JP2000075090A - 原子力発電所の隔離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】何らかの事故時に作動要求のある機器が設置さ
れている室を、溢水，火災等から保護し、また蒸気配管
の破断時にも室の圧力等が過大に上昇しないように保護
する。 【解決手段】水密性部12と、特定圧力開放部13とを有す
る隔離用扉７を構成し、この扉７で第１の室３，第２の
室４および第３の室５を仕切る。また、隔離用扉７の上
部を特定圧力開放部13に防火扉として、下部を水密性部
12に構成して水密扉とすることにより、火災および溢水
時に損傷範囲を限定するとともに、上部のブローアウト
機能から、蒸気配管破断時においても室を適切な温度，
圧力に保つことができる。さらに、地震時の配管破断に
対して、大量の溢水から原子炉建屋最地下階に設置され
ている原子炉を安全に停止する機能を防護できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば原子炉プラン
トに何らかの事故が生じた際、建屋内に設置した作動中
の機器を隔離したり、または地震時に原子炉安全系機器
を隔離したりするための原子力発電所の隔離装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に原子力プラントを構成する設備
は、通常の運転に必要とされる設備と、非常事態が発生
した場合に必要となる設備とに大別することができる。
例えばタービン関連の設備等は前者に属するが、何らか
の事故が発生した場合、その事故の進展と拡大を防ぐと
ともに、緩和するために設けられたもの（安全系設備と
呼ばれる）は後者の設備に属する。なお、原子炉圧力容
器のように両方の機能を兼ねた設備もある。

【０００３】安全系設備は事故時に作動が必要となるた
め、これを構成する機器の故障等でその機能が失われな
いように、通常は多重化、すなわち全く同じ設備が二重
に設置されているか、あるいは同種の機能を持つ設備が
２基以上設置（多様化）されている。

【０００４】後者の代表例としては、例えば非常用炉心
冷却系が知られている。非常用炉心冷却系は、主に事故
時に原子炉の炉心を冷却、さらに炉心から崩壊熱を除去
するための設備であり、余熱除去系，炉心スプレイ系，
高圧注入系，原子炉隔離時冷却系等で構成され、それぞ
れがその機能を果たすべく多様性を有している。

【０００５】原子力発電所で地震が発生し、その地震の
規模が大きい場合、原子炉は速やかに安全に停止するこ
とが要求される。地震は原子力発電所内に設置されてい
る地震検出計により検知されるが、その加速度がある特
定の値以上の場合、原子炉は制御棒の挿入により自動停
止（スクラム）すると同時に、主蒸気隔離弁等が閉止さ
れ隔離されるように構成されている。

【０００６】また、原子炉の炉心では核分裂生成物によ
り崩壊熱が発生し続けているため、これを除去する必要
がある。崩壊熱の除去は、スクラム直後は炉心の圧力が
高いため、高圧の水を注入することで行う。

【０００７】熱の除去がある程度行われ、炉心の圧力が
低くなると、原子炉内の水を取出し熱交換器を通す。こ
れによりさらに熱除去を行い、原子炉を停止することに
なる。後者の非常用炉心冷却系は通常の停止にも使用さ
れる方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原子力
プラントの安全系設備は多重性ないしは多様性を持つよ
うに設計されているが、以下のような課題がある。すな
わち、安全系設備の一部である非常用炉心冷却系設備は
通常原子炉建屋の最下階の個別の室にそれぞれ設置され
ている。

【０００９】各個別の室は開放されているか、または簡
易な扉により仕切られているのみである。このような場
合、単一の事象を要因として複数の設備が損傷を受ける
可能性があり、設備として多重性ないし多様性を有して
いても、本来の機能を果たせなくなることになる。

【００１０】上記事象としては、例えば火災が考えられ
る。非常用炉心冷却系を構成する機器、例えばポンプは
潤滑油を保持する設備を有しているが、特定の設備の潤
滑油が発火して火災が発生した場合、各個別の室間が簡
易扉で仕切られているため、隣接する室の温度が上昇
し、その室に設置されている機器まで損傷する可能性が
ある。

