JPS62129735A - 建屋内の汚染気体の捕捉装置 - 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〕 本発明は内部に発熱源を有する建屋内の汚染気体の捕捉
装置に係り、特に汚染気体の捕捉に好適な建屋内の汚染
気体の捕捉装置に関する。

〔発明の背景〕

内部に発熱源を有する建屋内の汚染気体の捕捉装置の一
例として、従来の沸騰水型原子力発電設備における原子
炉建屋内での定期点検（以下定検と称する）時における
汚染気体の捕捉装置を第１６図、第１７図に示す。第１
７図は第１６図のＥ−Ｅ’断面図である。本装置は万一
の事故を想定した場合でも放射性物質の拡散を防雨する
ためのもので。

本来、原子炉建屋への汚染気体の拡散が問題になること
はない。従来の方式は、建屋内の床面１約４ｍに設置し
た給気ダク１−４の吹出口から換気空気を吹出し、その
一部を原子炉ウェル１、ドライヤ・セパレータ機器仮置
プール（以下ドライヤ・セパレータプールと称する）２
、及び使用済燃料貯蔵プール（以下燃料プールと称する
）３の壁面にある埋込ダクト７からプール表面より発生
する放射性物質を含む汚染空気８を取り込みながら吸込
む。他の気流は、給気ダクト４に対面して床上約５ｍに
設置どした排気ダクト５の吸込口で吸込まれ、埋込ダク
ト７で吸込んだ気流とともにフィルターにより汚染物質
を除去した後、主排気筒に導かれ、外部へ放出されるよ
うになっていた。

しかし、埋込ダクト７はその開口がプール水面１約７　
（ｌ　ｍ　ｍに設置されており、地震時、水張り時等の
プール水の波立ちによりダクト内に水が流入する可能性
があるために、ダクト内にドレン及び隔離弁を設け、流
水防＋ｈを行なっていた。又、ダクトがプール廻りの床
面下に据付けられるために配筋・配管等と多数の干渉が
生じ、施工に多大な工数が必要である。プールから発散
される放射性物質の捕捉効果に対して、埋込ダクト７は
約１２ｍのプールの壁面に小さなダクト開口を設けたも
のであるために捕捉効果に関しては不明であった。

プール水のダクトへの流入防１１−に関する公知例とし
ては特開昭５３−１３１５８５号、特開昭５５−２４６
１２号及び特開昭５５−４６１４１吟がある。また、汚
染拡散防雨に関する公知例としては、特開昭５５−４８
６９８号、特開昭５６−４６４９６号及び特開昭５８−
３３５９６号がある。しかし、いずれも作業環境の温度
及び湿度条件の向上をめざしたもので、汚染物質の拡散
防１ヒについてはあまり検討されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、建屋内における放射性物質による汚染
を防止し、定検時等における作業員への被曝低減を計る
ことのできる建屋内の汚染気体の捕捉装置を得ることに
ある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、内部に発熱源を有する建屋内において
、空気を上向きに流出させる給気口を前記発熱源を囲む
ようしこ設け、該給気口を給気ダクトを介して送風機に
接続し、前記発熱源の上方には汚染気体を排気する排気
口を設け、該排気口を排気ダクトを介して吸引装置に接
続したことにある。

すなわち本発明は、発熱源であるプール廻りの床面から
上方にエアーカーテンを形成することにより、プールか
ら発生する放射性汚染物質の拡散を防エヒし、さらに汚
染気体を効率よく捕捉することにある。

〔発明の実施例〕

第１８［ン１、第１９図、第２ｏ図及び第２１図に従来
の原子炉建屋の換気方式における第１６図のＥ　−Ｅ″
断面Ｆ−Ｆ’断面、Ｇ−Ｇ’断面、及び第１７図のＨ−
Ｉ−Ｉ　’断面での汚染空気の分布を示す。これらの図
は、数値シミュレーションにより原子炉建屋の汚染物質
濃度分布（プール近傍の濃度を１００％としたときの濃
度５％以上の領域）及び気流状態を求めた結果の概略図
である。換気空気の吹出温度（１８〜３０°Ｃ）に比べ
てプールの水温は高い（４０〜５０℃）ために、第１８
図、第２０図に示すように使用済燃料プール３附近にて
上昇気流が生じ、同プール上空にプールからの放射性の
汚染物（６を含む空気が流れ滞留する。第２１図は天井
面における汚染範囲を示すが、汚染物質が天井面に付着
し堆積してくると、ちり・はこりとなって床面に落ちる
。

