(57)【要約】【課題】緊急時において原子炉格納容器内の気体を放出して、原子炉格納容器内部の圧力を速やかに下げる圧力放出装置を提供すること。【解決手段】原子炉格納容器２０を開閉する上鏡２０ａに形成された貫通孔２０ｂに設置される本体４１と、本体４１に設置され貫通孔２０ｂを仕切るラプチャーディスク４２と、を備える圧力放出装置４０であって、ラプチャーディスク４２は、通常状態において貫通孔２０ｂを閉鎖して、原子炉格納容器２０の上に位置する原子炉ウェル１２内に張られた水が原子炉格納容器２０に移動することを規制し、原子炉格納容器２０の内部圧力が所定値以上に高くなった場合に破壊されて貫通孔２０ｂを開放し、原子炉格納容器２０内の気体を原子炉ウェル１２内の水の中に放出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器を開閉する上鏡に形成された貫通孔に設置される本体と、当該本体に設置され前記貫通孔を仕切る仕切部と、を備える圧力放出装置であって、
前記仕切部は、通常状態において前記貫通孔を閉鎖して、前記原子炉格納容器の上に位置する原子炉ウェル内に張られた水が前記原子炉格納容器に移動することを規制し、前記原子炉格納容器の内部圧力が所定値以上に高くなった場合に破壊されて前記貫通孔を開放し、前記原子炉格納容器内の気体を前記原子炉ウェル内の水の中に放出することを特徴とする圧力放出装置。
【請求項２】
前記仕切部は、ラプチャーディスクからなることを特徴とする請求項１記載の圧力放出装置。
【請求項３】
屋内に、請求項１又は２記載の圧力放出装置が設置された上鏡によって開閉される原子炉格納容器を備え、
屋上に、屋内の天井付近に滞留したガスを外部に放出させる排気装置を備えることを特徴とする原子炉建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉格納容器内に滞留する水蒸気・水素ガス等を、原子炉格納容器外に放出させる圧力放出装置及び原子炉建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震や津波等の自然災害のような、原子炉の安全性を損なうおそれのある緊急事態が発生した場合には、原子炉冷却用補機を駆動して原子炉を冷却して原子炉の運転を停止する必要がある。しかし、原子炉冷却用補機が故障して原子炉の冷却ができなくなった場合には、炉心溶融が発生するおそれがあり、仮に、炉心溶融が発生するとそれに伴って水素ガスや水蒸気が発生する。水素ガスや水蒸気をそのまま放置すると、原子炉格納容器内の圧力が高まって原子炉格納容器が破裂するおそれがある。原子炉格納容器が破裂すると、放射性物質が周囲に放出され、環境汚染に繋がる。
【０００３】
また、従来、この種の技術として特許文献１に記載された技術がある。特許文献１によれば、原子炉ウェルプール内にＰＣＣＳ熱交換器が設けられ、原子炉格納容器内の蒸気がＰＣＣＳ熱交換器で凝縮され、凝縮水は原子炉格納容器内に戻され、非凝縮ガスの一部が放射性物質除去プール内の水に通されて大気に放出される、といった技術が開示されている。このように、従来においても、原子炉格納容器内の気体を放出する際に、水をくぐらせることにより放射性物質を除去することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５３８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、緊急性を有する場合には、より速やかに、原子炉格納容器内の気体を放出して、原子炉格納容器内部の圧力を下げる必要がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決し、緊急時において原子炉格納容器内の気体を放出して、原子炉格納容器内部の圧力を速やかに下げることを実現した圧力放出装置及び原子炉建物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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。
【０００８】
（１）  原子炉格納容器を開閉する上鏡に形成された貫通孔に設置される本体と、当該本体に設置され前記貫通孔を仕切る仕切部と、を備える圧力放出装置であって、前記仕切部は、通常状態において前記貫通孔を閉鎖して、前記原子炉格納容器の上に位置する原子炉ウェル内に張られた水が前記原子炉格納容器に移動することを規制し、前記原子炉格納容器の内部圧力が所定値以上に高くなった場合に破壊されて前記貫通孔を開放し、前記原子炉格納容器内の気体を前記原子炉ウェル内の水の中に放出することを特徴とする圧力放出装置。
【０００９】
（２）  前記仕切部は、ラプチャーディスクからなることを特徴とする（１）に記載の圧力放出装置。
【００１０】
（１）、（２）によれば、炉心溶融に伴い発生した水蒸気・水素ガス等によって原子炉格納容器の内部圧力が高くなった場合に、仕切部が破壊されて貫通孔を開放することにより、原子炉格納容器内の水蒸気・水素ガス等が放出され、原子炉格納容器内の圧力が低下する。これにより、原子炉格納容器内の圧力上昇を抑えることが可能になる。
