JP2017125713A - Pressure release device and nuclear reactor building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉格納容器内に滞留する水蒸気・水素ガス等を、原子炉格納容器外に放出させる圧力放出装置及び原子炉建物に関する。 The present invention relates to a pressure release device and a reactor building that discharges water vapor, hydrogen gas and the like remaining in a reactor containment vessel to the outside of the reactor containment vessel.
地震や津波等の自然災害のような、原子炉の安全性を損なうおそれのある緊急事態が発生した場合には、原子炉冷却用補機を駆動して原子炉を冷却して原子炉の運転を停止する必要がある。しかし、原子炉冷却用補機が故障して原子炉の冷却ができなくなった場合には、炉心溶融が発生するおそれがあり、仮に、炉心溶融が発生するとそれに伴って水素ガスや水蒸気が発生する。水素ガスや水蒸気をそのまま放置すると、原子炉格納容器内の圧力が高まって原子炉格納容器が破裂するおそれがある。原子炉格納容器が破裂すると、放射性物質が周囲に放出され、環境汚染に繋がる。 In the event of an emergency such as an earthquake or tsunami that may impair the safety of the reactor, the reactor is cooled by driving the reactor cooling auxiliary equipment to operate the reactor. Need to stop. However, when the reactor cooling auxiliary equipment fails and the reactor cannot be cooled, core melting may occur. If core melting occurs, hydrogen gas and water vapor are generated accordingly. . If hydrogen gas or water vapor is left as it is, the pressure inside the reactor containment vessel may increase and the reactor containment vessel may burst. When the reactor containment vessel ruptures, radioactive materials are released to the environment, leading to environmental pollution.
また、従来、この種の技術として特許文献1に記載された技術がある。特許文献1によれば、原子炉ウェルプール内にPCCS熱交換器が設けられ、原子炉格納容器内の蒸気がPCCS熱交換器で凝縮され、凝縮水は原子炉格納容器内に戻され、非凝縮ガスの一部が放射性物質除去プール内の水に通されて大気に放出される、といった技術が開示されている。このように、従来においても、原子炉格納容器内の気体を放出する際に、水をくぐらせることにより放射性物質を除去することが行われている。 Conventionally, there is a technique described in Patent Document 1 as this kind of technique. According to Patent Document 1, a PCCS heat exchanger is provided in the reactor well pool, the steam in the reactor containment vessel is condensed by the PCCS heat exchanger, and the condensed water is returned to the reactor containment vessel. A technique is disclosed in which a part of the condensed gas is passed through water in the radioactive substance removal pool and released to the atmosphere. As described above, conventionally, when the gas in the reactor containment vessel is released, the radioactive material is removed by passing water.
しかし、緊急性を有する場合には、より速やかに、原子炉格納容器内の気体を放出して、原子炉格納容器内部の圧力を下げる必要がある。 However, in the case of urgency, it is necessary to release the gas in the reactor containment more quickly and lower the pressure inside the reactor containment.
本発明は、このような問題点を解決し、緊急時において原子炉格納容器内の気体を放出して、原子炉格納容器内部の圧力を速やかに下げることを実現した圧力放出装置及び原子炉建物を提供することを目的とする。 The present invention solves such problems and releases a gas in the reactor containment vessel in an emergency to quickly lower the pressure in the reactor containment vessel and the reactor building The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
(1) 原子炉格納容器を開閉する上鏡に形成された貫通孔に設置される本体と、当該本体に設置され前記貫通孔を仕切る仕切部と、を備える圧力放出装置であって、前記仕切部は、通常状態において前記貫通孔を閉鎖して、前記原子炉格納容器の上に位置する原子炉ウェル内に張られた水が前記原子炉格納容器に移動することを規制し、前記原子炉格納容器の内部圧力が所定値以上に高くなった場合に破壊されて前記貫通孔を開放し、前記原子炉格納容器内の気体を前記原子炉ウェル内の水の中に放出することを特徴とする圧力放出装置。 (1) A pressure release device comprising: a main body installed in a through hole formed in an upper mirror that opens and closes a reactor containment vessel; and a partition unit installed in the main body and partitioning the through hole. The section closes the through-hole in a normal state, and restricts the water stretched in the reactor well located above the reactor containment vessel from moving to the reactor containment vessel, When the internal pressure of the containment vessel becomes higher than a predetermined value, it is destroyed and the through hole is opened, and the gas in the reactor containment vessel is discharged into the water in the reactor well. Pressure release device to do.
