JP2017032494A

JP2017032494A - 原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備

Info

Publication number: JP2017032494A
Application number: JP2015155213A
Authority: JP
Inventors: 巨樹平沼; Masaki Hiranuma; 健太郎大中; Kentaro Onaka; 一郎大野; Ichiro Ono
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2017-02-09

Abstract

【課題】本発明は、原子力発電所の中央制御室の内部に中央制御室待避室を設けることにより、重大事故が発生した場合であっても、運転員の被爆線量を可能な限り低減して、運転員が安全に留まることのできる、原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備は、原子力発電所の中央制御室の内部に、中央制御室待避室を設けた事を特徴とする。また、中央制御室は、特殊フィルタを付設した陽圧化空調機を備えている。更に、中央制御室待避室は、空気ボンベ陽圧化設備を備えている。また、中央制御室待避室は、二酸化炭素吸収装置を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、原子力発電所において重大事故が発生した場合に、運転員の被爆線量を可能な限り低減して、運転員が安全に留まることのできる、原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に関するものである。

原子力発電所において重大事故等が発生した場合、運転員は、中央制御室において核分裂を停止させる緊急停止を実行する等の種々の事故対策を講じなければならないため、原子力発電所内の中央制御室に留まる必要性がある。

しかし、重大事故等時には、放射線源として、例えば、セシウム、ヨウ素、希ガス等が発生する。

このうち、ヨウ素は、運転員の内部被爆の要因となる。また、セシウム、希ガス等は、運転員の外部被爆の要因となる。

そのため、原子力発電所の中央制御室は、運転員の被爆線量を可能な限り低減して、運転員が安全に留まることのできるように、充分な事故対策が施されていなければならない。

一方、特許文献１に示すように、非常事態時の避難用シェルターが提案されている。この避難用シェルターは、内部を避難室として有するシェルター本体と、この避難室に避難者を誘導可能な密閉可能型扉付き避難口、および避難口と避難室との間を連絡する避難経路を有するもの、前記避難口を高さ方向に分けて複数配して低い側の避難口が閉じてもそれより高い側の避難口を通じて避難可能に構成されている。

また、この避難用シェルターは、空調装置への接続を可能にしている。具体的には、酸素吸入パイプと内ガス排出パイプを備えて、酸素の補給と発生ガスの排出を可能にしている。

特開２０１３−２３４５５６号公報

しかし、原子力発電所内に、所定の避難設備は存在しているものの、中央制御室自体については、運転員の被爆線量を可能な限り低減して、運転員が安全に留まることのできるような事故対策が、充分に施されていないのが実情である。

また、特許文献１に示す非常事態時の避難用シェルターでは、酸素吸入パイプと内ガス排出パイプを備えて、酸素の補給と発生ガスの排出を可能にしているが、例えば、セシウム、ヨウ素、希ガス等の放射線源についての対策は、全く考慮されていない。

そこで、本発明は、原子力発電所の中央制御室の内部に中央制御室待避室を設けることにより、重大事故が発生した場合であっても、運転員の被爆線量を可能な限り低減して、運転員が安全に留まることのできる、原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備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、請求項１に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明は、原子力発電所の中央制御室の内部に、中央制御室待避室を設けた事を特徴とする。

請求項１に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明によれば、運転員が中央制御室の内部の中央制御室待避室に入ることにより、原子力発電所において重大事故が発生した場合であっても、運転員の被爆線量を可能な限り低減して運転員の安全を確保することができる。

具体的には、運転員が中央制御室の内部の中央制御室待避室に入ることにより、原子炉格納容器の圧力逃がし装置を作動させる際のプルームの影響による運転員の被ばくを低減できるのである。

また、運転員が安全に留まることのできるので、中央制御室待避室内において、継続してプラントの状態を監視し，必要に応じて中央制御室制御盤でのプラント操作を行うことができる。

請求項２に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明は、中央制御室は、特殊フィルタを付設した陽圧化空調機を備えている事を特徴とする。

請求項２に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明によれば、特殊フィルタにより放射性物質を取り除いた状態の外気を中央制御室に供給することで、中央制御室内の全体を陽圧化することができる。

この中央制御室内の全体の陽圧化により、外部からの放射性物質の入り込みを防止しつつ，閉鎖空間における酸素濃度の低下を抑制・制御できる。

請求項３に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明は、陽圧化空調機の特殊フィルタは、プレフィルタ、高性能フィルタ、活性炭フィルタから成る事を特徴とする。

請求項３に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明によれば、この特殊フィルタにより、外気に存在するセシウムやヨウ素等を除去することができる。具体的には、高性能フィルタでセシウム等の粒子状放射性物質を除去し、活性炭フィルタでヨウ素類を除去し、これらセシウム等の粒子状放射性物質とヨウ素を取り除いた状態の外気を、中央制御室に供給することができるのである。

