JP2011242184A - Anti-overpressure device for nuclear reactor containment vessel, and method for operation of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、沸騰水型原子力プラントに適用するに好適な原子炉格納容器の過圧防止装置およびその運転方法に関する。 The present invention relates to a reactor containment vessel overpressure prevention apparatus suitable for application to a boiling water nuclear power plant and an operating method thereof.
沸騰水型原子力プラントの原子炉建屋は、原子炉を格納する領域を原子炉格納容器(以下、単に格納容器とも称する。)として備え、さらにはその上方に上部原子炉建屋が構築されている。原子炉容器は、その原子炉格納容器内に格納されている。 A reactor building of a boiling water nuclear power plant includes a region for storing a reactor as a reactor containment vessel (hereinafter also simply referred to as a containment vessel), and an upper reactor building is constructed above the reactor containment vessel. The reactor vessel is stored in the reactor containment vessel.
原子炉建屋は、コンクリート製とし、格納容器の境界壁にのみ鋼製ライナーを設置して環境への気密性を高めたコンクリート製格納容器を備えるものや、格納容器の領域と上部原子炉建屋との全領域を自立式の鋼製容器で囲った鋼製格納容器を有するものとが有る。 The reactor building is made of concrete, and is equipped with a concrete containment vessel that has been installed with a steel liner only on the boundary wall of the containment vessel to improve the airtightness to the environment, and the region of the containment vessel and the upper reactor building There are some which have a steel containment vessel that surrounds the whole area with a self-supporting steel vessel.
沸騰水型原子力プラントにおいては発生の可能性は非常に小さいが、複数の安全系機器の多重故障を仮定する過酷事故時には、非凝縮性ガスの発生により格納容器の圧力が上昇して制限値に近づく可能性がある。格納容器内の圧力上昇と、放射性物質の環境への放出を抑制する技術として、格納容器の気相をフィルターや触媒層を通過させた後、排気筒から環境へ放出する技術が、下記の特許文献1,2,3にて公知である。これらの技術は、環境への排気の放出を伴うものである。
In a boiling water nuclear power plant, the possibility of occurrence is very small, but in a severe accident that assumes multiple failures of multiple safety systems, the pressure in the containment vessel rises to the limit value due to the generation of noncondensable gas. There is a possibility of approaching. As a technology to suppress the pressure rise in the containment vessel and release of radioactive substances to the environment, the technology to release the gas phase of the containment vessel to the environment from the exhaust stack after passing through the filter and catalyst layer is the following patent Known in
一方、格納容器内が苛酷事故時に過圧状態となった場合、破裂板(ラプチャーディスクとも言う。)の開放により格納容器内の領域から格納容器の上部に位置する上部原子炉建屋に気相を放出して格納容器の健全性を維持し、かつ環境への排気の放出を回避する技術が下記の特許文献4にて公知である。
On the other hand, when the containment vessel is overpressured in the event of a severe accident, the gas phase is changed from the region inside the containment vessel to the upper reactor building located above the containment vessel by opening the rupture disc (also called the rupture disk). A technique for releasing and maintaining the soundness of the containment vessel and avoiding the release of exhaust to the environment is known in
原子炉建屋内に破裂板を用いる類似技術は、他に下記の特許文献5,6,7にて公知である。そのうちの特許文献6には、ガス排気系を備えて、窒素ガスで押し出された空間内のガスを大気中に放出するものが掲載されているが、その空間を真空にするものではない。
Other similar techniques using a rupturable plate in a reactor building are known in the following
また、カナダ国の原子力プラントでは原子炉建屋とは別の真空状態とした建屋(以下、単に真空建屋とも称する。)を備え、事故が発生した原子力プラントと真空建屋を連通して、格納容器の圧力を低減する技術が、インターネット上のアドレス「http://www.nucleartourist.com/systems/vacuum1.htm」や「http://www.sciencemag.org/feature/data/energy/pdf/se107800657.pdf」に掲載されている。 In addition, the Canadian nuclear power plant has a building that is in a vacuum state (hereinafter also referred to simply as a vacuum building) separate from the reactor building, and the nuclear power plant where the accident occurred communicates with the vacuum building, Technologies that reduce pressure are available on the Internet at addresses http://www.nucleartourist.com/systems/vacuum1.htm and http://www.sciencemag.org/feature/data/energy/pdf/se107800657. pdf ".
