JPS6177799A - 可搬式の可燃性ガス濃度制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は原子炉格納容器内の可燃性ガスの濃度を制御す
る装置（以下ＦＣ８と略す）に係り、特に原子力発電設
備に例えば１台設誼して、これを事故の発生したプラン
トに運搬して使用でき、るような可搬式の可燃性ガス濃
度制御装置に関するものである。

〔発明の背景〕

Ｆｅ２は原子炉における冷却材喪失事故時（以下ＬＯＣ
Ａと略す）に原子炉格納容器内に発生する可燃性ガス（
水素及び酸素）を可燃限界ｃ４度（水素４　Ｖｏｔ％、
酸素５ＶｏＡ％）に到達する以前に、これらを積極的に
燃焼させることにより可燃性ガスの濃度を制御する装置
である。

可燃性ガスの発生するメカニズムは、ＬＯＣＡ時に燃料
棒が露出しヒートアップした時に起こる水−金属反応に
よる水素の発生、及び、核分裂生成物による水の放射線
分解ＶＣ伴う水素及び酸素の発生がある。

従来これらの対策として、水−金属反応による水素の発
生に対してはあらかじめ格納容器内を不活性ガス（窒素
ガス）で置換しておき、酸素濃度を抑え、また水の放射
線分解による水素、酸素の発生に対してはＦｅ２により
対処するという方法が一般的であつ之。

第６図、第７図は従来のＦｅ２を示したもので、通常１
プラントに２基設置されている。系統はプロア１、ヒー
タ２、再結合器３、冷却器４、気水分離器５、主配管６
、再循環配管７、入口流量制御弁８、再循環流量制御弁
９、冷却水制御弁１０から成っている。機能の概略は、
プロア１でドライウェル１１から可燃性ガスを吸込み、
ヒータ２で約７２０Ｃに加熱し、再結合器３に導く。再
結合器３で水素、酸素が再結合し、生成した水蒸気は冷
却器４で水Ｖこ戻さ扛る。気水分離器５は水と未燃焼の
ガスを分前し、また分離したガスの一部を再循環配管７
：・こ分岐し、吸込配管に戻す機能を持っている。再循
環配管７は大破断事故等でドライウェル内の可燃性ガス
４度が高くなった場合、再結合が過度に進展し、システ
ムが破損するのを防止する為の設備である。気水分離器
５を出た刀く及び未燃焼ガスは残留熱除去系から冷却器
４の冷却のために供給されたスプＶイ冷却水と共にサプ
レッションチェンバ１２に戻る。丈プレッションチェ／
バ１２は、前記ＦＣ８からの戻りガスにより圧力が高く
なるとバキュームプ／−力１３が開放してドライウェル
１１内にガスが流入し圧カバランス分保持するようにな
っている。吸込ガス流量は入口流量制御弁９、及び再循
環流量制御弁本系統の運転は事故後３０分以内にまず格
納容器隔離弁１４．１５を開放し、次にヒータ２の電源
を投入し暖機を開始する。暖機開始後３時間以内に再結
合器３は所定の温度に達するので、流量を通常運転状態
に設定し、運転状態に入るものである。

水の放射線分解に関しては水の放射線分解による水素、
酸素の発生は、核分裂生成物が崩壊を終えるまで続くわ
けではなく、気相中の水素濃度がある程度高くなると静
水中（非沸騰水中）では水分解し発生する水素、酸素量
と再結合し減少する水素、酸素量が平衡状態となシ、実
質的には水分解はそれ以上進展しなくなるということが
明らかになった。従って、水の放射線分解による水素。

酸素の発生に対処したＦｅ２は必要ないとの考え方が一
般化し、最近のグジント合理化案ではＦｅ２の削除とい
う案が出され、実施に移されようとしている。

しかし、この場合でも安全余裕の確保のため全部削除す
るのではなく、原子力発電所に少なくとも１基は設置し
、事故時にはこれを事故プラントに搬入するようにして
万一の場合に対処するという考え方が固まりつつある。

