JP4960200B2

JP4960200B2 - 原子力関連プラントの消火系耐震システム

Info

Publication number: JP4960200B2
Application number: JP2007297056A
Authority: JP
Inventors: 浩志森田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: JP2009121987A

Description

本発明は、大規模地震時に破損箇所を隔離し、破損していない高耐震クラスの建屋に設置した消火系設備・配管へ消火水の供給を可能にした原子力関連プラントの消火系耐震システムに関する。

原子力関連プラントの耐震クラス分類は、発電用原子炉施設に関する耐震審査指針の重要度分類に基づき分けられる。原子力関連プラントには、耐震設計指針の重要度分類に基づき、安全機能を有する高耐震クラスの建屋と安全機能を有さない低耐震クラスの建屋が存在する。

高耐震クラスの建屋には、例えば原子炉建屋や海水熱交換器建屋がある。また、低耐震クラスの建屋は、耐震Ｂクラスと耐震Ｃクラスとに分けられ、耐震Ｂクラスには、例えばタービン建屋や放射性廃棄物処理建屋があり、耐震Ｃクラスには、例えばサービス建屋や補助ボイラ建屋がある。

一方、原子力関連プラントの消火系は、発電用原子炉施設に関する耐震設計指針の重要度分類に基づき、耐震クラス分類は低耐震クラスとしており、消火系の水源である消火タンクは、地盤面上に設置され、消火ポンプは、低耐震クラスの建屋に設置される。消火ポンプ設置建屋から耐震防護対象建屋近傍までの消火供給母管は、土中埋設または地盤面からの支持による架空配管とし、防護対象建屋内外に設置した水を消化剤とする消火設備への給水を行なっている。

防護対象建屋内では、建屋駆体に固定して支持装置にて消火配管を拘束している。また、防護対象建屋についても、発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針に基づき、安全機能を有する高耐震クラスの建屋と安全機能を有さない低耐震クラスの建屋が混在している。消火系では、高耐震クラスの建屋と低耐震クラスの建屋へ、共通の消火水供給母管を用いて給水している。

この消火系の系統構成では、大規模地震による地盤の変形により、地盤面設置の消火タンクが破損したり、土中埋設または地盤面から架空支持された配管が相対変位により破損したりして、防護対象建屋内外の消火設備へ消火水を供給できない可能性がある。

また、大規模地震が発生すると、低耐震クラスの建屋の損壊により消火ポンプが破損したり、さらに、低耐震クラスの建屋内の消火配管が破損し、漏水が生じることにより、高耐震クラスの建屋内へ消火水を供給できない可能性がある。

さらに、消火系の耐震クラス分類は、低耐震クラスであるが、消火系構成機器・配管の破損等により、高耐震クラスの設備に遡及時悪影響が及ばないように、消火系構成機器や配管を高耐震クラスの建屋内に設置する場合がある。高耐震クラスの建屋内に設置する場合は、消火系構成機器・配管等を高耐震クラスと同等の耐震設計および施工方法の使用態様としており、大規模地震によっても消火系構成機器や配管等が破損するのを未然に防止している。

一方、プラント基礎体を地盤や地盤基礎上に地震を低減する免震装置を介して設け、このプラント基礎体上にプラント施設を備え、大地震が発生した場合にも、電力、通信、飲料水等の地域経済活動や住民生活に必要不可欠なエネルギや情報、必需物質を供給する技術が特許文献１に記載されている。
特開２００１−２４１２０２号公報

原子力関連プラントの消火系の系統構成では、消火系構成機器・配管等のうち、低耐震クラスの設計および施工方法としている箇所が大規模地震によって破損した場合に、共通の消火系供給母管から給水しているために、高耐震クラスと同等の耐震設計および施工方法としている非破損状態の消火系設備・配管等に消火水を供給することができないという問題があった。

また、消火系の系統構成全体を高耐震クラスとして設計および施工する場合は、低耐震クラスの建屋や屋外に設置する消火系構成機器・配管等を高耐震仕様で支持することが困難である。

