JP6942103B2 - 原子力プラントの換気空調システム及び換気空調方法 - Google Patents

Description

本発明は、原子力プラントの換気空調システム及び換気空調方法に係り、更に詳しくは、原子力プラントにおける放射性物質の漏洩事故に対応可能な換気空調システム及び換気空調方法に関する。

原子力プラントは、通常運転時や事故時に原子炉等の運転制御及び監視を行う中央制御室を有している。原子力プラントの中には、事故時の作業対応を行うための緊急対策所（免震重要棟と称されることがある）を有するものもある。中央制御室や緊急対策所等の作業員が滞在して作業を行う居住エリアには、換気空調システムが接続されている。換気空調システムは、外気を取り込んで居住エリアへ空気を供給すると共に居住エリア内の空気を外部環境へ排出することで、居住エリアの環境（温度や湿度）を適切に保つものである。

原子力プラントは、また、ポンプや電源盤、制御盤等の各種機器を収容する機器室を有している。機器室にも、換気空調システムが接続されている。換気空調システムを用いることで、各種機器の発熱による室内の温度上昇を防止し、それら機器の継続的な動作を確保している。

原子力プラントにおいては、万が一放射性物質の漏洩事故等が発生して外部環境の放射能濃度が増加した場合でも、居住エリア内の作業員の被ばくを防止することが求められている。そのため、換気空調システムは、一般に、事故時に外気中に含まれる可能性のある放射性物質を除去可能な特殊フィルタ（例えば、ＨＥＰＡフィルタやチャコールフィルタなど）を備えており、外部環境の放射能の増加（放射性物質の漏洩事故）を検知した場合、空調の運転モードを通常換気モードから非常用換気モードに切り換え取り込んだ外気を特殊フィルタに通すことで、周辺環境から居住エリア内への放射性物質の流入を制限している（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の換気空調設備では、取り込んだ外気を中央制御室へ供給するためのライン上に特殊フィルタが設置されており、事故時に外部環境へ放出される可能性のある放射性ヨウ素やセシウムなどを特殊フィルタによって除去することで、中央制御室へ供給される外気中に含まれる放射性物質の量を極力低減する。しかし、事故時に外部環境へ放出される可能性のある放射性希ガスは反応性が乏しいので、特許文献１に記載の特殊フィルタでは放射性希ガスの除去が難しく、放射性希ガスの中央制御室への侵入を阻止することは困難である。作業員が事故時に中央制御室に留まると、作業員の放射性希ガスのよる被ばく量が増加する虞がある。そこで、特許文献１に記載の換気空調設備では、中央制御室内の一画に中央制御室退避室を設けると共に、外気よりも高圧の酸素を供給可能な酸素ボンベを中央制御室の外部に備えている。放射性希ガスが中央制御室へ流入する場合には、作業員を中央制御室退避室に退避させると共に、作業員の生存に必要な酸素を酸素ボンベから中央制御室退避室へ高圧の状態で供給して放射性希ガスの中央制御室退避室への侵入を阻止することで、作業員の被ばく量の低減を図っている。

特開２０１７−３２４９４号公報

しかし、特許文献１に記載の換気空調設備のように、放射性物質の漏洩事故時に中央制御室退避室等の居住エリア内に外気を取り入れることなく酸素ボンベから酸素（空気）を供給する場合、居住エリア内に留まることが可能な人数や時間が酸素ボンベの容量や数量によって制限されてしまう。したがって、事故収束に向けた作業を多数の作業員により長時間行うためには、予め膨大な数の酸素ボンベを備えておく必要がある。しかし、このような備えは多大なコスト及び広い設置スペースを要するので、現実的ではない。

また、特許文献１に記載のように中央制御室の一画に退避室を設ける場合、プラントの状態を表示する表示機やプラントを制御する操作盤を退避室内に設けることが可能であるとしても、中央制御室の機能と全く同等の機能を退避室内に確保することは難しい。したがって、退避室内に退避した作業員が行う事故収束に向けた作業は限定的になる可能性が高い。そのため、事故収束に向けた作業を中央制御室内で実行できるように、放射線量が高い状態の放射性希ガスの中央制御室内への侵入を長期間阻止して作業員の放射性希ガスによる被ばく量を抑制したいという要求がある。

また、機器室に収容される機器では、機器室内に侵入した放射性物質からの放射線による機器（を構成する電子部品類）の誤作動や損傷を防止するために、放射線耐性の高い機器（電子部品類）を用いることがある。また、機器を遮蔽することで放射線による機器への影響を緩和させることもある。しかし、これらの放射線対策では、コストの増大が懸念される。そのため、放射線量が高い状態の放射性希ガスの機器室への侵入を長期間阻止して機器の放射性希ガスによる被ばく量を抑制したいという要求がある。

