(57)【要約】      （修正有）【課題】消費電力を抑制して被災時の電力の制限された状況下でも好適に使用することができる雰囲気監視システムおよび雰囲気監視方法を提供する。【解決手段】内部空間が放射能汚染されうる収容体５１の内部空間の雰囲気を採取する採取管１２と、採取管１２に設置されて雰囲気を採取管１２に送り込む採取ポンプと、採取管１２に設置されて雰囲気を除湿する除湿部１４と、採取管１２に設置されて除湿された雰囲気における特定のガスの濃度を計測するガス濃度計と、ガス濃度計に流入する除湿された雰囲気の圧力、温度および流入量の少なくともいずれかを調節する調節系と、を備え、除湿部１４は、調節系およびガス濃度計を含む計測系よりも収容体５１に近くて放射線量が多くなると予想される高警戒区域に計測系とは分離して配置されるものであると、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間が放射能汚染されうる収容体の前記内部空間の雰囲気を採取する採取管と、
前記採取管に設置されて前記雰囲気を前記採取管に送り込む採取ポンプと、
前記採取管に設置されて前記雰囲気を除湿する除湿部と、
前記採取管に設置されて除湿された雰囲気における特定のガスの濃度を計測するガス濃度計と、
前記ガス濃度計に流入する前記除湿された雰囲気の圧力、温度および流入量の少なくともいずれかを調節する調節系と、を備え、
前記除湿部は、前記調節系および前記ガス濃度計を含む計測系よりも前記収容体に近くて放射線量が多くなると予想される高警戒区域に前記計測系とは分離して配置されることを特徴とする雰囲気監視システム。
【請求項２】
前記除湿部で前記雰囲気から分離された凝縮水を貯留するドレン溜部と、
前記ドレン溜部の前記凝縮水を前記内部空間に排水する排水返還管と、を備える請求項１に記載の雰囲気監視システム。
【請求項３】
前記排水返還管は、雰囲気監視システムの校正に用いる高圧ガスの吐出圧を前記ドレン溜部に付与して前記凝縮水を前記内部空間に排水する校正ガス付与管を備える請求項２に記載の雰囲気監視システム。
【請求項４】
前記ドレン溜部は、前記高警戒区域に前記除湿部とともに配置され、
前記ドレン溜部とともに前記排水返還管に設置された溜弁は多重化される請求項２または請求項３に記載の雰囲気監視システム。
【請求項５】
前記採取管は、前記収容体に環状に接続されて、採取された前記雰囲気は、前記内部空間に返還される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の雰囲気監視システム。
【請求項６】
内部空間が放射能汚染されうる収容体の前記内部空間の雰囲気を採取する採取管に配置されて前記雰囲気を除湿する除湿部と、除湿された雰囲気における特定のガスの濃度を計測するガス濃度計と、前記ガス濃度計に流入する前記除湿された雰囲気の圧力、温度および流入量の少なくともいずれかを調節する調節系と、を備える雰囲気監視システムを用いた雰囲気監視方法において、
前記除湿部を前記調節系および前記ガス濃度計を含む計測系よりも前記収容体に近くて放射線量が多くなると予想される高警戒区域に前記計測系とは分離して配置することを特徴とする雰囲気監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、原子炉格納容器などの内部の各種ガス濃度の監視技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントには、原子炉格納容器（以下、単に「格納容器」という）の内部の雰囲気の状態を監視する雰囲気監視システム（以下、単に「監視システム」という）が設置されている。監視システムは、格納容器内の酸素濃度および水素濃度を主要な監視対象とする。監視システムは、自然災害などで原子力発電プラントが被災するなどして、格納容器の温度および圧力が上昇して大量の水蒸気が発生することを想定して設計する必要がある。
【０００３】
このように圧力等が上昇した状況では、通常規格の水素濃度計および酸素濃度計を格納容器内に設置したのでは、監視機能を維持することができない。そこで、現在、格納容器内の雰囲気をサンプリング装置で吸引して採取し、採取した雰囲気を冷却、除湿および減圧して計測する設計が採用されている。
