JP6165587B2 - ブローアウトパネル開放装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧力や負圧などを扱う機械設備や配管設備などにおいて、短時間での圧力上昇に対応する用途や圧力逃がし弁の動作不良時の安全確保などに用いられるブローアウトパネルに関するものであり、特に、原子力発電設備などにおいて水素が建屋に充満して爆発の危険が高まったときなどに、建屋内圧が低くても人為的な操作によってブローアウトパネルを開放して排気できるようにしたブローアウトパネル開放装置に関するものである。

従来、原子力発電所の原子炉建屋などにおいて、主蒸気管等の破断に伴う原子炉建屋内部の圧力を逃すための安全設備としてブローアウトパネルが用いられている（例えば、特許文献１または２を参照）。このブローアウトパネルは通常、図９に示すように、原子炉建屋内部の圧力を逃すために原子炉建屋の外壁上部に設けられた開口を覆うパネルとして構成されている。このブローアウトパネルを開放する原理は、原子炉建屋内部の圧力上昇によりパネルを固定している部品が塑性変形を起こし原子炉建屋外部へ落下することで、開口を開放状態にするものである。

原子炉建屋の破壊に至るシビアアクシデントへの対策として様々な緊急安全対策の一環としてブローアウトパネルを人為的に開放させるためのブローアウトパネル開放装置が必要であるとの結論に至っているが、これまでにそのような装置は存在していない。

特開２０１１−１７５９１号公報 特開２００９−１２１９１７号公報

ところで、上記の原子力発電所用のブローアウトパネル開放装置としては、以下の（１）〜（３）に示すような原子力発電所特有の条件を満たすことが要求される。
（１）全電源喪失状態を想定し、動力を用いずに開放させる必要がある。
（２）ブローアウトパネルの設置位置が原子炉建屋上部にあり地上からの高さが高いため、遠隔からの操作により開放させる必要がある。
（３）原子炉建屋内部への機器等の設置は困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、全電源喪失状態でも遠隔からブローアウトパネルを開放でき、設置に際しては建屋外部から施工することができるブローアウトパネル開放装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るブローアウトパネル開放装置は、建物の壁面に開けた開口を覆うように設けられるブローアウトパネルを開放するためのブローアウトパネル開放装置であって、前記壁面の外側に設けられ、前記ブローアウトパネルを補強するフレームと、前記フレームの少なくとも一部を前記壁面から離れる向きに動かすことで、前記フレームを介して前記ブローアウトパネルを前記開口から外して開放するフレーム移動手段とを備え、前記フレーム移動手段を遠隔操作可能に構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置は、上述した発明において、前記フレーム移動手段を油圧ジャッキで構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置は、上述した発明において、油圧配管を介して前記油圧ジャッキと接続し、前記油圧ジャッキを遠隔から作動させる手動式の油圧ポンプをさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置は、上述した発明において、前記フレームの下部と前記壁面との間に設けた方杖をさらに備え、前記フレーム移動手段により動かされる前記フレームが、前記方杖を略回転中心として回動するように構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置は、上述した発明において、複数の前記フレーム移動手段による前記フレームの動きを同調させるための同調手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に係るブローアウトパネル開放装置によれば、建物の壁面に開けた開口を覆うように設けられるブローアウトパネルを開放するためのブローアウトパネル開放装置であって、前記壁面の外側に設けられ、前記ブローアウトパネルを補強するフレームと、前記フレームの少なくとも一部を前記壁面から離れる向きに動かすことで、前記フレームを介して前記ブローアウトパネルを前記開口から外して開放するフレーム移動手段とを備え、前記フレーム移動手段を遠隔操作可能に構成したので、仮に原子力災害等のトラブルによって全電源喪失状態に陥った場合でも、遠隔操作によってフレームを動かしてブローアウトパネルを開口から開放することができる。また、ブローアウトパネルの設置位置が建屋外壁上部などの高所にあっても、遠隔操作によってブローアウトパネルを開放することができる。さらに、開放に必要なフレームおよびフレーム移動手段は、建屋の外側からのみの工事で設置することができる。したがって、本発明によれば、全電源喪失状態でも遠隔からブローアウトパネルを開放でき、設置に際しては建屋外部から施工することが可能なブローアウトパネル開放装置を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置によれば、上述した発明において、前記フレーム移動手段を油圧ジャッキで構成したので、仮に原子力災害等のトラブルによって全電源喪失状態に陥った場合でも、電源による動力を用いずに、油圧ジャッキへの遠隔操作によってフレームを動かしてブローアウトパネルを開口から人為的に開放することができる。また、ブローアウトパネルの設置位置が建屋外壁上部などの高所にあっても、油圧ジャッキへの遠隔操作によってブローアウトパネルを開放することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置によれば、上述した発明において、油圧配管を介して前記油圧ジャッキと接続し、前記油圧ジャッキを遠隔から作動させる手動式の油圧ポンプをさらに備えるので、上記の効果に加え、手動式の油圧ポンプに対して操作を行うことで、遠く離れた場所からでも油圧配管を介して油圧ジャッキを遠隔操作することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置によれば、上述した発明において、前記フレームの下部と前記壁面との間に設けた方杖をさらに備え、前記フレーム移動手段により動かされる前記フレームが、前記方杖を略回転中心として回動するように構成したので、上記の効果に加え、フレームを介してブローアウトパネルをスムーズに開放することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置によれば、上述した発明において、複数の前記フレーム移動手段による前記フレームの動きを同調させるための同調手段をさらに備えるので、上記の効果に加え、ブローアウトパネルを開放操作する際にブローアウトパネルを均等な変位状態にて押し出すことができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係るブローアウトパネル開放装置の実施例を示す閉塞時の概略正面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った鉛直断面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った水平断面図である。 図４は、本発明に係るブローアウトパネル開放装置の実施例を示す開放時の鉛直断面図である。 図５は、図４のＣ−Ｃ線に沿った水平断面図である。 図６は、本発明に係るブローアウトパネル開放装置とその操作室のレイアウト例を示す側面図である。 図７は、本発明に係るブローアウトパネル開放装置の操作室の平面図である。 図８は、本発明に係るブローアウトパネル開放装置の操作室の断面図である。 図９は、従来のブローアウトパネルの設置状況の一例を示す外観写真図である。

