JP2011174773A - Catalytic recombination device and catalyst used for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒式再結合装置及び触媒式再結合装置に使用する触媒に関する。 The present invention relates to a catalytic recombination apparatus and a catalyst used in the catalytic recombination apparatus.
軽水型原子力発電所において、原子炉圧力容器に接続する原子炉一次冷却系配管が破断する冷却材喪失事故が発生した場合、冷却材である水は放射線分解され、水素ガスと酸素ガスが発生する。また、炉心の冷却機能が一時的に損なわれて燃料被覆管の温度が上昇する場合、水蒸気と燃料被覆管のジルコニウムが反応し、水素ガスが発生する。これらの水素ガスは、原子炉一次冷却系配管の破損部などから原子炉格納容器内に放出され、原子炉格納容器内の水素ガス濃度は次第に上昇する。放出される水素ガスの濃度上昇を放置しておくと、水素ガス濃度4vol%以上かつ酸素ガス濃度5vol%以上の雰囲気では可燃状態となるため、水素ガス濃度と酸素ガス濃度を一定値以下に抑制する必要がある。 In a light water nuclear power plant, when a coolant loss accident occurs where the reactor primary cooling system piping connected to the reactor pressure vessel breaks, the water used as the coolant is radiolyzed, generating hydrogen gas and oxygen gas. . When the cooling function of the core is temporarily impaired and the temperature of the fuel cladding tube rises, water vapor and zirconium in the fuel cladding tube react to generate hydrogen gas. These hydrogen gases are released into the reactor containment vessel from a damaged portion of the reactor primary cooling system piping, and the hydrogen gas concentration in the reactor containment vessel gradually increases. If the increase in the concentration of the released hydrogen gas is left as it is, it will be in a flammable state in an atmosphere with a hydrogen gas concentration of 4 vol% or more and an oxygen gas concentration of 5 vol% or more. There is a need to.
特許文献1には、原子炉圧力容器を収納するドライウェルと圧力抑制室を含む原子炉格納容器内部に、水素ガスを酸化する触媒を用いた触媒式再結合装置を開示する。
特許文献1の触媒式再結合装置は、冷却材配管破断時に配管から噴出するジェット流などの外乱により触媒式再結合装置が転倒または破損する可能性を考慮していない。触媒式再結合装置が外乱を受け、装置が転倒又は破損した場合にも、水素ガス濃度と酸素ガス濃度を一定値以下に抑制するために、触媒の再結合性能を維持する必要があった。
The catalytic recombination apparatus of
そこで本発明は、触媒式再結合装置が外乱を受けた場合にも、触媒の再結合性能を維持することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to maintain the recombination performance of the catalyst even when the catalytic recombination apparatus is disturbed.
本発明は、原子力プラントの触媒式再結合装置に使用する触媒の内部に空洞部を設けたことを特徴とする。 The present invention is characterized in that a cavity is provided inside a catalyst used in a catalytic recombination apparatus of a nuclear power plant.
本発明によれば、触媒式再結合装置が外乱を受けた場合にも、触媒の再結合性能を維持することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to maintain the recombination performance of the catalyst even when the catalytic recombination apparatus is disturbed.