しかも、原子炉格納容器の内の水蒸気・水素ガス等が放出される際に、原子炉ウェル内に張られた水をくぐることによってガスに含まれる放射性物質が除去される。これにより、放射性物質の飛散を抑えることが可能になる。
【００１１】
（３）  屋内に、（１）又は（２）の圧力放出装置が設置された上鏡によって開閉される原子炉格納容器を備え、屋上に、屋内の天井付近に滞留したガスを外部に放出させる排気装置を備えることを特徴とする原子炉建物。
【００１２】
（３）によれば、原子炉格納容器から放出されたガスが、原子炉ウェル内に張られた水をくぐり、屋内の上階に移動し、排気装置を介して外部に放出される。これにより、原子炉建物の天井付近に水素ガスが充満することが防止され、爆発の危険性を未然に防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、緊急時において原子炉格納容器内の気体を放出して、原子炉格納容器内部の圧力を速やかに下げることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】原子力発電所の敷地内における各種の建物の配置例を示す平面図である。
【図２】原子炉建物５０の内部及び屋上を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態における圧力放出装置４０を装着した上鏡２０ａを示す側面図である。
【図４】排気装置１００の内部構成を示す説明図である。
【図５】緊急時における原子炉格納容器２０内部の気体の移動経路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
［原子力発電所敷地内の建物の説明］
【００１６】
図１は、原子力発電所の敷地内における各種の建物の配置例を示す平面図である。図１に示すように、原子力発電所の敷地内には、原子炉建物５０、タービン建物５２、廃棄物処理建物５４、制御室建物５６、サービス建物５８及び排気筒６０等が建てられている。
【００１７】
原子炉建物５０は、原子炉１０（図２参照）や原子炉補機等を収容している。タービン建物５２は、原子炉によって加熱され、蒸気化した水によって回転するタービン、及びタービンの回転によって発電を行う発電機等を収容している。廃棄物処理建物５４は、原子炉建物５０、タービン建物５２で発生した廃棄物を処理する設備を収容している。例えば、建物の換気をした空気から塵埃を除去するフィルタや、排水をろ過するろ過装置等が廃棄物処理建物５４に収容されている。制御室建物５６は、原子力発電所の運転監視を行う中央制御装置を収納している。サービス建物５８は、作業員が、放射線管理区域、例えば、原子炉建物５０、タービン建物５２、廃棄物処理建物５４等の放射線管理区域に出入りするための装備に着替える設備、放射線管理区域から戻った際に装備を回収する設備等を収容している。
【００１８】
また、排気筒６０は、原子炉建物５０、タービン建物５２、廃棄物処理建物５４の換気用のダクトから送られてくる空気から放射性物質を除去したものを大気中に放出するものである。
【００１９】
［原子炉建物の屋内の説明］
図２は、原子炉建物５０の内部及び屋上を示す説明図である。
【００２０】
原子炉建物５０の屋内には、原子炉１０と、原子炉ウェル１２と、蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４と、燃料プール１６と、が備えられている。
【００２１】
原子炉１０は、原子炉格納容器２０と、原子炉圧力容器２２と、を備えている。原子炉格納容器２０は、原子炉圧力容器２２を格納する容器であり、上部に原子炉格納容器２０を開閉するための上鏡２０ａを備えている。原子炉圧力容器２２は、燃料集合体（図示せず）、制御棒（図示せず）及び、ＬＰＲＭ（図示せず）等からなる炉心２４を収納する容器であり、上部に原子炉格納容器２０を開閉するための蓋体を備えている。
【００２２】
原子炉ウェル１２は、原子炉格納容器２０の上部に配置され、原子炉格納容器２０に直接つながるプールである。原子炉ウェル１２の底部には、原子炉格納容器２０の上鏡２０ａが配置されている。
【００２３】
蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４は、定期検査中に蒸気乾燥器と気水分離器とを仮置きするプールである。また、原子炉ウェル１２と蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４との間には、仕切によって開閉される通路部１７が設けられており、通路部１７を開放することにより、原子炉ウェル１２と蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４とを連通させることができる。
【００２４】
燃料プール１６は、原子炉１０内の使用済燃料１９を貯蔵するプールである。また、原子炉ウェル１２と燃料プール１６との間には、仕切によって開閉される通路部１８が設けられており、通路部１８を開放することにより、原子炉ウェル１２と燃料プール１６とを連通させることができる。
