JP2015114203A - アニュラス空気浄化装置及び原子力発電プラント - Google Patents

Abstract

【課題】アニュラス空気浄化装置及び原子力発電プラントにおいて、原子炉における安全性の向上を可能とする。
【解決手段】原子炉格納容器１１と外側に設置される外部遮へい壁７１との間にアニュラス７２が設けられ、アニュラス７２内雰囲気の負圧維持及び浄化をするアニュラス空気浄化装置７６にて、端部がアニュラス７２に連結される大気放出ライン８１と、大気放出ライン８１に設けられる電動式空気排出装置８５と、大気放出ライン８１に設けられる空気浄化フィルタユニット８４と、大気放出ライン８１に電動式空気排出装置８５を迂回するように設けられる蒸気駆動式空気排出装置８９とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉格納容器の外側に設けられるアニュラス内の空気を浄化処理するアニュラス空気浄化装置及び全ての交流電源が喪失したときに、原子炉の安定を維持させるための機能を有する原子力発電プラントに関するものである。

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を有する原子力発電プラントは、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、原子炉の炉心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するものである。そして、蒸気発生器は、原子炉からの高温高圧の一次冷却材の熱を二次冷却材に伝え、二次冷却材で水蒸気を発生させるものである。

このような原子力発電プラントにて、原子炉格納容器は、内部に加圧水型原子炉、蒸気発生器、加圧器、冷却水ポンプなどが収容されている。また、原子炉格納容器は、外側に遮へい壁などの壁部が設けられ、原子炉格納容器と壁部との間にアニュラスが設けられている。このアニュラスは、原子炉格納容器と壁部の間の形成された空間であり、圧力境界である一次冷却系配管などが破損したり、弁が開いたままになって一次冷却材が流出し続け、通常の給水系では原子炉内の一次冷却材の量を維持できない事態、一次冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ：Loss-of-coolant Accident）等が発生したときに、原子炉格納容器内の圧力上昇によって、原子炉格納容器の貫通部などから漏洩した放射性物質を含むガスの閉じ込めを可能とする。この放射性物質を含むアニュラス内の汚染された雰囲気を、アニュラス空気浄化装置は、アニュラス内の圧力を大気圧以下に維持することで外部への漏洩を抑制可能とすると共に、浄化処理可能としている。

このような原子力発電プラントとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開平０４−１０４０８７号公報

上述した通り、原子力発電プラントにて、ＬＯＣＡが発生したときに、アニュラス空気浄化装置を作動することで、アニュラス内の圧力を大気圧以下（負圧）に維持することで外部への漏洩を抑制すると共に、アニュラス内の雰囲気を浄化している。但し、アニュラス空気浄化装置は、交流電源設備により作動するものであるが、全ての交流電源設備が喪失した場合も想定した、更なる安全性の向上が期待されている。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、原子炉における安全性の向上を可能とするアニュラス空気浄化装置及び原子力発電プラントを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のアニュラス空気浄化装置は、原子炉格納容器と外側に設置される壁部との間にアニュラスが設けられ、前記アニュラス内雰囲気の負圧維持及び浄化をするアニュラス空気浄化装置において、端部が前記アニュラスに連結される大気放出ラインと、前記大気放出ラインに設けられる電動式空気排出装置と、前記大気放出ラインに設けられる空気浄化フィルタと、前記大気放出ラインに前記電動式空気排出装置を迂回するように設けられる蒸気駆動式空気排出装置と、を有することを特徴とするものである。

従って、アニュラスに連結される大気放出ラインに電動式空気排出装置と空気浄化フィルタを設けると共に、電動式空気排出装置を迂回する蒸気駆動式空気排出装置を設けることで、例えば、全ての電源喪失時に、電動式空気排出装置に代えて蒸気駆動式空気排出装置が作動するため、アニュラス内の雰囲気を空気浄化フィルタにより浄化してから排出することができ、原子炉における安全性を向上することができる。

本発明のアニュラス空気浄化装置では、前記蒸気駆動式空気排出装置は、蒸気発生器によって二次冷却材を蒸発させた二次系水蒸気により駆動することを特徴としている。

従って、蒸気駆動式空気排出装置を駆動するための蒸気として原子炉の二次系蒸気を使用するため、身近にある安全な蒸気を使用して蒸気駆動式空気排出装置を駆動することとなり、アニュラス空気浄化装置を作動することができる。

