JP2013185968A - Hydrogen removal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉圧力容器を有する設備内に設けられ、例えば事故時にmetal−water反応により設備内に発生した水素を除去する水素除去装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen removal apparatus that is provided in a facility having a reactor pressure vessel and removes hydrogen generated in the facility by a metal-water reaction at the time of an accident, for example.
原子力発電所等に設置される原子炉では、原子炉圧力容器内部で発生した熱を排熱して、該排熱を電力に変換するため、冷却水等の冷却材が用いられている。
加圧水型原子炉では、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電している。
In a nuclear reactor installed in a nuclear power plant or the like, a coolant such as cooling water is used in order to exhaust heat generated inside the reactor pressure vessel and convert the exhaust heat into electric power.
In pressurized water reactors, light water is used as a reactor coolant and neutron moderator, and high-temperature and high-pressure water that does not boil throughout the primary system is sent to a steam generator to generate steam by heat exchange. This steam is sent to a turbine generator to generate electricity.
このように構成された原子力発電プラントにて、冷却材喪失事故(LOCA)または過渡事象(トランジェント)が発生した場合、非常用炉心冷却装置(ECCS)が作動し、原子炉容器の内部の炉心を冷却することで発生する熱を十分に除去するようにしている。更に外部電源喪失時も、隔離時冷却系による炉心冷却が行なわれる。
ところが、事故や災害の発生時には、長期の電源の喪失等により、隔離時冷却系停止後も緊急炉心冷却装置が稼動できず、冷却材による冷却機能が喪失する可能性がある。
When a loss of coolant accident (LOCA) or a transient event (transient) occurs in a nuclear power plant configured in this way, an emergency core cooling system (ECCS) is activated, and the core inside the reactor vessel is Heat generated by cooling is sufficiently removed. Furthermore, even when the external power supply is lost, the core is cooled by the isolation cooling system.
However, when an accident or disaster occurs, the emergency core cooling device cannot be operated even after the cooling system is shut down due to a long-term loss of the power supply, and the cooling function by the coolant may be lost.
冷却機能の喪失により、圧力容器内部の、燃料集合体燃料被覆管の温度が上昇すると、水蒸気と燃料被覆管の材料であるジルコニウムとが反応し(Metal−Water反応)、短時間で水素が発生する。また、冷却材として水を用いていた場合、水が放射線によって放射線分解されることで水素及び酸素が発生する。こうして発生した水素は、原子炉圧力容器内の圧力上昇を抑制し、圧力容器の損傷を抑えるためにベントを行った場合や、原子炉圧力容器の壁面に損傷があった場合に、原子炉圧力容器から外部の設備、例えば原子炉格納容器等の内部に流出してしまう。 When the temperature of the fuel assembly fuel cladding tube inside the pressure vessel rises due to the loss of the cooling function, the water vapor reacts with zirconium which is the material of the fuel cladding tube (Metal-Water reaction), and hydrogen is generated in a short time. To do. Further, when water is used as the coolant, hydrogen and oxygen are generated by the radiolysis of the water by radiation. The hydrogen generated in this way suppresses the pressure rise in the reactor pressure vessel, and when venting is performed to suppress damage to the pressure vessel or when the reactor pressure vessel wall is damaged, It will flow out of the vessel to the inside of the external equipment such as a reactor containment vessel.
この状態が継続し、水素濃度が4%以上かつ酸素濃度が5%以上となると、水素が発火しやすい状態となり、水素爆発を引き起こす可能性がある。水素爆発が起こると、格納容器が破損し、放射性物質が外部に広範に拡散されてしまう可能性がある。また更に水素濃度が18%以上となると、より大きな破壊力を伴う水素爆轟を生じ、圧力容器をも含めた、広範な破壊を生じる可能性がある。 If this state continues and the hydrogen concentration is 4% or more and the oxygen concentration is 5% or more, hydrogen is likely to ignite, which may cause a hydrogen explosion. When a hydrogen explosion occurs, the containment vessel may be damaged, and radioactive materials may diffuse widely to the outside. Further, when the hydrogen concentration is 18% or more, hydrogen detonation with a greater destructive force is generated, and there is a possibility of causing a wide range of destruction including the pressure vessel.
