JPS60188892A - 水素ガス低減装置 - Google Patents
水素ガス低減装置Info
- Publication number
- JPS60188892A JPS60188892A JP59043913A JP4391384A JPS60188892A JP S60188892 A JPS60188892 A JP S60188892A JP 59043913 A JP59043913 A JP 59043913A JP 4391384 A JP4391384 A JP 4391384A JP S60188892 A JPS60188892 A JP S60188892A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen gas
- containment vessel
- hydrogen
- concentration
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Drying Of Gases (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は軽水冷却型原子炉の冷却材喪失事故（ＬＯＣΔ
）時に、格納容器内に放出される水素ガスによる水Ｍｅ
＝度上昇を防止する水素ガス低減装置に係り、特に燃焼
限界近くの希薄濃度の水素を効率的に低減するに好適な
水素ガス低減装置に関する。
）時に、格納容器内に放出される水素ガスによる水Ｍｅ
＝度上昇を防止する水素ガス低減装置に係り、特に燃焼
限界近くの希薄濃度の水素を効率的に低減するに好適な
水素ガス低減装置に関する。
軽水型原子炉において、冷却材喪失事故時には炉心内で
１０００℃以上の高温となった燃料棒被覆管と冷却材の
間に水一金属反応がおこり，水素ガスを発生する。
１０００℃以上の高温となった燃料棒被覆管と冷却材の
間に水一金属反応がおこり，水素ガスを発生する。
Ｚｒ＋Ｈ２０→Ｚｒ○＋Ｈ２
又、炉内の冷却材が放射線により分解されて水素ガス及
び酸素ガスが発生する。
び酸素ガスが発生する。
２Ｈ．Ｏ→２Ｈ。＋０２
これらの炉心部で生成されたガスは破断口より格納容器
内に放出され、格納容器内に蓄積される。
内に放出され、格納容器内に蓄積される。
（ＢＷＲの場合）
ＢＷＲの従来例を説明する。
これらの格納容器に放出された可燃性ガスは、低減対策
を行なわない場合には第１図に示すように事故後約７０
時間後には可燃限界をこえることになる。
を行なわない場合には第１図に示すように事故後約７０
時間後には可燃限界をこえることになる。
現在、沸騰水型原子炉では、これらの可燃性ガスの濃度
が可燃領域（水素ガス濃度４ｖｏＱ％かつ酸素ガス濃度
５ｖｏΩ％以」二の雰囲気状態）にならないように、通
常運転時から格納容器内をチッ素ガスで置換し、格納容
器内に酸素が存在とない状態にしておくと共に熱反応型
酸素水素再結合器を設置している， すなわち，水一金属反応にて発生した水素は、格納容器
内に酸素ガスが存在しないため濃度が高くなっても燃焼
することはない。従って放射線分解で発生する酸素及び
水素のみを酸素水素再結合器で処理している。従来の水
素ガス低減装置の概略フロー図を第２図に示す６この装
置は冷却材喪失事故が生じた後、破断口からのブローダ
ウン事象が終り、格納容器内が比較的落ちついた数時間
後に作動される。ドライウエル１内のガスは予め７００
’Ｃ程度まで加熱さＩ′Ｌでいる酸素水素結合器２内に
導かれる。酸素水素再結合器内は外部から加熱され、約
７００℃に制御されている。この熱により酸素と水素は
次式のような再結合反応によって水になる。
が可燃領域（水素ガス濃度４ｖｏＱ％かつ酸素ガス濃度
５ｖｏΩ％以」二の雰囲気状態）にならないように、通
常運転時から格納容器内をチッ素ガスで置換し、格納容
器内に酸素が存在とない状態にしておくと共に熱反応型
酸素水素再結合器を設置している， すなわち，水一金属反応にて発生した水素は、格納容器
内に酸素ガスが存在しないため濃度が高くなっても燃焼
することはない。従って放射線分解で発生する酸素及び
水素のみを酸素水素再結合器で処理している。従来の水
素ガス低減装置の概略フロー図を第２図に示す６この装