本発明のアニュラス空気浄化装置では、前記蒸気駆動式空気排出装置は、ファンを有することを特徴としている。

従って、蒸気駆動式空気排出装置をファンとすることで、アニュラス内の雰囲気を空気浄化フィルタにより浄化してから排出することができると共に、アニュラス内を負圧に維持することでアニュラス内の雰囲の外部漏洩を抑制することができる。

本発明のアニュラス空気浄化装置では、前記蒸気駆動式空気排出装置は、エジェクタを有することを特徴としている。

従って、蒸気駆動式空気排出装置をエジェクタとすることで、雰囲気を空気浄化フィルタにより浄化してから排出することができると共に、アニュラス内を負圧に維持することでアニュラス内の雰囲の外部漏洩を抑制することができる。

本発明のアニュラス空気浄化装置では、前記アニュラスに冷却装置が設けられることを特徴としている。

従って、例えば、全ての電源喪失時に、アニュラス内の雰囲気を冷却装置により冷却することで、このアニュラス内雰囲気の水蒸気が凝縮するため、アニュラス内を負圧に維持することができるので、アニュラス内雰囲気の外部漏洩を抑制することができる。

また、本発明の原子力発電プラントは、内部に原子炉及び蒸気発生器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器と外側に設置される壁部との間に設けられるアニュラスと、前記アニュラス内雰囲気の負圧維持及び浄化をする前記アニュラス空気浄化装置と、前記蒸気発生器で生成した二次系蒸気を前記蒸気駆動式空気排出装置に供給可能な蒸気供給ラインと、を有することを特徴とするものである。

従って、蒸気供給ラインにより蒸気発生器で生成した二次系蒸気を蒸気駆動式空気排出装置に供給可能であることから、例えば、全ての電源喪失時に、電動式空気排出装置に代えて蒸気駆動式空気排出装置を作動することができ、アニュラス内の雰囲気を空気浄化フィルタにより浄化してから排出することができ、原子炉における安全性を向上することができる。

本発明の原子力発電プラントでは、前記全ての電源喪失時に蒸気供給ラインを開放可能な開閉弁が設けられることを特徴としている。

従って、全ての電源喪失時に、開閉弁により蒸気供給ラインを開放することで、適正に二次系蒸気を蒸気駆動式空気排出装置に供給することができ、必要時に適正に蒸気駆動式空気排出装置を作動することができる。

本発明のアニュラス空気浄化装置及び原子力発電プラントによれば、大気放出ラインに電動式空気排出装置を迂回するように蒸気駆動式空気排出装置を設けるので、例えば、全ての電源喪失時に、電動式空気排出装置に代えて蒸気駆動式空気排出装置を作動することができ、アニュラス内の雰囲気を空気浄化フィルタにより浄化してから排出することができ、原子炉における安全性を向上することができる。

図１は、第１実施形態の原子力発電プラントにおけるアニュラス空気浄化装置を表す概略図である。 図２は、第１実施形態の原子力発電プラントを表す概略構成図である。 図３は、第２実施形態の原子力発電プラントにおけるアニュラス空気浄化装置を表す概略図である。 図４は、非常用空気排出装置を表す概略図である。 図５は、第３実施形態の原子力発電プラントにおけるアニュラス空気浄化装置を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明のアニュラス空気浄化装置及び原子力発電プラントの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の原子力発電プラントにおけるアニュラス空気浄化装置を表す概略図、図２は、第１実施形態の原子力発電プラントを表す概略構成図である。

第１実施形態の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心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する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

第１実施形態の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図２に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは配管１４，１５を介して連結されており、配管１４に加圧器１６が設けられ、配管１５に一次冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）により一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、配管１８を介して蒸気タービン１９と連結されており、この配管１８に主蒸気隔離弁２０が設けられている。蒸気タービン１９は、高圧タービン２１と低圧タービン２２を有すると共に、発電機（発電装置）２３が接続されている。また、高圧タービン２１と低圧タービン２２との間には、湿分分離加熱器２４が設けられており、配管１８から分岐した冷却水分岐配管２５が湿分分離加熱器２４に連結される一方、高圧タービン２１と湿分分離加熱器２４は低温再熱管２６により連結され、湿分分離加熱器２４と低圧タービン２２は高温再熱管２７により連結されている。

