JP2015045518A - フィルタ付ベント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性微粒子の捕捉性能の更なる向上を図り、原子炉格納容器から放出されるベントガスに含まれる放射性微粒子を大幅に低減することが可能なフィルタ付ベント装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかるフィルタ付ベント装置１００の構成は、内部に液体１２２ａを貯留するタンク１２２と、タンク内の上部に配置されるフィルタ１２８（円筒形状の金属フィルタ）と、タンク内の下部に配置され、上面１２４ａに多数の噴出孔１２４ｂを有し噴出孔から液体内に気泡を噴出するシャワーヘッド型のノズル１２４と、ノズルの上方に配置され、ノズルから噴出された気泡を細分化する気泡細分化装置１２６と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、原子炉格納容器に接続され、かかる原子炉格納容器から外部に放出される蒸気を含むガスに含まれる放射性微粒子を捕捉するフィルタ付ベント装置に関するものである。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）や改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ：Advanced Boiling Water Reactor）では、原子炉格納容器に原子炉圧力容器が格納されていて、かかる原子炉圧力容器内に炉心が収容されている。そして、原子炉圧力容器に冷却水（軽水）を注水し、炉心から生じる熱によって高温高圧の蒸気を生じさせることにより、その蒸気をタービンを回転させる動力として発電を行っている。

原子炉では、シビアアクシデントが発生した際、原子炉格納容器内の蒸気を含むガスを外部に放出するベントによって、原子炉格納容器の内圧を低下させる。このベントにおいて原子炉格納容器内から放出される蒸気を含むガス（以下、ベントガスと称する）に含まれる放射性物質（放射性微粒子）を除去するには、原子炉格納容器にベント装置を接続することが有効である。かかるベント装置としては、例えば特許文献１に、放射性物質除去用のフィルタカートリッジが内部に設けられたフィルタベント容器が開示されている。

特開平８−１５４８８号公報

特許文献１のように、容器の内部にフィルタを設けたベント装置（以下、フィルタ付ベント装置）によれば、従来のベント装置よりも効率的に放射性微粒子を捕捉することができるものの、近年、更なる捕捉性能の向上が求められている。しかしながら、特許文献１の構成であると、放射性微粒子の捕捉性能はフィルタに依存するため、捕捉性能の向上には限界がある。故に、特許文献１の技術にはいまだ改良の余地があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、放射性微粒子の捕捉性能の更なる向上を図り、ベントガスに含まれる放射性微粒子を大幅に低減することが可能なフィルタ付ベント装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるフィルタ付ベント装置の代表的な構成は、内部に液体を貯留するタンクと、タンク内の上部に配置されるフィルタと、タンク内の下部に配置され、上面に多数の噴出孔を有し噴出孔から液体内に気泡を噴出するシャワーヘッド型のノズルと、ノズルの上方に配置され、ノズルから噴出された気泡を細分化する気泡細分化装置と、を備えることを特徴とする。

上記構成では、ベントガスはノズルから気泡となって噴出され、噴出された気泡（ベントガス）はタンク内に貯留された液体を通過し、かかる液体内において気泡に含まれる放射性微粒子が捕捉される。このとき、ノズルがシャワーヘッド型であることから、従来のノズルよりも細かい気泡を噴出することができる。したがって、気泡と液体との接触面積を増大させることができ、気泡に含まれる放射性微粒子をより高効率で捕捉することが可能となる。更に上記構成では、ノズルから噴出された細かい気泡は、ノズルの上方に配置された気泡細分化装置において細分化される。これにより、気泡と液体との接触面積が更に増大するため、捕捉性能を一層高めることができ、ベントガスに含まれる放射性微粒子を大幅に低減することが可能となる。

上記フィルタは、円筒形状の金属フィルタであり、当該フィルタ付ベント装置は、フィルタの下方に配置される多孔板を更に備えるとよい。かかる構成によれば、タンク内に貯留される液体が振動によって揺動した際（スロッシング）の金属フィルタへの液面の接触を抑制することができ、金属フィルタの損傷を防ぐことが可能となる。

上記ノズルは、タンクの水平断面において同心円状となるように複数配置されるとよい。これにより、タンク内において気泡を均一に噴出することが可能となる。

本発明によれば、放射性微粒子の捕捉性能の更なる向上を図り、ベントガスに含まれる放射性微粒子を大幅に低減することが可能なフィルタ付ベント装置を提供することが可能である。

