JP5603222B2 - Emergency gas processing apparatus and processing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、原子力発電所で使用される非常用ガス処理装置とその運転方法に係わり、原子力発電所から放出される放射性物質の低減に有効な非常用ガス処理装置とその運転方法に関する。 The present invention relates to an emergency gas treatment device used in a nuclear power plant and an operation method thereof, and more particularly to an emergency gas treatment device effective for reducing radioactive substances released from the nuclear power plant and an operation method thereof.
原子力発電所においては、万一の原子力事故の際に、原子力格納容器から漏洩した放射性物質を除去するとともに、原子力格納容器を有する原子力棟内を負圧に保ち原子力棟が配置されている原子炉建屋からの放射性物質の漏洩を防ぐ目的で非常用ガス処理装置が設けられている(特許文献1)。 At a nuclear power plant, in the unlikely event of a nuclear accident, the radioactive material leaked from the nuclear containment vessel is removed, and the nuclear reactor building with the nuclear containment vessel is kept at a negative pressure and the nuclear reactor building is located. An emergency gas treatment device is provided for the purpose of preventing leakage of radioactive materials from the building (Patent Document 1).
図5は、従来の非常用ガス処理装置20の構成を示す図である。原子炉事故の際に、ファン1が起動し原子炉棟内と連通する配管12を介して原子炉棟内空気を湿分除去装置2及び加熱ヒータ3から構成される乾燥装置23に導く。乾燥装置23で乾燥加熱された原子炉棟内空気は、高性能粒子フィルタ4や放射性物質を捕集するよう素用チャコールフィルタ(以下、単にチャコールフィルタという)5を有するフィルタ装置45を通り、放射性物質が除去され大気に放出される。これら構成用要素のうちファン1と加熱ヒータ3は駆動部によって機能を発揮する動的機器であるために、装置機能維持上の観点からそれぞれ100%の能力を有する系列を2系列が設置され、うち1系列を予備としている。特許文献1には、ファン1及び乾燥装置23が直列に接続された系列を2系列、そしてその後段にフィルタ装置45の相当する系列が1系列有する非常用ガス処理装置が開示されている。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional emergency
非常用ガス処理装置は原子力発電所での事故時に使用されるため、非常用ガス処理装置で処理すべき原子炉棟内の雰囲気は、相対湿度100%であると想定されている。一方、原子炉棟の雰囲気中に含まれる放射性よう素を捕捉するよう素用チャコールフィルタ5は、相対湿度が高いと性能が低下する。このため、処理空気の相対湿度を低下させる目的で、非常用ガス処理装置20では湿分除去装置2及び加熱ヒータ3から構成される乾燥装置23を有している。
Since the emergency gas treatment equipment is used in the event of an accident at a nuclear power plant, the atmosphere in the reactor building to be treated with the emergency gas treatment equipment is assumed to be 100% relative humidity. On the other hand, when the relative humidity is high, the performance of the
また、特許文献1には1系列から構成される非常用ガス処理装置乾燥装置に100%能力を有する加熱ヒータを2台設けることが開示される。
Further,
従来の2系列を有している非常用ガス処理装置(特許文献1)20では、原子炉事故の際に、起動時運転において所定時間(以下、2系列同時起動運転時という)、例えば15分間は2系列とも運転され、その後2系列のうち正常に動作する系列が選ばれて運転が継続される。従って、2系列同時起動運転時には、動的機器である加熱ヒータ3が正常に動作しなくてもファンが動作し、処理空気はその相対湿度が高い状態でチャコールフィルタに供給される。即ち、チャコールフィルタの性能が発揮できる環境であるかどうかがファンの運転条件にはなっていない。
In the conventional emergency gas processing apparatus (Patent Document 1) 20 having two series, in the event of a nuclear reactor accident, a predetermined time (hereinafter, referred to as two series simultaneous start-up operation), for example, 15 minutes during start-up operation. Both are operated, and then the normally operating one of the two systems is selected and the operation is continued. Therefore, during the two-line simultaneous start operation, the fan operates even if the
その結果、非常用ガス処理装置起動時の2系列同時起動運転時に1系列の加熱ヒータが故障した場合、加熱ヒータが故障した系列のチャコールフィルタへ相対湿度が高い処理空気がファンによって送られ、非常用ガス処理装置が性能が発揮できない恐れがある。
動的機器のうちファン1が故障した場合には処理空気がチャコールフィルタに供給されないために上記のような問題は発生しない。
As a result, if one heater is broken during the two-line simultaneous start-up operation when the emergency gas processor is activated, the process air with high relative humidity is sent by the fan to the charcoal filter of the heater-failed line. There is a risk that the gas processing apparatus for use will not be able to demonstrate its performance.
