JPS6130797A - 再結合装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は原子炉格納容器内の可燃性ガスを再結合させて
その濃度を制御し、環境雰囲気を安全に至らしめるため
の再結合装置に関する。

［発明の技術的背景］ 炉心の冷却材として水を用いる原子力発電設備において
、冷却材喪失事故が生じた場合には、特定の条件下で水
の放射線分解や金属と水の反応等で水素及び酸素が発生
する。その典型的過程の１つは燃料被覆管のジルコニウ
ムと水が反応するもので、 Ｚｌ”　＋２’Ｈ２０→　Ｚｒ、０２−１−２１−１２
なる反応によって水素が生成される。

このようにして生成された可燃性ガスは、水素が約４％
、酸素が約５％の下限値を上回った場合、原子炉格納容
器内に火災または爆発条件を作り出す。これを防止する
ため、一般的に可燃性ガス濃度制御系と呼ばれる系統設
備が備えられており、系統の主要設備として第５図に示
したような再結合装置１が用いられる。

第５図は従来の再結合装置を示す概略系統図で、この再
結合装置１は二点鎖線で囲んだように構成されている。

すなわち、入口管３から弁１４および流量検出器１６を
介してブロワ入口管４が接続され、このブロワ入口管４
は流量検出器１７を介し、プロワ２に接続されている。

ブロワ２の下流側は加熱器５に接続され、加熱管５は電
気ヒータ６で加熱される加熱管７を内蔵している。加熱
管７は再結合器８に接続され、再結合器８の出口側は冷
却水配管１０で冷却される冷却器９の入口側に接続して
いる。冷却器９の出口側はバッフル１８を有する気水分
離器１１に接続している。気水分離器１１の下部は出口
管１２に、上部は再循環配管１３に接続している。再循
環配管１３の下流側は弁１５を介してブロワ入口管４に
接続するとともに分岐され、その分岐部の下端はドレン
ギャップ１９を梨 有するドレン配管２０に接続されている。

このような構成の再結合装置１において、再結合装置１
が起動されると、図示してない原子炉格納容器内の可燃
性ガス、つまり空気またはＮ２ガスにＨ２，０２、水蒸
気等が流入したガスが再結合装置１内のブロワ２により
入口管３より装置内に導かれる。ブロワ２はガスの可燃
性及び放射性を考慮し、電動機とブロワ本体を密封容器
内に格納したものが用いられる。ブロワ入口管４からブ
ロワ２を経たガスは加熱器５で再結合反応に必要な温度
まで加熱される。この加熱器５は一般に電気ヒータ６で
加熱管７内のガスを加熱する方式のものが用いられる。

次にガスは再結合器８に至り、酸水素再結合反応を起こ
し、ガス中の水素と酸素が結合して水蒸気となる。再結
合器８は酸素と水素が燃焼によって再結合を行う熱反応
式が一般的に用いられ、反応温度は７００℃を超える。

再結合処理されたガスは冷却器９に導かれ、冷却水配管
１０から送られる冷却水がスプレーされて冷却される。

冷却水とガスの混合流体はその後気水分離器１１を経て
出口管１２から再結合装置１を流出し“Ｃ図示してない
原子炉格納容器のサプレッションチェンバへ戻される。

この戻りガスは水素及び酸素濃度が反応下限値を充分下
回っており、もはや爆発等の危険はない。

このように、再結合装置を含む可燃性ガス濃度制御系を
適正期間運転することにより、冷却材゛喪失事故後の原
子炉格納容器内を爆発事故の危険性から守ることができ
゛るが、再結合装置を安全かつ安定的に運転するため、
再結合器８内の反応温度は一定に保たれる。この制御は
再結合器８の温度を検出し、それに応じてヒータ６の出
力を調節して行なわれるが、水素または酸素の濃度が高
い場合、ヒータ１６の出力を低下させても再結合器８内
の反応温度が高くなり安全な運転ができなくなる。その
ため、このような場合に備え、冷却器９を流出した反応
済みのガスの一部を希釈する。希釈に際してはブロワ入
口管４へ戻す再循環配管１３が設けられ、弁１４．１５
の開度調整によって流入ガスと再循環ガスの混合比が調
節される。なお、図中１６は流入ガス流量を、１７は再
循環ガスとのトータル流量を測定するための流量検出器
を示している。

ところで、冷却器９を流出した反応済みガスは前述した
ように多量の冷却水が渥入した気液混合状態のため、気
水分離器１１内に設けられたバッフル１８で水を下方へ
流下させて、出口管１２側へ分離し、ガスのみを再循環
配管１３へ送るようにしている。

