JPH07151889A - 格納容器フィルタベント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】格納容器フィルタベント装置において、フィル
タの除熱を動的機器を用いず、かつ水やその他の消耗材
料を補給せずに達成させ、また圧力抑制プールの水位の
上昇に伴う吸気口の切り換えを動力を用いずに自動的に
行わせる。 【構成】放射性物質除去用のフィルタ８を内部に収納し
てあるフィルタトレイン２を圧力抑制プール５の水中に
設置し、フィルタ入口配管９を、ドライウェル吸気口７
をもつ配管１０、及びウェットウェル吸気口６をもつ配
管１１と、三方弁１２を介して連結させ、三方弁１２の
切り換えに圧力抑制プール５の水位により上下する浮子
１３を用い、フイルタ入口配管９が、圧力抑制プール５
の水位が通常の場合はウェットウェル吸気口６と連結
し、水位がウェットウェル吸気口６付近まで上昇した場
合はドライウェル吸気口７と連結するようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、格納容器フィルタベン
ト装置に係り、特に事故時の格納容器内の気体を格納容
器外へ放出する沸騰水型原子炉の格納容器フィルタベン
ト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】格納容器フィルタベント装置は、原子炉
の事故時において格納容器内の圧力が上昇した場合、格
納容器の破損を防止するため、粒子除去用フィルタを用
いて、格納容器内の気体中に含まれる放射性物質を除去
しながら、この気体を格納容器外に放出し、格納容器内
の圧力を減少するための設備である。

【０００３】従来の格納容器フィルタベント装置を、図
６を用いて説明する。図６は従来の格納容器フィルタベ
ント装置の説明図である。

【０００４】格納容器１外に粒子除去用のフィルタトレ
イン２を設け、ドライウェル３及びウェットウェル４か
ら、それぞれ隔離弁ドライウェル２８及びウェットウェ
ル２９を介して配管をフィルタトレイン２に導いてい
る。

【０００５】そして、圧力抑制プール５の水位が通常水
位の場合には、ウェットウェル隔離弁２９を開放してウ
ェットウェル４の気相部の気体を放出し、圧力抑制プー
ル５の水位が上昇してウェットウェル吸気口６に接近し
た場合には、運転員が遠隔操作によりウェットウェル隔
離弁２９の閉鎖、及びドライウェル隔離弁２８の開放操
作をそれぞれ行い、気体をドライウェル吸気口７からフ
ィルタトレイン２に放出するようになっている。

【０００６】原子炉の損傷事故時には、原子炉から多量
の放射性物質が格納容器１内に放出され、格納容器１内
の圧力が上昇するので、格納容器１内の気体を格納容器
１外に放出して、格納容器１内の圧力を下げるが、この
場合、気体と共に放射性物質がベントされてフィルタト
レイン２内のフィルタ８に捕集される。したがって、こ
の捕集により蓄積された放射性物質の崩壊熱によりフィ
ルタ８が発熱する。

【０００７】この対策として、次のような方法が知られ
ている。すなわち、フィルタ８の前段にスクラバ３０を
設け、スクラバ３０により放射性物質を除去するととも
に、スクラバ３０の水をポンプ３１により循環させ、フ
ィルタ８の上方のスプレイノズル３２から散布すること
により、フィルタ８の温度上昇を抑えている。更に、ス
クラバ３０及びフィルタ８を収納したフィルタトレイン
２を外気により自然冷却させている。

【０００８】また、特開平４−２０４０９６号公報に
は、フィルタトレイン２を専用に冷却する、周囲が開放
された水プール内に、フィルタトレイン２を設置するこ
とによりプール水で冷却し、プール水の蒸発により放熱
することが開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の二つの従来例の
うち、前者では、フィルタの温度上昇を抑えるために、
フィルタにスプレイをするが、この場合、スプレイが事
故後非常に長い期間にわたって行われ、この期間中、ポ
ンプを作動させる必要があり、そのための電源を確保す
ることが要求される。更に、フィルタトレインを自然空
冷するために容器の表面積を大きくする必要がある。ま
た、後者では、冷却水が徐々に減少して行くため、冷却
水の補給が必要となる。