When the
また、特許文献2の開示された非常用ガス処理装置は、動的機器であるファン、加熱ヒータのうち、加熱ヒータをフィルタ装置を直列に1系列に設ける装置であって、予備機器として100%能力を有する加熱ヒータを2台設けている。このような、1系列の非常用ガス処理装置では上記のような課題もなく、また、開示内容全体において前記課題の示唆もない。従って、課題に基づく解決手段の示唆もない。 Further, the emergency gas processing device disclosed in Patent Document 2 is a device in which filter heaters are arranged in a series in series among fans and heaters that are dynamic devices, and 100% as spare devices. Two heaters having the capability are provided. Such a series of emergency gas processing apparatuses does not have the above-mentioned problems, and there is no suggestion of the problems in the entire disclosed contents. Therefore, there is no suggestion of a solution based on the problem.
本発明では、上記の課題を解決するためになされたもので、2系列同時起動運転時に加熱ヒータの故障による非常用ガス処理装置の性能低下を防止できる非常用ガス処理装置及びその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an emergency gas processing apparatus capable of preventing performance degradation of the emergency gas processing apparatus due to a heater failure during two-line simultaneous start-up operation and an operating method thereof The purpose is to do.
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも以下の特徴とする。
本発明は、ファンと、原子炉棟内からの処理空気を処理する湿分除去装置及び加熱ヒータを具備する乾燥装置とを有し、前記処理空気の放射性物質を100%処理する能力を具備する前段系列を2系列と、高性能粒子フィルタ及びよう素用チャコールフィルタを具備するフィルタ装置の後段系列を少なくとも1系列とを有する非常用ガス処理装置において、前記前段系列の2系列が同時に起動される2系列同時起動運転時に、前記加熱ヒータの故障による非常用ガス処理装置の性能低下を防止する手段を有することを第1の特徴とする。即ち、本発明は、2系列同時起動運転時に、加熱ヒータにより加熱されない入熱量がない状態でファンが起動し、処理空気の相対湿度が高い状態では性能を発揮できないチャコールフィルタへ空気が送り込まれないことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has at least the following features.
The present invention includes a fan, a moisture removing device that processes the processing air from the inside of the reactor building, and a drying device that includes a heater, and has the ability to process 100% of the radioactive substances in the processing air. In an emergency gas processing apparatus having two upstream stages and at least one downstream stage of a filter device including a high performance particle filter and iodine charcoal filter, the two upstream stages are activated simultaneously. The first feature is that it has means for preventing the performance degradation of the emergency gas treatment device due to the failure of the heater during the two-line simultaneous activation operation. That is, according to the present invention, during the two-line simultaneous starting operation, the fan is started without a heat input that is not heated by the heater, and air is not sent to the charcoal filter that cannot perform when the relative humidity of the processing air is high. It is characterized by that.
また、本発明は、前記抑制手段は前記100%能力を有する前記加熱ヒータを前記100%以下の能力を有する複数の加熱ヒータで構成することを第2の特徴とする
さらに、本発明は、前記複数の加熱ヒータを50%能力を有する2台の加熱コイルで構成したことを第3の特徴とする。
また、本発明は、前記複数の加熱ヒータを異なる種類の加熱ヒータで構成することを第4の特徴とする。
In addition, the present invention is characterized in that the suppression means comprises the heater having the capacity of 100% as a plurality of heaters having the capacity of 100% or less. A third feature is that a plurality of heaters are composed of two heating coils having 50% capacity.
Moreover, this invention makes it 4th characteristic to comprise the said several heater with a heater of a different kind.
さらに、本発明は、前記抑制手段は、前記加熱ヒータの故障を検知する検知手段と前記検知手段の検出結果に基づいて故障した前記加熱ヒータの前記系列のファンの稼動を停止する制御手段とを有することを第5の特徴とする。
また、本発明は、前記検知手段は、前記加熱ヒータの上流側に設けられ前記処理空気の加熱前の温度と前記加熱ヒータの下流側に設けられ前記処理空気の加熱後の温度との温度差を検出することを第6の特徴とする。
Further, according to the present invention, the suppression means includes a detection means for detecting a failure of the heater, and a control means for stopping the operation of the fan of the series of the heater that has failed based on a detection result of the detection means. It has a fifth feature.
