JPH0319519B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はガス冷却原子炉を用いた発電装置の
原子炉保護建屋内の放射能を除去する装置であつ
て、内部に漏出した放射能を有する冷却ガスが周
囲の環境に自由に放出されぬように、上記冷却ガ
ス該内部に密封可能な原子炉保護建屋と、原子炉
保護建屋に接続され、原子炉の正常運時に上記原
子炉保護建屋の内部に漏出した冷却ガスから放射
能を除去するフイルタ装置と、冷却ガスの流れを
形成する排気フアンと、フイルタ装置を経た冷却
ガスを環境に送出す排気塔を備えた排出路を具備
する放射能除去装置に関する。

この発明の先行技術は、高温原子炉を原子炉圧
力容器の中に設置し、該圧力容器を原子炉保護建
屋（以下保護建屋と記す）によつて取り巻いた原
子炉発電設備である。この保護建屋は特に核分裂
生成物の還境への放出を阻止することを任務と
し、公知の実験用原子炉設備においては、冷却ガ
スの一次循環回路の洩れを防止するために、運転
中の保護建屋内は僅かに負圧に維持されている。
上記公知の高温原子炉を有する原子力発電設備に
おいては、正常運転時および故障の時に生ずるす
べての洩れを収容でき、よつて生ずる最高圧力に
耐える保護建屋が設けられ、保護建屋内の圧力が
上記最高圧力になつた場合にも一次循環路から保
護建屋に漏出した放射能を有する冷却ガスは、フ
イルタ装置と排気塔を時間をかけて通り、還境に
放出されるようになつている。従つて原子炉の圧
力容器を密封するシールに不調が生じたという大
きな故障の場合にも、放射能を有する冷却ガスの
環境への自由な放出は行なわれず、計画的にフイ
ルタ装置と排気塔を介し、放射能を除去されたガ
スとして排出される。従つて環境に対する事故の
影響は軽微なものとなる。

周知のTHTR300形原子力発電所にあつても、
正常運転時と小事故の際に生ずる小量の冷却ガス
の洩れは、フイルタ装置、排気フアンおよび排気
筒を介して還境に排出される。しかし大量の冷却
ガスの漏出を伴なうような大事故の場合には、保
護建屋の内部の圧力は著しく上昇するので、この
高圧による破壊や漏洩を避けるために保護建屋の
設計は、発生すると予想される最大圧力すなわち
設計圧力に基づいて行なわれ、冷却ガスを放出す
る装置もこの圧力に対応して設計されねばならな
い。このような設計が行なわれないと保護建屋が
破壊したり、冷却ガスが未過又は不十分な過
のまま環境に放出されるという不都合を生ずるこ
ととなる。

本発明は上記の先行技術から出発し、その目的
とするところは、冷却ガスの大量の洩れが生じて
も該冷却ガスを濾過して排出することができ、し
かも原子炉保護建屋を設計するための設計圧力は
従来装置より低くてすむ放射能除去装置を提供す
ることにある。

上記目的を達成するために、この発明の装置に
は上記排出路すなわち第１の排出路に接続され、
原子炉が故障して多量の冷却ガスが原子炉保護建
屋の中に漏出したとき、第１の排出路を自動的に
閉じてその状態を維持し漏出した冷却ガスを原子
炉保護建屋の内部に保持する常開弁と、上記多量
の冷却ガスの漏出により原子炉保護建屋内の圧力
が上昇し、所定の圧力すなわち許容される最大圧
力に達したとき、少くとも一方が開通する冷却ガ
ス用の２つの導出路、すなわち共に上記原子炉保
護建屋の内部に並列に連通し、常閉弁を備えた第
１の導出路と破裂板を備えた第２の導出路と、上
記第１及び第２の導出路の双方に接続され、少く
とも１方の導出路から流出した冷却ガスを受けて
前記排気筒に導く共通排出路とから成る第２の排
出路と、上記共通排出路に接続され、冷却ガスの
温度を低下させる温度降下装置と、冷却ガスに含
まれる固体核分裂生成物を沈降させる沈降装置
と、気体核分裂生成物並びに浮遊物を除去するフ
イルタ装置が設けられている。