ここで、格納容器内の水素除去装置として、触媒により、格納容器内雰囲気中に存在する窒素と発生した水素を反応させてアンモニアを生成することで、格納容器内の水素を除去する技術が知られている。(例えば、特許文献1参照)。 Here, as a hydrogen removing device in the containment vessel, a technology for removing hydrogen in the containment vessel by generating ammonia by reacting nitrogen generated in the atmosphere in the containment vessel with generated hydrogen by a catalyst is known. It has been. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の水素除去装置では、格納容器内雰囲気中に存在する窒素を利用しているため、水素と反応させることができる窒素の量に制限があった。そのため、水素が多量に発生した場合、格納容器内雰囲気中の窒素が不足してしまうおそれがある。 However, since the hydrogen removing apparatus of Patent Document 1 uses nitrogen present in the atmosphere in the containment vessel, there is a limit to the amount of nitrogen that can be reacted with hydrogen. Therefore, when a large amount of hydrogen is generated, there is a possibility that nitrogen in the atmosphere in the containment vessel is insufficient.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、原子炉圧力容器を有する設備内に多量に発生した水素を除去することが可能な水素除去装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hydrogen removal apparatus capable of removing a large amount of hydrogen generated in equipment having a reactor pressure vessel. .
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明は、原子炉圧力容器を有する設備内に設けられ、事故時に前記設備内に生成される水素を除去する水素除去装置であって、前記事故時に加熱されることにより、前記設備内に窒素を放出する窒素吸蔵合金を有する装置本体を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The present invention is a hydrogen removal apparatus that is provided in a facility having a reactor pressure vessel and removes hydrogen generated in the facility at the time of an accident. An apparatus main body having a nitrogen storage alloy that releases oxygen is provided.
このような水素除去装置によれば、窒素吸蔵合金により、設備内雰囲気中に存在する窒素よりも多量の窒素を、設備内に放出させることができる。このため、設備内に多量の水素が発生した場合でも、アンモニア生成反応を十分に行うことができる。
なお、窒素吸蔵合金から放出された窒素が、活性の高い単原子である場合は、触媒がなくとも水素と化合するため、アンモニア生成反応を十分に行う事ができる。
According to such a hydrogen removing apparatus, a larger amount of nitrogen than nitrogen existing in the facility atmosphere can be released into the facility by the nitrogen storage alloy. For this reason, even when a large amount of hydrogen is generated in the facility, the ammonia generation reaction can be sufficiently performed.
In addition, when the nitrogen released from the nitrogen storage alloy is a highly active single atom, it combines with hydrogen without a catalyst, so that the ammonia generation reaction can be sufficiently performed.
上記水素除去装置において、上記装置本体が、前記窒素吸蔵合金を加熱可能な加熱装置を備えることを特徴としている。 In the hydrogen removal apparatus, the apparatus main body includes a heating device capable of heating the nitrogen storage alloy.
この構成によれば、加熱装置により窒素吸蔵合金を加熱することで、さらに多量の窒素を、設備内に放出することができる。 According to this configuration, a larger amount of nitrogen can be released into the facility by heating the nitrogen storage alloy with the heating device.
上記の水素除去装置において、前記加熱装置は、前記設備の外部に設けられた電源と接続可能なケーブルを有し、前記装置本体が、前記設備の内壁面近傍に設けられていることを特徴としている。 In the hydrogen removal apparatus, the heating device has a cable that can be connected to a power source provided outside the equipment, and the device main body is provided in the vicinity of an inner wall surface of the equipment. Yes.
この構成によれば、外部電源により加熱装置を制御することにより、窒素の放出量を制御することができる。 According to this configuration, the amount of nitrogen released can be controlled by controlling the heating device with an external power source.
上記の水素除去装置において、前記加熱装置は、前記設備の外部に設けられた電源と接続可能なケーブルを有し、前記装置本体が、前記設備の天井面近傍に設けられていることを特徴としている。 In the hydrogen removal apparatus, the heating device includes a cable that can be connected to a power source provided outside the facility, and the device body is provided in the vicinity of a ceiling surface of the facility. Yes.
この構成によれば、格納容器内に発生し、格納容器内の上部に向かう水素と、効率的にアンモニア生成反応を行うことができる。 According to this configuration, it is possible to efficiently perform an ammonia generation reaction with hydrogen generated in the containment vessel and directed to the upper portion of the containment vessel.