(2) 前記仕切部は、ラプチャーディスクからなることを特徴とする(1)に記載の圧力放出装置。 (2) The pressure release device according to (1), wherein the partition portion is made of a rupture disk.
(1)、(2)によれば、炉心溶融に伴い発生した水蒸気・水素ガス等によって原子炉格納容器の内部圧力が高くなった場合に、仕切部が破壊されて貫通孔を開放することにより、原子炉格納容器内の水蒸気・水素ガス等が放出され、原子炉格納容器内の圧力が低下する。これにより、原子炉格納容器内の圧力上昇を抑えることが可能になる。
しかも、原子炉格納容器の内の水蒸気・水素ガス等が放出される際に、原子炉ウェル内に張られた水をくぐることによってガスに含まれる放射性物質が除去される。これにより、放射性物質の飛散を抑えることが可能になる。
According to (1) and (2), when the internal pressure of the reactor containment vessel is increased by steam, hydrogen gas, etc. generated by the melting of the core, the partition portion is destroyed and the through hole is opened. The water vapor, hydrogen gas, etc. in the reactor containment vessel are released, and the pressure in the reactor containment vessel decreases. Thereby, it becomes possible to suppress the pressure rise in the reactor containment vessel.
Moreover, when water vapor, hydrogen gas, or the like in the reactor containment vessel is released, the radioactive material contained in the gas is removed by passing through the water stretched in the reactor well. Thereby, it becomes possible to suppress scattering of a radioactive substance.
(3) 屋内に、(1)又は(2)の圧力放出装置が設置された上鏡によって開閉される原子炉格納容器を備え、屋上に、屋内の天井付近に滞留したガスを外部に放出させる排気装置を備えることを特徴とする原子炉建物。 (3) A reactor containment vessel that is opened and closed by an upper mirror in which the pressure release device of (1) or (2) is installed indoors, and the gas staying near the indoor ceiling is released to the outside on the rooftop. A nuclear reactor building comprising an exhaust device.
(3)によれば、原子炉格納容器から放出されたガスが、原子炉ウェル内に張られた水をくぐり、屋内の上階に移動し、排気装置を介して外部に放出される。これにより、原子炉建物の天井付近に水素ガスが充満することが防止され、爆発の危険性を未然に防止することが可能になる。 According to (3), the gas released from the reactor containment vessel passes through the water stretched in the reactor well, moves to the upper floor indoors, and is released to the outside through the exhaust device. As a result, the hydrogen gas is prevented from being filled near the ceiling of the reactor building, and the risk of explosion can be prevented.
本発明によれば、緊急時において原子炉格納容器内の気体を放出して、原子炉格納容器内部の圧力を速やかに下げることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to release the gas in the reactor containment vessel in an emergency and quickly reduce the pressure inside the reactor containment vessel.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[原子力発電所敷地内の建物の説明]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Description of buildings on the nuclear power plant site]
図1は、原子力発電所の敷地内における各種の建物の配置例を示す平面図である。図1に示すように、原子力発電所の敷地内には、原子炉建物50、タービン建物52、廃棄物処理建物54、制御室建物56、サービス建物58及び排気筒60等が建てられている。
