JP4421457B2 - 原子力発電所の換気空調設備 - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電所の換気空調設備に係り、特に、原子力発電所の建屋内の室温維持が換気風量を低減させても可能であるとき、排気風量を低減させ、公衆被爆線量を低く抑えることができる原子力発電所の換気空調設備に関する。

原子力発電所の換気空調設備は、原子力発電所の建屋内に清浄な空気を供給し、必要に応じてその空気を加熱あるいは冷却し、建屋内に設置した各機器からの発熱に対して冷却を行って建屋内が適正な室温となるように維持するとともに、建屋の室内と発生する放射能を換気により適正値以内に抑え、かつ原子力発電所外に排気する際、排気筒の高所から拡散排気させ、公衆被爆線量を規定値以下に抑える設備である。

このような役害を来す換気装置は、図２に示すように、原子炉建屋１等の空気中に放射能を含む可能性のある区域（以下、放射性区域と記す）に清浄な空気を供給する給気側空調設備２と、上述放射性区域を換気した排気を排気筒３の高所に吹き上げ、拡散放出させるように供給する排気側空調設備４とが設けられている。

給気側空調設備２は、空気取入口５から取り入れられた空気を除塵して清浄化する給気フィルタ６と、この給気フィルタ６で清浄化された空気を冷却あるいは加熱する冷却・加熱器７と、この冷却・加熱器７からの清浄な空気を、放射性区域８の原子炉建屋１内に給気ダクト９を介して供給する複数台の給気ファン１０とを備えている。

このような構成を備える給気側空調設備２は、空気取入口５で吸込んだ空気を給気フィルタ６で清浄化し、清浄化した空気を、例えば夏場、冷却・加熱器７のうち、冷却部で予め定められた温度に冷却し、また冬場、冷却・加熱器７のうち、加熱部で加熱した後、給気ファイン１０により原子炉建屋１の各室に給気ダクト９を介して供給している。

原子炉建屋１の各室に供給された空気は、各室内に設置された機器から発生する熱負荷を除熱するか、あるいは室内の空気を予め定められた温度に加熱した後、排気ダクト１１から排気側空調設備４に供給される。

排気側空調設備４は、原子炉建屋１等から排気ダクト１１を介して排出される排気を除塵して粒子状の放射能の一部を除去する排気フィルタ１２と、排気フィルタ１２で除塵後、その排気を送風する排気ファン１３と、排気ファン１３からの排気を排気ダクト１４を介して外部に放出させる排気筒３とを備えている。

このような構成を備える排気側空調設備４は、排気ダクト１１で集められた各室からの排気を、排気フィルタ１２で放射能等を除去後、排気ファン１３から排気ダクト１４および排気筒３を介して放出源有効高さ位置１６から周辺に拡散放出させる。なお、排気筒３では、排気中、例えば、タービン建屋等、他の排気ダクト１５からの排気が供給される。

また、公衆被爆線量の計算に用いられる建屋内発生放射能の放出位置は、排気筒の地上からの高さではなく、排気筒３の出口における流速と口径に依存し、吹上げ高さ（吹上げ高さは、流速×口径に比例する。）を加算した値を風調実験に基づいて補正した放出源有効高さ位置１６に採っている。

そして、公衆被爆線量の評価に際しては、図３に示すように、原子力発電所の敷地の境界を、排気筒１５を中心として、例えば１６方向に分割し、原子炉建屋１の周辺監視区域境界地点Ｐ毎に、放出源有効高さ位置１６から建屋内発生放射能が拡散したと想定し、放出源有効高さ位置１６における年間の風向・風速出現頻度を加味して放射線量の年間平均濃度を算出し、その算出値を放射線被爆線量と設定している。

従来の原子力発電所の換気空調設備として特開平３−１８３９９７号公報（特許文献１）および特開平６−２３０１８０号公報（特許文献２）に開示されたものがある。

特許文献１に開示された原子力発電所の換気空調設備は、原子炉建屋、タービン建屋、廃棄物処理建屋等の放射性建屋からの排気を合流させ、この合流後に原子力発電所の廃熱を利用して排気を加熱し、温度上昇させている。原子力発電所からの排気は、排気筒の高所から拡散放出させるか、排気温度を上昇させることで、自然対流による上昇作用力を高め、排気筒からより高所に向けて吹上げさせ、公衆被爆線量の線量当量をより一層低減させている。

また、特許文献２に開示された原子力発電所の換気空調設備は、原子炉建屋等の各建屋からの排気に、海水熱交換器建屋等の非放射性区域からの空気を合流させて排気筒に導き、排気筒の高所から拡散放出される排気の放射線量を、電気事業法等に規定する放射能濃度以下に制御し、原子力発電所の周囲環境に悪影響を与えないように充分に配慮している。
特開平３−１８３９９７号公報 特開平６−２３０１８０号公報

