JPS61209389A - 原子炉格納建屋の核***生成物除去装置 - 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】 本発明は、原子炉に事故が発生した時、特に格納建屋防
護手段が全て故障して封じ込め不能になる事態が切迫し
ているような場合に原子カプラントによる放射能汚染か
ら周囲環境を守るための安全設備に関する。

かかる事故では一般的に、原子炉容器内での燃料及び配
管の破損並びに冷却材の喪失により炉心が溶融して格納
建屋の底部へ崩壊すると考えられている。このような事
故の際、放射性核***生成物を含有した高温の蒸気及び
ガスが格納建屋の内部に放出され圧力が増大して封じ込
め構造体が破損し、例えば亀裂や管継手を介して格納建
屋から蒸気及びガスが放出されることになる。このよう
に放射性の蒸気及びガスが放出されると周囲環境が脅威
に曝されるが、封じ込め構造体の破損する事態が切迫し
ている時最後の安全対策として原子炉の格納建屋からの
ガスの流出を制御しそのガスから核***生成物を除去す
るための手段は何ら設けられていない。

事故の発生により封じ込め領域内に逃げ込んだガスを、
核***生成物の少なくとも一部を取除くことによって処
理し、その後ガスを大気中に放出することは一般に知ら
れている。Ｆ、　Ｗ、　Ｋｌｅｉｍｏｌａに付与された
米国特許第４．２１０，６１４号は原子力発電所におけ
る冷却材喪失事故に備えた受動的な防護設備を開示して
いる。燃料の溶融を防止し格納建屋内での圧力の急激な
減少を促進するするための他の対策には、事故の際格納
建屋内に放出された蒸気の圧力でデリュージタンク（ｄ
ｅｌｕｇｅｔａｎｋ）内に設けた破壊ディスクを破壊さ
せるようなものがある。デリュージタンク内の液体は、
格納建屋内の蒸気及びガスの放射能を下げるための核分
裂生成物「ゲッター （ｇｅｔｔｅｒ）　Ｊを含有している。この安全設備は
ガス及び蒸気が格納建屋内にうまく保持されることを前
提にしているが、格納建屋からのガス及び蒸気の漏出が
避けられないとぎにガスを最終処理するための手段をも
たない。

Ｂｅｖｉｌａｃｑｕａ等に付与された米国特許第３．４
５９，６３５号は、事故の際加圧された蒸気を封じ込め
領域から、液体流によって蒸気を凝縮させる容器の中へ
案内する装置を開示している。このシステムでは、封じ
込め領域内の雰囲気をその容器及び直列に連結された従
来型ノるカ装置及び浄化装置を循環させてガスから放射
性物質を取除く。しかる後、ガスを封じ込め領域内に再
び戻すか、あるいは、もし十分に浄化されたならば大気
中に放出する。浄化装置を通る蒸気回路は循環ポンプに
よって運転状態に保たれる。

Ｌｏｎｇに付与された米国特許第３．１０５．０２８号
では、事故の場合、冷却材を原子炉系からガスタンクの
中に排出し、このガスタンクからとりわけ固形核***生
成物を保持する二酸化炭素吸収塔の中に送り込む。

ＫＯｄａｌｌａ等に付与された米国特許第４　、４１６
’、　８５０号は、−次封じ込め容器を満たしている放
射性の蒸気を凝縮しそしてこの容器内のガスを冷却する
ために前記容器内に据え付けられたスプレー装置を開示
している。スプレーされた水の中に放射性の水溶性ガス
が溶ける。しかる後、スプレーされかつ凝縮された水を
分離する。

上述した従来型の装置は事故の際格納建屋内の圧力を増
大させるガス及び蒸気から核***生成物をある程度取除
くことができるが、かかる安全設備は封じ込め構造体の
破損する事態が切迫し周囲環境への封じ込め雰囲気の直
接放出が避けられないときにガス及び蒸気を最終的に処
理できるようには設計されていない。

