JPS62166240A

JPS62166240A - 建屋の換気空調設備

Info

Publication number: JPS62166240A
Application number: JP61006456A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Takamori; 高森　和英; Michio Murase; 道雄村瀬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-01-17
Filing date: 1986-01-17
Publication date: 1987-07-22

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／Ｇ染源を有する建屋内の汚染気体の換
気空調設備に係り、特に、原子力建屋内のｌＩ′７染気
体の捕集に好適な換気空調設備に関する。

〔従来の技術〕

内部に汚染源を有する建屋（内の汚染気体の換気空調設
備の一例として、例えば部門水型ＪＪに予力発電設備に
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換気空調方式を第１９図、第２０
図に示す。第２０図は第１９図の■号＋　Ｅ　ｌ断面図
である。本方式は万一の事故を想定した場合でも放射性
物質の拡散を防止するためのもので、本来、ノＪＫ子炉
建屋内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、建屋内の床面上約４ｍに設置した給気ダク
ト４の吹出口から換気空気を吹出し、その−・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に設置した排
気ダクト５の吸込口で吸込まれ、埋込ダク１−７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、外部へ放出される方式となって
いた。

プールより発散される放射性物ｒｔＩ／の捕捉効果に対
して、埋込ダク１−７による排気では埋込ダクト７が約
１２ｍプールの壁面に小さなダクト開［コを設けたもの
であるために捕捉効果が小さいと言われている。プール
水のダクトへの流入防止に関する特許の例として特開昭
５３−１３１５８５号、同５５−２４６１２１）及び同
５５−４６１４１号公報記載のものがある。しかし、い
ずれも作業環境の温湿度条件の向上をめざしたもので、
汚染物質の拡散防１１−につぃては詳細には検討されて
いなかった。

上記従来技術はプール（汚染源）による浮力が気流パタ
ーンに及ぼす効果の点について配慮がされておらず、プ
ールで発生する放射性の汚染気体が気流に乗って排気ダ
クトに直接吸込まれるのではなく天井近傍に滞留すると
いう問題があった。

第２１図に従来の原子炉建屋の換気方式における第１９
図のＥ−Ｅ’断面での汚染空気の分布を示す。

この図は数値シミュレーションにより定検時のＪＪＫ子
炉建屋内の汚染物質濃度分布（プール近傍の濃度を１０
０％としたときのぬ度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℃）に比べてプールの水温は高い（４０〜５０℃
）ために、第２１図に示すように使用済燃料プール３付
近にて上昇気流が生じ、同プール上空にプールからの放
射性の汚染物質を含む空気が流れ滞留する。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
床面に落ちろという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の「１的は、良好な気流パターンを♀ｉ）ること
により排気効率の高い換気空調設備を提供することにあ
る。

〔発明の概・２０本発明の換気空調設備は、内部に上げ流を伴うｌり染源
を有する建屋内において、前記汚染源からの一ヒ昇気流
を介するようにして、（ａ）平均室温より低い空気を水
平あるいは斜め下向きに流出させる給気口と（ｂ）排気
口とを設けたことを特徴とする。

次に、本発明を図面により説明する。

次に、建屋内における濃度分布の状態を第１７図及び第
１８図に示す。図は換気による慣性力３０とプール２４
の汚染による浮力３１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で、それぞれ第４図、第
２１図に示す、本発明による方式と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。図かられかる
ようにプール２４の汚染によって生じる浮力３１が建屋
内の気流パターン（ヒ芹気流）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。これは、従来の方式
では、慣性力３０が汚染源による浮力３１と直交してお
り。