本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、放射線量が高い状態の放射性希ガスの中央制御室又は機器室等の部屋内への侵入を長期間阻止することができる原子力プラントの換気空調システム及び換気空調方法を提供することである。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原子力プラントにおける作業員の滞在可能な部屋又は機器を収容可能な部屋に接続された換気空調システムであって、外部環境及び前記部屋に連通し、非常時に外気を取込可能なラインと、前記ライン上に設置され、前記ライン内に取り込まれた外気を加圧する加圧装置と、前記加圧装置の下流側に並列に設置され、前記加圧装置によって加圧された外気の充填、加圧された状態の外気の保持、及び保持する外気の前記部屋への供給が可能な複数の圧力容器とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の圧力容器のうちの少なくともいずれか１つの圧力容器に加圧装置によって加圧された外気を充填して所定時間以上保持させる一方、複数の圧力容器のうちの少なくともいずれか１つの圧力容器から所定時間以上保持した外気を加圧した状態で部屋へ供給することが可能なので、放射性希ガスを含む放射性物質が外部環境へ漏洩した場合、換気空調システムによって、放射能が減衰した状態の放射性希ガスを含む外気を加圧した状態で連続的に部屋へ供給して部屋内を長期間正圧に維持することができる。したがって、放射線量が高い状態の放射性希ガスの部屋内への侵入を長期間阻止することができ、その結果、部屋内の作業員又は機器に対する放射性希ガスによる被ばく量を長期間抑制することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態としての中央制御室の換気空調システムを示す系統図である。 本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法の通常運転モードを示す説明図である。 本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法の非常時運転モードの初期段階を示す説明図である。 本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法の非常時運転モードの第１供給状態を示す説明図である。 本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法の非常時運転モードの第２供給状態を示す説明図である。 本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態としての中央制御室の換気空調システムを示す系統図である。 本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態の変形例としての中央制御室の換気空調システムを示す系統図である。

以下、本発明の原子力プラントの換気空調システムの実施の形態について図面を用いて説明する。
［第１の実施の形態］
まず、本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態としての中央制御室の換気空調システムの構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態としての中央制御室の換気空調システムを示す系統図である。

図１において、原子力プラントは、プラントの運転制御及び監視を行う中央制御室１０１を備えている。中央制御室１０１は、作業員が常駐し、通常運転時では原子炉等の運転や監視を行う一方、事故時では事故を収束させるべく安全上の対策や運転操作を行う非常に重要な場所である。中央制御室１０１では、事故時に周辺の外部環境が厳しい状況にあっても作業員が可能な限り種々の監視や操作を行うことができるように、居住性の確保が求められている。

中央制御室１０１には、換気空調システム１が接続されている。換気空調システム１は、給気系統として、外気の取込が可能な外気取込口１１と、外気取込口１１と中央制御室１０１とを接続する給気ライン１２とを備えている。給気ライン１２は、外気等の空気を中央制御室１０１へ供給するものである。

給気ライン１２には、上流側から順に、放射線検出器１３、第１給気隔離弁１４、給気処理装置１５、送風機１６、第２給気隔離弁１７、加湿器１８が設けられている。放射線検出器１３は、放射性物質の外部環境への漏洩を検知するためのものである。放射線検出器１３は、例えば、図示しない制御装置に接続されており、検出信号を制御装置へ出力する。第１給気隔離弁１４は、例えば、電動駆動弁であり、図示しない制御装置によって開閉制御される。第１給気隔離弁１４は、通常運転時に開弁状態に制御される一方、非常運転時に閉弁状態に制御される。給気処理装置１５は、例えば、空気に含まれる塵等の粗大粒子を除去して空気を清浄するフィルタ１５ａと、空気の温度を調節する（空気の冷却又は加熱を行う）コイル１５ｂとを有している。送風機１６は、給気処理装置１５を通過した空気を中央制御室１０１へ強制的に供給するものであり、例えば、図示しない制御装置によって制御される。第２給気隔離弁１７は、例えば、電動駆動弁であり、図示しない制御装置によって開閉制御される。第２給気隔離弁１７は、通常運転時及び非常運転時において開弁状態に制御される。加湿器１８は、中央制御室１０１内の居住性を確保するために、中央制御室１０１に供給される空気を加湿するものである。

換気空調システム１は、排気系統として、中央制御室１０１内の空気を外部環境へ排出する排気口２１と、排気口２１と中央制御室１０１とを接続する排気ライン２２とを備えている。排気ライン２２には、上流側から順に、排風機２３、排気隔離弁２４が設けられている。排風機２３は、中央制御室１０１内の空気を外部環境へ強制的に排出するものであり、例えば、図示しない制御装置によって制御される。排気隔離弁２４は、例えば、電動駆動弁であり、図示しない制御装置によって開閉制御される。排気隔離弁２４は、通常運転時及び非常運転時に開弁状態に制御され、排気流量を調整する機能を有している。

換気空調システム１は、事故等の非常時に使用される非常用系統として、給気ライン１２の一部を迂回する非常時外気取込ライン３１を更に備えている。非常時外気取込ライン３１は、例えば、一方側端部が給気ライン１２における放射線検出器１３と第１給気隔離弁１４の間の部分に接続されると共に、他方側端部が給気ライン１２における第１給気隔離弁１４と給気処理装置１５の間の部分に接続されている。つまり、非常時外気取込ライン３１は、第１給気隔離弁１４を迂回するように給気ライン１２に接続されている。非常時外気取込ライン３１は、給気ライン１２を介して外部環境及び中央制御室１０１に連通しており、非常時に外気の取込が可能である。

非常時外気取込ライン３１には、上流側から順に、非常時外気取込弁３２、加熱器３３、非常時給気処理フィルタ装置３４、放射能減衰装置４０が設けられている。非常時外気取込弁３２は、例えば、電動駆動弁であり、図示しない制御装置によって開閉制御される。非常時外気取込弁３２は、通常運転時に閉弁状態に制御される一方、非常運転時に開弁状態に制御される。加熱器３３は、非常時給気処理フィルタ装置３４の後述の放射性ガス除去フィルタ３４ｃの吸着効率を維持するために、取り込んだ外気を加熱することで外気の相対湿度を低下させるものである。