これを従来のＦｅ２を単に可搬式としたもので達成しよ
うとした場合、従来ＦＣ３はグラフト毎に設置されるこ
とを前提として設計されているため、電源、冷却系等は
プラント側から供給を受けなければならず、各プラ／ト
にこれらの設備を設けることはせっかく可搬式としＦｅ
２を削除しても、その効果が十分生かされないという欠
点があり、この欠点の解決が急がれている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、Ｆｅ２を運転するのに必要な機能を全
てＦＣ８自身に持たせ、かつそれを運搬車と一体になっ
た可搬式の可燃性ガス濃度制御装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、原子炉の事故時に格納容器内の可燃性
ガス濃度を制御するために再結合器、ヒータおよび冷却
設備を備える可燃性ガス濃度制御系において、前記可燃
性ガス濃度制御系を運搬者に搭載し、再結合器の外周に
設けられた配管の−部を２重配管としてその２重配管の
内側に運搬車の排気ガスを通し、外側には格納容器内の
雰囲気ガス全通すことにより可燃性ガスを加熱する前記
ヒータの熱源として前記運搬車の排気ガスを利用するよ
うに溝成し、更に前記冷却設備はラジェータ、ファン、
ポンプおよび配管からなるクローズド再循環方式にした
点にある。

〔発明の実施例〕

ＦＣ８を可搬式とする場合問題となるのは電源及び冷却
設備である。電源については、ＦＣ８のうち最も多電力
を必要とするのはヒータで全体の約７０％を占めている
。本発明ではこのヒータの代シに加熱源とじて運搬車の
排気ガスを使用し、また他の電力については運搬車のエ
ンジンによう駆動される発電機により供給できのように
した。

また、冷却設備については、ラジェータ、ファン。

ポンプからなるクローズド再循環方式とし、外部からの
冷却水なしに冷却できるようにした。すなわち本発明に
よるＦＣ３は、ＦＣ８を運転するのに必要な電源、冷却
系等の機能をＦＣ８自身に備え、それらとｘｌ　’＋：
Ｒ車とを有機的に；古今させたものであろう 可搬式ＦＣ５の効果を活かすには元に記したように、Ｆ
ＣＳ運転のた・うの゛α源設備、冷却系等の必要機能を
ＦＣ８自身に保有させる必要がある。

しかし、必要電源を運搬車のエンジンにより、駆動され
る発電機により全て供給しようとした場合、エンジン及
び発電機容量を非常に大きなものとしなくてはならず、
その結果、大きな運搬車とな夛、搬入する一９Ｊ分の制
約条件が増大し問題となる。

本発明ではＦＣ８の必要電力の内、最も大きな比率を占
めるこ一タ熱源を運搬車のエンジンの排気ガスを利用す
るようにしたもので、これにより必要電源容量が低減で
さ、運搬車のエンジンでも十分駆動できる発電機容量に
することが可能となった。又、冷却系についても、ラジ
ェータ、ファン、ポンプ等から成るクローズド再循環方
式とし、外部から冷却水の共給金受けることなく冷却で
きるようにした。

以下、本発明の具体的な一実施例全第１図〜第５図によ
り説明する。

本発明は主系統がブロア１、ヒータ２、再結合器３、冷
却器４、気水分離器５、主配管６、主配管ジヨイント部
２７から構成される。これらは従来ＦＣ３と同じで、又
機能も同じである。

本発明では構造的にヒータ２、冷却器４、配管ジョイン
２７、電源系、及び運搬車に特徴があるので以下それら
について詳述する。

（ａン　　　【ニータ ヒータ２は熱源として運搬車のエンジンから排気管２３
で導かれる排気ガスが用いられる。すなわち、ヒータ２
は再結合器３の廻りをらせん状配管１６が囲っており、
らせん状配管１６内をドライウェル１１内の雰囲気ガス
が通過するようにして再結合により発生する熱をガスが
受熱し易くなっている。このらせん状配ｖ１６は第４図
に示すように２重配？３３造になっていて、内部の管に
運搬車の排気ガスを通過させることにより、排気ガスと
ドライウェル１１からの雰囲気ガスとの間で熱交換がで
きる構造になってい己。

