(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心燃料を内蔵する原子炉圧力容器を収容するとともにドライウェル空間を形成する原子炉格納容器の内部圧力を抑制する圧力抑制装置であって、該圧力抑制装置は、
前記ドライウェル空間の流体を冷却することにより前記ドライウェル空間内の圧力を抑制するドライウェル冷却装置と、
前記ドライウェル冷却装置内に前記ドライウェル空間の流体を導く循環手段と、
前記循環手段に電力を供給し、前記原子炉格納容器内で事故が発生した場合に前記循環手段への電力の供給を停止する通常電源と、
前記通常電源から前記循環手段への電力の供給が停止した場合に前記ドライウェル冷却装置内の不凝縮性流体を排気する排出手段と、を有することを特徴とする原子炉格納容器内の圧力抑制装置。
【請求項２】
前記排出手段は前記ドライウェル冷却装置内の不凝縮性流体を前記ドライウェル装置外へ排出する送風機と、前記通常電源から前記循環手段への電力の供給が停止した場合に前記送風機へ電力を供給する非常用電源と、を含むことを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器内の圧力抑制装置。
【請求項３】
前記排出手段は前記ドライウェル冷却装置の内部と外部とを連通可能な開閉板を含むことを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器内の圧力抑制装置。
【請求項４】
前記開閉板は前記循環手段が稼動中には閉じ、停止中には開くことを特徴とする請求項３記載の原子炉格納容器内の圧力抑制装置。
【請求項５】
前記開閉板は機械的手段により開閉することを特徴とする請求項４記載の原子炉格納容器内の圧力抑制装置。
【請求項６】
前記開閉板は前記ドライウェル冷却装置の内部と外部との圧力差により開閉することを特徴とする請求項５記載の原子炉格納容器内の圧力抑制装置。
【請求項７】
前記開閉板は前記ドライウェル冷却装置内の圧力が前記ドライウェル冷却装置外の圧力より低い場合に前記ドライウェル冷却装置内外の圧力差で閉じ、前記ドライウェル冷却装置内の圧力が前記ドライウェル冷却装置外の圧力より高い場合に自重で開くことを特徴とする請求項３記載の原子炉格納容器内の圧力抑制装置。
【請求項８】
前記排出手段は前記原子炉格納容器の設計温度より高い温度に到達すると溶融する低融点物質部を含み、前記ドライウェル冷却装置の内部と外部とは前記低融点物質部の溶融によって連通することを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器内の圧力抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉格納容器内の圧力抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の原子炉格納容器の概略構造を示す断面図である。
原子炉格納容器１内には、原子燃料を保持する炉心２を内包する原子炉圧力容器３がペデスタル４により支持されている。また、原子炉格納容器１内にはペデスタル４によって囲まれた下部ドライウェル５と、この原子炉圧力容器３を包囲する上部ドライウェル６と、上部ドライウェル６の下方にダイヤフラムフロア７により区画されて設けられ内部に圧力抑制プール８を保有する圧力抑制室９が設置されている。
【０００３】
上部ドライウェル６と下部ドライウェル５は連通口10によって連通され、両ドライウェル５，６と圧力抑制室９とは、圧力抑制プール８水中まで延びたベント管11によって連絡されている。原子炉格納容器１内には、通常運転時にドライウェル５，６内の雰囲気を規定の状態に冷却し維持するドライウェル冷却装置12が複数台設置されている。
【０００４】
このドライウェル冷却装置12は、ドライウェル冷却ユニット15および流体循環手段である送風機16を有する。ドライウェル冷却ユニット15はケーシング14およびその中に内包される冷却コイル13からなる。冷却コイル13の内部配管には冷却水が通水されており、上下部ドライウェル５，６内の気体がこのケーシング14内に導かれる。具体的には、送風機16を用いてケーシング14の内圧を低くし、これによって発生するケーシング14内外の圧力差によって気流を生成する。ケーシング14に導かれた気体は冷却コイル13の管外を通過し冷却される。冷却された気体は、ダクト17およびダンパ18を介して上下部ドライウェル５，６内各所に循環送風される。
【０００５】