従来の原子力発電所の換気空調設備においては、夏期冷房時の給気温度が設計上、最も高いため、この給気温度で原子力発電所の建屋内の各室が適正温度に維持できるように算出した合計給気風量で給気側空調設備２の給気ファン１０および排気側空調設備４の排気ファン１３の定格容量（定格給気風量および定格排気風量）を決定している。

このときの定格排気風量で定まる排気筒１５の出口流速および口径とから算出した吹上げ高さを放出源有効高さ位置１６としている。

このように原子力発電所の換気空調設備においては、冬期等で外気温度が低く、給気側空調設備の冷却器で冷房しなくても、給気温度が低い場合では、給気風量を低減しても、建屋の各室内を設計温度範囲内の室温に充分に維持できる。

しかし、給気風量を低減させると、排気風量も低減し、排気筒の吹出し口の流速が低下し、放出源有効高さ位置１６が低くなる。放出源有効高さ位置１６の高低で、原子力発電所の建設時に評価している公衆被爆線量が変化する。公衆被爆線量は放出源有効高さ位置１６の高いほど小さくなる。排気風量が少なく、放出源有効高さ位置１６が低い場合、法律で定める規定値以下ではあるが、公衆被爆線量が局所的に大きくなるおそれがある。

現状では、給気側空調設備２の給気ファン１０および排気側空調設備４の排気ファン１３を、年間を通して定格風量運転させ、排気筒１５の出口の流速が所定値以上となるようにして排気筒１５から高所吹出しを行っている。給気ファン１０および排気ファン１３を定格風量運転させることにより、原子力発電所建設時に評価している公衆被爆線量を、大幅な規定値以下に維持し、周辺環境に悪影響を与えないよう配慮している。

しかし、給気ファン１０や排気ファン１３は、原子炉建屋等の建屋の室内換気に用いられるため、ファンモータは水頭（ヘッド）差を大きくとる運転が必要となり、大きな駆動力を必要とするため、無駄なエネルギを消費する等の問題を抱えていた。

本発明は、上述の事情を考慮してなされたもので、給気風量を低減させても原子力発電所の建屋内の室温維持が図れる場合、公衆被爆線量の規定値以下で給気風量あるいは排気風量を低減させ、電力エネルギの消費を軽減させることができる原子力発電所の換気空調設備を提供することを目的とする。

本発明に係る原子力発電所の換気空調設備は、上述の課題を解決するために、冷却・加熱器および給気ファンを備え、原子力発電所における原子力発電所の建屋の各室の放射性区域のいずれかに供給する給気側空調設備と、前記放射性区域を換気した空気を外部に放出させる排気ファンを備えた排気側空調設備と、前記放射性区域に設置され、この放射性区域における所定の放射能濃度を直接検出する放射能濃度検出器と、前記給気側空調設備、室内および前記排気側空調設備のいずれかに設けた温度計と、この温度計の検出温度に基づいて前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を増減させ、前記放射能濃度で検出した放射能濃度が設定値を超えたときには前記温度計の検出温度にかかわらず前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を増加させる風量制御装置とを備えたものである。

本発明に係る原子力発電所の換気空調設備は、公衆被爆線量の規定値以下で給気風量あるいは排気風量を低減させて電力エネルギの消費を低減させることができる。

本発明に係る原子力発電所の換気空調設備の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。

図１は、原子力発電所の換気空調設備を示す概略系統図である。

全体を符号２０で示す原子力発電所は、原子力発電所２０の敷地内に建設された原子炉建屋２１、タービン建屋、放射性廃棄物処理建屋（ともに図示せず）等を備え、例えば、原子炉建屋２１内、タービン建屋内、放射性廃棄物処理建屋内等には、空気中に放射能を含む可能性のある区域としての放射性区域２２を持っている。

放射性区域２２の換気空調設備は、この放射性区域２２に清浄な外気を供給する給気側空調設備２３と、放射性区域２２からの排気を供給する排気側空調設備２４と、この排気側空調設備２４からの排気を高所から大気中に拡散放出させる排気筒２５とを備えている。

給気側空調設備２３は、空気取入口２６からの空気を除塵し、清浄化する給気フィルタ２６ａ、この給気フィルタ２６ａで清浄化させた空気を冷却あるいは加熱する冷却・加熱器２７、この冷却・加熱器２７からの清浄空気を原子炉建屋２１内の放射性区域２２に給気ダクト２８を介して供給する給気ファン２９を有する。冷却・加熱器２７は一つのケーシング内に冷却コイルと加熱コイルを収容した一体構造物としても、あるいは独立した冷却器と加熱器とを直列に接続して構成してもよい。