【００１０】更に、二つの従来例とも、フィルタへの放
射性物質の蓄積によりフィルタが非常に強い放射線源と
なるので、周辺環境への放射線の影響を十分に小さく
し、事故後の原子力発電プラントの復旧作業を円滑に進
めるために、フィルタ周りに十分な遮蔽壁を設けること
が必要となる。しかし、遮蔽壁を設けるには大きなスペ
ースが必要で、この設置は高価なものとなり、更に、遮
蔽壁を既設プラントに付設することは配置上非常に困難
である。

【００１１】また、圧力抑制プールの水位の上昇につれ
て、遠隔手動によりウェットウェル吸気口及びドライウ
ェル吸気口の各隔離弁を操作する必要がある。これが圧
力抑制プールの水位の監視を含めて運転員の負担となる
とともに、隔離弁を開閉するための動力が必要である。

【００１２】本発明の目的は、格納容器フィルタベント
装置において、フィルタの除熱を、動的機器を用いるこ
となく、また水やその他の消耗材料を補給することなく
達成させ、更に、圧力抑制プールの水位の上昇に伴う吸
気口の切り換えを、動力を用いずに自動的に行わせるこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。

【００１４】（１）格納容器の内部に圧力抑制プールを
設置する沸騰水型原子炉におけるドライウェル吸気口及
びウェットウェル吸気口から粒子除去用フィルタトレイ
ン内にそれぞれ配管を導き、粒子除去用フィルタトレイ
ン内に収納してある粒子除去用フィルタを用いて放射性
物質を処理しながら格納容器内の気体を格納容器外に放
出することにより、事故時における格納容器の内部の圧
力を解放する格納容器フィルタベント装置において、粒
子除去用フィルタトレインを圧力抑制プールの水中に設
置すること。

【００１５】（２）（１）において、格納容器の内部に
三方弁を設け、ドライウェル吸気口及びウェットウェル
吸気口から三方弁にそれぞれ配管を導き、更に三方弁か
ら粒子除去用フィルタトレインに配管を導いてあり、圧
力抑制プールの水面に浮子を浮かべ、水面の上下と共に
行われる浮子の上下移動を、三方弁における弁体の回転
に機構的に変換して三方弁の切り替え制御を行うことに
より、格納容器の内部の気体を、圧力抑制プールの水位
が通常水位の場合にはウェットウェル吸気口から粒子除
去用フィルタトレインに導き、圧力抑制プールの水位が
ウェットウェル吸気口の近くまで上昇した場合には、ド
ライウェル吸気口から粒子除去用フィルタトレインに、
それぞれ導くようにすること。

【００１６】

【作用】フィルタに捕集された放射性物質は、最大３×
１０⁷Ｗ／ｈ程度の崩壊熱を常時発生する。したがっ
て、フィルタの除熱を行わずに、フィルタを長時間使用
した場合は、フィルタの表面温度は１０００℃近くまで
上昇することになる。

【００１７】これに対して、本実施例では、粒子除去用
のフィルタトレインを格納容器内の圧力抑制プール水中
に設置し、フィルタトレイン内に収納されたフィルタに
捕捉された放射性物質の崩壊熱を速やかに圧力抑制プー
ル水に放熱するようにしてある。すなわち、フィルタ内
に蓄積された放射性物質の崩壊熱を、熱輻射及び熱伝導
により、フィルタからフィルタトレイン外壁へ移動さ
せ、更にフィルタトレイン外壁の熱を、圧力抑制プール
水における自然対流熱伝達により、圧力抑制プール水に
逃がしているので、フィルタの温度上昇を防止し、フィ
ルタの健全性を確保することができる。

【００１８】また、圧力抑制プールの水面に浮かべた浮
子の、水面の上下と共に行われる上下移動を、三方弁に
おける弁体の回転に機構的に変換して三方弁の切り換え
制御を行い、格納容器内の気体を、圧力抑制プールの水
位が通常水位の場合にはウェットウェル吸気口からフィ
ルタトレインに導き、圧力抑制プールの水位がウェット
ウェル吸気口の近くまで上昇した場合には、ドライウェ
ル吸気口からフィルタトレインに、それぞれ導くように
してある。

【００１９】したがって、原子炉の事故時、格納容器外
から原子炉へ継続的に注水され、圧力抑制プールの水位
が徐々に上昇し、ウェットウェル吸気口を越えた場合で
も、格納容器内の放射性物質を含む気体をフィルタトレ
インに送り込むことができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図５により
説明する。図１は本発明の一実施例のフィルタベント装
置の説明図、図２は図１の三方弁の構成図、図３は図１
のフィルタトレインの構成図、図４は図１のフィルタベ
ント装置のマークII型格納容器への適用図、図５は本発
明の他の実施例のフィルタトレインの構成図である。