また、圧力抑制プール８の冷却水は残留熱除去系ライン19の残留熱除去ポンプ20により導かれ、残留熱除去熱交換器21で熱交換され除熱された後、スプレイヘッダ22から散布しスプレイ冷却する系統が構成されている。この冷却系統は、高温，高圧時の格納容器１冷却のために用いられている。
【０００６】
このように構成された従来の原子炉格納容器１において、万一何らかの原因により原子炉圧力容器３の内部から冷却材が流出するような事象（loss of coolant accident；以下LOCAという）が発生すると、上下部ドライウェル５，６内に高温の蒸気と水との混合物が大量に放出される。しかし、この混合物はベント管11を通して圧力抑制室９内の圧力抑制プール８の冷却水中に導かれるため、上記冷却系統の働きにより、原子炉格納容器１の内圧上昇を抑制することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した冷却系が長時間作動するような緊急事態が発生すると、原子炉格納容器１の蓄水によって不凝縮性ガスが滞留する気相部が圧縮され、逆に原子炉格納容器１内の圧力の上昇を招く可能性がある。
【０００８】
そこで、前記ドライウェル冷却装置12を圧力抑制装置として利用し、上下部ドライウェル５，６内の雰囲気を効率よく冷却することによって除去された熱を原子炉圧力容器３の外部へ放出する方法が考えられる。
【０００９】
すなわち、ドライウェル冷却装置12の冷却コイル13に通水することで、この冷却コイル13を収納したケーシング14内の蒸気を凝縮する。そして、原子炉格納容器１内の蒸気をケーシング14内に導き、原子炉格納容器１内の蒸気圧を低減させる方法である。
【００１０】
しかし、ドライウェル冷却装置12の送風機16に電力を供給する電源30は、原子炉の定常運転時にのみ稼動し緊急時には自動停止する系統に接続されている。したがって、原子炉格納容器１内に初期封入されている窒素ガスおよび温度，圧力上昇により発生した水素ガス等の不凝縮性ガスは、時間の経過と共に徐々にケーシング14に滞留することになる。そして、ケーシング14内に不凝縮性ガスが蓄積されることになる。そのため、ドライウェル冷却装置12の除熱性能が時間の経過と共に劣化し、原子炉格納容器内１の蒸気圧の上昇を抑制できなくなる危険性がある。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、緊急時にドライウェル冷却ユニットを利用し、原子炉格納容器内の蒸気圧を低減することが可能な原子炉格納容器内の圧力抑制装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明においては、炉心燃料を内蔵する原子炉圧力容器を収容するとともにドライウェル空間を形成する原子炉格納容器の内部圧力を抑制する圧力抑制装置であって、該圧力抑制装置は、前記ドライウェル空間の流体を冷却することにより前記ドライウェル空間内の圧力を抑制するドライウェル冷却装置と、前記ドライウェル冷却装置内に前記ドライウェル空間の流体を導く循環手段と、前記循環手段に電力を供給し、前記原子炉格納容器内で事故が発生した場合に前記循環手段への電力の供給を停止する通常電源と、前記通常電源から前記循環手段への電力の供給が停止した場合に前記ドライウェル冷却装置内の不凝縮性流体を排気する排出手段と、を有する原子炉格納容器内の圧力抑制装置とした。
【００１３】
ここで、前記循環手段は通常運転時の電力供給により駆動され、前記排出手段は非常時の電力供給により駆動されるように構成されていてもよい。
【００１４】
また、前記排出手段は前記ドライウェル冷却装置の内部と外部とを連通可能な開閉板を含むものであってもよく、さらに、前記開閉板は前記循環手段が稼動中には閉じ、停止中には開くように構成されていてもよい。また、前記開閉板は機械的手段により開閉するものであってもよく、前記ドライウェル冷却装置の内部と外部との圧力差により開閉するものであってもよい。
【００１５】
さらに、前記排出手段は原子炉格納容器の設計温度より高い温度に到達すると溶融することにより前記ドライウェル冷却装置の内部と外部とを連通可能な低融点物質を含むものであってもよい。
【００１６】
このような構成を有する本発明によれば、ドライウェル冷却装置内にドライウェル空間の流体を導く循環手段のみならず、ドライウェル冷却装置内の不凝縮性流体を排気する排出手段を設けたので、ドライウェル冷却ユニットの除熱性能を維持することができる。したがって、緊急時であっても原子炉格納容器内の蒸気圧を低減することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、従来技術と同一構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
