JP2868819B2 - 原子炉格納容器ベント装置 - Google Patents

原子炉格納容器ベント装置

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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、原子炉発電所に用いられる原子炉格納容器
ベント装置に関する。
(従来の技術) 原子力発電所に用いられる原子炉格納容器は、事故発
生時に、原子炉内に蓄積された核分裂生成物(以下FPと
いう)を環境に放出することを防止することを目的とし
て設置されている。このような原子炉格納容器を有する
原子力発電所に於いて、現実的には起りにくいことであ
るが、異常な事象が発生し原子炉圧力容器内への冷却水
の補給手段が完全に喪失してしまう事故やあるいは原子
炉格納容器から除熱機能が完全に喪失してしまう事故
(以下苛酷事故という)を想定し、それでも原子炉発電
所の安全性が喪失しないように対策を実施することが考
えられている。
これまでの確率論的安全評価の知見から、苛酷事故の
流れは、大きく以下の2つの場合に分けて考えることが
できる。
その1つは、最初に原子炉圧力容器への冷却水の補給
手段が完全に喪失する場合であり、このときによってま
ず炉心溶融が発生し、溶融炉心が原子炉圧力容器を溶融
貫通した後ドライウェル内に放出される。その後、溶融
炉心の崩壊熱によって原子炉格納容器内が加圧されると
ともに、溶融炉心とドライウェル床面を構成するコンク
リートとの間に起るコア・コンクリート反応から発生す
るCO2,H2等の非凝縮性ガスにより原子炉格納容器は過圧
破損に至り、FPが環境に大量放出されることになる。
他の1つは、最初に原子炉格納容器からの除熱機能が
完全に喪失することにより、格納容器の過圧破損がまず
起る場合である。このことによりウェットウェル中の圧
力抑制水が減圧沸騰を起すため、これを水源とする原子
炉圧力容器への冷却水の補給手段が機能喪失に至り、炉
心溶融が発生する。その後溶融炉心は原子炉圧力容器を
貫通しドライウェルに放出されるが、既に格納容器は過
圧破損しているため、FPが環境に大量放出されることに
なる。
以上のいずれの場合に於いても、原子炉格納容器の過
圧破損を防止することが、FPの環境への大量放出を防止
する上で重要であるため、そのための方法が検討されて
いる。原子炉格納容器の過圧破損を防止するためには、
原子炉格納容器が破損限界圧力に到達する前に、原子炉
格納容器内でのFPの減衰効果や圧力抑制水等によるFPの
除去効果により放出FP量を低減した後、原子炉格納容器
内雰囲気ガスを環境へ放出(以下格納容器ベントとい
う)し、原子炉格納容器内の圧力上昇を抑えることが必
要となる。具体的には、事故発生プラントの原子炉格納
容器と隣接プラントの原子炉格納容器とを接続すること
により、事故発生プラント側の原子炉格納容器の圧力上
昇を緩和し、FPを格納容器内に長時間に亘り閉じ込めて
おくことにより希ガスを含めた全FPを減衰させるととも
に、事故発生プラントと隣接プラントの圧力抑制水によ
りFPを除去し環境へ放出されるFP量を低減する格納容器
ベント装置が考えられている。
(発明が解決しようとする課題) 上述の格納容器ベント装置において隣接プラントとの
接続方法に関しては、様々な接続方法が考えられている
が、単一故障基準および格納容器の隔離機能要求等に忠
実に設計を実施すると、弁および配管の物量が多くな
り、現行のプラント設計に大きな影響を与えることにな
る。また、隣接プラントへベントするため、事故プラン
トからFPが放出された場合、隣接プラントに汚染が生じ
るという問題もある。したがって、現行プラント設計へ
の影響を最小にし、かつ隣接プラントの汚染を極力防止
する方向で装置の設計を実施する必要がある。
そこで、本発明は複数基立地する原子力発電所におけ
る格納容器ベント装置に関して、単純な構成で隣接プラ
ントと接続し隣接プラントの汚染を極力抑えた格納容器
ベント装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明に於いては既設の設