また、上記の水素除去装置においては、前記装置本体が、前記窒素吸蔵合金の表面に対流を起こさせる送風部を有することを特徴としている。 In the hydrogen removal apparatus, the apparatus main body includes a blower that causes convection on the surface of the nitrogen storage alloy.
この構成によれば、送風部による窒素吸蔵合金表面における対流により、窒素吸蔵合金表面の物質交換を促進し、より速くより多くの水素と窒素を反応させることができる。 According to this configuration, mass exchange on the surface of the nitrogen storage alloy can be promoted by convection on the surface of the nitrogen storage alloy by the blower, and more hydrogen and nitrogen can be reacted more quickly.
上記の水素除去装置において、前記装置本体が、前記水素の濃度を検出する水素検出器と、前記水素検出器が検出する水素の濃度に基づいて前記加熱装置への電力の給電量を制御するコントローラを有するバッテリ装置と備えることを特徴としている。 In the hydrogen removal apparatus, the apparatus main body detects a hydrogen detector that detects the hydrogen concentration, and a controller that controls the amount of power supplied to the heating device based on the hydrogen concentration detected by the hydrogen detector. And a battery device having the above.
この構成によれば、バッテリ装置により加熱装置を作動し、水素検出器の検出値に基づいてコントローラが加熱装置への給電量を制御することにより、窒素吸蔵合金の加熱量を制御し、窒素の放出量を調整することができる。 According to this configuration, the heating device is operated by the battery device, and the controller controls the amount of power supplied to the heating device based on the detection value of the hydrogen detector, thereby controlling the heating amount of the nitrogen storage alloy. The amount of release can be adjusted.
上記の水素除去装置において、前記装置本体が、前記窒素吸蔵合金を冷却する冷却装置を有していることを特徴としている。 Said hydrogen removal apparatus WHEREIN: The said apparatus main body has the cooling device which cools the said nitrogen storage alloy, It is characterized by the above-mentioned.
この構成によれば、通常時は、窒素吸蔵合金を冷却装置によって冷却しておくことで、窒素の放出を抑制することができる。 According to this configuration, the release of nitrogen can be suppressed by cooling the nitrogen storage alloy with the cooling device in normal times.
上記の水素除去装置において、前記装置本体が、窒素と水素との反応を促進する触媒を有していることを特徴としている。 In the hydrogen removal apparatus, the apparatus main body includes a catalyst that promotes a reaction between nitrogen and hydrogen.
この構成によれば、触媒により、さらに多量の水素を窒素と化合させることができ、より効率的に水素を除去することが可能となる。 According to this structure, a larger amount of hydrogen can be combined with nitrogen by the catalyst, and hydrogen can be removed more efficiently.
上記の水素除去装置において、前記装置本体が、前記原子炉圧力容器を中心として、隣り合う水素除去装置と一定の間隔を有して、放射状に複数設けられていることを特徴としている。 In the hydrogen removal apparatus described above, the apparatus main body is characterized in that a plurality of the apparatus main bodies are provided radially with a certain distance from the adjacent hydrogen removal apparatus centering on the reactor pressure vessel.
この構成によれば、事故時の冷却機能喪失により、原子炉圧力容器の温度が上昇した場合、温度上昇に合わせて段階的に窒素吸蔵触媒を加熱することができる。これにより、温度の上昇状態に合わせ、段階的に窒素の放出ができる。 According to this configuration, when the temperature of the reactor pressure vessel rises due to the loss of the cooling function at the time of the accident, the nitrogen storage catalyst can be heated step by step as the temperature rises. Thus, nitrogen can be released stepwise in accordance with the temperature rise state.
本発明の水素除去装置によれば、上記のとおり、原子炉圧力容器を有する設備内に多量に発生した水素を除去することができる。 According to the hydrogen removal apparatus of the present invention, as described above, a large amount of hydrogen generated in the facility having the reactor pressure vessel can be removed.