【００１１】また、その他に、各室に敷設した水配管の
破断による溢水も考えられる。原子力発電署内には様々
な蒸気配管や水配管が敷設されているが、最大級の地震
が起こった場合、重要な系統ではない配管はこれに対す
る耐力がなく破断する可能性がある。

【００１２】この場合、水配管内に通じている水は漏洩
し、重力にしたがって落下して、最終的に最地下階に溜
まる。そのため、漏洩水により複数の非常用炉心冷却系
の設備が損傷を受けることになる。

【００１３】上記課題は設備が多重化ないしは多様化さ
れていても、独立化されていないために生じているもの
であり、したがって、これを解決する方法としては、各
設備を独立化、すなわち各設備が設置されている室を独
立化することが考えられる。例えば以下の案が考えられ
る。 ・室の開口、扉等の全てを完全に壁等でふさぐ。 ・室の開口、扉等の全てを完全に水密扉によりふさぐ。

【００１４】前者の対策は建屋の構造を変更することに
なるので、既存の原子力発電所では実質上実施不可能で
あるが、後者の対策をとる場合においても以下のような
問題がある。

【００１５】上記課題となる事象の１つに配管破断時の
溢水を挙げたが、原子力プラント内の配管には、水では
なく蒸気を通じてるものがある。非常用炉心冷却系を構
成する機器のうち、高圧注入系，原子炉隔離時冷却系の
ポンプは原子炉圧力容器内の蒸気により専用のタービン
を駆動させ、これから動力をとっているため、蒸気の配
管が破断が起こった場合も事象の１つとして考慮する必
要がある。

【００１６】水密扉によりこれらの機器が設置されてい
る各室を完全にふさいだ場合、蒸気配管の破断が起こる
と、室内の温度，圧力が上昇し、建屋壁等に過大な力が
かかることになり、極端な場合壁等の崩壊を招くことに
なる。

【００１７】上述したように地震が発生して原子炉を停
止させる場合、高圧の水を炉心内に注水する機能および
炉心が低圧になってから熱除去を行う機能（以下両機能
を総合して原子炉を安全に停止する機能と称す）が必要
となるが、従来の設備では以下に述べる課題がある。

【００１８】原子力発電所の建屋には種々雑多な配管が
敷設されているが、いわゆる安全系に関する系統等の重
要なものについては、設計用最強地震あるいは設計用限
界地震のような厳しい地震の場合においても、その機能
が保たれるように設計されている。原子炉を安全に停止
する機能を持つ設備に関しても同様である。対して安全
系に関する系統以外の配管の場合は、必ずしもこの限り
ではない。

【００１９】この理由は以下による。安全系の設備は事
故を含む非常事態に原子炉を安全に停止することを目的
に備えられているもので、多重性ないしは多様性が図ら
れているとともに、耐震Ａクラスで設計されている。し
かしながら、その他の設備（以下非安全系設備と称す）
については経済性の観点から、耐震クラスも含みより低
い基準で設計されている。

【００２０】したがって設計用最強地震あるいは設計用
限界地震が発生した場合は、非安全系設備の配管は破断
する可能性があり、破断すると建屋内に発生した溢水は
重力にしたがって下方へ流れるため、原子炉建屋の場
合、最終的に上記の原子炉を安全に停止する機能を持つ
設備が設置されている最下階に溜まることになる。

【００２１】この場合、設備毎に別個の室に設置する等
の多重性ないしは多様性が設計上考慮されており、同時
に全ての設備が損傷を受けることはなく、原子炉を安全
に停止することが可能である。

【００２２】ただし、溢水が大量になると別個の室に設
置されているとはいえ、最終的には全ての室に浸水する
ことになり、設備として多重性ないしは多様性を有して
いても、設備の本来の機能を果たせなくなる可能性があ
る。

