JP2519189B2 - 原子力設備の圧力放出方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放出開口とそれに接続され煙突に連通して
いるフィルタとを持った格納容器付の原子力設備の圧力
放出方法と、これを実施するための装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の圧力放出装置は例えばドイツ連邦共和国特許
出願公開第3637845号および第3637795号で既に提案され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的はかかる従来技術の圧力放出装置から出
発しており、圧力放出に要する経費を低減することにあ
る。本発明の目的の背景には、従来の概念において有り
得ないような極端な事故の際にだけ圧力放出が行われる
という事実がある。圧力放出の必要性はほとんど有りそ
うもないので、その経費を低減することが特に有利であ
る。その場合本発明は、圧力放出の前提条件として格納
容器から流出する媒体の除染に役立つような種々の方式
に対して同じように良好に適用できる方法及び装置を提
供することを目的とする 〔課題を解決するための手段〕 この課題は本発明によれば、放出開口とそれに接続さ
れたのフィルタとを持ち、該フィルタが煙突に連通して
いるような格納容器付の原子力設備の圧力放出方法にお
いて、質量流量を大きくするために、 ａ） 前記フィルタは、少なくとも応動時に、格納容器
内のそのつどの圧力にほぼ等しい圧力を付勢され、 ｂ） 前記フィルタの出口に絞り装置が配置され、応動
時に生じる圧力放出の際に該絞り装置が臨界的な圧力釈
放で作動し、その結果応動時に一定の容積流量が前記フ
ィルタを貫流する ことにより解決される。

〔作用効果〕

本発明によれば、フィルタが格納容器内の圧力に関係
して調整されるスライド圧力で運転されるので、スライ
ド圧力が高くなればなるほど、質量流量が大きくなり、
ろ過作用は僅かしか低下しない。従って比較的小形のフ
ィルタおよび比較的細い配管や弁で済ますことができ
る。

〔実施態様〕

ろ過は連続して設置されている種々のフィルタで行わ
れる。その場合好適には２段階で行われる。第１段の粗
いフィルタ要素は湿気の分離に対して利用され逆洗され
る。第２段のフィルタ要素は1000〜10000の除染係数に
対する微細エーロゾルを捕捉するために好ましくは２〜
４μｍの金属繊維層で運転される。この２段階のろ過
は、湿式洗浄器による浄化装置が前置接続されている場
合にも良好に適用される。

湿式洗浄器とフィルタ、特に水分離器としての高性能
な特殊鋼繊維前置フィルタおよび微細エーロゾル後置フ
ィルタとを組合せて運転することによって、スライド過
圧で運転することによって、格納容器から流出する過圧
ガス（封込めの逃がしガス）から高い効率でエーロゾル
およびヨードをコンパクトな構造で捕捉できる。

本発明の場合、圧力放出が格納容器の過圧と関連して
行われるので、最大放出流によって格納容器の圧力負荷
が極めて大きい場合にも最も大きな圧力放出を行うこと
ができる。この場合湿式洗浄器は粗いエーロゾルを十分
に分離するために用いられ、μｍの大きさの粒子を99％
以上浄化できる。また微細エーロゾルに対しても例えば
80％以上の大きな分離効率が得られる。

洗浄液にアルカリ物質を混合することによって洗浄液
におけるヨードの吸収が達成できる。その場合ガス圧縮
によって最大の質量供給が生ずる。このことによって、
貫流配管の断面積が最小にでき、洗浄液の量が少なくで
きる。更に格納容器内の圧力に合わされたガス洗浄器内
の圧力が洗浄液の蒸発を防止するので、洗浄液の補給に
関して長時間の自給自足が達成される。

スライド圧力は一様な流量を得るために臨界的な圧力
釈放で受動的に調整されるので、フィルタ並びに場合に
よってはガス洗浄器に対する付勢が速度に関して常に最
適な限界内に収まっている。その場合湿式洗浄器および
フィルタは等しい圧力で付勢される。しかし本発明は、
所定の流れ分布を得るために、異なった圧力で実施する
こともできる。