本発明の目的は原子カプラントにおいて、封じ込め構造
体の破損する事態が切迫しているとき、ガス及び蒸気を
大気中の放出する前に核***生成物を取除くためにガス
及び蒸気を高能率で除染し、浄化されたガス及び蒸気の
放出によフて封じ込め空間内の減圧を制御し封じ込め構
造体の破損を防止する簡単な構成の受動的な安全設備を
提供することにある。

上記目的に鑑みて、本発明は、原子炉の構成要素を収容
するための封じ込め空間を画定している格納建屋の核分
裂生成物除去装置であって、前記格納建屋内の水タンク
にはその中に延びて該タンクを第１及び第２の区画室に
分割する仕切り壁が設けられ、前記第２の区画室は外部
の雰囲気と連通できるようになされ、タンク内の水の水
位は仕切り壁の下端の上方で常態において格納建屋内部
から外部雰囲気へのタンクを介する連通関係を遮断し、
格納建屋の内部空間から第２の区画室に延びる直立管は
格納建屋の内部に開口する開口部と第２の区画室内に位
置する流れ分配孔を有し、その分配孔は水面の下方であ
るが仕切り壁の下端よりも上方にあって格納建屋の内部
空間から直立管内に入る気体が分配孔から水を介して第
２の区画室へ排出されることを特徴とする装置を提供す
ることにある。

好ましい実施例によれば、通気管が第２の区画室内の捕
集プレナムから格納建屋の外部の雰囲気へ延び、更に、
通気管には捕集プレナムとその雰囲気の間の連通を常態
において遮断する破壊ディスクが取付けられる。破壊デ
ィスクは捕集プレナム内の圧力が所定のレベルに到達す
ると破壊されて捕集プレナムから通気管を介してその雰
囲気へガスが自由に通過できるようにする。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図を参照すると、格納建屋１　（これは一般にコン
クリート族である）を含む加圧木型原子炉が概略的に示
されており、格納建屋１は原子炉容器２、蒸気発生器３
、原子炉冷却材ポンプ４、アキュムレータタンク５、格
納建屋ファン６、天井走行ポーラクレーン７のような原
子炉の構成要素を収納している。

これらの構成要素及びそれらの相互関係は公知であり、
これらは構造上または機能上、本発明とは特に関連しな
いので、これ以上詳細には説明しない。

本発明の好ましい実施例を乾式加圧水炉に関して説明す
るが、本発明の装置は他のいかなる設計の原子炉にも同
様に適用できる。

本発明の重要な構成要素として、格納建屋１の中に位置
し、格納建屋１の鉛直中心軸線に関し環状にかつこの軸
線とほぼ同心状に延びている水タンク８がある。水タン
ク８は床９を有し、この床９の形状は第２図で特によく
分かる。本実施例では、水タンク８はまた、バイブが破
裂した場合に原子炉容器によく知られた態様で水を補給
する非常用水貯蔵タンクを構成している。しかしながら
、本発明の構成要素としての水タンクは非常用水貯蔵タ
ンクである必要はな（、原理的には９５０．０００１　
（２５０，０００ガロン）以上の容量をもつ任意所望形
状の別個に設けられた水溜めであってもよい。

第３図を参照すると、仕切り壁１０が水タンク８の側壁
１１の頂部から水平に延び、次に床９の真近までほぼ垂
下して、水タンク８を開放区画室１２と閉鎖区画室１３
とに分離している。２つの区画室１２．１３は、仕切壁
１０の最下縁と水タンクの床９とによって構成され数ｃ
ｍの高さをもつ連続通路１４によって連通している。仕
切り壁１０を延長して床９と係合させ水平な一連の連通
路を形成してもよい、仕切り壁１０の各側で水の上にか
かる圧力が同一であるとすれば、水タンク８の２つの区
画室１２．１３内の水位１５は同一の高さにある。閉鎖
区画室内の水面１５及び仕切壁１０並びに禾タンク８の
側壁１１は密閉された捕集プレナム１６を構成する。

直立管１７（第１図及び第３図では１つだけ示しである
）が捕集プレナム１６の外部の封じ込め空間から開放区
画室１２の中に垂直に延び次いで仕切り壁１０の垂直部
分を水平に横切って閉鎖区画室１３の中に突出する。