Further, according to the present invention, the detection means is provided on the upstream side of the heater, and the temperature difference between the temperature before heating of the processing air and the temperature after heating of the processing air provided on the downstream side of the heater. The sixth feature is to detect.
さらに、本発明は、ファンと、原子炉棟内からの処理空気を処理する湿分除去装置及び加熱ヒータを具備する乾燥装置とを有する前段系列を2系列と、高性能粒子フィルタ及びよう素用チャコールフィルタを具備するフィルタ装置の後段系列を少なくとも1系列とを有する非常用ガス処理装置の運転方法において、前記前段系列の2系列が同時に起動される2系列同時起動運転時に、前記加熱ヒータの故障を検知し、前記検知の結果に基づいて故障した前記加熱ヒータの前記系列のファンの稼動を停止することを第7の特徴とする。 In addition, the present invention provides two series, a high-performance particle filter and iodine, each having a fan, a moisture removing device for processing air from the reactor building, and a drying device having a heater. In an operation method of an emergency gas processing apparatus having at least one subsequent stage of a filter device having a charcoal filter, a failure of the heater during two-line simultaneous start-up operation in which the two previous-stage series are started simultaneously The seventh feature is that the operation of the fan of the series of the heaters that have failed is stopped based on the detection result.
本発明によれば、2系列同時起動運転時に加熱ヒータの故障による性能低下を防止できる非常用ガス処理装置及びその運転方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the emergency gas processing apparatus which can prevent the performance fall by failure of a heater at the time of 2 series simultaneous starting operation, and its operating method can be provided.
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態である非常用ガス処理装置20Aの構成を示す図である。非常用ガス処理装置20Aは、ファン1、湿分除去装置2及び加熱ヒータとして加熱コイル3を具備する乾燥装置23及び放射性物質を捕集するチャコールフィルタ5とチャコールフィルタ5の両側に高性能粒子フィルタ4a、4bを具備するフィルタ装置45を備え、原子炉棟内からの処理空気を100%の能力を有する1系列を並行に2系列有する。また、原子炉棟内と連通する配管12とファン1との各系列の接続部には処理空気の温度を測る上流側温度センサ9uが、乾燥装置23側の高性能粒子フィルタ4aとチャコールフィルタ5の間にも処理空気の温度を測る下流側温度センサ9dが設けられている。さらに、非常用ガス処理装置20Aは上流側温度センサ9u及び下流側温度センサ9dからの信号をそれぞれの計測ライン10u、10dから取り込み、これら取込信号や上位制御装置(図示せず)からの指令によって両系列のファン1のファン動力部11及び両系列の加熱コイル3のヒータ動力部31を制御する制御装置8を有する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an emergency
万が一原子力事故が発生すると、制御装置8は両系列のファン1を及び加熱コイル3を稼動、即ち2系列同時起動運転を開始する(Step1)。上流側温度センサ9u及び下流側温度センサ9dによって非常用ガス処理装置20Aに流入する処理空気の温度Tu及びチャコールフィルタ5に流入する前の処理空気の温度Tdを測定する(Step2)。加熱コイルが正常に動作していれば処理空気は加熱され、下流側温度センサ9dは上昇する。そして、所定時間後、例えば15秒後には所定の温度ΔT以上に昇温されており、両者の温度差は式(1)に示す条件を満たす。逆に、加熱コイルが故障していれば処理空気は加熱されず両者の温度は略同じであり、式(2)に示す条件となる。
Td−Tu ≧ ΔT (1)
Td−Tu < ΔT (2)
従って、式(1)、式(2)により加熱コイル3の故障の有無を判断し(Step3)、故障していれば故障している系列のファンを停止し(Step4)、残りの系列による非常用ガス処理運転を継続する(Step5)。故障していなければ、そのまま2系列同時起動運転を継続し(Step6)、2系列同時起動運転が終了(Step7)しても、所定系列による運転を継続する(Step8)。
If a nuclear accident occurs, the control device 8 operates both
Td−Tu ≧ ΔT (1)
Td−Tu <ΔT (2)
Therefore, the presence or absence of a failure of the
この結果、どちらかの系列の加熱コイル3が故障していればそのファン1を停止することにより、例えば2系列同時起動運転時間15分の15秒間のみ非常用ガス処理装置の性能が低下するが、その後は性能が低下した状態での非常用ガス処理装置の使用を防ぐことができる。即ち、加熱コイルが正常に運転中であることをファンの運転条件としているため、加熱コイル故障時にはファンが運転せず、性能が発揮できないチャコールフィルタへ原子炉棟内の空気が送り込まれることはなく、性能が低下した状態での非常用ガス処理装置の使用を防ぐことができる。
