JP2014173889A - 気体供給装置及び原子力プラントの空気又は窒素供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
電源喪失時においても空気作動弁等の作動弁を遠隔操作できること。
【解決手段】
本発明の気体供給装置は、上記課題を解決するために、プラントにおける少なくとも気体を流すための配管の途中に設置され、該配管内を流れる気体により弁本体を動作させる作動弁と、前記配管の途中に設置され、前記作動弁への気体の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に気体を供給する気体供給源とを備え、前記電磁弁の排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に気体を供給するために前記気体供給源との接続に切替えられることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は気体供給装置及び原子力プラントの空気又は窒素供給装置に係り、例えば、原子力プラントに設置されている空気作動弁の如く、弁の開閉動作を切替るために配管系の途中に電磁弁が設置されているものに好適な気体供給装置及び原子力プラントの空気又は窒素供給装置に関するものである。

原子力発電所を含む各種プラントには、空気、窒素又は蒸気等の気体や、水等の液体を流すための配管が設置されており、この配管の途中には、配管内の流体を流すための開動作、遮断するための閉動作、或いは電気信号や空気圧信号によって、電気または圧縮空気・窒素等を用いて作動することで、流量、圧力等を調整する電動弁、空気または窒素作動弁が設置されている。

特に、原子力プラントに設置されている空気又は窒素作動弁においては、弁の開閉動作を切替るために空気配管系の途中に電磁弁が設けられているが、例えば、全電源喪失事故（ＳＢＯ：Station Blackout）時には、電磁弁のコイル無励磁化、空気供給源からの空気圧の低下によってフェイル動作するものの、その後は、電源からの電気の供給不能、空気供給装置からの空気の供給不能により、空気作動弁の動作が不能になり、その後の空気または窒素作動弁の運用に支障が生じる恐れがある。

このように空気作動弁には、電源からの電気の供給不能、空気供給装置からの空気の供給不能による空気作動弁操作不能ポテンシャルがあるため、非常時（例えば、ＳＢＯ時）においても、安全に遠隔操作できる設備が求められている。

一方、全電源喪失が生じ、原子炉圧力容器内で発生した水素が原子炉建屋内に漏洩した場合でも、水素を安全に処理して水素爆発を防ぎ、原子炉建屋の損壊を防止する技術が特許文献１に記載されている。

特開２０１２−２３００５８号公報

通常、空気又は窒素作動弁の開閉動作は、その弁の動力となる空気または窒素を供給する空気配管系の途中に設置されている電磁弁の電源をオン、オフすることで切り替えられるが、電源喪失時には、電源喪失、動力用空気源の喪失により、空気又は窒素作動弁の開閉動作のための電磁弁の電源のオン、オフができなくなると共に、動力となる空気又は窒素の供給も不可能となり、外部からの遠隔操作が不可能になる。しかし、設計基準となった不具合を上回るような事故事象においては、必要な空気又は窒素作動弁は、通常の電源・動力用空気源とは異なる電源・動力用空気源による外部からの遠隔操作を、空気又は窒素作動弁の通常の作動特性に影響を及ぼさずに、可能とすることが必要となる。

特に、原子力発電所においては、ＳＢＯのような非常時に、原子炉格納容器内の空気又は窒素作動弁を開閉可能とするためには、原子炉格納容器の外部に操作用の電磁弁を設置し、通常電源とは別のバッテリーなどの電源を接続して、空気又は窒素作動弁の開閉動作を行うには、空気又は窒素作動弁に要求される作動時間等の作動特性に影響を及ぼさないようにすることや、操作用空気の原子炉格納容器外への排気などの考慮が必要であり、これらのことを考慮した電源喪失時に用いられる空気又は窒素供給装置の操作源の確保が必要となっている。

しかしながら、上述した特許文献１には、全電源喪失時に、原子炉圧力容器内で発生した水素が原子炉建屋内に漏洩した場合でも、原子炉建屋の損壊を防止する手段については記載されているが、電源喪失時に用いられる空気又は窒素供給装置の操作源確保については、全く記載されていない。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、電源喪失時においても空気作動弁等の作動弁を遠隔操作できる気体供給装置及び原子力プラントの空気又は窒素供給装置を提供することにある。

本発明の気体供給装置は、上記目的を達成するために、プラントにおける少なくとも気体を流すための配管の途中に設置され、該配管内を流れる気体により弁本体を動作させる作動弁と、前記配管の途中に設置され、前記作動弁への気体の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に気体を供給する気体供給源とを備え、前記電磁弁の排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に気体を供給するために前記気体供給源との接続に切替えられることを特徴とする。

また、本発明の原子力プラントの空気又は窒素供給装置は、上記目的を達成するために、原子炉格納容器に収納されている原子炉圧力容器からの蒸気をタービン建屋に供給する主蒸気配管から分岐した配管の途中に設けられ、原子炉の圧力が一定値以上になった際に開動作して前記主蒸気配管内の主蒸気を逃す主蒸気逃し安全弁と、該主蒸気逃し安全弁を開動作させるためのシリンダと、該シリンダへの空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に空気又は窒素を供給する空気又は窒素供給源とを備え、前記電磁弁の排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に空気又は窒素を供給するために前記空気又は窒素供給源との接続に切替えられることを特徴とする。