FIG. 1 is a plan view showing an example of the arrangement of various buildings within the site of a nuclear power plant. As shown in FIG. 1, a
原子炉建物50は、原子炉10(図2参照)や原子炉補機等を収容している。タービン建物52は、原子炉によって加熱され、蒸気化した水によって回転するタービン、及びタービンの回転によって発電を行う発電機等を収容している。廃棄物処理建物54は、原子炉建物50、タービン建物52で発生した廃棄物を処理する設備を収容している。例えば、建物の換気をした空気から塵埃を除去するフィルタや、排水をろ過するろ過装置等が廃棄物処理建物54に収容されている。制御室建物56は、原子力発電所の運転監視を行う中央制御装置を収納している。サービス建物58は、作業員が、放射線管理区域、例えば、原子炉建物50、タービン建物52、廃棄物処理建物54等の放射線管理区域に出入りするための装備に着替える設備、放射線管理区域から戻った際に装備を回収する設備等を収容している。
The
また、排気筒60は、原子炉建物50、タービン建物52、廃棄物処理建物54の換気用のダクトから送られてくる空気から放射性物質を除去したものを大気中に放出するものである。
In addition, the
[原子炉建物の屋内の説明]
図2は、原子炉建物50の内部及び屋上を示す説明図である。
[Interior description of the reactor building]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the inside of the
原子炉建物50の屋内には、原子炉10と、原子炉ウェル12と、蒸気乾燥器・気水分離器ピット14と、燃料プール16と、が備えられている。
Inside the
原子炉10は、原子炉格納容器20と、原子炉圧力容器22と、を備えている。原子炉格納容器20は、原子炉圧力容器22を格納する容器であり、上部に原子炉格納容器20を開閉するための上鏡20aを備えている。原子炉圧力容器22は、燃料集合体(図示せず)、制御棒(図示せず)及び、LPRM(図示せず)等からなる炉心24を収納する容器であり、上部に原子炉格納容器20を開閉するための蓋体を備えている。
The
原子炉ウェル12は、原子炉格納容器20の上部に配置され、原子炉格納容器20に直接つながるプールである。原子炉ウェル12の底部には、原子炉格納容器20の上鏡20aが配置されている。
The reactor well 12 is a pool that is arranged on the upper part of the
蒸気乾燥器・気水分離器ピット14は、定期検査中に蒸気乾燥器と気水分離器とを仮置きするプールである。また、原子炉ウェル12と蒸気乾燥器・気水分離器ピット14との間には、仕切によって開閉される通路部17が設けられており、通路部17を開放することにより、原子炉ウェル12と蒸気乾燥器・気水分離器ピット14とを連通させることができる。
The steam dryer /
燃料プール16は、原子炉10内の使用済燃料19を貯蔵するプールである。また、原子炉ウェル12と燃料プール16との間には、仕切によって開閉される通路部18が設けられており、通路部18を開放することにより、原子炉ウェル12と燃料プール16とを連通させることができる。
The
燃料プール16には、常時、水が張られている。原子炉ウェル12及び蒸気乾燥器・気水分離器ピット14には、少なくとも定期点検時に水が張られる。本実施形態においては、原子炉ウェル12、燃料プール16及び蒸気乾燥器・気水分離器ピット14には、通常運転時においても水が張られているものとする。なお、原子炉ウェル12においては上鏡20aの表面が完全に水で覆われているものとする。
The
定期点検を実施するにあたり、原子炉ウェル12及び蒸気乾燥器・気水分離器ピット14の水は定期点検直前に抜いておく。そして、定期点検時に上鏡20aを取り外して、原子炉格納容器20、原子炉ウェル12及び蒸気乾燥器・気水分離器ピット14内に水を注入した後、原子炉圧力容器22の蓋体を開いて、原子炉圧力容器22の内部の点検を行う。
In carrying out the periodic inspection, water in the reactor well 12 and the steam dryer /
図3は、本発明の一実施形態における圧力放出装置40を装着した上鏡20aを示す側面図である。上鏡20aは、ドーム型に形成された蓋体である。定期検査時にこの上鏡20aが開放され、原子炉格納容器20内に注水可能になる。
FIG. 3 is a side view showing the
上鏡20aの頂上には、原子炉ウェル12と原子炉格納容器20の内部とを連通する貫通孔20bが形成されており、この貫通孔20bに圧力放出装置40が設置されている。
A through
圧力放出装置40は、貫通孔20bに挿入される管状の本体41と、本体41の内部に装着される仕切部に相当するラプチャーディスク42と、を備えている。本体41は、原子炉ウェル12側に配置されている。本体41と貫通孔20bの縁部との間にはパッキンが介在しており、本体41と貫通孔20bの縁部との隙間は密閉されている。ラプチャーディスク42は、本体41の内部を仕切る破裂板を備えている。言い換えれば、ラプチャーディスク42の破裂板が貫通孔20bを塞いでいる。破裂板は、原子炉格納容器20の内部圧力が所定値以上になった場合に破裂する。
The
原子炉格納容器20の内部圧力が所定値未満でありかつ原子炉ウェル12に水が張られた状態において、ラプチャーディスク42の破裂板は、水圧によって破れることはない。このため、原子炉ウェル12に水は原子炉格納容器20の内部に移動しない。しかし、原子炉格納容器20の内部圧力が所定値以上になった場合に破裂板が破裂するため、原子炉格納容器20内の気体が原子炉ウェル12に水の中に放出される。