As a result, if either one of the heating coils 3 is out of order, the
上記の第1の実施形態においては、上流側温度センサ9u及び下流側温度センサ9dの設置位置をそれぞれ原子炉棟内と連通する配管12のファン1との接続部と乾燥装置23側の高性能粒子フィルタ4aとチャコールフィルタ5の間に設けたが、上流側温度センサ9uの設置位置としては、加熱コイル3の上流側にあって加熱コイル3の加熱前の処理空気の温度が測れる位置であればよく、下流側温度センサ9dの設置位置としては加熱コイル3の下流側にあって加熱コイル3の加熱後の処理空気の温度が系列毎に測れる位置であればよい。
In the first embodiment described above, the installation positions of the
次に、本発明の第2の実施形態である非常用ガス処理装置20Bの構成を図3を用いて説明する。
第2の実施形態である非常用ガス処理装置20Bの構成が第1の実施形態である非常用ガス処理装置20Aと異なる点は、ファン1が乾燥装置23の下流にあり、さらにその下流に2つの系列に共通のフィルタ装置45が1系列設けられている点である。なお、ファン1は乾燥装置23の上流にそれぞれ系列毎に設けてもよい。
Next, the configuration of the emergency
The configuration of the emergency
本発明の観点からすれば、加熱コイル3による加熱後の処理空気の温度を系列毎に別に計測でするために、下流側温度センサ9dが両者の処理空気が合流する前の設ける必要がある。そのために、本実施形態では下流側温度センサ9dをファン1の挿入側の配管に設けている。
上流側温度センサ9uの設置位置は第1の実施形態と同様である。また、制御装置8による処理は図2に示す処理フローと基本的には第1の実施形態と同様である。
From the viewpoint of the present invention, since the temperature of the processing air heated by the
The installation position of the
以上、第2の実施形態においても第1の実施形態同様に、上流側温度センサ9u及び下流側温度センサ9dの温度差により加熱コイル3が故障を検出し、故障した系列のファン1を停止することにより、例えば2系列同時起動運転時間15分の15秒間のみ非常用ガス処理装置の性能が低下するが、その後は性能が低下した状態での非常用ガス処理装置の使用を防ぐことができる。
As described above, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
次に、本発明の第3、4の実施形態である非常用ガス処理装置20C、20dの構成を図4を用いて説明する。図4は、図1及び図3に置ける乾燥装置23の他の実施例23Eを示し、非常用ガス処理装置の実施形態としては図1及び図3の乾燥装置23を乾燥装置23Eに変えることで非常用ガス処理装置20C、20Dを構成する。
Next, the configuration of the emergency gas processing apparatuses 20C and 20d according to the third and fourth embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows another
本実施形態では、50%の能力を有する加熱コイル3a、3bを並列に設けられ、ヒータ動力部31により別々に駆動することができる。
In the present embodiment, the heating coils 3 a and 3 b having 50% capacity are provided in parallel and can be driven separately by the
前述したように、加熱コイルの故障により非常用ガス処理装置の性能が低下する可能性があるのは2系列同時起動2系列同時起動運転時のみである。起動運転時は、まだ事故の初期状態であるため、処理空気である原子炉棟の雰囲気の相対湿度は100%ではないと推測できる。また、チャコールフィルタは待機時に加熱されているため、処理空気よりも温度が高い。これらのことから、非常用ガス処理装置に要求される設計条件と比較して、起動時に要求される加熱コイルの昇温能力は小さくて済む。以上のことから、加熱コイルを分割して少しでも処理空気を加熱することによって相対湿度を下げ、チャコールフィルタの性能を発揮させることができる。 As described above, there is a possibility that the performance of the emergency gas treatment device may be deteriorated due to the failure of the heating coil only during the two-line simultaneous start and the two-line simultaneous start operation. Since the startup operation is still in the initial state of the accident, it can be estimated that the relative humidity of the atmosphere of the reactor building, which is the process air, is not 100%. Further, since the charcoal filter is heated during standby, the temperature is higher than that of the processing air. For these reasons, compared with the design conditions required for the emergency gas processing apparatus, the heating coil heating capability required at the time of startup is small. From the above, by dividing the heating coil and heating the processing air as much as possible, the relative humidity can be lowered and the charcoal filter performance can be exhibited.