このように今回初めて数値シミュレーションにより、従
来の換気方式での埋込みダクトはダクト開口が小さいこ
とが定量的にわかった。

第２３図及び第２４図は換気による慣性力９とプール２
０の発熱による浮力１ｏが室内の汚染物質の濃度分布形
成に及ぼす影響をモデル化した図を示したもので、それ
ぞれ第１８図、第２０図に示した従来の方式による汚染
物質の濃度分布に対応したものである。回かられかるよ
うにプール２０の発熱によって生じる浮力１０が建屋内
の気流パターンを決定しており、汚染物質拡散の最大の
原因となっている。また、従来の方式では、慣性力９が
発熱源による浮力１０と直交しており、自然現象である
。・７２力１０を有効に利用していない。

そこで、本発明では第２２図に示すようにプール（発熱
源）２０の外周部の床面に設置した給気ダクト４ａ、４
ｂより換気空気を吹き出すことによリ、プール（発熱源
）上で強制的な上昇気流を作り、プール（発熱源）より
発生した放射性の汚染物質をこの気流に乗せて、プール
（発熱源）の」二方に位置する天井トラス上に設置した
排気ダクトく ５より効率よ＃排気させる。本発明は従来の方式とは違
って換気による慣性力９と浮力１０は同方向となってお
り、自然現象の浮力１０を最も有効に利用した方式とな
っている。さらに、本発明で最も特徴的なことはプール
廻りに上向きのエアーカーテンを形成することである。

エアーカーテンによりプール上空の放射性の汚染物質は
横方向への拡散がほとんど完全に遮断され、プール上面
の排気ダク１−５により効率良く除去されることになる
。

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は、原子炉建屋の汚染気体の捕捉装置におけるダ
クト構成並びに動作の原理の概略を示すものである。

第１図によれば原子炉建屋の汚染気体の捕捉装置は、以
下の構成となっている。建屋のプール（発熱源）２０の
外周部の床面において、給気ダクト４を設置し、給気口
１１より換気空気を送風機４１により吹き出す。また、
プール（発熱源）２０の上方に排気ダクト５を設置し、
排気口１２より汚染気体８を換気装置４０の中にある吸
引装置４２により吸込む。その際、汚染気体８はフィル
ター４３にてろ過される。なお、図中の給気ダクト４お
よび排気ダクト５を建屋の壁に埋め込んでもよい。

第１図に示した実施例の横断面の詳細を第２図に、第２
図におけるＡ−Ａ’断面の詳細を第３図に。

第２Ｍにおける＋３−　Ｂ　’断面の詳４１１１を第４
図に示す。

また、第５図は第４図における汚染物質の濃度分布（従
来型換気方式でのプール近傍の濃度を１００％としたと
きの濃度５％以上の領域）ならびに気流状態を斂値シミ
ュレーションによって求めた結果の概略を示したもので
ある。

第２図、第３図及び第４図によれば本発明による建屋内
の汚染気体の捕捉装置４は、以下の構成となっている。

建屋のプール廻りの床面において、給気ダクト４ａ、　
４ｂを設置し、それぞれのダクトの複数個の開口部より
換気空気を送風機により吹き出す。また、天井トラス６
上に排気ダクト５ａ、５ｂ、５ｃ、　５ｄ、５ｅを設置
し、複数個の開口部より、汚染空気を吸引装置により吸
込む。この排気ダクト５ｃ。

５ｄ、５ｅは、トラス梁６との干渉を避ける位置に配置
され、排気ダクト５ａ、５ｂに継がっている。そして、
使用済燃料プール側の壁面にて、下方に垂直に立ち下が
っているダクトにて、建屋の下階にある排気処理装置へ
と向かう。したがって、プール廻りの床面に設置された
ダクトより吹き出された換気空気は、慣性力によりプー
ル廻りに強制的な上昇気流を生じ、プール１約１５ｍの
位置に設置された排気ダクトの開口部に吸込まれる。そ
の結果、プール廻りに上向きのエアーカーテンを形成す
る。

また、プール面上で発生した放射性の汚染物質は浮力に
より同じくプール上方に設置された排気ダクトの開口部
に効率良く吸い込まれ、下階にある排気処理装置内のフ
ィルターにてろ過された後、主排気筒にて外部へ放出さ
れる。