[原子炉建物の屋上の説明]
In the state where the internal pressure of the
[Explanation on the roof of the reactor building]
原子炉建物50の屋上には、排気装置100が設置されている。排気装置100は、原子炉建物50の最上階フロアに滞留した水素ガスを外部に放出させるものである。
An
排気装置100は、図2に示すように、放出部110と、放出ダクト112と、ワイヤ114とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
図4は、排気装置100の内部構成を示す説明図であり、放出部110は、原子炉建物50の最上階の屋上に設置された箱形の部材である。この放出部110は、内部が原子炉建物50に連通しており、放出部110の側面には放出口110aが形成されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the internal configuration of the
放出ダクト112は、直径約1mの円筒形部材であり、基端部が放出部110において放出口110aを覆うように固定されており、放出部110から水平方向に延びている。このため、原子炉建物50の最上階フロアに滞留した水素ガスは、放出部110、放出ダクト112を通って放出ダクト112の先端部から大気中に放出される。
The
排気装置100は、蓋体120、130と、フィルタ140と、ワイヤ116とを更に備えており、蓋体120、130と、フィルタ140とは、放出ダクト112内に設置されている。放出ダクト112内には、放出口110a側(基端側)から開口端側(先端側)に向かって、フィルタ140、蓋体130、蓋体120の順に部材が配置されている。
The
蓋体120、130は、平常時に放出ダクト112を封止して原子炉建物50からのガスが外部に移動することを規制するものである。この蓋体120、130の封止状態は、例えば、原子炉建物50内に水素ガスが充満しており、爆発の危険性があるといった緊急時において解除される。
The
また、蓋体120、130は、放出ダクト112の内部において所定の間隔を空けて設置されており、隣り合う蓋体120と蓋体130の間に密閉空間が形成される。この密閉空間内には、大気圧以上になるように気体、例えば窒素ガスが封止されている。
In addition, the
フィルタ140は、原子炉建物50から放出口110aを通過してきた気体から放射性物質を捕集・吸着するものである。フィルタ140としては、ゼオライトが適用可能である。
The
また、図4に示すように、ワイヤ114が、蓋体120の上部に連結されており、蓋体120と蓋体130との上部がワイヤ116によって連結されている。ここで、ワイヤ116は、張設された状態であることが望ましい。これにより、ワイヤ114を引っ張ることによって、蓋体120及び蓋体130が動作して放出ダクト112が開放される。なお、本実施形態においては、ワイヤ114の先端を蓋体120に連結し、蓋体120と蓋体130とをワイヤ116で連結しているが、それに限らず、蓋体120及び蓋体130が1本のワイヤ114に固定されてもよい。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、作業員がワイヤ114を引っ張る場所については、適宜設定可能である。しかし、例えば地震のような緊急時においては、早めに避難する必要があるため、作業員が屋上に行って放出ダクト112を開放させる余裕がない。このため、ワイヤ114の巻き取り装置を屋外に設置する等、作業員が地上でワイヤ114を引っ張ることができるように構成することが望ましい。
[圧力放出装置の動作]
The place where the worker pulls the
[Operation of pressure release device]
次に、本実施形態の圧力放出装置40の動作について説明する。例えば、地震や津波等のような大きな自然災害が発生した際に、原子炉冷却用補機が故障して原子炉冷却ができなくなったとする。この場合、作業員は、炉心溶融が発生した場合に備えて、ワイヤ114を引っ張って放出ダクト112を開放し、原子炉建物50内の気体を外部に放出可能な状態にしておく。
Next, operation | movement of the
仮に、炉心溶融が発生した場合には、原子炉圧力容器22に連結されている配管から蒸気が漏れ出すことにより、原子炉格納容器20の内部圧力が高くなる。そして、原子炉格納容器20の内部圧力が所定値を越えると、圧力放出装置40のラプチャーディスク42が破壊され、図5に示すように、原子炉格納容器20内部の気体(水素や水蒸気等)が圧力放出装置40を通って、原子炉ウェル12に放出される。
If core melting occurs, the steam leaks from the pipe connected to the
ここで、原子炉ウェル12には水が張られているため、原子炉格納容器20の外部に放出された気体は、原子炉ウェル12内の水の中をくぐって原子炉建物50内に移動する。この時、気体に含まれる放射性物質が除去される。
Here, since the
原子炉格納容器20の外部に放出された気体において、特に水素ガスは、原子炉建物50内の階上に移動し、更に、排気装置100の放出部110を通過し、フィルタ140(図4参照)を通過して更に放射性物質が除去されてから、大気中に放出される。
In the gas released to the outside of the