コンクリート製格納容器に対する過圧防止技術(以下、単に第1の先行技術とも称する。)では、過酷事故時に非凝縮性ガスが発生するため、格納容器領域にある圧力抑制室の圧力抑制プールの上部空間であるウエットウエル圧力が上昇した場合、放射性物質をフィルター等で除去した後ではあるが、非凝縮性ガスを環境に放出する必要がある。 In the overpressure prevention technology for the concrete containment vessel (hereinafter also simply referred to as the first prior art), a non-condensable gas is generated in the event of a severe accident, so the upper part of the pressure suppression pool of the pressure suppression chamber in the containment vessel region. When the wet well pressure, which is a space, rises, it is necessary to release non-condensable gas to the environment, even after the radioactive substance is removed by a filter or the like.
また。上述の破裂板を用いた過圧防止技術(以下、単に第2の先行技術とも称する。)をコンクリート製建屋に適用した場合、環境への漏洩を防止するため、上部原子炉建屋の壁にもライナーを設けるなどの気密性並びに耐圧性の向上が必須であり、コストが増大する。 Also. When the above-described overpressure prevention technology using a rupturable plate (hereinafter also simply referred to as the second prior art) is applied to a concrete building, the wall of the upper reactor building is also used to prevent leakage to the environment. It is essential to improve airtightness and pressure resistance such as providing a liner, which increases costs.
格納容器も原子炉建屋も鋼製として破裂板を組み合わせた既述の第2の先行技術では、放射性物質の環境への放出は回避されるが、上部原子炉建屋の容積増加が必要である。また苛酷事故時に発生する非凝縮性ガスの中には可燃性ガスである水素も含まれており、空気(酸素)が存在する空間に放出する場合に、水素の燃焼を抑制する処理設備が必要となる。 In the second prior art described above, in which the containment vessel and the reactor building are both made of steel and combined with a rupture disk, release of radioactive material into the environment is avoided, but the volume of the upper reactor building is required to increase. In addition, non-condensable gas generated in severe accidents also includes hydrogen, which is a flammable gas, and it is necessary to have a treatment facility that suppresses hydrogen combustion when released into a space where air (oxygen) exists. It becomes.
一方、原子炉建屋のほかに真空建屋を併設する例では、真空建屋が苛酷事故以外の事象にも対応する設備であり、通常運転中、常に真空状態を維持する必要がある。これは、真空建屋の構造壁に常に外圧が作用している状態であり、構造上好ましくない。さらに、格納容器に直接接続される放出用配管を建屋外に設置するため、外部からのハザードに対する障壁が必要である。 On the other hand, in an example in which a vacuum building is provided in addition to the reactor building, the vacuum building is a facility that can cope with events other than severe accidents, and it is necessary to always maintain a vacuum state during normal operation. This is a state in which external pressure is constantly acting on the structural wall of the vacuum building, which is not preferable in terms of structure. Furthermore, in order to install the discharge pipe directly connected to the containment vessel outside the building, a barrier against an external hazard is necessary.
従って、本発明で解決しようとする課題は、原子力プラントの苛酷事故時にウエットウエル圧力が上昇して制限値に近づいた場合に、格納容器外の原子炉建屋内にウエットウエルから気相を放出して環境への放出を防止する過圧防止装置について、原子炉建屋のコスト増大を抑制するとともに、放出された非凝縮性ガスに含まれる可燃性ガスが酸素と反応することを抑制することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to release the gas phase from the wet well into the reactor building outside the containment vessel when the wet well pressure increases and approaches a limit value in the event of a severe accident in a nuclear power plant. For the overpressure prevention device that prevents release to the environment, it is possible to suppress the increase in the cost of the reactor building and to prevent the combustible gas contained in the released non-condensable gas from reacting with oxygen. .
そのような課題は、原子炉建屋の上部原子炉建屋に設置されている走行クレーンの走行空間よりも上方に、原子炉格納容器内の圧力を吸収する気密空間を設け、前記気密空間と原子炉格納容器のウエットウエル内とを破裂板を介して接続し、前記気密空間に真空排気系統を接続してある原子炉格納容器の過圧防止装置を用いることによって解決できる。 Such a problem is that an airtight space for absorbing the pressure in the reactor containment vessel is provided above the traveling space of the traveling crane installed in the upper reactor building of the reactor building, and the airtight space and the reactor This can be solved by using a reactor containment vessel overpressure prevention device in which the inside of the containment vessel's wet well is connected via a rupturable plate and a vacuum exhaust system is connected to the airtight space.
その過圧防止装置は、原子炉圧力容器内のウエットウエル空間の圧力が上昇する状態を伴う事象が発生した後に、真空排気系統による気密空間内のガスの排気運転を開始し、破裂板が開放される以前に真空排気設備による気密空間内のガスの排気を止めるように真空排気系統を運転して用いられる。 The overpressure prevention device starts the exhaust operation of the gas in the airtight space by the vacuum exhaust system after an event involving the state in which the pressure of the wet well space in the reactor pressure vessel rises, and the rupture disk opens. Before being used, the vacuum exhaust system is operated and used so as to stop the exhaust of the gas in the airtight space by the vacuum exhaust equipment.
