JP7660452B2 - 凝縮装置および凝縮方法 - Google Patents

Description

本開示は、凝縮装置および凝縮方法に関する。

例えば、特許文献１に、原子炉圧力容器を格納する格納容器の安全を確保するための格納容器保全設備が開示されている。この格納容器保全設備は、格納容器の外部に引き出されて設けられた排気配管と、格納容器の外部で排気配管に接続される希ガス貯留タンク（凝縮装置）と、希ガス貯留タンクの内部上方に配置され該希ガス貯留タンクの内部に散水してガス中の蒸気を凝縮させる散水部と、希ガス貯留タンクの内部に貯留された凝縮水の液相に配置され、該凝縮水中にガスを分散させて導入するガス導入部と、を備える。

特許第６７４８０１２号公報

上記格納容器保全設備は、原子力設備（原子力プラント）におけるシビアアクシデントを想定した対策として設置される。格納容器保全設備は、シビアアクシデント時に格納容器内の崩壊熱を徐熱するために冷却水がスプレイされるが、冷却水が蒸発したガスによって格納容器内の圧力が上昇することとなり、この圧力上昇を抑えるため格納容器から排気配管を通してガスが凝縮装置に送られる。凝縮装置では、ガス導入部から導入されたガスは、凝縮水中に分散されることにより、凝縮装置内でのガスの偏流を抑制し、該ガスに含まれる蒸気を凝縮水で冷却して凝縮できる。

ところで、ガス導入部について、凝縮水の水面よりも上方の気相部にヘッダー管を配置し、当該ヘッダー管から下方に延びる複数のスパージャ管を凝縮水の液相に配置することで、スパージャ管の先端から凝縮水中にガスを分散させる構成が想定される。

しかし、このように想定した構成において、スパージャ管は、凝縮水の水位変動に対応できるように上下方向の長さを十分に確保する必要があり、当該長さにおいて振動が発生する。このため、スパージャ管は、振動によって荷重がかかり破損のおそれがある。

また、スパージャ管は、凝縮水中に供給されるガスに含まれる蒸気が急激に凝縮することで収縮により圧力が低下して凝縮水が吸い上げられ、その後にガスが再び供給され、これが繰り返されるチャギング現象が発生する。このため、スパージャ管は、チャギング現象に伴う振動によって荷重がかかり破損のおそれがある。

本開示は上述した課題を解決するものであり、スパージャ管への振動による荷重影響を防ぐことのできる凝縮装置および凝縮方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る凝縮装置は、底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、複数の前記スパージャ管を接続する接続部と、を備える。

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る凝縮装置は、底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、を備え、前記スパージャ管は、先端部に設けられた開閉部と、前記開閉部を塞ぐように弾性支持する弾性部材と、を含み、前記ガスの圧力によって前記弾性部材の弾性力に抗して前記開閉部が開閉する。

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る凝縮方法は、底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給され、前記ガスの供給側との間に開閉弁を介して複数に分岐して設けられるヘッダー管と、前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、前記ヘッダー管に送られるガスの圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部が検出する圧力に応じて各前記開閉弁を開閉制御する制御部と、を備える、凝縮装置を用いた凝縮方法であって、前記制御部は、前記圧力検出部が検出する圧力が上昇傾向にある場合に各前記開閉弁を開放制御する一方、前記圧力検出部が検出する圧力が下降傾向にある場合に各前記開閉弁の一部を閉鎖制御する。

本開示は、スパージャ管への振動による荷重影響を防ぐことができる。

図１は、実施形態に係る凝縮装置が適用される格納容器保全設備の構成図である。 図２は、実施形態に係る格納容器保全設備の制御系のブロック図である。 図３は、実施形態に係る凝縮装置の横断面図である。 図４は、実施形態に係る凝縮装置の縦断面図である。 図５は、実施形態に係る凝縮装置の部分拡大断面図である。 図６は、実施形態に係る凝縮方法のフローチャートである。

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記実施形態における構成要素は、適宜組み合わせが可能である。