この発明の装置を用いれば、大きな故障により
保護建屋の中に高温高圧の冷却ガスが漏出し、該
保護建屋の中の圧力が所定の限界値を越えて上昇
すると、正常運転のために設けられた排出路第１
の排出路が自動的に閉鎖され、第１の排出路にほ
ぼ平行の第２の排出路、すなわち第１の導出路、
第２の導出路と共通排出路から形成される第２の
排出路が流通可能に開放され、保護建屋内部の計
画的な圧力低下が行われ、その際発生する一次回
路の洩れすなわち冷却ガスは、温度降下装置と固
体核分裂生成物用の沈降位置およびガス状核分裂
生成物並びに浮遊物用のフイルタ系統を経て放射
能を除去された状態で排気筒に導かれる。

保護建屋の安全性を決定する重大な要因は、保
護建屋内部の圧力であり、この内部圧力は低い方
がよい。しかし保護建屋の内部圧力は、原子炉が
故障して高圧の冷却ガスが保護建屋の中に漏出し
た場合には、何等かの降圧手段が設けられぬ限
り、高圧となるという不都合を生ずる。この高圧
によつて冷却ガスが保護建物の外に漏出せぬよう
に押えるためには、保護建屋の密封を極めて高度
に行なう事が必要であるし、又構造物が大きな力
に耐えるように頑丈なものとしなければならな
い。又冷却ガスを通される諸装置たとえば温度降
下装置、固体核分裂生成物用の沈降装置等を安全
に動作するために、高度の耐熱性及び耐圧性を必
要とすることになる。

本発明の装置によれば、上記第１の排出路と第
２の排出路の作動開始圧力を低く選ぶことによ
り、保護建屋内の圧力が高くならぬうちに、冷却
ガスを外部に放出し保護建屋に印加される圧力従
つて温度を低く押えることができ、上述のような
不都合は解消することができる。又本発明によれ
ば、上記のようにして保護建屋内の圧力が大巾に
低下されるので、原子炉の１次循環路、すなわち
冷却ガスの循環路に空気が進入するという不都合
を避けることができる。

又本発明の装置を用いた場合について、発生を
予想される種々の事故を研究の結果、高い放射能
を有する核分裂生成物の環境への放出が大幅に減
少することがわかつた。その理由は第２の排出路
に取付けられた諸装置を冷却ガスが通るのに時間
を要するので、寿命の短い核分裂生成物は排出路
通過中に放射能が低下すること、及び寿命の長い
核分裂生成物は固体状のものも気体状のものも第
２の排路に設けられた前記諸装置に捕捉されるか
らである。又この場合冷却ガスの温度は第２の排
出路を通る間に低下し、環境に放出される熱量も
大巾に低減されることも分つた。

なお上記効果のほか、本発明の装置によれば、
次の効果が得られる。すなわち原子炉の故障時
に、第２の排出路を開くように能動的に動作して
開通する常閉弁と、印加される圧力値に応じて自
動的に開通する受動部材である破裂板が並設さ
れ、これらの部材の動作に基づいて、保護建屋の
破損が防止されることである。換言すれば保護建
屋内の圧力を低下させる第２の排出路は上記常閉
弁と破裂板を有することにより、作用に対して冗
長性を有する排出路となつたのである。なお上記
破裂板は静圧によつて動作（破裂）するばかりで
なく、保護建屋内の圧力が非常に急速に上昇し、
上記常閉弁の開成動作が事態に対して遅い場合に
有効に作用する。

又本発明の装置には、正常運転用の第１の排出
路に配設され遮断状態を維持できるロツキング付
の常開弁が用いられる。しかし第１の排出路を流
れる冷却ガスが多い場合には、上記第１の排出路
は上記常開弁の自動動作によつて閉鎖され、保護
建屋に漏出したすべての冷却ガスは差当り保護建
屋の中に蓄積される。そのために保護建屋内の圧
力が所定の値に上昇すると、上記第１の流出路と
並列に設けられた第２の排出路が開放され、洩れ
た冷却ガスは第２の排出路を経て放射能を除去さ
れたガスとして環境に放出される。第２の排出路
の動作により、保護建屋内の圧力は上記所定の値
以下に押えられることとなる。