非常時給気処理フィルタ装置３４は、例えば、上流側から順に、プレフィルタ３４ａ、前置高性能フィルタ３４ｂ、放射性ガス除去フィルタ３４ｃ、後置高性能フィルタ３４ｄを有している。プレフィルタ３４ａは、主に、非常時外気取込ライン３１内に取り込んだ外気中に含まれている塵等の粗大粒子を除去するためのものである。前置高性能フィルタ３４ｂ及び後置高性能フィルタ３４ｄは、例えば，ＨＥＰＡフィルタで構成されており、主に、非常時外気取込ライン３１内に取り込んだ外気中に含まれている放射性セシウム等の粒子状の放射性物質を捕集して除去するためのものである。放射性ガス除去フィルタ３４ｃは、活性炭やアルミナ、ゼオライト、シリカゲル等の表面に複数の細孔を有する材料により形成されており、非常時外気取込ライン３１内に取り込んだ外気中に含まれている放射性物質、主に放射性ヨウ素を物理吸着して除去するためのものである。放射性ガス除去フィルタ３４ｃは、例えば、チャコールフィルタで構成されており、通過する空気が高湿度の場合に吸着効率が低下するという特性を有している。なお、非常時給気処理フィルタ装置３４では、非常時外気取込ライン３１内に取り込んだ外気中に含まれている放射性希ガスを除去することは難しい。

放射能減衰装置４０は、取り込んだ外気中に含まれている放射性希ガスの放射能を減衰させつつ、放射能濃度の低下した外気を加圧した状態で中央制御室１０１へ継続的に供給するものである。放射能減衰装置４０は、非常時外気取込ライン３１における非常時給気処理フィルタ装置３４の下流側に設置された加圧装置４１と、加圧装置４１の下流側において並列に設置された２つの圧力容器４２とを備えている。加圧装置４１は、非常時外気取込ライン３１内に取り込まれた外気を加圧して圧力容器４２へ供給するものである。

各圧力容器４２は、加圧装置４１によって加圧された外気の充填、加圧された状態の外気の所定時間以上保持、及び保持する外気の中央制御室１０１への供給を可能とする耐圧容器である。圧力容器４２の容量は、一方の圧力容器４２が外気を保持する期間中、他方の圧力容器４２が加圧状態の外気を中央制御室１０１へ継続的に供給可能となるような大きさに設定されている。２つの圧力容器４２は、非常時外気取込ライン３１における加圧装置４１の下流側で分岐して並列に配置された２つの並列ライン３１ａ上にそれぞれ設けられている。

２つの圧力容器４２の各々の上流側における並列ライン３１ａには、入口弁４３が設けられている。各入口弁４３は、各圧力容器４２と加圧装置４１との連通及び当該連通の遮断を切り換えるものである。入口弁４３は、例えば、電動駆動弁であり、図示しない制御装置によって開閉制御される。２つの圧力容器４２の各々の下流側における並列ライン３１ａには、出口弁４４が設けられている。各出口弁４４は、各圧力容器４２と中央制御室１０１との連通及び当該連通の遮断を切り換えるものである。出口弁４４は、例えば、電動駆動弁であり、図示しない制御装置によって開閉制御される。非常時外気取込ライン３１における出口弁４４よりも下流側であって２つの並列ライン３１ａの下流側接続部よりも下流側の部分には、調整弁４５が設けられている。調整弁４５は、圧力容器４２から中央制御室１０１へ供給される外気（空気）の流量及び圧力を調整するものである。調整弁４５は、例えば、電動駆動弁であり、図示しない制御装置によって開閉制御される。

換気空調システム１は、さらに、中央制御室１０１内の空気を外部環境へ排出せずに再び中央制御室１０１へ供給するための再循環ライン５１を備えている。再循環ライン５１は、一方側が中央制御室１０１に接続されると共に、他方側端部が給気ライン１２における第１給気隔離弁１４と給気処理装置１５の間の部分に接続されている。

次に、本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法を図２〜図５を用いて説明する。図２は本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法の通常運転モードを示す説明図、図３は本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法の非常時運転モードの初期段階を示す説明図、図４は本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法の非常時運転モードの第１供給状態を示す説明図、図５は本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１の実施の形態における換気空調方法の非常時運転モードの第２供給状態を示す説明図である。

換気空調システム１は、原子力プラントの通常運転時、通常運転モードにて作動する。具体的には、図示しない制御装置の指令信号によって、図２に示すように、給気系統の第１給気隔離弁１４、第２給気隔離弁１７、及び、排気系統の排気隔離弁２４が開弁状態に制御される。これにより、給気ライン１２及び排気ライン２２が外部環境と連通した状態となっている。それに対して、非常時外気取込弁３２が閉弁状態に制御され、非常時外気取込ライン３１が外部環境と遮断された状態となっている。

送風機１６が駆動することで、外気取込口１１から外気が取り込まれて給気ライン１２を介して強制的に中央制御室１０１へ供給される。外気は、給気ライン１２を通過する際に、給気処理装置１５によって塵等の粗大粒子が除去されると共に温度調節が行われ、更に、加湿器１８によって加湿される。また、排風機２３が駆動することで、中央制御室１０１内の空気が排気ライン２２を介して排出口２１から強制的に外部環境へ放出される。これにより、中央制御室１０１では、作業員が作業可能な居住性が確保されている。

原子力プラントで万が一事故が発生して放射性物質が周辺の外部環境へ漏洩して換気空調システム１内に流入すると、放射性物質からの放射線を放射線検出部１３が検知する。原子力プラントの事故時に発生する放射性物質として、主に、放射性セシウム、放射性ヨウ素、放射性希ガスが挙げられる。

