JP2809734B2 - 原子炉格納容器ベント装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子力発電所に用いられる原子炉格納容器ベ
ント装置に関する。

（従来の技術） 原子力発電所に用いられる原子炉格納容器（以下格納
容器という）は、事故発生時に原子炉を隔離し、放射能
を有する核分裂生成物（以下FPという）が、原子炉圧力
容器外に放出された場合にもFPの外部環境への放出の障
壁となり、放射能が外部の環境へ放出されることを防止
する目的で設置されている。

沸騰水型原子炉（以下BWRという）の格納容器は、一
般にドライウエルとウエットウエルに分割され、ウエッ
トウエル内には圧力抑制水が収容される。格納容器の設
計にあたっては、その設計基準事故である原子炉一次系
配管の破断に伴う冷却材喪失事故（以下LOCAという）を
想定して厳重に行うことが我が国の指針で義務づけられ
ている。該LOCA時には、ドライウエル内の水蒸気はベン
ト管を介して圧力抑制水中に導びかれ、冷却凝縮され、
格納容器内の圧力上昇を抑制する構造と成っている。

この様な格納容器を有する原子力発電所において、現
実的にはあり得ないことであるが、異常な事象が発生
し、原子炉圧力容器内への冷却水補給手段が常用及び非
常用とも損失し、炉心冷却機能が完全に喪失してしまう
事故や或いは、格納容器からの除熱機能が完全に喪失し
てしまう事故（以下苛酷事故という）を想定し、それで
も原子力発電所の安全性が喪失しないように、対策を実
施することが有り得る。

炉心冷却機能が完全に喪失してしまう苛酷事故や格納
容器からの除熱が完全に喪失してしまう苛酷事故を想定
すると、溶融した炉心（以下溶融炉心という）とドライ
ウエル内のコンクリートが反応するときに発生するCO,H
₂等の非凝縮ガスが格納容器内に蓄積される。

この事像に伴う圧力上昇や或いは、炉心からの崩壊熱
エネルギーを格納容器内から除去できないために原子炉
圧力容器内やウエットウエル内で発生する蒸気が格納容
器内に蓄積されることに伴う圧力上昇が長時間継続する
と格納容器が過圧破損に至るおそれがある。この様な苛
酷事故時には、格納容器の機能が喪失し、最終的にFPが
環境へ放出されることが考えられる。

苛酷事故時の格納容器破損を防止するための装置の一
つとして、格納容器が過圧破損する圧力に到達する前に
フィルタ等によりFPを除去した後、格納容器内の雰囲気
ガスを環境に放出し、格納容器内圧の上昇を抑えること
を目的とした格納容器ベント装置が開発され、近年諸外
国の一部のプラントで提案されている。

また、複数プラントが立地する原子力発電所において
は、苛酷事故に至ったプラントのウエットウエル雰囲気
或いはドライウエル雰囲気のガスを格納容器が過圧破損
に至る前に、隣接するプラントのドライウエル或いはウ
エットウエルへ導き、FPを含むガスを隣接プラントの格
納容器内に閉じ込める方法が提案されている。さらに隣
接プラントの格納容器内圧が上昇した場合には、隣接プ
ラントのドライウエルへ導びかれたガスをベント管を介
して、圧力抑制水中に導くことにより、ガス中に含まれ
る粒子状のFPをスクラビングにより除去した後、ウエッ
トウエル気相部に移行した雰囲気ガスを大気放出口（排
気塔）から、環境へ放出することにより、苛酷事故に至
ったプラントの格納容器内圧の上昇を抑える。格納容器
ベント装置が検討されている。

（発明が解決しようとする課題） 苛酷事故には格納容器が過圧破損して、多量のFPが環
境に放出されることが考えられている。苛酷事故の発生
確率自体は、極めて小さいものの結果の重要性を考える
と、格納容器の健全性を維持し、多量のFP放出を防止す
ることが望ましい。

しかし、複数プラントが立地する原子力発電所に対す
る従来の隣接プラントへの格納容器ベント装置では、FP
を含む雰囲気ガスが事故を起こしていない隣接プラント
のドライウエル内に導かれるため、FPがドライウエル内
に設置された種々の構造物や機器の表面に付着する。こ
のため、この隣接プラントを再使用するためには十分な
洗浄等の処理を行なわなければならないという財産保護
上の問題点があった。また、ベントを行う際に高温・高
圧のガスが隣接プラントのドライウエル内に大量に流入
することによりドライウエル内に設置された構造物や機
器に大きなジェット荷重が作用し、構造物や機器の破損
を招くおそれがあった。そして、この破損した機器等が
ミサイル化することによる二次的な荷重が作用すること
により、安全上重要な系統や機器の機能喪失を招くとい
う安全上の問題点があった。