［背坦技術の問題点］ しかしながら、気水分離器１１は、前述したように内部
にバッフル１４が設けられており、気液混合流体がこの
バッフル１８に衝突し下方に向ぎを変えられる際の慣性
を利用して水を分離する簡単な構造のものである。その
ため、慣性の小さい細かなミストは分離できず、再循環
配管１３を通ってブロワ入口管４に運ばれ、ブロワ２内
の電動機やブロワ本体の品質に悪影響を及ぼす恐れがあ
る。気水分離器１１を気水分離性能のより高いものとす
ることは可能であるが、それは装置の大型化を招き、し
かも、この部分では水、大粒の水滴。

細かなミストが混存し、かつ多量であるため、効果的に
ミストを除去することはガかしい。

一方、原子炉格納容器から再結合装置１に至る長い入口
管３中では流入ガス中の水蒸気が冷ＭＪされて凝縮する
ため、この凝縮水をドレンキャップ１９に集め、ドレン
配管２０で装＠１外へ排出しているが、配管ドレンとし
て分離できなかった水滴がブロワ入口管４よりブロワ２
に流入してしまう。

しかし、再結合装置１は冷却材喪失事故後に起動される
ものでるため、実運転される可能性はほとんどなく、ま
た起動後は比較的短期間の連続運転となるため、実運転
開始後に前記水分がブロワ２に重大な悪影響を及ぼす恐
れは比較的小さく、むしろ定期点検時に機能確認のため
に行う試運転の影響を考慮する必要がある。

試運転時は、入口管３から流入するガスは空気またはＮ
２ガスで、Ｈ２、水蒸気等は含んでいない。従って、ブ
ロワ入口管４内に侵入する水分はほとんど再循環配管１
３を通ってくる冷却水のミストである。試運転は定期的
に行なわれるため、前記のブロワ２に対する悪影響の他
、ブロワ入口管４内の発錆等によるブロワ入口流量検出
器１７への悪影響の心配もある。

再結合装置１は非常用の設備であり、通常実運転される
ことはないが、それだけに万一の事故の際確実に機能す
る高い信頼性を要求されるものであり、以上のような問
題点の解決が望まれていた。

［発明の目的］ 本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、ブロ
ワ入口管へのミスト、特に再循環配管を通ってくる冷却
水のミストの侵入を防止１−る機能を備えた信頼性の高
い再結合装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、再結合装置の入口管と再循環配管の合流部ま
たはそれより下流のブロワ入口配管にデミスタを設け、
ガス中のミストを分離除去するようにしたことを特徴と
する。

デミスタは着脱自在の構造を有するもので、ミスト分離
部には金網を重ねたメツシュタイプのものが構造も簡単
かつ小型で効果的である。また、デミスタ内はガスを水
平に流入させ、ミスト除去後のガスは上方へ、分離され
ＩＣミストは下方へ滴下するのがミスト分離効率上効果
的である。

［発明の実施例］ 以下、第１図および第２図を参照して本発明の第１の実
施例を説明する。

第１図において２１は入口管３と再度循環配管１３との
合流部に設けられたデミスタであり、その他の第５図と
同一構成部分については同一番号で示して重複する部分
の説明を省略する。第１図においては第５図に示す気水
分離器１１を設けていないが、その代りに再循環配管１
３と出口管１２の分岐部５５には、再循環配管１３を上
方へ、出口管１２を下方へ分岐する１字管を接続して冷
却水が重力で下方の出口管１２側へ流れる構造になって
いる。

第２図は第１図のデミスタ２１を拡大して詳細に示す縦
断面図である。デミスタ２１は外管２２内に収納された
内管２３からなる同心円状二重円筒構造をしている。前
記外管２２の上端にはフランジ２４が、底部には平板２
５が一体構造で設けられ、側面下部にガス入口管３と再
循環配管１３が、側面上部にはブロワ入口管４が各々水
平に接続されている。さらに、平板２５の内面はすり林
状に傾斜しており、その最低部に穴５６を設けてドレン
配管２０が接続されている。

一方、内管２３の下端には多数の孔２６を有する底板２
７が、又中間部にはっは状の仕切板２８が内管２３と同
心に設けられ、底部２７と仕切板２８の間の内管２３に
は多数の孔２９が開けられて、かつ、金網を何重にも巻
いたメツシュ３０が内管２３の外周に両端を底板２７と
仕切板２８に拘束されて取付けられている。内管２３の
仕切板２８より上方の部分には切欠き３１が設けられ、
更に内管２３の上端は蓋板３２に一体に取付けられてい
る。