本発明によれば、過酷事故時にウエットウエルの圧力が非凝縮性ガスの発生により上昇し制限値に近づいた場合、破裂板が開放されてウエットウエルから気相(主として非凝縮性ガス)が気密空間へ放出され、格納容器内の圧力上昇を抑制するが、このとき、放出される気相を受容する気密空間が原子炉通常運転時の常態圧力状態よりも真空側にコントロールされているため、圧力低減の効果が大きく必要とする空間容積が小さいか、あるいは空間の設計圧力が小さくてよいので、この結果、建屋のコスト上昇を抑制できるうえ、さらに、気密空間が真空引きされた空間であるため、酸素濃度も常態よりも低くコントロールされて、気密空間へ放出された非凝縮性ガスに含まれる可燃性ガスの酸素との反応は抑制される乃至は発生しない。 According to the present invention, when the pressure of the wet well rises due to the generation of non-condensable gas in a severe accident and approaches the limit value, the rupturable plate is opened and the gas phase (mainly non-condensable gas) is airtight from the wet well. It is released into the space and suppresses the pressure rise in the containment vessel, but at this time, the airtight space that accepts the released gas phase is controlled to the vacuum side from the normal pressure state during normal operation of the reactor, The effect of pressure reduction is large and the required space volume is small or the design pressure of the space may be small. As a result, the cost of the building can be suppressed and the airtight space is a vacuumed space. Therefore, the oxygen concentration is controlled to be lower than the normal state, and the reaction of the combustible gas contained in the non-condensable gas released into the airtight space with oxygen is suppressed or does not occur.
本発明の実施例では、原子炉格納容器の圧力抑制室のウエットウエルの上方にある上部原子炉建屋の上部に気密性と耐圧性のある気密空間を設置するとともに、冷却材喪失事故発生信号を受けて気密空間を真空に排気する真空排気系統を設ける。ウエットウエルの圧力が上昇し制限値に近づいた場合に、ウエットウエル内と気密空間との差圧によってウエットウエルと気密空間との間の流路途中に設けた破裂板が開放されてウエットウエル内と気密空間内とが連通され、ウエットウエルから非凝縮性ガスなどの気相を気密空間に放出する。このとき、気密空間は通常時は常圧であり、事故発生以後前述の信号を受けて真空排気系統を起動し気密空間を真空引きし、破裂板が開放される前には真空引き停止すべく、真空排気系統を停止して非凝縮性ガスの原子炉建屋外の環境への放出を阻止する。 In the embodiment of the present invention, an airtight space having airtightness and pressure resistance is installed in the upper part of the upper reactor building above the wet well of the pressure containment chamber of the reactor containment vessel, and a loss-of-coolant accident occurrence signal is generated. A vacuum exhaust system for receiving and exhausting the airtight space to a vacuum is provided. When the pressure of the wet well rises and approaches the limit value, the rupture disk provided in the middle of the flow path between the wet well and the airtight space is released by the differential pressure between the wetwell and the airtight space, and the inside of the wet well And the inside of the airtight space communicate with each other, and a gas phase such as a non-condensable gas is discharged from the wet well into the airtight space. At this time, the airtight space is normally at normal pressure, and after the occurrence of the accident, the above-mentioned signal is activated to activate the evacuation system, evacuate the airtight space, and stop the evacuation before the rupturable plate is opened. Stop the vacuum exhaust system to prevent the release of non-condensable gas to the environment outside the reactor building.
非凝縮性ガスを受容する気密空間は、非凝縮性ガスの漏洩が発生しないように、その気密空間は構造壁で囲って形成され、気密性と耐圧性を備える。気密空間の気密性と耐圧性とは以下のごとくである。即ち、気密性とは、気密空間の内外圧差がある場合の気密空間からの漏れ量が低いことを意味し、好ましくは、漏れが一般的に0.5%/day(@2kg/cm2)(圧力差が2kg/cm2の時に空間容積の0.5%/dayしか漏れない)以下とする気密構造を有することを意図している。また、気密空間の耐圧性とは、事故時には気密空間が圧力抑制室などの格納容器の耐圧空間と連通することになるので、好ましくは気密空間が格納容器に付与される設計圧力と同じ圧力に耐える耐圧構造を有することを意図している。 The airtight space for receiving the noncondensable gas is formed by being surrounded by a structural wall so as to prevent leakage of the noncondensable gas, and has airtightness and pressure resistance. The airtightness and pressure resistance of the airtight space are as follows. That is, the airtightness means that the amount of leakage from the airtight space when there is a pressure difference between the inside and outside of the airtight space is low, and preferably the leakage is generally 0.5% / day (@ 2 kg / cm 2 ). It is intended to have an airtight structure that is less than (only leaks 0.5% / day of the space volume when the pressure difference is 2 kg / cm 2 ). In addition, the pressure resistance of the airtight space means that the airtight space communicates with the pressure resistant space of the containment vessel such as the pressure suppression chamber in the event of an accident, and therefore the airtight space is preferably set to the same pressure as the design pressure applied to the containment vessel It is intended to have a withstand pressure structure.
