JP6803786B2 - 格納容器保全設備 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉圧力容器を格納する格納容器の安全を確保するための格納容器保全設備に関する。

従来、原子力設備（原子力プラント）におけるシビアアクシデントを想定した対策として、原子力設備のベントと、水素および放射性物質の封じ込めシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、格納容器に故障または事故時に圧力を逃がすためのベント配管が接続され、このベント配管には、ベント流に含まれている水素を酸素により蒸気に転換する触媒式再結合器と、ベント流からエアロゾルを分離するための湿式洗浄機または乾式フィルタと、ベント流に含まれている放射性希ガスを封じ込める複数の吸着塔とが接続されている。そして、吸着塔の少なくとも１つをベント流から切り離してフラッシング運転をし、吸着塔に蓄積された放射性希ガスがフラッシング媒体により格納容器にフィードバックされる技術が開示されている。

特許文献１の発明は、フラッシング運転により、吸着塔に蓄積された放射性希ガスを格納容器にフィードバックしているため、事故等のあった格納容器の原子炉を廃炉にする場合、格納容器に放射性希ガスが存在することにより、廃炉作業を妨げるといった問題がある。

特表２０１６−５２１８４３号公報

上述した問題を解消するために、格納容器の外部に排気配管を介して格納容器と連結された希ガス貯留タンクを設け、この希ガス貯留タンク内に放射性希ガスを該格納容器とは別に封じ込めて貯留する構成が検討されている。しかしながら、この種の構成では、希ガス貯留タンクには、格納容器から放射性希ガスや蒸気を含むガスが導入されるため、このガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることが要求される。

本発明は上述した課題を解決するものであり、希ガス貯留タンク内に導入したガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮できる格納容器保全設備を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る格納容器保全設備は、炉心を収容する原子炉圧力容器を気密状態で格納する格納容器の内部のガスから放射性よう素や粒子状の放射性物質を除去するフィルタユニットと、フィルタユニットに接続されて格納容器の外部に引き出されて設けられた排気配管と、格納容器の外部で排気配管に接続され、フィルタユニットを通過したガス中の放射性希ガスを貯留する希ガス貯留タンクと、希ガス貯留タンクの内部上方に配置され、該希ガス貯留タンクの内部に散水してガス中の蒸気を凝縮させる散水部と、希ガス貯留タンクの内部に貯留された凝縮水の水面と散水部との間の気相に配置され、該希ガス貯留タンクの内部にガスを分散させて導入するガス導入部と、を備える。

この格納容器保全設備によれば、フィルタユニットにより放射性よう素や粒子状の放射性物質が除去されたガスは、格納容器から排気配管を通して外部に送り出されて希ガス貯留タンクに送られる。希ガス貯留タンクでは、希ガス貯留タンクの内部上方に配置され、該希ガス貯留タンクの内部に散水してガス中の蒸気を凝縮させる散水部と、希ガス貯留タンクの内部に貯留された凝縮水の水面と散水部との間の気相に配置され、該希ガス貯留タンクの内部にガスを分散させて導入するガス導入部とが設けられているため、このガス導入部から導入されたガスは、希ガス貯留タンクの一部に偏ることが抑制され、ほぼ均等に希ガス貯留タンク内に分散される。このため、希ガス貯留タンクに導入されたガスが熱により偏流することが抑制され、散水部からの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。従って、例えば、凝縮水を希ガス貯留タンクの外部に排出することで、希ガス貯留タンクの内部に放射性希ガスを封じ込めることができる。また、ガス導入部は、希ガス貯留タンクにおける凝縮水の水面と散水部との間の気相に配置されるため、該ガス導入部を凝縮水の液相に配置するものと比べて、静水頭分の圧力損失を低減できるため、その分、容量の小さな希ガス貯留タンクで所望のガスの充填圧力を確保できる。

また、上述した構成において、ガス導入部は、ガスが噴出する複数の孔部が形成された多孔配管を複数備え、これら複数の多孔配管が水平方向に所定間隔で並設されて構成されることが好ましい。

この構成によれば、簡素な構成で、希ガス貯留タンクの内部にガスをほぼ均等に導入することができ、散水部からの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。

また、孔部は、希ガス貯留タンクの内部の下方に向けて形成されていることが好ましい。この構成によれば、希ガス貯留タンクに導入されたガスは、孔部を通じて下方に噴出されるため、散水部からの散水の流れが阻害されることを抑制できる。このため、希ガス貯留タンクでガスと水とを効果的に接触させて、ガスに含まれる蒸気を効率よく凝縮させることができる。

また、孔部は、希ガス貯留タンクの内部における所定の水平面上に分散して配置されることが好ましい。この構成によれば、希ガス貯留タンクの内部にガスをほぼ均等に導入することができ、散水部からの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。

また、希ガス貯留タンクの凝縮水を格納容器に送る凝縮水送出部と、希ガス貯留タンクにおける凝縮水の水位を検出する水位検出部と、検出した凝縮水の水位が、ガス導入部よりも下方の所定の高さ位置を上回った場合に、凝縮水送出部を動作させて凝縮水の水位を調整する水位調整部と、を備えてもよい。

この構成によれば、水位調整部が凝縮水の水位をガス導入部よりも下方に維持するため、凝縮水の水位上昇による圧力損失を低減でき、所望のガスの充填圧力を保持することができる。

また、希ガス貯留タンクと並列して格納容器の外部で排気配管に接続された凝縮水貯留タンクと、凝縮水貯留タンクの内部上方に配置され、該凝縮水貯留タンクの内部に散水してガス中の蒸気を凝縮させる散水部と、凝縮水貯留タンクの内部に貯留された凝縮水の水面と散水部との間の気相に配置され、該凝縮水貯留タンクの内部にガスを分散させて導入するガス導入部と、を備えてもよい。

この構成によれば、希ガス貯留タンクの内部に放射性希ガスを封じ込めた後、凝縮水貯留タンクには、放射性希ガスを含まず蒸気を含むガスがガス導入部を通じて導入される。このガスは、凝縮水貯留タンクの一部に偏ることが抑制され、ほぼ均等に凝縮水貯留タンク内に分散される。このため、凝縮水貯留タンクに導入されたガスの偏流が抑制され、散水部からの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。従って、格納容器の内部の圧力の上昇を低減することができる。この結果、格納容器の内部の放射性希ガスを格納容器とは別に封じ込め、かつ格納容器の内部の圧力を低下させることができる。

本発明によれば、希ガス貯留タンクに導入されたガスの熱による偏流を抑制でき、散水部からの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の制御系のブロック図である。 図３は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の動作図である。 図４は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の動作図である。 図５は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の動作図である。 図６は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の動作図である。 図７は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の動作図である。 図８は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の動作図である。 図９は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備の動作図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る第一貯留タンク（希ガス貯留タンク）の内部構造を示す縦断面模式図である。 図１１は、第一貯留タンクの内部構造を示す横断面模式図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備における第一貯留部の容量を設定するための説明図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る格納容器保全設備における第一貯留部の容量を設定するためのグラフである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る格納容器保全設備の構成図である。図１において、格納容器１００は、原子力設備において、炉心である複数の燃料集合体を密閉状態で収容する原子炉圧力容器１０１を格納するものである。原子力設備では、原子炉圧力容器１０１にて加熱された高温・高圧の水の熱を利用して水蒸気（以下、単に蒸気と記載する）を発生させ、この蒸気で格納容器１００の外部に設けられた蒸気タービンを駆動して発電に供する。格納容器１００は、岩盤などの堅固な地盤上に立設され、鉄筋コンクリートなどにより堅牢に形成されていることで、内部に所定容量の凝縮性ガスである蒸気および空気、放射性希ガスなどの非凝縮性ガスを含むガスを所定圧力の範囲で封じ込めることが可能に構成されている。

本実施形態の格納容器保全設備５０は、炉心が損傷して原子炉圧力容器１０１から溶融炉心が流出する過酷事象であるシビアアクシデント時において格納容器１００の安全を確保するものである。格納容器保全設備５０は、格納容器圧力検出部１と、フィルタユニット２と、排気配管３と、第一貯留部（希ガス貯留部）１１と、第一冷却部１２と、第一凝縮水送出部１３と、第一貯留部水位検出部１４と、第一貯留部圧力検出部１５と、第二貯留部（凝縮水貯留部）２１と、第二冷却部２２と、第二凝縮水送出部２３と、第二貯留部水位検出部２４と、第二貯留部圧力検出部２５と、排気部３１と、を有する。