この場合、換気空調システム１は、通常運転モードから非常時運転モードに切り換わる。具体的には、放射線検出部１３の放射線の検出結果に基づいて制御装置によって、図３に示すように、第１給気隔離弁１４が開弁状態（図２参照）から閉弁状態へ切り換えられる一方、非常時外気取込弁３２が閉弁状態（図２参照）から開弁状態へ切り換えられる。これにより、非常時外気取込ライン３１が外部環境と連通した状態となる。なお、第２給気隔離弁１７及び排気隔離弁２４は開弁状態を維持するように制御されると共に、送風機１６及び排風機２３は駆動状態を維持するように制御される。

また、この放射線検出部１３の検出結果に基づいて制御装置により、放射能減衰装置４０が駆動する。具体的には、放射能減衰装置４０の２つ入口弁４３のうち、一方（図３中、上側）の入口弁４３が開弁状態に制御される一方、他方（図３中、下側）の入口弁４３が閉弁状態に制御される。また、２つの出口弁４４の両方が閉弁状態に制御される。さらに、加圧装置４１が駆動状態に制御される。

この場合、外気取込口１１から外気が非常時外気取込ライン３１へ取り込まれて加熱器３３により加熱される。加熱されて相対湿度が低下した外気が非常時給気処理フィルタ装置３４を通過することで、外気中に含まれている塵等の粗大粒子、放射性セシウム等の粒子状の放射性物質、及び、放射性ヨウ素などが除去される。ただし、非常時給気処理フィルタ装置３４を通過した外気中には、反応性の乏しい放射性希ガスが依然として含まれている可能性がある。

非常時給気処理フィルタ装置３４を通過した外気は、加圧装置４１によって加圧され、入口弁４３が開弁状態にある一方（図３中、上側）の圧力容器４２に充填される。一方の圧力容器４２に対する所定の加圧状態の外気の充填が完了した後、開弁状態の入口弁４３を閉弁状態へ切り換える（図３中、矢印で示す開から閉への切換を参照）。その後、外気が充填された一方の圧力容器４２の上流側の入口弁４３及び下流側の出口弁４４を所定時間以上継続して閉弁状態に維持することで、一方の圧力容器４２内に外気を所定時間以上保持する。これにより、時間の経過分、一方の圧力容器４２内に保持された外気中の放射性希ガスの放射能が減衰する。

その後、図４に示すように、外気を保持している一方（図４中、上側）の圧力容器４２の上流側の入口弁４３を閉弁状態に維持しつつ、下流側の出口弁４４を閉弁状態（図３参照）から開弁状態へ切り換える。これにより、一方の圧力容器４２内に保持されている外気が加圧された状態のまま中央制御室１０１へ供給（放出）される。このとき、調整弁４５によって、一方の圧力容器４２から中央制御室１０１へ供給される外気（空気）の圧力及び流量を調整する。なお、一方の圧力容器４２から中央制御室１０１へ供給される外気は、通常運転時と同様に、給気処理装置１５によって温度が調整されると共に、加湿器１８によって加湿される。

また、一方の圧力容器４２から中央制御室１０１へ外気が供給され続けている間、他方（図４中、下側）の圧力容器４２は、加圧装置４１によって充填された加圧状態の外気を保持する。具体的には、他方の圧力容器４２の下流側の出口弁４４を閉弁状態に維持しつつ、上流側の入口弁４３を閉弁状態（図３参照）から開弁状態へ切り換える。これにより、入口弁４３が開弁状態にある他方の圧力容器４２に、加圧装置４１によって加圧された外気が充填される。他方の圧力容器４２に対する所定の加圧状態の外気の充填が完了した後、開弁状態の入口弁４３を閉弁状態へ切り換える（図４中、矢印で示す開から閉への切換を参照）。その後、外気が充填された他方の圧力容器４２の上流側の入口弁４３及び下流側の出口弁４４を所定時間以上継続して閉弁状態に維持することで、他方の圧力容器４２内に外気を所定時間以上保持する。これにより、時間の経過分、他方の圧力容器４２内の保持された外気中の放射性希ガスの放射能が減衰する。

このように、２つの圧力容器４２のうちの他方（図４中、下側）の圧力容器４２に加圧装置４１によって加圧された外気を充填して所定時間以上保持させている間、残りの一方（図４中、上側）の圧力容器４２から所定時間以上保持した外気を所定の加圧状態で中央制御室１０１へ供給（放出）し続ける。

一方の圧力容器４２から中央制御室１０１への外気の供給（放出）を続けると、一方の圧力容器４２からは所定の加圧状態の外気を供給できなくなる。この場合、他方の圧力容器４２から所定の加圧状態の外気を中央制御室１０１へ供給するように切り換える。具体的には、図５に示すように、外気を保持している他方（図５中、下側）の圧力容器４２の上流側の入口弁４３を閉弁状態に維持しつつ、下流側の出口弁４４を閉弁状態（図４参照）から開弁状態へ切り換える。これにより、他方の圧力容器４２内に保持されている外気が加圧された状態のまま中央制御室１０１へ供給（放出）される。このとき、一方の圧力容器４２からの外気の供給の場合と同様に、調整弁４５によって、他方の圧力容器４２から中央制御室１０１へ供給される外気（空気）の圧力及び流量を調整する。

また、一方（図５中、上側）の圧力容器４２から所定の加圧状態の外気を供給できなくなると、一方の圧力容器４２の上流側の入口弁４３を閉弁状態（図４参照）から開弁状態へ切り換える一方、下流側の出口弁４４を開弁状態（図４参照）から閉弁状態へ切り換える。これにより、入口弁４３が開弁状態にある一方の圧力容器４２内に加圧装置４１によって加圧された外気が再び充填される。その後、前述した工程と同様に、開弁状態の入口弁４３を閉弁状態に切り換え（図５中、矢印で示す開から閉への切換を参照）、入口弁４３及び出口弁４４を所定時間以上継続して閉弁状態に維持することで、一方の圧力容器４２内に外気を所定時間以上保持する。これにより、時間の経過分、一方の圧力容器４２内に保持された外気中の放射性希ガスの放射能が減衰する。