このようにすることによって、原子力プラントの過酷事故時に、ウエットウエルからの高圧な圧力を有する気相を気密空間で吸収し、格納容器内の圧力上昇を抑制する効果を発揮する。その上、このとき、ウエットウエルから放出される気相を受容する気密空間が真空であるため、圧力低減の効果が大きくなり、必要とする気密空間の空間容積が小さいか、あるいは空間の設計圧力が小さくてよいという効果を発揮する。この結果、原子炉建屋のコスト上昇を抑制できるうえ、事故時に発生した非凝縮性ガスを気密空間が受け入れる時点では気密空間が真空引きされた後であるから、気密空間へ放出された非凝縮性ガスに含まれる可燃性ガスの酸素との反応は発生しない、或いはその反応を抑制できるので、気密空間の耐圧や可燃性ガスの燃焼等の対策に要するコストを低減できる。 By doing in this way, the gas phase which has the high pressure from a wet well is absorbed in airtight space at the time of the severe accident of a nuclear power plant, and the effect which suppresses the pressure rise in a containment vessel is exhibited. In addition, since the hermetic space for receiving the gas phase released from the wet well is a vacuum at this time, the effect of reducing pressure is increased, and the required space volume of the hermetic space is small or the design pressure of the space is small. Demonstrates the effect of being small. As a result, the increase in the cost of the reactor building can be suppressed, and the non-condensable gas released into the air-tight space is released when the air-tight space receives the non-condensable gas generated at the time of the accident. Since the reaction of the combustible gas contained in the gas does not occur or can be suppressed, the cost required for measures such as the pressure resistance of the airtight space and the combustion of the combustible gas can be reduced.
以下に、本発明の第1の実施例を図に基づいて具体的に説明する。図1に示す本発明の第1の実施例は、原子炉容器1を内置する格納容器3および上部原子炉建屋9の全体を気密性且つ耐圧性を有する自立式の鋼製容器で覆って、その外周囲にコンクリート製の外郭壁を構築してある鋼製原子炉建屋に本発明を採用した例示である。
The first embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the containment vessel 3 in which the
図1のように、原子炉格納容器3(以下、単に格納容器3とも称する。)は、原子炉圧力容器1を内置している原子炉格納容器内部構造物2を有する。その格納容器3の一部を構成する圧力抑制プール4とウエットウエル5からなる圧力抑制室の上方には通常運転時立ち入り可能な機器設置エリア6が設けられている。その機器設置エリア6と空間的につながっている上部原子炉建屋には、燃料プール7や機器仮置きプール8が設置されている。
As shown in FIG. 1, a reactor containment vessel 3 (hereinafter also simply referred to as a containment vessel 3) has a reactor containment vessel
このように上部原子炉建屋9や機器設置エリア6や圧力抑制室を鋼製容器10で覆った鋼製原子炉建屋内には、ウエットウエル5内の圧力を受け入れるように破裂板(ラプチャーディスク)11がウエットウエル上方の水平隔壁に設置されている。一方、鋼製容器10で覆われた上部原子炉建屋9は上部と下部に気密性と耐圧性を有する区画壁12で区画されている。
In the steel reactor building in which the upper reactor building 9, the
また、区画された上部の気密空間13と破裂板11の出口とを放出配管14で連通させている。この場合の区画壁12の例としては、鋼製容器10と同様に鋼板でも良いし、十分な強度を有するコンクリート壁に鋼製ライナーを貼ったものでも良い。図1は区画壁12を鋼板とした実施例である。
Further, the upper sealed
この実施例では、上部原子炉建屋9に設けられた走行クレーンよりも上方の空間に区画壁12を水平に設置しており、その区画壁12が走行クレーンを用いる上部原子炉建屋内の各作業の障害とはならない。このように上部原子炉建屋での作業に利用されていない走行クレーンの上方の空間を気密空間13として設けているので、上部原子炉建屋での作業性に影響はない。
In this embodiment, a
また、該気密空間13には排気用配管15が接続され、その排気用配管15は隔離弁16を介して真空ポンプ(図示せず)や排気処理設備に接続されて真空排気系統が構成されている。そして、ウエットウエル5内の圧力が、破裂板11が破裂するほど高くなる苛酷事故時には、ウエットウエル内の圧力と気密空間13内の圧力との差圧が破裂板11を開放させる差圧の設定圧力となるまでに該気密空間13を真空排気系統で真空引きして真空状態としておく。
In addition, an
この実施例において、発生確率は非常に小さいが複数の安全系機器の多重故障を仮定する苛酷事故時には、格納容器内に非凝縮性ガスが発生し、ウエットウエル5に蓄積され、格納容器の圧力が高くなる。この時、真空状態にある気密空間13との圧力差が破裂板11の開放設定値より大きくなり、破裂板11が開放され、ウエットウエルの気相が、気密空間13に放出されて格納容器の圧力を低減し、格納容器3内の圧力上昇を抑制する。