以下に、本発明に係るブローアウトパネル開放装置の実施の形態について、原子力発電所の原子炉建屋の外壁上部に設けられた開口を覆うブローアウトパネルに適用する場合を例にとり、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１、図２および図３に示すように、原子炉建屋２（建物）の外壁上部の鉛直な壁面４には開口６が設けられ、この開口面内には開口６を覆うように矩形板状のブローアウトパネル８が設けられる。本発明に係るブローアウトパネル開放装置１０は、このブローアウトパネル８を人為的に開放するためのものであって、壁面４よりも外側に設けられ、ブローアウトパネル８を補強するフレームとしての加力フレーム１２と、加力フレーム１２の少なくとも一部を壁面４から離れる向きに動かす油圧ジャッキ１４とを備える。

加力フレーム１２は、各３つの第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃと鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃと第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃとを略井桁状に組み合わせて正面視で格子状に構成したものである。ここで、第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、ブローアウトパネル８の外側の上下端およびその中間においてそれぞれ横方向に延設したフレーム材である。鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃの外側に交差するようにして、ブローアウトパネル８の左右端およびその中間においてそれぞれ縦方向に延設したフレーム材である。第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃの外側に交差するようにして、ブローアウトパネル８の上下端およびその中間においてそれぞれ横方向に延設したフレーム材である。したがって、第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃと第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃは正面視でそれぞれ重なるように配置される。

ただし、フレーム材のうち最も外側に配置される第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、左右方向の長さが第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃのそれよりも長くなっており、左右両端の内側面（後側面）２１は油圧ジャッキ１４配置用のスペースを確保して壁面４に対向している。また、第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、各フランジ面が正面を向いたＨ形鋼で構成されており、各Ｈ形鋼はそれぞれ所定間隔に配置されたリブプレート２２で補強されている。左右両端の鉛直材１８ａ、１８ｃと第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの間もリブプレート２４で補強されている。ブローアウトパネル８および第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃおよび第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、それぞれボルトや溶接等により固定される。なお、上端の第一水平材１６ａの上面と、その上方の壁面４とには吊り治具２６、２８が設けてあり（図２を参照）、これら吊り治具２６、２８間は図示しない弛んだチェーン等によって連係され、ブローアウトパネル開放時に外側に押し出された加力フレーム１２が地上へ自由落下するのを防ぐようになっている。