また本系統にはヒータ２の温度ＶＡ節をするため排気ガ
スをらせん状配管１６に通さず直接出口排気管２３に導
くバイパス菅１７と、七のバイパス流量を調節するバイ
パス流量制呻弁１８、およびバイパス流量制御弁１８に
信号を送るヒータ温度計１９とを設けている。

再結合器３の入口温度は約７２０Ｃ−！でヒーティング
を必要とする。現在の一般的な車の二／ジン直後の排気
ガス温度は約８００Ｃである。従って放熱しないよう排
気管２３に断熱材を巻いてひけばらせん状配管１６の排
気ガス温度を７２０Ｃ以上に保持するのは可能である。

なお、熱容量的にＦＣ，３が定格で運転した場合に７２
００までヒートアップするのに要する熱量が排気ガスか
ら供給できるかという点に関しても以下に示すように十
分可能であることがわかった。

電源は発電機により、ＰＣＢの必要電力を供給している
状態という条件における熱量収支。

ＦＣ８のヒータを除いた必要電力は約５Ｑｋｗ／ｈ（本
発明ではヒータの熱源は車の排気ガス金利用している）
であるから、これを発生するに要するエンジンの必要出
力Ｐは、 Ｐ＝　５ｏＸ１ｏ”Ｘｌ、３６Ｘ１０−’（ＰＳ／Ｗ）
＝６８ＰＳこれに発電機、その他の効率を考慮し、エン
ジンは１００ＰＳで運転しているとする。

又、エンジンの燃料消費率を２００　ｇ／ＰＳ−ｈトス
ると、１００ＰＳのエンジンの１時間当たりの燃料消費
率Ｗは、 ＱＶ＝　０．２　Ｘ　１００＝　２０　ｋｇ　／　ｈと
なる。

ガソリンの発熱量は約１０，０００　ｋｃａｔ／　ｋｇ
であるから１００Ｐ８出力のエンジンでは１時間当たり
、１００００Ｘ２０＝２Ｘ１０’ｋｃａｔ／ｈ発熱する
。このうち、排気ガスとして放散されるのは約３５％で
あるから、 ２Ｘ１０’　Ｘｏ、３５＝　７００００ｋｃａｔ／ｈと
なる。

一方、Ｆｅ２が定格運転している時の流量は２５０ｍ３
／１１であるから、この流量を７０００（２０Ｃ→７２
０？：）加熱するのに要する熱量はガスの比熱を０．２
５　ｋｃａｔ／ｋｇ、密度を１．２ｋｇ／ｍ３（２０Ｃ
空云）とすると、 Ｑ＝２５０　×１．２Ｘ０．２５Ｘ７００＝５００００
　ｋｃａｌ／ｈとなる。

従って１００ＰＳで運転しているエンジノであれば、そ
のエンジン０排気ガスにょシ、定格運転で運転している
Ｆｅ２の流量を、再結合反応するのに必要な７２０Ｃま
で加熱するのに十分な熱量を有していることがわかる。

なお実際にはＦｅ２が定格運転を開始すれば再結合器３
から０反応熱も、ヒータ２の熱源として利用できるので
上記した程のエンジン出力は要しない。

申）冷却器 冷却器４はラジェータ２０．フアン２１、ポンプ２２及
び配管類からなるクローズド再循環方式である。これよ
り外部からの冷却水の供給なしに冷却が可能となる。す
なわち、冷却器４内にスプレィされた水はラジェータ２
０に導かれて、冷却され、ポンプ２２により再び冷却器
４にスプレィされる。ラジェータ２０の容量は再暗合器
４の出口温１’７７７０ｃから、サプレッションチェン
バ１２に戻す温度１２０Ｃまで降下するのに必要な熱量
約５０．０００　ｋｃａｔ／ｈを放散する容量のものと
する必要がある。

（Ｃ）　　配管ジヨイント 本発明は可搬式であるため、ドライウェル１１から吸込
み、サプレッションチェンバ１２ＫＪＨ’ための配管６
はその接続部でジヨイント構造としなければならない。