In this embodiment, the probability of occurrence is very small, but in a severe accident that assumes multiple failures of a plurality of safety systems, noncondensable gas is generated in the containment vessel and accumulated in the
このとき、気密空間13が真空であるため、後述するように、気密空間が常圧である場合に比べて圧力低減の効果が大きい。また、該気密空間には酸素が存在しないため、非凝縮性ガス中に含まれる可燃性ガスが反応することもない。
At this time, since the
この体系における第1の運転方法は、原子炉の通常運転中から、事故の有無にかかわらずに真空排気系統を作動させ隔離弁16を開として、気密空間13の真空状態を常時維持する方法である。この方法は、長期間に亘り気密空間13を形成する構造壁に外圧がかかることを設計上考慮する必要があるとともに、通常時に作業者が立ち入る上部原子炉建屋9に隣接した場所に真空状態の気密空間13が存在することになり、区画壁12が仮に損傷した場合、作業者に被害が発生する危惧がある。よって本発明では、第1の運転方法は採用しなかった。
The first operation method in this system is a method in which the vacuum state of the
気密空間13が真空状態であることが必要なのは、破裂板11が開放されてウエットウエル5からの気相が放出される直前であり、この状態に達するのは事故後長時間が経過した後である。そこで、第2の運転方法を考えた。
The
それは、原子炉の配管破断事故の事故発生信号(格納容器圧力高,炉水位低など)により、原子力プラントに備えられた安全系が起動されることが当業者間で知られているが、この信号により気密空間13に接続された真空排気系統を起動するとともに隔離弁16を開とする。これにより気密空間13内の気体が真空排気系統による真空引きにて排気されて気密空間13内の圧力と、空気が存在する場合には酸素濃度も低下する。
It is known to those skilled in the art that the safety system provided in the nuclear power plant is activated by an accident occurrence signal (high containment pressure, low reactor water level, etc.) of a reactor pipe rupture accident. The evacuation system connected to the
その時の排気は換気空調系などの排気とともにスタックから原子炉建屋外の環境へ放出されるが、放出期間はウエットウエル5から気密空間13への非凝縮性ガスの放出開始の以前であるから、非凝縮性ガスに同伴される放射性物質等の環境への放出はない。
The exhaust at that time is released from the stack to the environment outside the reactor building together with the exhaust such as the ventilation air conditioning system, but the release period is before the start of the release of noncondensable gas from the
そして、気密空間13の圧力が低下した信号やウエットウエル5の圧力が上昇した信号とから破裂板11の破裂する圧力に近い圧力となった時点で隔離弁16を閉とし真空排気系統による気密空間13に対する真空引きを停止する。
When the pressure in the
このような運転方法により、気密空間13が真空となるのは事故発生後から破裂板11の開放直前までの期間に限られ、上部原子炉建屋9に作業員が立ち要っている時期に気密空間13が真空状態でなければならないという状態が回避される。また、破裂板11が開放する時点では、隔離弁16の閉止によって原子炉建屋と隔離弁16の下流側の系統との間が隔離されており、気密空間13に放出された放射性物質や非凝縮性ガスを含んだ気相が原子炉建屋外の環境へ放出されることはない。
With such an operation method, the
このようにこの実施例によれば、原子力プラントの過酷事故時に、ウエットウエル5からの高圧な圧力を有する気相を気密空間13で吸収し、格納容器3内の圧力上昇を抑制する効果を発揮する。その上、このとき、ウエットウエル5から放出される気相を受容する気密空間が真空であるため、圧力低減の効果が大きくなり、必要とする気密空間13の空間容積が小さいか、あるいは空間の設計圧力が小さくてよいという効果を発揮する。
As described above, according to this embodiment, the gas phase having a high pressure from the
この結果、原子炉建屋のコスト上昇を抑制できるうえ、事故時に発生した非凝縮性ガスを気密空間13が受け入れる時点が気密空間13が真空引きされた後であるから、気密空間13へ放出された非凝縮性ガスに含まれる可燃性ガスの酸素との反応は発生しない、或いはその反応を抑制できるので、気密空間13の耐圧や防爆等の対策に要するコストを低減できる。
As a result, an increase in the cost of the reactor building can be suppressed, and the time when the
図2に示す第2の実施例は、コンクリート製の原子炉建屋内に、コンクリート製の境界壁に鋼製のライナーを設置した格納容器3を備えている原子炉建屋に本発明を適用した例である。この場合、格納容器3は、上部の一部がコンクリート製ではなく鋼製の蓋になっている部分を含んで、図2中のループ状の太線の枠内が格納容器領域とされている。 The second embodiment shown in FIG. 2 is an example in which the present invention is applied to a reactor building including a containment vessel 3 in which a steel liner is installed on a concrete boundary wall in a concrete reactor building. It is. In this case, the storage container 3 includes a part in which a part of the upper part is a lid made of steel instead of concrete, and the inside of the loop-shaped thick line frame in FIG. 2 is the storage container region.