フィルタユニット２は、本実施形態において格納容器１００の内部に設けられている。フィルタユニット２は、ガスに含まれる放射性よう素や粒子状の放射性物質を捕捉するフィルタがケーシングの内部に設けられている。このフィルタユニット２は、ケーシングの内部に格納容器１００の内部のガスを通過させることで、フィルタによりガス中の放射性よう素や粒子状の放射性物質を除去する。ただし、キセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）のような放射性希ガス、蒸気や空気はフィルタで捕捉できないためケーシングを通過する。従って、フィルタユニット２は、放射性よう素や粒子状の放射性物質を捕捉して除去する一方で、凝縮性ガスである蒸気および空気、放射性希ガスなどの非凝縮性ガスを含むガスを通過させる。

排気配管３は、フィルタユニット２に接続され、端部が格納容器１００の外部に引き出されて設けられている。排気配管３は、その途中に、格納容器１００の内部において排気開閉弁３Ａが設けられていると共に、格納容器１００の外部に引き出された部分において排気開閉弁３Ｂが設けられている。排気開閉弁３Ａ，３Ｂは、開動作により排気配管３を開放し、閉動作により排気配管３を閉塞する。また、排気開閉弁３Ａ，３Ｂは、自動弁であり、開信号の入力により開動作する一方、閉信号の入力により閉動作する。従って、排気開閉弁３Ａ，３Ｂが開動作して排気配管３が開放されることで、格納容器１００の内部のガスはフィルタユニット２を経て格納容器１００の外部に排出される。また、排気開閉弁３Ａ，３Ｂのいずれかが閉動作して排気配管３が閉塞されることで、格納容器１００の内部のガスは格納容器１００の外部に排出されず留まる。排気開閉弁３Ａ，３Ｂは、格納容器１００を内部および外部から隔離する隔離弁として機能する。

第一貯留部１１は、フィルタユニット２を通過したガスに含まれる放射性希ガスや空気などの非凝縮性ガスを貯留する。第一貯留部１１は、第一貯留配管１１Ａと、第一貯留タンク（希ガス貯留タンク）１１Ｂと、第一貯留開閉弁１１Ｃと、を有している。

第一貯留配管１１Ａは、排気配管３が格納容器１００の外部に引き出された端部に接続されている。第一貯留配管１１Ａの終端には、第一貯留タンク１１Ｂの内部に配置されて、第一貯留タンク１１Ｂ内にガスを導入するガス導入部（後述する）が設けられている。第一貯留タンク１１Ｂは、容量が変化することのない密閉容器である。

第一貯留開閉弁１１Ｃは、第一貯留配管１１Ａの途中に設けられ、開動作により第一貯留配管１１Ａを開放し、閉動作により第一貯留配管１１Ａを閉塞する。また、第一貯留開閉弁１１Ｃは、自動弁であり、開信号の入力により開動作する一方、閉信号の入力により閉動作する。また、第一貯留開閉弁１１Ｃは、自動弁ではなくてもよい。従って、第一貯留開閉弁１１Ｃが開動作して第一貯留配管１１Ａが開放されることで、排気配管３を介して格納容器１００の内部から排出されたガスが第一貯留タンク１１Ｂに送られる。また、第一貯留開閉弁１１Ｃが閉動作して第一貯留配管１１Ａが閉塞されることで、排気配管３を介して格納容器１００の内部から排出されたガスは第一貯留タンク１１Ｂには送られない。

第一冷却部１２は、第一貯留タンク１１Ｂ内に流入したガスを冷却して該ガスに含まれる蒸気（凝縮性ガス）を凝縮させるものである。第一冷却部１２は、循環配管１２Ａと、熱交換器１２Ｂと、冷却ポンプ１２Ｃと、散水機（散水部）１２Ｄと、第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆと、を有している。

循環配管１２Ａは、一端が第一貯留タンク１１Ｂの下部にて第一貯留タンク１１Ｂの内部に接続され、他端が第一貯留タンク１１Ｂの上部にて第一貯留タンク１１Ｂの内部に接続されて、第一貯留タンク１１Ｂを含みループ状に設けられている。

熱交換器１２Ｂは、循環配管１２Ａの途中に設けられており、冷却水が供給されるケーシングの内部に循環配管１２Ａの途中に介在された伝熱管が設けられている。熱交換器１２Ｂに供給される冷却水は、例えば、海水や湖水などがあり、図示しない冷却水供給ポンプにより供給されてケーシングの内部を経て海や湖に戻される。なお、熱交換器１２Ｂと熱交換器１２Ｂに供給される冷却水の間に中間冷却のための熱交換器を介在させてもよい。中間冷却のための熱交換器に供給される冷却水は例えば純水などがある。

冷却ポンプ１２Ｃは、循環配管１２Ａの途中に設けられており、第一貯留タンク１１Ｂの下部に貯留された流体を循環配管１２Ａにより熱交換器１２Ｂを経由して第一貯留タンク１１Ｂの上部に戻す。従って、第一貯留タンク１１Ｂの下部に貯留された流体は、冷却ポンプ１２Ｃにより循環配管１２Ａに送られて熱交換器１２Ｂを経由して冷却され第一貯留タンク１１Ｂの上部に戻される。

散水機１２Ｄは、いわゆるシャワーであって、第一貯留タンク１１Ｂの内部の上部に設けられて循環配管１２Ａの他端に接続されている。従って、冷却ポンプ１２Ｃにより循環配管１２Ａに送られて第一貯留タンク１１Ｂの上部に戻された流体は、散水機１２Ｄにより第一貯留タンク１１Ｂの下部に向けて散水される。上述したように、第一貯留タンク１１Ｂには、ガス導入部を通じて、格納容器１００の内部のガスに含まれる蒸気が送られる。従って、蒸気は、散水機１２Ｄにより散水された流体により凝縮されて凝縮水となる。この凝縮水は、第一貯留タンク１１Ｂの下部に溜められ、冷却ポンプ１２Ｃにより循環配管１２Ａに送られて熱交換器１２Ｂを経由して冷却され第一貯留タンク１１Ｂの上部に戻される冷却用の流体となる。また、流入した蒸気が凝縮されることにより、第一貯留タンク１１Ｂ内には、冷却によって凝縮されない非凝縮性ガスである放射性希ガスと空気とが貯留される。

第一冷却開閉弁１２Ｅは、循環配管１２Ａにおいて熱交換器１２Ｂよりも他端側（下流側；第一貯留タンク１１Ｂの上部側）に設けられている。また、第一冷却開閉弁１２Ｆは、循環配管１２Ａにおいて冷却ポンプ１２Ｃよりも一端側（上流側；第一貯留タンク１１Ｂの下部側）に設けられている。これら、第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆは、開動作により循環配管１２Ａを開放し、閉動作により循環配管１２Ａを閉塞する。また、第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆは、自動弁であり、開信号の入力により開動作する一方、閉信号の入力により閉動作する。また、第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆは、自動弁ではなくてもよい。従って、第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆが開動作して循環配管１２Ａが開放されることで、循環配管１２Ａを介して第一貯留タンク１１Ｂの内部の凝縮水が循環されつつ熱交換器１２Ｂにより冷却される。また、第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆが閉動作して循環配管１２Ａが閉塞されることで、第一貯留タンク１１Ｂの内部の凝縮水は循環や冷却されない。また、第一冷却開閉弁１２Ｅは、熱交換器１２Ｂと第一貯留タンク１１Ｂの上部との間で循環配管１２Ａを開放または閉塞する。また、第一冷却開閉弁１２Ｆは、第一貯留タンク１１Ｂの下部と冷却ポンプ１２Ｃとの間で循環配管１２Ａを開放または閉塞する。

第一凝縮水送出部１３は、送出配管１３Ａと、送出ポンプ１３Ｂと、送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄと、逆止弁１３Ｅと、を有する。送出配管１３Ａは、一端が第一貯留タンク１１Ｂの下部にて第一貯留タンク１１Ｂの内部に接続され、他端が格納容器１００の内部に至り設けられている。