図１は、実施形態に係る凝縮装置が適用される格納容器保全設備の構成図である。図１において、格納容器１００は、原子力設備において、炉心である複数の燃料集合体を密閉状態で収容する原子炉圧力容器１０１を格納するものである。原子力設備では、原子炉圧力容器１０１にて加熱された高温・高圧の水の熱を利用して水蒸気（以下、単に蒸気と記載する）を発生させ、この蒸気で格納容器１００の外部に設けられた蒸気タービンを駆動して発電に供する。格納容器１００は、岩盤などの堅固な地盤上に立設され、鉄筋コンクリートなどにより堅牢に形成されていることで、内部に所定容量の凝縮性ガスである蒸気および空気、放射性希ガスなどの非凝縮性ガスを含むガスを所定圧力の範囲で封じ込めることが可能に構成されている。

格納容器保全設備５０は、炉心が損傷して原子炉圧力容器１０１から溶融炉心が流出する過酷事象であるシビアアクシデント時において、格納容器１００の安全を確保する。格納容器保全設備５０は、圧力検出部１０と、フィルタユニット１１と、排気配管１２と、凝縮装置１３と、冷却部１４と、凝縮水送出部１５と、除湿装置１６と、第一吸着部１７と、第二吸着部１８と、貯留部１９と、を有する。

圧力検出部１０は、格納容器１００の内部の圧力を検出する。

フィルタユニット１１は、実施形態において格納容器１００の内部に設けられている。フィルタユニット１１は、ガスに含まれる放射性よう素や粒子状の放射性物質を捕捉するフィルタがケーシングの内部に設けられている。フィルタユニット１１は、ケーシングの内部に格納容器１００の内部のガスを通過させることで、フィルタによりガス中の放射性よう素や粒子状の放射性物質を除去する。ただし、キセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）のような放射性希ガス、蒸気や空気は、フィルタで捕捉できないためケーシングを通過する。従って、フィルタユニット１１は、放射性よう素や粒子状の放射性物質を捕捉して除去する一方で、凝縮性ガスである蒸気、および空気や放射性希ガスなどの非凝縮性ガスを含むガスを通過させる。

排気配管１２は、一端がフィルタユニット１１に接続され、他端が格納容器１００の外部に引き出されて設けられている。排気配管１２は、その途中に、逆止弁１２Ａが設けられる。逆止弁１２Ａは、フィルタユニット１１に接続される一端側から格納容器１００の外部に引き出された他端側へのガスの通過を許容し、その逆の流れを阻止する。

凝縮装置１３は、貯留タンク１３Ａと、ヘッダー管１３Ｂと、開閉弁１３Ｃと、スパージャ管１３Ｄと、散水部１３Ｅと、排水部１３Ｆと、排気部１３Ｇと、を備える。貯留タンク１３Ａは、半球状の底部と、半球状の頂部との間を円筒状の胴部で連結した密閉容器である。貯留タンク１３Ａは、底部に凝縮水１３Ｈが貯留される。ヘッダー管１３Ｂは、貯留タンク１３Ａの内部であって凝縮水１３Ｈの水面より上の気相部に配置される。ヘッダー管１３Ｂは、排気配管１２に接続される。開閉弁１３Ｃは、ヘッダー管１３Ｂと排気配管１２との間に配置され、排気配管１２とヘッダー管１３Ｂとを開閉する。スパージャ管１３Ｄは、ヘッダー管１３Ｂから下方に延びて設けられ、下方に延びた先端が凝縮水１３Ｈの内部の液相部に配置される。散水部１３Ｅは、貯留タンク１３Ａの内部であって上方に配置され、貯留タンク１３Ａの内部に散水する。散水による水は、凝縮水１３Ｈとして貯留タンク１３Ａの底部に貯留される。排水部１３Ｆは、貯留タンク１３Ａの底部に設けられ、凝縮水１３Ｈを貯留タンク１３Ａの外部に排水する部分である。排気部１３Ｇは、貯留タンク１３Ａの頂部に設けられ気相部の気体を貯留タンク１３Ａの外部に排気する部分である。従って、凝縮装置１３は、開閉弁１３Ｃの開放によってフィルタユニット１１を通過したガスが貯留タンク１３Ａに供給される。凝縮装置１３は、ヘッダー管１３Ｂを介してスパージャ管１３Ｄから凝縮水１３Ｈの内部にガスが供給され、凝縮水１３Ｈによってガス中の蒸気を凝縮する。また、凝縮装置１３は、ガス中の蒸気を凝縮することで蒸気と非凝縮性ガスとを分離する。