図2は原子炉建屋の縦断面を示している。その原子炉建屋は、原子炉容器1や圧力抑制プール4およびウエットウエル5などで構成される気密性の高い格納容器3と、その格納容器3を覆うように気密性が相対的に低いコンクリート製の付属建屋が構築された領域とを包含している。上部原子炉建屋9は付属建屋と格納容器3の両領域の上方に構築され、作業員が立ち入れる作業空間とされる。
FIG. 2 shows a longitudinal section of the reactor building. The reactor building is composed of a highly airtight containment vessel 3 composed of a
その上部原子炉建屋9には、図示していない天井クレーンが走行する走行路が設けられている。その走行路を走行する走行クレーンを用いて上部原子炉建屋9に立ち入った作業員が各種の作業を行う。その走行クレーンが走行する空間よりも上方には、原子炉建屋の上方を覆うように耐圧性及び気密性のある気密空間13を構造壁17で形成してある。構造壁17の重量は原子炉建屋で支持する。
The upper reactor building 9 is provided with a travel path on which an overhead crane (not shown) travels. An operator who enters the upper reactor building 9 performs various operations using a traveling crane traveling on the traveling path. Above the space in which the traveling crane travels, an
ウエットウエル5と気密空間13とは、ウエットウエル5内の圧力が上昇し制限値に近づいたときに開放される破裂板11を介して放出配管14で連通してある。
The
構造壁17については鋼板でも良いし、十分な強度を有するコンクリート壁に鋼製ライナーを貼ったものでも良い。図2の実施例では、構造壁17として十分な強度を有するコンクリート壁に鋼製ライナーを貼ったものが採用された実施例である。
The
さらに、気密空間13には、排気用配管15が接続され、その排気用配管15が隔離弁16を介して真空ポンプ(図示せず)や排気処理設備に接続されて真空排気系統が構成されている。
Further, an
この実施例におけるその他の事項や運転方法及びその作用は、図1の場合と同様である。本実施例特有の効果は、第1の実施例による効果に加えて、原子炉建屋の上部に設置した気密空間13を形成する構造壁17が、航空機落下などの飛来物の到来といった外部ハザードに対する障壁として兼用可能であり、外部ハザードに対する信頼性が向上する。
Other matters, operation methods, and operations in this embodiment are the same as those in FIG. The effect peculiar to the present embodiment is that, in addition to the effect of the first embodiment, the
図3に示す第3実施例は、第2の実施例と同じくコンクリート製の原子炉建屋の上部に気密空間13を構造壁で設置し、その気密空間13を構成する部材の重量を支える支持壁18を原子炉建屋の外側で、気密空間13と地表面の間に設置してある。
The third embodiment shown in FIG. 3 is similar to the second embodiment in that the
この実施例でも、上部原子炉建屋9に図示していない天井クレーンが走行する走行路が設けられ、その走行路を走行する走行クレーンを用いて上部原子炉建屋9に立ち入った作業員が各種の作業を行う。その走行クレーンが走行する空間よりも上方には、原子炉建屋の上方を覆うように耐圧性及び気密性のある気密空間13を構造壁17で形成してある。
Also in this embodiment, the upper reactor building 9 is provided with a traveling path on which an overhead crane (not shown) travels, and workers who have entered the upper reactor building 9 using the traveling crane traveling on the traveling path can perform various kinds of operations. Do work. Above the space in which the traveling crane travels, an
支持壁18はその構造壁17を支持している。支持壁18は構造壁17の全部の重量を支持するように構築しても良いし、原子炉建屋と支持壁18とで構造壁17の重量を分散支持するように構築しても良い。いずれにしても、構造壁17の全部の重量が原子炉建屋に加わる事は避ける。
The
この支持壁18と原子炉建屋との間の空間を利用して流路19を形成し、流路19の上端を気密空間13に連通してある。この流路19はウエットウエル5内と放出配管14で連通され、その放出配管14の途中には破裂板11が装備されている。破裂板11は第1,2の各実施例と同様に、事故後の気密空間13とウエットウエル5内の圧力の予め定めた差圧によって開放されるように設定されている。この流路19は、少なくとも支持壁18と原子炉建屋の外壁との間を流路とし、ウエットウエル5から気密空間13へ非凝縮性ガスを通すことに用いるので、そのガスが支持壁18の外側環境や原子炉建屋の内側へ漏洩しないように気密性及び耐圧性を高めて仕上げる。
A channel 19 is formed using the space between the
また、気密空間13に接続された真空排気系統の排気用配管15も支持壁18と原子炉建屋の外壁との間の空間に配管され、隔離弁16を介して真空ポンプや排気処理設備に接続されている。
An
この実施例における真空排気系統等の運転方法と作用は、図1や図2に示した実施例の場合と同じである。 The operation method and operation of the vacuum exhaust system and the like in this embodiment are the same as those in the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
この実施例では、既存の原子力プラントに本発明を適用する場合に、原子炉建屋の上部に設置する気密空間13の構成部材の支持のために上部原子炉建屋9の天井や側壁を形成するコンクリート壁の強度増大を極力必要としないようにするために、その支持を支持壁18だけで、又は支持壁18と上部原子炉建屋9の原子炉建屋天井や側壁に分散して行うようにしている。
