオペレーティングフロアで運用する方法が従来から知られているが、ここで、共有のオペレーティングフロアを原子炉二次格納施設から気密構造にして分離し、共用のオペレーティングフロアを独立した格納施設とする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、複数の原子炉二次格納施設が隣接している原子炉複合建屋における非常用ガス処理設備においては、隣接する原子炉二次格納施設間の雰囲気圧力の差を計測して、事故が発生した原子炉の二次格納施設内の雰囲気圧力を、隣接する他の原子炉二次格納施設内の雰囲気圧力より低く保つ方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
更に、従来技術では、複数の原子炉施設に対して、各原子炉二次格納施設に共用の非常用ガス処理設備を設置する方法についても提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−６８５８８号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−３１６９１号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平９−２５７９９１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、事故時における放射能汚染区域の限定に配慮がされているとはいえず、事故時にオペレーティングフロアが放射能汚染状態にされてしまう確率の高さに問題があった。
【００１４】
従来技術では、点検中の燃料集合体の落下などによるオペレーティングフロアへの放射性物質の放出や、原子炉冷却材喪失時における原子炉一次格納施設内から原子炉建屋への放射性物質の漏えい、それに原子炉建屋下部階での放射性物質の漏えいの何れの場合においても、二次格納施設全域が全て汚染されたものと看做して非常用ガス処理施設を作動させており、このため、事故時、高い確率でオペレーティングフロアが放射能汚染状態にされてしまうという問題が生じてしまうのである。
【００１５】
本発明の目的は、事故時にオペレーティングフロアが放射能汚染状態にされてしまう確率を低く抑えることができるようにした原子炉建屋の排気処理設備を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、原子炉建屋のオペレーティングフロアと、該オペレーティングフロアの下にある原子炉建屋下部階を気密に区画した原子炉建屋において、前記オペレーティングフロアの換気空調系と非常ガス排気系を、前記原子炉建屋下部階の換気空調系と非常ガス排気系とは夫々独立に設け、前記オペレーティングフロアの換気空調と非常ガス排気が、前記原子炉建屋下部階の換気空調と非常ガス排気と独立して制御できるようにして達成される。
【００１７】
このとき、前記オペレーティングフロアと前記原子炉建屋下部階に夫々個別に放射線モニタが設けられていることによっても上記目的が達成できる。
【００１８】
更にこのとき、前記オペレーティングフロアに設けられている放射線モニタの信号により、前記オペレーティングフロアの非常ガス排気系を動作させると共に、前記オペレーティングフロア及び前記原子炉建屋下部階の換気空調系を停止させ、前記原子炉建屋下部階に設けられている放射線モニタの信号又は冷却材喪失事故信号により、前記原子炉建屋下部階の非常ガス排気系を動作させると共に、前記オペレーティングフロア及び前記原子炉建屋下部階の換気空調系を停止させることによっても上記目的が達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る原子炉建屋の排気処理設備について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態で、この図において、１が二次格納施設で、外界に対して気密に作られ、この状態で、図示してない原子炉建屋の中に設置され、更に、その内部は、オペレーティングフロア床部２により上下に気密に区画されている。
【００２１】
これにより、二次格納施設１の下部には原子炉建屋下部階３が、そして上部にはオペレーティングフロア領域４が相互に気密を保って形成され、夫々が格納施設としての機能を独立して持つようにしてある。
【００２２】
ここで、単にオペレーティングフロアといった場合、一般にはオペレーティングフロア＝作業領域を意味するが、ここでは、オペレーティングフロア床部２とオペレーティングフロア領域４を分けて説明する。
【００２３】
なお、以下、オペレーティングフロアをオペフロと略記することにし、このため、以下の記載では、オペレーティングフロア床部２はオペフロ床部２となり、オペレーティングフロア領域４はオペフロ領域４となる。
【００２４】
従って、以上の結果、この二次格納施設１は、原子炉建屋下部階３内にコンクリート部５とライナ部６からなる原子炉一次格納施設を収容した上で、この原子炉一次格納施設をオペフロ領域４と共に包んだ境界構造物（バウンダリー）を形成していることになる。
【００２５】
