JP5986463B2

JP5986463B2 - 原子力発電所の換気空調設備

Info

Publication number: JP5986463B2
Application number: JP2012200151A
Authority: JP
Inventors: 泰紀菊地
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: JP2014055824A

Description

本発明は、廃止措置工事における原子力発電所等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、通常時原子力発電所の放射性物質が大気に飛散拡散することを抑制するために管理区域を負圧維持している。さらに、屋内で発生する汚染空気は中性能フィルタ等を設置した処理装置を通過させて主排気筒から屋外へ排気している。

しかしながら、原子力発電所が廃止措置工事を必要とする事象が発生した場合には、既設建屋の空調設備の運転が期待できない状況と考えられ、その場合、放射性物質の飛散拡散抑制のための機能が担保されなくなる。

したがって、既設設備の運転が期待できない場合、新たに原子力発電所の廃止措置工事および放射性物質を含む大気の影響を受ける周辺施設を追設（以下、カバー設備という）することになる。そのため、カバー設備内の換気空調設備は、飛散拡散の抑制および作業員の被爆低減を図る必要がある。そのため、カバー設備内の放射性物質を低減させるばかりでなく、屋内の汚染空気は放射性物質を低減させて屋外へ放出する必要がある。

また、原子力発電所等の廃止措置工事および放射性物質を含む大気の影響を受ける周辺施設内で人が活動する事を考慮する場合、新たに設置した施設内へ供給する換気空気の放射性物質の量を低減する必要がある。放射性物質の量とは、施設内で活動する人の体内および体外被ばくを低減することが可能な量のことであって、屋外の環境条件より低減する必要がある。

したがって原子力発電所の廃止措置工事にあたっては、被ばくを低減することを考慮したうえで、合理的な換気と空調の設備を開発する必要がある。

特開昭６１−２４５０８６号公報特開２０１０−９１３９５号公報

さて、所定期間を経過した原子力発電所は老朽化を理由に排炉のための廃止措置工事が行われる。廃止措置工事は使用済燃料プールを覆うように柱架構を格子状に組み、使用済燃料プールの真上にカバー設備を設置して燃料取り出し等の作業空間が建設される。そのため、カバー設備内で作業する作業員のために空調と換気を行うための設備が取り付けられる。

しかしながら、ファンを用いてカバー設備内と大気との間で空気の循環を行うことは、放射性物質が大気に放出される可能性が高くなるばかりでなく、カバー内で作業する作業員の被ばくという課題がある。したがって、カバー設備内で作業する作業者に可能な限り綺麗な空気を供給することが重要な課題となっている。

そこで本発明の目的は、大気中への放射性物質の放出を抑制するとともに、作業員の被ばく量を抑え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にある。

本発明の原子力発電所の換気空調設備は、上記目的を達成するために、原子炉建屋内の使用済燃料プールを覆うように建設された柱架構と、この柱架構に取り付けられたカバー設備と、このカバー設備の内部に形成された作業階と、前記柱架構の設置面となるヤード階とを備え、前記柱架構をボックス鋼で形成し、この柱架構の内部空間を空気の流通経路とするとともに、前記作業階の内部に露出する前記柱架構を給気ダクトと排気ダクトとし、前記給気ダクトを前記作業階の床面の片側に配置し、かつ、前記排気ダクトを前記作業階の天井の片側に配置し、前記作業階の給気ダクトと排気ダクトは対角線上に配置され、前記作業階の給気ダクトには給気口を複数設けるとともに、前記給気ダクトの前記ヤード階部分には外気取込み口を設け、前記排気ダクトには吸込口と排気口を複数設け、前記給気口と前記排気口は対角線上に配置され、前記排気ダクトはＴ字型であり、しかも、前記柱架構は空調設備を一体的に組み込んだモジュール構成となっており、前記外気取込み口から前記ヤード階付近の外気が取り込まれ、前記外気取込み口を介して前記給気ダクト内に取り込まれた外気は、前記作業階内に位置する前記給気ダクトの前記給気口から前記作業階に吐出され、かつ、前記作業階を循環した外気は、前記排気ダクトの前記吸込口によって取り込まれて前記排気口から屋外に排気されることを特徴とする。