虹に、浮力３１に比べて小さいためである。

一般に、浮力Ｌ”ｂ、慣性力［パｉは次式で表される。

Ｆ　ｂ　＝　ｇρβΔＴ１３・・・・・・・・・（１）
Ｆｉ＝ρ１２ｖ２　・・・・・・・・・・・・・・・（
２）ここで、Ｋ：重力加速度、 ρ：室空気密度、 β：体積膨張率、 ΔＴ：プール上空の気体温度と平均室温との温度差、に代表長さく室長）、 ■＝風速、浮力Ｆｂと＋！［性力Ｆｉの比をＡｒとすれば次式とな
り、Ａｒの大きさは浮力の効果の大小を表わす無次元数
となる。

Ａ　ｒ　＝　ｇβΔＴｌ／ｖ”・・・・・・・・・・・
・（３）そこで、気流パターンを上昇気流から水平に流
れる気流に変え、直接、既設の排気ダクト５から排気す
るためにはＡｒ数を小さくしてやればよい。

このためには、（３）式中でΔ１゛を小さくする方法と
Ｖを大きくする方法が考えられる。

本発明では、第１７図に示すようにプール（汚染源）２
４の廻りの埋込ダクト７より冷風（外気でもよい）を数
ｍ　／　ｓで吹き出すことにより、プール２４上空での
気体温度と平均室温との温度差ΔＴを小さくし、更に、
プール２４上空の風速Ｖを大きくする。吹き出された空
気の風速は一般に吹き出し口から遠ざかるにしたがい減
衰するので、吹き出し口（給気口）は汚染源（プール）
に最も近い既設ダクト、すなわち埋込ダクトであるのが
特徴であるまただし、従来、この埋込ダクトは排気ダク
トとして用いられていた。

本発明により、浮力の効果は小さくなり、即ち、Ａｒ数
は小さくなり気流パターンは第１７図に示すように水平
に流れる気流パターンとなる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は原子炉建屋の換気空調設備におけるダクト構成
並びに＠ｊ作の原理の概略を示す図で、以下の構成とな
っている。建屋内のプール２４は汚染源であり、かつこ
れは燃料を貯蔵しているため発熱源でもあり、汚染空気
は上昇流となる。この廻りにおいて、給気ダクト４を設
置し、給気口５１より換気空気を送風機４１により水平
あるいは斜め下向きに吹き出す。また、プール２４より
風下でかつプール２４の水平位置より上方に排気ダクト
５を設置し、排気口５２より汚染気体８を換気装置４０
の中にある吸引装置４２により吹込む。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を建屋の床に、排気ダクトＳを建屋の壁に埋
め込んでもよい。また、給気口５１から換気空気（冷風
）を斜め上向きに吹き出しても効果がある。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図に示す。第２図、第３図に
よれば本発明による建屋内の汚染気体の換気空調設備は
、以下の構成となっている。建屋のプール廻りにある埋
込ダクト７において、そ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。なお、既設の給気ダ
クト４からもある一定量の換気空気が吹き出す。これら
の換気空気はまとめて既設の排気ダクト５から排気され
る。排気ダクト５に効率よく吸い込まれた空気は下階に
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４図は第２図におけるＡ−Ａ’断面を示したもので、
本発明による建屋内の換気空調設備で得られる汚染物質
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）を示すものである。この結果は以下
に説明する原理によって達成されたものである。

第５図は第２図におけるＡ−Ａ’断面を示すものである
。今、燃料プール３上空の０点における気体に働く力を
考えると、主に浮力Ｆｂと慣性力Ｆｉが図中の矢印の向
きに働く。この２つの力の合力が実際に働く力を考えて
よい。浮力Ｆｂはプールの汚染によってプール面上空近
傍の気体が暖められ。

その気体の温度と室内の平均温度との温度差によって生
じる。慣性力Ｆｉは吹出口（Ａ地点、Ｂ地点）での風速
がＣ地点まで到着する間に減衰した値をもつ風速に支配
される。本発明では図に示すように従来技術でＡ地点か
ら吹き出していたものをＢ地点から吹き出すことにし、
慣性力の減衰の効果を小さくした。（上記風速を大きく
した。）また、Ｂ地点から冷風（外気でもよい）を吹き
出すことによりプール表面近傍の気体を直接冷却するの
で。