まず、本発明に係る原子炉格納容器内の圧力抑制装置の概略構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る原子炉格納容器を示す断面図である。本発明の特徴は、従来用いられていた送風機（流体循環手段）16の他に新たに第2の送風機（不凝縮性流体排出手段）23を設け、この第２の送風機23を非常用電源31により運転させるように構成した点にある。
【００１９】
LOCAなどの緊急時においては、ドライウェル冷却装置12内の冷却コイル13によってケーシング14内の蒸気が凝縮され続けるが、原子炉格納容器１内に初期封入されている窒素ガスおよび温度，圧力上昇により発生した水素ガス等の不凝縮性ガスが、時間の経過と共に徐々にケーシング14に滞留することになる。
【００２０】
また、この時点では既に、安全面からの理由により通常電源30は自動的に切断状態となっている。そのため、送風機16を含む多くの機器は稼動が停止している。
【００２１】
しかしながら、本発明では第２の送風機23を非常用電源31に接続してある。そのため、通常電源30が切断されたのに代わって非常用電源31が自動投入されることに伴い、送風機23が自動的に稼動する。したがって、不凝縮性ガスは第２の送風機23によって排気ダクト24からドライウェル冷却ユニット15外あるいは圧力抑制室９内に排出される。
【００２２】
これにより、ドライウェル冷却ユニット15のケーシング14内の不凝縮性ガス分圧が低下し、また冷却コイル13周辺の不凝縮性ガス分圧も低下して除熱性能が維持される。その結果、原子炉格納容器１の内圧上昇を長時間に亘って抑制することができる。
【００２３】
図２は、図１におけるドライウェル冷却装置12の主要部分を示す断面図である。同図に示したように、原子炉格納容器１内の圧力抑制装置の１つとして設置されるドライウェル冷却装置12のドライウェル冷却ユニット15内に、第２の送風機23が設けられている。第２の送風機23の送風口には排気ダクト24が接続され、さらにその排気側には逆止弁25が設けられている。逆止弁25は、ドライウェル冷却ユニット15の周囲の気体または蒸気がケーシング14内に流入するのを防止するために取付けられており、第２の送風機23が停止時に閉じるようにしている。
【００２４】
ここで、第２の送風機23の送風口は図面下方、すなわち重力方向に向けて設置されている。これは、原子炉格納容器１内に初期封入されている不凝縮性ガスとして、空気より重い窒素ガスが主として含まれていることを想定したものである。すなわち、窒素ガスはケーシング14の下方に集められるため、その窒素ガスを容易に外部に排出することができる。しかし、第２の送風機23の取付け場所はこの形態に限定されるものではなく、ドライウェル冷却ユニット15の側面や上面に取付けても本発明の効果が期待できる。同時に、第２の送風機23の取付け個数は１つのドライウェル冷却ユニット15に対して１個に限られるものではなく、複数個であってももちろんよい。
【００２５】
また、第２の送風機23は不凝縮性ガスをケーシング14の外部に排出することができればドライウェル冷却ユニット15の除熱性能を維持することが可能である。そのため、第２の送風機23は送風機16と比較して小型のものを適用することができる。
【００２６】
図３は、ドライウェル冷却装置12の主要部分に関する第２の実施形態を示す断面図である。本実施形態の特徴は、ドライウェル冷却ユニット15のケーシング14に、高温高圧時に開口する開口パネル（開閉板）26ａ，26ｂ，26ｃを配設したことにある。それぞれの開口パネル26a,26b,26cは、ケーシング14の上面ケーシング14の上部側面およびケーシング14の下面に設けられている。
【００２７】
この開口パネル26ａ，26ｂ，26ｃは、ダクト17に取付けられているダンパ18が開閉する際の駆動力を利用して動作するものである。具体的には、各々の開口パネル26ａ，26ｂ，26ｃはダンパ18の出口側と機械的に（例えばスプリングなどの付勢力を利用して）接続されていて、ダンパ18が閉止される駆動力を利用して開口するものである。
【００２８】
また、送風機16の駆動時にその吸引力によってケーシング14内が減圧されることを利用し、各開口パネル26ａ，26ｂ，26ｃが送風機16の駆動時に閉鎖し、送風機16の停止時には自重等によって自動的に開放できるように設計することもできる。