以下、本発明に係る第1実施形態について図面を参照して説明する。
第1実施形態の水素除去装置100は、図1に示すように、原子炉格納容器(設備)2内に、原子炉圧力容器1とともに設けられている。
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The
原子炉格納容器2は、岩盤等の堅固な地盤9上に外部と圧力境界を形成する鋼板ライナ3を介して立設されている。この原子炉格納容器2内部には、鉄筋コンクリート等により内部に複数のコンパートメント、例えば、上部コンパートメント4a及び蒸気発生器ループ室4bが区画されている。原子炉格納容器2内の中央部に、蒸気発生器ループ室4bを画成する筒形状をなすコンクリート構造物5が形成されており、このコンクリート構造物5により原子炉圧力容器1が支持されている。そして、蒸気発生器ループ室4bには蒸気発生器6が配置され、冷却水配管7により連結されている。
The
また、原子炉格納容器2内には、コンクリート構造物5により、原子炉圧力容器1の下方に位置するキャビティ4cが画成されている。このキャビティ4cは、ドレンライン4dを介して蒸気発生器ループ室4bに連通している。そして、原子炉格納容器2には、燃料取替用水ピット8が設けられ、非常時にこの燃料取替用水ピット8の冷却水を原子炉圧力容器1に供給して冷却する原子炉冷却経路8aと、冷却水を原子炉格納容器1に散布して冷却する原子炉格納容器冷却経路8bが設けられている。そして、原子炉格納容器2内に散布された冷却水は、蒸気発生器ループ室4bからドレンライン4dを介してキャビティ4cに貯留される。
Further, in the
本実施形態の水素除去装置100は、窒素吸蔵合金11を有する装置本体10を備えている。ここで、窒素吸蔵合金11とは、窒素を可逆的に吸蔵・放出できる合金を意味している。窒素吸蔵合金11は、窒素を合金内に吸蔵する際には発熱し、窒素を外部へ放出する際には吸熱するという特徴を有している。
The
窒素吸蔵合金11として用いられる物質としては、窒素との親和性が高い希土類金属(R)と、窒素を解離する作用を有する鉄(Fe)を、溶融状態で混ざり合わせて得られる希土類−鉄系金属間化合物(R2Fe17、RFe7)や、遷移金属−鉄系のラーベス相型化合物が知られている。ここで、CaとFeのように、溶融状態にて混ざり合わず、金属化合物を形成しない物質については、メカニカルアロイング法により合金化する。
これらは、アンモニアガスや窒素ガス雰囲気中で加熱処理を行うことにより、窒素を結晶格子間に吸蔵することができる。また、水素ガス雰囲気中で放出処理することで、吸蔵された窒素を放出することができる。
As a material used as the
These can occlude nitrogen between crystal lattices by performing heat treatment in an atmosphere of ammonia gas or nitrogen gas. Further, the stored nitrogen can be released by performing the release treatment in a hydrogen gas atmosphere.
窒素吸蔵合金11からなる装置本体10は、原子炉格納容器2内の、原子炉圧力容器1の近傍に配置されており、本実施形態では、コンクリート構造物5に固定されるように配置されている。
The apparatus
次いで、この水素除去装置100の作用について説明する。
事故等の発生により、原子炉内の冷却機能が喪失した場合、原子炉圧力容器1内では、Metal−Water反応等により、水素が発生する。原子炉圧力容器1内の圧力を下げるためにベントを行った場合や、原子炉圧力容器1に損傷があった場合、原子炉圧力容器1内で発生した水素は、原子炉圧力容器1から放出され、原子炉圧力容器1の外側の原子炉格納容器2内に流出する。ここで、冷却機能の喪失により、原子炉圧力容器1は温度が上昇する。水素除去装置100は、原子炉圧力容器1の近傍に配置されているため、原子炉圧力容器1の温度上昇に伴って、水素除去装置1における窒素吸蔵合金11の温度も上昇する。加熱された窒素吸蔵合金11は、吸蔵されていた窒素を、原子炉格納容器2内の雰囲気中に放出する。原子炉格納容器2内に発生した水素は、窒素吸蔵合金11から放出された窒素や、元々原子炉格納容器2内の雰囲気中に存在していた窒素と反応し、アンモニアを生成する(式1)。
Next, the operation of the
When the cooling function in the reactor is lost due to an accident or the like, hydrogen is generated in the reactor pressure vessel 1 due to a metal-water reaction or the like. When venting is performed to reduce the pressure in the reactor pressure vessel 1 or when the reactor pressure vessel 1 is damaged, hydrogen generated in the reactor pressure vessel 1 is released from the reactor pressure vessel 1. And flows out into the
N2+3H2→2NH3 ・・・(1) N 2 + 3H 2 → 2NH 3 (1)