また、排気側空調設備２４は、原子炉建屋２１から排気ダクト３０を介して排出される排気を清浄化し、粒子状の放射能の一部を除去する排気フィルタ３１で清浄化し、異物除去された排気を送風する排気ファン３２、この排気ファン３２と排気筒２５を接続する排気ダクト３３を備えている。

排気筒２５には、排気ダクト３４により原子炉建屋２１、タービン建屋、放射性廃棄物処理建屋等からの排気が集められ、風量低減時の放出源有効高さ位置Ｈから放射源有効高さ位置３６に吹上げられ、ここから周辺監視境界地点３７に向って拡散放出される。

一方、原子力発電所２０の換気空調設備には、原子炉建屋２１内等に設けられ、排気筒２５から放出される排気の放射能濃度を予測演算する際に使用する少なくとも一つ以上の放射能濃度を検出する放射能濃度検出器３８と、この放射能濃度検出器３８からの検出信号に基づいて予測放射能濃度を演算し、演算信号が設定値を超えたとき、その演算信号を発信する演算・信号発信器４１と、原子炉建屋２１内の室内の温度を測定する温度計４０と、演算・信号発信器４１と温度計４０とのそれぞれから与えられる信号に基づいて給気ファン２９あるいは排気ファン３２を制御することでの給気量あるいは排気量を制御する風量制御装置３９とが設けられている。

また、放射能濃度検出器３８は、原子炉建屋２１、タービン建屋、放射性廃棄物処理建屋のそれぞれの放射能濃度、原子炉水中の放射能濃度、オフガス系内の放射能濃度、復水器真空ポンプ入口の放射能濃度、および、定期検査時の分解点検作業エリア放射能濃度を直接検出する機器であって、その設置場所は、原子炉建屋２１の気相部分およびタービン建屋の気相部分の放射性区域でもよい。

また、温度計４０は、給気ダクト２８から、供給される給気温度あるいは排気ダクト３０から排気される排気温度を測定するようにしてもよい。

また、風量制御装置３９は、室内、給気および排気の各温度と最低給気量あるいは最低排気量との演算回路を組み込んでおり、温度計４０で検出した温度信号に基づいて最低給気量あるいは最低排気量を演算し、演算した最低給気量あるいは最低排気量に基づいて給気ファン２９あるいは排気ファン３２を制御している。

このような構成を備えた本実施形態においては、建屋内外に給気の供給あるいは排気の排出の際、建屋内の室温を設計温度範囲内に維持させる観点から、給気量あるいは排気量を低減することができるか否かを温度計４０での検出温度が給気量あるいは排気量を減少させるに適する温度になっているときには、その温度信号を風量制御装置３９に与える。ここで最低給気量あるいは最低排気量を演算し、演算信号で給気ファン２９あるいは排気ファン３２を制御する。

給気ファン２９あるいは排気ファン３２の風量低減時の制御は、給気ファン２９あるいは排気ファン３２の台数制御、給気ファン２９あるいは排気ファン３２の回転数制御、または給気ダクト２８や排気ダクト３０で設けたダンパの絞り制御等のうち、いずれかが行われる。

一方、発電所建設時に評価する公衆被爆線量に対応する放射能度が建屋内に発生しているか否かを放射能濃度検出器３８の検出信号に基づいて演算・信号発信器４１で演算させる。演算結果、建屋内に発生する放射能度が予め定められた放射能濃度の設定値を超えたとき、演算・信号発生器４１からの演算信号が風量制御装置３９に与えられる。風量制御装置３９は、温度計４０からの温度信号よりも演算・信号発生器４１から演算信号を優先選択し、風量を増加させるように給気ファン２９あるいは排気ファン３２を制御する。

また、演算・信号発生器４１からの演算信号は、給気ファンからの給気量あるいは排気ファンからの排気量の低減を止める信号でもよく、その場合、演算・信号発生器４１からの演算信号が入力された風量制御装置３９は、給気ファンからの給気量あるいは排気ファンからの排気量の低減を止める。

このように、本実施形態によれば、給気量あるいは排気量を低減しても建屋内の室温を設計温度範囲内して維持できる状態において、給気量あるいは排気量を低減させても発電所建設時に評価している公衆被爆線量の規定値以下で建屋内の室温に基づいて給気量あるいは排気量を低減させているので、給気ファン２９あるいは排気ファン３２に無駄なエネルギを消費させることがない。

また、本実施形態によれば、放射能濃度を直接測定しようとする放射性区域２２に放射能濃度検出器３８を設けて放射能濃度の高低を精度高く的確に検出するので、放射性区域２２の放射能濃度が設定値を超えたとき、制御手段を用いて直ぐさま迅速に対処させることができ、放射能濃度を直ぐさま設定値よりも低くさせることができる。