一方、高耐震クラスの建屋用の消火系の系統構成として水源・消火ポンプおよび配管等を、低耐震クラスの建屋用や屋外用の消火系として水源・消火ポンプおよび配管等を独立・分離させて設置する系統構成とする場合は、多重化した系統構成機器により、系統構成の複雑化を招き、費用や設置場所が増大するという問題があった。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、消火系全体を高耐震クラスとすることなく、大規模地震によっても非破損状態にある高耐震クラスと同等な耐震設計および施工方法とした消火系の系統構成へ簡素な構成で消火水を確実に供給可能とした原子力関連プラントの消火系耐震システムを提供することを目的とする。

本発明に係る原子力関連プラントの消火系耐震システムは、上述した課題を解決するために、高耐震クラスの建屋、低耐震クラスの建屋および屋外設備を備えた原子力関連プラントにおいて、前記高耐震クラスの建屋に設けられた水タンクと、この水タンクから高耐震配管および高耐震消火ポンプを介して接続される高耐震消火設備と、前記高耐震配管の下流側に接続される高耐震隔離弁と、この高耐震隔離弁から低耐震配管を介して接続される低耐震消火設備と、前記低耐震配管の下流側に設けられた低耐震隔離弁と、この低耐震隔離弁から屋外配管を介して接続された屋外消火設備とを備え、低耐震クラスの部分の破損時には、前記水タンクの消火水を前記高耐震配管を介して高耐震クラスの部分に供給可能とし、また、前記屋外消火設備の破損時には、前記水タンクの消火水を前記高耐震配管を介して前記高耐震クラスの部分および前記高耐震配管と前記低耐震配管とを介して低耐震クラスの部分に供給可能としたものである。

本発明に係る原子力関連プラントの消火系耐震システムによれば、高耐震クラスの建屋に設けられた消火タンク、高耐震配管を共用し、低耐震クラスの部分が破損した時にも、高耐震クラスの部分に消火タンク内の消火水を非破損状態の高耐震クラスの部分へ確実に供給することができ、しかも、消火系全体を高耐震クラスとすることなく、消火系統の構成をシンプルにすることができる。

本発明に係る原子力関連プラントの消火系耐震システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、原子力関連プラントの耐震系耐震システムの第１実施形態を示す構成図である。

原子力関連プラント１０は、高耐震クラスの建屋１１と低耐震クラスの建屋１２と、屋外設備１３とに分けられる。高耐震クラスの建屋１１には、ＢＷＲまたはＰＷＲ等の原子炉建屋、海水熱交換器建屋等がある。高耐震クラスの建屋１１には、水源として消火タンク１４が設置され、この消火タンク１４は高耐震配管１５から高耐震配管１５を介して消火ポンプ１６により高耐震消火設備１７に接続され、通常時は、高耐震配管１５を介して高耐震消火設備１７に消火水を供給するようになっている。

高耐震消火設備１７は、高耐震クラスの建屋１１に設置される一方、高耐震配管１５は、高耐震クラスの建屋１１と同等の耐震設計および施工方法が施されており、大規模地震、例えば震度６以上の地震にも耐えられる高耐震設計・構造となっている。

また、高耐震配管１５は、高耐震消火設備１７から分かれた位置に設けられた高耐震隔離弁２０を介して低耐震配管２１に接続されている。この低耐震配管２１は、高耐震配管１５より耐震強度が小さな耐震設計および施工方法で作られる。低耐震配管２１は、低耐震クラスの建屋１２と同等の耐震設計および施工方法で設置される。

低耐震配管２１は、低耐震クラスの建屋１２に設置した低耐震消火設備２２に接続され、この消火設備２２に低耐震配管２１を介して消火水を給水するようになっている。

また、低耐震配管２１には、低耐震消火設備２２から分かれた位置に低耐震隔離弁２３が設けられ、この低耐震隔離弁２３を介して屋外配管２４に接続される。屋外配管２４は、屋外設置の屋外消火設備２５に接続される。屋外消火設備２５には、屋外配管２４を介して消火水が供給される。

原子力関連プラント１０の消火系は、高耐震消火系２７と低耐震消火系２８と屋外消火系２９とから構成される。高耐震消火系２７は水源としての消火タンク１４と高耐震配管１５、消火ポンプ１６、高耐震消火設備１７および高耐震隔離弁２０を備え、低耐震消火系２８は、消火タンク１４、消火ポンプ１６、高耐震配管１５、高耐震隔離弁２０に加え、低耐震配管２１、低耐震消火設備２２および低耐震隔離弁２３を備える。屋外消火系２９は、低耐震消火系２８の低耐震配管２１に屋外配管２４および屋外消火設備２９を備える。