以上のように、本実施形態の水素除去装置100は、装置本体10に窒素吸蔵合金11を備えることにより、窒素吸蔵合金11から放出される窒素と水素を反応させてアンモニアを生成することができる。これにより、原子炉格納容器2内の水素濃度を低減させることが可能となる。また、水素除去装置100を原子炉圧力容器1の近傍に配置することで、冷却機能喪失による原子炉圧力容器1の温度上昇を利用して、窒素の放出を行うことができる。これにより、事故等の異常時に速やかに、原子炉格納容器2内の水素の除去を行うことが可能となる。
As described above, the
また、窒素吸蔵合金11による窒素の放出反応は、吸熱反応であるため、原子炉圧力容器1や原子炉格納容器2内の温度を低減することができる。これにより、温度の上昇に伴う内部圧力の増加を抑制することができる。
Further, since the nitrogen release reaction by the
さらに、水素と窒素によるアンモニア生成反応は、上記式1に表されるよう、水素3molに対し、アンモニア2molが生成されるため、気体体積を反応前後で減少させることができる。これにより、原子炉格納容器2の内部圧力の増加を抑制でき、原子炉格納容器2の損傷を防止することが可能となる。
Furthermore, in the ammonia generation reaction by hydrogen and nitrogen, as represented by the
次に、第2実施形態の水素除去装置200について、図2を用いて説明する。この第2実施形態については、第1実施形態と同様の構成要素については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。以下の実施形態でも同様である。
本実施形態に係る水素除去装置200において、装置本体10は、図2に示すように、原子炉圧力容器1を包囲する設備である原子炉格納容器2の内壁面近傍に設けられている。ここで、内壁面近傍とは、装置本体10が内壁面に接するように設けられている場合も含まれる。
また、装置本体10は、窒素吸蔵合金11と、加熱装置20、ケーブル21と、送風部22とからなる。
Next, the
In the
The apparatus
加熱装置20は、窒素吸蔵合金11の下部(床面側)に窒素吸蔵合金11と接するように配置されている。また、加熱装置20には図示しない外部に設けられた電源(以下、外部電源)と接続可能なケーブル21を有しており、原子炉格納容器2を介して、ケーブル21によって、外部電源と接続されている。ここで、外部電源とは、電源車等の可動式電源や、ポータブル電源等の可搬式電源が含まれる。
The
送風部22は、窒素吸蔵合金11に送風可能な例えばファン等の送風機であって、窒素吸蔵合金11の表面に空気の対流を起こさせる役割を有している。この送風部22は加熱装置20と同様、ケーブル21を介しての電力供給により作動するように構成されている。
The
第2実施形態の作用について説明する。加熱装置20は、原子炉格納容器2の内側近傍に設けられており、かつ、外部電源と接続可能なケーブル21を有しているため、原子炉格納容器2を介してケーブル21によって外部電源と接続できる。これにより、外部電源から加熱装置に電気を供給することが可能となる。したがって、加熱装置20により窒素吸蔵合金11を加熱することができる。また、外部電源を制御することにより、加熱装置による窒素吸蔵合金11の加熱量を制御することができ、窒素吸蔵合金11を加熱することによる放出される窒素の量を調整することが可能となる。これによって、過剰な窒素の発生による原子炉格納容器2内の圧力増加によって、原子炉格納容器2の破損等を防止することができる。
The operation of the second embodiment will be described. The
また、送風部22による窒素吸蔵合金11表面における対流により、窒素吸蔵合金11表面の物質交換を促進し、より速くより多くの水素と窒素を反応させることができる。
Further, the convection on the surface of the
なお、本実施形態では、図3に示すように、装置本体10は、原子炉格納容器2の天井面近傍に設けられ、窒素吸蔵合金11の表面側が原子炉圧力容器1側を向くように配置されても良い。ここで、天井面近傍とは、装置本体10が天井面に接するように設けられている場合も含まれる。
原子炉圧力容器1より流出した水素は、原子炉格納容器2内の他の気体に比べ軽いため、原子炉格納容器2上方に移動し、集まる。そのため、上記構成を有することによって、窒素吸蔵合金11と水素を効率的に接触させることができ、水素の除去を効率的に行うことができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the apparatus
Since the hydrogen flowing out from the reactor pressure vessel 1 is lighter than the other gases in the
また、本実施形態では、図4に示すように、装置本体10は、原子炉格納容器2を内部に収容する原子炉建屋60(設備)の内壁面近傍に設けられても良い。これにより、原子炉格納容器2内に設けられた原子炉圧力容器1及び原子炉格納容器2の破損等によって原子炉建屋60内に発生した水素の除去を行うことができる。したがって、原子炉建屋60内での水素爆発を防止することができる。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the apparatus
次に、第3実施形態の水素除去装置300について、図5を用いて説明する。本実施形態に係る水素除去装置300において、装置本体10は、窒素吸蔵合金11と、加熱装置20と、加熱装置20に取り付けられたバッテリ装置51と、水素検出器52とを有する。
Next, the