第５図によれば、定検時にプール水の蒸発により発生し
た放射性汚染物質８は上記による強制的な」−向きのエ
アーカーテンによりプール上空で横方向への拡散がほぼ
完全遮断され、浮力によってプール上空に運ばれ、そこ
で効率良く排気されるため汚染物質の濃度分布（従来型
換気方式でのプール近傍の濃度を１００％としたときの
濃度５％以上の領域）はプール上空のごく近傍に限られ
る。

これは、第２０図で示した従来の換気方式しこよろ汚染
物質の濃度分布と比ｊ咬して、汚染領域が極めて小さい
。第６図はプール面近傍での放射性汚染物質の相対濃度
（従来型換気方式でのプール近傍での濃度を１００ｚと
したときの、層頂）と給気ダクトの開口部での吹き出し
速度との関係を示したものである。吹き出し風ｈ１を従
来型のものと同じくして吹き出し速度５　ｍ　／　ｓ〜
２０　ｍ　／　ｓの範囲で調へた結果、吹き出し速度が
５ｍ／ｓ（従来の換気方式での吹き出し速度とほぼ同程
度）では上向きの良好なエアーカーテンの形成によりプ
ール而近傍での汚染物質の：農度は従来型換気方式のも
のより約１／２以下に減少することがわかる。つまり、
本発明の換気方式により汚染物質の捕集率は従来の換気
方式のものより約２倍以上に向上する。

第７図は天井面近傍での放射性汚染物質の相対濃度（従
来型換気方式でのプール近傍での濃度を１００％とした
ときの濃度）と給気ダクトの開口部での吹き出し速度と
の関係を示したものである。

吹き出し風量を従来型のものと同じくして吹き出し速度
５　ｍ　／　ｓ〜２０ｍ／ｓの範囲で調べた結果、吹き
出し速度が５ｍ／ｓ（従来の換気方式での吹き出し速度
とほぼ同程度）では上向きの良好なエアーカーテンの形
成により天井面近傍での汚染物質の濃度は従来型換気方
式の相対濃度１６％より約１／４に減少する。つまり、
本発明の換気方式により天井面へのｌ・ｉ：５染物質の
付着量を従来の換気方式のものより約１７４に低減でき
る。

ところで１本発明で提案した上向きのエアーカーテンを
良好に形成するためには排気ダクト５の開口部における
吸い込み速度について、速度分布を考慮する必要がある
。第８図、第９図、第１０図及び第１１図は、いずれも
第２図のＢ−Ｂ’断面図を示し、排気ダクト５の開口部
での吸い込み速度の分布が建ノ夛内の汚染物質の濃度分
布及び気流状態に与える影響を示したものである。第８
図は。

吸い込み速度（５ｍ／ｓ）が均一で平坦な分布の場合の
室内の気流状態を示すものである。図かられかるように
良好な上向きのエアーカーテンは形成されていない。ま
た、定常の気流状態を得るのに２０分以上も要している
。第９図は吸い込み速度分布として、排気ダクトにおい
て給気口の上方に位置する開口部での吸い込み速度（５
ｍ／ｓ）を発熱源の上方に位置する開口部での吸い込み
速度（１，２５ｍ／ｓ）の４倍とした場合の室内の気流
状態を示すものである。図かられかるように良好な上向
きのエアーカーテンが形成されている。

このときの定常状態は吹き出してから１０分以内で達成
されている。また、第１０図は第８図の気流状態のとき
の汚染物質の濃度を示したものである。汚染物質（従来
型換気方式でのプール近傍の濃度を１００％としたとき
の濃度５％以上の領域）は建屋的全域に拡散している。

第１１図は第９図の気流状態のときの汚染物質の濃度を
示したものである。汚染物質は上向きのエアーカーテン
によりプール面のごく近傍に閉じ込められて良好な分布
をしている。

第２５図は排気ダクトにおいて給気口の上方に位置する
開口部での吸込み速度を５　ｍ　／　ｓとして、この速
度と発熱源の上方に位置する開口部での吸込み速度との
比を変えたときの室内の天井面近傍での濃度（従来換気
方式でのプール近傍での濃度を１００％としたときの濃
度）を示すものである。

図かられかるように、速度比が４のとき濃度は最も低い
。

以上のことにより、上向きのエアーカーテンを形成する
際、排気ダクト５の開口部において給気口の上方に位置
する吸い込み速度を発熱源の上方に位置する吸い込み速
度の約４倍にとることが良好な上向きのエアーカーテン
を得るために望ましい。