【００２１】本実施例は、図１に示すように、粒子除去
用のフィルタトレイン２を圧力抑制プール５の水中に設
置し、三方弁１２の切り換え制御により、フィルタ入口
配管９を、ドライウェル３の上部にドライウェル吸気口
７をもつ配管１０、及びウェットウェル４の気相上部に
ウェットウェル吸気口６をもつ配管１１と、それぞれ三
方弁１２を介して連結できるようにした場合である。

【００２２】三方弁１２の切り換えは、圧力抑制プール
５の水面に浮かせてある浮子１３により制御され、圧力
抑制プール５の水位が通常水位の場合にはフイルタ入口
配管９はウェットウェル吸気口６と連結し、圧力抑制プ
ール５の水位がウェットウェル吸気口６付近まで上昇し
た場合には、フィルタ入口配管９はドライウェル吸気口
７と連結するように作動する。すなわち、三方弁１２
は、水位により吸気口が切り換えられる構造にしてあ
る。

【００２３】フィルタ出口配管１４は、格納容器貫通孔
１５、生体遮蔽壁貫通孔１６を通り、格納容器隔離弁１
７を介して排気筒１８に導かれる。圧力抑制プール５の
水位は通常、水深が約５ｍであり、ウェットウェル吸気
口６をウェットウェル４の気相部上端、すなわち圧力抑
制プール５の水面から約７ｍ上方に位置するダイヤフラ
ムフロア１９の付近に設置している。

【００２４】事故時には、一般に、原子炉内で発生した
放射性物質は、ドライウェル３に放出される。したがっ
て、格納容器１内の減圧のため、格納容器１内の気体を
格納容器１外に放出させるが、ドライウェル３から気体
を放出させるときは、その気体内に含まれる放射性物質
を全てフィルタ８により除去することになり、フィルタ
８への負荷が大きくなる。

【００２５】一方、ウェットウェル４から気体を放出し
た場合は、ドライウェル３内の放射性物質は、ベント管
２０から圧力抑制プール５の水中を気泡内に含まれたま
ま上昇し、ウェットウェル４の気相部に移行する。この
間、放射性物質は圧力抑制プール５の水中で捕捉され、
このため、ウェットウェル４の放射性物質濃度はドライ
ウェル３のそれの１／１００程度に減少する。したがっ
て、ウェットウェル４から格納容器１内の気体を格納容
器１外へ放出させたほうが、フィルタ８の負荷減少、及
び放射性物質の格納容器１外への放出を防止する観点か
ら好ましいことになる。

【００２６】一方、事故時において、原子炉や燃料など
を冷却する場合、ある一定時間後は、圧力抑制プール５
の水を循環させて注水するが、この水が何らかの原因で
利用できない場合には、格納容器１外の水を連続的に注
水することになる。このような操作を行う場合は、格納
容器１内の水保有量は次第に多くなり、圧力抑制プール
５の水位が上昇する。そして最終的には、ウェットウェ
ル４内が満水し、ウェットウェル吸気口６が水没し、気
体を放出することができなくなる。

【００２７】この対策として、本実施例では、ドライウ
エル３の上部にドライウエル吸気口７を設け、ウェット
ウェル吸気口６が水没する以前に、気体がドライウェル
３から放出するように、ウェットウェル吸気口６からド
ライウエル吸気口７に吸気口を切り替えられるようにし
てある。

【００２８】すなわち、図２に示すように、回転式の弁
体２１をもつ三方弁１２の弁体２１の同軸上に、ピニオ
ン２２を付設し、ピニオン２２と、浮子１３に立設した
腕木２３に固設されたラック２４とがかみ合う構造にし
てある。

【００２９】浮子１３は、ウェツトウェル吸気口６から
約２０ｃｍ程度下に位置して、ラック−ピニオンを介し
て吊り下げられた状態にしてあり、圧力抑制プール５の
水位が通常状態にあるときには、浮子の自重によりラッ
ク２４は下がり、弁体２１は反時計方向にストッパ２５
ａの位置まで回りきった状態となる。この時、フィルタ
入口配管９とウェツトウェル吸気口６とが連絡し、フィ
ルタ入口配管９とドライウエル吸気口７との間は閉鎖す
るようにしてある。

