JP4049928B2 - 水素換気装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、復水系統に水素を注入する原子力発電プラントにおいて使用される水素換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラントの原子炉においては、炉水の溶存酸素により、原子炉構成機器に、応力腐食割れという事態が生じることが認められている。特に比較的古いプラントにおいて、顕著に現われている。
【０００３】
そのため、給水系統から水素を注入することで、炉水内の溶存酸素を低減させる手法が取られている。
【０００４】
図５に、代表例としての原子力発電プラントの系統図を示す。原子炉１にて発生した蒸気は、蒸気配管２を通り、高圧タービン３、湿分分離器４、低圧タービン５を通過し、復水器６にて蒸気を凝縮して、復水として、低圧復水ポンプ７、高圧復水ポンプ８、低圧給水加熱器９、原子炉給水ポンプ11、高圧給水加熱器10を通り、原子炉1へ給水される。
【０００５】
原子炉１へ水素を供給するために、高圧復水ポンプ８入口の水素注入点12より、水素注入装置13から、水素を復水系統の水の流れの中に注入することで、原子炉1まで到達させている。
【０００６】
ところが、復水系統内に注入された水素が、その注入箇所の下流にある原子炉給水ポンプ11の軸封部より大気に漏洩することがある。原子炉給水ポンプ11の軸封部は、その代表例を図６に示す。給水ポンプ車室14に流入した復水17は、車軸15に装着された羽根16を回転させることで昇圧される。一方、復水17の一部は、リーク水20として給水ポンプ車室14と車軸15との隙間を通り、その一部は低圧給水加熱器９へ分水し、残りは高圧復水ポンプ８の出口からのシール水と合流し、結果として、ステッキベント18の設けられたシール水戻り配管19を通じて復水回収タンク(図示せず)へ排出する軸封構造としている。このような軸封構造を採用することにより、給水ポンプ車室14に流入した復水の一部から分岐するリーク水20の保有する圧力を大気圧まで減圧するために、その一部を低圧給水加熱器９へ流すことにより減圧させ、高圧復水ポンプ８の出口からのシール水と合流させることにより、さらに減圧させ、最後に、大気と連通したステッキベント18を有するシール水戻り配管19へ排出することで、リーク水を大気圧まで減圧させている。このようにすることにより、原子炉給水ポンプ11に内包する復水が、給水ポンプ車室14の外へ漏洩することを防止している。
【０００７】
この原子炉給水ポンプ11は、原子炉給水ポンプ室33内に設置されている。
【０００８】
さて、復水17へ注入された水素は、前述の原子炉給水ポンプ11の軸封部からのリーク水20にも同様に水素が含まれていることから、リーク水20がシール水戻り配管19に排出されるに及んで、大気と連通したステッキベント18の開口部から、大気へ放出されることになる。
【０００９】
なお、ステッキベント18には、その内面に結露した水滴を捕集するために、ドレン受け32が設けられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、原子炉給水ポンプ11を内包する建屋は、原子力発電プラントの特有の建屋構造から、密室に置かれている状態にある。そのため、原子炉給水ポンプ11が設置されている。原子炉給水ポンプ室33内にあるステッキベント18から放出された水素は、その原子炉給水ポンプ室33内では換気装置があるので、その濃度が全体的に高くなることはないが、局部的に高くなる可能性がある。当然の事ながら、水素がある濃度になると、燃焼、爆発する恐れが出てくる。この結果、原子炉給水ポンプ11が設置されている原子炉給水ポンプ室33内に貯溜する水素の燃焼、爆発を防止するためにこの貯溜された水素を処理しなければならないという課題があった。
【００１１】
本発明は上記の点を考慮してなされたもので、大気へ漏洩する水素を捕集することにより、原子力発電所の安全を保つことを可能とする水素換気装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、復水系統に水素を注入する原子力発電プラントで使用される水素換気装置において、原子炉給水ポンプ軸封部のシール水戻り配管から分岐して設けられ端部を大気開放したステッキベントと、このステッキベントの上方に設置されたフードと、このフードに連通され水素を排出する連通管と、前記ステッキベントの頂部に設けられて配管内面の結露水を捕集するドレン受け皿とを有する水素換気装置を提供する。
【００１３】
このように構成された装置においては、原子炉給水ポンプの軸封部のシール水戻り配管から漏洩する水素をフードで捕集することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明においては、前記ステッキベントの頂部に設定したドレン受け皿と、このドレン受け皿と前記フードとの間に介挿した金網とを有することを特徴とする請求項１記載の水素換気装置を提供する。