【００２３】仮に原子炉を安全に停止する機能を持つ設
備が全て損傷したとしても、安全系設備である非常用炉
心冷却系があり、同様の機能を持つが、非常用炉心冷却
系の設備も原子炉を安全に停止する機能を持つ設備と同
様の配置で設置されているため、大量の溢水が生じた場
合には、本設備も同様に損傷を受ける。

【００２４】これには２つの原因が考えられる。第１は
溢水の水源が大量であることによる。安全系設備でも同
様であるが、非安全系設備のいくつかは建屋内ないしは
外部にタンク等に貯蔵された大量の水源を持つものがあ
る。これらの配管が建屋内で破断するとほぼタンクの全
量に等しい水が溢水として建屋内部に浸水することにな
る。第２は、配管の破断箇所を隔離する、具体的には破
断が生じている配管の適当な位置の弁等を閉止し、溢水
を止めることが困難であることによる。

【００２５】たとえ溢水の水源が大量であっても、適切
な位置に設けられた弁を速やかに閉止できれば問題はな
いが、地震による配管破断を想定した場合、破断箇所が
多数になる可能性がある。したがって、これを特定する
ことは困難である上に、仮に特定できたとしても、適切
な弁を選びこれを閉止することは、非常事態の状況では
極めて困難である。

【００２６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、事故時に作動要求のある機器が設置されて
いる個別室を、溢水，火災などに考慮して隔離する場
合、蒸気配管の破断時にも過大に室の圧力等が上昇しな
いような原子力発電所の隔離装置を提供することにあ
る。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
力発電所建屋の一方の室と他方の室間に設けた開口部
に、水密性部と特定圧力開放部とからなる隔離用扉を設
けてなることを特徴とする。

【００２８】請求項２の発明は、前記特定圧力開放部は
特定以上の圧力により開放されるブローアウトパネルか
らなることを特徴とする。請求項３の発明は、前記隔離
用扉は下部に水密性部を有し、上部に特定圧力開放部を
有することを特徴とする。

【００２９】請求項４の発明は、前記特定圧力開放部に
防火性構造部を設けてなることを特徴とする。請求項５
の発明は、原子炉建屋と水源のタンクとを隔離弁を介し
て耐震性の低い系統の非安全性機器配管により接続し、
前記原子炉建屋外の敷地に地震検出計を設置し、前記隔
離弁に前記地震検出計からの加速度信号を信号線を介し
て入力するための水源隔離装置を接続し、この水源隔離
装置の入力側を前記隔離弁に開または閉信号を伝送する
ための中央制御室に接続してなることを特徴とする。

【００３０】請求項６の発明は、前記地震検出計からの
加速度信号の特定値は、前記非安全系機器側の隔離弁を
閉じる設計用最強地震または設計用限界地震の加速度で
あることを特徴とする。

【００３１】請求項１から４の発明によれば、水密性を
持つ部分と特定の圧力以上で開放する部分とを併せ持つ
隔離用扉で各個別室を隔離することにより、火災および
溢水時に損傷範囲を限定するとともに、蒸気配管破断時
においても各個別室を適切な温度，圧力に保つことがで
きる。

【００３２】また、本発明は、地震時に配管の破断が生
じた場合、溢水の水源を早期に隔離することにより、原
子炉を安全に停止する機能を持つ設備を防護するための
原子力発電所の隔離装置を提供することにある。

【００３３】請求項５から６の発明によれば、地震検出
計からの加速度信号を受け、その値が設計用最強地震ま
たは設計用限界地震クラス以上の場合、建屋と水源タン
ク間に敷設されている配管上に設置された隔離弁を閉じ
ることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１および図２により本発明に係
る原子力発電所の隔離装置の第１の実施の形態を説明す
る。図１において、原子炉建屋１内は仕切壁２で区画さ
れた第１の室３，第２の室４および第３の室５を有し、
仕切壁２には第１の室３から第２の室４および第３の室
に連通して出入りする開口部６を有している。この開口
部６には隔離用扉７が設けられている。第１の室３内に
は非常用炉心冷却系機器８が設置され、また水配管９と
蒸気配管10が布設されている。