請求項４に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明は、中央制御室待避室は、空気ボンベ陽圧化設備を備えている事を特徴とする。

請求項４に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明によれば、中央制御室待避室が備えている空気ボンベ陽圧化設備により、中央制御室待避室を陽圧化することで、放射線源として発生する、例えば、セシウム、ヨウ素、希ガスといった放射性物質が中央制御室待避室の内部に入り込んでしまう事態の発生を確実に阻止して、運転員の安全を確保することができる。

請求項５に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明は、中央制御室待避室は、二酸化炭素吸収装置を備えている事を特徴とする。

請求項５に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明によれば、閉鎖空間における酸素濃度の低下と二酸化炭素濃度の上昇を効率良く抑制・制御できる。

また、中央制御室待避室における運転員の居住性を、長期に渡り確保することができる。

更に、空気ボンベ陽圧化設備の負担を軽減し、空気ボンベ陽圧化設備として必要となるボンベ本数を減らすことができる。

請求項６に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明は、中央制御室待避室は、二酸化炭素吸収装置および空気ボンベ陽圧化設備を備えている事を特徴とする。

請求項６に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備に係る発明によれば、空気ボンベ陽圧化設備により中央制御室待避室を陽圧化することで、放射線源として発生する、例えば、セシウム、ヨウ素、希ガスといった放射性物質が中央制御室待避室の内部に入り込んでしまう事態の発生を確実に阻止して、運転員の安全を確保することができると共に、二酸化炭素吸収装置により空気ボンベ陽圧化設備の負担を軽減し、空気ボンベ陽圧化設備として必要となるボンベ本数を減らすことができる。

本発明によれば、原子力発電所の中央制御室の内部に中央制御室待避室を設けることにより、重大事故が発生した場合であっても、運転員の被爆線量を可能な限り低減して、運転員が安全に留まることのできる、原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備を提供できる。

原子力発電所の中央制御室の内部に、中央制御室待避室を設けている状態を示す平面図である。中央制御室の建屋躯体構造を示す側断面である。中央制御室における、通常稼動時の換気空調設備の作動・構成を示す平面図である。中央制御室における、重大事故等時の換気空調設備の作動・構成を示す平面図である。陽圧化空調機の特殊フィルタの構成を示す側面図である。中央制御室待避室における、重大事故等時の空気ボンベ陽圧化設備の作動・構成を示す平面図である。中央制御室待避室における、空気ボンベ陽圧化設備の構成を示す側面図である。中央制御室待避室に、二酸化炭素吸収装置を設置している構成を示す側面図である。中央制御室と中央制御室待避室における、陽圧化の圧力設計を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備１の一実施の形態を示している。

この運転員の待避設備１は、図１に示すように、原子力発電所の中央制御室２の内部に、中央制御室待避室３を設けている事に特徴を有するものである。

（中央制御室の構成）
原子力発電所の中央制御室２は、放射性物質による室外からの放射線を遮蔽するために、コンクリート構造を採用している。具体的には、図２に示すように、中央制御室２の遮蔽設備は、コンクリートの建屋躯体と一体となった壁を備え、放射性物質であるガンマ線による外部被ばくを低減する設計としている。

この中央制御室２は、図３に示すように、所定の換気空調設備４を備えている。この換気空調設備４は、図３に示すように、設計基準事故時使用設備範囲１００と、重大事故等時使用設備範囲２００とから構成されている。

換気空調設備４の設計基準事故時使用設備範囲１００は、図３に示すように、外気との隔離を行うための隔離ダンパ５、排風機８、送風機９と給気処理装置１０、再循環送風機１１と再循環フィルタ装置１２を備えている。

また、換気空調設備４の重大事故等時使用設備範囲２００は、陽圧化空調機７を備えている。この陽圧化空調機７は、特殊フィルタ６に送風機１３を接続して構成されている。
この様に、中央制御室２に、特殊フィルタ６を備えている陽圧化空調機７を接続して、放射性物質を取り除いた後の外気を中央制御室２に供給することで、中央制御室２内の全体を陽圧化するのである。

更に、原子炉格納容器の圧力逃がし装置を作動させる際のプルームの影響による運転員の被ばくを低減させるための設備として、図１・図３に示すように、中央制御室２の内部に、中央制御室待避室３を設置している。

尚、この中央制御室２は、図３・図４に示すように、例えば、Ａ号炉とＢ号炉の操作・管理を実施するものとする。

（通常稼動時・重大事故等時）
中央制御室２の換気空調設備４は、通常稼動時は、図３に示すように、設計基準事故時使用設備範囲１００において、各隔離ダンパ５を全開とし、排風機８、給気処理装置１０の送風機９、再循環フィルタ装置１２の再循環送風機１１が作動している。このとき、重大事故等時使用設備範囲２００における陽圧化空調機７の送風機１３は、停止している。