本発明によれば、大気中への放射性物質の放出を抑制するとともに、作業員の被ばく量を抑え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ができる。

本発明に係る原子炉建屋と使用済燃料プールを覆う柱架構とカバー設備の斜視図である。本発明に係る原子炉建屋とカバー設備の断面図である。本発明に係る原子炉建屋とカバー設備の上面図である。本発明に係る原子炉建屋とカバー設備を柱架構側から見た図である。本発明に係るカバー設備を取り外した柱架構を斜め方向から見た斜視図である。本発明に係るカバー設備を取り外した柱架構を反斜め方向から見た斜視図である。本発明の効果を説明するための概略図である。本発明の効果を説明するための概略図である。本発明による空調設備のモジュール化を説明するための図である。図９をＡ方向から見た図である。

以下本発明の実施例について図を参照しながら説明する。

本発明は、カバー設備構成により実施例が異なる。

図１は原子炉建屋と使用済燃料プールを覆うカバーの斜視図である。

図１において、原子炉建屋１の内部には図示はしていないが原子炉ウエル（後述する）が設置されている。図示してはいないが原子炉ウエルの近傍には後述する使用済燃料プールが設置されており、この使用済燃料プールはカバー設備２で覆われている。このカバー設備２は格子状に組まれた柱架構（ボックス構）３の一部を覆って一つの部屋（以下、作業階という）を形成している。この作業階内で原子力発電所の廃止措置工事等が行われる。

図２は本発明に係る原子炉建屋とカバー設備の断面図である。

図３は本発明に係る原子炉建屋とカバー設備の上面図である。

図４は本発明に係る原子炉建屋とカバー設備を柱架構側から見た図である。

図２、図３、図４において、上述したように原子炉建屋１の内部には原子炉ウエル４が配置されている。原子炉ウエル４の近傍には使用済燃料プール５（略称：ＳＦＰ）が設置されている。使用済燃料プール５は格子状に組まれた柱架構３で覆われており、原子炉ウエブ４と使用済燃料プール５の真上部分は柱架構３ごとカバー設備２で覆われている。このカバー設備２は風雨を遮断し、隙間を低減し、中性能フィルタ等を備えた処理装置（図示せず）を備えている。この処理装置を汚染空気が通過することによりカバー設備内の放射性物質を大気に放出することを抑制している。

詳細は後述するが、柱架構３はカバー設備２によって形成された作業階の空調や換気のダクトとして利用する構成となっている。したがって、図に示すように、柱架構３は排気ダクト６と給気ダクト７となって構成されている。

排気ダクト６はクレーン支持用架構を兼ねており、このクレーン支持用架構によって支持された天井クレーン８がカバー設備２の作業階１０（オペフロともいう）に設置されている。また作業階１０には燃料取扱機９が設置されている。この燃料取扱機９によって使用済燃料プール５内に収納された燃料棒（図示せず）の取り出しが行われる。

天井クレーン８はキャスクの搬出入として使用するために、水平のガーダを移動するトロリによって構成されている。柱架構３の設置面（地表面）となるヤード階１１にはカバー設備２への給気設備（図示せず）が設置されている。

図５は本発明に係るカバー設備を取り外した柱架構を斜め方向から見た斜視図である。

図６は本発明に係るカバー設備を取り外した柱架構を反斜め方向から見た斜視図である。

図５、図６において、給気設備はカバー設備２内のヤード階１１に設置されることから、給気ダクト７はヤード階１１から作業階１０へ立ち上がっている。この給気ダクト７内のヤード階１１には、中性能フィルタ或いは高性能粒子フィルタを備えた給気処理装置１４が取り付けられている。この給気処理装置１４によって、給気される外気に浮遊する塵埃を除去している。