そして、コンクリート部５とライナ部６からなる原子炉一次格納施設の内部７には、図示してないが、圧力容器に収納された炉心部を主要部とする原子炉が設置されている。なお、ここでは、沸騰水型の原子炉を想定している。
【００２６】
このように、各々が独立した格納施設としての機能を有している原子炉建屋下部階３とオペフロ領域４には、換気空調系の排気ダクト８、９が夫々独立に設けてあり、これらのダクトは換気空調系の排気隔離ダンパ１０、１１を介して排気タワー１２に連通されている。
【００２７】
このとき、これらの排気ダクト８、９には、各々放射性物質濃度を測定する放射線モニタ１３、１４が設けてあり、これにより排気ダクト８、９を流れている排気中の放射能レベルが連続的に監視され、検出された放射能値が予め設定してある所定の閾値を越えたとき、各々から検出信号ａ、ｂが発生されるようになっている。
【００２８】
更に、これら原子炉建屋下部階３とオペフロ領域４には、非常ガス排気処理系の排気管１６、１７が夫々独立に設けてあり、これらの排気管１６、１７は夫々の非常ガス排気処理系の排気弁１８、１９を介して非常ガス処理系のフィルタ２０に共通に接続され、この後、非常ガス処理系の排気ファン２１を介して排気タワー１２に連通される。
【００２９】
また、このとき、排気隔離ダンパ１０、１１の開閉操作と排気弁１８、１９の開閉操作、それに排気ファン２１の運転と停止は、何れも制御装置１５により制御されるようになっており、このため、制御装置１５には、図示のように、放射線モニタ１３、１４から検出信号ａ、ｂが入力されている。
【００３０】
ここで、制御装置１５は、例えばマイコンなどの処理装置を備え、これには、図示してないが、所定の操作信号と上記したＬＯＣＡ信号が入力されるようになっている。そして、このときの所定の操作信号は、これも図示してないモードスイッチから入力されるようになっている。
【００３１】
なお、このＬＯＣＡ信号とは、原子炉水位が低下したときと、ドライウェル圧力が上昇したとき発生される信号、つまり上記した原子炉冷却材喪失事故発生信号のことである。
【００３２】
次に、この実施形態の動作について説明すると、ここで、モードスイッチは、「運転」、「起動」、「停止」、「燃料取替」の各モードに切換え操作できるようになっている。
【００３３】
そこで、いま、モードスイッチの切換モードが、「運転」又は「起動」になっていたとする。
【００３４】
ここで、まず、ＬＯＣＡ信号と検出信号ａ、ｂの何れも入力されていなかったとすると、このとき制御装置１５は、換気空調系の隔離ダンパ１０、１１は開放させておき、排気弁１８、１９は閉鎖させておく。また、排気ファン２１は停止させたままとする。
【００３５】
次に、ここで、ＬＯＣＡ信号と検出信号ａの少なくとも一方が制御装置１５に入力され、一方、検出信号ｂは入力されなかったとする。そうすると、このときは、少なくともオペフロ領域４内での放射性物質の露出などによる事故は発生していないことを意味する。
【００３６】
そこで、制御装置１５は、換気空調系の隔離ダンパ１０、１１を閉鎖させると共に、非常用ガス処理系の排気弁１８だけを開放させ、更に排気ファン２１を起動させる。
【００３７】
この結果、原子炉建屋下部階３は、排気ファン２１の働きにより、隣接エリアであるオペフロ領域４に対して負圧に維持されると共に、排気はフィルタ２０により放射性物質が処理されたあと排気タワー１２から大気中に排出されることになり、従って、放射能漏れの虞れを未然に防ぐことができる。
【００３８】
次に、今度は、放射線モニタ１４の検出信号ｂが制御装置１５に入力されたとする。そうすると、このときは、とにかくオペフロ領域４に放射性物質の露出などによる事故が発生したことを意味する。
【００３９】
そこで、制御装置１５は、換気空調系の隔離ダンパ１０、１１を閉鎖させると共に、今度は排気弁１８だけではなく、排気弁１９も開放させ、排気ファン２１を起動させる。
【００４０】
この操作により、今度は原子炉建屋下部階３だけではなく、オペフロ領域４も隣接領域に対して負圧に維持され、排気はフィルタ２０により放射性物質が処理された後、排気タワー１２から大気中に排出されることになり、従って、このときも、放射能漏れの虞れを未然に防ぐことができる。
【００４１】
一方、モードスイッチが「停止」、又は「燃料取替」になっていたとする。そうすると、この場合は、ウェルカバーが開放されていて、オペフロ領域と二次格納施設１の中で、原子炉建屋下部階３（一次格納施設）とオペフロ領域４の分離が成立していない可能性がある。
【００４２】
そこで、このとき、制御装置１５は、検出信号ａ、ｂの少なくとも一方が入力されたとき、隔離ダンパ１０、１１を閉鎖させると共に、排気弁１８と排気弁１９の双方を開放し、排気ファン２１を起動させる。
【００４３】
また、このとき、すなわちモードスイッチが「停止」、又は「燃料取替」となっていたときは、原子炉は運転されていないことを意味するので、原子炉冷却材喪失事故の発生を考慮する必要がない。そこで、このときは、制御装置１５はＬＯＣＡ信号を無視し、これにより非常用ガス処理系を作動させることはない。
【００４４】