更に、本発明の原子力プラントの空気又は窒素供給装置は、上記目的を達成するために、原子炉圧力容器が収納されている原子炉格納容器からの気体を排気塔から放出する非常用ガス処理系に設置されている配管の途中に開閉弁が設けられ、前記原子炉格納容器の圧力が一定値以上になった際に前記開閉弁を開動作させて前記原子炉格納容器内の気体を前記非常用ガス処理系から排気する空気又は窒素作動弁と、該空気又は窒素作動弁を開動作させるために、前記開閉弁に駆動力を供給する強制作動用シリンダに接続され、該強制作動用シリンダへの空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に空気又は窒素を供給する空気又は窒素供給源とを備え、前記電磁弁からの排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に空気又は窒素を供給するために前記空気又は窒素供給源とは異なる空気又は窒素供給源の接続に切替えられることを特徴とする。

本発明によれば、電源喪失時においても空気作動弁等の作動弁を遠隔操作できる効果がある。

本発明の気体供給装置の実施例１であり、切替弁が電磁弁の排気側に接続されている状態を示す図である。 図１の状態から切替弁が電磁弁の給気側に切替った状態を示す図である。 本発明の気体供給装置の実施例１における通常時の待機状態を示す図である。 本発明の気体供給装置の実施例１における通常時の給気状態を示す図である。 本発明の気体供給装置の実施例１における通常時の排気状態を示す図である。 本発明の気体供給装置の実施例１における電源喪失時の待機状態を示す図である。 本発明の気体供給装置の実施例１における電源喪失時の給気状態を示す図である。 本発明の気体供給装置の実施例１における電源喪失時の排気状態を示す図である。 図４に示した気体供給装置の通常時の給気状態のフローを示す図である。 図５に示した気体供給装置の通常時の排気状態のフローを示す図である。 図７に示した気体供給装置の電源喪失時の給気状態のフローを示す図である。 図８に示した気体供給装置の電源喪失時の排気状態のフローを示す図である。 本発明の気体供給装置の実施例２を示す図である。 本発明の実施例３である原子力プラントの空気又は窒素供給装置を示す図である。 本発明の実施例４である原子力プラントの空気又は窒素供給装置を示す図である。 本発明の実施例５である気体供給装置を加圧水型原子炉における加圧器逃し弁と主蒸気逃し弁に適用した場合を示す図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の気体供給装置及び原子力プラントの空気又は窒素供給装置を説明する。なお、各図において、弁の黒表示は“閉”状態を、白表示は“開”状態をそれぞれ示すものである。また、符号は、同一構成部品には同符号を使用すると共に、既に説明した部品の説明は省略する。

図１及び図２は、本発明の気体供給装置の実施例１を示し、例えば、弁本体（図示せず）を開閉する空気作動弁アクチュエータ１があり、この空気作動弁アクチュエータ１は、建屋２１内の配管２０Ａの途中に設置された電磁弁２により動作されものである。即ち、電磁弁２は、電源のオン、オフにより、供給口であるＩＡ系（計装空気供給系統設備）から制御用空気又は窒素が供給されることで、空気作動弁アクチュエータ１が作動し、作動完了後、電磁弁２の電源のオフにより、空気作動弁アクチュエータ１の制御用空気又は窒素は、電磁弁２の排気口から、切替弁３のＡ→Ｅの経路で排出され、空気作動弁アクチュエータ１は作動前の状態に復帰する。

電磁弁２への通電が困難な状態、又は電磁弁２の供給口へのＩＡ系（計装空気供給系統設備）からの制御用空気又は窒素の供給が困難な非常時においては、建屋２１外に設置されている空気又は窒素が貯蔵されている気体供給源であるボンベ４から後述する第２の電磁弁５の電源がオンすることで、第２の電磁弁５を介して制御用空気又は窒素を切替弁３に給気する。これにより、切替弁３にＰ⇔Ａの流路が形成され、ボンベ４から第２の電磁弁５、切替弁３、電磁弁２、空気作動弁アクチュエータ１の流路を形成し、空気作動弁アクチュエータ１が作動し、作動完了後、電磁弁５の電源がオフすると、第２の電磁弁５、切替弁３、電磁弁２、空気作動弁アクチュエータ１間の圧力が低下し、切替弁３の流路がＡ→Ｅに切り替わる。更に、空気作動弁アクチュエータ１の制御用空気又は窒素は、電磁弁２の排気口から切替弁３のＡ→Ｅの経路で排出され、空気作動弁アクチュエータ１は作動前の状態に復帰する。

つまり、本実施例では、電磁弁２には、気体（空気又は窒素）を供給する気体供給源として、ＩＡ系（計装空気供給系統設備）とボンベ４の２系列を備えている。

本実施例では、このようにして、空気作動弁アクチュエータ１を動作し、弁本体を開閉させるようになっている。なお、図１，２では、切替弁３の表記は、空気油圧回路図のＪＩＳシンボル表記を模したものとしている。