他の実施の形態として、給気ファン２９を最低給気量あるいは排気ファン３２を最低排気量で運転させ、温度計４０の検出温度信号が設定値を超えたときには風量制御装置３９で給気ファン２９からの給気量あるいは排気ファン３２からの排気量を増加させ、設定値を下回ったときには低減させる。また、演算・信号発信器４１からの出力信号が入力されたときには、検出温度にかかわらず給気ファン２９からの給気量あるいは排気ファン３２からの排気量を増加させる。

本発明の実施形態に係る原子力発電所の換気空調設備を示す概略系統図。 従来の原子力発電所の換気空調設備を示す概略系統図。 原子力発電所の公衆被爆線量の評価を説明する図。

符号の説明

１，２１ 原子炉建屋
２，２３ 給気側空調設備
３，２５ 排気筒
４，２４ 排気側空調設備
５，２６ 空気取入口
６，２６ａ 給気フィルタ
７，２７ 冷却・加熱器
８，２２ 放射性区域
９，２８ 給気ダクト
１０，２９ 給気ファン
１１，１４，１５，３０，３３，３４ 排気ダクト
１２，３１ 排気フィルタ
１３，３２ 排気ファン
１６ 放出源有効高さ位置
２０ 原子力発電所
３７ 周辺監視境界地点
３８ 放射能濃度検出器
３９ 風量制御装置
４０ 温度計
４１ 演算・信号発信器

Claims (4)

1. 冷却・加熱器および給気ファンを備え、原子力発電所における原子力発電所の建屋の各室の放射性区域のいずれかに供給する給気側空調設備と、前記放射性区域を換気した空気を外部に放出させる排気ファンを備えた排気側空調設備と、前記放射性区域に設置され、この放射性区域における所定の放射能濃度を直接検出する放射能濃度検出器と、前記給気側空調設備、室内および前記排気側空調設備のいずれかに設けた温度計と、この温度計の検出温度に基づいて前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を増減させ、前記放射能濃度で検出した放射能濃度が設定値を超えたときには前記温度計の検出温度にかかわらず前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を増加させる風量制御装置とを備えたことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
2. 冷却・加熱器および給気ファンを備え、原子力発電所における原子力発電所の建屋の各室の放射性区域のいずれかに供給する給気側空調設備と、前記放射性区域を換気した空気を外部に放出させる排気ファンを備えた排気側空調設備と、前記放射性区域に設置され、この放射性区域における所定の放射能濃度を直接検出する放射能濃度検出器と、検出した放射能濃度が設定値を超えたとき、前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を増加させる信号を出力する演算・信号発信器と、前記給気側空調設備、室内および前記排気側空調設備のいずれかに設けた温度計と、この温度計の検出温度信号が設定値を下回ったとき、前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を低減させ、前記演算・信号発信器からの出力信号が入力されたときには前記温度計の温度信号よりも出力信号を優先して前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を増加させる風量制御装置とを備えたことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
3. 冷却・加熱器および給気ファンを備え、原子力発電所における原子力発電所の建屋の各室の放射性区域のいずれかに供給する給気側空調設備と、前記放射性区域を換気した空気を外部に放出させる排気ファンを備えた排気側空調設備と、前記放射性区域に設置され、この放射性区域における所定の放射能濃度を直接検出する放射能濃度検出器と、検出した放射能濃度が設定値を超えたとき、前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量の低減を止める信号を出力する演算・信号発信器と、前記給気側空調設備、室内および前記排気側空調設備のいずれかに設けた温度計と、この温度計の検出温度信号が設定値を下回ったとき、前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を低減させ、前記演算・信号発信器からの出力信号が入力されたときには前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量の低減を止める風量制御装置とを備えたことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
4. 冷却・加熱器および給気ファンを備え、原子力発電所における原子力発電所の建屋の各室の放射性区域のいずれかに供給する給気側空調設備と、前記放射性区域を換気した空気を外部に放出させる排気ファンを備えた排気側空調設備と、前記放射性区域に設置され、この放射性区域における所定の放射能濃度を直接検出する放射能濃度検出器と、検出した放射能濃度が設定値を超えたとき、前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を増加させる信号を出力する演算・信号発信器と、前記給気側空調設備、室内および前記排気側空調設備のいずれかに設けた温度計と、この温度計の検出温度信号が設定値を超えたとき、または、前記演算・信号発信器からの出力信号が入力されたとき、前記給気ファンからの給気量あるいは前記排気ファンからの排気量を増加させる風量制御装置とを備えたことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。

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