本発明に用いられる温度降下装置では、熱を吸
収する材料として黒鉛を用いて形成された球の堆
積物が用いられる。又必要に応じて温度降下装置
と核分裂生成物用の沈降装置の後流側に、可燃性
ガス再結合装置を接続することができる。これ等
の装置を用いることによつて、たとえ圧力容器の
コンクリートが熱分解をなすような大事故が生じ
た場合にも、保護建屋の中に可燃性ガスが溜まる
ことは防止される。

又設計上の都合により固体核分裂生成物用の沈
降装置と可燃性ガス再結合装置の一部または全部
を再生式熱交換器と一体的に形成することもでき
る。

又本発明の装置に於ては、流れ方向に見て、第
１及び第２の排出路のフイルタ装置のそれぞれの
上流側に、両排出路を接続する連通路を設け、こ
こに常閉弁を配設することによつて、本発明の装
置の効果を更に改善することができる。すなわち
冷却ガスの洩れが大きく、第１の排出路が遮断さ
れ、第２の排出路が開通状態となつたとき、上記
連通路の常閉弁を開放することによつて、第１の
排出路のフイルタ装置と排気フアンを含む部分
を、第２の排出路の分路として用いることができ
る。このようにして形成された排出路は第２の排
路のみを用いる場合に比べて多くの冷却ガスを流
すことができるので、原子炉保護建屋内の圧力は
長時間にわたつて負圧に保たれ、放射能を有する
冷却ガスが保護建屋から第２の排出路を介さずに
環境に放出されるのを防ぐことができる。

又本発明の装置においては、保護建屋の上部す
なわち円蓋に、保護建屋の内部圧力に応じて自動
的に開く安全弁を配設して、更に大きな事故を防
止することができる。この安全弁は、その応答性
が第２の排出路に接続された破裂板と常閉弁の応
答圧より高いように設計されている。この安全弁
は、事故によつて保護建屋の中に多量の冷却ガス
が漏出し、しかも第２の排出路が不調で動作せぬ
場合に自動的に開き、保護建屋内の圧力が著しく
上昇するのを防止し、保護建屋に大事故が発生す
るのを防止するために役立つ。このような安全弁
を用いるのは、たとえば排気筒が使用できなくな
つた場合である。このうような場合安全弁を開通
させるのは保護建屋の内容物を保護建屋の円蓋の
高さに未濾過のまま放出する方が、地面の近傍に
放出より良いからである。

次に実施例について説明する。図にはガス冷却
形の高温原子炉を使用する原子力発電設備を密封
状態に格納した保護建屋１を示す。正常運転時に
保護建屋に漏出した冷却ガスを環境に排出する第
１の排出路２が、保護建屋１から環境に向かつて
延びている。第１の排出路２には冷却ガスの流れ
方向に、常開弁３と、固体核分裂生成物捕捉用の
フイルタ装置４と排気フアン５及び排気塔６が順
次接続されている。上記常開弁３は保護建屋１内
の圧力が所定の値に上昇したとき自動的に作用し
て閉じ、その状態にロツクされる弁である。

第１の排出路２と並列に設けられた第２の排出
路７は、保護建屋１に連通する部分が、２つの並
列流路、すなわち第１の導入路７ａおよび第２の
導入路７ｂに分かれ、第１の導入路７ａには常閉
弁８が配設され、第２の導入路７ｂには破裂板９
が設けられている。両導入路７ａ，７ｂの合流点
の下流には温度降下装置として用いられる再生式
熱交換器１０、固体核分裂生成物用の沈降装置１
１、可燃性ガス用の再結合装置１２が設けられて
いる。また再結合装置１２の下流には更にガス状
核分裂生成物例えばヨウ素および浮遊物を過す
るフイルタ装置１３が接続され、その下流側は排
気塔６に接続されている。

第１及び第２の排出路２，７はフイルタ装置４
と１３のすぐ上流側を接続する連通路１４によつ
て連結され、この連通路１４には常閉弁１５が設
けられている。従つて常閉弁１５を開状態に転ず
れば、第２の排出路を流れる冷却ガスはフイルタ
装置４と１３を備えた流路に分流して流れ、排気
筒６から排出される。