本実施例では、電磁弁２とボンベ４間の建屋２１内の配管２０Ａの途中に、電磁弁２からの排気と、この電磁弁２への給気を切替える切替弁３が設置されている。この切替弁３は、電源喪失時には、電磁弁２に空気又は窒素を供給するためにボンベ４との接続に切替えられるものである。

つまり、電磁弁２の排気ライン側の建屋２１内にある配管２０Ａの途中に切替弁３を設置し、切替弁３に作動用の空気又は窒素が建屋２１外に設けられたボンベ４から配管２０Ｂを介して供給されると、通常時は、図１に示す如く、電磁弁２の排気側に接続されている切替弁３が、図２に示すように給気側に切り替わり、作動用空気又は窒素を電磁弁２に供給することができ、電源喪失時においても、空気作動弁アクチュエータ１に空気の供給が可能となる。

また、切替弁３のボンベ４側の建屋２１外の配管２０Ｂの途中には、通常時の建屋２１内の雰囲気が切替弁３の給気側のリークによって建屋２１外へ漏出するのを防止する隔離弁６が設置されている。

更に、切替弁３に空気又は窒素を供給する設備は、建屋２１内の電源とは別の電源種別、例えばバッテリーを持つことで、安全性を高めることができるが、更なるバックアップとして、手動弁によって給気しても良い。

即ち、本実施例では、ボンベ４から切替弁３に供給する建屋２１外の配管２０Ｂに設置されている第２の電磁弁５は、交流電源又は直流電源、直流電源、手動のそれぞれを動力源とする３つの電磁弁から構成されている。即ち、図１及び図２に示す如く、第２の電磁弁５Ａは、非常時（その１）の際に、交流電源又は直流電源を動力源とし、第２の電磁弁５Ｂは、非常時（その２）の際に、直流電源（例えば、バッテリー）を動力源として動作するものであり、また、第２の電磁弁５Ｃは、バックアップとして手動で動作するものである。

そして、電源喪失時には、直流電源（バッテリー）を駆動原とする第２の電磁弁５Ｂを駆動し、ボンベ４から電磁弁２に空気又は窒素を供給するものである。切替弁３の給気側へのリークは、隔離弁６により防止されている。

次に、上述した実施例１の気体供給装置における各状態の具体的な例を、図３乃至図１２を用いて説明する。

図３乃至図１２には、弁本体７として、空気又は窒素を動力源とするリンクを伴う駆動装置であるシリンダ８を有するアングル弁（スプリング力により、空気又は窒素が供給されていない場合は、閉状態）を示し、切替弁３の表記は、空気油圧回路図のＪＩＳシンボル表記ではなく、他の弁の表記同様に、白・黒で開閉状態を表記している。

図３は、本実施例の気体供給装置の通常使用時の待機状態を示す。該図に示す如く、通常使用時は、待機状態において、シリンダ（空気作動弁アクチュエータ）８に接続する電磁弁２は排気ライン１１側が開になっている。また、切替弁３は排気ライン１３側が開になっている。

図４及び図９は、本実施例の気体供給装置の通常使用時の給気時の状態及びフローを示す。該図に示す如く、弁作動の信号が電磁弁２に入ると（ステップ１９）、電磁弁２は排気ライン１１側を閉にして給気ライン１０側を開にする（ステップ２０）。すると、電磁弁２の給気ライン１０から圧縮空気や圧縮窒素などの気体がシリンダ８に供給され（ステップ２１）、弁本体７が作動する（ステップ２２）。

図５及び図１０は、本実施例の気体供給装置の通常使用時の排気時の状態およびフローを示す。該図に示す如く、待機状態に復帰するときは、電磁弁２に信号を送り（ステップ２３）、電磁弁２の給気ライン１０側を閉にし、排気ライン１１を開にする（ステップ２４）。すると、シリンダ８に供給された気体は電磁弁２の排気ライン１１側から排気され（ステップ２５）、切替弁３の排気ライン１３（図１、２の切替弁３の接続口Ｅに接続）側から排気される（ステップ２６）。シリンダ８を作動させるのに十分な気体がなくなると、弁本体７を作動させ（ステップ２７）待機状態に戻る。一例として、待機時を閉、作動時を開としたが、その逆の作動も可能となる。

図６は、本実施例の気体供給装置の全電源喪失などの過酷事故時の待機状態を示す。該図に示す如く、全電源喪失などの過酷事故時には、電源喪失により、電磁弁２は排気ライン１１側を開にした状態になり、外部からの操作が不可能なまま待機する。