備を最大限に利用し、隣接プラントへのベント先をウェ
ットウェル圧力抑制水中とした。具体的には、第1図に
示すように、ドライウェル4及びウェットウェル5に各
々開口部を有する不活性ガス系ドライウェル,ウェット
ウェル側排気配管9,11と、これらの配管9,11に設置され
ている空気作動による原子炉格納容器第一隔離弁10,12
と、ドライウェル及びウェットウェル側排気配管上の原
子炉格納容器第一隔離弁の下流を接続する連結配管14
と、ウェットウェル側排気配管11の第一隔離弁12及び第
二隔離弁13間の配管と直接大気放出口20とを接続する放
出配管17と、この放出配管17上に設置される放出弁18及
びラプチャーディスク19と、ウェットウェルの圧力抑制
水中に開口部を有し原子炉格納容器貫通孔を介して前記
不活性ガス系の連結配管14上の合流点22に接続される凝
縮配管21と、この凝縮配管21上に設置される凝縮配管隔
離弁24と、この合流点と隣接プラントの当該部分とを接
続する建屋連結配管23と、この配管23の二次格納施設内
部分に設置される第2の空気作動弁25と、二次格納施設
外に設置されるめくらフランジ27と、前記放出配管17と
ドライウェル側排気配管9を接続する連結配管14に設置
される第1の空気作動弁26とを有して成ることを特徴と
する格納容器ベント装置を提供する。
(作 用) このように構成された格納容器ベント装置を有する原
子炉格納容器においては、事故発生プラントの格納容器
内雰囲気ガスをウェットウェル気相部から事故の発生し
ていない隣接プラントのウェットウェル圧力抑制水中に
直接導くことができ、その後隣接プラントの格納容器内
圧が上昇した場合には、格納容器内雰囲気ガスをウェッ
トウェル気相部から大気放出口へ直接放出することがで
きる。さらに、苛酷事故収束過程において事故発生プラ
ントのウェットウェル水位が上昇した場合に於いても格
納容器内雰囲気ガスをドライウェルから隣接プラントの
ウェットウェル圧力抑制水中に直接導くことができる機
能を有している。また、格納容器内雰囲気ガスを環境に
放出する配管と、事故発生プラントの格納器内雰囲気ガ
スを隣接プラントの圧力抑制水中に導くための配管と、
これらの配管は格納容器を貫通するため格納容器隔離弁
が各々2弁は少なくとも必要となる。これらの必要最小
限の機器のみで本発明は構成されかつ上記の3つの機能
を全て満足している。
(実施例) 以下、本発明の第1実施例を第1図を参照して説明す
る。第1図において、二次格納施設3,103内には原子炉
格納容器2,102が収容されており、この原子炉格納容器
2,102内には原子炉圧力容器1,101が配設されている。こ
の原子炉格納容器2,102は主に2つに分割され、原子炉
格納容器1,101を収容する空間をドライウェル4,104と
し、圧力抑制水6を収容する部分をウェットウェル5,10
5としている。このドライウェル4,104とウェットウェル
5,105とはベント管7,107によって連通している。前記ウ
ェットウェル5,105の上部には事故時に開動作する真空
破壊弁8,108が配設されている。
前記ドライウェル4,104には不活性ガス系ドライウェ
ル側排気配管(以下ドライウェル側排気配管と呼ぶ)9,
109がドライウェル第1隔離弁10を介して接続されてい
る。また前記ウェットウェル6,106の気相部には不活性
ガス系ウェットウェル側排気配管(以下ウェットウェル
側排気配管と呼ぶ)11,111がウェットウェル第1隔離弁
12,112および第2隔離弁13,113を介して接続されてお
り、他端は前記二次格納施設内に開放されている。前記
ウェットウェル6,106の圧力抑制水6,106中に一端を開放
した凝縮配管21,121は凝縮配管隔離弁24,124を介してド
ライウェル側排気配管9,109に接続されている。このド
ライウェル側排気配管9,109と前記ウェットウェル側排
気配管11,111の第1隔離弁12,112と第2隔離弁13,113と
の間は第1の空気作動弁26,126を介して連結配管14,114
によって連結されている。この連結配管14,114はさらに