以下の実施例は、冷却材喪失事故発生時、また、更に厳しい苛酷事故発生時に原子炉格納容器内に漏えいする可燃性ガスを処理するための触媒を有する触媒式再結合装置に関するものである。 The following examples relate to a catalytic recombination apparatus having a catalyst for treating a combustible gas leaking into a reactor containment vessel when a loss of coolant accident occurs or when a severe severe accident occurs.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図10は原子力プラントの概要図を示す。本実施例の原子力プラントである沸騰水型原子力プラントは、原子炉圧力容器2,原子炉格納容器30,原子炉建屋9及び触媒式再結合装置16を備えている。
FIG. 10 shows a schematic diagram of a nuclear power plant. The boiling water nuclear power plant that is the nuclear power plant of this embodiment includes a reactor pressure vessel 2, a
原子炉圧力容器2は内部に炉心1を有する。原子炉格納容器30は、鉄筋コンクリート部31,鉄筋コンクリート部31の内表面を覆うライナー32及びトップヘッド6を有する。ライナー32は、原子炉格納容器30の気密性を確保するために用いられ、耐圧機能を有する鉄筋コンクリート部31の内側に取り付けられている。トップヘッド6は、コンクリート部31の上端部に設けられたフランジ15を用い、ボルトにより鉄筋コンクリート部31に着脱可能に取り付けられている。原子炉圧力容器2は、原子炉格納容器30内に設けられた筒状のペデスタル33に据え付けられている。ダイヤフラムフロア34が原子炉格納容器30とペデスタル33に取り付けられている。原子炉格納容器30の内部空間は、ペデスタル33及びダイヤフラムフロア34によって、圧力抑制室であるウェットウェル5及びドライウェルに分離される。ドライウェルは、ダイヤフラムフロア34より上方に位置する上部ドライウェル3、及び原子炉圧力容器2より下方でペデスタル33の内部に位置する下部ドライウェル4を含む。ウェットウェル(圧力抑制室)5内には、冷却水が充填されたサプレッションプール35がある。上部ドライウェル3及び下部ドライウェル4にそれぞれ連通し、ペデスタル33内に形成された複数のベント通路36が、ウェットウェル(圧力抑制室)5内のサプレッションプール35中に開口している。
The reactor pressure vessel 2 has a
原子炉格納容器30は原子炉建屋9内に設置されている。原子炉建屋9内に形成される床は鉄筋コンクリート部31につながっている。原子炉ウェル7が、原子炉建屋9内で原子炉格納容器30の上方に形成される。原子炉ウェル天井8が、原子炉ウェル7の上方に配置され、原子炉建屋9に取り外し可能に取り付けられる。なお、図10では、原子炉ウェル天井8よりも上方における原子炉建屋9の構造が省略されている。原子炉の運転を停止して炉心1内に装荷された燃料集合体(図示せず)を交換するときには、水がドライウェル内に張られ、原子炉ウェル天井8,トップヘッド6及び原子炉の原子炉圧力容器2の蓋がそれぞれ取り外される。燃料交換時には、原子炉ウェル7上方の運転床上を移動する燃料交換機(図示せず)により、炉心1から燃料集合体が取り出され、原子炉ウェル7を介して燃料貯蔵プールまで搬送される。新燃料集合体が、燃料プールから逆のルートをたどり炉心1内に装荷される。
The
原子炉格納容器30の外側であり、原子炉建屋9内には様々な部屋が形成されている。配管室14内には、弁11を有する配管10が設置されている。配管室14内には、原子炉格納容器30を貫通している配管10が集中して配置されている。部屋37内には空調設備(図示せず)の吸込みダクト13が配置されている。ペデスタル33,ウェットウェル(圧力抑制室)5及び原子炉格納容器30を貫通するアクセストンネル38が設けられる。アクセストンネル38は、下部ドライウェル4と部屋39を連絡する。気密性を確保する開閉可能な機器搬入ハッチ12が、アクセストンネル38の部屋39側の端部に設けられる。機器搬入ハッチ12は部屋39内に存在している。
Various rooms are formed in the
触媒式再結合装置16は、原子炉格納容器30の内部に配置される。本実施例では、触媒式再結合装置16がダイヤフラムフロア34の床面,ウェットウェル5の内壁面に固定されている。
The
図2は、本実施例の触媒式再結合装置16の概要を示す。上下に開口した流路であるチムニ41の内部空間45は、相互に間隔を保って複数配置された触媒カートリッジ21を備える。図1(a)は、触媒カートリッジの斜視図を示す。触媒カートリッジ21は、触媒粒子を内部に充填し、側面に多数の穴を設けた箱状の形状となっている。また触媒カートリッジ21は、その側面から内部に流入した水素と酸素を触媒の作用により結合させる機能をもっている。なお、チムニ41上方の開口部42には、格納容器スプレイ53から噴出する水により触媒が直接濡れないよう、フード40を設けている。チムニ41,フード40、および触媒カートリッジ21の構造はステンレス鋼の薄板材の曲げ加工により製作され、点検や交換のために触媒カートリッジを取出せるよう点検扉を設けている。
FIG. 2 shows an outline of the
そして、可燃性ガス43である水素ガス及び酸素ガスは、下方の開口部より触媒式再結合装置16内に流入し、複数の触媒カートリッジ21に導かれる。この水素ガス及び酸素ガスは、触媒に含まれる触媒層によって再結合されて水になる。この結果、原子炉格納容器30内の可燃性ガス濃度は可燃限界未満に制御され、可燃性ガスの燃焼を防ぐことができる。触媒カートリッジ21の間を流れた気体44は、開口部42から上方に向って放出される。
Then, hydrogen gas and oxygen gas, which are combustible gases 43, flow into the
図1(b)は、触媒カートリッジに充填される触媒17の断面図を示す。この触媒17は球状物体であり、3層構造を形成する。触媒保持担体20はアルミナで形成されている。触媒層19は、触媒保持担体20の外表面を覆う層であり、パラジウムで形成されている。撥水性コーティング18は触媒層19を水から保護するために、触媒層19の外表面を覆う層である。そして、本実施例の触媒17は、中心部が空洞47となっている。
FIG. 1B shows a cross-sectional view of the
このように、触媒17の中心部を空洞とすることによる作用効果を説明する。 Thus, the effect by making the center part of the catalyst 17 a cavity is demonstrated.