更に、蒸気タービン１９の低圧タービン２２は、復水器２８を有しており、この復水器２８は、配管１８からバイパス弁２９を有するタービンバイパス配管３０が接続されると共に、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管３１及び排水管３２が連結されている。この取水管３１は、循環水ポンプ３３を有し、排水管３２と共に他端部が熱溜まり（例えば、海）に配置されている。

そして、この復水器２８は、配管３４が接続されており、復水ポンプ３５、グランドコンデンサ３６、復水脱塩装置３７、復水ブースタポンプ３８、低圧給水加熱器３９が接続されている。また、配管３４は、脱気器４０が連結されると共に、主給水ポンプ４１、高圧給水加熱器４２、主給水制御弁４３などが設けられている。

また、配管１８は、主蒸気逃がし弁４４を有する主蒸気逃がし配管４５の一端部と、主蒸気安全弁４６を有する主蒸気安全配管４７の一端部が接続されており、各配管４５，４７の他端部は大気に開放している。一方、配管３４は、主給水制御弁４３と蒸気発生器１３との間に補助給水配管４８の一端部が接続されており、この補助給水配管４８は、補助給水ポンプ４９が設けられると共に、他端部に復水タンク５０が接続されている。この補助給水ポンプ４９は、蒸気によりタービンが回転することで駆動するものであり、配管１８における主蒸気安全配管４７と主蒸気隔離弁２０との間から分岐した駆動蒸気管５１が補助給水ポンプ４９まで延設されており、この駆動蒸気管５１に開閉弁５１ａが設けられている。なお、蒸気により駆動する補助給水ポンプ４９の他に、電動ポンプを適用してもよい。

従って、蒸気発生器１３にて、高温高圧の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、配管１８を通して蒸気タービン１９（高圧タービン２１から低圧タービン２２）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１９を駆動して発電機２３により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン２１を駆動した後、湿分分離加熱器２４で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン２２を駆動する。そして、蒸気タービン１９を駆動した蒸気は、復水器２８で海水を用いて冷却されて復水となり、復水ポンプ３５、グランドコンデンサ３６、復水脱塩装置３７、復水ブースタポンプ３８、低圧給水加熱器３９、脱気器４０、主給水ポンプ４１、高圧給水加熱器４２などを通して蒸気発生器１３に戻される。

この各種ポンプ１７，３３，３５，３８，４１などは、常用電源装置（プラント内交流電源、外部電源、いずれも図示略）からの給電により駆動するものであることから、この電源装置の機能が喪失したときには、これらを駆動して冷却水を循環することができず、加圧水型原子炉１２や蒸気発生器１３を冷却することが困難となる。

そのため、常用電源装置が喪失したときには、非常用ディーゼル発電機を起動して、電動補助給水ポンプを駆動し、復水タンク５０の復水を補助給水配管４８から配管３４を通して蒸気発生器１３に供給し、主蒸気逃がし弁４４の開放などで、蒸気発生器１３の蒸気（二次冷却水）を配管１８から主蒸気逃がし配管４５や主蒸気安全配管４７を通して大気に開放し、蒸気発生器１３内の圧力を低下させて冷却している。また、非常用ディーゼル発電機が機能喪失した場合には、非常用バッテリによって開閉弁５１ａが開放し、配管１８内の蒸気を駆動蒸気管５１から補助給水ポンプ４９に供給することで、蒸気によりこの補助給水ポンプ４９を駆動し、復水タンク５０の復水を補助給水配管４８から配管３４を通して蒸気発生器１３に供給し、この蒸気発生器１３を冷却している。そして、この間に電源装置の復旧を行っている。

また、図１及び図２に示すように、原子炉格納容器１１は、外側に壁部としての外部遮へい壁（または、原子炉建屋の壁）７１が構築されることでアニュラス７２が設けられている。このアニュラス７２は、原子炉格納容器１１と外部遮へい壁７１の間の形成された空間であり、アニュラスシール７３により密閉空間となっている。アニュラス７２は、原子炉格納容器１１に形成された出入口部７４やエアロック７５または各種配管（図示略）などの貫通部から漏洩した空気を浄化するものであり、アニュラス空気浄化装置７６が接続されている。なお、アニュラス空気浄化装置（アニュラス空気浄化ライン）７６は、高い安全性を確保する目的から複数設けられているが、ここでは省略している。