湿式洗浄器ないしフィルタは高温、好適には100℃以
上の温度で運転される。場合によっては、そのためにお
よび予め不活性化するのに必要な熱は、圧力を放出しな
ければならない格納容器から、窒素および水蒸気をもっ
た熱伝達回路を介して取り出すことができる。

本発明に基づく方法を実施するために特に適した圧力
放出装置は、圧力調整装置がフィルタと煙突との間に配
置されているように形成されている。圧力調整装置は大
気圧の室に通じている絞り装置でよい。好適には絞り装
置は音速（臨界的圧力釈放）の範囲における運転用に設
計されており、これにより過大なガス速度による構成要
素の過負荷は避けられる。

湿式洗浄器およびフィルタは１つの共通の容器に配置
でき、その場合フィルタは好適には格納容器外壁に取り
付けられる。これによって構造的な経費は特に少なくで
きる。この容器には格納容器の圧力を導かねばならない
ので、この容器が格納容器内に収容され、容器壁に実質
的に差圧が生じないようにすると良い。

湿式洗浄器は好適にはベンチュリ洗浄器として形成さ
れる。かかる洗浄器は公知である。しかし高さとのど部
の内径との比率が最大で20好適には約10であり、最大高
さが100cm、のど部の内径が5cmを越えないような「短
縮」形のベンチュリ洗浄器は新規であり有利である。ベ
ンチュリ洗浄器の上側に、特に洗浄液内に位置している
衝突分離器を設けると好適である。

フィルタは多孔質材料から成り、好ましくは精密フィ
ルタとしての金属繊維フィルタと、前置接続された液滴
分離器とを有している。その際フィルタ容器の入口範囲
は、いわゆる空洞管における小さな速度が良好な粗い液
滴分離を可能にするように構想される。この目的のため
に例えば洗浄器とフィルタとの間における貫流断面積は
湿式洗浄器への入口断面積よりも数倍の大きさをしてい
る。

直径が約１μｍまでの液滴に対して必要な微細液滴分
離は、金属繊維前置フィルタ段によって、あるいは多孔
質セラミックから成るフィルタによって行われる。小さ
な間隔を隔てて直列に後置接続された金属繊維精密フィ
ルタ段において、微細なエーロゾルの捕捉が行われる。
その場合等しい流速および例えば５バールの圧力におけ
る精密フィルタユニットにおける過圧運転によって、実
質的には微細エーロゾルの範囲において分離効率が僅か
に低下するだけである。しかもこの分離効率は必要な場
合には例えば前処理あるいは後処理によって調整でき
る。即ち前置接続された湿式洗浄器における高められた
圧力による全体効率の減少は実質的に完全に補償され
る。

場合によっては前置フィルタとして作用する水分分離
段は精密フィルタ材料を被覆することによって、前置接
続されたベンチュリ洗浄器と一緒に微細液滴分離のほか
に同時に、全圧力範囲にわたって既に＞100の除染係数
で非常に効果的な微細エーロゾルの分離が行われるよう
に形成される。

更に特に深底金属繊維フィルタの過圧運転においてダ
スト濃度が増加する問題、即ちろ過面積が小さい場合に
そのフィルタのダスト貯蔵能力を簡単に越えてしまうと
いう問題は、湿式洗浄器において多量のダストを捕捉す
ることによって確実に避けられる。前置フィルタあるい
は湿式洗浄器により大部分の放射能の捕捉、および前置
フィルタ／液滴分離器部分から洗浄液あるいは凝縮液戻
り配管への放射能の部分的逆洗は、放射能を非常に少量
の液体に捕捉するという利点（流量増加における放射能
の放出が避けられる）および最適に崩壊熱を放出するこ
とができ運転安全性を高めるという利点を生ずる。

後置接続され好適には超音速ディフューザが装備され
ているラバル速度範囲で作動する絞り装置によって、受
動的に最大の事故放出圧力において、格納容器の十分な
圧力放出が保証され、放射能捕捉装置における許容ガス
速度の超過が避けられる。更に特にプロセスにおける連
続的な過圧による大きな濃縮水素成分が存在する場合、
酸素が侵入するおそれは確実に避けられ、相応して絞り
およびノズル装置が配置されている場合に、燃焼装置な
しに圧縮エネルギーを使用することによって、大気への
水素の解放が確実にできる。