一方、重大事故等時には、図４に示すように、設計基準事故時使用設備範囲１００において、外気取り入れのための隔離ダンパ５を全閉とし、排風機８、給気処理装置１０の送風機９、再循環フィルタ装置１２の再循環送風機１１を停止させる。

そして、重大事故等時使用設備範囲２００における陽圧化空調機７の送風機１３を作動させて、中央制御室内２の全体を陽圧化することで、中央制御室内２への特殊フィルタ６を介さない外気の流入を防止する設計となっている。

また、中央制御室２の出入口には、二重扉構造の前室を設け、運転員の出入りに伴う中央制御室２内への放射性物質の侵入を防止している。

（陽圧化空調機）
陽圧化空調機７は、重大事故等時に、中央制御室２内の全体を陽圧化するための設備である。

陽圧化空調機７は、図５に示すように、特殊フィルタ６に送風機１３を接続して構成されている。

Ａ号炉とＢ号炉における中央制御室２のそれぞれに、特殊フィルタ６により浄化された空気を供給することで、中央制御室内２の全体を陽圧化するのである。

陽圧化空調機７の特殊フィルタ６は、図５に示すように、プレフィルタ６ａ、高性能フィルタ６ｂ、活性炭フィルタ６ｃから構成されている。

プレフィルタ６ａ、高性能フィルタ６ｂは、ＨＥＰＡフィルタである。また、活性炭フィルタ６ｃは、チャコールフィルタである。そして、高性能フィルタ６ｂでセシウム等の粒子状放射性物質を除去し、活性炭フィルタ６ｃでヨウ素類を除去する。

（中央制御室待避室）
原子炉格納容器の圧力逃がし装置を作動させる際のプルームの影響による運転員の被ばくを低減させるための設備として、図１に示すように、中央制御室２の内部に、中央制御室待避室３を設置している。

この中央制御室待避室３は、図３・図４・図６に示すように、重大事故等時使用設備範囲２００に存在し、空気ボンベ陽圧化設備２０を備えている。

（中央制御室待避室の役割）
原子力発電所における重大事故等時には、放射線源として、例えば、セシウム、ヨウ素、希ガス等が発生する。

これらのうち、陽圧化空調機７が備えている特殊フィルタ６により、セシウム等の粒子状放射性物質とヨウ素類は除去できるが、希ガスは、特殊フィルタ６では除去できない。

そこで、図６に示すように、中央制御室待避室３が備えている空気ボンベ陽圧化設備２０を作動させて中央制御室待避室３を陽圧化し、中央制御室待避室３の内部に希ガスが入り込んでしまう事態の発生を阻止するのである。

このように、まず、中央制御室２の陽圧化空調機７を作動させて、その特殊フィルタ６により、セシウム等の粒子状放射性物質とヨウ素類を取り除いた状態の外気を中央制御室２に供給しつつ、中央制御室２内の全体の陽圧化により、中央制御室２内への外部からの放射性物質の入り込みを防止しているのである。

そして、特殊フィルタ６により除去することのできない希ガスが発生するのは、重大事故発生後、数時間であるので、その数時間については、中央制御室待避室３が備えている空気ボンベユニット２０を作動させて、中央制御室待避室３を陽圧化することで、希ガスが中央制御室待避室３の内部に入り込んでしまう事態の発生を確実に阻止するのである。

その結果、原子力発電所において重大事故が発生した場合であっても、運転員が中央制御室２の内部の中央制御室待避室３に入ることにより、運転員の被爆線量を可能な限り低減して、運転員の安全を確保することができるのである。

また、中央制御室２内に存在していた希ガスについては、中央制御室２の陽圧化空調機７による中央制御室２内の陽圧化により、中央制御室２から徐々に排出するのである。

（中央制御室待避室の構成）
中央制御室待避室３は、図７に示すように、コンクリート壁及び鉛等による生体遮蔽壁により、その気密性と遮蔽性能が保持されている。

また、空気ボンベ陽圧化設備２０により、中央制御室待避室３の内部を陽圧化し、中央制御室待避室３内への外気の流入を防止すると共に、運転員の居住性を高めた設計とする。

更に、中央制御室待避室３には、図８に示すように、O₂濃度センサ２１、CO₂濃度センサ２２、差圧センサ２３が配備されている。また、可搬型のエリアモニタ２４を配備することで、運転員の居住性を確保できていることを常時視認できる設計とする。

この他、可搬型の照明、データ表示装置、通信連絡設備を配備することで、中央制御室待避室３においても、継続的にプラントの監視を行うことが可能な設計とし、必要に応じて中央制御室制御盤でのプラント操作を行うことができる設計とする。