送出ポンプ１３Ｂは、送出配管１３Ａの途中に設けられており、第一貯留タンク１１Ｂの下部に貯留された凝縮水を送出配管１３Ａにより格納容器１００の内部に送り出す。送出開閉弁１３Ｃは、送出配管１３Ａにおいて送出ポンプ１３Ｂよりも一端側（第一貯留タンク１１Ｂ側）に設けられている。また、送出開閉弁１３Ｄは、送出配管１３Ａにおいて送出ポンプ１３Ｂよりも他端側（格納容器１００側）であって格納容器１００の外部に並んで設けられている。これら、送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄは、開動作により送出配管１３Ａを開放し、閉動作により送出配管１３Ａを閉塞する。また、送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄは、自動弁であり、開信号の入力により開動作する一方、閉信号の入力により閉動作する。また、送出開閉弁１３Ｃは、自動弁ではなくてもよい。従って、送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄが開動作して送出配管１３Ａが開放されることで、送出配管１３Ａを介して第一貯留タンク１１Ｂの内部の凝縮水が格納容器１００に送り出される。また、送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄのいずれか１つが閉動作して送出配管１３Ａが閉塞されることで、第一貯留タンク１１Ｂの内部の凝縮水は格納容器１００に送り出されない。送出開閉弁１３Ｃは、第一貯留タンク１１Ｂの下部と送出ポンプ１３Ｂとの間で送出配管１３Ａを開放または閉塞する。また、送出開閉弁１３Ｄは、送出ポンプ１３Ｂと格納容器１００との間で送出配管１３Ａを開放または閉塞する。送出開閉弁１３Ｄは、最も格納容器１００寄りに設けられて格納容器１００を外部から隔離する隔離弁として機能する。

逆止弁１３Ｅは、格納容器１００の内部において送出配管１３Ａの他端に接続されている。逆止弁１３Ｅは、送出配管１３Ａの他端から格納容器１００の内部に送り出される凝縮水を格納容器１００の内部に流出させるが、格納容器１００の内部の流体を送出配管１３Ａの他端から格納容器１００の外部に漏らさない。従って、逆止弁１３Ｅは、格納容器１００を内部から隔離する隔離弁として機能する。

第一貯留部水位検出部１４は、第一貯留部１１における第一貯留タンク１１Ｂに貯留される凝縮水の水位を検出する。第一貯留部圧力検出部１５は、第一貯留部１１における第一貯留タンク１１Ｂの内部の圧力を検出する。

第二貯留部２１は、格納容器１００に対して、第一貯留部１１と並列に設けられ、第一貯留部１１の第一貯留タンク１１Ｂに放射性希ガスの全量が貯留された後に、格納容器１００内のガスを受け入れ、このガスに含まれる蒸気を凝縮した凝縮水を貯留するものである。第二貯留部２１は、第二貯留配管２１Ａと、第二貯留タンク（凝縮水貯留タンク）２１Ｂと、第二貯留開閉弁２１Ｃと、を有している。

第二貯留配管２１Ａは、排気配管３が格納容器１００の外部に引き出された端部に対し、第一貯留部１１における第一貯留配管１１Ａと並列に接続されている。すなわち、第二貯留配管２１Ａは、排気配管３が格納容器１００の外部に引き出された端部に対し、第一貯留配管１１Ａと分岐して接続されている。

第二貯留タンク２１Ｂは、第二貯留配管２１Ａの終端が接続されている。第二貯留配管２１Ａの終端には、第二貯留タンク２１Ｂの内部に配置されて、第二貯留タンク２１Ｂ内にガスを導入するガス導入部（後述する）が設けられている。第二貯留タンク２１Ｂは、容量が変化することのない密閉容器である。

第二貯留開閉弁２１Ｃは、第二貯留配管２１Ａの途中に設けられ、開動作により第二貯留配管２１Ａを開放し、閉動作により第二貯留配管２１Ａを閉塞する。また、第二貯留開閉弁２１Ｃは、自動弁であり、開信号の入力により開動作する一方、閉信号の入力により閉動作する。また、第二貯留開閉弁２１Ｃは、自動弁ではなくてもよい。従って、第二貯留開閉弁２１Ｃが開動作して第二貯留配管２１Ａが開放されることで、排気配管３を介して格納容器１００の内部から排出されたガスが第二貯留タンク２１Ｂに送られる。また、第二貯留開閉弁２１Ｃが閉動作して第二貯留配管２１Ａが閉塞されることで、排気配管３を介して格納容器１００の内部から排出されたガスは第二貯留タンク２１Ｂには送られない。

第二冷却部２２は、第二貯留タンク２１Ｂ内に流入したガスを冷却して該ガスに含まれる蒸気（凝縮性ガス）を凝縮させるものである。第二冷却部２２は、循環配管２２Ａと、熱交換器２２Ｂと、冷却ポンプ２２Ｃと、散水機（散水部）２２Ｄと、第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆと、を有している。

循環配管２２Ａは、一端が第二貯留タンク２１Ｂの下部にて第二貯留タンク２１Ｂの内部に接続され、他端が第二貯留タンク２１Ｂの上部にて第二貯留タンク２１Ｂの内部に接続されて、第二貯留タンク２１Ｂを含みループ状に設けられている。本実施形態において、循環配管２２Ａは、上述した第一冷却部１２における循環配管１２Ａの一部を共有して構成されている。具体的に、循環配管２２Ａは、循環配管１２Ａにおいて熱交換器１２Ｂと第一冷却開閉弁１２Ｅとの間に一端が接続されて他端が第二貯留タンク２１Ｂの上部にて第二貯留タンク２１Ｂの内部に接続された冷却配管２２Ａａを有している。また、循環配管２２Ａは、一端が第二貯留タンク２１Ｂの下部にて第二貯留タンク２１Ｂの内部に接続されて他端が循環配管１２Ａにおいて冷却ポンプ１２Ｃと第一冷却開閉弁１２Ｆとの間に接続された冷却配管２２Ａｂを有している。すなわち、循環配管２２Ａは、冷却配管２２Ａａ，２２Ａｂを有することで、第一冷却部１２における循環配管１２Ａの一部と熱交換器１２Ｂおよび冷却ポンプ１２Ｃとを共有して構成されている。

熱交換器２２Ｂは、循環配管２２Ａの途中に設けられており、冷却水が供給されるケーシングの内部に循環配管２２Ａの途中に介在された伝熱管が設けられている。熱交換器２２Ｂに供給される冷却水は、例えば、海水や湖水などがあり、図示しない冷却水供給ポンプにより供給されてケーシングの内部を経て海や湖に戻される。この熱交換器２２Ｂは、上述したように第一冷却部１２における熱交換器１２Ｂを共有して構成されている。なお、熱交換器２２Ｂと熱交換器２２Ｂに供給される冷却水の間に中間冷却のための熱交換器を介在させてもよい。中間冷却のための熱交換器に供給される冷却水は例えば純水などがある。

冷却ポンプ２２Ｃは、循環配管２２Ａの途中に設けられており、第二貯留タンク２１Ｂの下部に貯留された流体を循環配管２２Ａにより熱交換器２２Ｂを経由して第二貯留タンク２１Ｂの上部に戻す。従って、第二貯留タンク２１Ｂの下部に貯留された流体は、冷却ポンプ２２Ｃにより循環配管２２Ａに送られて熱交換器２２Ｂを経由して冷却され第二貯留タンク２１Ｂの上部に戻される。この冷却ポンプ２２Ｃは、上述したように第一冷却部１２における冷却ポンプ１２Ｃを共有して構成されている。

散水機２２Ｄは、いわゆるシャワーであって、第二貯留タンク２１Ｂの内部の上部に設けられて循環配管２２Ａ（冷却配管２２Ａａ）の他端に接続されている。従って、冷却ポンプ２２Ｃにより循環配管２２Ａに送られて第二貯留タンク２１Ｂの上部に戻された流体は、散水機２２Ｄにより第二貯留タンク２１Ｂの下部に向けて散水される。上述したように、第二貯留タンク２１Ｂには、ガス導入部を通じて、格納容器１００の内部のガスに含まれる蒸気が送られる。従って、蒸気は、散水機２２Ｄにより散水された流体により凝縮されて凝縮水となる。この凝縮水は、第二貯留タンク２１Ｂの下部に溜められ、冷却ポンプ２２Ｃにより循環配管２２Ａに送られて熱交換器２２Ｂを経由して冷却され第二貯留タンク２１Ｂの上部に戻される冷却用の流体となる。

第二冷却開閉弁２２Ｅは、循環配管２２Ａにおいて熱交換器２２Ｂよりも他端側（下流側；第二貯留タンク２１Ｂの上部側）となる冷却配管２２Ａａに設けられている。また、第二冷却開閉弁２２Ｆは、循環配管２２Ａにおいて冷却ポンプ２２Ｃよりも一端側（上流側；第二貯留タンク２１Ｂの下部側）となる冷却配管２２Ａｂに設けられている。これら、第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆは、開動作により循環配管２２Ａを開放し、閉動作により循環配管２２Ａを閉塞する。また、第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆは、自動弁であり、開信号の入力により開動作する一方、閉信号の入力により閉動作する。また、第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆは、自動弁ではなくてもよい。従って、第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆが開動作して循環配管２２Ａが開放されることで、循環配管２２Ａを介して第二貯留タンク２１Ｂの内部の凝縮水が循環されつつ熱交換器２２Ｂにより冷却される。また、第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆが閉動作して循環配管２２Ａが閉塞されることで、第二貯留タンク２１Ｂの内部の凝縮水は循環や冷却されない。また、第二冷却開閉弁２２Ｅは、熱交換器２２Ｂと第二貯留タンク２１Ｂの上部との間で循環配管２２Ａを開放または閉塞する。また、第二冷却開閉弁２２Ｆは、第二貯留タンク２１Ｂの下部と冷却ポンプ２２Ｃとの間で循環配管２２Ａを開放または閉塞する。