【００２５】
燃料プール１６には、常時、水が張られている。原子炉ウェル１２及び蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４には、少なくとも定期点検時に水が張られる。本実施形態においては、原子炉ウェル１２、燃料プール１６及び蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４には、通常運転時においても水が張られているものとする。なお、原子炉ウェル１２においては上鏡２０ａの表面が完全に水で覆われているものとする。
【００２６】
定期点検を実施するにあたり、原子炉ウェル１２及び蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４の水は定期点検直前に抜いておく。そして、定期点検時に上鏡２０ａを取り外して、原子炉格納容器２０、原子炉ウェル１２及び蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４内に水を注入した後、原子炉圧力容器２２の蓋体を開いて、原子炉圧力容器２２の内部の点検を行う。
【００２７】
図３は、本発明の一実施形態における圧力放出装置４０を装着した上鏡２０ａを示す側面図である。上鏡２０ａは、ドーム型に形成された蓋体である。定期検査時にこの上鏡２０ａが開放され、原子炉格納容器２０内に注水可能になる。
【００２８】
上鏡２０ａの頂上には、原子炉ウェル１２と原子炉格納容器２０の内部とを連通する貫通孔２０ｂが形成されており、この貫通孔２０ｂに圧力放出装置４０が設置されている。
【００２９】
圧力放出装置４０は、貫通孔２０ｂに挿入される管状の本体４１と、本体４１の内部に装着される仕切部に相当するラプチャーディスク４２と、を備えている。本体４１は、原子炉ウェル１２側に配置されている。本体４１と貫通孔２０ｂの縁部との間にはパッキンが介在しており、本体４１と貫通孔２０ｂの縁部との隙間は密閉されている。ラプチャーディスク４２は、本体４１の内部を仕切る破裂板を備えている。言い換えれば、ラプチャーディスク４２の破裂板が貫通孔２０ｂを塞いでいる。破裂板は、原子炉格納容器２０の内部圧力が所定値以上になった場合に破裂する。
【００３０】
原子炉格納容器２０の内部圧力が所定値未満でありかつ原子炉ウェル１２に水が張られた状態において、ラプチャーディスク４２の破裂板は、水圧によって破れることはない。このため、原子炉ウェル１２に水は原子炉格納容器２０の内部に移動しない。しかし、原子炉格納容器２０の内部圧力が所定値以上になった場合に破裂板が破裂するため、原子炉格納容器２０内の気体が原子炉ウェル１２に水の中に放出される。
［原子炉建物の屋上の説明］
【００３１】
原子炉建物５０の屋上には、排気装置１００が設置されている。排気装置１００は、原子炉建物５０の最上階フロアに滞留した水素ガスを外部に放出させるものである。
【００３２】
排気装置１００は、図２に示すように、放出部１１０と、放出ダクト１１２と、ワイヤ１１４とを備えている。
【００３３】
図４は、排気装置１００の内部構成を示す説明図であり、放出部１１０は、原子炉建物５０の最上階の屋上に設置された箱形の部材である。この放出部１１０は、内部が原子炉建物５０に連通しており、放出部１１０の側面には放出口１１０ａが形成されている。
【００３４】
放出ダクト１１２は、直径約１ｍの円筒形部材であり、基端部が放出部１１０において放出口１１０ａを覆うように固定されており、放出部１１０から水平方向に延びている。このため、原子炉建物５０の最上階フロアに滞留した水素ガスは、放出部１１０、放出ダクト１１２を通って放出ダクト１１２の先端部から大気中に放出される。
【００３５】
排気装置１００は、蓋体１２０、１３０と、フィルタ１４０と、ワイヤ１１６とを更に備えており、蓋体１２０、１３０と、フィルタ１４０とは、放出ダクト１１２内に設置されている。放出ダクト１１２内には、放出口１１０ａ側（基端側）から開口端側（先端側）に向かって、フィルタ１４０、蓋体１３０、蓋体１２０の順に部材が配置されている。
【００３６】
蓋体１２０、１３０は、平常時に放出ダクト１１２を封止して原子炉建物５０からのガスが外部に移動することを規制するものである。この蓋体１２０、１３０の封止状態は、例えば、原子炉建物５０内に水素ガスが充満しており、爆発の危険性があるといった緊急時において解除される。
【００３７】
また、蓋体１２０、１３０は、放出ダクト１１２の内部において所定の間隔を空けて設置されており、隣り合う蓋体１２０と蓋体１３０の間に密閉空間が形成される。この密閉空間内には、大気圧以上になるように気体、例えば窒素ガスが封止されている。
【００３８】
フィルタ１４０は、原子炉建物５０から放出口１１０ａを通過してきた気体から放射性物質を捕集・吸着するものである。フィルタ１４０としては、ゼオライトが適用可能である。
【００３９】