置は冷却材喪失事故が生じた後、破断口からのブローダ
ウン事象が終り、格納容器内が比較的落ちついた数時間
後に作動される。ドライウエル１内のガスは予め７００
’Ｃ程度まで加熱さＩ′Ｌでいる酸素水素結合器２内に
導かれる。酸素水素再結合器内は外部から加熱され、約
７００℃に制御されている。この熱により酸素と水素は
次式のような再結合反応によって水になる。
２Ｈ２＋Ｏ，−＋２Ｈ２０＋Ｑ
ここでＱは発熱量である。
酸素水素再結合器から吐出されたガスは、冷却器３で水
分を凝縮させた後格納容器内に戻される。
分を凝縮させた後格納容器内に戻される。
現在の装置によると、再結合器を加熱するのに時間がか
かり、事故発生後３．５時間暖機運転をしないと、所定
の性能を発撥することができない。
かり、事故発生後３．５時間暖機運転をしないと、所定
の性能を発撥することができない。
又、再結合器の寸法が大きく、（約５ｍＸ３ｍ程度）コ
ストが高い。
ストが高い。
（ＰＷＲの場合）
加圧木型原子炉では、格納容器が大きいため、沸騰水型
原子炉の場合ほど水素濃度は高くならない。そのため日
本では特に水素ガス低減対策はなされていない。しかし
，米国のプラン１〜では格納容器内の水素ガス濃度が高
くなる可能性のある地点に、数１０ケ所らわたって点火
器を設置して水素濃度が低いうちに局所的に爆発させる
ことによって、格納容器を損傷させるような大爆発を防
止しているプラントもある。
原子炉の場合ほど水素濃度は高くならない。そのため日
本では特に水素ガス低減対策はなされていない。しかし
，米国のプラン１〜では格納容器内の水素ガス濃度が高
くなる可能性のある地点に、数１０ケ所らわたって点火
器を設置して水素濃度が低いうちに局所的に爆発させる
ことによって、格納容器を損傷させるような大爆発を防
止しているプラントもある。
又、ＫＷＵ型のＰＷＲでは、格納容器内が小区画に別れ
ているため、局所的高濃度区域ができることを考慮して
、水素ガス濃度が高くなる可能性のある区域より雰囲気
を導き、ＢＷＲの従来例と同様な水素ガス低減装置を設
けている。
ているため、局所的高濃度区域ができることを考慮して
、水素ガス濃度が高くなる可能性のある区域より雰囲気
を導き、ＢＷＲの従来例と同様な水素ガス低減装置を設
けている。
しかし、一般にブローダウン後の格納容器内は放出され
た冷却材による水蒸気が充満しており、それによって水
素が希釈されている状態であるが、格納容器スブレイが
作動すると、急激に水蒸気が凝縮するため、それに伴っ
て水素ガス及び酸素ガスの濃度が相対的に上昇する。し
たがって格納容器スブレイ作動以前は着火点以下であっ
た水素及び酸素濃度が、急激に着火点よりはるかに高く
なる可能性が存在する。
た冷却材による水蒸気が充満しており、それによって水
素が希釈されている状態であるが、格納容器スブレイが
作動すると、急激に水蒸気が凝縮するため、それに伴っ
て水素ガス及び酸素ガスの濃度が相対的に上昇する。し
たがって格納容器スブレイ作動以前は着火点以下であっ
た水素及び酸素濃度が、急激に着火点よりはるかに高く
なる可能性が存在する。
本発明の目的は，格納容器雰囲気中の水蒸気を凝縮させ
て除去したのち燃焼させることにより、格納容器内では
可燃限界以下の濃度の水素及び酸素ガスを機器の．Ｐ２
３等による時間的ロスの影響を受けることなく速やかに
再結合させるに良好な、水素ガス低減装置を提供するこ
とにある。
て除去したのち燃焼させることにより、格納容器内では
可燃限界以下の濃度の水素及び酸素ガスを機器の．Ｐ２
３等による時間的ロスの影響を受けることなく速やかに
再結合させるに良好な、水素ガス低減装置を提供するこ
とにある。
本発明は，格納容器より導いた水蒸気を多量に含む雰囲
気を、水蒸気凝縮器によって凝縮させ、水素及び酸素濃
度を着火点以上の濃度にした後点火機により泣火再結合
させる。この発明によれば、水蒸気が凝縮した後はじめ
て着火点に達するような低濃度の水素及び酸素ガスを熱
反応型再結合器のような予備加熱等の時間ロスなく、速
やかに再結合させることができる。
気を、水蒸気凝縮器によって凝縮させ、水素及び酸素濃
度を着火点以上の濃度にした後点火機により泣火再結合
させる。この発明によれば、水蒸気が凝縮した後はじめ
