JPH09178016A - 事故の危険性の高い工業プラント用の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 事故の危険性の高い工業プラント用の、中で
も原子炉の安全用の新規なの熱的受動装置を提供する。 【解決手段】 重大事故によりもたらされる温度の上昇
に感応するプラントの帯域内に配置される密封容器
（２）を含み、これが流体（３）を内包し、これが事故
により誘発されてその温度に達したときに状態変化する
ことができて内部に、容器内部を容器から到達する圧力
を利用する装置（８）と連結する導管（４）の中に設け
られた分離板（５）を開放するような圧力及び／又は温
度を作り出し、それにより事故の結果を低減させるよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、事故の危険性の高い工
業プラント用の安全装置に関し、より特別には、原子炉
の安全用の熱的受動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業的活動と結びあわされている危険
は、事故を生じさせる事象の確率と、事故の広がりと、
及びその系により与えられる、事故の結果を軽減させる
ための予見される応答とに左右される。一般に、起こり
得る最大の事故から生ずる極めてやっかいな条件のもと
で作動しなければならないそれら安全装置の信頼性は、
それらが作動しないことと結びつけられた損害に対して
測らなければならない。

【０００３】或るプラントの安全の分析は種々の起こり
得る事故の順序を考慮すること、それらの確率を予見す
ること及び外界環境に対する結果を評価することであ
る。この分析の結果は、大きな信頼性によって特徴づけ
られるそれら安全システムの、事故確率の低下又はその
結果の限定の目的を持った設計である。原子炉において
は最大の損害は、確率は非常に低いながら、炉芯の溶
融、溶融物による容器の浸透及びその結果としての核燃
料からの核分裂生成物の強い放出を招くような１連ので
きごとによってもたらされる（重大事故）。結果とし
て、容器内の温度及び圧力の急速な上昇が存在する。

【０００４】このような条件のもとで容器は、その熱的
及び機械的な負荷に抵抗すること及び燃料により放出さ
れた核分裂生成物をそれ自身の中に閉じ込めることの２
つの目的に用いられる。つい最近、参照事故（設計基準
事故）に遭遇させるように用いられたいくつかの安全装
置はセンサ、制御装置及び作動装置に基づくものであっ
たが、それらは信頼性のあるものではあったけれども活
性のシステムであったので、長期の非作動期間の後での
要求時に或る不正常機能の確率を示した。一般にこれら
のシステムは事故の状態を検出するようにセットされた
計器、信号伝送ライン及びその処理のための装置が正し
く機能すること及び、最後に、その安全系が機能するこ
とを必要とする。その全配列は更に電力の入手可能性に
依存する。

【０００５】いわゆるフェイルセーフの理論による装
置、すなわち失敗の後で受動的に安全ポジションへスイ
ッチする装置の場合にも事故状態の検出が必要であり
（種々の計器からの信号）、さもなければ間違った型の
活動をする。通常、重大事故に直面する問題は受動型の
システム、そして可能であれば組み込み型（ｉｎｔｒｉ
ｎｓｉｃ ｔｙｐｅ）のそれにより解決される傾向があ
る。ＩＡＥＡの定義によれば、受動システムはその働き
が活性の機関（ポンプ、作動弁等）に依存せず、むしろ
自然原理（重力、自然の熱交換等）に依存する装置であ
ると考えられる。受動システムの１つの例は原子炉ＡＰ
６００についてウェスチングハウスにより提案されたＰ
ＣＣＳシステム（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｃｏｎｔａｉｎｍｅ
ｎｔ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）であり、これは
熱をその封入構造を通して直接外部環境へ移行させるこ
とができる。この封入構造の外側に自然の空気の循環を
増進させる機能を持ったバッフルが配置されている。

【０００６】組み込み型システムは或る事故的現象に直
接組み合わされた作動、例えばガスの膨張、比重の変化
又は液体の状態の変化温度上昇に伴なう金属（純粋金属
又は共晶）の溶融を意図する。組み込みシステムの１つ
の例はＰＩＵＳ炉においてＡＢＢにより用いられた「比
重ロツク」であり、これは自然冷却循環の開始が、温度
上昇に伴なう「比重ロック」の中の冷媒の比重の変化に
よって実現されるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主題である、
この装置の作動をもたらす条件は、これを設置した建屋
内が典型的事故温度に到達することである。ここで本明
細書の開示を単純にするために、「流体」の語は、本発
明にかかる安全装置において使用するのに適した所望の
温度／圧力特性を有する液体、液体同士の混合物又は液
体とガスとの混合物或いはいくつかのガスの混合物を定
義するのに用いられる。このような流体の必須の特性
は、事故によってもたらされた或る、本発明者等が通常
臨界温度と定義している温度に達したときにその状態を
変化することができて、この状態の変化が起こった環境
の内部において、本発明者等が通常作動圧力と定義する
ところの、この圧力を利用する装置を作動させるのに適
した圧力を得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の装置は、或る容
積の流体を内包し、これが事故により誘発されて臨界温
度に達したときに状態変化することができて内部に作動
圧力を生ずるような一定容積の密封容器と、この容器
を、その作動圧力を利用する装置と連結する導管と、及
びこの導管の中に設けられている分離板とを含み、その
際この分離板は上記容器の中の圧力がこれを破壊するよ
うな作動圧力の値に達したとき、又はそのあらかじめ定
められた臨界温度がこれを融解したときにその導管を開
放する。