図７及び図１１は、本実施例の気体供給装置の過酷事故時の給気時の状態及びフローを示す。該図に示す如く、電源喪失により電磁弁２は、排気ライン１１（図１、２の切替弁３の接続口Ａに接続）側を開にし、給気側ライン１０側を閉の状況にする（ステップ２８）。外部から弁本体７を作動させるために、建屋２１外にあるバッテリーを駆動原とする第２の電磁弁５の給気ライン１７側を開にし、排気ライン１８を閉にする（ステップ２９）。次に、隔離弁６を操作して開にする（ステップ３０）ことで、切替弁３を作動させるに十分な気体を第２の電磁弁５の給気ライン１４（図１、２の切替弁３の接続口Ｐに接続）側から供給する（ステップ３１）。供給された気体によって、切替弁３は排気ライン１３（図１、２の切替弁３の接続口Ｅ）側を閉にして給気ライン１４（図１、２の切替弁３の接続口Ｐ）を開とする。すると、建屋２１外から給気された気体は、切替弁３の給気ライン１４（図１、２の切替弁３の接続口Ｐに接続）から電磁弁２の排気ライン１１（図１、２の切替弁３の接続口Ａに接続）を通りシリンダ８へと到達し、シリンダ８に弁本体７を作動させるに十分な気圧が充填されることで、弁本体７が作動する（ステップ３２）。

図８及び図１２は、本実施例の気体供給装置の過酷事故時の排気時の状態及びフローを示す。該図に示す如く、建屋２１外にあるバッテリーを駆動原とする第２の電磁弁５に弁作動の信号を送る（ステップ３３）。弁本体７を待機状態に戻す場合は、建屋２１外の第２の電磁弁５の排気ライン１８側を開にし、給気ライン１７側を閉にする（ステップ３４）。すると、シリンダ８に供給された気体は電磁弁２の排気ライン１１側から排気され（ステップ３５）、電磁弁２の排気ライン１１（図１、２の切替弁３の接続口Ａに接続）から排気された気体は、切替弁３の給気ライン１４（図１、２の切替弁３の接続口Ｐに接続）から、建屋２１外の第２の電磁弁５の排気ライン１８を経由し、排気される（ステップ３６）。切替弁３を作動させるのに十分な気体がなくなると、切替弁３は給気ライン１４（図１、２の切替弁３の接続口Pに接続）側を閉にし、排気ライン１３側（図１、２の切替弁３の接続口Ｅに接続）を開にする（ステップ３７）。すると、シリンダ８に残っている気体は、電磁弁２の排気ライン１１側から排気され（ステップ３８）、切替弁３の排気ライン１３（図１、２の切替弁３の接続口Ｅに接続）から建屋２１内に排気される。シリンダ８を作動させるのに十分な気体がなくなると、弁本体７を作動させ（ステップ３９）待機状態に戻る。一例として、待機時を閉、作動時を開としたが、その逆の作動も可能となる。

このように本実施例では、電磁弁２の排気ライン１１側の配管２１Ａの途中に切替弁３を接続し、電源喪失時に建屋２１外からボンベ４などで空気又は窒素等の気体を供給しているため、切替弁３に作動用の空気又は窒素が供給されると、通常時は、排気側に接続されている切替弁３が給気側に切り替わり、電源喪失時に空気又は窒素を電磁弁に供給することが可能となる。また、切替弁３が切り替わる圧力は、建屋２１内の圧力よりも十分高くなっており、切替弁３が作動中は、第２の電磁弁５を経由して、建屋２１内の雰囲気が建屋２１外に流出することはない。

従って、電源喪失時においても空気作動弁等の作動弁を遠隔操作できる効果がある。また、第２の電磁弁５の電源種別（交流電源若しくは直流電源）を常時使用する電磁弁２と差別化することにより、駆動原を多様化できる効果もある。

なお、切替弁３に空気又は窒素を供給する設備は、建屋２１内の電源とは別の電源（例えば、バッテリー）を持つことで安全性を高めることができるが、更なるバックアップとして、手動弁によって給気しても良い。

図１３に、本発明の気体供給装置の実施例２を示す。該図に示す本実施例は、上述した実施例と略同様な構成であるが、実施例１と異なる構成は、建屋２１内の切替弁３の排気ライン１３が気体処理ライン３９に接続され、第２の電磁弁５の排気ライン１８が、建屋２１外の逆止弁１５を設けたライン３８を介して気体処理ライン３９に接続されている点である。

このような本実施例によれば、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、第２の電磁弁５の排気ライン１８を、逆止弁１５を設けたライン３８を介して気体処理ライン３９に戻し入れることで、作業者の安全性を更に向上させることができる。

なお、気体処理ライン３９を建屋２１外のみに設けた場合には、逆止弁１５を設けたライン３８を介さず、第２の電磁弁５の排気ライン１８を、直接、建屋２１外の気体処理ライン３９に接続することでも、作業者の安全性向上は可能である。