上記温度差も小さくすることができる。この結果、Ｃ地
点での浮力の大きさは慣性力に比べて小さくなり、２つ
の力の合力の向きは垂直方向（従来の換気方式では浮力
が大きかった）から水平方向に変わる。その結果、Ｃ地
点での気流の向きを既設の排気ダクト５の方向に直接向
けることが可能である。

第６図により上記第５図におけるＣ地点での風速及び温
度差の効果について更に詳しく説明する。

第６図は吹出口から出た風速の減衰特性を示したもので
ある。縦軸は減衰比、横軸は寸法比である。

吹出口での風速をＶｏ、高さＥの吹出口から×離れた距
離での風速をＶｘとすれば、その減衰特性は近似的に次
式となる。

Ｖｘ／Ｖｏ＝０．９５／（Ｘ／Ｅ）＋０．３４−　（４
）第７図はプール廻り（プール長さ約１２　、、、　）
の埋込ダクトから換気空気を給気した場合（第５図のＢ
地点から給気した場合）のプール中央での風速を（４）
式で計算したものである。図かられかるように給気速度
６．７ｍ／ｓで給気した場合、プール中央での風速は約
３ｍ／ｓである。これは従来換気方式でのプール中央で
の風速約１ｍ／ｓより約３倍大きい。この給気速度６．
７ｍ／ｓは既設プラントの空調設備で十分達成できる給
気速度である。第８図は給気する気体の温度がプール面
上空近傍での気温に及ぼす影響を燃料プール上空を例に
とり示したものである。この結果は、数値シミュレーシ
ョンにより求めたものである。図中のΔ印は給気口の位
置を従来技術溝りに第５図中のＡ地点として１８℃の気
体を給気した場合のもので、プール面上空近傍での気温
は約３３℃程度である。

一方、図中の０印は給気口の位置を本発明のように第５
図中のＢ地点として気体を給気した場合のものであり、
給気温度１８℃ではプール面上空近傍での気温は約２４
℃と従来のものより約１０℃程度低い。その結果、プー
ル上空の気体の温度は４を均室温（冬期設計条件で約２
２℃程度）に近くなり、浮力の効果は小さくなる。

ところで、第５図中に示すような気流が壁面で衝突する
と予想される高さＨは、先に説明した（３）式と次式を
用いて推定できる。

Ｈ＝　　（１−Ｘｏ）　　・Ａｒ−・・・　（５）第９
図は本発明の通りに１８℃の気体（外気でもよい）をプ
ール廻りの埋込ダクトから給気した場合、気流が壁面で
衝突すると予想される高さＨを（５）式で計算したもの
である。既設プラントの排気ダクトの開口部の高さは床
上約５ｍであり、図かられかるように給気速度を約６ｍ
／ｓにすれば気流は水平気流となって壁面で床上約５ｍ
の位１ｇで衝突する（図中斜線部）。即ち１、気流の向
きを排気ダクトの開口部に向けることができる。

ところで、原子炉建屋内の燃料プール上空で上昇気流が
生じて汚染気体の捕集効率が下がるのは、夏期よりもむ
しろ冬期である。冬期には室内の平均気温が下がりプー
ル表面近傍の温度との差が夏期に比べて大きくなるから
である。冬期設計条件では外気の温度は１８℃である。

今まで説明してきたように換気空気として直接外気（１
８℃）を用いても、本発明は成立する。万一、プール表
面の温度が１没計温度（約５２°Ｃ）より高くなった場
合を想定して、換気空気として熱交換した外気を用いて
浮力を低減することが考えられる。第１０図は外気（１
８℃）を熱交換して冷却するのに要する冷房容量（必要
電力）を示したものである。