【０００９】

【発明の実施の態様】上記容器は数ミリリットルから数
立方メートルまで変化することのできる容積を有する。
容器の中に導入される流体の量は、事故のときに得たい
と考えられる作動圧力に従い変化する。流体がガス又は
ガス混合物であるときはその装置の時間の経過に伴なう
密封状態を調べるために例えばヘリウムのような容易に
監視できるガスを加えるのが有効である。流体は好まし
くは、種々のクロロ−フルオロ−炭素化物と例えばヘリ
ウムや窒素のような不活性ガスとの、或いは例えばフェ
ノールのような下記の追加的特徴をもたらす有機化合物
との混合物である： ○経時変化を受けないこと。 ○放射線学的及び中性子線的損傷に対して高い抵抗性を
有すること。 ○それらは要求に従い非腐食性であるか、又は非可燃性
であること。 ○それらは誘電体であること。

【００１０】流体が液体又は液体混合物であるときは、
その事故の復元段階により温度が低下したときに、その
容器に連結されているあり得べき漏洩点に相当する構成
部材の中で固体の蓋を形成することのできる昇華性物質
を加えてもよい。分離板は、容器を収めた雰囲気の中で
事故の典型的な外界条件が生じたときにこれが開放する
のを確実にするような圧力及び／又は温度抵抗特性を有
するように設計されることが理解される。圧力破壊型の
分離板はステンレス鋼フィルムであることができ、そし
て分離板が溶融型のものであるときはこれは例えばウッ
ド氏の共晶合金のような低融点合金であることができ
る。

【００１１】容器は設計者によって重要と考えられた場
所にセットされる。事故が起こったときにこの容器及び
その内容物は臨界温度（プラントの正常な運転の間に可
能な細孔の仮想温度よりも高い）に達し、従ってその流
体は状態変化を受けて、その結果作動圧力となり、これ
が分離板の開放の後でその利用装置へ送り込まれる。こ
の流体の作動圧力を利用する利用装置は、例えば下記よ
りなることができる： ○作動弁、 ○なんらの機械的機関も用いないポンプ給送作用を必要
とする、液体を含む槽、 ○プラントの中に含まれている一般に汚染されている流
体から外部環境に対して絶縁する機能を改善する目的
で、このプラントの圧力よりも高い圧力の条件を作りだ
すことが必要な、プラントの管路（例えば２つの絶縁用
機関の間の）。

【００１２】

【実施例】本発明をよりよく説明するために、以下に添
付の図面を参照していくつかの例をあげる。図１は本発
明の装置１を説明するもので、これはその容積の３／４
まで水３で満たされた鋼鉄性容器２を含む。パイプ４が
この容器２の内部を、図示されていない安全手段を作動
させるために加圧される機関と連結しており、このパイ
プの中にステンレス鋼のフィルムでできた分離板５が装
着されていて、これは水３の過熱により発生する水蒸気
の圧力が或る予め設定された作動圧力に達し、又はこれ
が予め設定された臨界温度に達したならば直ちに破壊す
る。

【００１３】図２は本発明の装置が、遮断弁７の図示さ
れていない２つの位置の間に含まれている内室６を、こ
れらの位置を通るラインの圧力よりも高い圧力に加圧す
るためにどのように用いられるかを示す。図３はタンク
８の中でポンプ給送作用を実現するのに用いられた本発
明の装置１を示すが、この場合に装置１は事故が起こる
かもしれないプラント（図示されていない）の内部に配
置されており、一方、タンク８はプラントの外部に設け
られていて装置１とタンク８とを通常の管路９が連結し
ている。図４及び図５はそれぞれ、原子炉内の電気的ペ
ネトレーションの内部室１０及び或るペネトレーション
（典型的核溶液）の２つの絶縁弁１２及び１３の間に含
まれる内部室１１を事故の間にその封入構造の内部の圧
力よりも高い圧力に加圧するのに用いられた本発明の装
置１を示す。