【００１５】
このように構成された装置においては、原子炉給水ポンプの軸封部のシール水戻り配管から漏洩する水素を、ドレン受け皿と金網を介して一体化したフードで捕集することができる。
【００１６】
また、請求項３の発明においては、前記ステッキベントの頂部に設定し、前記フードと一体に形成したドレン受け皿と、このドレン受け皿および前記フードの少なくとも一方に開設した貫通孔に設定した金網とを有することを特徴とする請求項１記載の水素換気装置を提供する。
【００１７】
このように構成された装置においては、原子炉給水ポンプの軸封部のシール水戻り配管から漏洩する水素を、ドレン受け皿と一体化したフードで捕集することが可能である。
【００１８】
また、請求項４の発明においては、前記連通管が空調ダクトまで外延されていることを特徴とする請求項１乃至３記載の水素換気装置を提供する。
【００１９】
このように構成された装置においては、原子炉給水ポンプの軸封部のシール水戻り配管から漏洩する水素をフードで捕集し、空調ダクトで処理することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水素換気装置の実施の形態を図１〜図４に示す。
【００２１】
図１は、請求項１に対応する第１実施の形態の縦断面図である。なお図１において、図６と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。
【００２２】
図６に示すステッキベント18を覆うようにして、円筒形のフード22を取付けたものである。ステッキベント18から漏洩する水素が上方に浮き上がる性質を利用して、それらを捕集するように構成したものである。ここでは、ステッキベント18は、その内面に結露した、水滴を捕集するために、ドレン受け32を設けている。ステッキベント18に、ドレン受け32が付設されているか否かで、特に形状を限定するものではない。フード22で捕集した水素は、連通管21を通じて、既設の空調ダクト31へ接続する。空調ダクト31は、空調機(図示せず)と接続しており、空調機は大気圧より若干低い圧力にて吸引していることから、連通管21及びフード22から水素が大気中の空気と共に吸引される。
【００２３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２４】
本実施の形態によれば、ステッキベント18から漏洩する水素を、この水素が上方に浮き上がる性質を利用してステッキベント18を覆うようにして取付けたフード22を介して捕集することができる。
【００２５】
図２は、請求項２に対応する第２の実施の形態の縦断面図である。
【００２６】
図２は、図１におけるステッキベント18の曲管部を切断して直管部のみにした、ステッキベント26であり、それに円筒形のドレン受け皿23を設け、それらを覆うようにして、上方にフード22及び連通管21を設けたものである。連通管21からは結露等により、ドレン水が落下することがあるため、ドレン受け皿23で受けるようにしたものであり、受けたドレン水を排出するため、ドレン排出配管24を設け、それらをファンネルへ排出するようにした実施例である。更に、フード22とドレン受け皿23は分離されていることから、ゴミ等が入らないように金網25を設けている。
【００２７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２８】
本実施の形態によれば、ステッキベント26から漏洩する水素を、この水素が上方に浮き上がる性質を利用してステッキベント26の上方に金網を介して取付けたフード22により捕集することができる。
【００２９】
図３は、請求項３に対応する第３の実施の形態の縦断面図である。
【００３０】
図３は、図２の変形例であり、連通管21とステッキベント26とを、一体の円筒形のフード28としている。いわゆる図２におけるフード22とドレン受け皿23を一体化したものである。フード28の側面に、複数個の大気と連通する貫通穴27を設け、その貫通穴27にゴミ等の入ることの無いように、金網25を設けたものである。本実施の形態においても、図２と同様、ドレン排出配管24を設けている。
【００３１】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３２】
本実施の形態によれば、ステッキベント26から漏洩する水素を、この水素が上方に浮き上がる性質を利用してステッキベント26と一体化したフード28により捕集することができる。
【００３３】
図４は、請求項４に対応する第４の実施の形態を示す原子炉軸封系統図である。なお、図１において、図２と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。
【００３４】