このように、２つの圧力容器４２のうちの一方（図５中、下側）の圧力容器４２に加圧装置４１によって加圧された外気を充填して所定時間以上保持させている間、残りの他方（図５中、上側）の圧力容器４２から所定時間以上保持した外気を所定の加圧状態で中央制御室１０１へ供給（放出）し続ける。

本実施の形態においては、加圧装置４１の下流側に２つの圧力容器４２を並列に設置したので、２つの圧力容器４２のうちのいずれか一方の圧力容器４２が加圧状態の外気を所定時間以上保持する間、残りの圧力容器４２が中央制御室１０１へ所定の加圧状態の外気を供給し続けることが可能である。したがって、２つの圧力容器４２によって、非常時外気取込ライン３１内に取り込んだ外気中に含まれている放射性希ガスの放射能を減衰させつつ、放射能が減衰した状態の放射性希ガスを含む外気を所定の加圧状態で中央制御室１０１へ継続して供給することができる。その結果、放射線量が高い状態の放射性希ガスが換気空調システム１を介して中央制御室１０１内へ侵入することを長期間継続して阻止できる。また、加圧された外気の中央制御室１０１への継続的な供給により、中央制御室１０１が外部環境よりも高圧（正圧）に維持されるので、外部環境から中央制御室１０１の間隙（例えば、中央制御室１０１を構成する壁面と開閉可能な扉との隙間等）を介した放射性物質の侵入（インリーク）を長期間継続して防止することができる。

なお、中央制御室１０１内の空気は、通常運転時と同様に、排風機２３が駆動することで、排気ライン２２を介して排出口２１から外部環境へ強制的に放出される。加えて、中央制御室１０１内の空気は、再循環ライン５１及び給気ライン１２を介して再び中央制御室１０１へ供給される。圧力容器４２から中央制御室１０１へ供給される外気には、放射能が減衰した状態の放射性希ガスしか含まれていないので、中央制御室１０１内の空気を再び中央制御室１０１へ循環させても、中央制御室１０１内の作業員の放射性物質による被ばくを懸念する必要がない。

上述した本発明の原子力プラントの換気空調システム及び換気空調方法の第１の実施の形態によれば、２つの圧力容器４２のうちのいずれか１つの圧力容器４２に加圧装置４１によって加圧された外気を充填して所定時間以上保持させる一方、２つの圧力容器４２のうちのいずれか１つの圧力容器４２から所定時間以上保持した外気を加圧した状態で中央制御室１０１（部屋）へ供給することが可能なので、放射性希ガスを含む放射性物質が外部環境へ漏洩した場合、換気空調システム１によって、放射能が減衰した状態の放射性希ガスを含む外気を加圧した状態で連続的に中央制御室１０１（部屋）へ供給して中央制御室１０１（部屋）内を長期間正圧に維持することができる。したがって、放射線量が高い状態の放射性希ガスの中央制御室１０１（部屋）内への侵入を長期間阻止することができ、その結果、中央制御室１０１（部屋）内の作業員に対する放射性希ガスによる被ばく量を長期間抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、２つの圧力容器４２の各々の上流側に入口弁４３を設けると共に下流側に出口弁４４を設けたので、加圧装置４１によって加圧された外気の各圧力容器４２に対する充填、各圧力容器４２における外気の保持、及び各圧力容器４２から保持する外気の中央制御室１０１への供給（放出）のいずれかの切り換えを、各入口弁４３及び各出口弁４４の開閉操作によって行うことができる。したがって、複雑な構造構成を用いることなく簡素な構成によって圧力容器４２の切換操作を実現することができる。

さらに、本実施の形態によれば、出口弁４４と中央制御室１０１の間に設けた調整弁４５によって、各圧力容器４２から中央制御室１０１へ供給される外気（空気）の圧力及び流量を調整することが可能なので、各圧力容器４２から中央制御室１０１へ外気を供給する継続時間及び中央制御室１０１内の圧力を適切に管理することができる。

また、本実施の形態によれば、加圧装置４１の上流側に設置した非常時給気処理フィルタ装置３４の前置及び後置の高性能フィルタ３４ｂ、３４ｄによって放射性セシウム等の粒子状の放射性物質を捕集すると共に、放射性ガス除去フィルタ３４ｃによって放射性ヨウ素等の放射性物質を物理吸着するように構成したので、放射性希ガス以外の放射性物質の換気空調システム１を介した中央制御室１０１内への侵入も抑制することができる。その結果、中央制御室１０１に滞在する作業員の放射性物質による被ばく量を確実に抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、再循環ライン５１によって、中央制御室１０１内の空気を再び中央制御室１０１内へ供給することが可能なので、再循環ライン５１を介して循環する空気の流量分、非常時外気取込ライン３１を介して中央制御室１０１へ供給される外気の流量を低減することができる。そのため、圧力容器４２の容量や加圧装置４１の吐出量を小さくすることができるので、圧力容器４２及び加圧装置４１の小型化が可能となる。