第二凝縮水送出部２３は、送出配管２３Ａと、送出ポンプ２３Ｂと、送出開閉弁２３Ｃ，２３Ｄと、逆止弁２３Ｅと、を有する。送出配管２３Ａは、一端が第二貯留タンク２１Ｂの下部にて第二貯留タンク２１Ｂの内部に接続され、他端が格納容器１００の内部に至り設けられている。本実施形態において、送出配管２３Ａは、上述した第一凝縮水送出部１３における送出配管１３Ａの一部を共有して構成されている。具体的に、送出配管２３Ａは、一端が第二貯留タンク２１Ｂの下部にて第二貯留タンク２１Ｂの内部に接続され、他端が送出配管１３Ａにおいて送出ポンプ１３Ｂと送出開閉弁１３Ｃとの間に接続された接続送出配管２３Ａａを有している。すなわち、送出配管２３Ａは、接続送出配管２３Ａａを有することで、第一凝縮水送出部１３における送出配管１３Ａの一部と送出ポンプ１３Ｂと送出開閉弁１３Ｄと逆止弁１３Ｅとを共有して構成されている。

送出ポンプ２３Ｂは、送出配管２３Ａの途中に設けられており、第二貯留タンク２１Ｂの下部に貯留された凝縮水を送出配管２３Ａにより格納容器１００の内部に送り出す。この送出ポンプ２３Ｂは、上述したように第一凝縮水送出部１３における送出ポンプ１３Ｂを共有して構成されている。

送出開閉弁２３Ｃは、送出配管２３Ａにおいて送出ポンプ２３Ｂよりも一端側（第二貯留タンク２１Ｂ側）に設けられている。また、送出開閉弁２３Ｄは、送出配管２３Ａにおいて送出ポンプ２３Ｂよりも他端側（格納容器１００側）であって格納容器１００の外部に並んで設けられている。これら、送出開閉弁２３Ｃ，２３Ｄは、開動作により送出配管２３Ａを開放し、閉動作により送出配管２３Ａを閉塞する。また、送出開閉弁２３Ｃ，２３Ｄは、自動弁であり、開信号の入力により開動作する一方、閉信号の入力により閉動作する。また、送出開閉弁２３Ｃは、自動弁ではなくてもよい。従って、送出開閉弁２３Ｃ，２３Ｄが開動作して送出配管２３Ａが開放されることで、送出配管２３Ａを介して第二貯留タンク２１Ｂの内部の凝縮水が格納容器１００に送り出される。また、送出開閉弁２３Ｃ，２３Ｄのいずれか１つが閉動作して送出配管２３Ａが閉塞されることで、第二貯留タンク２１Ｂの内部の凝縮水は格納容器１００に送り出されない。送出開閉弁２３Ｃは、第二貯留タンク２１Ｂの下部と送出ポンプ２３Ｂとの間で送出配管２３Ａを開放または閉塞する。また、送出開閉弁２３Ｄは、送出ポンプ２３Ｂと格納容器１００との間で送出配管２３Ａを開放または閉塞する。送出開閉弁２３Ｄは、最も格納容器１００寄りに設けられて格納容器１００を外部から隔離する隔離弁として機能する。送出開閉弁２３Ｄは、上述したように、第一凝縮水送出部１３における送出開閉弁１３Ｄを共有して構成されている。

逆止弁２３Ｅは、格納容器１００の内部において送出配管２３Ａの他端に接続されている。逆止弁２３Ｅは、送出配管２３Ａの他端から格納容器１００の内部に送り出される凝縮水を格納容器１００の内部に流出させるが、格納容器１００の内部の流体を送出配管２３Ａの他端から格納容器１００の外部に漏らさない。従って、逆止弁２３Ｅは、格納容器１００を内部から隔離する隔離弁として機能する。逆止弁２３Ｅは、上述したように、第一凝縮水送出部１３における逆止弁１３Ｅを共有して構成されている。

第二貯留部水位検出部２４は、第二貯留部２１における第二貯留タンク２１Ｂに貯留される凝縮水の水位を検出する。第二貯留部圧力検出部２５は、第二貯留部２１における第二貯留タンク２１Ｂの内部の圧力を検出する。

排気部３１は、分岐排気配管３１Ａと、排気筒３１Ｂと、分岐排気開閉弁３１Ｃと、絞弁３１Ｄと、放射線検出部３１Ｅと、を有している。分岐排気配管３１Ａは、排気配管３の端部に分岐して設けられている。具体的に、分岐排気配管３１Ａは、排気配管３において、排気開閉弁３Ｂと、第一貯留部１１の第一貯留配管１１Ａおよび第二貯留部２１の第二貯留配管２１Ａが接続されている部分との間に分岐して設けられている。なお、分岐排気配管３１Ａは、第一貯留部１１の第一貯留配管１１Ａにおいて、排気配管３に接続されている部分と、第一貯留開閉弁１１Ｃとの間に分岐して設けられていてもよい。すなわち、分岐排気配管３１Ａは、少なくとも第一貯留部１１の第一貯留タンク１１Ｂに接続できるように設けられている。

排気筒３１Ｂは、いわゆる煙突であり、分岐排気配管３１Ａの先端（終端）に設けられている。分岐排気開閉弁３１Ｃは、分岐排気配管３１Ａの途中に設けられ、開動作により分岐排気配管３１Ａを開放し、閉動作により分岐排気配管３１Ａを閉塞する。また、分岐排気開閉弁３１Ｃは、自動弁であり、開信号の入力により開動作する一方、閉信号の入力により閉動作する。また、分岐排気開閉弁３１Ｃは、自動弁ではなくてもよい。従って、分岐排気開閉弁３１Ｃが開動作して分岐排気配管３１Ａが開放されることで、分岐排気配管３１Ａを介して排気配管３側と排気筒３１Ｂとが連通する。また、分岐排気開閉弁３１Ｃが閉動作して分岐排気配管３１Ａが閉塞されることで、分岐排気配管３１Ａを介して排気配管３側と排気筒３１Ｂとが連通しない。

絞弁３１Ｄは、分岐排気配管３１Ａの途中に設けられた、例えば、オリフィスからなり、分岐排気配管３１Ａを通過する流体の流量を抑制する。絞弁３１Ｄは、分岐排気配管３１Ａにおいて、排気配管３に接続されている部分と、分岐排気開閉弁３１Ｃとの間に設けられている。なお、絞弁３１Ｄは、分岐排気配管３１Ａにおいて、排気筒３１Ｂと、分岐排気開閉弁３１Ｃとの間に設けられていてもよい。放射線検出部３１Ｅは、分岐排気配管３１Ａの途中に設けられ、分岐排気配管３１Ａを通過する流体の放射線量を検出する。放射線検出部３１Ｅは、分岐排気配管３１Ａにおいて、排気筒３１Ｂと、分岐排気開閉弁３１Ｃとの間に設けられている。

図２は、本実施形態に係る格納容器保全設備の制御系のブロック図である。上述した構成の格納容器保全設備５０は、制御部４１により統括して制御される。制御部４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭのようなメモリおよびストレージを含む。制御部４１は、図２に示すように、格納容器圧力検出部１、第一貯留部水位検出部１４、第一貯留部圧力検出部１５、第二貯留部水位検出部２４、第二貯留部圧力検出部２５、放射線検出部３１Ｅからの検出の信号を入力することで、熱交換器１２Ｂ，２２Ｂの冷却水供給ポンプ、第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆ、冷却ポンプ１２Ｃ，２２Ｃ、排気開閉弁３Ａ，３Ｂ、第一貯留開閉弁１１Ｃ、送出開閉弁１３Ｃ、送出開閉弁１３Ｄ，２３Ｄ、送出ポンプ１３Ｂ，２３Ｂ、第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆ、第二貯留開閉弁２１Ｃ、送出開閉弁２３Ｃ、分岐排気開閉弁３１Ｃを駆動する信号を出力する。