この操作により、原子炉が停止され、燃料取替が行なわれているときでも、原子炉建屋下部階３とオペフロ領域４の少なくとも一方で、排気中の放射線濃度が限度を越えたときは、これら原子炉建屋下部階３とオペフロ領域４の双方が外界から負圧に維持され、排気はフィルタ２０により放射性物質が処理された後、排気タワー１２から大気中に排出されるようになり、よって、このときも、放射能漏れの虞れを未然に防ぐことができる。
【００４５】
従って、この図１の実施形態によれば、オペフロ領域４が放射能汚染状態にされてしまうのは、オペフロ領域４が実際に放射能で汚染されたときに限定されることになり、この結果、オペフロ領域４が放射能汚染状態にされてしまう確率を低く抑えることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態について、図２により説明すると、この第２の実施形態は、図１の実施形態において、更に排気ファン２２とフィルタ２３を追加し、非常用ガス処理設備を全て独立にしたものである。
【００４７】
ここで追加された排気ファン２２は、制御装置１５によりオペフロ領域４側の排気弁１９の開閉に連動して制御され、排気弁１９を開放させる信号が現われたとき起動され、フィルタ２３により放射性物質が処理された排気を排気タワー１２から大気中に排出させる働きをするが、これ以外の動作は、図１の実施形態のときと同じである。
【００４８】
従って、この図２の実施形態によっても、オペフロ領域４が放射能汚染状態にされてしまうのは、オペフロ領域４が実際に放射能で汚染されたときに限定されるので、オペフロ領域４が放射能汚染状態にされてしまう確率を低く抑えることができる。
【００４９】
ところで、以上の実施形態では、原子炉施設が単独で設置されている場合を対象としているが、本発明は、複数の原子炉施設でオペフロを共用するようにした場合にも適用することができる。
【００５０】
ここで、図３は、２棟の原子炉施設が１棟のオペフロ領域４を共有している場合の本発明の一実施形態で、各原子炉施設（オペフロを除く）の設備は夫々図２の単独の場合と同じで、一方については符号（数字）に添字Ａを付し、他方については添字Ｂを付して区別してある。
【００５１】
そして、この図３では、隔離ダンパ１０、１１など換気空調系の設備は省略して描いてあり、制御装置１５も省略して描かれているが、実際には夫々必要なことは言うまでもない。
【００５２】
この図３の実施形態の場合、双方の原子炉のモードスイッチが「運転」、「起動」となっている場合は３系統の非常用ガス処理設備は独立に作動し、一方の原子炉のモードスイッチが「停止」、「燃料取替」となっている場合には、該当する原子炉建屋下部階３Ａ（又は３Ｂ）及びオペフロ領域４の非常用ガス処理設備が作動する。
【００５３】
そして、双方の原子炉のモードスイッチが「停止」、「燃料取替」となっている場合には、３系統の非常用ガス処理設備が全て作動することになる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、原子炉建屋に事故が発生した場合でも、オペフロ領域に事故が発生していないときには、汚染がオペフロ領域にまで広がってしまうのを防えておくことができ、この結果、本発明によれば、汚染区域を従来よりも狭い範囲に抑えることができる。
【００５５】
具体的な例として、被ばく評価に関して重要な意味を持つ原子炉冷却材喪失事故に際しても、本発明によれば、放射性物質を厚いコンクリートに覆われたオペフロ床部の下部のエリアに閉じ込めたままにできる。
【００５６】
この結果、本発明によれば、周辺区域での被ばくに大きな影響をもつスカイシャイン線が大幅に低減でき、周辺監視区域、敷地境界における被ばくの低減に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子炉建屋の排気処理設備の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る原子炉建屋の排気処理設備の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る原子炉建屋の排気処理設備の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  原子炉二次格納施設
２  オペフロ床部（オペレーティングフロア床部）
３  原子炉建屋下部階
４  オペフロ領域（オペレーティングフロア領域）
５  原子炉格納容器のコンクリート部
６  原子炉格納容器のライナ部
７  原子炉一次格納施設の内部
８、９  排気ダクト（排気空調系）
１０、１１  排気隔離ダンパ（排気空調系）
１２  排気タワー
１３、１４  放射線モニタ
１５  制御装置
１６、１７  排気管（非常ガス処理系）
１８、１９  排気弁（非常ガス処理系）
２０  フィルタ（非常ガス処理系）
２１、２２  排気ファン（非常ガス処理系）
２３  フィルタ（非常ガス処理系）
【図１】
2005043131.tif 000003
【図２】
2005043131.tif 000004
【図３】
2005043131.tif 000005