前記蓋板３２はボルト３３、ナツト３４を介し、フラン
ジ２４に着脱自在であり、もってＭ板３２と一体の内管
２３とそれに取付けられた底部２７、仕切板２８及びメ
ツシュ３０の装着、引抜きが自由にできる。以下、蓋板
３２に取付けられたこれら一体構造物をデミスタ本体と
呼ぶ。デミスタ本体装着時には蓋板３２と７ランジ２４
の間にガスケットがはさみ込まれ気密を保っている。

デミスタ本体装着時、底板２７は外管２２の入口管３及
び再循環配管１３開口部より下方に、仕切板２８はこれ
らの開口部とブロワ入口管４開ロ部との間に位置づるよ
う寸法が決められ、メツシュ３０が入口管３及び再循環
配管１３の開口部を塞いでいる。仕切板２８の外周は外
管２２の内面にほぼ密着するよう仕上げられている。

次に実施例の作用について説明する。

第１図に於いて、デミスタ２１には入口管３からガスが
流入すると同時に、弁１５を開いて反応済みガスの一部
を入口側に戻す、いわゆる再循環運転を行っている場合
には再循環配管１３から再循環ガスが流入する。入口管
３から流入するガスは定検時等の試運転の際には乾燥し
ているが、実運転の際には多量の水蒸気及びそれが配管
中で凝縮して出来たミストを含んでいる。また、再循環
配管１３から流入する再循環ガスには冷却水のミストが
含まれている。

デミスタ２１に流入したガスは第２図に於て実線の矢印
５７で示すように、デミスタ入口部を塞いでいるメツシ
ュ３０を通過しながらミストをメツシュ３０の金網で取
り除かれ、内管２３の孔２９から内管２３内に流入して
上方に向きを変え、切欠き３１から内管２３の外へ流出
して、ブロワ入口管４から下流へ流れ去る。

ガス中に含まれていたミストはメツシュ３０の金網表面
に水滴となって付着しガスから分離され、自重によって
下方へ流れ落ち、点線の矢印５８で示すように底板２７
の孔２６から平板２５に滴下し、平板２５の傾斜に沿っ
てドレン配管２０へ導かれ、ドレンとして排出される。

ガス中に含まれるミストの量が多く、ガス流速も速い場
合にはメツシュ３０の内部の方まで水滴が付着し、これ
がガスに吹き飛ばされて孔２９から内管２３内に運ばれ
る場合があるが、ガスは孔２９を通過後、速度がおそく
なって急激に上方に向きを変える。そのため、水滴は慣
性によってガスの流れからはずれ、内管２３内壁に付着
し、下方へ落ちて孔２６から排出されることにより、ブ
ロワ入口管４へ流出されるガスは最早ミストを含んでい
ない。なお、仕切板２８はメツシュ３０からブロワ入口
管４ヘガスがメツシュの水滴を運んでバイパスすること
を防止している。

デミスタ本体の保守点検に際しては、ポルト３３、ナツ
ト３４を取りはずし、蓋板３２を上方へ持ち上げること
によりデミスタ本体を引き抜くことができ、容易にメン
テナンスが行なえる。

以上述べた実施例によれば、入口管３から流入するガス
及び再循環ガスに混入したミストを除去できる。特に定
期的に行なわれる試運転時に再循環ガスに混入する冷却
水ミストがブロワ入口管４に侵入することを防止できる
ことにより、ブロワ入口管の流量検出器およびブロワの
品質劣化を防ぐ効果が大である。また、デミスタを設け
たことにより従来の気水分離器を削除することができる
。

次に第３図及び第４図を参照して本発明の第２の実施例
を説明する。なお、第３図中第１図と同一部分には同一
符号で示し重複する部分の説明を省略する。

第３図に於いて、符号３５は入口管３の再循環配管１３
の合流点より下流のブロワ入口管４内に装着されたデミ
スタであり、３６はデミスタ３５の組込み部に隣接して
設けられ７ｊ両端フランジ取付けの短管である。

この部分の詳細を以下第４図により説明する。

ブロワ入口管４は当該部分で鉛直に配置され、下端には
内面に摺鉢状の傾斜を有し最低部にドレン配管２０が接
続された平板３７が取付けられている。又、左側の側面
には管軸と直交してフランジ３８を有する管３９が接続
されている。前記フランジ３８は中央部が凹部５９に形
成され、この凹部５９にデミスタ３５が平板４０をはめ
込んで取付けられている。デミスタ３５は前記の平板４
０、胴４１、端板４２及びメツシュ４３から成り、平板
４０．胴４１、端板４２には各々孔４４．４５．４６が
設けられている。前記孔４５は胴４１の下側に設けられ
、また孔４６は端板４２の下端付近を除いて設けられて
いる。メツシュ４３は金網を軸方向に重ねて構成され、
平板４０と端板４２によって圧縮されている。なお、胴
４１の軸は平板４０の中心より上方に偏心しており、下
側に管３９との間のギャップがとれるよう構成されてい
る。