以下、図３〜図９の本実施形態に係る格納容器保全設備の動作図を参照し、制御部４１による格納容器保全設備５０の動作手順を説明する。

事故前においては、図３に示すように、制御部４１は、熱交換器１２Ｂ，２２Ｂの冷却水供給ポンプ、冷却ポンプ１２Ｃ，２２Ｃ、送出ポンプ１３Ｂ，２３Ｂを停止する信号を出力しており、かつ第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆ、排気開閉弁３Ａ，３Ｂ、第一貯留開閉弁１１Ｃ、送出開閉弁１３Ｃ、送出開閉弁１３Ｄ，２３Ｄ、第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆ、第二貯留開閉弁２１Ｃ、送出開閉弁２３Ｃ、分岐排気開閉弁３１Ｃを閉動作する閉信号を出力している。

原子炉の炉心が損傷するようなシビアアクシデントの事故が発生した場合、炉心損傷後は格納容器１００の内部に冷却水を供給するような格納容器１００を防護する複数の対策を講じる。しかし、複数の格納容器防護対策を実施しても事象進展を止められず、格納容器１００の内部の圧力が設計の限界圧力近くに到達する。

従って、シビアアクシデントの事故時において、制御部４１は、熱交換器１２Ｂに冷却水を供給するため冷却水供給ポンプを駆動させる駆動信号を出力する。また、制御部４１は、第一貯留タンク１１Ｂの水を循環させるため第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆを開動作させる開信号を出力する。また、制御部４１は、冷却ポンプ１２Ｃを駆動する駆動信号を出力する。すなわち、図４に示すように、第一冷却部１２において、第一貯留タンク１１Ｂを含むループ状の循環配管１２Ａに、第一貯留タンク１１Ｂの下部に貯留された水が循環し、熱交換器１２Ｂを経由して冷却されて第一貯留タンク１１Ｂの上部に戻される。

その後、格納容器圧力検出部１により検出する格納容器１００の内部の圧力が設計の限界圧力となった場合、制御部４１は、排気開閉弁３Ａ，３Ｂ、第一貯留開閉弁１１Ｃを開動作させる開信号を出力する。すなわち、図５に示すように、フィルタユニット２を通過して放射性よう素や粒子状の放射性物質が除去された格納容器１００の内部のガス（凝縮性ガスである蒸気、および、非凝縮性ガスである空気や放射性希ガスなどを含むガス）が第一貯留タンク１１Ｂに送られる。そして、第一貯留タンク１１Ｂの内部では、空気、放射性希ガスなどの非凝縮性ガスが貯留される一方、第一冷却部１２により循環する水で蒸気が冷却されて凝縮された凝縮水として溜まる。

第一貯留タンク１１Ｂに蒸気を受け入れている際、凝縮した水分でタンク水位が上昇する。よって、第一貯留部水位検出部１４により検出する第一貯留タンク１１Ｂに貯留される凝縮水の水位が所定水位を超えた場合、制御部４１は、第一凝縮水送出部１３の送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄを開動作させる開信号を出力する。また、制御部４１は、第一凝縮水送出部１３の送出ポンプ１３Ｂを駆動させる信号を出力する。すなわち、図６に示すように、第一貯留タンク１１Ｂに貯留される凝縮水が格納容器１００に送り出される。また、第一貯留部水位検出部１４により検出する第一貯留タンク１１Ｂに貯留される凝縮水の水位が所定水位まで下がった場合、制御部４１は、第一凝縮水送出部１３の送出ポンプ１３Ｂを停止させる信号を出力し、送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄを閉動作させる閉信号を出力する（図５に示す動作に戻る）。この動作を繰り返すことで、第一貯留タンク１１Ｂに貯留される凝縮水の水位を所定水位に維持する。

第一貯留タンク１１Ｂは、最初大気圧であるが、非凝縮性ガスを貯留するに伴い圧力が上昇する。よって、第一貯留部圧力検出部１５により検出する第一貯留タンク１１Ｂの内部の圧力が、格納容器圧力検出部１により検出する格納容器１００の内部の圧力とほぼ同じになり、格納容器１００の内部の圧力と第一貯留タンク１１Ｂの内部の圧力とが均圧した場合、格納容器１００で発生した放射性希ガスは、全量が第一貯留タンク１１Ｂに送られて貯留されたものとみなす（比較的事故初期において放射性希ガスは格納容器１００の内部に全量放出される）。この場合、制御部４１は、第一貯留開閉弁１１Ｃを閉動作させる閉信号を出力する。すなわち、格納容器１００から第一貯留タンク１１Ｂへのガスの送りを停止する。

格納容器１００で発生した非凝縮性ガスの全量を第一貯留タンク１１Ｂに送っても、凝縮性ガスである蒸気の発生により格納容器１００の内部の圧力は限界圧力は超えないものの上昇する。よって、第一貯留開閉弁１１Ｃを閉動作させる閉信号を出力して格納容器１００から第一貯留タンク１１Ｂへのガスの送りを停止した後、制御部４１は、熱交換器２２Ｂに冷却水を供給するため冷却水供給ポンプを駆動させる駆動信号を出力する（熱交換器２２Ｂが熱交換器１２Ｂを共有する場合は熱交換器１２Ｂに駆動信号を出力しているため不要）。また、制御部４１は、第一貯留タンク１１Ｂの水の循環を停止させるため冷却ポンプ１２Ｃを停止させる停止信号を出力し、第一冷却開閉弁１２Ｅ，１２Ｆを閉動作させる閉信号を出力する。また、制御部４１は、第二貯留タンク２１Ｂの水を循環させるため第二冷却開閉弁２２Ｅ，２２Ｆを開動作させる開信号を出力する。また、制御部４１は、冷却ポンプ２２Ｃを駆動する駆動信号を出力する（冷却ポンプ２２Ｃが冷却ポンプ１２Ｃを共有する場合は冷却ポンプ１２Ｃに駆動信号を出力しているため不要）。また、制御部４１は、第二貯留開閉弁２１Ｃを開動作させる開信号を出力する。すなわち、図７に示すように、フィルタユニット２を通過して放射性よう素や粒子状の放射性物質が除去された格納容器１００の内部のガス（凝縮性ガスである蒸気および非凝縮性ガスである空気を含むガス）が第二貯留タンク２１Ｂに送られる。この場合、格納容器１００で発生した放射性希ガスの全量が第一貯留タンク１１Ｂに送られて貯留されているため、基本的に第二貯留タンク２１Ｂに放射性希ガスは送られない。さらに、図７に示すように、第二冷却部２２において、第二貯留タンク２１Ｂを含むループ状の循環配管２２Ａに、第二貯留タンク２１Ｂの下部に貯留された水が循環し、熱交換器２２Ｂを経由して冷却されて第二貯留タンク２１Ｂの上部に戻される。このため、第二貯留タンク２１Ｂの内部では、空気が貯留される一方、第二冷却部２２により循環する水で蒸気が冷却されて凝縮された凝縮水として溜まる。これにより、格納容器１００の圧力を低減させる。

ここで、第一貯留開閉弁１１Ｃは格納容器１００から第一貯留タンク１１Ｂへのガスの送りを開閉し、第二貯留開閉弁２１Ｃは格納容器１００から第二貯留タンク２１Ｂへのガスの送りを開閉しており、これら第一貯留開閉弁１１Ｃおよび第二貯留開閉弁２１Ｃの開閉により格納容器１００のガスの送りを第一貯留タンク１１Ｂや第二貯留タンク２１Ｂに切り換えることができる。従って、本実施形態の格納容器保全設備５０では、第一貯留開閉弁１１Ｃおよび第二貯留開閉弁２１Ｃは、格納容器１００のガスの送りを第一貯留タンク１１Ｂや第二貯留タンク２１Ｂに切り換える切換部として構成されている。

第二貯留タンク２１Ｂに蒸気を受け入れている際、凝縮した水分でタンク水位が上昇する。よって、第二貯留部水位検出部２４により検出する第二貯留タンク２１Ｂに貯留される凝縮水の水位が所定水位を超えた場合、制御部４１は、第二凝縮水送出部２３の送出開閉弁２３Ｃ，２３Ｄを開動作させる開信号を出力する。また、制御部４１は、第二凝縮水送出部２３の送出ポンプ２３Ｂを駆動させる信号を出力する。すなわち、図８に示すように、第二貯留タンク２１Ｂに貯留される凝縮水が格納容器１００に送り出される。また、第二貯留部水位検出部２４により検出する第二貯留タンク２１Ｂに貯留される凝縮水の水位が所定水位まで下がった場合、制御部４１は、第二凝縮水送出部２３の送出ポンプ２３Ｂを停止させる信号を出力し、送出開閉弁２３Ｃ，２３Ｄを閉動作させる閉信号を出力する（図７に示す動作に戻る）。この動作を繰り返すことで、第二貯留タンク２１Ｂに貯留される凝縮水の水位を所定水位に維持する。