て着火点に達するような低濃度の水素及び酸素ガスを熱
反応型再結合器のような予備加熱等の時間ロスなく、速
やかに再結合させることができる。
次に、本発明を加圧木型原子炉に適用した実施例を第３
図によって説明する。
図によって説明する。
格納容器中の、ＬＯＣＡ時に水′Ｍ濃度が高くなる可能
性のある部屋、すなわち、原子炉ウエル６、蒸気発生器
室７、加圧器室等の各部屋から配管８を介してブロワ４
により室内の空気を抜く。そして、これらの空気を蒸気
凝縮用冷却器９を通して、空気中の水分を除去したのち
、再結合室１０へ７１く。
性のある部屋、すなわち、原子炉ウエル６、蒸気発生器
室７、加圧器室等の各部屋から配管８を介してブロワ４
により室内の空気を抜く。そして、これらの空気を蒸気
凝縮用冷却器９を通して、空気中の水分を除去したのち
、再結合室１０へ７１く。
再結合室内には、１個もしくは複数個の点火用イグナイ
タ１１が設置されており、火花をとばずことにより、流
入されてきた格納容器内空気に着火し、燃焼させること
によって酸素と水素を再結合させる。
タ１１が設置されており、火花をとばずことにより、流
入されてきた格納容器内空気に着火し、燃焼させること
によって酸素と水素を再結合させる。
再結合室内にて燃料した空気は、冷却装置ｌ２へ導かれ
、酸素水素再結合反応により生成した水分を除去した後
、再び格納容器１３内へ環流される。
、酸素水素再結合反応により生成した水分を除去した後
、再び格納容器１３内へ環流される。
さらに、ブロワ４後方より配管１４により空気は７，＞
気凝縮用冷却管９、再結合室１０、冷却器１２をバイパ
スして還流される。この配管は格納容器内雰囲気のミキ
シング用に用いられる。
気凝縮用冷却管９、再結合室１０、冷却器１２をバイパ
スして還流される。この配管は格納容器内雰囲気のミキ
シング用に用いられる。
再結合室内ではイグナイタｌ１により空気を燃焼するた
め，再結合室１０は爆発に耐え得る程度の強度を必要と
する。そして再結合室のｒ６ｉ後にある蒸気凝縮用冷却
器９及び冷却器１２までは爆発による圧力を考Ｉぱする
必要があるが、蒸気凝縮用冷却器９より以前の機器に関
しては、内部の空気は蒸気を含んだ状態であり、可燃限
界以下であるため、燃焼が伝ぱんしてくることはあり得
ない。
め，再結合室１０は爆発に耐え得る程度の強度を必要と
する。そして再結合室のｒ６ｉ後にある蒸気凝縮用冷却
器９及び冷却器１２までは爆発による圧力を考Ｉぱする
必要があるが、蒸気凝縮用冷却器９より以前の機器に関
しては、内部の空気は蒸気を含んだ状態であり、可燃限
界以下であるため、燃焼が伝ぱんしてくることはあり得
ない。
従ってこれらの機器については、格納容器の設計圧力と
同じ設計圧力とすることができる。第４図に示すように
冷却材喪失事故時には水素ガス濃度が上昇する事故後数
時間後に格納容器中の雰囲気？ｌａ度は７０℃〜８０℃
に達し、水蒸気は，この温度条件で飽和状態となってい
るとすれば雰囲気中の３０％〜５０％が水蒸気となって
いる。蒸気凝縮用冷却器は冷水を通水するラジエタータ
イプもしくはスブレイタイプのものとすると、格納容器
中の雰囲気は蒸気凝縮用冷却器内で冷水温度まで冷却さ
れる。この温度を２０℃とすると、この温度における飽
和水蒸気圧はＱ．Ｑ２ａｔｍであることより、雰囲気中
の水蒸気は２％程度まで凝縮除去される。それにともな
い、雰囲気中の可燃性ガス濃度は相対的に２倍程度上昇
することになる。
同じ設計圧力とすることができる。第４図に示すように
冷却材喪失事故時には水素ガス濃度が上昇する事故後数
時間後に格納容器中の雰囲気？ｌａ度は７０℃〜８０℃
に達し、水蒸気は，この温度条件で飽和状態となってい
るとすれば雰囲気中の３０％〜５０％が水蒸気となって
いる。蒸気凝縮用冷却器は冷水を通水するラジエタータ
イプもしくはスブレイタイプのものとすると、格納容器
中の雰囲気は蒸気凝縮用冷却器内で冷水温度まで冷却さ
れる。この温度を２０℃とすると、この温度における飽
和水蒸気圧はＱ．Ｑ２ａｔｍであることより、雰囲気中
の水蒸気は２％程度まで凝縮除去される。それにともな
い、雰囲気中の可燃性ガス濃度は相対的に２倍程度上昇
することになる。
これにより、格納容器内では可燃限界以下である２％程