湿式洗浄する際にヨード吸収に対する上述したアルカ
リ物質以外の別の化学物質を入れることによって、表面
張力およびそれに伴う液滴噴霧およびエーロゾル噴霧
が、分離効率を増加するように調整される。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説
明する。

第１図において例えば電気出力1000MWの発電用沸騰水
形原子炉は、放射性構成要素を封じ込めている球状の格
納容器１で示されている。格納容器１内には水位３まで
水４が満たされている環状の凝縮室２が区画形成されて
いる。凝縮室２にはブロー管６が通じているので、故障
の際に格納容器１内に生ずる蒸気は水４の中に導かれ、
そこで凝縮される。

水位３の上側における空気室10には放出配管11が接続
されており、この配管11は直列接続された二つの遮断弁
12、13を有している。配管11の直径は300mmであり、湿
式洗浄器15に通じている。

湿式洗浄器15は水位17まで洗浄液18が満たされている
円筒状の容器16を有している。その水位17は容器16の高
さのほぼ４分の３の位置にある。容器16の底20には放出
配管21が設けられており、これは遮断弁22で通常は閉じ
られている。

底20の近くにおいて入口配管25の端部に放出ノズル24
が設けられているので、格納容器１から圧力を放出する
ために吹き出された蒸気・ガス混合物は洗浄液18の中に
導入される。そのガス混合物は上向きに洗浄液18を通る
経路において互いに間隔を隔てて配置された三つのフィ
ルタ部分26、27、28を通過する。これによって放射性エ
ーロゾルは洗浄され除染される。

水位17の上側において空気室30に液滴分離器31が設け
られている。これは円錐形状をした粗フィルタであり、
分離された液滴は容器16の内壁に沿って下向きに流れて
洗浄液18に戻される。

容器16の蓋32には放出配管35が接続されている。この
放出配管35は並列接続された二つの絞り弁37、38を持っ
た圧力調整装置36に通じている。これらの絞り弁37、38
は格納容器１内にかかる最大で例えば５バールの過圧を
大気圧まで弛緩する働きをする。

圧力調整・絞り装置36の後ろにおいて内径が800mmの
放出配管40が精密フィルタ41に通じている。精密フィル
タ41は排出配管42を備えている。43はフィルタ組成物44
の前に配置されている圧力測定装置である。フィルタ組
成物44の後ろに温度測定装置45が設けられている。46は
酸素の測定装置である。精密フィルタ41において１μｍ
以下の大きさの微細エーロゾルが分離される。このフィ
ルタ41はろ過装置の効果の測定機構を備えており、生ガ
ス側及び純粋ガス側のエーロゾル濃度の係数である浄化
率を増大させる。

精密フィルタ41から同様に内径が800mmの放出配管48
が煙突50に通じている。この放出配管48は遮断弁51を備
えており、通常は破断板52で閉じられている。破断板52
の応動圧力は例えば５バールである。更に煙突50にはジ
ェットポンプ53が配置されており、水素を大気に分散す
るためにジェットポンプ53によって水素の確実な混合が
行われる。

第２図の実施例において、格納容器１に接続されてい
る放出配管11は、一体にされたフィルタユニット62の形
をした精密フィルタが組み込まれている容器60に通じて
いる。水位17はここでは容器60の下側半部に位置してい
る。入口配管25の端部はベンチュリ洗浄器63の形に形成
されている。従って幅を大きくされた１個のフィルタ26
が水位17の下側に設けられているだけである。この水位
の高さは増大される。

フィルタユニット62は粗フィルタ65とこれを同心的に
取り囲む精密フィルタ66を有している。これら両方のフ
ィルタ65、66は金属繊維フィルタとして形成されてい
る。それらで分離された水は配管67を介してフィルタ26
の下側の範囲に戻される。