原子炉圧力容器2に接続された原子炉一次冷却材系配管50が破断する冷却材喪失事故が発生した場合、原子炉圧力容器2内の高温冷却水が蒸気となってその破断箇所51から上部ドライウェル3内に噴出する。ここで、破断箇所51から噴出した蒸気が触媒式再結合装置16に直接接触した場合、触媒式再結合装置16は転倒する可能性がある。転倒により触媒カートリッジ21が破損すると、触媒カートリッジ21に充填されている触媒17が装置の開口部42から漏れ出し、触媒17がダイヤフロムフロア34の床面を流れ、ベント通路36からサプレッションプールに流入する。このとき、触媒の内部に空洞部を設け、水の比重よりも軽い触媒17としたことにより、触媒がプール水面に浮かんだ状態となり、触媒がプール底面に沈殿することを防ぐことが可能である。
When a coolant loss accident occurs in which the reactor
そして、サプレッションプールの水中には、サプレッションプール水を原子炉圧力容器に導くためのECCSポンプ52が設けられている。本実施例の触媒は、サプレッションプールの水中に沈殿せずに水面に浮かぶため、ECCSポンプ52の目詰まりを防ぐことができる。
In addition, an
また、一般的に、触媒は、触媒表面が水に覆われた状態(水没した状態)では可燃性ガスを処理できない。そのため、触媒がサプレッションプール水面に浮かぶことによって、触媒が装置外に漏れた場合も可燃性ガスを処理することができる。このように、触媒式再結合装置が外乱を受けた場合にも、触媒の再結合性能を維持することが可能である。 In general, the catalyst cannot treat the combustible gas when the catalyst surface is covered with water (submerged). Therefore, when the catalyst floats on the surface of the suppression pool, the combustible gas can be treated even when the catalyst leaks out of the apparatus. Thus, even when the catalytic recombination apparatus is subjected to disturbance, the recombination performance of the catalyst can be maintained.
図3(a)は本実施例の触媒式再結合装置の斜視図を示し、図3(b)は断面図を示す。図2と比較して、本実施例の触媒式再結合装置16は、水素ガスと酸素ガスが流入する下部開口部、及びフードの上部開口部に網目状の構造物22を設けている点が異なる。構造物の網目寸法は、触媒粒の直径より小さく形成されている。触媒式再結合装置の開口部を網目状の構造物で覆うことにより、触媒式再結合装置が転倒しても、装置内部から触媒が流出することを防ぐことができる。
FIG. 3A shows a perspective view of the catalytic recombination apparatus of this embodiment, and FIG. 3B shows a cross-sectional view. Compared with FIG. 2, the
図11は、本実施例の触媒式再結合装置に充填する触媒17aである。本実施例の触媒17aは、実施例1と比較して空洞が設けられていない。本実施例の触媒式再結合装置は、触媒が外部に流出してしまうことを防いでいるため、図11の触媒を利用することが可能である。なお、図1(b)のように空洞を設けた触媒を利用すれば、網目状の構造物22が破損して触媒が外部に流出した場合にも、触媒の再結合性能を維持することが可能である。
FIG. 11 shows the catalyst 17a filled in the catalytic recombination apparatus of this embodiment. The catalyst 17a of this example is not provided with a cavity as compared with Example 1. Since the catalyst-type recombination apparatus of this embodiment prevents the catalyst from flowing out to the outside, the catalyst shown in FIG. 11 can be used. If a catalyst having a cavity as shown in FIG. 1B is used, the recombination performance of the catalyst can be maintained even when the
図4は本実施例の触媒式再結合装置の断面図を示す。図2と比較して、本実施例の触媒式再結合装置16は、水素ガスと酸素ガスが流入する下部開口部、及びフードの上部開口部にエアバック23を設けている点が異なる。エアバック23は、触媒式再結合装置が転倒した場合に自動的に膨らみ、開口部を塞ぐ機能を有する。このように、触媒式再結合装置の開口部にエアバックを設けることにより、触媒式再結合装置が転倒しても、装置内部から触媒が流出することを防ぐことができる。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the catalytic recombination apparatus of this example. Compared to FIG. 2, the
図11は、本実施例の触媒式再結合装置に充填する触媒17aである。触媒17aは、実施例1と比較して空洞が設けられていない。本実施例の触媒式再結合装置であれば、触媒が外部に流出してしまうことを防いでいるため、図11の触媒を利用することが可能である。なお、図1(b)のように空洞を設けた触媒を利用すれば、エアバック23が破損して触媒が外部に流出した場合にも、触媒の再結合性能を維持することが可能である。