また、加力フレーム１２の最下部と開口６の下の壁面４との間には方杖３０が設けてある。方杖３０は、側面視で略Ｌ字形状の板状の部材であり、一端３０ａは壁面４にボルト等で固定されたプレート３２に固定され、他端３０ｂは鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃの下端に当接している。ここで、図４および図５に示すように、油圧ジャッキ１４を押し出すことによるブローアウトパネル開放時には、重量物であるＨ形鋼からなる加力フレーム１２によって外側への転倒モーメントが増加するが、これに対しては方杖３０で受けることとなる。すなわち、ブローアウトパネル開放時に方杖３０と鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃの下端との当接部分が略回転中心となって加力フレーム１２を回動させ、加力フレーム１２を介してブローアウトパネル８をスムーズに開放することができる。

油圧ジャッキ１４は、図１〜図３に示すように、加力フレーム１２に加力することで、加力フレーム１２を介してブローアウトパネル８を開口６から外して開放するフレーム移動手段として機能するものであり、各第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃの左右の突出部分と原子炉建屋外壁との間、すなわち左右両端の後側面２１に対向する壁面４に突設される（全部で６箇所）。油圧ジャッキ１４は、壁面４にプレート３４を介して後端が固定され、水平方向に延在するシリンダ１４ａと、このシリンダ１４ａの前端から水平方向に出没自在に挿入配置されたピストンロッド１４ｂと、図示しないジャッキ室とを有する。ピストンロッド１４ｂの前端は第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃの左右両端の後側面２１に対向している。この構成において、図４および図５に示すように、作動油がジャッキ室（不図示）に供給されるとピストンロッド１４ｂがシリンダ１４ａから突出し、第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃを介して加力フレーム１２を前方ないし外側（壁面から離れる向き）に押し出すことによって、ブローアウトパネル８を開放することができる。

本発明によれば、上記の加力フレーム１２および油圧ジャッキ１４の機構により、本発明の開放装置１０の設置およびブローアウトパネル８の改造には原子炉建屋２の外部からのみの工事で済ませることができる。

ところで、上記の油圧ジャッキ１４は、図６に示すように、油圧配管３６を介して建屋２から離れた場所に配置されている操作室３８の内部に設置された油圧ポンプ４０に接続されている。油圧ポンプ４０は、ブローアウトパネル８を開放するための油圧ジャッキ１４を作動するものであり、動力を用いない手動式のものである。この油圧ポンプ４０から油圧ジャッキ１４のジャッキ室に油圧配管３６を介して作動油を供給することで、ブローアウトパネル位置の油圧ジャッキ１４を、離れた場所から遠隔操作にて作動させることが可能である。

図７および図８に示すように、操作室３８は、波型スレート屋根４２とシャッター４４と引違戸４６と引違窓４８とを有する直方体状の部屋であり、その出入り口周囲には階段５０が設けてある。操作室３８の内部の床上中央には、操作架台５２と嵩上架台５４が設けられ、嵩上架台５４には手動式の油圧ポンプ４０およびバルブブロック５６が据え付けてある。操作室３８の片隅にはストップバルブ５８が設けてある。油圧ポンプ４０、バルブブロック５６、ストップバルブ５８は、使用する油圧ジャッキ１４の台数に応じた台数としてある（図の例では６台）。

ここで、ブローアウトパネル８を開放操作する際にブローアウトパネル８（または加力フレーム１２）を均等な変位状態にて押し出すためには、加力フレーム１２の周囲に設けた６台の油圧ジャッキ１４の伸長速度を同調させる必要がある。そこで、各油圧ポンプ４０に備わる操作レバー６０を、同調手段としてのレバー連結棒６２によって連結することで、レバー操作時における各油圧ポンプ４０からの吐出油量を同調させるようにしている。手動式の油圧ポンプ４０と油圧ジャッキ１４は油圧配管３６によって接続されているので、遠く離れた場所からでも油圧配管３６を介して油圧ジャッキ１４を同調して遠隔操作することができる。