本実施形態にかかるフィルタ付ベント装置を備える原子力発電プラントの概略図である。 本実施形態にかかるフィルタ付ベント装置の構成を説明する図である。 図２に示すノズルの斜視図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかるフィルタ付ベント装置１００を備える原子力発電プラント１０２の概略図である。図１に示すように、原子力発電プラント１０２では、原子炉建屋１０４内に原子炉格納容器１０６が収容されている。かかる原子炉格納容器１０６内には原子炉圧力容器１０８が格納されていて、原子炉圧力容器１０８内に炉心１１０が収容されている。原子炉格納容器１０６には、接続経路１１２ａによって本実施形態のフィルタ付ベント装置１００が接続されている。接続経路１１２ａを通過することによって原子炉格納容器１０６からフィルタ付ベント装置１００に至ったベントガスは、フィルタ付ベント装置１００によって放射性微粒子を除去された後に、解放経路１１２ｂから外部に放出される。

図２は、本実施形態にかかるフィルタ付ベント装置１００の構成を説明する図である。図２に示すように、本実施形態のフィルタ付ベント装置１００では、接続経路１１２ａ（図１参照）に接続されている導入管１２０ａによってベントガスがタンク１２２に導入される。タンク１２２に導入されたベントガスは、タンク１２２内の下部に配置されて導入管１２０ａの端部に接続されているノズル１２４によって気泡１００ａとなってタンク１２２内に噴出される。

タンク１２２の内部には液体１２２ａが貯留されている。このため、ノズル１２４によって噴出された気泡１００ａは、液体１２２ａ内を通過しながら上昇することとなる。これにより、気泡１００ａ（ベントガス）に含まれる放射性微粒子が液体１２２ａに捕捉される。かかる液体１２２ａは水であってもよいし、水酸化ナトリウムやチオ硫酸ナトリウム等を添加したアルカリ性の薬液としてもよい。液体１２２ａを上記のような薬液とすることにより、放射性ヨウ素やヨウ素含有化合物を効果的に捕捉することが可能となる。

図３は、図２に示すノズル１２４の斜視図である。図３に示すように、本実施形態のノズル１２４はシャワーヘッド型である。ノズル１２４（シャワーヘッド型のノズル）の上面１２４ａには、多数の噴出孔１２４ｂが形成されていて、この噴出孔１２４ｂから液体１２２ａ内に気泡１００ａが噴出される（図２参照）。本実施形態のようにシャワーヘッド型のノズルを採用することにより、噴出時の圧力損失を増大させることなく、細かい気泡１００ａを噴射することができる。このようにベントガスが細かい気泡１００ａとなって噴射されることで、気泡１００ａと液体１２２ａとの接触面積を増大させることができ、気泡１００ａに含まれる放射性微粒子をより高効率で捕捉することが可能となる。

図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。本実施形態では、図４に示すように、上述したノズル１２４は、タンク１２２の水平断面において同心円状となるように複数配置される。これにより、タンク１２２内において気泡を均一に噴出することができる。なお、図４に示すノズル１２４の数および配置は例示に過ぎず、適宜変更することが可能である。また本実施形態では、タンク１２２の水平断面に対して同心円状にノズル１２４を配置したが、放射状、マトリクス状、千鳥状に配置してもよい。すなわち、タンク１２２の水平断面においてノズル１２４が均一に（等間隔に）配置されていれば、上記と同様の効果を得ることが可能である。

また本実施形態では、図２に示すように、ノズル１２４の上方に気泡細分化装置１２６が配置されている。ノズル１２４から噴出された気泡１００ａは、かかる気泡細分化装置１２６を通過することで液体との気液混合が行われ、細分化される。これにより、気泡１００ａと液体１２２ａとの接触面積が更に増大するため、放射性微粒子を捕捉する性能をより高めることができる。

気泡細分化装置１２６としては、円筒形の金属製カゴの内部に、金属メッシュからなる小さな円筒形のブロック（気泡細分化メッシュ）を充填した構成を例示することができる（ともに不図示）。なお、気泡細分化メッシュ（充填物）は、様々な形状または材質のものに変更することが可能である。

ノズル１２４は、上記したように圧力損失を抑えるために、噴出孔１２４ｂの合計の開口面積が大きくなっている。このため、噴出孔１２４ｂから噴出される気泡の流速は速くしにくい。一方、気泡細分化装置１２６においては、流れる気泡の速度が速いほど気泡が細分化される。そこで、上記の気泡細分化装置１２６とノズル１２４との間には、高さ方向において所定の間隔、例えば３０ｃｍ以上の間隔が設けられていることが好ましい。これにより、気泡細分化装置１２６を通過する気泡１００ａの速度を好適に維持することができ、液体１２２ａを通過する際の放射性微粒子の捕捉性能を良好に確保することが可能となる。