図４は、シール水戻り配管19に設けたステッキベント26を覆うようにして、フード22を設けている。このフード22に接続した連通管21を既設の空調ダクト31へ接続する。空調ダクト31内の圧力が大気圧力より低く設定されていることから、フード22から、大気中の空気と共にステッキベント26から発する水素を吸引するようにしている。
【００３５】
フード22にて吸引するにあたり、空調ダクト31内の真空度が一般的に高いため、過激な吸引となる恐れがあるため、また、空調機の能力制限から、連通管21に、調節弁30を設けて、フード22での吸引量を制御しようとしたものである。制御方法は、手動によるものと、過激な吸引を監視して行う自動のものがある。
【００３６】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３７】
本実施の形態によれば、ステッキベント26から漏洩する水素を、フード22を介して空調ダクト31により捕集することができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ステッキベントから漏洩する水素を、このステッキベントを覆うようにして取付けたフードを介して捕集することができる。すなわち、復水系統へ注入された水素が、原子炉給水ポンプの軸封部のシール水戻り配管から漏洩する水素を捕集し、原子炉給水ポンプ室内のような密閉室内で、水素の蓄積を防止することができる。この水素の蓄積を防止することにより、原子力発電プラントの安全性、信頼性向上に大きく寄与することができる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、ステッキベントから漏洩する水素を、ステッキベント26の上方に金網を介して取付けたフードにより捕集することができ、原子炉給水ポンプ室内のような密閉室内での水素の蓄積を防止することにより、原子力発電プラントの安全性、信頼性の向上に大きく寄与することができる。
【００４０】
請求項３の発明によれば、ステッキベントから漏洩する水素を、ステッキベントと一体化したフードより捕集することができ、原子炉給水ポンプ室内のような密閉室内での水素の蓄積を防止することにより、原子力発電プラントの安全性、信頼性の向上に大きく寄与することができる。
【００４１】
請求項４の発明によれば、ステッキベントから漏洩する水素を、フードを介して空調ダクトより捕集することができ、原子炉給水ポンプ室内のような密閉室内での水素の蓄積を防止することにより、原子力発電プラントの安全性、信頼性の向上に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水素換気装置の第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】本発明に係る水素換気装置の第２の実施の形態を示す縦断面図。
【図３】本発明に係る水素換気装置の第３の実施の形態を示す縦断面図。
【図４】本発明に係る水素換気装置の第４の実施の形態を示す縦断面図。
【図５】本発明が適用される原子力発電プラントの概略系統図。
【図６】原子炉給水ポンプ軸封部の縦断面図。
【符号の説明】
１・・・原子炉、２・・・蒸気配管、３・・・高圧タービン、
４・・・湿分分離器、５・・・低圧タービン、６・・・復水器、
７・・・低圧復水ポンプ、８・・・高圧復水ポンプ、
９・・・低圧給水加熱器、10・・・高圧給水加熱器、
11・・・原子炉給水ポンプ、12・・・水素注入点、13・・・水素注入装置、
14・・・給水ポンプ車室、15・・・車軸、16・・・羽根、17・・・復水、
18・・・ステッキベント、19・・・シール水戻り配管、20・・・リーク水、
21・・・連通管、22・・・フード、23・・・ドレン受け皿、
24・・・ドレン排出配管、25・・・金網、26・・・ステッキベント、
27・・・貫通穴、28・・・フード、29・・・シール水注入配管、
30・・・調節弁、31・・・空調ダクト、32・・・ドレン受け、33・・・原子炉給水ポンプ室

Claims (3)

1. 復水系統に水素を注入する原子力発電プラントで使用される水素換気装置において、原子炉給水ポンプ軸封部のシール水戻り配管から分岐して設けられ端部を大気開放したステッキベントと、このステッキベントの上方に設置されたフードと、このフードに連通され水素を排出する連通管と、前記ステッキベントの頂部に設けられて配管内面の結露水を捕集するドレン受け皿とを有することを特徴とする水素換気装置。
2. 前記ステッキベントの頂部に設定し、前記フードと一体に形成したドレン受け皿と、このドレン受け皿および前記フードの少なくとも一方に開設した貫通孔に設定した金網とを有することを特徴とする請求項１記載の水素換気装置。
3. 前記連通管が空調ダクトまで外延されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の水素換気装置。

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