【００３５】隔離用扉７は図２に示したように扉本体11
の下部に水密性部12を有し、扉本体11の上部に特定圧力
開放部13を有している。特定圧力開放部13は特定以上の
圧力により開放される例えばブローアウトパネルから構
成されている。隔離用扉７の特定圧力開放部13に防火性
構造部（図示せず）を設けることもできる。

【００３６】図１において、例えば第２の室４で水配管
９ａの破断が生じた場合、水配管９ａからの漏洩水が開
口部６を通じて第１の室３内に浸入しようとするが、隔
離用扉７により漏洩水による第２の室４の水位が隔離用
扉７の水密性部12の高さまでその浸入を防ぐことが可能
である。

【００３７】また、逆に第１の室３の内部で水配管９の
破断が生じた場合でも、同様に隔離用扉７により漏洩水
による室内の水位が隔離用扉７の水密性部12の高さまで
漏洩水が第２の室４に浸出するのを防ぐことができる。

【００３８】第１の室３の内部の蒸気を通じている蒸気
配管10が破断した場合は、蒸気が大量に漏洩し第１の室
３の圧力，温度を上げるが、この場合には特定の圧力以
上になれば隔離用扉７の特定圧力開放部13が開放され、
隣接の第２の室４および第３の室５へ蒸気を逃がすこと
により、第１の室３内の圧力および温度を適切な値に保
つことができる。

【００３９】また、第１の室３または第２の室４あるい
は第３の室５から火災が発生した場合においても、隔離
用扉７により各々の室３，４，５間を完全に隔離してい
るため火災の拡大を防ぐことができる。

【００４０】つぎに図３および図４により本発明に係る
原子力発電所の隔離装置の第２の実施の形態を説明す
る。図３において、原子炉建屋１の敷地に水源のタンク
14と地震検出計15が設置されている。原子炉建屋１と水
源のタンク15には耐震性の高い系統の安全系機器配管16
と耐震性の低い系統の非安全性機器配管17とが並列敷設
されている。

【００４１】安全系機器配管16と非安全性機器配管17に
はそれぞれ隔離弁18，19が設けられている。隔離弁18に
は水源隔離装置20からの出力信号を入力する信号線21が
接続しており、水源隔離装置20には地震検出計15と中央
制御室22からの出力信号を入力する信号線23，24が接続
している。

【００４２】また、地震検出計15からの出力信号を中央
制御室22へ送信する信号線25が地震検出計15と中央制御
室22との間に接続している。地震検出計15の加速度信号
は中央制御室22およびその他の必要な箇所へ伝達される
とともに、水源隔離装置20へも伝送される。

【００４３】水源隔離装置20は地震検出計15からの加速
度信号を受け、図４に示されるロジックに従い、耐震性
の低い系統の非安全性機器配管17に設置されている隔離
弁18に信号を伝送する。水源隔離装置20は、また中央制
御室22からの信号に従って隔離弁18へ開または閉信号を
伝送する。

【００４４】ここで、原子炉建屋１，水源のタンク14，
地震検出計15，中央制御室22，水源隔離装置20および耐
震性の高い系統の安全系機器配管16は耐震Ａクラスで設
計されている。また、耐震性の低い系統の非安全性機器
配管17は、隔離弁18および隔離弁18より上流側は同様に
耐震Ａクラスであるが、その他の部分はより低い耐震ク
ラスで設計されている。

【００４５】上記第２の実施の形態の装置において、設
計用最強地震あるいは設計用限界地震が発生した場合、
耐震性の低い系統の非安全性機器配管17はその耐力の限
界を超えるため数箇所に亘って破断するが、一方地震検
出計15は地震の加速度信号を水源隔離装置20に伝送し、
水源隔離装置20はその加速度が設計用最強地震あるいは
設計用限界地震の値より大きいか否かを判断し、大きい
場合、隔離弁18に対して閉信号を発する。