本発明の目的は、複数プラントが立地する原子力発電
所において、配管、弁等の簡単かつ低コストの機器を追
加するだけで、隣接プラントに生じ得る財産保護上の問
題点及び安全上の問題点を回避し、苛酷事故時において
も原子力発電所の安全性が喪失しないような格納容器ベ
ント装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、原子
炉格納容器の一部を構成し原子炉圧力容器を収納するド
ライウエルと、圧力抑制水を収容するウエットウエル
と、前記ドライウエルとウエットウエルを接続し、一端
をウエットウエル内に収容された圧力抑制水中に開放さ
れたベント管と、当該プラントのウエットウエル気相部
と隣接プラントのウエットウエルを接続し当該プラント
のウエットウエル気相部内の気体を隣接プラントの圧力
抑制水内に導く第１の配管と、この第１の配管に設置さ
れ当該プラントから隣接プラントへ気体を導く際に、開
動作する第１の弁と、当該プラントのドライウエルと隣
接プラントのウエットウエルを接続し当該プラントのド
ライウエル内の気体を隣接プラントの圧力抑制水中に導
く第２の配管と、この第２の配管に設置され当該プラン
トから隣接プラントへ気体を導く際に開動作する第２の
弁を具備することを特徴とする原子炉格納容器ベント装
置を提供する。

さらに本発明においては、隣接プラントのウエットウ
エル気相部と大気放出口とを接続しウエットウエル気相
部の気体を大気放出口に導く第３の配管と、この第３の
配管に設置され隣接プラントから大気へ気体を放出する
際に開動作する第３の弁を具備することを特徴とする原
子炉格納容器ベント装置を提供する。

（作用） この様に構成された格納容器ベント装置を有する格納
容器に於いては、苛酷事故時に、炉心溶融し原子炉圧力
容器を溶融貫通し、FPが原子炉格納容器のドライウエル
用に放出され内圧上昇する場合、ドライウエル内のFPを
含む気体はベント管を介して圧力抑制水を通過した後、
ウエットウエル気相部に導かれる。FPを含む気体が圧力
抑制水を通過する際、気泡上となって水中を上昇する過
程でFPが除去される（スクラビング効果）。

ウエットウエル気相部に至った気体は、ウエットウエ
ル気相部と事故の起きていない隣接プラントとウエット
ウエルを接続する第１の配管に設置された第１の弁の開
動作により、第１の配管を介して隣接プラントのウエッ
トウエル内に貯蔵された圧力抑制水中へ隣接プラントの
ドライウエルを介さないで直接導かれる。その結果、圧
力抑制水中で再びスクラビングを受けた後、ウエットウ
エル気相部に至った気体は、ウエットウエル気相部の圧
力上昇に伴い、ドライウエルとウエットウエルの気相部
を連結する真空破壊弁を介して、ドライウエルへ流入す
る。

また、この様にして十分長時間経過した後に隣接プラ
ントの格納容器内の圧力が上昇した場合には、ウエット
ウエル気相部と大気放出口（排気塔）を接続する第３の
配管に設置された第３の弁の開動作により、この第３の
配管を介して外部環境へ放出される。この際、ドライウ
エル雰囲気中の気体はベント管を通して圧力抑制水中で
再びスクラビングを受けた後、ウエットウエル気相部か
ら外部環境へ放出される。

更に、苛酷事故の収束の過程で当該プラントのウエッ
トウエル水位が上昇し、当該プラントのウエットウエル
気相部と隣接プラントのウエットウエルを接続する配管
が水没してしまう場合、ドライウエル内気体をドライウ
エルと隣接プラントのウエットウエルを接続する第２の
配管に設置した第２の弁の開動作により、この第２の配
管を介して隣接プラントのウエットウエルに貯蔵された
圧力抑制水中へ隣接プラントのドライウエルを介さない
で直接導びく。その後の経過は、ウエットウエル気相部
から隣接プラントのウエットウエルへ気体を導びく場合
と同様である。

この様にして、苛酷事故時に隣接プラントの格納容器
を利用して、格納容器内圧上昇の緩和及びFPの外部環境
への放出の遅延により、希ガスを含めた放射性核種の減
衰を行う際に、隣接プラントのドライウエルに気体を導
くのではなく、直接圧力抑制水中に、導くことにより、
隣接プラントのドライウエル内の雰囲気ガスの粒子状FP
濃度は極めて低下し、ドライウエル内の構造物や機器の
保全が可能となる。

また、ベンティング時の高温・高圧の気体は、圧力抑
制水中へ直接流入することから、種々の構造物や機器が
設置されたドライウエル内でのジェット荷重等による安
全上重要な系統や機器の破損、及び機能喪失を防止する
ことができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