FIG. 11 shows the catalyst 17a filled in the catalytic recombination apparatus of this embodiment. The catalyst 17a is not provided with a cavity as compared with the first embodiment. With the catalytic recombination device of this embodiment, the catalyst shown in FIG. 11 can be used because the catalyst is prevented from flowing out. If a catalyst having a cavity as shown in FIG. 1B is used, it is possible to maintain the recombination performance of the catalyst even when the
図5〜図9は本実施例の触媒式再結合装置の斜視図を示す。図2と比較して、図5の触媒式再結合装置16は、円弧形状の脚24を設けている点が異なる。図5の触媒式再結合装置は、外乱が加わっても円弧部に沿って装置全体が揺れるため、装置が転倒することを防ぐことができる。
5 to 9 show perspective views of the catalytic recombination apparatus of this embodiment. Compared with FIG. 2, the
また、図6の触媒式再結合装置16は、おわん形状の脚25を設けている点が異なる。図6の触媒式再結合装置は、外乱が加わっても、おわん形状に沿って装置全体が揺れるため、装置が転倒することを防ぐことができる。
Further, the
図7の触媒式再結合装置16は、移動可能なキャスター26を設けている点が異なる。図7の触媒式再結合装置は、外乱が加わってもキャスター26によって装置全体が水平移動するため、装置が転倒することを防ぐことができる。
The
図8の触媒式再結合装置16は、ばね状の脚27を設けている点が異なる。図8の触媒式再結合装置は、外乱が加わっても、ばねが装置の揺れを吸収するため、装置が転倒することを防ぐことができる。
The
図9の触媒式再結合装置16は、脚の下部に耐震マット28を設け、装置に揺れが伝わることを防止している点が異なる。
The catalyst
このように、図5〜図9の脚を設けることにより、触媒式再結合装置に外乱が生じても、触媒式再結合装置が転倒することを防ぎ、装置内部から触媒が流出することを防ぐことができる。 Thus, by providing the legs of FIGS. 5 to 9, even if a disturbance occurs in the catalytic recombination device, the catalytic recombination device is prevented from falling and the catalyst is prevented from flowing out from the inside of the device. be able to.
図11は、本実施例の触媒式再結合装置に充填する触媒17aである。触媒17aは、実施例1と比較して空洞が設けられていない。本実施例の触媒式再結合装置であれば、触媒が外部に流出してしまうことを防いでいるため、図11の触媒を利用することが可能である。なお、図1(b)のように空洞を設けた触媒を利用すれば、触媒が外部に流出した場合にも触媒の再結合性能を維持することが可能である。 FIG. 11 shows the catalyst 17a filled in the catalytic recombination apparatus of this embodiment. The catalyst 17a is not provided with a cavity as compared with the first embodiment. With the catalytic recombination device of this embodiment, the catalyst shown in FIG. 11 can be used because the catalyst is prevented from flowing out. If a catalyst having a cavity as shown in FIG. 1B is used, the recombination performance of the catalyst can be maintained even when the catalyst flows out.
本発明は、冷却材喪失事故発生時、また、更に厳しい苛酷事故発生時に原子炉格納容器内に漏えいする可燃性ガスを処理するための触媒を有する触媒式再結合装置に関するものである。装置が破損もしくは転倒した場合に装置内からサプレッションプール水に流出した触媒は水面に浮くため、サプレッションプールを水源とするECCSポンプの目詰まりを防ぐことができる。 The present invention relates to a catalytic recombination apparatus having a catalyst for treating a flammable gas that leaks into a reactor containment vessel when a loss of coolant accident occurs or when a severe accident occurs. When the apparatus is broken or falls, the catalyst that has flowed out of the apparatus into the suppression pool water floats on the water surface, so that the ECCS pump that uses the suppression pool as a water source can be prevented from being clogged.