アニュラス空気浄化装置７６において、大気放出ライン８１は、一端部がアニュラス７２に連結され、他端部が排気塔８２を介して大気に開放している。この大気放出ライン８１は、アニュラス７２と排気塔８２との間に、アニュラス７２側から排気弁８３、空気浄化フィルタユニット８４、電動式空気排出ファン（電動式空気排出装置）８５、放出弁８６が設けられている。

排気弁８３及び放出弁８６は、遠隔操作可能なフェイルオープン式の空気作動弁であって、放出弁８６は、並列に配置される図示しない全量放出弁と少量放出弁とから構成されている。空気浄化フィルタユニット８４は、粒子用フィルタ、ヨウ素用フィルタなどが直列に積層されて構成されている。電動式空気排出ファン８５は、電源装置（プラント内交流電源、外部電源、非常用ディーゼル発電機、いずれも図示略）８７が接続されている。

また、アニュラス空気浄化装置７６は、大気放出ライン８１に電動式空気排出ファン８５を迂回するように迂回ライン８８が設けられており、この迂回ライン８８に蒸気駆動式空気排出装置８９が設けられている。この蒸気駆動式空気排出装置８９は、ファン（図示略）を有しており、原子力発電プラントの二次系蒸気により駆動することができる。即ち、一端部が配管１８に接続された蒸気分岐配管９０は、蒸気駆動式空気排出装置８９まで延出され、蒸気分岐配管９０に開閉弁９０ａが設けられている。

このアニュラス空気浄化装置７６は、冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）等が発生したとき、非常用炉心冷却設備の作動信号により電動式空気排出ファン８５が自動起動し、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化し、浄化後の空気を排気塔８２から大気へ放出するものであり、アニュラス７２は、事故発生後から予め設定された所定時間内に内部の負圧が達成される。

ところが、電動式空気排出ファン８５は、電源装置８７からの給電により駆動するものであることから、電源装置８７が喪失したときには、この電動式空気排出ファン８５を駆動してアニュラス７２内の雰囲気を排出浄化して内部を負圧にすることができず、原子炉格納容器１１からアニュアス７２内へ漏洩した放射性物質を閉じ込めることが困難となる。

そのため、電源装置８７が喪失したとき、非常用バッテリまたは他の手段（例えば、手動操作）によって開閉弁９０ａを開放し、配管１８内の蒸気を蒸気分岐配管９０により蒸気駆動式空気排出装置８９に供給することで、蒸気によりこの蒸気駆動式空気排出装置８９を駆動し、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化し、浄化後の空気を排気塔８２から大気へ放出し、アニュラス７２内の負圧を達成するようにしている。そして、この間に電源装置８７の復旧を行っている。

ここで、第１実施形態の原子力発電プラントにおける作用について説明する。

第１実施形態の原子力発電プラントにおいて、図２に示すように、冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）等が発生し、更に、全ての電源装置８７が喪失したとき、非常用バッテリまたは他の手段（例えば、手動操作）によって開閉弁９０ａを開放し、配管１８内の蒸気を冷却水分岐配管５１から冷却水分岐配管９０により蒸気駆動式空気排出装置８９に供給することで、蒸気によりこの蒸気駆動式空気排出装置８９を駆動する。このとき、図１に示すように、例えば、代替空気源（例えば、ボンベ）によって排気弁８３及び放出弁８６の開放により、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化し、浄化後の空気を排気塔８２から大気へ放出する。そのため、原子炉格納容器１１内に漏れた一次冷却材中の放射性物質を含むガスがアニュラス７２内に漏洩したとしても、アニュラス７２の内部の負圧が達成されることから、漏洩した放射性物質を閉じ込めることができる。そして、この間に電源装置８７の復旧を行うことができる。

このように第１実施形態のアニュラス空気浄化装置にあっては、原子炉格納容器１１と外側に設置される外部遮へい壁７１との間にアニュラス７２が設けられ、アニュラス７２内の雰囲気の負圧維持及び浄化をするアニュラス空気浄化装置７６にて、端部がアニュラス７２に連結される大気放出ライン８１と、大気放出ライン８１に設けられる電動式空気排出ファン８５と、大気放出ライン８１に設けられる空気浄化フィルタユニット８４と、大気放出ライン８１に電動式空気排出ファン８５を迂回するように設けられる蒸気駆動式空気排出装置８９とを設けている。