また、本実施の形態によれば、放射性物質の外部環境への漏洩が検知されると、直ちに、加圧装置４１が駆動されると共に、各入口弁４３及び出口弁４４が開閉操作されるように構成しているので、圧力容器４２に対する外気の充填を素早く開始することができる。したがって、圧力容器４２内に保持した外気の中央制御室１０１への最初の供給を迅速に実行することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態としての中央制御室の換気空調システムの構成について図６を用いて説明する。図６は本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態としての中央制御室の換気空調システムを示す系統図である。なお、図６において、図１〜図５に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図６に示す本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態が第１の実施の形態に係る換気空調システム１（図１参照）と相違する点は、放射能減衰装置４０Ａの圧力容器４２が２つでなく３つ並列に設置されていることである。すなわち、放射能減衰装置４０Ａは、加圧装置４１の下流側に並列に配置された３つの圧力容器４２を備えている。３つの圧力容器４２は、非常時外気取込ライン３１Ａにおける加圧装置４１の下流側で分岐して並列に配置された３つの並列ライン３１ａ上にそれぞれ設けられている。３つの圧力容器４２の各々の上流側における各並列ライン３１ａに入口弁４３が設けられている。３つの圧力容器４２の下流側における各並列ライン３１ａに出口弁４４が設けられている。

次に、本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態における放射性物質の漏洩事故時の換気空調方法について図６を用いて説明する。なお、換気空調システム１Ａによる原子力プラントの通常運転時の換気空調方法は、第１の実施の形態の場合と同様である。

万が一事故が発生して放射性物質が周辺の外部環境へ漏洩した場合、換気空調システム１Ａは、第１の実施の形態に係る換気空調システム１と同様に、非常時運転モードにて作動する。すなわち、第１給気隔離弁１４が閉弁状態に制御される一方、非常時外気取込弁３２が開弁状態に制御されることで、非常時外気取込ライン３１Ａ内に外気が取り込まれる。取り込まれた外気中に含まれている塵等の粗大粒子、放射性セシウム等の粒子状の放射性物質、及び、放射性ヨウ素などが非常時給気処理フィルタ装置３４によって除去される。ただし、非常時給気処理フィルタ装置３４を通過した外気中には放射性希ガスが依然として含まれている。

そこで、３つの圧力容器４２のうちの第１の圧力容器４２（例えば、図６の最上段の圧力容器４２）が加圧状態の外気を所定時間以上保持する際に、残りの第２の圧力容器４２（例えば、図６の中段の圧力容器４２）及び第３の圧力容器４２（例えば、図６の最下段の圧力容器４２）の少なくとも１つの圧力容器４２が中央制御室１０１へ所定の加圧状態の外気を供給（放出）し続ける運用を実行する。また、３つの圧力容器４２のうちの第２の圧力容器４２が加圧状態の外気を所定時間以上保持する際に、残りの第１及び第３の圧力容器４２の少なくとも１つの圧力容器４２が中央制御室１０１へ所定の加圧状態の外気を供給（放出）し続ける運用を実行する。また、３つの圧力容器４２のうちの第３の圧力容器４２が加圧状態の外気を所定時間以上保持する際に、残りの第１及び第２の圧力容器４２の少なくとも１つの圧力容器４２が中央制御室１０１へ所定の加圧状態の外気を供給（放出）し続ける運用を実行する。すなわち、３つの圧力容器４２の各々は、加圧装置４１によって加圧された外気が充填されて外気を所定時間以上保持する第１工程と所定時間以上保持した外気を所定の加圧状態で中央制御室１０１へ供給（放出）する第２工程との間を、他の２つの圧力容器４２の第１工程と第２工程の兼ね合いを考慮して切り換えられる。

したがって、３つの圧力容器４２によって、非常時外気取込ライン３１Ａ内に取り込んだ外気中に含まれている放射性希ガスの放射能を減衰させつつ、放射能が減衰した状態の放射性希ガスを含む外気を所定の加圧状態で連続的に中央制御室１０１へ供給することができる。その結果、放射線量が高い状態の放射性希ガスが換気空調システム１Ａを介して中央制御室１０１内へ侵入することを長期間継続して阻止できる。また、加圧された外気の中央制御室１０１への継続的な供給により中央制御室１０１を長期間正圧に維持することができ、中央制御室１０１の間隙（例えば、中央制御室１０１を構成する壁面と開閉可能な扉との隙間等）を介した放射性物質の侵入（インリーク）を長期間継続して防止することができる。

なお、３つの圧力容器４２の各々の工程（外気の充填及び保持と外気の放出）は、少なくとも１つの圧力容器４２が第１工程（外気の充填及び保持）にあり、少なくとも１つの圧力容器４２が第２工程（外気の放出）にあれば、残りの１つの圧力容器４２は第１工程及び第２工程のいずれかを選択することが可能である。つまり、本実施の形態に係る換気空調システム１Ａは、圧力容器４２を３つ並列に設置しているので、圧力容器４２を２つ並列に設置する第１の実施の形態に係る換気空調システム１よりも、圧力容器４２の運用の自由度が増す。

上述した本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態によれば、３つの圧力容器４２のうち少なくともいずれか１つの圧力容器４２に加圧装置４１によって加圧された外気を充填して所定時間以上保持させる間、３つの圧力容器４２のうちの少なくともいずれか１つの圧力容器４２から所定時間以上保持した外気を加圧した状態で中央制御室１０１へ供給することが可能である。したがって、放射性希ガスを含む放射性物質が外部環境へ漏洩した場合に、放射能が減衰した状態の放射性希ガスを含む外気を加圧した状態で連続的に中央制御室１０１へ供給して中央制御室１０１内を長期間正圧に維持することができるので、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、放射能減衰装置４０Ａの圧力容器４２を２つでなく３つ並列に設置したので、第１の実施の形態に係る換気空調システム１と比較して、各圧力容器４２の容量の小型化及び各圧力容器４２の設置空間の縮小が可能となる。したがって、圧力容器４２の仕様及び設置の自由度が増す。