水素検出器52は、設備内の雰囲気中の水素の濃度を検出するものである。
The
加熱装置20は、窒素吸蔵合金11を加熱するために窒素吸蔵合金11に接するように設けられるものである。加熱装置20にはバッテリ装置51が取り付けられており、バッテリ装置51は、加熱装置20に給電する。そのため、外部に設けられた電源に接続するためのケーブル21は不要となる。なお、バッテリ装置51は、加熱装置20に供給可能な電力を貯蔵しており、水素検出器52が検出する水素の濃度に基づいて加熱装置20への給電量を制御するコントローラを備えている。
The
第3実施形態の作用について、説明する。原子炉圧力容器1の破損等により設備内の雰囲気中に水素が発生すると、水素検出器52が、水素の濃度を検出する。検出した水素濃度に応じてバッテリ装置51のコントローラにより、加熱装置20への給電量を制御・調整することができる。これにより、加熱装置20による加熱量が制御され、水素濃度に対して適切な量の窒素を放出でき、過大な窒素の供給による圧力増加、ひいては設備の破損等を防ぐことができる。また、水素が発生すると、その濃度を自動的に検出し、適切な量の窒素を放出できるため、水素濃度の監視の手間を省くことができる。また、水素の発生に対して迅速に、水素の除去を行うことが可能となる。
The operation of the third embodiment will be described. When hydrogen is generated in the atmosphere in the facility due to damage of the reactor pressure vessel 1 or the like, the
なお、本実施形態においても第2実施形態同様、装置本体10が送風部22を備えた構成であってもよい。
In the present embodiment, as in the second embodiment, the apparatus
次に、第4実施形態の水素除去装置400について、図6を用いて説明する。本実施形態では、水素除去装置400において、装置本体10は、原子炉圧力容器1近傍に設けられ、窒素吸蔵合金11と、窒素吸蔵合金11を冷却するための冷却装置30とからなる。冷却装置30と窒素吸蔵合金は接するように設けられている。ここで、原子炉圧力容器1近傍とは、装置本体10が、原子炉圧力容器1近傍に接するように設けられている場合が含まれる。
Next, the
第4実施形態の作用について説明する。窒素吸蔵合金11は、通常時、冷却装置30によって冷却されており、窒素を放出しない。ここで、事故や災害等の発生時には、電源の喪失により原子炉圧力容器1の冷却機能が喪失し、原子炉圧力容器1の温度上昇や、原子炉圧力容器1の破損による原子炉格納容器2内への水素の流出が起こる。すると、装置本体10における冷却装置30も、電源喪失により自動的に窒素吸蔵合金11の冷却を止める。窒素吸蔵合金11は、冷却装置30により冷却されることなく、原子炉圧力容器1の温度上昇に伴い、自らの温度も上昇する。そして、窒素を放出し、水素を除去することが可能となる。これにより、装置本体10は、通常時は冷却装置30により冷却されているため、窒素を供給することがなく、不要な窒素の供給を行うことがない。原子炉格納容器2内に水素が発生した際に、吸蔵した窒素が不足してしまい、十分な窒素を放出することができないという事態を防止することができる。また、電源の喪失及び原子炉圧力容器1の温度上昇により、自動的に窒素の放出を行うことができるので、原子炉格納容器2内への水素の流出という事故に迅速に対応することができ、対応の遅れによる設備の破損等の被害の深刻化を防ぐことができる。
The operation of the fourth embodiment will be described. The
次に、第5実施形態の水素除去装置500について、図7を用いて説明する。本実施形態の水素除去装置500において、装置本体10は、原子炉圧力容器1を中心として、隣り合う水素除去装置と一定の間隔を有して、放射状に複数設けられている。本実施形態では、蒸気発生器ループ質4bにおけるコンクリート構造物5上に配置されている。このような配置の一例として、例えば図8に示すように、円形断面の原子炉圧力容器1を中心として、周方向に間隔をあけて放射状に装置本体10を複数設けてもよい。また、複数の装置本体10を周方向に間隔を有して放射状に配置されれば、角度及び方向の数は特に限られない。
Next, the
第5実施形態の作用について説明する。事故時等に、原子炉圧力容器1内部で熱が発生し温度が上昇すると、原子炉圧力容器1内部で発生した熱は、原子炉圧力容器1を伝わって、原子炉圧力容器1外部に放射状に伝達されると考えられる。ここで、本実施形態の水素除去装置では、原子炉圧力容器1を中心として放射状に複数の装置本体10が配置されている。そのため、原子炉圧力容器1に最も近い位置に配置された装置本体10から序々に、原子炉圧力容器1からの熱の伝達とともに温度が上昇し、窒素を放出する。装置本体10は、原子炉圧力容器1から離れるにしたがって、温度上昇しにくく、窒素が発生しにくくなる。したがって、原子炉圧力容器1の温度が高いほど、より離れた位置に配置された装置本体10を加熱することができるため、窒素吸蔵合金11からの窒素の放出量を増やすことができる。これにより、原子炉圧力容器1の温度上昇に応じて、自動的に窒素の放出量を調整することができるため、適切な量の窒素を放出することが可能となる。