この原子力関連プラント１０は、高耐震クラスの建屋１１内に設置された消火タンク１４、消火ポンプ１６および高耐震配管１５を高耐震消火系２７、低耐震消火系２８および屋外消火系２９で共用することができる。

第１実施形態に示された原子炉関連プラント１０の消火系２７，２８，２９は、低耐震クラスの消火設備２２，２５および配管２１，２４を備える一方、高耐震クラスの消火設備１７、配管１５を備える。

この原子炉関連プラント１０では、低耐震クラスの部分２２，２５が破損した場合にも、高耐震クラスの部分１７に消火タンク１４からの消火水を確実にかつ能率よく供給することができる。

大規模地震にて屋外配管２４が破損した場合には、低耐震配管２１に設置された低耐震隔離弁２３を閉止し、原子力関連プラント１０の建屋内を室外設備１３から隔離する。

さらに、低耐震配管２１が破損した場合には、高耐震配管１５に設置した高耐震隔離弁２０を閉止し、低耐震クラスの建屋１２内を高耐震クラスの建屋１１から隔離し、破損箇所から消火水の漏出防止を行なう。

低耐震隔離弁２３および高耐震隔離弁２０は、各隔離弁での積算流量が消防法等にて規定された水源容量を超過した条件での信号（以下、Ａ信号という。）、当該隔離弁下流側で火災発生信号が発生していない条件での信号（以下、Ｂ信号という。）、消火水送水継続要求信号が発生していない条件での信号（以下、Ｃ信号という。）、またはこれらの信号Ａ，Ｂ，Ｃの組合せにより自動閉鎖するインターロックを設ける。具体的には、Ａ信号を基本信号とし、Ａ信号とＢ信号、またＡ信号とＣ信号はＡＮＤ条件で低耐震隔離弁２３または高耐震隔離弁２０を自動閉鎖するインターロックが行なわれる。全ての信号であるＡ信号、Ｂ信号およびＣ信号のＡＮＤ条件によりインターロックさせる構成としてもよい。

次に、原子力関連プラントの消火系耐震システムの作用を説明する。

通常時には、高耐震クラスの建屋１１に設置した消火タンク１４および消火ポンプ１６から水を消火剤とする消火設備１７，２２および２５に消火水を供給し、消火活動を行なう。

大規模地震等を受けて、低耐震クラスの建屋１２や屋外に設置の配管・機器等が破損した場合には、破損箇所を隔離することによって、破損していない高耐震クラスの建屋１１に設置した消火設備１７に消火水を供給して消火活動を行なう。

この原子力関連プラント１０の消火系耐震システムにおいては、消火系全体を高耐震クラスとする必要がない。屋外消火設備２５および屋外配管２４が破損した場合には、低耐震隔離弁２３をインターロックさせることで、高耐震消火設備１７および低耐震消火設備２２への消火水の給水が行なわれ、消火活動が継続される。

また、低耐震消火設備２２および低耐震配管２１が大規模地震にて破損した場合には、高耐震隔離弁２０を閉止して、高耐震消火設備１７への消火水給水が可能となる。したがって、大規模地震時にも、破損箇所を特定したり、隔離弁の閉止操作などの人的作業が不要となり、消火水の給水確保に要する時間を短縮することができる。

［第２の実施形態］
図２は、原子力関連プラントの消火系耐震システムの第２実施形態を示す構成図である。

第２実施形態に示された原子力関連プラントの消火系耐震システムを説明するに当り、第１実施形態と同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略する。

図２に示された原子力関連システムの消火系耐震システムは、高耐震クラスの建屋１１内に、分岐配管隔離弁３０（３０ａ，３０ｂ）および給水母管隔離弁３１が設置される。

図２の原子力関連プラント１０Ａでは、消火タンク１４からの高耐震配管１５に給水母管隔離弁３１および消火ポンプ１６が順次設けられる一方、高耐震配管１５は消火ポンプ１６の下流側で複数、例えば２又に分岐され、各分岐配管１５ａ，１５ｂに分岐配管隔離弁３０ａ，３０ｂが設けられて高耐震消火設備１７ａ，１７ｂに接続され、各消火設備１７ａ，１７ｂに消火タンク１４から消火水を供給するようになっている。