気泡細分化装置１２６において細分化された気泡１００ａは、液体１２２ａを通過しながら上昇し、タンク１２２内の上部に配置されるフィルタ１２８を通過する。これにより、気体となった気泡１００ａに含まれる主にセシウム系の放射性微粒子がフィルタ１２８において更に捕捉される。かかるフィルタ１２８としては、外壁を構成する円筒部材、および円筒部材の内部に収容されるコアカートリッジ（ともに不図示）とを含む円筒形状の金属フィルタを好適に用いることができる。

フィルタ１２８の下端の位置は、ノズル１２４の上面から液体１２２ａの液面までの高さの２倍となる位置より上方であることが好ましい。換言すれば、タンク１２２に貯留される液体１２２ａの液面は、かかるノズル１２４の上面からフィルタ１２８の下端までの高さの半分以下となる位置とすることが好ましい。気泡細分化装置１２６により気泡１００ａと液体１２２ａとの気液混合を行うと、ノズル１２４の上面から液体１２２ａの液面までの高さは、気液混合前の２倍程度まで上昇する。したがって、フィルタ１２８の下端の位置または液体１２２ａの液面を上記のように設定することにより、液体１２２ａとフィルタ１２８との接触を防ぎ、フィルタ１２８の性能を十分に発揮させることが可能となる。

更に本実施形態のフィルタ付ベント装置１００の特徴として、図２に示すように、フィルタ１２８（円筒形状の金属フィルタ）の下方には多孔板１３０が配置される。地震等の災害時にタンク１２２が振動すると、タンク１２２内に貯留される液体１２２ａの液面が揺動するスロッシングが生じる。このとき、液面がフィルタ１２８（円筒形状の金属フィルタ）を直撃すると、かかるフィルタ１２８の損傷を招くおそれがある。そこで、本実施形態のようにフィルタ１２８の下方に多孔板１３０を配置することにより、ベントガスを好適に通過させつつ、揺動時の液面のフィルタ１２８への接触を抑制することができる。したがって、スロッシングによるフィルタ１２８の損傷を防止することが可能となる。

上記の多孔板１３０における開口率は５０％程度が好ましい。これにより、気体（ベントガス）の流路を十分に確保しつつ、上述した効果を好適に得ることができる。なお、多孔板１３０としては、パンチングメタルを例示することができるが、これに限定するものではなく、孔を有する板材であれば如何なるものでもよい。

上記説明したように、本実施形態にかかるフィルタ付ベント装置１００によれば、シャワーヘッド型のノズル１２４を用いることにより、従来のノズルよりも細かい気泡を噴出できるため、気泡１００ａと液体１２２ａとの接触面積を増大させることができ、液体中における放射性微粒子の捕捉効率を高めることができる。そして、その細かい気泡をノズル１２４の上方に配置された気泡細分化装置１２６によって細分化することにより気泡は更に微細になるため、気泡１００ａと液体１２２ａとの接触面積はより増大し、放射性微粒子の捕捉性能の一層の向上が図られる。したがって、フィルタの性能に依存することなく放射性微粒子の捕捉効率を高め、ベントガスに含まれる放射性微粒子を大幅に低減することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、原子炉格納容器に接続され、かかる原子炉格納容器から外部に放出されるベントガスに含まれる放射性微粒子を捕捉するフィルタ付ベント装置に利用することができる。

１００…フィルタ付ベント装置、１００ａ…気泡、１０２…原子力発電プラント、１０４…原子炉建屋、１０６…原子炉格納容器、１０８…原子炉圧力容器、１１０…炉心、１１２ａ…接続経路、１１２ｂ…解放経路、１２０ａ…導入管、１２２…タンク、１２２ａ…液体、１２４…ノズル、１２４ａ…上面、１２４ｂ…噴出孔、１２６…気泡細分化装置、１２８…フィルタ、１３０…多孔板

Claims (3)

1. 内部に液体を貯留するタンクと、
   前記タンク内の上部に配置されるフィルタと、
   前記タンク内の下部に配置され、上面に多数の噴出孔を有し該噴出孔から前記液体内に気泡を噴出するシャワーヘッド型のノズルと、
   前記ノズルの上方に配置され、該ノズルから噴出された気泡を細分化する気泡細分化装置と、
   を備えることを特徴とするフィルタ付ベント装置。
2. 前記フィルタは、円筒形状の金属フィルタであり、
   当該フィルタ付ベント装置は、前記フィルタの下方に配置される多孔板を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ付ベント装置。
3. 前記ノズルは、前記タンクの水平断面において同心円状となるように複数配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタ付ベント装置。

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