更に保護建屋１の円蓋１７に安全弁１６が配設
される。この安全弁１６の作動圧は第２の導出路
に設けられた常閉弁８および破裂板９の作動圧よ
り高く設定され、保護建屋内の圧力上昇に応じて
自動的に開かれるが、常閉弁８は必要に応じて開
成可能に製作されている。

次にこの発明の放射能除去装置の動作について
説明する。正常運転時には、常閉弁８及び１５、
安全弁１６は閉成状態にあり、破裂板９は無傷の
状態にあり、保護建屋１内は排気フアン５の作用
により環境に対して負圧の状態にある。正常運転
時に保護建屋１内に漏出した僅かな量の冷却ガス
は第１の排出路２、すなわち常開弁３、正常運転
用のフイルタ装置４、排気フアン５及び排気塔６
を経て無害の状態、すなわち放射能を除去された
状態で環境に放出される。

原子炉に故障を生じても保護建屋に漏出する冷
却ガスの量が少い場合には、この冷却ガスの排出
は第１の排出路２を用いて行なわれるが、第１の
排出路を使用できる限度は、保護建屋の内部の圧
力が許容限度以上とならぬこと及び高温の冷却ガ
スが流入するフイルタ装置の温度が許容限度以上
にならぬ範囲によつて定められる。しかし冷却ガ
スの漏出が大きくて、第１の排出路２のフイルタ
装置４が許容不可能な高い温度にさらされる恐れ
がある場合、又常開弁３に保護建屋の大きな圧力
が印加された場合には常開弁３は自動的に閉じそ
の状態にロツクされる。従つて第１の排出路２は
遮断され、漏出したすべての冷却ガスは保護建屋
１の中に閉じこめられ、該保護建屋内の圧力は更
に上昇する。

上記のようにして、保護建屋内の圧力が所定の
値に達すると、第２の排出路７の常閉弁８は開
き、第１の導出路７ａを経て、保護建屋１内の冷
却ガスを導出するので、該保護建屋内の圧力は上
記所定の圧力又はそれ以下に低下する。第１の導
入路７ａを通つた冷却ガスは次に温度降下装置と
して作用する再生式熱交換器１０、固体核分裂生
成物用の沈降装置１１、可燃ガス用の再結合装置
１２、及びフイルタ装置１３及び排気塔６を経て
環境に排出される。この場合必要ならば常閉弁１
５を開放して、第２の排出路７のフイルタ装置１
３に加えて第１の排出路７のフイルタ装置４と排
気フアン５も洩れた冷却ガスの排出に使用するこ
とができる。この処置によつて、保護建屋１内の
圧力は長時間にわたつて再び負圧となり、冷却ガ
スが第１及び第２の排出路以外に自由に洩れ出る
のを防止することができる。

第１の流入路７ａの常閉弁８が不調の時、また
は冷却ガスの洩れが著しくて保護建屋１の圧力が
あまりに急速に上昇する時は、第２の流入路７ｂ
に設けられた破裂板９が破裂し、以後第２の排出
路７に接続された装置１０，１１，１２，１３及
び排出塔６を経て洩れた冷却ガスを環境に排出す
ることができる。