当該プラントＡの原子炉格納容器30は、ドライウエル
２とウエットウエル３の２つのコンパートメントに分割
されている。ドライウエル２内には原子炉圧力容器１が
収納され、ウエットウエル３内には圧力抑制水４が収容
されている。このドライウエル２とウエットウエル３の
間は、ドライウエル内圧が上昇した場合にドライウエル
内雰囲気ガスを圧力抑制水４中に導くベント管５が設置
される。ウエットウエル３の気相部から隣接プラントＢ
の原子炉格納容器31におけるウエットウエル９に収容さ
れた圧力抑制水10中に気体を導く、第１の配管６がウエ
ットウエル３の気相部と隣接プラントＢのウエットウエ
ル９間に設置される。この第１の配管６には、常時は閉
状態で、格納容器ベント時に開動作を行う第１の弁７が
配設されている。更に、ウエットウエル４が冠水した場
合にドライウエル２内の気体を隣接プラントＢの圧力抑
制水10中に導びくため、ドライウエル２と隣接プラント
Ｂのウエットウエル９間は、第２の配管15で接続され
る。この第２の配管15には常時は閉状態で格納容器圧力
が上昇時にドライウエル２から、気体を隣接プラントＢ
の圧力抑制水10中に流出させる必要がある場合に開動作
させる第２の弁16が配設されている。尚、第１図では、
第１の弁７或いは、第２の弁16として信頼性向上の観点
から並列２弁設置しているが、１弁でも可能である。

隣接プラントＢにおいて、ウエットウエル９内の圧力
上昇時には、ウエットウエル気相部の気体が真空破壊弁
17を介して、ドライウエル８内へ流れ込む。更に、隣接
プラントＢの格納容器内圧上昇時に、ウエットウエル９
の雰囲気ガスを大気放出口（排気塔）14に導びくため、
ウエットウエル９の気相部と、大気放出口（排気塔）14
間に第３の配管12が設置される。この第３の配管12に
は、常時は閉状態で格納容器ベント時に開動作を行う第
３の弁13が配設されている。尚、この第３の弁13は、誤
開放防止の観点から直列２弁としているが、１弁でも可
能である。

第１の弁７、第２の弁16及び第３の弁13は、全交流電
源喪失時にも機能し得るように、直流電動弁の使用、空
気作動弁の使用、ラプチャーディスクの使用等多様な対
応が可能である。又、ウエットウエル３から隣接プラン
トの圧力抑制水10中に気体を導びく配管６の圧力抑制水
10中に開放する気体吐出装置18の形状は直管、多数の小
孔を有する球状、十字クエンチャ等の多様な対応が可能
である。なお、第１図において、符号11は隣接プラント
のベント管を示している。

次に第２図及び第３図を参照して本発明の第２の実施
例について説明する。第２図は本発明の格納容器ベント
装置をMark−II型、格納容器を有する既設プラントに適
用した場合の実施例を示す。既設プラントに対して本発
明のベントシステムを適用する場合、改造工事の範囲を
限定するため、既設の配管や既設の格納容器貫通部を流
用することが重要である。これにより新たに格納容器に
配管貫通口を開けるという大工事を回避することが可能
となる。第１図で示したベント装置と異なるところは、
当該プラントＡのウエットウエル気相部３から隣接プラ
ントの圧力抑制水10中に気体を導く第１の配管32が、隣
接プラントの圧力抑制水10中に直接引き込まれるのでは
なく、隣接プラントＢとドライウエル８内に片方の開口
端があるベント管33に、ドライウエル８内で挿入もしく
は結合されることである。

第１の配管32をベント管33内に挿入し、そのまま引き
伸ばして圧力抑制水10中に導くのが一つの方法であり、
また、第１の配管32をベント管33に直接、かぶせる形で
結合してしまうのがもう一つの方法である。しかし、こ
れらの方法では、いずれの場合もベント管33の開口面積
を減少させてしまい、設計基準事故であるLOCAが発生し
た際にベント管33の本来の安全機能が阻害される虞れも
ある。そこでより具体的には以下に示す結合方法を用い
る。

第３図は、その結合部の一実施例の詳細を示す詳細図
である。第２図において、ベント管33のドライウエル８
内での端部は二又に分岐しており、一方は当該プラント
Ａのウエットウエル気相部３から隣接プラントＢの圧力
抑制水10中に気体を導く配管６と連結し、格納容器ベン
ト時には、ベント管33を介して気体を圧力抑制水10中に
導く。また他の一方は、ベント管の本来の目的を達成す
るものであり、ドライウエル８内に開放している。その
開放口34は、ドライウエル８内でのLOCA時に、ドライウ
エル８内の蒸気を圧力抑制水10に導き冷却凝縮するため
のベント管33の蒸気流入口として機能する。また二又部
には、双方の気体流入口のいずれかからベント管33に流
れ込む気体（図中実線の矢印で示す）を必ず圧力抑制水
10中に導くために、弁19が図中の破線の矢印方向に動作
するように設置されている。