度の水素ガス濃度の雰囲気を、イグナイタにより着火再
結合の可能な濃度まで濃縮することができる。さらにＧ
Ｅ社の実験によれば、水素ガスの可燃限界は水蒸気の割
合により異なり水蒸気割合が増加すると限界値はそれと
ともに増加するとしている（第５図参照）。この実験結
果によれば，水蒸気濃度５０％では可燃限界濃度は６％
程度となっているため、水蒸気を凝縮除去することによ
り、水蒸気を含む格納容器中では可燃限界の１／３程度
の濃度の水素ガスを再結合処理することが可能となる。
度の水素ガス濃度の雰囲気を、イグナイタにより着火再
結合の可能な濃度まで濃縮することができる。さらにＧ
Ｅ社の実験によれば、水素ガスの可燃限界は水蒸気の割
合により異なり水蒸気割合が増加すると限界値はそれと
ともに増加するとしている（第５図参照）。この実験結
果によれば，水蒸気濃度５０％では可燃限界濃度は６％
程度となっているため、水蒸気を凝縮除去することによ
り、水蒸気を含む格納容器中では可燃限界の１／３程度
の濃度の水素ガスを再結合処理することが可能となる。
再結合器は、空洞中に水素ガス着火用イグナイタを１個
もしくは複数個設置したものである。そして、水素ガス
を含む雰囲気が蒸気凝縮用冷却器より移送されると、イ
グナイタが発火して水素ガスを燃料させ水素ガスと酸素
ガスを再結合させる再結合室の寸法は概略以下に示す程
度である。
もしくは複数個設置したものである。そして、水素ガス
を含む雰囲気が蒸気凝縮用冷却器より移送されると、イ
グナイタが発火して水素ガスを燃料させ水素ガスと酸素
ガスを再結合させる再結合室の寸法は概略以下に示す程
度である。
水素ガス低減系の処理容量を［３ＷＲの従来例と同様に
２５５Ｎｒｎ’／ｈとすると，蒸気を除去した後には約
２３０Ｎｒｎ’／ｈの流量となる。再結合室内で着火さ
せるために３秒程度滞留させる必要があるとすれば、再
結合室の寸法は２００００ｃＪ（６００ｉｌｌ立方）程
度となる。そしてガスが再結合器内で３秒程度滞留する
ｌＪ［Ｉに１秒間隔程度にイグナイタを発火させればよ
い。
２５５Ｎｒｎ’／ｈとすると，蒸気を除去した後には約
２３０Ｎｒｎ’／ｈの流量となる。再結合室内で着火さ
せるために３秒程度滞留させる必要があるとすれば、再
結合室の寸法は２００００ｃＪ（６００ｉｌｌ立方）程
度となる。そしてガスが再結合器内で３秒程度滞留する
ｌＪ［Ｉに１秒間隔程度にイグナイタを発火させればよ
い。
冷却器は再結合室内で水素ガスが燃焼することにより生
じた熱を除去すると共に、再結合によって生成された水
分を除去するものである。そして冷却器で常温まで冷却
除湿されたのち、空気は再び格納容器内へ還流される。
じた熱を除去すると共に、再結合によって生成された水
分を除去するものである。そして冷却器で常温まで冷却
除湿されたのち、空気は再び格納容器内へ還流される。
これらの装置はＰＷＲのように格納容器容積が大きい場
合には、格納容器に設置することが可能であり、この場
合には配管長さを短かくできるとともに、水素低減装置
を格納容器バウンダリーでなくすることができる。
合には、格納容器に設置することが可能であり、この場
合には配管長さを短かくできるとともに、水素低減装置
を格納容器バウンダリーでなくすることができる。
本発明によれば、従来例である直付けイグナイ夕方式に
比べより希薄な水素ガスが濃度範囲より有効に水素ガス
の低減が行なえるため、格納容器内の水蒸気濃度が急激
に低下した場合でも可燃限界を大きくこえる水素ガス濃
度とならないように制御することが可能となる。又、熱
反応式水素ガス低減装置と比べ、暖機蓮転を必要としな
いため、事故発生直後より運転が可能となり、又、装置
が小型で単純であるため，コストが安いとともにＦ頼性
が高くなる。
比べより希薄な水素ガスが濃度範囲より有効に水素ガス
の低減が行なえるため、格納容器内の水蒸気濃度が急激
に低下した場合でも可燃限界を大きくこえる水素ガス濃
度とならないように制御することが可能となる。又、熱
反応式水素ガス低減装置と比べ、暖機蓮転を必要としな
いため、事故発生直後より運転が可能となり、又、装置
が小型で単純であるため，コストが安いとともにＦ頼性
が高くなる。
第１図はＢＷＲの場合の冷却材喪失事故時格納容器内水