（空気ボンベ陽圧化設備）
中央制御室待避室３の空気ボンベ陽圧化設備２０は、図７に示すように、安全弁２５、圧力調整ユニット２６、空気ボンベユニット２７の構成を備えている。

また、空気ボンベ陽圧化設備２０に対応する中央制御室待避室３内には、圧力計２８、流量計２９、給気弁３０、差圧計３１、排気弁３２が配備されている。更に、中央制御室待避室３に隣接して均圧室３３設けられ、この均圧室３３には、給気弁３４、排気弁３５が配備されている。

（図９における陽圧化の圧力設計の考え方）
中央制御室２及び中央制御室待避室３は、配置上、動圧の影響を直接受けない屋内に設置されているため、室内へのインリークは、隣接区画との温度差50℃以上を考慮し、20Pa以上の圧力差を確保することで陽圧化を達成させる。

また、中央制御室２は隣接区画からのインリークを防止し、中央制御室待避室３は中央制御室２及び隣接区画からのインリークを防止する設計とし、中央制御室２及び中央制御室待避室３の陽圧化圧力は、図１１に示すように、中央制御室２を20Pa以上40Pa未満、中央制御室待避室３を60Pa以上とする。

（二酸化炭素吸収装置）
この他、中央制御室待避室２の換気空調設備は、図８に示すように、二酸化炭素吸収装置４０を備えている。

この様に、二酸化炭素吸収装置４０を配備したときには、空気ボンベ陽圧化設備２０における必要ボンベ本数を減らすことができる。

（二酸化炭素濃度基準に基づく必要換気量Q₁→CO₂吸収装置を導入しない場合の必要換気量）
・許容二酸化炭素濃度: C=0.5%(労働安全衛生規則)
・大気二酸化炭素濃度:Co=0.039%(標準大気の二酸化炭素濃度)
・呼吸による二酸化炭素発生量:M=0.022m3/h/人(空気調和・衛生工学便覧の極軽作業の作業程度の吐出し量)
・必要換気量: Q₁=100×M/( C−Co )m3/h/人 (空気調和・衛生工学便覧の二酸化炭素基準の必要換気量)
Q₁=100×0.022×7÷(0.5−0.039)=4.773≒4.78 m3/h/人

（酸素濃度基準に基づく必要換気量Q₂→C O₂吸収装置を導入する場合の必要換気量）
・吸気酸素濃度:a=20.95%(標準大気の酸素濃度)
・許容酸素濃度:b=18%(労働安全衛生規則)
・成人の呼吸量:c=0.48m3/h/人(空気調和・衛生工学便覧)
・乾燥空気換算酸素濃度:d=16.4%(空気調和・衛生工学便覧)
・必要換気量:Q₂=c×(a−d)/(a−b)m3/h/人(空気調和・衛生工学便覧の酸素基準の必要換気量)
Q₂=0.48×(20.95−16.4)÷(20.95−18.0) =0.741≒0.75 m3/h/人

以上のことから、二酸化炭素吸収装置４０を配備したときには、空気ボンベ陽圧化設備２０における必要ボンベ本数を、およそ６分の１程度に減らすことが可能となる。

１原子力発電所の中央制御室における運転員の退避設備
２中央制御室
３中央制御室待避室
４換気空調設備
５隔離ダンパ
６特殊フィルタ
６ａプレフィルタ
６ｂ高性能フィルタ
６ｃ活性炭フィルタ
７陽圧化空調機
８排風機
９送風機
１０給気処理装置
１１再循環送風機
１２再循環フィルタ装置
１３送風機
２０空気ボンベ陽圧化設備
２１ O₂濃度センサ
２２ CO₂濃度センサ
２３差圧センサ
２４エリアモニタ
２５安全弁
２６圧力調整ユニット
２７空気ボンベユニット
２８圧力計
２９流量計
３０給気弁
３１差圧計
３２排気弁
３３均圧室
３４給気弁
３５排気弁
４０二酸化炭素吸収装置

１００設計基準事故時使用設備範囲
２００重大事故等時使用設備範囲

Claims

原子力発電所の中央制御室の内部に、中央制御室待避室を設けた事を特徴とする、原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備。
中央制御室は、特殊フィルタを付設した陽圧化空調機を備えている請求項１に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備。
陽圧化空調機の特殊フィルタは、プレフィルタ、高性能フィルタ、活性炭フィルタから成る請求項２に記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備。
中央制御室待避室は、空気ボンベ陽圧化設備を備えている請求項１乃至３のいずれかに記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備。
中央制御室待避室は、二酸化炭素吸収装置を備えている請求項１乃至４のいずれかに記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備。
中央制御室待避室は、二酸化炭素吸収装置および空気ボンベ陽圧化設備を備えている請求項１乃至５のいずれかに記載の原子力発電所の中央制御室における運転員の待避設備。