第二貯留タンク２１Ｂは、最初大気圧であるが、非凝縮性ガスである空気を貯留するに伴い圧力が上昇する。よって、制御部４１は、第二貯留部圧力検出部２５により検出する第二貯留タンク２１Ｂの内部の圧力を管理する。そして、制御部４１は、格納容器圧力検出部１により検出する格納容器１００の内部の圧力の上昇が抑えられた場合、制御部４１は、開動作中の全ての開閉弁を閉作動する閉信号を出力すると共に、稼働中の全てのポンプを停止させる信号を出力する（図３に示す状態に戻す）。

その後、第一貯留タンク１１Ｂに貯留した放射性希ガスのうち、キセノンは半減期が短く、線量が高いので、１年以上減衰させ、無害化する。クリプトンはキセノンほど線量が高くないが、半減期が長いことから長期間、第一貯留タンク１１Ｂに貯留した状態で減衰させる。クリプトンを数年程度減衰させた後、放射線量を監視しながら第一貯留タンク１１Ｂに貯留したガスを管理放出する。この場合、制御部４１は、図３に示す状態から、第一貯留開閉弁１１Ｃおよび分岐排気開閉弁３１Ｃを開動作する開信号を出力する。すなわち、図９に示すように、大気圧よりも内部が高い圧力の第一貯留タンク１１Ｂに貯留されたガスが、第一貯留配管１１Ａから排気配管３の一部を経て分岐排気配管３１Ａに至り絞弁３１Ｄにて流量を抑制されつつ排気筒３１Ｂから大気に放出される。ただし、公衆被曝に影響しないように、放射線検出部３１Ｅにより検出される放射線量が影響のない範囲でなければ、制御部４１は、第一貯留開閉弁１１Ｃおよび分岐排気開閉弁３１Ｃを閉動作する閉信号を出力することで、図３に示す状態に戻しガスの放出を止める。

ところで、上述したように、格納容器保全設備５０は、格納容器１００と排気配管３（第一貯留配管１１Ａおよび第二貯留配管２１Ａ）とを介して並列に接続される第一貯留タンク１１Ｂおよび第二貯留タンク２１Ｂを備え、第一貯留タンク１１Ｂに放射性希ガスを貯留している。さらに、第一貯留タンク１１Ｂに放射性希ガスの全量が貯留された後は、格納容器１００からのガスを第二貯留タンク２１Ｂに送ることで格納容器１００内の圧力上昇を抑制している。格納容器１００から排出されるガスには、凝縮性ガスである蒸気が含まれているため、第一貯留タンク１１Ｂおよび第二貯留タンク２１Ｂでは、この蒸気を効率よく冷却して凝縮させることが要求される。

第一貯留タンク１１Ｂおよび第二貯留タンク２１Ｂ内において、例えば、上方からの散水によって、凝縮性ガスである蒸気を冷却して凝縮させる場合、高温の蒸気を含むガスがタンク内に集中して導入されると、タンク内に生じた温度差によりタンク内に偏流が発生する。このため、上方から散水したとしても、偏流によって散水が部分的に阻害され、蒸気を均等に冷却できずに冷却効率が低減することが想定される。次に、散水によって効率よく蒸気を凝縮できるタンクの内部構造について説明する。

図１０は、本発明の実施形態に係る第一貯留タンク（希ガス貯留タンク）の内部構造を示す縦断面模式図である。図１１は、第一貯留タンクの内部構造を示す横断面模式図である。第一貯留タンク１１Ｂは、図１０に示すように、内部が中空の圧力容器であり、脚部５１により設置面５２に立設されている。上述したように、第一貯留タンク１１Ｂの下部には、循環配管１２Ａの一端が接続され、この循環配管１２Ａの他端は第一貯留タンク１１Ｂの上部に接続されてループ状の循環経路が形成される。循環配管１２Ａの途中には、上述した熱交換器１２Ｂおよび冷却ポンプ１２Ｃ（図１参照）が設けられ、第一貯留タンク１１Ｂの下部に貯留された水（凝縮水）は、冷却ポンプ１２Ｃにより循環配管１２Ａに送られて熱交換器１２Ｂを経由して冷却され第一貯留タンク１１Ｂの上部に戻される。

第一貯留タンク１１Ｂの内部の上部には、循環配管１２Ａの他端に接続された散水機１２Ｄが配置され、この散水機１２Ｄを通じて、冷却ポンプ１２Ｃで送られた水が第一貯留タンク１１Ｂ内に散水される。本実施形態では、散水機１２Ｄは、例えば、第一貯留タンク１１Ｂの天井面１１Ｂ１の全面を覆うように配置され、第一貯留タンク１１Ｂ内の所定の水平面上に一様に散水されるように構成されている。

また、第一貯留タンク１１Ｂの下部には、第一貯留タンク１１Ｂ内に貯留された水を送出するため、上述した第一凝縮水送出部１３の送出配管１３Ａが接続され、この送出配管１３Ａは、送出ポンプ１３Ｂと送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄと逆止弁１３Ｅ（いずれも図１参照）とを介して、格納容器１００の内部に至っている。

第一貯留タンク１１Ｂは、図１０および図１１に示すように、第一貯留タンク１１Ｂ内の内部に配置されて、第一貯留タンク１１Ｂ内にガスを導入するガス導入部６０を備える。このガス導入部６０は、第一貯留配管１１Ａに接続されたヘッダ管６１と、このヘッダ管６１に一端がそれぞれ接続されて、所定間隔に並設された複数（図１１では４本）の多孔配管６２と、これら多孔配管６２を支持する複数の支持部材６４と、を備える。

ヘッダ管６１は、第一貯留配管１１Ａを通じて供給されたガスを一時的に貯留して圧力の変動を抑えるものである。複数の多孔配管６２は、図１０に示すように、それぞれ第一貯留タンク１１Ｂの側壁を貫通して、第一貯留タンク１１Ｂに貯留された水（凝縮水）Ｗの水面ＷＡと、散水機１２Ｄとの間の気相６６に略水平に配置される。

上述したように、第一貯留タンク１１Ｂには、放射性希ガスや空気などの非凝縮性ガスが貯留され、第一貯留タンク１１Ｂの内部の圧力と格納容器１００の内部の圧力とがほぼ均圧する状態までガス導入部６０を通じてガスの導入が行われる。この場合、ガス導入部６０を水（凝縮水）Ｗの水面ＷＡよりも下方、すなわち液相中に配置すると、孔部６３の高さ位置と水面ＷＡ位置（水位）との高さに相当する静水頭分の圧力損失が生じ、その分、第一貯留タンク１１Ｂの内部の圧力が低下する。従って、非凝縮性ガスを所望の圧力に充填するためには、その分、容量の大きな第一貯留タンク１１Ｂが必要となる。

これに対して、本構成では、ガス導入部６０は、第一貯留タンク１１Ｂにおける水Ｗの水面ＷＡと散水機１２Ｄとの間の気相６６に配置されるため、ガス導入部を液相に配置するものと比べて、静水頭分の圧力損失を低減できるため、その分、容量の小さなタンクで所望のガスの充填圧力を確保できる。

多孔配管６２には、それぞれガスを噴出するための複数の孔部６３が所定間隔で形成されている。本構成では、並設配置された多孔配管６２に形成された複数の孔部６３は、所定の水平面６５上に分散して配置される。この構成により、ガス導入部６０を気相６６に配置した構成においても、ガス導入部６０から導入されたガスは、複数の孔部６３を通じて、ほぼ均等に第一貯留タンク１１Ｂ内に分散される。このため、導入されたガスが、熱により偏流することが抑制され、散水機１２Ｄからの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。

また、複数の孔部６３は、それぞれ多孔配管６２に下方に向けて形成されている。この孔部６３は、上述したように、第一貯留配管１１Ａを通じて供給されたガスを噴出する。この孔部６３が、例えば、上方を向けて形成されている場合には、孔部６３を通じてガスが上方に噴出されるため、散水機１２Ｄからの散水の流れを阻害するおそれがある。本構成では、複数の孔部６３は、それぞれ多孔配管６２に下方に向けて形成されるため、散水機１２Ｄからの散水の流れが阻害されることを抑制できる。

支持部材６４は、第一貯留タンク１１Ｂの底面１１Ｂ２に立設して、多孔配管６２を支持する。本構成のように、並設配置された多孔配管６２を備えた櫛歯形状のガス導入部６０は、多孔配管６２が片持ちとなるため、自重により撓みやすくなる。このため、第一貯留タンク１１Ｂの底面１１Ｂ２に支持部材６４を立設することにより、多孔配管６２の撓みを抑制して、複数の孔部６３を所定の水平面６５上に分散して配置可能とする。