また、高耐震配管１５は、図１に示すように高耐震隔離弁２０を介して低耐震配管２１により低耐震消火設備２２に接続したり、さらに、低耐震配管２１は低耐震隔離弁２３を介して屋外配管２４から屋外消火設備２５に接続してもよい。

分岐配管隔離弁３０ａ，３０ｂおよび給水母管隔離弁３１は、各隔離弁での積算流量が消防法等に規定された水源容量を超過した条件での信号（Ａ信号）、火災発生信号が発生していない条件での信号（Ｂ信号）、消火水送水継続要求信号が発生していない条件での信号（Ｃ信号）、床漏洩検知警報信号、またはこれらの信号の組合せにより、自動閉鎖するインターロックを設ける。

なお、床漏洩検知警報信号は、消火活動による放水によるものと識別するために、水没による損傷を防止しなければならない機器の設置高さ近傍の水位にて出力するように設置される。

この原子力関連プラント１０Ａの消火系耐震システムによれば、消火系全体を高耐震クラスとする必要がなく、一部配管の破損時にも他の配管に接続した消火設備への消火水給水が可能となる。したがって、大規模地震時にも、破損箇所の特定や隔離弁の閉止操作などの人的作業が不要となり、消火水の給水確保に要する時間を短縮することができる。

また、破損した配管からの漏水により、水没による損傷を防止しなければならない機器の損傷を防ぐことが可能となり、原子力関連プラントの安全性、信頼性を向上させることができる。

原子力関連プラントの消火系耐震システムの第１実施形態を示す構成図。原子力関連プラントの消火系耐震システムの第２実施形態を示す構成図。

符号の説明

１０，１０Ａ原子力関連プラント
１１高耐震クラスの建屋
１２低耐震クラスの建屋
１３室外設備
１４消火タンク（水源）
１５高耐震配管
１６消火ポンプ
１７，１７ａ，１７ｂ高耐震消火設備
２０高耐震隔離弁
２１低耐震配管
２２低耐震消火設備
２３低耐震隔離弁
２４屋外配管
２５屋外消火設備
２７高耐震消火系
２８低耐震消火系
２９屋外消火系
３０（３０ａ，３０ｂ）分岐配管隔離弁
３１給水母管隔離弁

Claims

高耐震クラスの建屋、低耐震クラスの建屋および屋外設備を備えた原子力関連プラントにおいて、
前記高耐震クラスの建屋に設けられた水タンクと、
この水タンクから高耐震配管および高耐震消火ポンプを介して接続される高耐震消火設備と、
前記高耐震配管の下流側に接続される高耐震隔離弁と、
この高耐震隔離弁から低耐震配管を介して接続される低耐震消火設備と、
前記低耐震配管の下流側に設けられた低耐震隔離弁と、
この低耐震隔離弁から屋外配管を介して接続された屋外消火設備とを備え、
低耐震クラスの部分の破損時には、前記水タンクの消火水を前記高耐震配管を介して高耐震クラスの部分に供給可能とし、また、
前記屋外消火設備の破損時には、前記水タンクの消火水を前記高耐震配管を介して前記高耐震クラスの部分および前記高耐震配管と前記低耐震配管とを介して低耐震クラスの部分に供給可能としたことを特徴とする原子力関連プラントの消火系耐震システム。
前記高耐震配管から分岐された分岐配管に分岐配管隔離弁が設けられ、各分岐配管隔離弁から分岐配管を介して高耐震消火設備がそれぞれ接続された請求項１記載の原子力関連プラントの消火系耐震システム。
前記低耐震隔離弁および高耐震隔離弁は、各隔離弁での積算流量が規定された水源容量を超過した条件での信号、当該隔離弁下流側で火災発生信号が発生していない条件での信号、消火水送水継続要求信号が発生していない条件での信号、またはこれらの信号の組合せにより、自動閉鎖されるインタロック構成とした請求項１記載の原子力関連プラントの消火系耐震システム。