図１４に、本発明の実施例３である原子力プラントの空気又は窒素供給装置を示す。

該図に示す如く、本実施例の原子力プラントの空気又は窒素供給装置は、原子炉格納容器４８に収納されている原子炉圧力容器４０からの蒸気をタービン建屋（図示せず）に供給する主蒸気配管４１から分岐した配管５１に設けられ、原子炉の圧力が一定値以上になった際に開動作して主蒸気配管４１内の主蒸気を逃す主蒸気逃し安全弁４３と、この主蒸気逃し安全弁４３を強制的に開動作させるために、空気又は窒素を主蒸気逃し安全弁４３に駆動力を供給する強制作動用シリンダ４７と、強制作動用シリンダ４７への空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁２と、この電磁弁２の給気口、排気口に独立に、配管を介して空気又は窒素を供給する原子炉格納容器４８外に設置されている空気又は窒素供給源（特に図示しないが、高圧ガスアキュムレータや、実施例１と同様なボンベや液体窒素を気化させて窒素ガスを供給する）とを備えて概略構成されている。

そして、本実施例では、原子炉格納容器４８内の電磁弁２の排気ラインに、電磁弁２からの排気と電磁弁２への給気を切替える切替弁３が設置され、この切替弁３は、電源喪失時には、電磁弁２に空気又は窒素を供給するために、配管を介して原子炉格納容器４８外に設置されている空気又は窒素供給源とは異なる別の空気又は窒素供給源（ボンベ）に、第２の電磁弁５の給気ライン１７を介しての接続に切替えられるようにしたものである。

上述した空気又は窒素供給源であるボンベは、実施例１と同様に、ボンベ４から切替弁３に供給する原子炉格納容器４８外の配管２０Ｂに設置されている第２の電磁弁５を介して接続され、第２の電磁弁５は、交流電源又は直流電源、直流電源（例えば、バッテリー）、手動のそれぞれを動力源とする３つの弁の内から、単独または複数で構成され、その動作は、実施例１と同様である。更に、切替弁３のボンベ側の原子炉格納容器４８外の配管の途中には、切替弁３の給気側へのリークを防止する隔離弁６が設置され、この隔離弁６で切替弁３の給気側へのリークを防止する構成としている。

通常、原子炉圧力容器４０からは、蒸気が主蒸気配管４１を通ってタービン建屋に供給されるが、原子力発電所は地震などの災害を検知すると、配管破断による冷却材喪失事象（ＬＯＣＡ：Loss Of Coolant Accident）を防ぐために、主蒸気配管４１に設けられている主蒸気隔離弁４２が閉止する。その際、原子炉内の温度は、核燃料の崩壊熱により上昇を続け、原子炉内の圧力も蒸気の発生に伴い上昇する。原子炉の圧力が一定値以上になった場合、主蒸気配管４１から分岐した配管５１に設けられた主蒸気逃し安全弁４３が作動し、原子炉の圧力を低下させる。その際、切替弁３は、主蒸気逃し安全弁４３の作動に影響を及ぼすことはない。

原子炉の冷却は高圧炉心注水系４４や低圧炉心注水系４５で行われるが、全電源喪失（ＳＢＯ）時には、外部注水ライン４６から非常用ポンプ車などによる注水も可能としておくことが望まれる。

この際、原子炉内の圧力が注水の圧力よりも高い場合、原子炉内の圧力を下げる必要があるが、前述の主蒸気逃し安全弁４３の安全弁機能は、原子炉内が一定の圧力になるまで作動しないため、主蒸気逃し安全弁４３の逃し弁機能を用いて強制的に主蒸気逃し安全弁４３を開作動させる必要がある。

ここで、主蒸気逃し安全弁４３の逃し弁機能とは、アキュムレータに蓄えられた窒素や圧縮空気などの気体を、主蒸気逃し安全弁４３の強制作動用シリンダ４７に供給し、主蒸気逃し安全弁４３を開作動させる機能である。

本実施例では、全電源喪失などの過酷事故時は、主蒸気逃し安全弁４３に圧縮空気又は圧縮窒素を供給するための電磁弁２も操作不能となり、排気側を開にした状態で待機し、その後、電磁弁２の排気ライン１１側に切替弁３を接続し、切替弁３に作動用の空気又は窒素が原子炉格納容器４８外に設けられたボンベなどの空気又は窒素供給源から供給し、通常時は排気側に接続されている切替弁３を給気側に切り替え、作動用の空気又は窒素を電磁弁２に供給することで、電源喪失時においても主蒸気逃し安全弁４３を作動させる強制作動用シリンダ４７に空気又は窒素が供給されて作動させることが可能となっている。

主蒸気逃し安全弁４３が作動することで、原子炉圧力容器４０の圧力は、サプレッションチェンバの接続ラインに逃されて減圧され、原子炉圧力容器４０が減圧されることで、外部注水ライン４６からの注水が可能となり、原子炉を冷温停止させることが可能となる。

図１５に、本発明の実施例４である原子力プラントの空気又は窒素供給装置を示す。

該図に示す如く、本実施例の原子力プラントの空気又は窒素供給装置は、原子炉圧力容器４０が収納されている原子炉格納容器４８からの気体を排気塔５４から放出する非常用ガス処理系（非常用ガス処理設備やフィルタベント設備）５３に設置されている開閉弁５２を駆動する駆動部（シリンダ等）に駆動力を供給する空気又は窒素作動弁５０に接続し、この空気又は窒素作動弁５０の駆動部（シリンダ等）への空気又は窒素の流れの供給・停止のために開閉を行う電磁弁２と、この電磁弁２の給気口、排気口に独立に空気又は窒素を供給する原子炉格納容器４８外に設置されている空気又は窒素供給源（特に図示しないが、実施例１と同様なボンベや液体窒素を気化させて窒素ガスを供給する）とを備えて概略構成されている。