本構成では、ガス導入部６０は、第一貯留タンク１１Ｂにおける水Ｗの水面ＷＡと散水機１２Ｄとの間の気相６６に配置されるため、第一貯留タンク１１Ｂに貯留される水Ｗの水位調整が必要である。このため、本構成では、制御部（水位調整部）４１は、第一貯留部水位検出部１４（図１）が検出した第一貯留タンク１１Ｂ内の水Ｗの水位が、ガス導入部６０における多孔配管６２の孔部６３よりも下方の所定の高さ位置を上回った場合に、第一凝縮水送出部１３の送出開閉弁１３Ｃ，１３Ｄを開放するとともに、送出ポンプ１３Ｂを駆動させて水送出部を動作させて水Ｗの水位を調整する。これにより、所望のガスの充填圧力を維持することができる。

本実施形態では、ガス導入部６０の構成の一例を示したものであり、適宜変更することができる。例えば、多孔配管６２の本数や孔部の位置、大きさ、数などは、孔部６３を通じて、第一貯留タンク１１Ｂ内にガスが略均等に分散できる範囲で変更してもよい。また、本実施形態では、ガス導入部６０を第一貯留タンク１１Ｂに設けた構成を説明したが、このガス導入部６０は、第二貯留タンク２１Ｂにも設けられている。第二貯留タンク２１Ｂの内部構造は、上述した第一貯留タンク１１Ｂの内部構造と同等であるため、説明を省略する。ガス導入部６０を第二貯留タンク２１Ｂにおける水の水面と散水機２２Ｄ（図１）との間の気相に配置することにより、ガス導入部６０から導入されたガスは、複数の孔部６３を通じて、ほぼ均等に第二貯留タンク２１Ｂ内に分散される。このため、導入されたガスが、熱により偏流することが抑制され、散水機２２Ｄからの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができ、格納容器１００の内部の圧力上昇を抑制することができる。

さて、上述した動作において、第一貯留タンク１１Ｂへのガスの送りを停止する場合、格納容器１００の内部の圧力と第一貯留タンク１１Ｂの内部の圧力とが均圧したことを格納容器１００で発生した放射性希ガスの全量が第一貯留タンク１１Ｂに送られて貯留されたものとみなすとしている。このための構成について説明する。

図１２は、本実施形態に係る格納容器保全設備における第一貯留部の容量を設定するための説明図である。図１３は、本実施形態に係る格納容器保全設備における第一貯留部の容量を設定するためのグラフである。

放射性希ガスのキセノンやクリプトンは燃料ウランの核分裂に伴い発生するもので、燃料損傷してから比較的短時間の間に放射性希ガス全量が放出される。放射性希ガスは、格納容器１００の内部の空気と格納容器１００の内部で発生する蒸気に完全混合していると考えられ、空気、放射性希ガスなどの非凝縮性ガスは発生し続ける蒸気に随伴される形で第一貯留タンク１１Ｂに貯留される。格納容器１００の容量の全量の非凝縮性ガスが第一貯留タンク１１Ｂに貯留されると、非凝縮性ガス中に分散していた放射性希ガスも一緒に第一貯留タンク１１Ｂに貯留されるものとして第一貯留タンク１１Ｂの容量を設計する。

第一貯留タンク１１Ｂは、格納容器１００の全容量の非凝縮性ガスを貯留するのに必要な容量に設計される。第一貯留タンク１１Ｂに貯留する非凝縮性ガスの容積は、格納容器１００の内部の圧力で圧縮されるが、この容積は事故前の温度（室温）、圧力（大気圧）、容積（格納容器１００の容積と第一貯留タンク１１Ｂの容積）と事故後の温度（飽和蒸気温度）、圧力（格納容器１００の設計値圧力）、容積（第一貯留タンク１１Ｂの容積）によりボイル・シャルルの法則（ＰＶ／Ｔ＝一定）から要求が満たされる。具体的には、格納容器１００の容量は定数なので、事故後の格納容器１００の内部の圧力（設計値圧力）を設定すれば、必要な第一貯留タンク１１Ｂの容量を求めることができる。

本実施形態の格納容器保全設備５０では、図１２に示すように、事故前の原子炉定常運転において、格納容器１００は、内部の圧力Ｐ_０は大気圧相当の０．１０１３ＭＰａ（ａ）、容量Ｖ_０がＶ_０ｍ^３（原子力設備によって異なる）、内部の温度Ｔ_０をＴ_０℃とする。この場合、第一貯留タンク１１Ｂは、内部の圧力Ｐ_１が大気圧相当の０．１０１３ＭＰａ（ａ）であり、容量Ｖ_１がＶ_１ｍ^３、内部の温度Ｔ_１をＴ_１℃とする。そして、シビアアクシデントの事故後において、格納容器１００は、内部の圧力Ｐ’_０を設計値としてＰ’_０ＭＰａ（ａ）、容量Ｖ’_０は変わらずＶ_０ｍ^３、内部の温度Ｔ’_０をＴ’_０℃とする。この場合、第一貯留タンク１１Ｂは、内部の圧力Ｐ’_１をＰ’_１ＭＰａ（ａ）、容量Ｖ’_１を変わらずＶ_１ｍ^３、内部の温度Ｔ’_１をＴ’_１℃とする。

このことから、事故前後でボイル・シャルルの法則より下記（１）式の関係となる。

（Ｐ_０・Ｖ_０／Ｔ_０）＋（Ｐ_１・Ｖ_１／Ｔ_１）＝Ｐ’_１・Ｖ’_１／Ｔ’_１…（１）

（１）式の左式が事故前の格納容器１００と第一貯留タンク１１ＢのＰＶ／Ｔを表し、右式が事故後の格納容器１００の内部の非凝縮性ガスが第一貯留タンク１１Ｂに移動した後のＰＶ／Ｔを表す。なお、第一貯留タンク１１Ｂの容量としては非凝縮性ガス以外に貯留する凝縮水量および水循環に必要な水量を上乗せする必要がある。

（１）式において、Ｐ_０＝Ｐ_１、Ｔ_０＝Ｔ_１、Ｖ_１＝Ｖ’_１を代入すると（２）式となる。

Ｖ_１＝Ｐ_０・Ｖ_０・Ｔ’_１／（Ｐ’_１・Ｔ_０−Ｐ_０・Ｔ’_１）…（２）

（２）式に上述した数値を代入すると、Ｖ_１＝０．１０１３×Ｖ_０×（２７３＋Ｔ’_１）／（Ｐ’_１×（２７３＋Ｔ_０）−０．１０１３×（２７３＋Ｔ’_１））となり、第一貯留タンク１１Ｂの容量Ｖ_１は、格納容器１００の容量Ｖ_０を代入し、初期の内部温度Ｔ_０および貯留後の温度Ｔ’_１を設定することで、事故後の第一貯留タンク１１Ｂの圧力Ｐ’_１によって決まる。第一貯留タンク１１Ｂの圧力Ｐ’_１と容量Ｖ_１の関係は、図１３に示すように設計すると、第一貯留タンク１１Ｂの圧力Ｐ’_１に応じた必要容量Ｖ_１を求めることができる。このように第一貯留タンク１１Ｂの容量Ｖ_１を設計することで、第一貯留タンク１１Ｂへのガスの送りを停止する場合、格納容器１００の内部の圧力と第一貯留タンク１１Ｂの内部の圧力とが均圧したことを格納容器１００で発生した非凝縮性ガスの全量が第一貯留タンク１１Ｂに送られて貯留されたものとみなすことができる。

なお、第一貯留タンク１１Ｂは、上述のごとく求めた容量Ｖ_１のものを１つ備えていてもよいが、容量Ｖ_１をいくつかに分けて複数として、これを並列に接続してもよい。格納容器１００から複数の第一貯留タンク１１Ｂへのガスの供給は、複数の第一貯留タンク１１Ｂに同時に行ってもよく、各第一貯留タンク１１Ｂに順に行ってもよい。

このように、本実施形態の格納容器保全設備５０は、炉心を収容する原子炉圧力容器１０１を気密状態で格納する格納容器１００の内部のガスから放射性よう素や粒子状の放射性物質を除去するフィルタユニット２と、フィルタユニット２に接続されて格納容器１００の外部に引き出されて設けられた排気配管３と、格納容器１００の外部で排気配管３に接続され、フィルタユニット２を通過したガス中の放射性希ガスを貯留する第一貯留タンク１１Ｂと、第一貯留タンク１１Ｂの内部上方に配置され、該第一貯留タンク１１Ｂの内部に散水してガス中の蒸気を凝縮させる散水機１２Ｄと、第一貯留タンク１１Ｂの内部に貯留された水Ｗの水面ＷＡと散水機１２Ｄとの間の気相６６に配置され、該第一貯留タンク１１Ｂの内部にガスを分散させて導入するガス導入部６０と、を備える。