更に容器60内に存在する格納容器１の内圧を大気圧ま
で弛緩するために使用する圧力調整・絞り装置36は、放
出配管40に常に等しい最大ガス量が送られるように設計
されている。このガス量は、破断板52が応動して破られ
て配管40の出口が開かれたとき、フラッパの形に形成さ
れた遮断弁51を通って逃げる。

第３図には一体にされた洗浄・フィルタ容器60が拡大
断面図で示されている。この図面から詳しく理解できる
ように、入口配管25の端部は複数のアーム管70を介して
各ベンチュリ洗浄器63に通じている。ここから上昇する
ガス・空気混合物は円筒状壁72によってフィルタ26の中
央範囲に導かれる。水位17の上側にはフィルタユニット
62からの洗浄液の戻り配管73が設けられている。図面か
ら分かるように、容器60の横断面積は入口配管25の横断
面積よりも数倍大きい。これはフィルタ26の後ろの空間
74ではほんの僅かなガス流速しか生じないようにする働
きをする。これによって液体の連行が避けられる。

フィルタ部分65、66を持ったフィルタユニット62はブ
ラケット75の上に置かれている。ブラケット75によって
フィルタユニット62の上側の空間は閉じられているの
で、ガスは矢印76の方向に出口77に向かって導かれる。

第４図における実施例の場合、一体にされている洗浄
・フィルタユニット60は、加圧水形原子炉の格納容器１
に接続されている。その場合水位17の下側における洗浄
液18は、熱サイホンとして作られている加熱回路80によ
って温められる。この加熱回路80は格納容器１の内部に
熱交換器81を有している。この熱交換器81は配管82を介
してベンチュリ洗浄器63の下側における熱交換器83に接
続されている。

圧力調整・絞り装置36は、放出されたガスが最大で音
速で流れるようにラバル絞りの形式に設計されている。
その場合不活性化するガスの量を制限するための配管系
85が絞り弁37、38に対して並列に設けられている。

第５図の実施例において、圧力放出装置は加圧水形原
子炉の格納容器１に接続されている。ここでは第１図に
おける実施例のように、湿式洗浄器15が精密フィルタ41
から分離して設けられている。そのケーシング87から配
管が容器16に戻されている。

しかし湿式洗浄器15を省略して、格納容器１内におけ
る過圧に相応してスライド圧力が供給されるフィルタだ
けにすることもできる。スライド圧力は、フィルタがで
きるだけ直接的にかつ圧力損失の原因となるどんな部品
もなく格納容器に接続されていることを意味する。それ
ゆえに絞りはフィルタの下流であり上流ではない。これ
に対する例は第６図の沸騰水形原子炉に示されている。
凝縮室２のガス空間10に接続されている遮断弁13付の放
出配管11は、勾配で凝縮液を排出するように付設されて
おり、スライド圧力で運転されるフィルタ91を持った容
器90に通じている。第７図に詳しく示されている容器90
の底から、適当な調整装置を備えている凝縮液戻り配管
92が集合容器に通じているか、あるいはフラッパ形逆止
め弁を介して凝縮室２の水容積４に通じている。放出配
管48はラバルノズルの形をした量制限器94を介して煙突
50に通じている。論理上、第６図における圧力放出装置
は加圧水形原子炉の格納容器に対しても同じにして採用
できる。

容器90は例えば直径が2.5mであり、高さもほぼ同じで
ある。第７図から明らかのように容器90の下側半部に配
管11が通じており、この配管11は中央において下向きの
湾曲部96になっている。容器底97は凝縮液98で覆われて
いる。この凝縮液98は、水素の濃縮を避けるために、加
熱装置99によって約100℃の温度に維持されている。

容器90の上側半部に前置フィルタ100および精密フィ
ルタ101が同心的に配置されている。前置フィルタ100は
主に水分離器として使用され、必要な場合に逆洗され
る。精密フィルタ101は繊維フィルタよりも小さな数μ
ｍのろ過値をしたエーロゾルフィルタとして形成されて
いる。