この結果、両方の加熱コイル3a、3bが共に故障する確率が低いために、加熱コイル3a、3bの一方が故障しても、非常用ガス処理装置の性能低下を防ぐことができる。なお、実施形態3、4では2分割ではなく3以上の多分割にしてもよい。 As a result, since the probability that both of the heating coils 3a and 3b both fail is low, even if one of the heating coils 3a and 3b fails, it is possible to prevent the performance degradation of the emergency gas processing apparatus. In the third and fourth embodiments, the number of divisions may be three or more instead of two.
本実施形態では、上記に説明したように、非常用ガス処理装置20C、20Dでは上流側温度センサ9u及び下流側温度センサ9dを必ずしもの設ける必要がなく。また特に、温度差によるファンの停止制御を行なう必要はない。
In the present embodiment, as described above, the emergency gas processing apparatuses 20C and 20D do not necessarily need to be provided with the
以上、第3、第4の実施形態においても、第1の実施形態同様に、加熱コイル3の一部が故障しても他の加熱コイルで処理空気を昇温できるので、例えば2系列同時起動運転時間15分において非常用ガス処理装置の性能低下を確実に防ぐことができる。
As described above, also in the third and fourth embodiments, similarly to the first embodiment, even if a part of the
以上の第1及び第4の実施形態において、加熱ヒータとして加熱コイルを用いたがパネルヒータ等を用いてもよく。また、第3、第4の実施形態では、異なる加熱ヒータで100%の能力の加熱ヒータを構成してもよい。 In the first and fourth embodiments described above, the heating coil is used as the heater, but a panel heater or the like may be used. In the third and fourth embodiments, a heater having a capacity of 100% may be configured with different heaters.
1:ファン 2;湿分除去装置
3、3a、3b:加熱コイル(加熱ヒータ)
4、4a、4b:高性能粒子フィルタ
5:よう素用チャコールフィルタ 8:制御装置
9u:上流側温度センサ 9d:下流側温度センサ
11:ファン動力部 12:原子炉棟内と連通する配管
20、20A、20B、20C、20D:非常用ガス処理装置
23:乾燥装置 31:ヒータ動力部
45:フィルタ装置。
1: Fan 2;
4, 4a, 4b: High-performance particle filter 5: Charcoal filter for iodine 8:
Claims (4)
前記前段系列の2系列が同時に起動される2系列同時起動運転時に、前記加熱ヒータの故障により非常用ガス処理装置の性能低下を抑制するために、前記加熱ヒータの故障を検知する検知手段と前記検知手段の検出結果に基づいて故障した前記加熱ヒータの系列の前記ファンの稼動を停止する制御手段を有することを特徴とする非常用ガス処理装置。 Comprising: a fan, a front series two series that have a a drying device having a moisture removal device and heater treating process air from the reactor building in the high-performance particle filter and as Motoyo charcoal filters In the emergency gas processing apparatus having at least one series of subsequent stages of the filter device,
Detecting means for detecting a failure of the heater in order to suppress a deterioration in performance of the emergency gas treatment device due to a failure of the heater during a two-sequence simultaneous start operation in which the two sequences of the preceding stage are started simultaneously; An emergency gas processing apparatus comprising control means for stopping the operation of the fan of the heater series that has failed based on a detection result of the detection means .
前記前段系列の2系列が同時に起動される2系列同時起動運転時に、前記加熱ヒータの故障を検知し、前記検知の結果に基づいて故障した前記加熱ヒータの前記系列のファンの稼動を停止することを特徴とする非常用ガス処理装置の運転方法。 A filter having a fan, a moisture removal device for treating the processing air from the reactor building, and a drying device having a heater and two preceding stages, a high-performance particle filter, and an iodine charcoal filter In the operation method of the emergency gas processing apparatus having at least one series of subsequent stages of the apparatus,
Detecting a failure of the heater at the time of a two-line simultaneous start operation in which the two series of the previous stage are started simultaneously, and stopping the operation of the fan of the series of the heater that has failed based on the detection result A method of operating an emergency gas treatment apparatus characterized by
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