［第２の実施の形態の変形例］
次に、本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態の変形例としての中央制御室の換気空調システムの構成について図７を用いて説明する。図７は本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態の変形例としての中央制御室の換気空調システムを示す系統図である。なお、図７において、図１〜図６に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図７に示す本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態の変形例が第２の実施の形態に係る換気空調システム１Ａと相違する点は、換気空調システムが多重化されていることである。すなわち、中央制御室１０１に対して、同じ構成の換気空調システム１Ａが２系統接続されている。本変形例においては、一方の系統の換気空調システム１Ａが故障して使用できない場合に、もう一方の系統の換気空調システム１Ａを作動させる。したがって、中央制御室１０１の換気空調機能を失うことがない。

上述した本発明の原子力プラントの空調システムの第２の実施の形態の変形例によれば、第２の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、本変形例によれば、中央制御室１０１に対して換気空調システム１Ａを２系統接続して中央制御室１０１の換気空調システムを多重化しているので、換気空調システムの安全性の向上が図られている。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は上述した第１、第２の実施の形態及びその変形例に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、上述した本発明の原子力プラントの換気空調システムの第１、第２の実施の形態及びその変形例は、中央制御室１０１の換気空調システムに適用した例である。しかし、本発明の原子力プラントの換気空調システムを、緊急時対策所等の作業員が滞在する可能性のある部屋に接続する換気空調システムに適用することも可能である。

また、本発明の原子力プラントの換気空調システムを、作業員が滞在する部屋ではなく、機器室等の各種機器を収容する部屋に接続する換気空調システムに適用することも可能もある。すなわち、図１〜図７に示す中央制御室１０１を機器室１０２に変更する構成も可能である。本発明の原子力プラントの換気空調システムを機器室１０２の換気空調システムに適用する場合、原子力プラントで万が一事故が発生して放射性希ガスを含む放射性物質が周辺の外部環境へ漏洩しても、中央制御室１０１の換気空調システム１、１Ａと同様に、放射線量が高い状態の放射性希ガスの機器室１０２内への侵入を長期間阻止することができる。したがって、機器室１０２に収容されている各種機器に対する放射性希ガスによる被ばく量が長期間抑制されるので、被ばくによる機器の誤作動や損傷を抑制することができる。

また、上述した実施の形態においては、非常時外気取込ライン３１、３１Ａが給気ライン１２の一部（第１給気隔離弁１４の部分）を迂回して給気ライン１２に接続された構成の例を示したが、非常時外気取込ラインを給気ライン１２に接続せずに中央制御室１０１又は機器室１０２に直接接続する構成も可能である。この構成の場合でも、放射性希ガスを含む放射性物質が外部環境へ漏洩した場合に、放射能が減衰した状態の放射性希ガスを含む外気を所定の加圧状態で中央制御室１０１又は機器室１０２へ連続的に供給して中央制御室１０１又は機器室１０２内を長期間正圧に維持することができる。

また、上述した実施の形態においては、再循環ライン５１によって、中央制御室１０１又は機器室１０２内の空気を再び中央制御室１０１又は機器室１０２内へ供給可能な構成の例を示したが、再循環ライン５１を省略する構成も可能である。この場合、中央制御室１０１又は機器室１０２内の空気を排気ライン２２を介して外部環境へ強制的に放出する。

また、上述した実施の形態においては、放射線検出部１３を換気空調システム１、１Ａの給気ライン１２の上流側に設けた構成の例を示したが、放射線検出部１３の設置位置は任意である。例えば、原子炉建屋内や燃料取扱設備等に設置することが可能である。

また、上述した実施の形態においては、放射線検出部１３による放射線の検出結果に基づき放射能減衰装置４０、４０Ａの駆動を自動的に開始する運用方法（換気空調方法）の例を示した。しかし、放射線検出部１３が放射性物質の漏洩を検知する以前に、作業員等の判断によって放射能減衰装置４０、４０Ａの駆動を開始する運用方法（換気空調方法）も可能である。例えば、放射性物質の外部環境への漏洩には至っていないが漏洩に繋がる可能性のある事故が生じたときに、作業員が放射能減衰装置４０、４０Ａの駆動を開始する操作を行うことが可能である。この場合、放射性物質の外部環境への漏洩前に、複数の圧力容器４２のうちの１つの圧力容器４２に加圧装置４１によって加圧された外気が充填されるので、放射性物質による汚染が無い状態の外気を予め圧力容器４２内に保持することができる。その後、放射性物質が外部環境への漏洩した場合、直ちに、圧力容器４２から中央制御室１０１又は機器室１０２へ汚染されていない外気を供給する一方、放射性希ガスにより汚染された外気を複数の圧力容器４２のうちの少なくとも１つの圧力容器４２に保持することができる。このように、放射性物質が外部環境へ漏洩した直後に、圧力容器４２から中央制御室１０１又は機器室１０２へ人体又は機器への影響の無い外気を供給することができる。

また、上述した本発明の原子力プラントの換気空調システムの第２の実施の形態及びその変形例においては、３つの圧力容器４２を並列に設置した放射能減衰装置４０Ａの例を示したが、４つ以上の圧力容器４２を並列に設置した構成の放射能減衰装置も可能である。４つ以上の複数の圧力容器４２を並列に設置した放射能減衰装置では、放射性希ガスを含む放射性物質が外部環境へ漏洩した場合、４つ以上の複数の圧力容器４２のうち少なくともいずれか１つの圧力容器４２に加圧装置４１によって加圧された外気を充填して所定時間以上保持させる間、残りの圧力容器４２のうち少なくとも１つの圧力容器４２から所定時間以上保持した外気を所定の加圧状態で中央制御室１０１又は機器室１０２へ供給する運用（換気空調方法）が可能である。各圧力容器４２は、加圧装置４１によって加圧された外気が充填されて外気を所定時間以上保持する第１工程と所定時間以上保持した外気を所定の加圧状態で中央制御室１０１へ供給（放出）する第２工程との間を、他の圧力容器４２の第１工程及び第２工程の兼ね合いを考慮して切り換えられる。