In this embodiment, when the present invention is applied to an existing nuclear power plant, the concrete that forms the ceiling and side walls of the upper reactor building 9 to support the components of the
この実施例では支持壁18を利用してウエットウエル5から気密空間13への非凝縮性ガスの流路を形成したが、そのウエットウエル5から気密空間13への流路を図2に示すようにすべて鋼製の配管としても、その配管を支持壁18と原子炉建屋の間の空間に配管しても機能上問題はない。その他の技術的事項は第2の実施例と同じである。
In this embodiment, the
本実施例特有の効果としては、第2の実施例による効果に加えて、地表に出ている原子炉建屋の横面に支持壁18が強度の強い構造壁として配備されることになるから、洪水などの横方向からの外部ハザードに対する障壁が強固になることが掲げられる。
As an effect peculiar to the present embodiment, in addition to the effect of the second embodiment, the
次に、本発明の各実施例における気密空間13による圧力低減効果を以下に説明する。
図4に気密空間13の容積をパラメータとし、該気密空間13が常圧である場合と本発明のように真空状態である場合について、苛酷事故時に破裂板11の開放による圧力低減効果を比較して示す。これは典型的な格納容器形状をベースとし、苛酷事故時に非凝縮性ガスがウエットウエル5の7.15倍の体積発生したケースについて、ウエットウエル容積で規格化した気密空間13の容積を横軸に、気密空間13がない場合からの圧力低減効果を縦軸に示している。実線が気密空間を真空とした場合であり、破線が気密空間を常圧とした場合である。
Next, the pressure reduction effect by the
FIG. 4 compares the volume of the
図4に示したように、両者とも気密空間13の容積が大きくなるにつれて、圧力低減の効果が大きくなる。これは気相を収容する容積が増大するために、非凝縮性ガスの分圧が相対的に小さくなるためである。また、気密空間13が常圧であるより真空状態であるほうが、圧力低減の効果が大きいのは、常圧では気密空間13にある空気の分圧が開放後の非凝縮性ガスの分圧に寄与するが、真空ではこの寄与がなくなるため圧力低減効果が大きい。
As shown in FIG. 4, the effect of pressure reduction increases as the volume of the
この結果、本発明の各実施例のように、破裂板11が開放される直前に気密空間13を真空とする運転では、ある圧力低減効果を得る場合の気密空間13の容積を削減できる。
図中の細線で示した圧力低減効果が約0.47MPaの場合は、気密空間の容積を約25%削減できる。これにより、気密空間13を形成する構造壁を削減し、ひいてはコストを低減できる。
As a result, as in each of the embodiments of the present invention, in the operation in which the
When the pressure reduction effect indicated by the thin line in the figure is about 0.47 MPa, the volume of the airtight space can be reduced by about 25%. Thereby, the structural wall which forms the
図5に、本発明の各実施例で気密空間13を事故発生時に真空状態とする真空排気系統の起動及び停止ロジックの例を示す。図5における上側の表示が起動のロジックであり、下側の表示が停止のロジックを示している。
FIG. 5 shows an example of activation and deactivation logic of the vacuum exhaust system in which the
それらのロジックによれば、起動については、原子炉の配管破断事故の事故発生信号(格納容器圧力高,炉水位低など)にタイマーにより時間遅れを持たせた信号、或いは運転員の起動操作(スイッチ入)による信号のいずれかによって真空排気系統の真空ポンプ(図5では排気ポンプと表示した。)を起動するとともに、真空排気系統に設置した隔離弁16を開とする。
According to those logics, for the start-up, an accident occurrence signal of a reactor pipe rupture accident (high containment pressure, low reactor water level, etc.) is delayed by a timer, or an operator's start-up operation ( The vacuum pump of the evacuation system (indicated as evacuation pump in FIG. 5) is activated by one of the signals generated by switching on, and the
ここで事故発生信号にタイマーで時間遅れを持たせているのは、設計基準事故をこえる発生頻度の非常に小さい苛酷事故を対象としているので起動までの時間的余裕があることから、誤信号かどうかの判断時間をその余裕を利用して運転員に与えるためである。誤信号と判断された場合は、図5の下段に示したロジック中の運転員の停止操作で起動信号をリセットする。 In this case, the time delay of the accident occurrence signal with the timer is intended for severe accidents with a very low occurrence frequency exceeding the design standard accident, so there is time to start up, so it is an error signal. This is to give the operator time to determine whether to use the margin. If it is determined that the signal is an error signal, the activation signal is reset by the stop operation of the operator in the logic shown in the lower part of FIG.