そして、本実施例では、電磁弁２からの排気ライン１１に電磁弁２への給気を切替える切替弁３が設置され、この切替弁３は、電源喪失時には、電磁弁２に空気又は窒素を供給するために、配管１０を介して原子炉建屋５８外に設置されている空気又は窒素供給源とは異なる別の空気又は窒素供給源（ボンベ）に、第２の電磁弁５の給気ライン１７を介しての接続に切替えられるようにしたものである。

上述した切替弁３を経て、電磁弁２を介して空気又は窒素作動弁５０への空気又は窒素を供給するラインが接続する空気又は窒素供給源であるボンベは、実施例１と同様に、ボンベ４から切替弁３に供給する原子炉建屋５８外の配管２０Ｂに設置されている第２の電磁弁５を介して接続され、第２の電磁弁５は、交流電源又は直流電源、直流電源（例えば、バッテリー）、手動のそれぞれを動力源とする３つの弁の内から、単独又は複数で構成され、その動作は、実施例１と同様である。更に、切替弁３のボンベ側の原子炉格納容器４８外の配管の途中には、切替弁３の給気側へのリークを防止する隔離弁６が設置され、この隔離弁６で切替弁３の給気側へのリークを防止する構成としている。

通常、全電源喪失などの過酷事故時は、空気又は窒素作動弁５０に圧縮空気又は圧縮窒素を供給するための電磁弁２も操作不能となり、排気側を開にした状態で待機する。そして、本実施例では、電磁弁２の排気ライン１１側に切替弁３を接続し、切替弁３に作動用の空気又は窒素が、原子炉格納容器４８外に設けられたボンベなどの空気又は窒素供給源から供給し、通常時は排気側に接続されている切替弁３を給気側に切り替え、作動用の空気又は窒素を電磁弁３に供給することで、電源喪失時においても空気又は窒素作動弁５０に空気又は窒素を供給し、空気又は窒素作動弁５０への空気又は窒素の流れを制御することで、開閉弁５２の開閉操作を可能とすることができ、原子炉格納容器４８内の圧力を非常用ガス処理系（非常用ガス処理設備やフィルタベント設備）５３を通し、排気塔５４から排気することで減圧することができる。

図１６に、本発明の実施例５である気体供給装置を加圧水型原子炉における加圧器逃し弁と主蒸気逃し弁に適用した場合を示す。

該図に示す如く、加圧水型原子炉は、原子炉圧力容器５９で発生した熱水を蒸気発生器６０に送り、この蒸気発生器６０で発生した蒸気により、原子炉建屋５８外に設置されているタービン（図示せず）を回転させて電力を得ている。その際、原子炉圧力容器５９で発生した熱水を加圧し、液体のままにするために、原子力圧力容器５９の圧力、水位を保持する加圧器５６が原子炉圧力容器５９と蒸気発生器６０の間に設けられており、タービンに蒸気を送る主蒸気配管４１の途中には、主蒸気逃し弁６１が設けられている。主蒸気逃し弁６１には、強制作動用シリンダ４７Ｂが設けられている。

一方、加圧器５６と、必要に応じて加圧器５６の圧力を強制的に減圧する加圧器逃し弁５７が設けられており、加圧器逃し弁５７には強制作動用シリンダ４７Ａが設けられている。

この加圧器逃し弁５７及び主蒸気逃し弁６１もＳＢＯ時には操作が不能となるため、上述した切替弁を設けることで、原子炉圧力容器５９の減圧、又は蒸気発生器６０の減圧を安全に実施できるようになる。

即ち、図１６に示す加圧水型原子炉に適用される気体供給装置は、原子炉圧力容器５９に主蒸気配管４１によって接続され、原子炉圧力容器５９に冷却水を供給する蒸気発生器６０内の蒸気を逃す主蒸気逃し弁６１と、この主蒸気逃し弁６１を開動作させるために、内部に蓄えられている空気又は窒素を主蒸気逃し安全弁６１に供給する強制作動用シリンダ４７Ｂと、主蒸気配管４１の途中に設置され、主蒸気配管４１の空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁２Ｂと、この電磁弁２Ｂに空気又は窒素を供給するボンベ等の空気又は窒素供給源とから構成されている。

そして、本実施例では、電磁弁２Ｂの排気ラインに、電磁弁２Ｂからの排気と、この電磁弁２Ｂへの給気を切替える切替弁３Ｂが設置され、この切替弁３Ｂは、電源喪失時には、電磁弁２Ｂに空気又は窒素を供給するために、上記空気又は窒素供給源との接続に切替えられるものである。