【０００４】
ところで、近年では、甚大な被災に備え、原子炉建屋にはベントフィルタを格納したフィルタベント建屋の併設が義務付けられている。格納容器の圧力上昇を他の方法で阻止できなかった場合、格納容器内の雰囲気の一部を、ベントフィルタを介して格納容器の外部へ放出する。
【０００５】
ベントフィルタを介して格納容器内の雰囲気を放出することで、格納容器内の圧力が上昇して破損することを防止する。格納容器から排出された雰囲気をベントフィルタに溜められた放射性核種を捕集する薬液および金属フィルタに通気させて放出することで、放出ガスの放射線量を軽減している。
監視システムは、格納容器に代えて、このベントフィルタに直接接続される場合や、ベントフィルタから雰囲気を外部へ放出する放出配管を分岐して間接的に接続される場合もある。
【０００６】
監視システムを構成する各種機器には、それぞれ使用温度上限、被爆量上限および湿度上限などの仕様上限が規定されている。よって、いずれに接続される場合も、監視システムは、これらの仕様上限を被災時においても超えないと予想される区域（以下、「安全区域」という）にまで延長して設置される必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平０４−０１４３１８号公報
【特許文献２】特開２０１３−０１９８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の技術では、監視システムの稼働に大きな電力消費があるという課題があった。
被災が甚大な場合などで使用可能な電力が制限されている状況では、監視システムが稼働できない場合や、監視システムの稼働によって他の機器が制約される場合もありうる。特に、圧力容器またはベントフィルタと安全区域に設置された除湿部とを接続する高温に維持される配管が丈長であることで、大きな電力が消費されている。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、消費電力を抑制して被災時の電力の制限された状況下でも好適に使用することができる雰囲気監視システムおよび雰囲気監視方法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】
【００１０】
本実施形態にかかる雰囲気監視システムは、内部空間が放射能汚染されうる収容体の内部空間の雰囲気を採取する採取管と、採取管に設置されて雰囲気を採取管に送り込む採取ポンプと、採取管に設置されて雰囲気を除湿する除湿部と、採取管に設置されて除湿された雰囲気における特定のガスの濃度を計測するガス濃度計と、ガス濃度計に流入する除湿された雰囲気の圧力、温度および流入量の少なくともいずれかを調節する調節系と、を備え、除湿部は、調節系およびガス濃度計を含む計測系よりも収容体に近くて放射線量が多くなると予想される高警戒区域に計測系とは分離して配置されるものである。
【００１１】
また、本実施形態にかかる雰囲気監視方法は、内部空間が放射能汚染されうる収容体の内部空間の雰囲気を採取する採取管に配置されて雰囲気を除湿する除湿部と、除湿された雰囲気における特定のガスの濃度を計測するガス濃度計と、ガス濃度計に流入する除湿された雰囲気の圧力、温度および流入量の少なくともいずれかを調節する調節系と、を備える雰囲気監視システムを用いた雰囲気監視方法において、除湿部を調節系およびガス濃度計を含む計測系よりも収容体に近くて放射線量が多くなると予想される高警戒区域に計測系とは分離して配置するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、消費電力を抑制して被災時の電力の制限された状況下でも好適に使用することができる雰囲気監視システムおよび雰囲気監視方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかる雰囲気監視システムの概略配置図。
【図２】第１実施形態にかかる雰囲気監視システムの概略構成図。