1 炉心
2 原子炉圧力容器
3 上部ドライウェル
4 下部ドライウェル
5 ウェットウェル
6 トップヘッド
7 原子炉ウェル
8 原子炉ウェル天井
9 原子炉建屋
10 配管
11 弁などの動的機器
12 機器搬入ハッチ
13 空調設備の吸込みダクト
14 配管室
15 フランジ
16 触媒式再結合装置
17 触媒
18 撥水性コーティング
19 触媒層
20 触媒保持担体
21 触媒カートリッジ
22 網目状の構造物
23 エアバック
24 円弧形状の脚
25 おわん形状の脚
26 キャスター
27 ばね状の脚
28 耐震マット
30 原子炉格納容器
31 鉄筋コンリクート部
32 ライナー
33 ペデスタル
34 ダイヤフラムフロア
35 サプレッションプール
36 ベント通路
37,39 部屋
38 アクセストンネル
40 フード
41 チムニ
42 開口部
43 可燃性ガス
44 気体
45 内部空間
47 空洞
50 原子炉一次冷却材系配管
51 破断箇所
52 ECCSポンプ
53 格納容器スプレイ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記触媒カートリッジを内部に複数配置したチムニと、
前記チムニの上方にフードを備えた原子力プラントの触媒式再結合装置であって、
前記触媒の内部に空洞部を設けたことを特徴とする触媒式再結合装置。 A catalyst cartridge filled with a catalyst for recombining flammable gases;
Chimney having a plurality of the catalyst cartridges disposed therein,
A catalytic recombination device for a nuclear power plant having a hood above the chimney,
A catalytic recombination apparatus, wherein a cavity is provided in the catalyst.
前記触媒カートリッジを内部に複数配置し、下部に前記可燃性気体を流入させる下部開口部を設けたチムニと、
前記チムニの上方に、再結合後の気体を外部に排出する上部開口部を有したフードを備えた原子力プラントの触媒式再結合装置であって、
前記上部開口部及び前記下部開口部に網状構造物又はエアバックを設けたことを特徴とする触媒式再結合装置。 A catalyst cartridge filled with a catalyst for recombining flammable gases;
A plurality of the catalyst cartridges disposed therein, and a chimney provided with a lower opening for allowing the combustible gas to flow into the lower part;
Above the chimney is a catalytic recombination apparatus for a nuclear power plant including a hood having an upper opening for discharging the gas after recombination to the outside,
A catalytic recombination apparatus, wherein a reticulated structure or an air bag is provided in the upper opening and the lower opening.
前記触媒カートリッジを内部に複数配置し、下部に前記可燃性気体を流入させる下部開口部を設けたチムニと、
前記チムニの上方に、再結合後の気体を外部に排出する上部開口部を有したフードを備えた原子力プラントの触媒式再結合装置であって、
円弧形状の脚,おわん形状の脚,移動可能なキャスター,ばね状の脚のいずれか一つを設けることを特徴とする触媒式再結合装置。 A catalyst cartridge filled with a catalyst for recombining flammable gases;
A plurality of the catalyst cartridges disposed therein, and a chimney provided with a lower opening for allowing the combustible gas to flow into the lower part;
Above the chimney is a catalytic recombination apparatus for a nuclear power plant including a hood having an upper opening for discharging the gas after recombination to the outside,
A catalytic recombination apparatus comprising one of an arc-shaped leg, a bowl-shaped leg, a movable caster, and a spring-shaped leg.
前記触媒の内部に空洞部を設けたことを特徴とする触媒式再結合装置。 A catalytic recombination device according to claim 2 or claim 3,
A catalytic recombination apparatus, wherein a cavity is provided in the catalyst.
前記触媒カートリッジを内部に複数配置したチムニと、
前記チムニの上方にフードを備えた原子力プラントの触媒式再結合装置に使用する触媒であって、
前記触媒の内部に空洞部を設けたことを特徴とする触媒式再結合装置に使用する触媒。 A catalyst cartridge filled with a catalyst for recombining flammable gases;
Chimney having a plurality of the catalyst cartridges disposed therein,
A catalyst for use in a catalytic recombination device of a nuclear power plant having a hood above the chimney,
A catalyst used in a catalytic recombination apparatus, wherein a cavity is provided inside the catalyst.
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Cited By (4)
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- 2010-02-24 JP JP2010038112A patent/JP2011174773A/en active Pending
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