【００２９】
なお、本構成においては図２に示されたような第２の送風機を設ける必要はない。空気の比重との関係から、上面部開口パネル26aおよび側面開口パネル26bは主として水素を、下部開口パネル26cは主として窒素を、それぞれケーシング14外部に容易に排出することが可能である。
【００３０】
本実施の形態によれば、ドライウェル冷却ユニット15内に蓄積した不凝縮性ガスの中で蒸気より重い窒素は主として下部開口パネル26ｃから排気され、蒸気より軽い水素ガスは主として上面部及び上部側面開口パネル26ａ，26ｂから排気される。したがって、ドライウェル冷却ユニット15による除熱効果を高めることができる。
【００３１】
また、第２の送風機を設ける必要がないことから非常時用電源などの付帯設備を考慮する必要がなく、全体構成を簡略化することが可能となる。
【００３２】
図４は、ドライウェル冷却装置12の主要部分に関する第３の実施形態を示す断面図である。
【００３３】
本実施の形態は、ケーシング14内の下面に低融点物質27を設けたことにある。この低融点物質27は原子炉を設計する際に選定された所定の温度、例えば原子炉格納容器１内の環境温度より高い温度に到達した場合に溶融するもので、例えば融点が１００℃付近に融点を持つ鉛ビスマスなどが選択される。原子炉格納容器１内が設計温度以上になると、低融点物質27が溶融し、ケーシング14に開口を形成することができる。これにより、不凝縮性ガスをケーシング14の外部に排出することができる。
【００３４】
図５（ａ），（ｂ）は、ドライウェル冷却装置12の主要部分に関する第４の実施形態を示す断面図である。ここで図５（ａ）は送風機運転時、図５（ｂ）は送風機停止時を示している。
【００３５】
本実施の形態は、ケーシング14の下面に第２の開口パネル28を設けたことにある。第２の開口パネル28は図５（ａ）に示したように、送風機16の運転時に、送風機16の吸引力によって閉鎖され、図５（ｂ）に示したように送風機16停止時には自重によって開放される。これにより、不凝縮性ガスをケーシング14の外部に排出することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。例えば、本発明を説明するにあたっては図１に示したように沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を例にとったが、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）に適用することももちろん可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、緊急時であってもドライウェル冷却ユニットを利用して原子炉格納容器内の蒸気圧を低減することが可能な原子炉格納容器内の圧力抑制装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子炉格納容器内の圧力抑制装置を説明するための断面図。
【図２】図１における圧力抑制装置を示す概略断面図。
【図３】本発明に係る圧力抑制装置の第２実施形態を示す概略断面図。
【図４】本発明に係る圧力抑制装置の第３実施形態を示す概略断面図。
【図５】（ａ）は本発明に係る圧力抑制装置の第４実施形態における送風機運転時を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）において送風機停止時を示す概略断面図。
【図６】従来の原子炉格納容器内の圧力抑制装置を説明するための概略断面図。
【符号の説明】
１…原子炉格納容器、２…炉心、３…原子炉圧力容器、４…ペデスタル、５…下部ドライウェル、６…上部ドライウェル、７…ダイヤフラムフロア、８…圧力抑制プール、９…圧力抑制室、10…連通口、11…ベント管、12…ドライウェル冷却装置、13…冷却コイル、14…ケーシング、15…ドライウェル冷却ユニット、16…送風機、17…ダクト、18…ダンパ、19…残留熱除去系ライン、20…残留熱除去ポンプ、21…残留熱除去熱交換器、22…スプレイヘッダ、23…排気ファン、24…排気ダクト、25…逆止弁、26（26ａ，26ｂ，26ｃ）…第１の開口パネル、27…低融点物質、28…第２の開口パネル。
【図１】
0004180783.tif 000002
【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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