上記構成の動作および作用について説明する。
図６〜図８に示すように、建屋２から離れた操作室３８の油圧ポンプ４０の操作レバー６０を操作すると、油圧配管３６を介して作動油が各油圧ジャッキ１４のジャッキ室に同調して供給される。これにより、図４および図５に示すように、各油圧ジャッキ１４のピストンロッド１４ｂが伸張して加力フレーム１２の第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃの左右両端側を前方に押し出す。重量物である加力フレーム１２が前方に変位することで、方杖３０周りの転倒モーメントが増大し、加力フレーム１２に固定されたブローアウトパネル８が方杖３０を略回転中心として回動し、やがて重力の作用により下方に脱落する。これにより、ブローアウトパネル８に覆われていた開口６が開放される。

したがって、本発明のブローアウトパネル開放装置１０によれば、仮に原子力災害等のトラブルによって全電源喪失状態に陥った場合でも、電源による動力を用いずに、手動式の油圧ポンプ４０による油圧ジャッキ１４への遠隔操作で加力フレーム１２を動かすことで、ブローアウトパネル８を開口６から人為的に開放することができる。また、ブローアウトパネル８の設置位置が建屋外壁上部などの高所にあっても、油圧ジャッキ１４への遠隔操作によってブローアウトパネル８を開放することができる。さらに、開放に必要な加力フレーム１２および油圧ジャッキ１４は、建屋２の外側からのみの工事で設置することができる。このため、本発明によれば、全電源喪失状態でも遠隔からブローアウトパネルを開放でき、その設置に際しては建屋外部から施工することが可能なブローアウトパネル開放装置を提供することができる。

なお、上記の実施の形態において、加力フレーム１２を、各３つの第一水平材１６ａ、１６ｂ、１６ｃと鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃと第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃとを略井桁状に組み合わせて正面視で格子状に構成したものとして説明したが、これに限るものではなく、これ以外の本数、配置形態、構造であってももちろん構わない。例えば、各２つ、あるいは各４つ以上の第一水平材と鉛直材と第二水平材とを略井桁状に組み合わせて加力フレームを形成してもよいし、各材を互いに異なる本数で構成してもよい。また、第一水平材と鉛直材と第二水平材との組み合わせに限らず、斜材を用いたフレームや、あらかじめ四角枠状に加工されたフレームを用いてもよい。このようにしても、本発明と同様な効果を奏することができる。

また、上記の実施の形態において、油圧ジャッキ１４を各第二水平材２０ａ、２０ｂ、２０ｃの左右両端側の後側面２１に配置した場合について説明したが、これに限るものではなく、上端の第二水平材２０ａの左右両端側に対してのみ配置してもよいし、下端の第二水平材２０ｃの左右両端側に配置する油圧ジャッキ１４のみを省略してもよい。また、加力フレーム１２の鉛直材１８ａ、１８ｂ、１８ｃの上部を壁面４に対向するように延長して、ここに油圧ジャッキ１４を配置してもよい。このようにしても、本発明と同様な効果を奏することができる。

また、上記の実施の形態において、フレーム移動手段を油圧ジャッキ１４で構成した場合を例にとり説明したが、これに限るものではない。すなわち、動力を用いることなく、加力フレーム１２の少なくとも一部を壁面４から離れる向きに動かすことで、加力フレーム１２を介してブローアウトパネル８を開口６から外して開放することが可能で、しかも遠隔操作可能なものであれば如何なる作動機構のものでもよく、例えば、油以外の液体作動式のジャッキあるいは空気作動式のジャッキであってもよい。または、ボールねじなど機械式並進機構を用いてもよい。このようにしても、本発明と同様な効果を奏することができる。