また、図４に示すように、ワイヤ１１４が、蓋体１２０の上部に連結されており、蓋体１２０と蓋体１３０との上部がワイヤ１１６によって連結されている。ここで、ワイヤ１１６は、張設された状態であることが望ましい。これにより、ワイヤ１１４を引っ張ることによって、蓋体１２０及び蓋体１３０が動作して放出ダクト１１２が開放される。なお、本実施形態においては、ワイヤ１１４の先端を蓋体１２０に連結し、蓋体１２０と蓋体１３０とをワイヤ１１６で連結しているが、それに限らず、蓋体１２０及び蓋体１３０が１本のワイヤ１１４に固定されてもよい。
【００４０】
また、作業員がワイヤ１１４を引っ張る場所については、適宜設定可能である。しかし、例えば地震のような緊急時においては、早めに避難する必要があるため、作業員が屋上に行って放出ダクト１１２を開放させる余裕がない。このため、ワイヤ１１４の巻き取り装置を屋外に設置する等、作業員が地上でワイヤ１１４を引っ張ることができるように構成することが望ましい。
［圧力放出装置の動作］
【００４１】
次に、本実施形態の圧力放出装置４０の動作について説明する。例えば、地震や津波等のような大きな自然災害が発生した際に、原子炉冷却用補機が故障して原子炉冷却ができなくなったとする。この場合、作業員は、炉心溶融が発生した場合に備えて、ワイヤ１１４を引っ張って放出ダクト１１２を開放し、原子炉建物５０内の気体を外部に放出可能な状態にしておく。
【００４２】
仮に、炉心溶融が発生した場合には、原子炉圧力容器２２に連結されている配管から蒸気が漏れ出すことにより、原子炉格納容器２０の内部圧力が高くなる。そして、原子炉格納容器２０の内部圧力が所定値を越えると、圧力放出装置４０のラプチャーディスク４２が破壊され、図５に示すように、原子炉格納容器２０内部の気体（水素や水蒸気等）が圧力放出装置４０を通って、原子炉ウェル１２に放出される。
【００４３】
ここで、原子炉ウェル１２には水が張られているため、原子炉格納容器２０の外部に放出された気体は、原子炉ウェル１２内の水の中をくぐって原子炉建物５０内に移動する。この時、気体に含まれる放射性物質が除去される。
【００４４】
原子炉格納容器２０の外部に放出された気体において、特に水素ガスは、原子炉建物５０内の階上に移動し、更に、排気装置１００の放出部１１０を通過し、フィルタ１４０（図４参照）を通過して更に放射性物質が除去されてから、大気中に放出される。
【００４５】
以上、説明したように構成された本実施形態によれば、圧力放出装置４０のラプチャーディスク４２が、原子炉格納容器２０の内部圧力が所定値を越えた場合に破壊され、原子炉格納容器２０の内部に気体（蒸気・水素ガス等）が外部に放出されることにより、原子炉格納容器２０の内部圧力を低下させることが可能になる。これにより、原子炉格納容器内の圧力上昇を抑えることが可能になる。また、原子炉格納容器２０から外部に放出された気体は、原子炉ウェル１２に張られた水の中をくぐることにより、気体に含まれる放射性物質が除去されてから、外部に放出される。これにより、放射性物質の飛散を抑えることが可能になる。
【００４６】
また、ラプチャーディスク４２が破壊されたことに連動して通路部１７および１８を開放し、原子炉ウェル１２、蒸気乾燥器・気水分離器ピット１４および燃料プール１６を連通させることもできる。これにより、原子炉格納容器２０から放出された気体が拡散する際に通過する水の容積が増加し、気体に含まれる放射性物質を一層除去した状態で外部に放出することができる。
更に、原子炉建物５０の屋上に排気装置１００が設置されており、原子炉格納容器２０から外部に放出された気体に含まれる水素ガスが原子炉建物５０の上方に移動し、排気装置１００を介して大気中に放出される。これにより、原子炉建物５０の天井付近に水素ガスが充満することが防止され、爆発の危険性を未然に防止することが可能になる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、上述したものに限るものではない。例えば、上述した実施形態によれば、圧力放出装置４０が上鏡２０ａの頂部に設けられているが、それに限らず、上鏡２０ａの側部に設けてもよい。また、実施形態によれば、圧力放出装置４０が上鏡２０ａに１つだけ設けられているが、複数設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０  原子炉
１２  原子炉ウェル
１４  蒸気乾燥器・気水分離器ピット
１６  燃料プール
１７、１８  通路部
１９  使用済燃料
２０  原子炉格納容器
２０ａ  上鏡
２０ｂ  貫通孔
２２  原子炉圧力容器
２４  炉心
４０  圧力放出装置
４１  本体
４２  ラプチャーディスク
５０  原子炉建物
５２  タービン建物
５４  廃棄物処理建物
５６  制御室建物
５８  サービス建物
６０  排気筒
１００  排気装置
１１０  放出部
１１０ａ  放出口
１１２  放出ダクト
１１４、１１６  ワイヤ
１２０、１３０  蓋体
１４０  フィルタ
【図１】
2017125713.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017125713.tif 000007