以上、説明したように構成された本実施形態によれば、圧力放出装置40のラプチャーディスク42が、原子炉格納容器20の内部圧力が所定値を越えた場合に破壊され、原子炉格納容器20の内部に気体(蒸気・水素ガス等)が外部に放出されることにより、原子炉格納容器20の内部圧力を低下させることが可能になる。これにより、原子炉格納容器内の圧力上昇を抑えることが可能になる。また、原子炉格納容器20から外部に放出された気体は、原子炉ウェル12に張られた水の中をくぐることにより、気体に含まれる放射性物質が除去されてから、外部に放出される。これにより、放射性物質の飛散を抑えることが可能になる。
According to the present embodiment configured as described above, the
また、ラプチャーディスク42が破壊されたことに連動して通路部17および18を開放し、原子炉ウェル12、蒸気乾燥器・気水分離器ピット14および燃料プール16を連通させることもできる。これにより、原子炉格納容器20から放出された気体が拡散する際に通過する水の容積が増加し、気体に含まれる放射性物質を一層除去した状態で外部に放出することができる。
更に、原子炉建物50の屋上に排気装置100が設置されており、原子炉格納容器20から外部に放出された気体に含まれる水素ガスが原子炉建物50の上方に移動し、排気装置100を介して大気中に放出される。これにより、原子炉建物50の天井付近に水素ガスが充満することが防止され、爆発の危険性を未然に防止することが可能になる。
Further, the
Further, an
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、上述したものに限るものではない。例えば、上述した実施形態によれば、圧力放出装置40が上鏡20aの頂部に設けられているが、それに限らず、上鏡20aの側部に設けてもよい。また、実施形態によれば、圧力放出装置40が上鏡20aに1つだけ設けられているが、複数設けられていてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment of this invention is not restricted to what was mentioned above. For example, according to the above-described embodiment, the
10 原子炉
12 原子炉ウェル
14 蒸気乾燥器・気水分離器ピット
16 燃料プール
17、18 通路部
19 使用済燃料
20 原子炉格納容器
20a 上鏡
20b 貫通孔
22 原子炉圧力容器
24 炉心
40 圧力放出装置
41 本体
42 ラプチャーディスク
50 原子炉建物
52 タービン建物
54 廃棄物処理建物
56 制御室建物
58 サービス建物
60 排気筒
100 排気装置
110 放出部
110a 放出口
112 放出ダクト
114、116 ワイヤ
120、130 蓋体
140 フィルタ
10
Claims (3)
前記仕切部は、通常状態において前記貫通孔を閉鎖して、前記原子炉格納容器の上に位置する原子炉ウェル内に張られた水が前記原子炉格納容器に移動することを規制し、前記原子炉格納容器の内部圧力が所定値以上に高くなった場合に破壊されて前記貫通孔を開放し、前記原子炉格納容器内の気体を前記原子炉ウェル内の水の中に放出することを特徴とする圧力放出装置。 A pressure release device comprising: a main body installed in a through hole formed in an upper mirror that opens and closes a nuclear reactor containment vessel; and a partition unit installed in the main body and partitioning the through hole,
The partitioning portion closes the through hole in a normal state, and restricts the water stretched in the reactor well located on the reactor containment vessel from moving to the reactor containment vessel, When the internal pressure of the containment vessel becomes higher than a predetermined value, it is destroyed and the through hole is opened, and the gas in the containment vessel is released into the water in the reactor well. Feature pressure release device.
屋上に、屋内の天井付近に滞留したガスを外部に放出させる排気装置を備えることを特徴とする原子炉建物。
A reactor containment vessel that is opened and closed by an upper mirror in which the pressure release device according to claim 1 or 2 is installed indoors,
A nuclear reactor building comprising an exhaust device on a rooftop that discharges gas staying near an indoor ceiling to the outside.
Priority Applications (1)
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