各直立管１７はこの閉鎖区画室１３内で一連の流れ分配
穴１８を備えている。各直立管１７は代表的には１５ｃ
ｍの内径をもち、一方、流れ分配穴１８が直立管を通る
流れを制限しないようにするために流れ分配穴１８の面
積の総計を少なくとも関連した直立管１７の流れ面積よ
りは大きくする。

例えば１５ｃｍの内径をもつ通気管１９が捕集プレナム
１６の上部から格納建屋１の外部に延びており、この通
気管１９は例えば排ガス用煙突（図示せず）に連結する
ことができる。通気管１９が仕切り壁１０及び格納建屋
１の壁構造体を気密で貫通できるように適当な密封手段
が設けである。

原子炉の正常運転中、通気管１９は破壊ディスク２０で
遮断される。この破壊ディスク２０は従来型構造のもの
であり、代表的な大型乾式格納容器では約７．７〜１０
．５ｋｇ／　ｃｍ２の圧力で吹き飛ぶように設計されて
いるが、その他の型式の格納容器についてはもつと低く
ても良い。この圧力は格納建屋１の破損圧力よりも低く
なければならない。

以下、上述の安全設備の作動を述べる。

本発明による安全設備は破壊ディスク２０が無傷である
かぎり不作動すなわち待機状態にある。

原子炉の正常運転中、格納建屋１内の空間の圧力はほぼ
大気圧に等しく、捕集プレナム１６と格納建屋１内の空
間との間には圧力平衡が存在している。

原子炉の事故が発生して、蒸気やガスが原子炉の一次系
から格納建屋１によって画定された空間内に逃げ込むと
、この空間内の圧力は、開放区画室１２内の水面に作用
する圧力が水を開放区画室１２から通路１４を介して閉
鎖区画室１３内へ押し出すレベルまで増大する。このた
め捕集プレナム１６内の圧力も格納建屋１内の圧力に等
しいレベルまで上昇する。

圧力が破壊ディスク２０の破断圧力を越えてこの破壊デ
ィスク２０が破壊されると、開放区画室１２内の水位は
直立管１７の水平部分の位置まで下がり、それと共に鎮
区画室１３内の水位がそれに応じて上昇して、格納建屋
１から捕集プレナム１６内への放射性ガス及び蒸気の流
入が始まる。ガス及び蒸気は流れ分配穴１Ｂを通って閉
鎖区画室内の水に入り、次いで上方に流れて捕集プレナ
ム１６に入る。ガス及び蒸気はこの捕集プレナムから開
放状態間の通気管１９を通って外に出る。

ガス及び蒸気が閉鎖区画室１３内の水の中を通るときに
大部分の核***生成物（不活性ガスを除外すると９８％
以上）が水によって蒸気及びガスから取り除かれる。そ
の結果、ガスは実質的に浄化された状態で閉鎖区画室１
３の水から出て通気管１９を通過する。かくして、本発
明による安全装置は封じ込め空間内の減圧を制御するこ
とにより封じ込め構造体の破損を防ぐ、これは浄化され
たガス及び蒸気を大気中に放出することによって行ない
、他の従来型装置と比べて周囲環境への影響を著しく軽
減する。

本発明による安全装置を効率的かつ首尾よく作動させる
ためには、以下に述べる位置及び寸法関係を守ることが
望ましい。

閉鎖区画室１３内の水の中に放出されたガスが連通路１
４を通って開放区画室１２内の水中に流入するのを確実
に阻止するために、直立管１７の流れ分配穴１８の位置
を連通路１４の高さよりも十分高くする必要がある。

上述の事態が起こると浄化されたガスは格納建屋内の水
面上にある依然として汚染された状態のガス及び蒸気と
再び混合することになる。この目的のために、流れ分配
穴１８は連通路１４よりも少なくとも２５．４〜３０．
４８　ｃｍ上に位置させるのが良いと考えられる。

さらに、捕集プレナム１６の総容積は、水タンク８の開
放区画室１２内の水の総体積の少なくとも１．５倍であ
るべきである。この最小の比率は、破壊ディスク２０が
破裂したとき格納建屋内の圧力増大に応答して捕集プレ
ナム１６内に十分大きなガス空間が存在することを保証
する。