ところで、カバー設備２を構成する柱架構３はボックス鋼を使用することから、従来のダクト（ハゼ折等）に対して、ボックス鋼の内部空間を利用して給気ダクト７とすることができるし、排気ダクト６とすることもできる。また、給気口７ａは作業階１０の被ばく量を低減する必要があることから、作業階１０に近い柱架構３の内部空間を利用して給気ダクト７に設けられている。そのため、作業階１０の近い位置でフレッシュな外気を作業階１０内に供給することができるので作業階１０の汚染を最小限に抑えることができる。

給気ダクト７のヤード階１１の部分には外気取込み口７ｂが設けられ、この外気取込み口７ｂからヤード階１１付近のフレッシュな外気が取り込まれる。給気ダクト７内に取り込まれたフレッシュな外気は作業階１０内に位置する給気ダクト７の角部に取り付けられた給気口７ａより作業階１０に吐出される。作業階１０を循環した外気は作業階１０に面した排気ダクト６の角部に設けられた吸込口６ａによって取り込まれて排気口６ｂから屋外に排気される。勿論、屋外に排気される前には、図６に示すように排気ダクト６内の基礎部分に取り付けられた排気処理装置１５を通過させることによって放射性物質が低減された空気が外気に吐出されることになる。排気処理装置１５は中性能フィルタ或いは高性能粒子フィルタを備え、換気エリア内の空気中に浮遊する塵埃を除去している。

つまり、作業階１０を循環することによって暖められた外気は、作業階１０内を上昇することから、常温の空気を下(ヤード階１１部分)から給気し、作業階１０の床面の片隅にある給気口７ａから放出して、天井の片隅にある排気ダクト６の排気口６ｂから排気する。

図７は本発明の効果を説明するための概略図である。

図８は本発明の効果を説明するための概略図である。

図７、図８において、作業階１０に位置する給気ダクト７の給気口７ａと排気ダクト６の吸込口６ａは斜め方向となる対角線の位置関係となっている。そのため、図８に示すように、平行に給気する構成と比較すると対角線の配置は効率が良く換気を行うことができる。

このように本実施例によれば、排気ダクト６は作業階１０内での作業によって発生した熱による上昇気流を出きるだけ天井に近い位置で排気する必要があるため、給気ダクト７と対角線上の柱架構３を排気ダクト６とすることで、汚染空気を効率的に排気することができる。

また、本実施例では、作業階１０の床面部分に位置する給気ダクト７の給気口７ａと、この給気口７ａと対角線上の排気ダクト６の上方に排気口６ａ（図６に示す）を設置する構成とした。これにより、水蒸気等の発生により放射性物質の飛散が発生したとしても、処理装置で浄化してから放出するので、放射性物質が排気ダクト６から大気に放出されることはない。

このように本実施例によれば、使用済燃料プール５の上面に排気ダクト６を設置することで排気効率を上げ、カバー設備２内の気流を下から上へ導くことが可能となる。これは、排気ダクト６をＴ字型に変更したことで、従来の十文字ダクトの機能を維持しながら物量を低減し、カバー設備２の空間の排気をスムーズに行うことが可能となったものである。

また、排気処理設備はヤード階１１に設置されることから、排気は給気と同様にヤード階１１まで下げることになる。また、汚染空気をできるだけ高所から放出することが必要であることから、フィルタ装置で処理された空気を再び柱架構３の内部空間を使って立ち上げて排気口６ｂから排気するようにした。