Ｆｅ２はＰＣＶバウンダリを形成するので、漏洩につい
ては十分注意する必要はあるが、φ故時にＦｅ２を起動
する必要のある期間はＰＣＶ内の圧力がほぼ大気圧に戻
っているから、配管ジヨイ７トは７ランジによるボルト
正構造で十分である。また、配管６のジヨイント部２７
（第１図参照）の手前の部分の一部をフレキシブル管と
することによりジヨイント部の接続を容易に行える構造
にできる。

（ｄ）電源系統 プロア１、パルプ９，１８、ファ／２１、ポンプ２２等
を駆動する電源系統は、運搬車のエンジン２４により駆
動される発電機２５から供給される。Ｆｅ２のヒータ２
の電力を除いた必要電力は約５Ｑｋｗ／ｈであるから、
これヲ、駆動するエンジン出力は６８ＰＳでちゃ、更に
発電機２５、及び駆動ギア２６の効率を考慮しても、エ
ンジン出力は１００ＰＳで十分である。１００Ｐ８のエ
ンジノは一般の乗用車の平均出力であり、エンジンを特
に大きくするという必要はない。発電機２５の駆動は運
搬車の走行用ギアから発電機７駆動用のギアに切替える
ことにより行う。従って、若干変速機の改造が必要とな
る。

（ｅ）　　運搬車 運搬車は１００Ｆ８以上のエンジノを掩し、且つＦｅ２
．発電機を積載する大きさのものが必要であるから、中
型トラック（４〜４．５トン）程度のものが妥当である
。運搬車にはりＶ−ン車と同様に車体を安定させるだめ
のビームアームヲ設ｆｆ−’（いる。稼動中はこのビー
ムアームを使用して車体を安定化させる。また運搬車の
排気管２３は排気口２７がジヨイント構造になっており
、二玉転中は建１１の排気口開口部と接続され、排気は
屋外に放出されるようになっている。なお、排気管２３
は一部が７レキシプルになっておシ、ジヨイント部での
接続がし易い構造になっている。

次に、本発明のＦＣ８の操作１機能について詳細に説明
する。

本発明によるＦＣ８を事故プラントに設置する場合、設
遣場作は運搬車が進入可能な広い場所を必要とすること
から、原子炉建屋アウターボックス廃棄物貯、蔵置のト
ランクエリア、あるいは大物コ入口が考えられる。ＦＣ
３設置場所には格納容器ドライウェル１１に通じる配管
、及びサブレノンヨンチェンバ１２に通じる配管を開口
させておき、糸入した本発明のＦＣ８の吸込配管及び戻
り配管を前記配管に接続する。また、運搬車の排気管２
３を屋外に開口した排気口に接続することにより排気ガ
スが、建屋外に導かれるようにしている。

ＦＣ８ｋ所定の位置に搬入したならビームアームを出し
、運搬車が動かないよう固定する。次に、ＦＣ８の主配
管６の吸込部と出口部を配管ジヨイント２７で接続し、
さらに隔離弁１４．１５を開ける。さらに運搬車の変速
機を発電磯２５の廁動用ギア２６　Ｋ　９Ｊ？’ｌえ運
搬車のエンジン２４を起動し、発電及びヒータ２の暖機
を開始する。従ってこの時点でプロア１１冷却水ポンプ
２２は起動する。ヒータ２が所定の温度（約７ｚｏｃ）
に達したなら、バイパス流量制御弁１８をコントロール
して適格運転を開始する。

以上述べた本発明の実施例によれば、従来のＦＣ８を単
に可１般式とした場合などと比較し、以下に示すように
特■の効果を達成できる。

（１）　　プジント設計の合理化 従来のＦＣ８を単に事故プラントに搬入する場合は電源
設備、冷却設備はグランＨσに用意する必要が、ちるが
、本−ＡＩ３１１によるＦＣ８ではＦＣ８が必要とする
機能を全てＰＣ８自身が持つのでＦＣ８のための電源設
備、冷却設備を各グランド番で設ける必要はなくサイト
全体のコストは大巾に低減できる。′！、／ζ、ＦＣ８
のだめの電源も必要ないから、非才用ディーゼル発電機
等の所内電源容量も低減することが可能となる。