これにより、放射能が減衰した状態の放射性希ガスを含む外気を所定の加圧状態で中央制御室１０１又は機器室１０２へ連続的に供給できるので、中央制御室１０１又は機器室１０２を長期間正圧に維持することができる。したがって、放射線量が高い状態の放射性希ガスの中央制御室１０１又は機器室１０２内への侵入を長期間防止でき、中央制御室１０１又は機器室１０２内の作業員又は機器に対する放射性希ガスによる被ばく量を長期間抑制することができる。

なお、４つ以上の複数の圧力容器４２の各々の工程（外気の充填及び保持と外気の放出）は、少なくとも１つの圧力容器４２が第１工程（外気の充填及び保持）にあり、残りの圧力容器４２のうち少なくとも１つの圧力容器４２が第２工程（外気の放出）にあれば、その他の圧力容器４２は第１工程及び第２工程のいずれかを選択することが可能である。つまり、この換気空調システムでは、第２の実施の形態に係る換気空調システム１Ａよりも、圧力容器４２の運用の自由度が増す。

１、１Ａ…換気空調システム、 ３１、３１Ａ…非常時外気取込ライン（ライン）、 ３４…非常時給気処理フィルタ装置（フィルタ装置）、 ４１…加圧装置、 ４２…圧力容器、 ４３…入口弁、 ４４…出口弁、 ４５…調整弁、 ５１…再循環ライン、 １０１…中央制御室（部屋）、 １０２…機器室（部屋）

Claims (10)

1. 原子力プラントにおける作業員の滞在可能な部屋又は機器を収容可能な部屋に接続された換気空調システムであって、
   外部環境及び前記部屋に連通し、非常時に外気を取込可能なラインと、
   前記ライン上に設置され、前記ライン内に取り込まれた外気を加圧する加圧装置と、
   前記加圧装置の下流側に並列に設置され、前記加圧装置によって加圧された外気の充填、加圧された状態の外気の保持、及び保持する外気の前記部屋への供給が可能な複数の圧力容器とを備える
   ことを特徴とする換気空調システム。
2. 請求項１に記載の換気空調システムにおいて、
   前記複数の圧力容器の各々の上流側に設けられ、前記複数の圧力容器の各々と前記加圧装置との連通及び当該連通の遮断を切り換える入口弁と、
   前記複数の圧力容器の各々の下流側に設けられ、前記複数の圧力容器の各々と前記部屋との連通及び当該連通の遮断を切り換える出口弁とを更に備える
   ことを特徴とする換気空調システム。
3. 請求項２に記載の換気空調システムにおいて、
   前記出口弁の下流側に設けられ、前記複数の圧力容器から前記部屋へ供給される外気の圧力及び流量を調整する調整弁を更に備える
   ことを特徴とする換気空調システム。
4. 請求項１に記載の換気空調システムにおいて、
   前記ライン上における前記加圧装置の上流側に設置され、粒子状の放射性物質の捕集及び放射性物質の物理吸着が可能なフィルタ装置を更に備える
   ことを特徴とする換気空調システム。
5. 請求項１に記載の換気空調システムにおいて、
   前記部屋内の空気を再び前記部屋内へ供給可能とする再循環ラインを更に備える
   ことを特徴とする換気空調システム。
6. 原子力プラントにおける作業員の滞在可能な部屋又は機器を収容可能な部屋の換気空調方法であって、
   ライン上に取り込まれた外気を加圧装置によって加圧し、
   前記加圧装置の下流側に並列に設置された複数の圧力容器のうちの少なくともいずれか１つの圧力容器に、前記加圧装置によって加圧された外気を充填して所定時間以上保持させる一方、
   前記複数の圧力容器のうちの少なくともいずれか１つの圧力容器から、所定時間以上保持した外気を加圧した状態で前記部屋へ供給する
   ことを特徴とする換気空調方法。
7. 請求項６に記載の換気空調方法において、
   前記複数の圧力容器の各々の上流側に設けられた入口弁及び下流側に設けられた出口弁をそれぞれ開閉操作することで、前記加圧装置によって加圧された外気の前記複数の圧力容器の各々に対する充填、前記複数の圧力容器の各々における外気の保持、及び前記複数の圧力容器の各々から保持する外気の前記部屋への供給のいずれかを行う
   ことを特徴とする換気空調方法。
8. 請求項７に記載の換気空調方法において、
   調整弁によって、前記複数の圧力容器から前記部屋へ供給される外気の圧力及び流量を調整する
   ことを特徴とする換気空調方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の換気空調方法において、
   放射性物質の外部環境へ漏洩を検知したときに、前記複数の圧力容器のうちの少なくとも１つの圧力容器に対して前記加圧装置によって加圧された外気の充填を開始する
   ことを特徴とする換気空調方法。
10. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の換気空調方法において、
    放射性物質の外部環境へ漏洩を検知する以前に、前記複数の圧力容器のうちの少なくとも１つの圧力容器に対して前記加圧装置によって加圧された外気の充填を予め開始する
    ことを特徴とする換気空調方法。

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