【００４６】隔離弁18は閉信号を受け閉止し、水源のタ
ンク14の破断箇所からの溢水を止めることにより、地下
階に設置されている原子炉を安全に停止する機能を持つ
設備および安全系の設備が溢水により複数同時に損傷す
ることを防止できる。

【００４７】仮に耐震性の低い系統の非安全性機器配管
17が破断することなく、また何らかの方法で破断してい
ないことを運転員が確認できた場合においても、本実施
の形態に従えば、中央制御室22から水源隔離装置20に対
し開信号を伝送することにより、一度閉止した隔離弁18
を開放することも可能である。

【００４８】なお、本実施の形態における説明では、建
屋として原子炉建屋１を、水源のタンク14を建屋外部に
設置した例で述べたが、また水源のタンク14を原子炉建
屋内部に設置しても上記と同様の効果を奏する。

【００４９】

【発明の効果】請求項１から４の発明によれば、隔離用
扉を原子力発電所の安全系機器が設置されている室間に
設置することにより、火災および配管の破断による溢水
が生じた場合にも損傷範囲を限定することができる。ま
た、蒸気が通じている配管が破断した場合にも室を適切
な温度，圧力に保つことができる。

【００５０】請求項５から６の発明によれば、地震時に
配管の破断が生じた場合、溢水の水源を速やかに隔離す
ることにより、原子炉を安全に停止する機能を持つ設備
を防護することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子力発電所の隔離装置の第１の
実施の形態を説明するための建屋内間取図。

【図２】図１の開口部に設置した隔離用扉を示す平面
図。

【図３】本発明に係る原子力発電所の隔離装置の第２の
実施の形態を説明するためのブロック図。

【図４】図３における隔離装置のロジックを説明するた
めの系統図。

【符号の説明】

１…原子炉建屋、２…仕切壁、３…第１の室、４…第２
の室、５…第３の室、６…開口部、７…隔離用扉、８…
非常用炉心冷却系機器、９，９ａ…水配管、10…蒸気配
管、11…扉本体、12…水密性部、13…特定圧力開放部、
14…水源のタンク、15…地震検出計、16…安全系機器配
管、17…非安全性機器配管、18，19…隔離弁、20…水源
隔離装置、21…信号線、22…中央制御室、23，24，25…
信号線。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力発電所建屋の一方の室と他方の室
   間に設けた開口部に、水密性部と特定圧力開放部とから
   なる隔離用扉を設けてなることを特徴とする原子力発電
   所の隔離装置。
2. 【請求項２】 前記特定圧力開放部は特定以上の圧力に
   より開放されるブローアウトパネルからなることを特徴
   とする請求項１記載の原子力発電所の隔離装置。
3. 【請求項３】 前記隔離用扉は下部に水密性部を有し、
   上部に特定圧力開放部を有することを特徴とする請求項
   １記載の原子力発電所の隔離装置。
4. 【請求項４】 前記特定圧力開放部に防火性構造部を設
   けてなることを特徴とする請求項３記載の原子力発電所
   の隔離装置。
5. 【請求項５】 原子炉建屋と水源のタンクとを隔離弁を
   介して耐震性の低い系統の非安全性機器配管により接続
   し、前記原子炉建屋外の敷地に地震検出計を設置し、前
   記隔離弁に前記地震検出計からの加速度信号を信号線を
   介して入力するための水源隔離装置を接続し、この水源
   隔離装置の入力側を前記隔離弁に開または閉信号を伝送
   するための中央制御室に接続してなることを特徴とする
   原子力発電所の隔離装置。
6. 【請求項６】 前記地震検出計からの加速度信号の特定
   値は、前記非安全系機器側の隔離弁を閉じる設計用最強
   地震または設計用限界地震の加速度であることを特徴と
   する請求項５記載の原子力発電所の隔離装置。