前記７ランジ３８はボルト４７、ナツト４８を介して短
管３６のフランジ４９に接続され、端管の他端のフラン
ジ５０はボルト４７およびナツト４８で上流側のブロワ
入口管４ａのフランジ５１に接続されている。端管３６
の長さはデミスタ３５の長さよりも長い寸法がとられて
いる。なお、図中５２．５３はガスケットである。

この第２の実施例において、入口ガスと再循環ガスが合
流したガスは孔４４からメツシュ４３内に流入し、ミス
トが除去された後、孔４６からブロワ入口管４内を上方
へ流れて行く。メツシュ４３で分離されたミストは水滴
となって下孔４５から下方に滴下し、ドレン配管２０か
ら排出される。

メツシュ４３内でガスの流れは孔４６の配置によって上
に偏るため、孔４５からのドレン排水がガス流速に妨げ
られず円滑に行なわれる。

デミスタ３５の保守点検はボルト４７およびナツト４８
を取りはずし、短管３６を取りはずすことによって、デ
ミスタ３５を外部に取出して行なうことができる。

この第２の実施例によれば、デミスタをコンパクトに配
管内に組込むことができ、しかも、メツシュの厚さに対
する制限が小さいためミストの除去性能に十分余裕をも
ったメツシュ厚さを選定できる。

以上述べた第１および第２の実施例に於ては、デミスタ
として金網で構成されたメツシュを用いる場合について
説明したが、この他チャーヤ等を用いたデミスタでも目
的を達することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、入口管と再循環配
管合流部またはそれより下流のブロワ入口管にデミスタ
を設けることにより再結合装置内に流入するガス及び再
循環ガス中に混入したミストがブロワ入口管に侵入する
ことを防止できる。

特に定期的に行なわれる再結合装置の試運転時の冷却水
ミストからブロワ及び流量検出器を保護し　　　・て品
質の劣化を防ぐことができ、装置の信頼性を向上させる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る再結合装置の第１の実施例を示す
概略系統図、第２図は第１図において用いられるデミス
タを拡大して示す縦断面図、第３図は本発明の第２の実
施例を示す概略系統図、第４図は第３図に係わるデミス
タ取付部の構造を拡大して示す縦断面図、第５図は従来
の再結合装置を示す概略系統図である。 １・・・・・・・・・・・・再結合装置２・・・・・・
・・・・・・ブロワ ３・・・・・・・・・・・・入口管 ４・・・・・・・・・・・・ブロワ入口管５・・・・・
・・・・・・・加熱器 ６・・・・・・・・・・・・電気ヒータ７・・・・・・
・・・・・・加熱管 ８・・・・・・・・・・・・再結合器 ９・・・・・・・・・・・・冷却器 １０・・・・・・・・・・・・冷却水配管１１・・・・
・・・・・・・・気水分離器１２・・・・・・・・・・
・・出口管 １３・・・・・・・・・・・・再循環配管１４．１５・
・・弁 １６．１７・・・流量検出器 １８・・・・・・・・・・・・バッフル１９・・・・・
・・・・・・・ドレンキャップ２０・・・・・・・・・
・・・ドレン配管２１・・・・・・・・・・・・デミス
タ２２・・・・・・・・・・・・外　管 ２３・・・・・・・・・・・・内　管 ２４．３８．４９．５０，５１・・・フーランジ２５．
３７．４０・・・平　板 ２６．２９．４４．４５．４６・・・孔２７・・・・・
・・・・・・・底　板 ２８・・・・・・・・・・・・仕切板 ３０．４３・・・メツシュ ３１・・・・・・・・・・・・切欠き ３２・・・・・・・・・・・・蓋板 ３３．４７・・・ボルト ３４．４８・・・ナツト ３５・・・・・・・・・・・・デミスタ３６・・・・・
・・・・・・・短　管 ３９・・・・・・・・・・・・管 ４１・・・・・・・・・・・・胴 ４２・・・・・・・・・・・・端　板 ５２．５３・・・ガスケット 代理人弁理士　　　須　山　佐　− 第３図 第、２図 消 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉格納容器内の可燃性ガス濃度を制御するガ
   スを吸引するブロワと、このブロワから導かれたガス中
   の水素と酸素を再結合反応させる再結合器と、この再結
   合器から流出した反応ガスを冷却する水スプレー式冷却
   器と、この冷却器から前記ブロワの入口へガスを再循環
   させる再循環配管とを具備してなる再結合装置において
   、前記再循環配管の合流部またはそれより下流側のブロ
   ワ入口配管にガス中に混入したミストを分離除去するデ
   ミスタを設けたことを特徴とする再結合装置。