放出弁18,118、ラプチャーディスク19,119を介して大気
放出口である排気塔20,120へ気体を導びく放出配管17,1
17に接続されている。そして、各プラントの前記ドライ
ウェル側排気配管9,109の他配管との接続部22,122は第
2の空気作動弁25,125およびめくらフランジ27,127を介
して建屋連絡配管28によって接続されている。
以上の構成において、苛酷事故が原子炉格納容器2内
で発生し格納容器が加圧されている状態を想定して実施
例の作用を説明する。苛酷事故発生後、格納容器ベント
を実施することが判断されると、まずめくらフランジ2
7,127を取り外し建屋連絡配管28を接続する。原子炉格
納容器圧力高あるいは原子炉格納容器内放射能高の原子
炉格納容器隔離信号により図中の隔離弁,空気作動弁は
すべて閉止される。このため、ウェットウェル第1隔離
弁12、第1・第2空気作動弁26,25、隣接プラントの第
2・第1空気作動弁125,124を順次手動操作により開弁
する。これにより原子炉格納容器2のドライウェル4中
の雰囲気ガスは、ベント管7を介してウェットウェル5
の圧力抑制水6中を上昇しFPがある程度除去された後
(以後スクラビングという)、不活性ガス系ウェットウ
ェル側排気配管11、連結配管14及び建屋連絡配管28を介
して隣接プラントに導かれ凝縮配管121を経てウェット
ウェル105の圧力抑制水106中に直接放出される。この放
出された事故プラントの格納容器内雰囲気ガスは再度ス
クラビングを受け隣接プラントのウェットウェル105の
気相部に移行する。このため、気相部の圧力が上昇し真
空破壊弁108が作動するため、ウェットウェル気相部に
蓄積した雰囲気ガスはドライウェル104に流入する。こ
のようにして、事故発生プラントの格納容器内雰囲気ガ
スが、隣接プラントのドライウェルに放出されることに
より事故発生プラントの格納容器内圧の上昇は緩和さ
れ、事故発生プラントの格納容器の過圧破損が防止され
る。また、このとき事故発生プラントの格納容器内雰囲
気ガスが高濃度のFPを含んでいたとしても、事故の起っ
たていない隣接プラントとドライウェル104に放出され
る雰囲気ガスは、圧力抑制水6,106により2度スクラビ
ングを受けるため、雰囲気ガス中の粒子状FP濃度は低
く、隣接プラントのドライウェル104内のFPによる汚染
を極めて低く抑えることができる。そして十分な時間を
経た後、隣接プラントの格納容器内圧が上昇しベント圧
力以上に達した場合には、不活性ガス系のウェットウェ
ル側排気配管111に配設されたウェットウェル第1隔離
弁112を開弁し、ウェット側排気配管111から分岐し大気
放出口(排気塔)120に開弁される耐圧の強化された放
出配管117に配設された放出弁118を開弁する。放出配管
117上のラプチャーディスク119は格納容器ベント圧力以
上で破損するように設計されているため、ウェットウェ
ル105の気相部と大気放出口120が連絡され、ドライウェ
ル104の雰囲気ガスはベント管107より圧力抑制水106中
でさらにスクラビングを受けた後ウェットウェル気相部
から大気放出口(排気塔)120へ直接放出される。この
場合環境に放出されるFPはドライウェル104内で長時間
滞留して十分減衰していること及び圧力抑制水106によ
りさらにスクラビングを受けるため、その量は極めて低
く抑えることができる。
また、苛酷事故の収束の過程で事故発生プラントのウ
ェットウェル水位が上昇しウェットウェル側排気配管11
が水没し格納容器のベントが実施できなくなる場合があ
る。このような場合には、ウェットウェル第1隔離弁12
を閉止しドライウェル第1隔離弁10を開弁することによ
り、事故発生プラントの格納容器内雰囲気ガスをドライ
ウェル側排気配管9より隣接プラントのウェットウェル
圧力抑制水中に直接導くことができる。尚、建屋連絡配
管28については、経済性及びプラント設計への影響を考
慮して土中埋設方式も含めて適切な方法で設置されるも
のとする。
次に第2の実施例に関して第2図に基づき説明する。
まず、第2図において、第1図と同一部分には同一符号
を付しその部分の構成の説明は省略する。本実施例は新