この格納容器保全設備５０によれば、フィルタユニット２により放射性よう素や粒子状の放射性物質が除去されたガスは、格納容器１００から排気配管３を通して外部に送り出されて第一貯留タンク１１Ｂに送られる。第一貯留タンク１１Ｂでは、第一貯留タンク１１Ｂの内部上方に配置され、該第一貯留タンク１１Ｂの内部に散水してガス中の蒸気を凝縮させる散水機１２Ｄと、第一貯留タンク１１Ｂの内部に貯留された水Ｗの水面ＷＡと散水機１２Ｄとの間の気相６６に配置され、該第一貯留タンク１１Ｂの内部にガスを分散させて導入するガス導入部６０とが設けられているため、このガス導入部６０から導入されたガスは、第一貯留タンク１１Ｂ内の一部に偏ることが抑制され、ほぼ均等に第一貯留タンク１１Ｂ内に分散される。このため、第一貯留タンク１１Ｂに導入されたガスが熱により偏流することが抑制され、散水機１２Ｄからの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。従って、例えば、凝縮した水（凝縮水）Ｗを第一貯留タンク１１Ｂの外部に排出することで、第一貯留タンク１１Ｂの内部に放射性希ガスを封じ込めることができる。また、ガス導入部６０は、第一貯留タンク１１Ｂにおける水Ｗの水面ＷＡと散水機１２Ｄとの間の気相６６に配置されるため、該ガス導入部６０を液相に配置するものと比べて、静水頭分の圧力損失を低減できるため、その分、容量の小さな第一貯留タンク１１Ｂで所望のガスの充填圧力を確保できる。

また、本実施形によれば、ガス導入部６０は、ガスが噴出する複数の孔部６３が形成された多孔配管６２を複数備え、これら複数の多孔配管６２が水平方向に所定間隔で並設されて構成されている。このため、簡素な構成で、第一貯留タンク１１Ｂの内部にガスをほぼ均等に導入することができ、散水機１２Ｄからの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。

また、本実施形態によれば、孔部６３は、第一貯留タンク１１Ｂの内部の下方に向けて形成されている。このため、第一貯留タンク１１Ｂに導入されたガスは、孔部６３を通じて下方に噴出されることにより、散水機１２Ｄからの散水の流れが阻害されることを抑制できる。従って、第一貯留タンク１１Ｂでガスと水とを効果的に接触させて、ガスに含まれる蒸気を効率よく凝縮させることができる。

また、本実施形態によれば、孔部６３は、第一貯留タンク１１Ｂの内部における所定の水平面６５上に分散して配置されている。このため、第一貯留タンク１１Ｂの内部にガスをほぼ均等に導入することができ、散水機１２Ｄからの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。

また、本実施形態の格納容器保全設備５０は、第一貯留タンク１１Ｂ内の凝縮水を格納容器１００に送る第一凝縮水送出部１３と、第一貯留タンク１１Ｂにおける凝縮水の水位を検出する第一貯留部水位検出部と、検出した凝縮水の水位が、ガス導入部６０よりも下方の所定の高さ位置を上回った場合に、第一凝縮水送出部１３を動作させて凝縮水の水位を調整する水位調整部としての制御部４１と、を備えている。

この構成によれば、制御部４１が凝縮水の水位をガス導入部６０よりも下方に維持するため、凝縮水の水位上昇による圧力損失を低減でき、第一貯留タンク１１Ｂにおける所望のガスの充填圧力を保持することができる。

また、本実施形態の格納容器保全設備５０は、第一貯留タンク１１Ｂと並列して格納容器１００の外部で排気配管３に接続された第二貯留タンク２１Ｂと、第二貯留タンク２１Ｂの内部上方に配置され、該第二貯留タンク２１Ｂの内部に散水してガス中の蒸気を凝縮させる散水機２２Ｄと、第二貯留タンク２１Ｂの内部に貯留された凝縮水の水面と散水機２２Ｄとの間の気相に配置され、該第二貯留タンク２１Ｂの内部にガスを分散させて導入するガス導入部６０とを備える。

この構成によれば、第一貯留タンク１１Ｂの内部に放射性希ガスを封じ込めた後、第二貯留タンク２１Ｂには、放射性希ガスを含まず蒸気を含むガスがガス導入部６０を通じて導入される。このガスは、第二貯留タンク２１Ｂの内部の一部に偏ることが抑制され、ほぼ均等に第二貯留タンク２１Ｂ内に分散される。このため、第二貯留タンク２１Ｂに導入されたガスの偏流が抑制され、散水機２２Ｄからの散水によってガスに含まれる蒸気を効率よく冷却して凝縮させることができる。従って、格納容器１００の内部の圧力上昇を抑制することができる。この結果、格納容器１００の内部の放射性希ガスを格納容器１００とは別の第一貯留タンク１１Ｂに封じ込め、かつ格納容器１００の内部の圧力を低下させることができる。

１ 格納容器圧力検出部
２ フィルタユニット
３ 排気配管
１１ 第一貯留部
１１Ａ 第一貯留配管
１１Ｂ 第一貯留タンク（希ガス貯留タンク）
１２ 第一冷却部
１２Ａ 循環配管
１２Ｂ 熱交換器
１２Ｃ 冷却ポンプ
１２Ｄ 散水機（散水部）
１３ 第一凝縮水送出部（凝縮水送出部）
１４ 第一貯留部水位検出部（水位検出部）
２１ 第二貯留部
２１Ａ 第二貯留配管
２１Ｂ 第二貯留タンク（凝縮水貯留タンク）
２２ 第二冷却部
２２Ａ 循環配管
２２Ｂ 熱交換器
２２Ｃ 冷却ポンプ
２２Ｄ 散水機（散水部）
２３ 第二凝縮水送出部（凝縮水送出部）
２４ 第二貯留部水位検出部（水位検出部）
４１ 制御部（水位調整部）
６０ ガス導入部
６１ ヘッダ管
６２ 多孔配管
６３ 孔部
６４ 支持部材
６５ 水平面
６６ 気相
１００ 格納容器
１０１ 原子炉圧力容器
Ｗ 水（凝縮水）
ＷＡ 水面

Claims (6)

1. 炉心を収容する原子炉圧力容器を気密状態で格納する格納容器の内部のガスから放射性よう素や粒子状の放射性物質を除去するフィルタユニットと、
   前記フィルタユニットに接続されて前記格納容器の外部に引き出されて設けられた排気配管と、
   前記格納容器の外部で前記排気配管に接続され、前記フィルタユニットを通過したガス中の放射性希ガスを貯留する希ガス貯留タンクと、
   前記希ガス貯留タンクの内部上方に配置され、該希ガス貯留タンクの内部に散水して前記ガス中の蒸気を凝縮させる散水部と、
   前記希ガス貯留タンクの内部に貯留された凝縮水の水面と前記散水部との間の気相に配置され、該希ガス貯留タンクの内部に前記ガスを分散させて導入するガス導入部と、
   を備えた格納容器保全設備。
2. 前記ガス導入部は、前記ガスが噴出する複数の孔部が形成された多孔配管を複数備え、これら複数の多孔配管が水平方向に所定間隔で並設されて構成される請求項１に記載の格納容器保全設備。
3. 前記孔部は、前記希ガス貯留タンクの内部の下方に向けて形成されている請求項２に記載の格納容器保全設備。
4. 前記孔部は、前記希ガス貯留タンクの内部における所定の水平面上に分散して配置される請求項２または３に記載の格納容器保全設備。
5. 前記希ガス貯留タンクの凝縮水を前記格納容器に送る凝縮水送出部と、
   前記希ガス貯留タンクにおける凝縮水の水位を検出する水位検出部と、
   検出した凝縮水の水位が、前記ガス導入部よりも下方の所定の高さ位置を上回った場合に、前記凝縮水送出部を動作させて前記凝縮水の水位を調整する水位調整部と、
   を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の格納容器保全設備。
6. 前記希ガス貯留タンクと並列して前記格納容器の外部で前記排気配管に接続された凝縮水貯留タンクと、
   前記凝縮水貯留タンクの内部上方に配置され、該凝縮水貯留タンクの内部に散水して前記ガス中の蒸気を凝縮させる散水部と、
   前記凝縮水貯留タンクの内部に貯留された凝縮水の水面と前記散水部との間の気相に配置され、該凝縮水貯留タンクの内部に前記ガスを分散させて導入するガス導入部と、
   を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の格納容器保全設備。

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