従って、通常は、電動式空気排出ファン８５が作動し、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出する一方、電源装置８７が喪失したとき、電動式空気排出ファン８５に代えて蒸気駆動式空気排出装置８９が作動し、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出する。そのため、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出することができると共に、内部を負圧に維持して漏洩した放射性物質を閉じ込めることができる。その結果、アニュラス７２の原子炉における安全性を向上することができる。

第１実施形態のアニュラス空気浄化装置では、蒸気駆動式空気排出装置８９を原子力発電プラント内の二次系蒸気により駆動するようにしている。従って、プラント内の身近にある安全な蒸気を使用して蒸気駆動式空気排出装置８９を駆動することとなり、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出することができると共に、アニュラス７２内を負圧に維持することでアニュラス７２内の雰囲の外部漏洩を抑制することができる。

第１実施形態のアニュラス空気浄化装置では、蒸気駆動式空気排出装置８９としてファンを使用している。従って、アニュラス７２内雰囲気を空気浄化フィルタ８４により浄化してから排出することができると共に、アニュラス７２内を負圧に維持することでアニュラス７２内の雰囲の外部漏洩を抑制することができる。

また、第１実施形態の原子力発電プラントにあっては、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３を格納する原子炉格納容器１１と、原子炉格納容器１１と外側に設置される外部遮へい癖７１との間に設けられるアニュラス７２と、アニュラス７２内の雰囲気を浄化するアニュラス空気浄化装置７６と、蒸気発生器１３で生成した二次系蒸気を蒸気駆動式空気排出装置８９に供給可能な蒸気分岐配管９０とを設けている。

従って、電源装置８７の喪失時に、蒸気分岐配管９０により蒸気駆動式空気排出装置８９に二次系蒸気を供給することで、電動式空気排出ファン８５に代えて蒸気駆動式空気排出装置８９を作動することができ、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出することができる。そのため、アニュラス７２内の雰囲気を浄化することができると共に、内部を負圧に維持して漏洩した汚染空気を封じ込めることができる。その結果、アニュラス７２の原子炉における安全性を向上することができる。

第１実施形態の原子力発電プラントにあっては、蒸気分岐配管９０に開放可能な開閉弁９０ａを設けている。従って、電源装置８７の喪失時に、開閉弁９０ａにより蒸気分岐配管９０を開放することで、適正に二次系蒸気を蒸気駆動式空気排出装置８９に供給することができ、必要時に適正に蒸気駆動式空気排出装置８９を作動することができる。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の原子力発電プラントにおけるアニュラス空気浄化装置を表す概略図、図４は、非常用空気排出装置を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図３及び図４に示すように、原子炉格納容器１１は、外部遮へい壁７１との間にアニュラス７２が設けられており、このアニュラス７２は、アニュラス空気浄化装置７６が接続されている。アニュラス空気浄化装置７６において、大気放出ライン８１は、一端部がアニュラス７２に連結され、他端部が排気塔８２を介して大気に開放している。この大気放出ライン８１は、アニュラス７２と排気塔８２との間に、アニュラス７２側から排気弁８３、空気浄化フィルタユニット８４、電動式空気排出ファン８５、放出弁８６が設けられている。

また、アニュラス空気浄化装置７６は、大気放出ライン８１に電動式空気排出ファン８５を迂回するように迂回ライン８８が設けられており、この迂回ライン８８に蒸気駆動式空気排出装置１０１が設けられている。この蒸気駆動式空気排出装置１０１は、エジェクタ１０２を有しており、原子力発電プラントの二次系蒸気により駆動することができる。即ち、蒸気分岐配管９０（図２参照）は、蒸気駆動式空気排出装置１０１まで延出されている。即ち、エジェクタ１０２は、迂回ライン８８を構成する配管内に大気放出ライン８１における放出側を向いて配置されている。このエジェクタ１０２は、基端部側に配管１０３の一端部が連結され、配管１０３の他端部が迂回ライン８８の外部に出て蒸気分岐配管９０が連結されている。なお、エジェクタ１０２における前方に整流器を設けるとよい。