【図３】第２実施形態にかかる雰囲気監視システムの概略構成図。
【図４】第３実施形態にかかる雰囲気監視システムの除湿部の近傍の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる監視システム１０の概略配置図である。
原子力発電プラントにおいては、原子炉建屋５０に格納容器５１ａ（５１）が設けられ、この格納容器５１ａに原子炉圧力容器５２（以下、単に「圧力容器５２」という）が格納されている。圧力容器５２の下部には、圧力容器５２を支持するペデスタル側壁５３を取り囲むようにサプレッションチェンバ５４が形成されて、内部にプール水が貯えられる。
【００１６】
サプレッションチェンバ５４の気相部またはドライウェル５５など格納容器５１ａの内部空間は、減圧配管５９でフィルタベント建屋５６に接続される。格納容器５１ａを他の方法で減圧することができなかった場合、この内部空間の雰囲気を、フィルタベント建屋５６に格納されたベントフィルタ５１ｂ（５１）に排気する。ベントフィルタ５１ｂに排気された雰囲気は、薬液６１および金属フィルタ６２を通気することで放射性物質が除去されて、ベントフィルタ５１ｂの気相部に上昇する。
そして、この気相部に接続された放出配管６３から、雰囲気はフィルタベント建屋５６の外部に放出される。
【００１７】
監視システム１０は、採取管１２によって放出配管６３の雰囲気の一部を採取し、自システム内部を循環して排出するように接続される。放出配管６３から採取された雰囲気は、除湿部１４で除湿されて採取管１２の内部を循環しながら各種機器で計測されて、放出配管６３に再度排出される。監視システム１０を構成する機器の大部分は、サンプリングラック２０にまとめて収納されて安全区域４０に設置される。
【００１８】
安全区域４０は、被災が甚大であった場合でも、サンプリングラック２０に収納された全ての機器の使用温度上限、被爆量上限および湿度上限などの仕様上限を超えることがないと予想される区域のことである。
安全区域４０は、原子力発電プラントの種類、規模または設計、若しくは想定される災害の種類または規模などに合わせて範囲が決定されるものである。例えば、安全区域４０は、原子炉建屋５０の天井部に遮蔽壁４１で遮蔽されて設けられた付属棟など、格納容器５１ａまたはベントフィルタ５１ｂから離隔された区域である。
【００１９】
また、フィルタベント建屋５６の内部において、採取管１２に除湿部１４が設けられる。
格納容器５１ａが高温高圧になった場合、このときの圧力容器５２の雰囲気は、多くの水蒸気を含む。
水蒸気が多いと、十分な精度で水素濃度および酸素濃度を計測することができない。そこで、雰囲気を除湿部１４で除湿して、除湿した乾燥雰囲気について各種ガス濃度を計測する。
【００２０】
除湿部１４には、除湿によって雰囲気から分離された凝縮水を貯留するドレン溜部１９（図２）が接続される。ドレン溜部１９に貯留された凝縮水は、通常、排水返還管２１で放出配管６３に返還される。
【００２１】
水蒸気を多く含む雰囲気の採取管１２の内部での液化は、雰囲気の移送の障害になるとともに採取弁２２の故障の原因にもなり好ましくないため、従来は、放出配管６３から除湿部１４までの区間、採取管１２を加熱手段で１７０℃程度の高温に維持していた。なお、採取管１２におけるこの区間を、以下では「高温区間１２ａ」という。
【００２２】
除湿部１４が従来のように他の機器（計測系）と同様にサンプリングラック２０に収納されていた場合は、高温区間１２ａは数十ｍになることもあった。よって、被災時の制限された総電力のうちで、高温区間１２ａの温度の維持にかかる消費電力は、無視することができないものとなっていた。
そこで、本実施形態では、除湿部１４を他の機器などから分離して、被災時に温度、放射線量または圧力などが高くなると予想されるフィルタベント建屋５６の内部などの高警戒区域に配置するようにした。
【００２３】
つまり、除湿部１４を放出配管６３にできるだけ近づけて、乾燥雰囲気のみを離隔されたサンプリングラック２０に移送するように構成した。このような構成によって、高温区間１２ａに設置していた加熱手段を不要または最小限なものにすることができる。