たに設置する事故発生プラントの格納容器雰囲気ガスを
他プラントの圧力抑制水中に導く配管の原子炉格納容器
貫通孔が、ウェットウェル側に存在せずドライウェル側
にのみ存在するプラントに適用されるものである。第1
の実施例と異なる点は、事故プラントの格納容器雰囲気
ガスを他プラントの圧力抑制水106に導く凝縮配管31,13
1が、ドライウェル4,104を経由してベント管30,130に挿
入もしくは結合される点にある。この場合においても事
故発生プラントの格納容器内雰囲気ガスは隣接プラント
の圧力抑制水6,106中に直接導かれ実施例1と同様の機
能が期待される。
〔発明の効果〕
このような原子炉格納容器を有する原子力発電所プラ
ントに於いて、苛酷事故が発生し原子炉格納容器内の圧
力が上昇しFPが格納容器内に放出される場合、隣接プラ
ントの原子炉格納容器の自由空間体積を当該プラントの
原子炉格納容器の内圧上昇の緩和に利用し希ガスを含む
全てのFPの減衰を行うことができる。また、FPを含むガ
スは事故発生プラントと隣接プラントの圧力抑制水によ
るスクラビングを受けるため、環境へ放出されるFP量は
極めて低く抑えることができる。この結果苛酷事故時
に、格納容器の過圧破損を防止するとともに、FPの環境
への大量放出を防止することが可能となる。このような
効果を必要最小限の弁及び配管構成で達成しかつ隣接プ
ラントのドライウェル内の汚染を極力低く抑えることを
可能とする格納容器ベント設備を提供することができ
る。このことは格納容器ベント設備の経済性及び隣接プ
ラントの財産保護の観点から非常に有益な効果をもたら
す。
【図面の簡単な説明】
第1図は凝縮配管のための格納容器貫通孔がウェットウ
ェル側に存在する場合の本発明の第1実施例を示す系統
図、第2図は凝縮配管のための格納容器貫通孔がドライ
ウェル側にのみ存在する場合の本発明の第2実施例を示
す系統図である。 17,117……放出配管、21,121……凝縮配管 27,127……めくらフランジ、28……建屋連絡配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21C 9/00 G21C 13/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数プラントが立地する原子力発電所に於
    いて、原子炉圧力容器と、この原子炉圧力容器を格納す
    る原子炉格納容器と、この原子炉格納容器をとり囲む二
    次格納施設と、前記原子炉格納容器の内部上部に形成さ
    れ原子炉圧力容器を収容するドライウェルと原子炉圧力
    容器下方に収容された圧力抑制水を内包するウェットウ
    ェルと、前記ドライウェル及びウェットウェルに各々開
    口部を有するドライウェル側排気管及びウェットウェル
    側排気配管と、この各々の排気配管に設置されるドライ
    ウェル第1隔離弁およびウェットウェル第1隔離弁と、
    ドライウェル及びウェットウェル側排気配管の各々第1
    隔離弁の下流側を接続する連結配管と、ウェットウェル
    側排気配管とウェットウェル第1隔離弁及びこのウェッ
    トウェル第1隔離弁の下流に配設された第2隔離弁間の
    配管と大気放出口とを接続する放出配管と、この放出配
    管に設置された放出弁及びラプチャーディスクと、前記
    ウェットウェル内に収容された圧力抑制水中に開口部を
    有し原子炉格納容器貫通孔を介して前記ドライウェル側
    排気配管に接続される凝縮配管と、この凝縮配管に設置
    される凝縮配管隔離弁と、この合流点と隣接プラントの
    当該部分とを接続する建屋連絡配管と、この建屋連絡配
    管の二次格納施設内部分に設置される第2の空気作動弁
    と、この二次格納施設外に設置されるめくらフランジ
    と、前記放出配管とドライウェル側排気配管を接続する
    連結配管設置される第1の空気作動弁とを有して成るこ
    とを特徴とする原子炉格納容器ベント装置。
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