そのため、電源装置８７が喪失したとき、蒸気を蒸気分岐配管９０により蒸気駆動式空気排出装置１０１に供給することで、蒸気によりこの蒸気駆動式空気排出装置１０１を駆動することができる。即ち、蒸気駆動式空気排出装置１０１は、蒸気が供給されると、エジェクタ１０２が迂回ライン８８の配管内に、大気放出ライン８１における放出側に向けて蒸気を噴射する。すると、この蒸気は、迂回ライン８８の配管内のガスを大気放出ライン８１における放出側に向けて移動することとなり、アニュラス７２内の雰囲気が吸引される。そのため、アニュラス７２内の雰囲気は、大気放出ライン８１及び迂回ライン８８を大気放出側に流れることとなり、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化し、浄化後の空気を排気塔８２から大気へ放出することができる。そして、アニュラス７２内の負圧を確保することで、原子炉格納容器１１内に漏れた一次冷却材中の放射性物質を含むガスがアニュラス７２内に漏洩したとしても、このアニュラス７２内に閉じ込めることができる。

このように第２実施形態のアニュラス空気浄化装置にあっては、大気放出ライン８１に電動式空気排出ファン８５を迂回するように蒸気駆動式空気排出装置１０１を設け、この蒸気駆動式空気排出装置１０１としてエジェクタ１０２を設けている。

従って、電源装置８７が喪失したとき、電動式空気排出ファン８５に代えて蒸気駆動式空気排出装置１０１が作動し、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出する。そのため、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出することができると共に、内部を負圧に維持して漏洩した放射性物質を閉じ込めることができる。

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態の原子力発電プラントにおけるアニュラス空気浄化装置を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態において、図５に示すように、原子炉格納容器１１は、外部遮へい壁７１との間にアニュラス７２が設けられており、このアニュラス７２は、アニュラス空気浄化装置７６が接続されている。アニュラス空気浄化装置７６において、大気放出ライン８１は、一端部がアニュラス７２に連結され、他端部が排気塔８２を介して大気に開放している。この大気放出ライン８１は、アニュラス７２と排気塔８２との間に、アニュラス７２側から排気弁８３、空気浄化フィルタユニット８４、電動式空気排出ファン８５、放出弁８６が設けられている。アニュラス空気浄化装置７６は、大気放出ライン８１に電動式空気排出ファン８５を迂回するように迂回ライン８８が設けられており、この迂回ライン８８に蒸気駆動式空気排出装置８９が設けられている。

更に、アニュラス空気浄化装置７６は、アニュラス７２に冷却装置としての複数のヒートパイプ１１１が設けられている。このヒートパイプ１１１は、外部遮へい壁７１における上部壁７１ａに鉛直方向に沿って固定され、下部がアニュラス７２内に位置し、上部が外部に露出している。このヒートパイプ１１１は、図示しないが、密閉容器内に少量の作動液を真空封入し、内壁に毛細管構造としてのウィックを設けたものである。そのため、ヒートパイプ１１１は、アニュラス７２内に位置する加熱部（下部）が加熱されると、加熱部で作動液が蒸発（蒸発潜熱の吸収）し、発生した蒸気が上昇して低温部、つまり、アニュラス７２の外部に位置する上部に移動する。すると、この蒸気が低温部（上部）で凝縮（蒸発潜熱の放出）し、凝縮した作動液が毛細管現象で加熱部（下部）に環流する。その結果、この一連の相変化が連続的に生じることで、アニュラス７２内の空気が有する熱を早期に外部へ移動して放熱し、アニュラス７２内の雰囲気を冷却することができる。

そのため、電源装置８７が喪失したとき、蒸気を蒸気分岐配管９０により蒸気駆動式空気排出装置８９に供給することで、蒸気によりこの蒸気駆動式空気排出装置８９を駆動することができる。すると、アニュラス７２内の雰囲気は、大気放出ライン８１及び迂回ライン８８を大気放出側に流れることとなり、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化し、浄化後の空気を排気塔８２から大気へ放出することができる。そして、アニュラス７２内の負圧を確保することで、原子炉格納容器１１内に漏れた一次一次冷却材中の放射性物質を含むガスがアニュラス７２内に漏洩したとしても、このアニュラス７２内に閉じ込めることができる。

また、このとき、原子炉格納容器１１内に漏れた一次冷却材中の放射性物質を含むガス（空気と蒸気の混合気体）がアニュラス７２内に漏洩する可能性があるが、このガスを含むアニュラス７２内の雰囲気中の蒸気がヒートパイプ１１１により冷却されることで凝縮し、体積が減少するため、アニュラス７２内の負圧が維持され、放射性物質の外部漏洩が抑制される。