【００２４】
次に、図２の第１実施形態にかかる監視システム１０の概略構成図を用いて、より具体的に説明する。
監視システム１０のサンプリングラック２０には、図２に示されるように、雰囲気を採取管１２に送り込む採取ポンプ１３と、乾燥雰囲気における水素濃度および酸素濃度を計測する水素濃度計１６ａ（１６）および酸素濃度計１６ｂ（１６）と、計測済みの雰囲気を放出配管６３へ返還する返送ポンプ２４と、が各々採取管１２に設置されて収納されている。
【００２５】
また、サンプリングラック２０には、水素濃度計１６ａおよび酸素濃度計１６ｂに流入する乾燥した乾燥雰囲気の状態を調節する調節系が設けられる。
具体的には、調節系は、採取管１２を流動する乾燥雰囲気の流入量を調節する採取流量弁２６、採取管１２の内部の圧力の変動を抑制する圧力調整弁２７、採取管１２の内圧を測定する圧力計２８および採取管１２の流量を測定する流量計２９などで構成される。
【００２６】
一方、高警戒区域の採取管１２には、除湿部１４、ドレン溜部１９、ドレン溜部１９から除湿部１４への凝縮水の逆流を防止する逆止弁３１およびドレン溜部１９の凝縮水の返還時に開閉が切り替えられる溜弁３６（３６ａ，３６ｂ）が設けられる。
また、採取管１２のうち、除湿部１４からサンプリングラック２０までの区間は、管内を流動する乾燥雰囲気が外部の温度等の影響を受けないように断熱材３３で被覆される。この区間を流動する乾燥雰囲気は既に除湿されているので、冷却されても結露による移送の障害は発生しない。
なお、図２では、ドレン溜部１９の水位を測定する水位計のうち表示部３４のみが延長されて、安全区域４０に設けられているが、ドレン溜部１９ごと安全区域４０に設けてもよい。
【００２７】
また、返送ポンプ２４の下流で採取管１２から分岐されて返還弁３２が設けられた返圧付与管３５が、ドレン溜部１９と除湿部１４との間に接続される。そして、定期的に返圧付与管３５から返送ポンプ２４による吐出圧をドレン溜部１９に付与して、ドレン溜部１９の凝縮水を放出配管６３に返還する。
なお、この際、上流溜弁３６ａは閉止、下流溜弁３６ｂは開放、返還弁３２は開放、返圧付与管３５の分岐点の下流で採取管１２に設けられた排気弁３０は閉止、に切り換えられる。
【００２８】
以上のように、第１実施形態にかかる監視システム１０によれば、高温区間１２ａに設置していた加熱手段を不要または最小限なものにすることにより消費電力が抑制でき、被災時の電力の制限された状況下でも好適に使用することができる。
【００２９】
なお、第１実施形態において、監視システム１０が接続される対象を、放出配管６３として説明したが、接続される対象は放出配管６３が接続されるベントフィルタ５１ｂそのものでもよい。
さらに、監視システム１０が接続される対象は、格納容器５１ａなど、内部の雰囲気の状態を監視することが求められる収容体５１であれば、種類は限定されない。
【００３０】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態にかかる監視システム１０の概略構成図である。
第２実施形態にかかる監視システム１０は、図３に示されるように、監視システム１０の校正に用いる高圧ガスを排水返還管２１に付与する校正ガス付与管３７を備える。
【００３１】
監視システム１０は圧力計２８など多数の計測機器で構成されるので、これらの計測機器の指示値について、定期的に校正する必要がある。よって、監視システム１０は、通常、校正用に循環させる窒素ガスなど既知の状態のガスを保持する高圧ボンベ３８などを備えている。
【００３２】
そこで、第２実施形態では、第１実施形態で示した返送ポンプ２４による吐出圧を高圧ボンベ３８による吐出圧に代えた。
校正ガス付与管３７は、例えば、高圧ボンベ３８から採取管１２に接続される校正管３９を分岐して、付与される高圧ガスをドレン溜部１９の上流側に接続する。ドレン溜部１９における凝縮水の水位が閾値を超えたとき、校正弁４３および分岐弁４４の開閉が切り替えられて高圧のガスがドレン溜部１９に付与されて凝縮水を排出する。
【００３３】