【００３０】そして、圧力抑制プール５の水位が上昇
し、浮子１３の位置まで到達したときは、浮子１３は浮
力により上昇し、浮子１３に腕木２３を介して接続して
あるラック２４を押し上げる。この結果、ピニオン２２
が時計回りに回転し、弁体２１はストッパ２５ｂまで回
転する。この時、フィルタ入口配管９とドライウェル吸
気口７が連結し、フィルタ入口配管９とウェツトウェル
吸気口６との間は閉鎖する。

【００３１】次に、本実施例で用いたフィルタトレイン
の構造について説明する。図３において、フィルタトレ
イン２内にはフィルタ８が収納されており、フィルタ８
は本実施例では放射性物質の除去に使用され、ステンレ
スウール製である。フィルタ８の表面積は、格納容器１
（図１参照）からの放出気体の流量、及び放射性物質の
捕集効果により規定される気体の最大線速度で決まり、
１１００ＭＷｅ級原子炉では、約２５ｍ²である。そし
て、フィルタ８の厚さは、捕集効果から約５ｃｍ程度必
要である。

【００３２】本実施例では、高さ３ｍ×幅４ｍ（面積約
１２ｍ²）のフィルタ８を、向かい合わせに２枚縦置き
に設置し、それをフィルタトレイン２内に収納してい
る。また、フィルタトレイン２は、高さが約５ｍ、幅が
約４ｍ、及び奥行きが約５０ｃｍ程度の箱型形状であ
る。

【００３３】放射性物質を含んだ気体は、フィルタトレ
イン２の下部のフィルタ入口配管９から、フィルタトレ
イン２内に流入し、２枚のフィルタ８の外側からフィル
タ８を通って、２枚のフィルタ８の隙間に流出する。こ
のような気体の流路を設けることにより、気体と共に流
入した放射性物質は、フィルタ８の、特に外側方面近く
で捕捉される。そして、放射性物質が除去された気体
は、フィルタトレイン２の上部の出口配管１４から放出
される。

【００３４】本実施例では、フィルタ８に捕集された放
射性物質の崩壊熱による温度上昇を防止し、フィルタ８
の健全性を確保するため、フィルタトレイン２を薄型構
造とし、フィルタ８が必ずフィルタトレイン放熱面２６
と向き合うようにフィルタ枚数を２枚とし、更に発熱す
る放射性物質がフィルタ８の外側付近、すなわちフィル
タトレイン放熱面２６の近くに蓄積するようフィルタ８
の外側から気体を流入させる構造としている。

【００３５】このようにして格納容器１（図１参照）内
の圧力を低減した後は、格納容器１内の圧力はほぼ大気
圧となるので、圧力抑制プール５（図１参照）の水温
は、高々１００℃となる。したがって、圧力抑制プール
５の水中に設置されたフィルタトレイン２におけるフィ
ルタトレイン放熱面２６の温度は常に１００℃程度に保
たれ、フィルタ８の内部で発生している放射性物質の崩
壊熱は、輻射によりフィルタトレイン放熱面２６に伝達
され、圧力抑制プール５の水中に放熱される。

【００３６】本実施例のフィルタトレイン２は薄型構造
であるので、図４に示すように、既設プラントの、マー
クII型格納容器に適用する場合でも、ベント管２０、及
び逃がし安全弁排気管やクェンチャー（共に記入せず）
などの圧力抑制プール５中の構造物を改造したり、撤去
したりすることなしに、設置することができる。

【００３７】例えば１１００ＭＷｅ級マークII型格納容
器では、圧力抑制プール５の最外周に位置するベント管
２０とウェットウェル４（図１参照）の外壁との間隙は
約２ｍ程度であるので、本実施例のフィルタトレイン２
は、この間隙に十分な余裕をもって設置することができ
る。

【００３８】本発明の他の実施例を、図５を用いて説明
する。本実施例が上述の実施例と比較して異なる点は、
フィルタトレインの部分である。

【００３９】本実施例は、図５に示すように、フィルタ
８を横置き構造とし、放射性物質を含む気体をフィルタ
入口配管９から流入させ、放射性物質をフィルタ８に捕
捉させた後、２枚のフィルタ８の間隙からフィルタ出口
配管１４に流出させる場合である。