第４図（ａ），（ｂ）は、第３図の他の実施例を示す
平面図及び縦断面図である。第４図において、ウエット
ウエル気相部３の雰囲気ガスを隣接プラントＢの圧力抑
制水10中に導くため配管６と隣接プラントのベント管33
は、チェック弁20を介して接続される。ベント管33のド
ライウエル雰囲気への開放口35は、チェック弁21を介し
て２ケ所を有する。このため、隣接プラントＢ内でLOCA
が発生した場合において、チェック弁21の単一故障を想
定しても、チェック弁21の内健全側の１個が正常に動作
するため機能的には通常のベント管33と何ら変わること
なくその機能を果たすことが可能となる。またチェック
弁20の単一故障（開失敗）を想定して配管６を隣接プラ
ントＢのドライウエル８内で二又に分割し、２本のベン
ト管33と連結することも可能である。さらに、上記の既
設プラントに対する実施例はMark−II型格納容器に対す
る実施例として説明したが、既設プラントで採用されて
いるMark−Ｉ型格納容器についても全く同様に利用可能
である。

〔発明の効果〕

本原子炉格納容器を有する原子力発電プラントに於い
て、苛酷事故が発生し、原子炉格納容器内にFPが放出さ
れると同時にその内圧が上昇する場合、隣接プラントの
原子炉格納容器の自由空間体積を当該プラントの原子炉
格納容器の内圧上昇の緩和に利用し希ガスを含む全ての
FPの減衰を行う際に、FPを含むガスを直接隣接プラント
の圧力抑制水中に導き、スクラビング除去を行うため、
ウエットウエル気相部及びドライウエルへ至るガス中の
FPは極めて減少し、ドライウエル内の構造物や機器の放
射性核種による汚染がほとんどなく、構造物及び機器の
保全が可能となり、財産保護の観点から非常に有益な効
果が生れる。

又、格納容器ベント時に、隣接プラントのドライウエ
ル内の安全上重要な系統や機器が、高温：高圧のジェッ
ト荷重等により破損し、機能喪失を防止することができ
る。この結果、苛酷事故時に、格納容器の過圧破損を防
止するとともに、FPの環境への多量の放出を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す原子炉格納容器ベ
ント装置の系統概要図、第２図は本発明を既設Mark−II
型格納容器を有するプラントに適用した第２の実施例を
示す系統概要図、第３図は第２図のＣ部を拡大して示す
詳細縦断面、第４図（ａ），（ｂ）は各々第３図に相当
する部分の第３の実施例を示す平面図及び縦断面図であ
る。 １……原子炉圧力容器、2,8……ドライウエル 3,9……ウエットウエル 4,10……圧力抑制水、5,11,33……ベント管 ６……第１の配管、７……第１の弁 12……第３の配管、13……第３の弁 14……大気放出口、15……第２の配管 16……第２の弁 Ａ……当該プラント、Ｂ……隣接プラント

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉格納容器の一部を構成し原子炉圧力
   容器を収納するドライウエルと、圧力抑制水を収容する
   ウエットウエルと、前記ドライウエルとウエットウエル
   を接続し一端がウエットウエル内に収容された圧力抑制
   水中に開放されたベント管と、当該プラントのウエット
   ウエル気相部と隣接プラントのウエットウエルを接続し
   当該プラントのウエットウエル気相部内の気体を隣接プ
   ラントの圧力抑制水内に導く第１の配管と、この第１の
   配管に設置され当該プラントから隣接プラントへ気体を
   導く際に開動作する第１の弁と、当該プラントのドライ
   ウエルと隣接プラントのウエットウエルを接続し当該プ
   ラントのドライウエル内の気体を隣接プラントの圧力抑
   制水中に導く第２の配管と、この第２の配管に設置され
   当該プラントから隣接プラントへ気体を導く際に開動作
   する第２の弁を具備することを特徴とする原子炉格納容
   器ベント装置。
2. 【請求項２】前記隣接プラントのウエットウエル気相部
   と大気放出口とを接続し前記隣接プラントのウエットウ
   エル気相部の気体を大気放出口に導く第３の配管と、こ
   の第３の配管に設置され隣接プラントから大気へ気体を
   放出する際に開動作する第３の弁を具備することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉格納容器ベン
   ト装置。