真空排気系統の停止については、図5の下段に示したロジックのように、気密空間13の圧力を測定し、その気密空間13の圧力が十分低下した場合、ウエットウエル5の圧力を測定し、その圧力が破裂板11の開放動作する設定圧力直前まで上昇した場合、スタックからの排気中に放射能が検知(放射能レベル高)された場合、および運転員による停止操作(スイッチ切)のいずれかが発信された場合、真空ポンプ(図5では排気ポンプと表示してある。)を停止するとともに隔離弁16を閉とする。
For stopping the evacuation system, as in the logic shown in the lower part of FIG. 5, the pressure in the
ここで、スタックからの排気中の放射能レベル高の信号を含めているのは、環境への放射性物質の放出を回避することを、より確実にするためである。なお。本発明の各実施例は苛酷事故を対象としたものであり、事故時のマネージメントの一環であることから、制御系の多重化は必須ではない。 Here, the signal of high radioactivity level in the exhaust from the stack is included in order to more reliably avoid the release of radioactive material to the environment. Note that. Each embodiment of the present invention is intended for severe accidents and is a part of management at the time of an accident, so that multiplexing of control systems is not essential.
本発明は、沸騰水型原子力プラントにおいて、事故時に原子炉を格納する原子炉格納容器内の圧力が過圧状態となることを防止する設備として利用可能性がある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as equipment for preventing a pressure in a reactor containment vessel that stores a nuclear reactor from becoming an overpressure state at the time of an accident in a boiling water nuclear power plant.
1 原子炉容器
2 原子炉格納容器内部構造物
3 原子炉格納容器
4 圧力抑制プール
5 ウエットウエル
6 機器設置エリア
7 燃料プール
8 機器仮置きプール
9 上部原子炉建屋
10 鋼製容器
11 破裂板
12 区画壁
13 気密空間
14 放出配管
15 排気用配管
16 隔離弁
17 構造壁
18 支持壁
19 流路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記気密空間に隔離弁を介して接続した真空排気系統を、前記ウエットウエル内の圧力が上昇する状態を伴う事象が発生した後に、前記真空排気系統による前記気密空間の真空引きを行い、前記破裂板が開放される以前に前記隔離弁を閉じて前記気密空間に対する前記真空引きを止めるようにしたことを特徴とする原子炉格納容器の過圧防止装置の運転方法。 The non-condensable gas is received from the wet well in the reactor containment vessel by opening the rupture disc into the airtight space installed above the traveling space of the traveling crane installed in the upper reactor building of the reactor building. An operation method for suppressing an increase in pressure inside the reactor containment vessel,
The vacuum exhaust system connected to the airtight space via an isolation valve is evacuated after the event involving the state in which the pressure in the wet well increases, the vacuum exhaust system is evacuated, and the bursting A method of operating a reactor containment vessel overpressure prevention apparatus, wherein the isolation valve is closed before the plate is opened to stop the vacuuming of the hermetic space.
Priority Applications (1)
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JP2010112757A JP2011242184A (en) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Anti-overpressure device for nuclear reactor containment vessel, and method for operation of the same |
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JP2016217771A (en) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | 株式会社東芝 | Operation floor confinement zone and nuclear power plant |
CN112908500A (en) * | 2021-01-14 | 2021-06-04 | 中广核研究院有限公司 | Volume control method for non-condensable gas at top of pressure container |
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