（２）運転のための準備作業の簡易化 本発明では冷却器４の冷却水はクローズド再循環方式で
あるから外部から冷却水を供給する必要がなく、このた
め冷却水配管の接続作業が不要になり設置作業が簡単に
なる。

（３）安全性の向上 本発明では冷却器４の冷却水はクローズド再循環方式で
あるから、外部から冷却水を供給する為の配管の接続が
ない。従って接続部から冷却水の漏洩がなく安全性が向
上する（冷却水は直接ＰＣＶ雰囲気に触れるので放射能
を含んでいる可能性がある。）。

（４）　　メンテナンス性の向上 原子炉建屋から分離して待機する本発明の可搬式ＦＣ３
では、電源設備、冷却系設備がＦＣ８自身に備えられて
いるので、プラント運転状態の如何によらずこれら機器
、系統のメンテナンスが可能となる。

（尋　運転性の向上 本発明では電源設備、冷却系設備はＦＣ８自身が持つの
で事故時の所内電源の使用状況、ＲＨＲ系（原子炉残留
熱除去系）の運転モード状況（従来ＦＣ８を単に搬入し
た場合はＲＨＲ系から冷却水の供給を受けることＫなる
）に衣らず任意にＦＣ８を運転することが可能となり、
運転性が向上する。

第８図〜第１３図は本発明の変形例を示したものである
。各図において第１図〜第７図と同一符号を付した部分
は同−若しくは相当する部分を示している。以下これら
について説明する。

第８図及び第９図に示す実施例は冷却器４の冷却水を直
接格納容器雰囲気に触れるスプレィ方式でなく、チェー
プ式熱交換方式としたものである。

すなわち、冷却器４胴側（又はチューブ側）には再結合
器３から出た未燃焼ガスが、チューブ側（又は胴側）に
は冷却水が循環し、熱交換をするという構造にしたもの
である。

この実施例によれば、冷却水は直接洛納容器雰囲気に触
れることはないので、核分裂生成物を含まないクリーン
な状、態で冷却水を循環させることができる。従って、
例えばポンプ２２のシール部等から系外に冷却水が漏洩
するようなことが仮にあったとしても、周辺が汚染され
る可能性はない。

第１０図及び第１１図に示す実施例は冷却器４を空冷と
した場合のものである。冷却４は複数のチューブ２８か
ら成っておシ各々のチューブにはフィンがついている。

再請合器４を出たガスは６各のチューブ２８を通過する
間に７アン２工がら送風される冷風により冷却される。

本実施例では、動的機器がファン２１だけなので構造が
簡単になシ、また系外に漏洩する可能性のある冷却水な
どは使用されないので、安全性は非常に高くなる。

第１２図及び第１３図て示す実施例は、運搬車のエンジ
ン２４により駆動される発電機２５を積載せずにプロア
１、ポンプ２２、ファン２１等の駆動電力源を所内電源
から供給するようにしたものである。この場合、電源ケ
ーブル２９がＦＣ８本体に設けておいて、こｎを所内電
源コンセントに接続して電力の供給を受ける。本実施例
によれば、運搬車のエンジンから駆動される専用発電機
、及びこれを駆動する機器は不要となり運搬車の構造が
簡単になるから保守点検が容易になる。

以上述べたように、本発明ではＦｅ２が必要とする機能
をＦ’Ｃ８自身が持つようにしたのでプラント毎のＦｅ
２のための電源設備や冷却系設備が不要となり、サイト
全体のコストが大巾に低減する。

また、Ｆｅ２のだめの電源が必要ないことから非常用デ
ィーゼル発電機等の所内電源容量を低減することも可能
となる。

本発明では冷却器４の冷却水はクローズした再循環方式
としているから、外部から冷却水を供給する必要がなく
、配管の接続作業が不要になり、設置作業が簡単になる
。

また、本発明では冷却器４の冷却水はクローズした再循
環方式であるから、外部から冷却水を供給する為の配管
の接続がなく、従って接続部から冷却水の漏洩がなく安
全性も向上する。