第１２図は第９図の排気ダクｌ−５の断面図を示したも
のである。排気ダクト５の開口部において、給気口の上
方に位置する開口部にはダンパーを設けず、発熱源の上
方に位置する開口部の入口にそれぞれ図のようにダンパ
ー１５を設けている。このダンパー１５により給気口の
上方に位置する開口部の流動抵抗を発熱源の上方に位置
する開口部の流動抵抗より小さくすることができ、その
結果給気口の上方に位置する開口部での排気速度を発熱
源の上方に位置する開口部での排気速度より大きくする
ことができる。

第１３図は第２図のＢ−Ｂ断面図を示し汚染気体の捕捉
装置の変形例を示したものである。図中の給気ダクト４
ｃ、４ｄは、給気口の開口部の向きを鉛直方向からプー
ル（発熱源）の中心方向に一定の角度だけ傾けである。

この場合、給気ダク１−の開口部から図に示すように斜
め上方に換気空気を吹き出すことになる。この換気方法
により汚染物質の分布はプール（発熱源）」−空で絞ら
れ狭くなる６その結果、プール（発熱ａｔ；ｔ　）の上
方に位置する天井トラス上に設置する排気ダクト５ｅの
長さを短縮することができ、しかも汚染物質の捕集効率
をさらに向上させることができる。

同様に第１４図は第２図のＢ−Ｂ’断面図を示し本発明
の汚染気体の捕捉装置の変形例を示したものである。図
中の給気ダクト４ｅ、４ｆは、ダクト開口部から下向き
に換気空気を吹き出すようになっている。この換気によ
り図に示すようにプール廻りの」二向きのエアーカーテ
ンはさらに上昇速度が増加され、汚染物質の拡散の遮断
がさらに促進される。

さらに、第２６図は第２図のＢ−Ｂ’断面図°を示した
本発明の汚染気体の捕捉装置の変形例を示したものであ
る。図中の給気ダクト４ｇ、４ｈは換気空気を供給する
機能をもっている。汚染物質はプール−ヒ空に設けられ
た排気ダクト５ａ、５ｂおよび５ｅから排気される。こ
の変形例では第５図に示した実施例の捕捉装置と比較す
ると、捕捉効率の性能は悪いが、プールから発生する汚
染物質の量が比較的少ない場合に適用できる。

第１５図は本発明の汚染気体の捕捉装置を鋳造設備のあ
る建ハｌに応用した例を示すものである。

この場合、鋳物３０　鋳型３１が発熱源となる。

この応用例では屋外の外気を送風機４１によって給気ダ
クｌ〜４を通して発熱源である鋳型３Ｌの外周部に設置
した給気口１１の開口部から上向きに吹き出す。鋳造設
備から発生する粉塵等の汚染気体５０をこの上昇気流に
乗せて、発熱源の上方に位置する排気ダクト５の排気口
１２の開口部から効率良く捕捉して吸い込む。さらに汚
染気体は換気装置４０の中のフィルター４３を通して吸
引装置４２により屋外へ排気される。この応用例でも換
気による慣性力を発熱源による浮力と同方向にすること
で、発熱源近傍から発生する汚染気体を効率良く捕捉す
ることができる。ところで第１５図に示す応用例ではノ
ｈ１外の外気を用いて給気系統と排気系統を分雛して装
置を構成したが、熱交換器を介して給気系統と排気系統
を接続し、屋内の空気を循環させて汚染気体の捕捉装置
を構成することも可能である。

本実施例によれば、第５図〜第１４図に示すように、原
子炉建屋においてプール（発熱源）廻りに上向きのエア
ーカーテンを生じさせることによりｌη染物質の作業エ
リアへの拡散を防止して、従来の換気空調設備と比べて
汚染物質の捕集効率を２倍以」二に向上させ、また天井
面における汚染物質の付着量を約１／４に低減し、さら
に作業エリアで作業する作業員の被曝量を約１／４に低
減させる効果がある。この他、以下の効果がある。

（１）従来の換気空調設備における埋込ダクトは、その
Ｆｉ厚が厚いために建屋におけるダクト物量の大半を占
めている。本発明では埋込ダクトがないことにより、原
子”炉建屋全体のダクト物量の大巾な低減（約２０％減
）となる。