外気（１８℃）を８℃下げて１０℃の換気空気（冷却す
る風量は現行の換気風量の半分とした）を作るのに要す
る電力は約１１００ｋであり、実用可能である。このと
きのプール表面近傍の気体の温度は第８図より約２３℃
である。第１１図はプール廻りの埋込ダクトから風速約
６ｍ／ｓで給気した場合、気流が壁面で衝突すると予想
される高さＨを（５）式で計算したものである。外気（
１８℃）を８℃下げた１０℃の換気空気を用いた場合、
既設プラントの排気タクトの開口部の高さく約５ｍ）よ
り更に、３ｍ低い床上２ｍの位置で気流は壁と衝突する
。

第１２図及び第１３図は第２図におけるＡ−Ａ’断面の
詳細を示すもので、本発明による建屋内の換気空調設備
で得られる気流状態及び汚染物質の濃度分布（従来型の
換気方式で得られるプール近傍の濃度を１００％とした
ときの濃度５％以上の領域）を数値シミュレーションに
より求めた結果を示すものである。第１２図の結果を第
２１図（従来方式のもの）と比較してわかるように、本
発明による換気方式では燃料プール３上空で上昇気流は
生じておらず、気流は直接排気ダクト５近傍の壁に衝突
しており、良好な気流パターンが得られている。また、
第１３図の結果を第２１図（従来方式のもの）と比較し
てわかるように、本発明による換気方式では燃料プール
３上空の天井付近でプールからの放射性の汚染物質を含
む空気が流れ滞留するということはなく、プールから発
生した放射性の汚染物質を含む空気は直接排気ダクト５
へ流れ込み排気される。

第１４図は本発明による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’ａｒＬ＞　と給気ダクトの開口
部での給気温度との関係を示したものである。風量を従
来型のものと同じくして調べた結果、本発明による水平
気流の効果により汚染気体がプール上空の天井付近で滞
留しないため、天井面近傍でのｌｑ染物貿の濃Ｉαは従
来型換気方式の相対濃度１６％より約１７５に減少する
。つまり、本発明の換気方式により天井面への汚染物質
の付着にを従来の換気方式のものより約１７５に低減で
きる。

ところで、第１３図に示した本発明による汚染物質の分
布において、汚染気体を更に、効率良く排気ダクト５か
ら排気するためには、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１５図は第２図に対応するもので、本発明による換気
空調設備を示したものである。図のように排気ダクト（
排気口）５の端部での排気速度を中央部での排気速度よ
り２倍以上大きくした場合、排気速度分布が排気ダクト
（排気口）５全域に渡って均一で平坦な場合に比べて（
同じ風量で）汚染気体の捕集効率を更に、向上させるこ
とができる。

第１６図は本発明の換気空調設備を鋳造設備のある建屋
に応用した例を示すものである。この場合、鋳造６０．
鋳型６１が汚染源となる。この応用例では冷風（屋外の
外気）を送風機４１によって給気ダクト４を通して汚染
源である鋳型６１の外周部に設置した給気口５１の開口
部から水平あるいは斜め下向きに吹き出す。鋳造設備か
ら発生する粉塵等の汚染気体８をこの水平気流に乗せて
、汚染源の水平あるいは斜め上向きに位置する排気ダク
ト５の排気口５２の開口部から効率よく捕集して吸い込
む。更に１、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吹出口を汚染源に近づ
けることによって大きくし、四に、冷風によって浮力を
小さくし、換気による慣性力をｌ・ｔカに比べて大きく
することができる。

本実施例によれば、第２図〜第１５図に示すように、原
子炉建屋においてプール廻りの埋込ダクトから水平ある
いは斜め下向きに冷風（外気でもよい）を給／Ａ（シて
水平気流を生じさせることにより、プール上空の天井付
近で汚染気体が滞留することなく直接排気ダクトで効率
良く排気される。