以上説明したように、本発明に係るブローアウトパネル開放装置によれば、建物の壁面に開けた開口を覆うように設けられるブローアウトパネルを開放するためのブローアウトパネル開放装置であって、前記壁面の外側に設けられ、前記ブローアウトパネルを補強するフレームと、前記フレームの少なくとも一部を前記壁面から離れる向きに動かすことで、前記フレームを介して前記ブローアウトパネルを前記開口から外して開放するフレーム移動手段とを備え、前記フレーム移動手段を遠隔操作可能に構成したので、仮に原子力災害等のトラブルによって全電源喪失状態に陥った場合でも、遠隔操作によってフレームを動かしてブローアウトパネルを開口から開放することができる。また、ブローアウトパネルの設置位置が建屋外壁上部などの高所にあっても、遠隔操作によってブローアウトパネルを開放することができる。さらに、開放に必要なフレームおよびフレーム移動手段は、建屋の外側からのみの工事で設置することができる。したがって、本発明によれば、全電源喪失状態でも遠隔からブローアウトパネルを開放でき、設置に際しては建屋外部から施工することが可能なブローアウトパネル開放装置を提供することができる。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置によれば、上述した発明において、前記フレーム移動手段を油圧ジャッキで構成したので、仮に原子力災害等のトラブルによって全電源喪失状態に陥った場合でも、電源による動力を用いずに、油圧ジャッキへの遠隔操作によってフレームを動かしてブローアウトパネルを開口から人為的に開放することができる。また、ブローアウトパネルの設置位置が建屋外壁上部などの高所にあっても、油圧ジャッキへの遠隔操作によってブローアウトパネルを開放することができる。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置によれば、上述した発明において、油圧配管を介して前記油圧ジャッキと接続し、前記油圧ジャッキを遠隔から作動させる手動式の油圧ポンプをさらに備えるので、上記の効果に加え、手動式の油圧ポンプに対して操作を行うことで、遠く離れた場所からでも油圧配管を介して油圧ジャッキを遠隔操作することができる。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置によれば、上述した発明において、前記フレームの下部と前記壁面との間に設けた方杖をさらに備え、前記フレーム移動手段により動かされる前記フレームが、前記方杖を略回転中心として回動するように構成したので、上記の効果に加え、フレームを介してブローアウトパネルをスムーズに開放することができる。

また、本発明に係る他のブローアウトパネル開放装置によれば、上述した発明において、複数の前記フレーム移動手段による前記フレームの動きを同調させるための同調手段をさらに備えるので、上記の効果に加え、ブローアウトパネルを開放操作する際にブローアウトパネルを均等な変位状態にて押し出すことができる。

以上のように、本発明に係るブローアウトパネル開放装置は、高圧力や負圧などを扱う機械設備や配管設備などにおいて、短時間での圧力上昇に対応する用途や圧力逃がし弁の動作不良時の安全確保などに用いられるブローアウトパネルに有用であり、特に、原子力発電設備において水素が建屋に充満して爆発の危険が高まったときなどに、建屋内圧が低くても人為的な操作によってブローアウトパネルを開放して排気するのに適している。

２ 原子炉建屋（建物）
４ 壁面
６ 開口
８ ブローアウトパネル
１０ ブローアウトパネル開放装置
１２ 加力フレーム（フレーム）
１４ 油圧ジャッキ（フレーム移動手段）
１４ａ シリンダ
１４ｂ ピストンロッド
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 第一水平材
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 鉛直材
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 第二水平材
２１ 左右両端の内側面（後側面）
２２，２４ リブプレート
２６，２８ 吊り治具
３０ 方杖
３０ａ 一端
３０ｂ 他端
３２，３４ プレート
３６ 油圧配管
３８ 操作室
４０ 油圧ポンプ
４２ 波型スレート屋根
４４ シャッター
４６ 引違戸
４８ 引違窓
５０ 階段
５２ 操作架台
５４ 嵩上架台
５６ バルブブロック
５８ ストップバルブ
６０ 操作レバー
６２ レバー連結棒（同調手段）

Claims (4)

1. 建物の壁面に開けた開口を覆うように設けられるブローアウトパネルを開放するためのブローアウトパネル開放装置であって、
   前記壁面の外側に設けられ、前記ブローアウトパネルを補強するフレームと、
   前記フレームの少なくとも一部を前記壁面から離れる向きに動かすことで、前記フレームを介して前記ブローアウトパネルを前記開口から外して開放するフレーム移動手段と、
   前記フレームの下部と前記壁面との間に設けた方杖とを備え、
   前記フレーム移動手段を遠隔操作可能に構成するとともに、前記フレーム移動手段により動かされる前記フレームが、前記方杖を略回転中心として回動するように構成したことを特徴とするブローアウトパネル開放装置。
2. 前記フレーム移動手段を油圧ジャッキで構成したことを特徴とする請求項１に記載のブローアウトパネル開放装置。
3. 油圧配管を介して前記油圧ジャッキと接続し、前記油圧ジャッキを遠隔から作動させる手動式の油圧ポンプをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のブローアウトパネル開放装置。
4. 複数の前記フレーム移動手段による前記フレームの動きを同調させるための同調手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のブローアウトパネル開放装置。