このように第３実施形態のアニュラス空気浄化装置にあっては、大気放出ライン８１に電動式空気排出ファン８５を迂回するように蒸気駆動式空気排出装置８９を設けと共に、アニュラス７２に冷却装置としての複数のヒートパイプ１１１を設けている。

従って、電源装置８７が喪失したとき、電動式空気排出ファン８５に代えて蒸気駆動式空気排出装置８９が作動し、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出する。そのため、アニュラス７２内の雰囲気を空気浄化フィルタユニット８４により浄化してから排出することができると共に、内部を負圧に維持して漏洩した放射性物質を閉じ込めることができる。また、このとき、原子炉格納容器１１内に漏れた一次冷却材中の放射性物質を含むガス（空気と蒸気の混合気体）がアニュラス７２内に漏洩しても、アニュラス７２内雰囲気中の蒸気は、ヒートパイプ１１１により冷却されることで凝縮して体積が減少するため、アニュラス７２内の負圧の維持に貢献し、アニュラス７２内の放射性物質の外部漏洩を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、原子炉格納容器１１の外側に遮へい壁７１を設け、原子炉格納容器１１と遮へい壁７１との間にアニュラス７２を設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、原子炉格納容器１１に隣接して建屋を設け、原子炉格納容器１１とこの建屋との間にアニュラスを設けてもよい。

また、上述した実施形態では、蒸気分岐配管９０を設けることで、蒸気発生器１３で生成した二次系蒸気を蒸気駆動式空気排出装置８９に供給可能としたが、蒸気駆動式空気排出装置８９を駆動するための蒸気は、蒸気発生器１３で生成した二次系蒸気に限定されるものではなく、プラント内で各種機器を駆動するための蒸気や空気などであってもよい。

１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
１８，３４ 配管
１９ 蒸気タービン
２３ 発電機
２８ 復水器
４４ 主蒸気逃がし弁
４６ 主蒸気安全弁
４８ 補助給水配管
４９ 補助給水ポンプ
５１，９０ 冷却水分岐配管
５１ａ 開閉弁
７１ 外部遮へい壁（壁部）
７２ アニュラス
７３ アニュラスシール
７６ アニュラス空気浄化装置
８１ 大気放出ライン
８２ 排気塔
８３ 排気弁
８４ 空気浄化フィルタユニット
８５ 電動式空気排出ファン（電動式空気排出装置）
８６ 放出弁
８７ 電源装置
８８ 迂回ライン
８９ 蒸気駆動式空気排出ファン（蒸気駆動式空気排出装置）
９０ 蒸気分岐配管
１０１ 蒸気駆動式空気排出装置
１０２ エジェクタ
１１１ ヒートパイプ（冷却装置）

Claims (7)

1. 原子炉格納容器と外側に設置される壁部との間にアニュラスが設けられ、前記アニュラス内雰囲気の負圧維持及び浄化をするアニュラス空気浄化装置において、
   端部が前記アニュラスに連結される大気放出ラインと、
   前記大気放出ラインに設けられる電動式空気排出装置と、
   前記大気放出ラインに設けられる空気浄化フィルタと、
   前記大気放出ラインに前記電動式空気排出装置を迂回するように設けられる蒸気駆動式空気排出装置と、
   を有することを特徴とするアニュラス空気浄化装置。
2. 前記蒸気駆動式空気排出装置は、蒸気発生器によって二次冷却材を蒸発させた二次系水蒸気により駆動することを特徴とする請求項１に記載のアニュラス空気浄化装置。
3. 前記蒸気駆動式空気排出装置は、ファンを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアニュラス空気浄化装置。
4. 前記蒸気駆動式空気排出装置は、エジェクタを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアニュラス空気浄化装置。
5. 前記アニュラスに冷却装置が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアニュラス空気浄化装置。
6. 内部に原子炉及び蒸気発生器を格納する原子炉格納容器と、
   前記原子炉格納容器と外側に設置される壁部との間に設けられるアニュラスと、
   前記アニュラス内雰囲気の負圧維持及び浄化をする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアニュラス空気浄化装置と、
   前記蒸気発生器で生成した二次系蒸気を前記蒸気駆動式空気排出装置に供給可能な蒸気供給ラインと、
   を有することを特徴とする原子力発電プラント。
7. 前記全ての電源喪失時に蒸気供給ラインを開放可能な開閉弁が設けられることを特徴とする請求項６に記載の原子力発電プラント。

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