【００１４】図６はステンレス鋼の分離板５を収容する
ように作られ、そしてここでは図示しない図３の管路９
の中に配置されるべき鋼鉄製要素１４を示し、矢印Ｆは
事故の際に圧力がかけられる方向を示す。要素１４はフ
ランジ１７の周囲に緊締された多数のポルト１６により
互いに固定されている２つの部分１４Ａと１４Ｂとから
できている。分離板５はカップの形をなしていて、その
凹面側は図１に見られるタンク２に対面しており、そし
て連続溶接ビード１８により部分１４Ａに溶接された外
周縁を有し、これは上記の両部分の間の凹部１９の中に
収容されていて装置の密封を確実にするようになってい
る。分離板５が容器２の反対側から到達する圧力のため
に破壊するのを避けるためにこれはその凹面側の中心Ｃ
において通路２２の中に実現された外周縁２１の内部に
おいてそれぞれ１２０^o の半径方向位置にセットされた
３つのプレート２０により支えられている。

【００１５】

【効果】本発明の装置は一般に下記の利点を有する： ○これは重大事故の結果を制限するのに適し、そして特
に「原子炉の封入系」の浸透から隔離する重要な機能を
実施するのに適した系（通常的に活性の態様で機能する
系）の作動に必要な組み込み／受動を与える。 ○これは内部圧力よりも高い圧力において容器の外側を
加圧することにより、組み込み的及び受動的な態様で漏
洩の積極的な制御を実現する。 ○これは、通常の装置の障害を引き起こすような非正常
作動の場合でも作動を確実にする。 ○これは、数ミリリットルの容積が必要な場合でも、ま
た必要な流体容積が数立方メートルであるときでも実用
を許容する。 ○これは設計の点及び実施の点の両方において簡単であ
る。 ○容器の形状はその物理的設置の機能として研究するこ
とができ、そして大型容器の場合にはその時々雰囲気と
収容された流体との間の最適の熱交換を許容し、又はさ
もなければ作動の予め計算された遅延を得ることを許容
する形状寸法を有することができる。 ○流体は誘電体型であることができ、従って電気的浸透
において使用することができる。 ○これは非常に低い誤作動の確率によって特徴づけら
れ。実際に、圧力破壊分離板は、取り付けから長期間た
った後でさえ、設計された圧力より低い圧力において非
常に低い破壊の確率を有し、分離板が溶融型であるとき
はこの確率は事実上ゼロである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の装置を横から見た図。

【図２】 本発明の装置の実施例の図。

【図３】 本発明の装置の実施例の図。

【図４】 本発明の装置の実施例の図。

【図５】 本発明の装置の実施例の図。

【図６】 本発明の分離板支持用ブロックの例の長手方
向断面図。

【符号の説明】

１ 本発明の装置 ２ 容器 ３ 水 ４ 水パイプ ５ 分離板 ６ 内室 ７ 遮断弁 ８ タンク ９ 管路 １０ 内部室 １１ 内部室 １２、１３ 絶縁弁 １４ 要素 １４Ａ、１４Ｂ 要素部分 １６ ボルト １７ フランジ １８ 溶接ビード １９ 凹部 ２０ プレート ２１ 外周縁 ２２ 通路 Ｃ 中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンテガ フランコ イタリー国 ミラノ ビア バリゴッチ 22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 事故に包含される領域及び物質内部の温
   度上昇を伴なう、事故の危険性の高い工業プラント用の
   安全装置（１）において、この装置が 或る容積の流体（３）を内包し、これがその事故により
   誘発されて臨界温度に達したときに状態変化して内部に
   作動圧力を生ずるような、そのプラントの上記温度上昇
   に感応する帯域内に配置された、一定容積の密封容器
   （２）と、 上記容器（２）の内部を、上記作動圧力を用いる手段
   （６、８、１０、１１）と連結する導管（４）と、及び
   上記導管（４）の中に設けられて上記流体が事故により
   もたらされた熱／機械的条件に達したときに開放するよ
   うな熱／機械的抵抗特性を有する分離板（５）とを含む
   ことを特徴とする、上記装置。
2. 【請求項２】 上記分離板（５）が上記作動圧力の作用
   のもとで破裂するような機械的抵抗特性を有する、請求
   項１の装置。
3. 【請求項３】 上記分離板（５）が上記臨界温度の作用
   のもとで溶融するような熱的抵抗特性を有する、請求項
   １の装置。
4. 【請求項４】 上記分離板（５）が上記作動圧力の作用
   のもとで破裂するような金属でできている、請求項２の
   装置。
5. 【請求項５】 上記分離板（５）が上記臨界温度におい
   て溶融するような共晶合金でできている、請求項３の装
   置。
6. 【請求項６】 上記流体がいくつかのガスの混合物であ
   り、その際少なくとも１つのガスを、装置（１）の密封
   の周期的検査を許容するように監視できる、請求項１な
   いし５のいずれかの装置。