このように第２実施形態によれば、返送ポンプ２４を利用することなく凝縮水をベントフィルタ５１ｂに返還することができる。
【００３４】
なお、凝縮水の返還に返送ポンプ２４に代えて高圧ボンベ３８の吐出圧を利用すること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００３５】
このように、第２実施形態にかかる監視システム１０によれば、第１実施形態の効果に加え、既存の高圧ボンベ３８の吐出圧で凝縮水を排水することができるので、監視システム１０の稼働に必要な電力消費をさらに軽減することができる。
【００３６】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態にかかる監視システム１０の除湿部１４の近傍の概略構成図である。
【００３７】
第３実施形態にかかる監視システム１０のドレン溜部１９は、図４に示されるように、高警戒区域に除湿部１４とともに配置され、ドレン溜部１９とともに設置された溜弁３６は多重化される。
【００３８】
例えば、ドレン溜部１９の上流および下流には、通常、上流溜弁３６ａおよび下流溜弁３６ｂが設けられている。
ドレン溜部１９に凝縮水を貯留させる場合には、上流溜弁３６ａが開放されて、下流溜弁３６ｂが閉止されている。反対に、ドレン溜部１９で貯留した凝縮水を返還する場合には、上流溜弁３６ａが閉止されて、下流溜弁３６ｂが開放される。
【００３９】
これらの溜弁３６は、除湿部１４およびドレン溜部１９とともに溜弁３６にとって動作環境の悪い高警戒区域に設置されることになるので、故障のおそれが高くなる。
また、高警戒区域は、被災時には作業員の立ち入りが困難になることが予想されるので、被災時に故障すると補修することが困難になる。そこで、除湿部１４およびドレン溜部１９を高警戒区域に設置するかわりに、これらに付随して高警戒区域に設置される溜弁３６を重点的に多重化する。
【００４０】
なお、高警戒区域に設置される溜弁３６を多重化すること以外は、第３実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００４１】
このように、第３実施形態にかかる監視システム１０によれば、第１実施形態の効果に加え、除湿部１４を高警戒区域に配置することによって故障しやすくなる機器を重点的に多重化することで、監視システム１０の故障のリスクを軽減することができる。
【００４２】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の監視システム１０によれば、除湿部１４を高警戒区域に設置することにより、消費電力を抑制して被災時の電力の制限された状況下でも好適に使用することが可能となる。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…雰囲気監視システム（監視システム）、１２（１２ａ）…採取管（高温区間）、１３…採取ポンプ、１４…除湿部、１６（１６ａ，１６ｂ）…ガス濃度計（水素濃度計，酸素濃度計）１９…ドレン溜部、２０…サンプリングラック、２１…排水返還管、２２…採取弁、２４…返送ポンプ、２６…採取流量弁、２７…圧力調整弁、２８…圧力計、２９…流量計、３０…排気弁、３１…逆止弁、３２…返還弁、３３…断熱材、３４…表示部、３５…返圧付与管、３６（３６ａ，３６ｂ）…溜弁（上流溜弁，下流溜弁）、３７…校正ガス付与管、３８…高圧ボンベ、３９…校正管、４０…安全区域、４１…遮蔽壁、４３…校正弁、４４…分岐弁、５０…原子炉建屋、５１（５１ａ，５１ｂ）…収容体（原子炉格納容器，ベントフィルタ）、５２…原子炉圧力容器（圧力容器）、５３…ペデスタル側壁、５４…サプレッションチェンバ、５５…ドライウェル、５６…フィルタベント建屋、５８（５８ａ）…雰囲気（除湿した雰囲気）、５９…減圧配管、６１…薬液、６２…金属フィルタ、６３…放出配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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