これにより、本実施例によれば、作業階１０の換気効果を向上させることによって、作業者の被ばくを低下し、放射性物質による大気への影響を低減させることができる。

図９は本発明による空調設備のモジュール化を説明するための図である。

図１０は図９をＡ方向から見た図である。

図９、図１０において、カバー設備２の柱架構３は、大型クレーン１３で吊り下げられて搬送される。搬送される柱架構３には、既に複数台のローカルクーラ１２が搭載されている。ローカルクーラ１２と柱架構３の取り付けは、ローカルクーラ１２のベースと柱架構３を溶接等によって取り付けられている。勿論、ローカルクーラ１２と柱架構３とは、大型クレーン１３による搬送や地震に備え、転倒防止は十分に実施しておく必要がある。

また、ローカルクーラ１２の配置は、大型クレーン１３による吊り下げ搬送を考慮し、左右均等に配置しておく必要がある。これは、複数台のローカルクーラ１２を一度に据付けることで、作業効率を上げ、工程およびコスト削減の効果を図るためである。

このように本実施例によれば、１０に示すように、あらかじめローカルクーラ１２が一体に組み込まれた柱架構３を、大型クレーン１３を使って組み立てるようになっているため、作業階１０建設時間を大幅に短縮することができ。

以上のごとく本発明によれば、原子力発電所の廃止措置工事および放射性物質を含む大気の影響を受ける周辺施設、例えばカバー設備を設置する際、高線量下の作業となることから、作業員の被ばく量を充分抑えることができる。

また、原子力発電所の廃止措置工事および放射性物質を含む大気の影響を受ける周辺施設、例えばカバー設備の作業床において、放射性物質の汚染、例えばプール面からの放射性物質の蒸発がある場合、カバー内の気流を統一する事で、効率よく給気排気を実施することができる。

さらに、原子力発電所の廃止措置工事および放射性物質を含む大気の影響を受ける周辺施設、例えばカバー設備を設置する際、高線量下の作業となることから、作業員の被ばく量を充分抑えることができる。

一方、ローカルクーラ１２で構成される空調機器を、カバー設備２の建築部材である柱架構３にあらかじめ据付けて簡易モジュール化することによって、屋外作業の短縮が見込まれ、作業員の被ばく抑制およびカバー設備の建設コストを低減することが出来る。

１…原子炉建屋、
２…カバー設備、
３…柱架台、
４…原子炉ウエル、
５…使用済燃料プール、
６…排気ダクト、
６ａ…吸込口、
６ｂ…排気口、
７…給気ダクト、
７ａ…給気口、
７ｂ…外気取込み口、
８…天井クレーン、
９…燃料取扱機、
１０…作業階、
１１…ヤード階、
１２…ローカルクーラ、
１３…大型クレーン、
１４…給気処理装置
１５…排気処理装置。

Claims

原子炉建屋内の使用済燃料プールを覆うように建設された柱架構と、この柱架構に取り付けられたカバー設備と、このカバー設備の内部に形成された作業階と、前記柱架構の設置面となるヤード階とを備え、
前記柱架構をボックス鋼で形成し、この柱架構の内部空間を空気の流通経路とするとともに、
前記作業階の内部に露出する前記柱架構を給気ダクトと排気ダクトとし、前記給気ダクトを前記作業階の床面の片側に配置し、かつ、前記排気ダクトを前記作業階の天井の片側に配置し、
前記作業階の給気ダクトと排気ダクトは対角線上に配置され、前記作業階の給気ダクトには給気口を複数設けるとともに、前記給気ダクトの前記ヤード階部分には外気取込み口を設け、前記排気ダクトには吸込口と排気口を複数設け、
前記給気口と前記排気口は対角線上に配置され、前記排気ダクトはＴ字型であり、しかも、前記柱架構は空調設備を一体的に組み込んだモジュール構成となっており、
前記外気取込み口から前記ヤード階付近の外気が取り込まれ、前記外気取込み口を介して前記給気ダクト内に取り込まれた外気は、前記作業階内に位置する前記給気ダクトの前記給気口から前記作業階に吐出され、かつ、前記作業階を循環した外気は、前記排気ダクトの前記吸込口によって取り込まれて前記排気口から屋外に排気されることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。