その結果１作業エリアで作業する作業員の被爆量を約１
７５に低減させる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉建屋などにおいては、燃料プー
ルや圧力抑制室のプールなどを始めとする汚染源の廻り
の埋込ダクトから水平あるいは斜め下向きに冷風例えば
外気を送風して水平気流を生じさせることにより、室内
」−空の天井付近で汚染気体が滞留することなく、直接
排気ダクトで効率良く排気されるので、作業エリアで作
業する作業員の被爆量を約１１５に低減させる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による換気空調設備を適用したＪに（子
炉建ハ夷の断面図、第２図は第１図の横断面の詳細図、
第３図ないし第５図、第１２図及び第１３図は第２図の
Ａ−Ａ’線断面図、第６図は吹出口から出た風速の減衰
特性を示す図、第７図はプール廻りの埋込ダクトから換
気空気を給気した場合のプール中央での風速を示す図、
第８図は給気温度とプール面」型室近傍での気温との関
係を示す図、第１５図は第１図の横断面の詳細図、第１
６図は本発明による換気空調設備を有する建屋の断面図
、第１７図及び第１８図はそれぞれ第４図、第２ル口こ
対応した図面、第１９図は従来の換気空調設備を適用し
た原子炉建屋の断面図、第２０図及び第２１図は第１９
図の１’：　−Ｅ　’線断面図である。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ｔ（ダクト、５・・・排気ダク１−１６・・・天
井トラス、７・・・埋込ダクト、８・・・汚染空気、１
ｏ・・・空気調和機、１１・・・送風機、１２・・・フ
ィルタ、２４・・・プール、３０・・・慣性力、３１・
・・浮力、４０・・・換気装置、４１・・・吸引装置、
５１・・・給気１」、５２・・・排気口、＃１　ｚ／ｌ・・　送風紙名ｚｆｉＪ＃３ｆＪ第４１第　５　回第６目町法尤Ｘ庵フ゛−ル、国ソΩ＃気達し斐（ｙｆ’Ｌ／ｓ）季汐フ（
−呂ＬＪ’ど）ゾールメソの＃氏逮漫−θノ θ　　　　　５θ　　　　　／θσ　　　　１５θンＷ
ｊシ容童　（１＜ｖ）＃気温２１化ジペヤ第１５目第１６ｔＪ第１’７　ｆＺＪ第１８図丘　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　と′
ｆ、ｔＱＦＢ第２０図第ｚｔ図手続省１１．正１１ド（方式）％式％発明の名称建屋の換気空調設備補正をする者事件との関係　　特許出願人

Claims

【特許請求の範囲】１、内部に上昇流を伴う汚染源を有する建屋内において
、前記汚染源からの上昇気流を介するようにして、（ａ
）平均室温より低い空気を水平あるいは斜め下向きに流
出させる給気口と（ｂ）排気口とを設けたことを特徴と
する建屋の換気空調設備。２、上記排気口を複数の開口部に分割し、上記排気口の
端部の排気速度を上記排気口の中央部の排気速度より大
きくしたことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の建
屋の換気空調設備。３、前記汚染源が発熱源を有することをと区長とする特
許請求の範囲第２項記載の建屋の換気空調設備。４、内部に上昇流を伴う汚染源を有する建屋内において
、前記汚染源の外周部に建屋内の平均室温より低い空気
を水平あるいは斜め下向きに流出させる給気口を設け、
前記給気口を給気ダクトを介して送風機に接続し、更に
、前記汚染源より風下でかつ前記汚染源の水平位置より
上方に汚染気体を排気する排気口を設け、前記排気口を
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
る建屋の換気空調設備。５、上記排気口を複数の開口部に分割し、上記排気口の
端部の排気速度を上記排気口の中央部の排気速度より大
きくしたことを特徴とする特許請求範囲第４項記載の建
屋の換気空調設備。６、前記汚染源が発熱源を有することをと区長とする特
許請求の範囲第４項記載の建屋の換気空調設備。