安全弁１６は、事故発生の際第１の排出路２が
遮断された後、第２の排出路７の破裂板９が破れ
るべき状態となつても、なお破れない場合に動作
し、保護建屋１内の圧力が破裂板の動作圧力以上
に上昇するのを妨げ、保護建屋の安全を維持する
作用をなすように設計されている。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による方法の実施のための装置の実
施例の略図を示す。 １……原子炉保護建屋、保護建屋、２……第１
の排出路、３……常開弁、４……フイルタ装置、
５……排気フアン、６……排気塔、７……第２の
排出路、７ａ……第１の導入路、７ｂ……第２の
導入路、７ｃ……共通排出路、８……常閉弁、９
……破裂板、１０……温度降下装置、再熱式の熱
交換器、１１……固体核分裂生成物用の沈降装
置、１２……可燃性ガス用の再結合装置、１３…
…フイルタ装置、１４……連通路、１５……常閉
弁、１６……安全弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス冷却原子炉を用いた発電装置の原子炉保
   護建屋内の放射能を除去する装置であつて、 内部に漏出した放射能を有する冷却ガスが、周
   囲の環境に自由に放出されぬように、上記冷却ガ
   スを該内部に密封可能な原子炉保護建屋と、 原子炉保護建屋に接続され、原子炉の正常運転
   時に上記原子炉保護建屋の内部に漏出した冷却ガ
   スから放射能を除去するフイルタ装置と、冷却ガ
   スの流れ形成する排気フアンと、フイルタ装置を
   経た冷却ガスを環境に送出す排気筒を備えた排出
   路を具備する放射能除去装置に於て、 上記排出路すなわち第１の排出路２に接続さ
   れ、原子炉が故障して多量の冷却ガスが原子炉保
   護建屋１の中に漏出したとき、第１の排出路２を
   自動的に閉じてその状態を維持し漏出した冷却ガ
   スを原子炉保護建屋１の内部に保持する常開弁３
   と； 上記多量の冷却ガスの漏出により原子炉保護建
   屋１内の圧力が上昇し、所定の圧力すなわち許容
   される最大圧力に達したとき、少くとも一方が開
   通する冷却ガス用の２つの導出路、すなわち共に
   上記原子炉保護建屋１の内部に並列に連通し、常
   閉弁８を備えた第１の導出路７ａと破裂板９を備
   えた第２の導出路７ｂと、 上記第１及び第２の導出路７ａ，７ｂの双方に
   接続され、少くとも１方の導出路から流出した冷
   却ガスを受けて前記排気筒６に導く共通排出路７
   ｃとから成る第２の排出路７と； 上記共通排出路７ｃに接続され、冷却ガスの温
   度を低下させる温度降下装置１０と、冷却ガスに
   含まれる固体核分裂生成物を沈降させる沈降装置
   １１と、気体核分裂生成物並びに浮遊物を除去す
   るフイルタ装置１３を有し、 放射能を除去した冷却ガスを排気塔６から環境
   に放出することを特徴とする放射能除去装置。 ２ 正常運転の際に用いる第１の排出路２に設け
   られた常開弁３は動作状態を維持するロツキング
   機構を備え、原子炉保護建屋内部の圧力に応じて
   自動的に閉鎖できる逆止め弁であること、を特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 原子炉保護建屋１の内部の圧力を低下させる
   ために、破裂板９および正常運転時に使用される
   常開弁３より応答圧力が高い安全弁１６を原子炉
   保護建屋１の上部位置に設けたこと、を特徴とす
   る特許請求の範囲第１項及び第２項のいずれか１
   に記載の装置。 ４ 上記安全弁１６は原子炉保護建屋内部の高圧
   による他、外力よつても開通できる安全弁である
   こと、を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
   の装置。 ５ 上記温度降下装置１０として再生式の熱交換
   器が使用されること、を特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の装置。 ６ 上記再生式の熱交換器１０は熱吸収材として
   用いられる黒鉛で製作された球体の堆積物からな
   る熱交換器であること、を特徴とする特許請求の
   範囲第５項に記載の装置。 ７ 上記温度降下装置１０と固体核分裂生成物用
   の沈降装置１１の下流側に可燃性ガス用の再結合
   装置１２が接続されていること、を特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の装置。 ８ 上記再生式の熱交換器１０は、少くともその
   一部が固体核分裂生成物用の沈降装置１１とし
   て、及び可燃性ガス用の再結合装置１２として用
   いられていること、を特徴とする特許請求の範囲
   第１，５及び７項のいずれか１に記載の装置。 ９ 正常運転の際用いられる第１の排出路２に設
   けられたフイルタ装置４の冷却ガスの流に関する
   上流側と、前記共通排出路７に設けられたフイル
   タ装置１３の冷却ガスの流れに関する上流側との
   間に、常閉弁１５を備えた連通路１４が接続され
   ていること、を特徴とする、特許請求の範囲第１
   項に記載の装置。