また、原子炉圧力容器５９と、原子力圧力容器５９の圧力、水位を保持する加圧器５６との配管の途中に設置され、必要に応じて加圧器５６の圧力を強制的に減圧する加圧器逃し弁５７は、この加圧器逃し弁５７を開動作させるために、内部に蓄えられている空気又は窒素を前記加圧器逃し弁に供給する強制作動用シリンダ４７Ａと、配管の途中に設置され、強制作動用シリンダ４７Ａへの空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁２Ａを備えており、電磁弁２Ａには、ボンベ等の空気又は窒素供給源により空気又は窒素を供給するようになっている。

そして、本実施例では、電磁弁２Ａの排気ラインに、電磁弁２Ａからの排気と、この電磁弁２Ａへの給気を切替える切替弁３Ａが設置され、この切替弁３Ａは、電源喪失時には、電磁弁２Ａに空気又は窒素を供給するために、上記空気又は窒素供給源との接続に切替えられるものである。

このような本実施例の構成とすることにより、ＳＢＯ時に、加圧器逃し弁５７及び/又は主蒸気逃し弁６１が操作が不能となっても、切替弁３Ａ、３Ｂを切替えることにより、ボンベなどの気体供給源から空気又は窒素等の気体を供給できるため、上述した実施例と同様な効果を得ることができる。

なお、上述した実施例では、空気又は窒素作動弁について説明したが、安全弁、逃し弁又は安全逃し弁についても適用可能である。また、原子力プラント以外に化学プラント、石油プラント、発電設備等にも本発明は適用できる。また、供給する気体として、空気又は窒素以外に二酸化炭素が考えられる。

更に、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…空気作動弁アクチュエータ、２、２Ａ、２Ｂ…電磁弁、３、３Ａ、３Ｂ…切替弁、４…ボンベ、５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ…第２の電磁弁、６…隔離弁、７…弁本体、８…シリンダ、９…空気作動弁付電磁弁、１０…電磁弁の給気ライン、１１…電磁弁の排気ライン、１２…切替弁、１３…切替弁の排気ライン、１４…切替弁の給気ライン、１５…逆止弁、１７…第２の電磁弁の給気ライン、１８…第２の電磁弁の排気ライン、２１…建屋、２１Ａ、２０Ｂ、５１、５５…配管、３８…ライン、３９…気体処理ライン、４０…原子炉圧力容器、４１…主蒸気配管、４２…主蒸気隔離弁、４３…主蒸気逃し安全弁、４４…高圧炉心注水系、４５…低圧炉心注水系、４６…外部注水ライン、４７、４７Ａ、４７Ｂ…強制作動用シリンダ、４８…原子炉格納容器、５０…空気又は窒素作動弁、５２…開閉弁、５３…非常用ガス処理設備又はフィルタベント設備、５４…排気塔、５６…加圧器、５７…加圧器逃し弁、５８…原子炉建屋、５９…原子炉圧力容器、６０…蒸気発生器、６１…主蒸気逃し弁。

Claims (21)