原子炉連星から分離して事故に備える本発明の可搬式Ｆ
Ｃ８では電源設備、冷却設備がＦ’Ｃ８自身に備ってい
るので、プラント運転状態の如何によらずに一＋Ａ器、
系統のメンテナンスが可能となる。

さらに本発明では、電源設備や冷却設備はＦＣ８自身が
待つので事故時の所内電源の使用状況、Ｒｆ（Ｒ系の運
転モード状況（従来Ｆ’Ｃ８を単に搬入した場合はＲＨ
Ｒ系から冷却水の供給は受けることになる）によらず任
意にＦｅ２を運転することが可能となり、運転性が向上
する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、Ｆｅ２　（可燃性ガス濃度制御装置）
を運転するのに必要な機能を全てＦＣ８自身に狩だせ、
かつそれを運搬車と一体にした可搬式の可燃性ガス濃度
制御装置を提供できる。したがって、発電所に本発明装
置を一台設けるだけで、どのプラントで事故が起きても
対応でき、１発電所に２Ｊする可燃性ガス一度制御装は
の設置コストが従来に比べ大幅に低減される効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明装置の１実施例を示す図で、第
１図及び第２図は系統図、第３図は要部の構造を説明す
る説明図、第４図は再結合器の部分の断面図、第５図は
全体構造を説明する図、第６図は従来装置の系統図、第
７図は第６図の要部の構造を説明する図、第一８図及び
第９図は本発明の第２の実施例を示す系統図、第１０図
及び第１１図は本発明の第３実施例を示す系統図、第１
２図及び第１３図は本発明の第４実施例を示す系統図で
ある。 １・・・ブロア、２・・・ヒータ、３・・・再結合器、
４・・・冷却器、５・・・気水分離器、６・・・主配管
、７・・・再循環配管、８・・・冷却水上弁、９・・・
入口流量制御弁、１０・・・再循環流量制御弁、１１・
・・ドライウェル、１２・・・サブレツショ／チェンバ
、１３・・・バキュームブレーカ、１４・・・隔離弁（
吸込側）、１５・・・隔離弁（吐出側）、１６・・・ら
せん状２重配管、１７・・・排気ガスバイパス管、１８
・・・バイパス流量制御弁、１９・・・温度計、２０・
・・ラジェータ、２１・・・ファン、２２・・・ポンプ
、２３・・・排気管、２４・・・エンジン、２５・・・
発電機、２６・・・発電機、駆動ギア、２７・・・配管
ジヨイント、２８・・・冷却器チェーツブ、２９・・・
外部電源用ケーブル。 ＼１−ン 寮３０ 茅Ｓ（２］ 第６の 算１２囚 ２〃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉の事故時に格納容器内の可燃性ガス濃度を制
   御するために再結合器、ヒータおよび冷却設備を備える
   可燃性ガス濃度制御系において、前記可燃性ガス濃度制
   御系を運搬者に搭載し、再結合器の外周に設けられた配
   管の一部を２重配管としてその２重配管の内側に運搬車
   の排気ガスを通し、外側には格納容器内の雰囲気ガスを
   通すことにより可燃性ガスを加熱する前記ヒータの熱源
   として前記運搬車の排気ガスを利用するように構成し、
   更に前記冷却設備はラジエータ、ファン、ポンプおよび
   配管からなるクローズド再循環方式としたことを特徴と
   する可搬式の可燃性ガス濃度制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、電源設備は運搬車
   のエンジンにより駆動される発電機から供給することを
   特徴とする可搬式の可燃性ガス濃度制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   冷却設備の冷却は格納容器内の雰囲気ガスを通す為のフ
   ィンを付けた複数本のチューブ、及び前記チューブに送
   風するファンからなる空冷により行なわれることを特徴
   とする可搬式の可燃性ガス濃度制御装置。