The operation of the fifth embodiment will be described. In the event of an accident, when heat is generated inside the reactor pressure vessel 1 and the temperature rises, the heat generated inside the reactor pressure vessel 1 travels through the reactor pressure vessel 1 and radiates outside the reactor pressure vessel 1. It is thought that it is transmitted to. Here, in the hydrogen removal apparatus of the present embodiment, a plurality of apparatus
なお、本実施形態の装置本体10には、窒素吸蔵合金11を加熱可能な加熱装置20を備えていても良い。また、窒素吸蔵合金11を冷却する冷却装置30を備えていても良い。これにより、窒素の放出量の制御、調整を行うことができる。
In addition, the apparatus
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、装置本体10が、窒素と水素との反応を促進する触媒を有する構成であってもよい。この触媒としては、例えば鉄系の触媒を用いることができる。これにより、触媒によってさらに多量の水素を窒素と化合させることができるため、より効率的に水素を除去することが可能となる。
なお、窒素吸蔵合金11から放出された窒素が、活性の高い単原子である場合は、触媒がなくとも水素と化合するため、アンモニア生成反応を十分に行う事ができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, the apparatus
Note that when the nitrogen released from the
1 原子炉圧力容器
2 原子炉格納容器
10 装置本体
11 窒素吸蔵合金
20 加熱装置
21 ケーブル
22 送風部
30 冷却装置
51 バッテリ
52 水素検出器
60 原子炉建屋
100、200、300、400、500 水素除去装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記事故時に加熱されることにより、前記設備内に窒素を放出する窒素吸蔵合金を有する装置本体を備えることを特徴とする水素除去装置。 A hydrogen removal apparatus that is provided in a facility having a reactor pressure vessel and removes hydrogen generated in the facility at the time of an accident,
A hydrogen removing apparatus comprising an apparatus main body having a nitrogen storage alloy that releases nitrogen in the facility by being heated at the time of the accident.
前記装置本体が、前記設備の内壁面近傍に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の水素除去装置。 The heating device has a cable that can be connected to a power source provided outside the facility,
The hydrogen removing apparatus according to claim 2, wherein the apparatus main body is provided in the vicinity of an inner wall surface of the facility.
前記装置本体が、前記設備の天井面近傍に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の水素除去装置。 The heating device has a cable that can be connected to a power source provided outside the facility,
The hydrogen removing apparatus according to claim 3, wherein the apparatus main body is provided near a ceiling surface of the facility.
前記水素の濃度を検出する水素検出器と、
前記水素検出器が検出する水素の濃度に基づいて前記加熱装置への電力の給電量を制御するコントローラを有するバッテリ装置を備えることを特徴とする請求項2に記載の水素除去装置。 The device body is
A hydrogen detector for detecting the concentration of the hydrogen;
The hydrogen removal apparatus according to claim 2, further comprising a battery device having a controller that controls a power supply amount to the heating device based on a concentration of hydrogen detected by the hydrogen detector.
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