（２）埋込ダクトに付随する隔離弁・遠隔操作スイッチ
等が不要となり、換気空調設備の合理化向上となる。

（３）プール廻りでの配筋・配管等との干渉調整が不要
となり、施工性が大巾に改善される。

（４）現状の換気空調設備では、各プール埋込ダク１〜
の排気風量をプールでの作業に応じて変えるモード切替
を行なっていたが、新システムでは必要なくなるため、
制御システムの大巾な簡素化となる。

（５）従来の埋込ダクト方式に比べ、保守・点検性が大
［１１に改善される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、発熱源であるプール廻りの床面から上
方にエアーカーテンを形成し、プールから発生する放射
性汚染物質の拡散を防止して汚染気体を効率よく捕捉す
るように構成したので、建屋内において放射性物質によ
るｌり染を防止しすることができ、定検時等における作
業員の被曝低減を計ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の建屋内の汚染気体のｔｕｆｔ捉装置を
示す系統図、第２図は第１図の平面断面図、第３図は第
２図のＡ−Ａ’線断面図、第４図、第５図、第８図〜第
１１図、及び第１３図〜第１４図はそれぞれ第２図の１
３−　Ｂ　’線断面図に相当するもので、本発明の詳細
な説明する図、第６図はプ−ル面近傍での放射性汚染物
質の相対濃度と給気ダクトの開口部での吹き出し速度と
の関係を示す線図、第７図は天井面近傍での放射性汚染
物質の相対濃度と給気ダクトの開口部での吹き出し速度
との関係を示す線図、第１２図は排気ダクトの一例を示
す断面図、第１５図は本発明装置の他の実施例を示す系
統図、第１６図は従来の換気空調設備を示す原子炉建屋
の平面図、第１７図及び第１８図はそれぞれ第１６図の
Ｅ−Ｅ’線断面図、第１９図及び第２０図はそれぞれ第
１６図のＦ　−Ｆ′線断面図及びＧ−Ｇ’線断面図、第
２１図は第１７図のＴ−Ｉ　−Ｈ’線断面図、第２２図
、第２３図及び第２４図はそれぞれ第５図、第１８図及
び第２０図に対応した図、第２５図は天井面近傍の汚染
物質相対濃度を示す線図、第２６図は第２図のＢ−Ｂ’
線断面図に相当する図で本発明のさらに他の実施例を示
すものである。 １・・原子炉ウェル、２・・ドライヤ・セパレータ機器
仮置プール、３・・・使用済燃料貯蔵プール、４・・・
給気ダクト、５・・・排気ダクト、６・・・天井トラス
。 ７・・・埋込ダクト、８・・・汚染空気、９・・・慣性
力、１０・・・浮力、１１・・給気口、１２・・・排気
口、１５・・・ダンパー、２０・・プール、３０・・・
鋳物、３１・・・鋳型、４０・・・換気装置、４１・・
・送風機、４２・・・吸引装置、４３・・・フィルター
、５０・・・粉塵等の汚染気体。 −一 代理人　弁理士　小　川　勝　男　　　・−−−Ｉ 蟲　　１ｆｆｉ 第　Ｓ　口 吹きとし速度（ｌっ 早　７ａ 吹きとし速度（ｌす 第　１０　凹 ／Ｓ 早　７４　口 ５ｅ 早　１５　　図 第　１６　　国 早　／８　口 第２０　　日 第　２／　　５ 第　２２　　図 ｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｃｉ・
第　２６　　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に発熱源を有する建屋内において、空気を上向
   きに流出させる給気口を前記発熱源を囲むように設け、
   該給気口を給気ダクトを介して送風機に接続し、前記発
   熱源の上方には汚染気体を排気する排気口を設け、該排
   気口を排気ダクトを介して吸引装置に接続したことを特
   徴とする建屋内の汚染気体の捕捉装置。 ２、特許請求範囲の第１項において、排気口を複数の開
   口部に分割し、給気口の上方に位置する開口部の流動抵
   抗を発熱源の上方に位置する開口部の流動抵抗より小さ
   くし、給気口の上方に位置する開口部での排気速度を発
   熱源の上方に位置する開口部での排気速度よりも大きく
   したことを特徴とする建屋内の汚染気体の捕捉装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、給気口の開口部の
   向きを鉛直方向から発熱源の中心方向に一定の角度だけ
   傾けたことを特徴とする建屋内の汚染気体の捕捉装置。