素ガス及び酸素ガス濃度線図、第２図は従来のＢＷＲの
水素ガス低減装置系統図，第３図主本発明の一実施例の
構成図、第４図は冷却材喪失事故時ドライウエル内温度
を示す線図、第５図は水素の可燃性限界値に対する水蒸
気の影響を示す線図である。 １・・・ドライウエル，２・・・再結合器、３・・・冷
却器、４・・・ブロワ、５・・・原子炉、６・・・原子
炉ウエル、７・・・蒸気発生器室、９・・・蒸気凝縮用
冷却器、１０・・・再結合室。 −５６１− −５６２−
素ガス及び酸素ガス濃度線図、第２図は従来のＢＷＲの
水素ガス低減装置系統図，第３図主本発明の一実施例の
構成図、第４図は冷却材喪失事故時ドライウエル内温度
を示す線図、第５図は水素の可燃性限界値に対する水蒸
気の影響を示す線図である。 １・・・ドライウエル，２・・・再結合器、３・・・冷
却器、４・・・ブロワ、５・・・原子炉、６・・・原子
炉ウエル、７・・・蒸気発生器室、９・・・蒸気凝縮用
冷却器、１０・・・再結合室。 −５６１− −５６２−
Claims (1)
- ■．軽水冷却型原子炉の格納容器内水素ガス低減装置に
おいて、格納容器のガスを導き、除湿装置によりガス中
の水蒸気を除去し、可燃性ガスの濃度を」こげたのち、
再結合室にて水素ガスを燃焼再結合させることを特徴と
する水素ガス低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043913A JPS60188892A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 水素ガス低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043913A JPS60188892A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 水素ガス低減装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60188892A true JPS60188892A (ja) | 1985-09-26 |
Family
ID=12676952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59043913A Pending JPS60188892A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 水素ガス低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60188892A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10337517B2 (en) | 2012-01-27 | 2019-07-02 | Edwards Limited | Gas transfer vacuum pump |
| US11009028B2 (en) | 2016-09-27 | 2021-05-18 | Edwards Japan Limited | Vacuum pump and stator disk to be installed in vacuum pump |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP59043913A patent/JPS60188892A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10337517B2 (en) | 2012-01-27 | 2019-07-02 | Edwards Limited | Gas transfer vacuum pump |
| US11009028B2 (en) | 2016-09-27 | 2021-05-18 | Edwards Japan Limited | Vacuum pump and stator disk to be installed in vacuum pump |
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