【００４０】本実施例のようにフィルタ８を横置き構造
とした場合は、フィルタトレイン２も横長形状となり、
圧力抑制プール５（図１参照）の水の対流による放熱が
困難となる。このため、本実施例では、フィルタトレイ
ン２を上下方向に貫通する冷却配管２７を複数本設け、
圧力抑制プール５の水の対流熱伝達の効果を高める構造
としている。

【００４１】このような構造とした場合には、フィルタ
８の発熱は、フィルタトレイン放熱面２６への輻射のみ
でなく、フィルタ８から直接、冷却配管２７へ熱伝導を
する。したがって、フィルタ８の除熱について、より良
好な効果を上げることができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、格納容器フィルタベン
ト装置において、フィルタトレインを、格納容器内の圧
力抑制プールの水中に設置することにより、事故後長期
間にわたって必要な、フィルタトレイン内に収納してあ
る放射性物質除去のためのフィルタの冷却が、動的設備
を用いることなく、かつ冷却水などの消耗材の補給を行
うこともなく実施することができる。

【００４３】また、圧力抑制プールの水位の上昇に伴
う、フィルタトレインへの吸気口の切り換えを、動力を
用いずに自動的に行うことができるので、保守点検作業
のためのアクセスが不要となり、信頼性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のフィルタベント装置の説明
図である。

【図２】図１の三方弁の構成図である。

【図３】図１のフィルタトレインの構成図である。

【図４】図１のフィルタベント装置のマークII型格納容
器への適用図である。

【図５】本発明の他の実施例のフィルタトレインの構成
図である。

【図６】従来の格納容器フィルタベント装置の説明図で
ある。

【符号の説明】

１…格納容器、２…フィルタトレイン、３…ドライウェ
ル、４…ウェットウェル、５…圧力抑制プール、６…ウ
ェットウェル吸気口、７…ドライウェル吸気口、８…フ
ィルタ、９…フィルタ入口配管、１０、１１…配管、１
２…三方弁、１３…浮子、１４…フィルタ出口配管、１
５…格納容器貫通孔、１６…生体遮蔽壁貫通孔、１７…
格納容器隔離弁、１８…排気筒、１９…ダイヤフラムフ
ロア、２０…ベント管、２１…弁体、２２…ピニオン、
２３…腕木、２４…ラック、２５ａ、２５ｂ…ストッ
パ、２６…フィルタトレイン放熱面、２７…冷却配管、
２８…ドライウェル隔離弁、２９…ウェットウェル隔離
弁、３０…スクラバ、３１…ポンプ、３２…スプレイノ
ズル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 格納容器の内部に圧力抑制プールを設置
   する沸騰水型原子炉におけるドライウェル吸気口及びウ
   ェットウェル吸気口から粒子除去用フィルタトレインの
   内部にそれぞれ配管を導き、前記粒子除去用フィルタト
   レインの内部に収納してある粒子除去用フィルタを用い
   て放射性物質を処理しながら前記格納容器の内部の気体
   を前記格納容器の外部に放出することにより、事故時に
   おける前記格納容器の内部の圧力を解放する格納容器フ
   ィルタベント装置において、前記粒子除去用フィルタト
   レインを前記圧力抑制プールの水中に設置したことを特
   徴とする格納容器フィルタベント装置。
2. 【請求項２】 前記格納容器の内部に三方弁を設け、前
   記ドライウェル吸気口及び前記ウェットウェル吸気口か
   ら前記三方弁にそれぞれ配管を導き、更に前記三方弁か
   ら前記粒子除去用フィルタトレインに配管を導いてあ
   り、前記圧力抑制プールの水面に浮子を浮かべ、前記水
   面の上下と共に行われる前記浮子の上下移動を、前記三
   方弁における弁体の回転に機構的に変換して前記三方弁
   の切り替え制御を行うことにより、前記格納容器の内部
   の気体を、前記圧力抑制プールの水位が通常水位の場合
   には前記ウェットウェル吸気口から前記粒子除去用フィ
   ルタトレインに導き、前記圧力抑制プールの水位が前記
   ウェットウェル吸気口の近くまで上昇した場合には、前
   記ドライウェル吸気口から前記粒子除去用フィルタトレ
   インに、それぞれ導くようにしてある請求項１記載の格
   納容器フィルタベント装置。