ベンチュリ洗浄器63は第８図および第９図に示されて
いるように、中央の供給管112から放射状に伸びている
水平の管111に多数配置することもできる。ベンチュリ
洗浄器63は丸形あるいは矩形のベンチュリ管として形成
され、のど部の内径Ｋが3cmであり、高さＨが30cmであ
る。従って特にベンチュリ洗浄器63の上側に衝突分離器
105を配置すれば、容器60の寸法を小さくすることがで
きる。衝突分離器105は小さな貫流開口を有して、容器6
0の断面積全体にわたって延びている。衝突分離器105は
第８図に示されているように水位17の下側に位置してい
る。しかしその水位は第９図に水位17′で示されている
ように衝突分離器105の下側に位置させ、ベンチュリ洗
浄器63を水で覆わず自由に吹き出せるようにもできる。
衝突分離器105は容器断面積にわたって流れを一様にす
る働きをする。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水形原子炉における圧力放出装置の概略構
成図、第２図は沸騰水形原子炉における圧力放出装置の
異なった実施例の概略構成図、第３図は湿式洗浄器およ
びこれと一体にされた金属繊維フィルタユニットを持っ
た容器の断面図、第４図は加圧水形原子炉における圧力
放出装置の他の実施例の概略構成図、第５図は洗浄器お
よびフィルタが別々に構成されている加圧水形原子炉の
圧力放出装置の実施例の概略構成図、第６図はガス洗浄
器なしの乾式フィルタを持った沸騰水形原子炉の圧力放
出装置の概略構成図、第７図は第６図における乾式フィ
ルタを持った容器の断面図、第８図は第３図における容
器の下側部分に組み込まれるようなベンチュリ洗浄器の
配置構造の概略構成図、第９図は洗浄液の水位が低い第
８図におけるベンチュリ洗浄器の配置構造の概略構成図
である。 １……格納容器 15……湿式洗浄器 36……圧力調整・絞り装置 50……煙突 60……容器 62……フィルタ 63……ベンチュリ洗浄器 80……熱サイフォン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−20300（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−61098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−70195（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−124991（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−173499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−22093（ＪＰ，Ａ) 米国特許4661312（ＵＳ，Ａ) 欧州特許公開56830（ＥＰ，Ａ)