1. プラントにおける少なくとも気体を流すための配管の途中に設置され、該配管内を流れる気体により弁本体を動作させる作動弁と、前記配管の途中に設置され、前記作動弁への気体の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に気体を供給する気体供給源とを備え、
   前記電磁弁の排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に気体を供給するために前記気体供給源との接続に切替えられることを特徴とする気体供給装置。
2. プラントにおける少なくとも気体を流すための配管の途中に設置され、該配管内を流れる気体により弁本体を動作させる作動弁への気体の流れの開閉を行う電磁弁に気体を供給する気体供給源を備え、
   前記電磁弁の排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に気体を供給するために前記気体供給源との接続に切替えられることを特徴とする気体供給装置。
3. 請求項１又は２に記載の気体供給装置において、
   前記作動弁は、空気作動弁、安全弁、逃し弁或いは安全逃し弁のいずれかであることを特徴とする気体供給装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気体供給装置において、
   前記気体供給源は、前記電磁弁とは異なる電源種類で駆動される第２の電磁弁又は手動弁を介して前記配管に接続されていることを特徴とする気体供給装置。
5. 請求項４に記載の気体供給装置において、
   前記第２の電磁弁は、少なくとも直流電源を動力源とするものであり、電源喪失時には前記直流電源を駆動原として前記第２の電磁弁を駆動し、前記気体供給源から前記電磁弁に気体を供給することを特徴とする気体供給装置。
6. 請求項４に記載の気体供給装置において、
   前記第２の電磁弁は、交流電源又は直流電源、直流電源、手動のそれぞれを動力源とする単独又は複数の切替弁から構成され、電源喪失時には前記直流電源を駆動原とする電磁弁を駆動するか、若しくは手動弁を操作し、前記気体供給源から前記電磁弁に気体を供給することを特徴とする気体供給装置。
7. 請求項５又は６に記載の気体供給装置において、
   前記直流電源は、バッテリーであることを特徴とする気体供給装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の気体供給装置において、
   前記切替弁の前記気体供給源側の配管の途中に、前記切替弁の給気側へのリークを防止する隔離弁が設置されていることを特徴とする気体供給装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の気体供給装置において、
   前記切替弁の排気側は気体処理ラインに接続され、かつ、前記第２の電磁弁の排気側ラインが前記気体処理ラインに接続されていることを特徴とする気体供給装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の気体供給装置において、
    前記気体供給源は、空気、窒素、又は二酸化炭素のいずれかが貯蔵されたボンベであることを特徴とする気体供給装置。
11. 原子炉格納容器に収納されている原子炉圧力容器からの蒸気をタービン建屋に供給する主蒸気配管から分岐した配管の途中に設けられ、原子炉の圧力が一定値以上になった際に開動作して前記主蒸気配管内の主蒸気を逃す主蒸気逃し安全弁と、該主蒸気逃し安全弁を開動作させるためのシリンダと、該シリンダへの空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に空気又は窒素を供給する空気又は窒素供給源とを備え、
    前記電磁弁の排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に空気又は窒素を供給するために前記空気又は窒素供給源との接続に切替えられることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
12. 原子炉圧力容器が収納されている原子炉格納容器からの気体を排気塔から放出する非常用ガス処理系に設置されている配管の途中に開閉弁が設けられ、前記原子炉格納容器の圧力が一定値以上になった際に前記開閉弁を開動作させて前記原子炉格納容器内の気体を前記非常用ガス処理系から排気する空気又は窒素作動弁と、該空気又は窒素作動弁を開動作させるために、前記開閉弁に駆動力を供給する強制作動用シリンダに接続され、該強制作動用シリンダへの空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に空気又は窒素を供給する空気又は窒素供給源とを備え、前記電磁弁からの排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に空気又は窒素を供給するために前記空気又は窒素供給源とは異なる空気又は窒素供給源の接続に切替えられることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の原子力プラントの空気又は窒素供給装置において、
    前記切替弁は前記原子炉格納容器の内部に、前記空気又は窒素供給源は前記原子炉格納容器の外部に設置されていることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
14. 請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の原子力プラントの空気又は窒素供給装置において、
    前記空気又は窒素供給源は、前記電磁弁とは異なる電源種類で駆動され、かつ、前記原子炉格納容器の外部に設置されている第２の電磁弁又は手動弁を介して前記配管に接続されていることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
15. 請求項１４に記載の原子力プラントの空気又は窒素供給装置において、
    前記第２の電磁弁は、少なくとも直流電源を動力源とするものであり、電源喪失時には前記直流電源を駆動原として前記第２の電磁弁を駆動し、前記空気又は窒素供給源から前記電磁弁に空気又は窒素を供給することを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
16. 請求項１４に記載の原子力プラントの空気又は窒素供給装置において、
    前記第２の電磁弁は、交流電源又は直流電源、直流電源、手動のそれぞれを動力源とする単独又は複数の切替弁から構成し、電源喪失時には前記直流電源を駆動原とする電磁弁を駆動するか、若しくは手動弁を操作し、前記空気又は窒素供給源から前記電磁弁に空気又は窒素を供給することを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
17. 請求項１５又は１６に記載の原子力プラントの空気又は窒素供給装置において、
    前記直流電源は、バッテリーであることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
18. 請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の原子力プラントの空気又は窒素供給装置において、
    前記切替弁の前記空気又は窒素供給源側の配管の途中に、かつ、前記原子炉格納容器の外部に前記切替弁の給気側へのリークを防止する隔離弁が設置されていることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
19. 請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載の原子力プラントの空気又は窒素供給装置において、
    前記空気又は窒素供給源は、空気又は窒素が貯蔵されたボンベであることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
20. 原子炉圧力容器に配管によって接続され、前記原子力圧力容器の圧力、水位を保持する加圧器に設置され、必要に応じて前記加圧器の圧力を強制的に減圧する加圧器逃し弁と、該加圧器逃し弁を開動作させるために、内部に蓄えられている空気又は窒素を前記加圧器逃し弁に供給するシリンダと、前記配管の途中に設置され、前記シリンダへの空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に空気又は窒素を供給する空気又は窒素供給源とを備え、
    前記電磁弁の排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に空気又は窒素を供給するために前記空気又は窒素供給源との接続に切替えられることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。
21. 原子炉圧力容器に配管によって接続され、前記原子炉圧力容器に冷却水を供給する蒸気発生器内の蒸気を逃す主蒸気逃し安全弁と、該主蒸気逃し安全弁を開動作させるために、内部に蓄えられている空気又は窒素を前記主蒸気逃し安全弁に供給するシリンダと、前記配管の途中に設置され、前記シリンダへの空気又は窒素の流れの開閉を行う電磁弁と、該電磁弁に空気又は窒素を供給する空気又は窒素供給源とを備え、
    前記電磁弁の排気ラインに、前記電磁弁からの排気と該電磁弁への給気を切替える切替弁が設置され、該切替弁は、電源喪失時には、前記電磁弁に空気又は窒素を供給するために前記空気又は窒素供給源との接続に切替えられることを特徴とする原子力プラントの空気又は窒素供給装置。

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