また、直立管１７の総流れ通路面積は通気管１９の総流
れ通路面積の少なくとも２倍にすべきであり、通気管１
９は少なくとも１０．１６ｃｍ　　（４インチ）の内径
をもつようにする。これらの関係は、高圧力下での装置
の作動時、通気管１９内のガスが最初に音速に到達し、
それに付随する流れの閉塞現象が直立管１７内ではなく
通気管１９内で起こるのを保証する。これにより、捕集
プレナム１６から浄化されたガスを連続して排出させる
ことができる。

本発明による上述の安全装置は、封じ込め構造体の破損
する事態が切迫しているとき大気中への放出前に放射性
ガス及び蒸気を高い信頼度で除染することができる。本
安全装置の信頼性は、本装置の構造の設備の単純さによ
って、また、特に本設備が、能動的な安全装置の特徴で
あり本発明の安全装置が意図しているような原子炉事故
の際故障することがあるポンプやセンサ等の作動に依存
しない受動的な設備であるということによって確保され
る。

本発明の詳細な説明は種々の修正、変更及び変形を許す
余地があり、これらは特許請求の範囲内にあると理解さ
れ度い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、加圧木型原子炉の主要な構成要素及び本発明
の好ましい実施例を備えた格納建屋の概略断面図である
。 第２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ線における概略断面図で
ある。 第３図は本発明の好ましい実施例の断面立面図であり、
第１図及び第２図の尺度に対し拡大して示した図である
。 １・・・・格納建屋 ８・・・・水タンク １０・・仕切り壁 １２・・開放区画室または第１の区画室１３・・閉鎖区
画室または第２の区画室１４・・連通路 １５・・水位 １６・・捕集プレナム １８・・流れ分配穴 １９・・通気管 ２０・・破壊ディスク 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、１ へＴ＋リ−１−Ｌ ＦＩＧ、３ 手　　　続　　　補　　　正　　　書　（方　式）％式
％ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ピ
ッツバーグ。 ゲイトウェイ・センター（番地ナシ） 名　称（７１１）　　　ウエスチングハウス・エレクト
リック・コーポレーション 代表者　　　　ダブリュ・エイ・コーラ国　籍　　　　
アメリカ合衆国 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉の構成要素を収容するための封じ込め空間を
   画定している格納建屋の核***生成物除去装置であって
   、前記格納建屋内の水タンクにはその中に延びて該タン
   クを第１及び第２の区画室に分割する仕切り壁が設けら
   れ、前記第２の区画室は外部の雰囲気と連通できるよう
   になされ、タンク内の水の水位は仕切り壁の下端の上方
   で常態において格納建屋内部から外部雰囲気へのタンク
   を介する連通関係を遮断し、格納建屋の内部空間から第
   ２の区画室に延びる直立管は格納建屋の内部に開口する
   開口部と第２の区画室内に位置する流れ分配孔を有し、
   その分配孔は水面の下方であるが仕切り壁の下端よりも
   上方にあって格納建屋の内部空間から直立管内に入る気
   体が分配孔から水を介して第２の区画室へ排出されるこ
   とを特徴とする装置。 ２、第２区画室の上方には捕集プレナムが形成されて常
   態において格納建屋の内部空間とその外部の雰囲気から
   密閉され、通気管が捕集プレナムから格納建屋の外部へ
   延び、通気管内には常態において捕集プレナムと外部雰
   囲気との間の連通関系を遮断する破壊ディスクが取り付
   けられ、破壊ディスクは格納建屋の破壊圧力以下の所定
   の圧力で破壊されるよう設計されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、直立管は仕切り壁を貫通していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１または２項記載の装置。 ４、通気管は少なくとも１０ｃｍの内径をもち、捕集プ
   レナムの容積は第１区画室内に溜められた水の体積の少
   なくとも１．５倍であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の装置。 ５、直立管は通気管の総流れ通路面積の少なくとも２倍
   の総流れ通路面積をもっていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２乃至第４項のうち任意の１項に記載の装置
   。