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放出開口とそれに接続されたフィルタ（26
   〜28、31;62、26;100、101）とを持ち、該フィルタが煙
   突（50）に連通しているような格納容器（１）付の原子
   力設備の圧力放出方法において、質量流量を大きくする
   ために、 ａ） 前記フィルタ（26〜28、31;62、26;100、101）
   は、少なくとも応動時に、格納容器（１）内のそのつど
   の圧力にほぼ等しい圧力を付勢され、 ｂ） 前記フィルタ（26〜28、31;62、26;100、101）の
   出口に絞り装置（36、37、38;85;94）が配置され、応動
   時に生じる圧力放出の際に該絞り装置が臨界的な圧力釈
   放で作動し、 その結果応動時に一定の容積流量が前記フィルタ（26〜
   28、31;62、26;100、101）を貫流することを特徴とする
   原子力設備の圧力放出方法。
2. 【請求項２】前置フィルタ（65;100）の中で液滴を分離
   することによって湿分ろ過が行われ、液滴から形成され
   た液体が液体槽（28;98）に運ばれ、その際前記前置フ
   ィルタ（65;100）の中で補捉されたエーロゾルが十分に
   分離された液体を伴って前記液体槽（18;98）に案内さ
   れることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】分離効率を高めるために前置フィルタ（6
   5;100）に、２〜４μｍの金属繊維層の形をした精密フ
   ィルタ段（66、101）が後置接続され、これによって除
   染係数が1000〜10000に高められることを特徴とする請
   求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】前置フィルタ（65;100）による前置ろ過前
   に、洗浄液（18、98）を含む湿式洗浄器（15）により湿
   式洗浄が行われ、その際湿式洗浄器（15）と前置フィル
   タ（65;100）とがほぼ同一の圧力を付勢されることを特
   徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。
5. 【請求項５】湿式洗浄器（15）の洗浄液（18、98）がヨ
   ードを吸収するためにアルカリ物質を混合されているこ
   とを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】フィルタ（26〜28、31;62、26;100、101）
   の前の圧力降下がその後ろにおける圧力降下の最大でも
   半分の大きさであることを特徴とする請求項１ないし５
   の１つに記載の方法。
7. 【請求項７】フィルタ（26〜28、31;62、26;100、101）
   が格納容器（１）に接続され、このフィルタと煙突（5
   0）との間に応動時に音速範囲で運転する絞り装置（3
   6、37、38;85;94）が配置され、格納容器（１）と煙突
   （50）との間の接続部（11）に遮断弁（12、13）が設け
   られ、この遮断弁は格納容器（１）の圧力放出のために
   開放できるようにされていることを特徴とする請求項１
   〜６の１つに記載の方法を実施するための圧力放出装
   置。
8. 【請求項８】湿式洗浄器（15）とフィルタ（26;62;10
   0、101）とが１つの共通の容器（60）に配置されている
   ことを特徴とする請求項７記載の圧力放出装置。
9. 【請求項９】湿式洗浄器（15）がベンチュリ洗浄器（6
   3）として形成されていることを特徴とする請求項８記
   載の圧力放出装置。
10. 【請求項１０】複数のベンチュリ洗浄器（63）が放射状
    に配置されていることを特徴とする請求項９記載の圧力
    放出装置。
11. 【請求項１１】ベンチュリ洗浄器（63）の高さ（Ｈ）と
    のど部の内径（Ｋ）との比率がH/K≦20であることを特
    徴とする請求項９又は10記載の圧力放出装置。
12. 【請求項１２】ベンチュリ洗浄器（63）の最大高さ
    （Ｈ）が100cmであることを特徴とする請求項９ないし1
    1の１つに記載の圧力放出装置。
13. 【請求項１３】ベンチュリ洗浄器（63）ののど部の最大
    内径（Ｋ）が5cmであることを特徴とする請求項９ない
    し12の１つに記載の圧力放出装置。
14. 【請求項１４】ベンチュリ洗浄器（63）の上側に衝突分
    離器（105）が設けられていることを特徴とする請求項
    ９ないし13の１つに記載の圧力放出装置。
15. 【請求項１５】容器（60）が加熱器（80;99）で加熱可
    能にされていることを特徴とする請求項８ないし14の１
    つに記載の圧力放出装置。
16. 【請求項１６】容器（60）が熱サイフォン管（82）を介
    して格納容器（１）の内部に接続されていることを特徴
    とする請求項15記載の圧力放出装置。
17. 【請求項１７】原子力設備の圧力放出をする場合の混合
    ガスをろ過するための請求項１〜６の１つに記載の方法
    において使用するフィルタ装置において、容器（60）の
    下部範囲にベンチュリ洗浄器（63）が上部範囲にフィル
    タユニット（62）がそれぞれ配置されていることを特徴
    とするフィルタ装置。
18. 【請求項１８】ベンチュリ洗浄器（63）が容器（60）の
    下部範囲にある洗浄液（18;98）の中につかっているこ
    とを特徴とする請求項17記載のフィルタ装置。
19. 【請求項１９】ベンチュリ洗浄器（63）の上部に上昇す
    る気泡を小さく砕くためのフィルタ（26）が設けられて
    いることを特徴とする請求項17又は18記載のフィルタ装
    置。
20. 【請求項２０】フィルタユニット（62）が粗フィルタ
    （65）と精密フィルタ（66）を有することを特徴とする
    請求項17ないし19の１つに記載のフィルタ装置。
21. 【請求項２１】粗フィルタ（65）と精密フィルタ（66）
    とが互いに同心的に配置されていることを特徴とする請
    求項20記載のフィルタ装置。
22. 【請求項２２】フィルタユニット（62）から容器（60）
    の下部範囲に案内されている配管（67）が設けられてい
    ることを特徴とする請求項17ないし21の１つに記載のフ
    ィルタ装置。