冷却部１４は、循環配管１４Ａと、熱交換器１４Ｂと、冷却ポンプ１４Ｃと、を備える。循環配管１４Ａは、一端が貯留タンク１３Ａの排水部１３Ｆに接続され、他端が貯留タンク１３Ａの上部にて貯留タンク１３Ａの内部の散水部１３Ｅに接続される。従って、循環配管１４Ａは、貯留タンク１３Ａを含みループ状に設けられている。熱交換器１４Ｂは、循環配管１４Ａの途中に設けられる。熱交換器１４Ｂは、冷却水が供給されるケーシングの内部に循環配管１４Ａの途中に介在された伝熱管が設けられる。熱交換器１４Ｂは、ケーシングの内部に冷却水が通過する。冷却水は、例えば、海水や湖水などがあり、図示しない冷却水供給ポンプにより供給されてケーシングの内部を経て海や湖に戻される。冷却ポンプ１４Ｃは、循環配管１４Ａの途中に設けられており、貯留タンク１３Ａに貯留された凝縮水１３Ｈを循環配管１４Ａによって循環させる。従って、貯留タンク１３Ａに貯留された凝縮水１３Ｈは、熱交換器１４Ｂを経由して冷却されて貯留タンク１３Ａの散水部１３Ｅから散水される。

凝縮水送出部１５は、送出配管１５Ａと、送出ポンプ１５Ｂと、送出開閉弁１５Ｃと、逆止弁１５Ｄと、を備える。送出配管１５Ａは、一端が貯留タンク１３Ａの排水部１３Ｆに接続され、他端が格納容器１００の内部に至り設けられている。送出配管１５Ａは、一端部が冷却部１４の循環配管１４Ａの一端部と共用される。送出ポンプ１５Ｂは、送出配管１５Ａの途中に設けられており、貯留タンク１３Ａに貯留された凝縮水１３Ｈを送出配管１５Ａによって格納容器１００の内部に送り出す。送出開閉弁１５Ｃは、送出配管１５Ａにおいて送出ポンプ１５Ｂよりも一端側（貯留タンク１３Ａ側）に設けられる。送出開閉弁１５Ｃは、送出配管１５Ａを開閉する。逆止弁１５Ｄは、送出配管１５Ａの他端側に接続されている。逆止弁１５Ｄは、送出配管１５Ａにおいて送出ポンプ１５Ｂよりも他端側（格納容器１００側）に設けられる。逆止弁１５Ｄは、貯留タンク１３Ａに接続される一端側から格納容器１００の内部に設けられた他端側への凝縮水１３Ｈの通過を許容し、その逆の流れを阻止する。

除湿装置１６は、除湿配管１６Ａと、除湿器１６Ｂと、を備える。除湿配管１６Ａは、貯留タンク１３Ａの排気部１３Ｇに接続され、貯留タンク１３Ａの内部の非凝縮性ガスを貯留タンク１３Ａの外部に送り出す。除湿配管１６Ａは、不図示の開閉弁によって開閉される。除湿器１６Ｂは、除湿配管１６Ａの途中に設けられ、除湿配管１６Ａを通過する非凝縮性ガスから湿分を除去する。

第一吸着部１７は、吸着塔１７Ａと、第一排気管１７Ｂと、第二排気管１７Ｃと、真空ポンプ１７Ｄと、を備える。吸着塔１７Ａは、除湿配管１６Ａが接続される。従って、吸着塔１７Ａは、除湿器１６Ｂによって除湿された非凝縮性ガスが送られる。吸着塔１７Ａは、密閉容器の内部に希ガス吸着材が収容される。従って、吸着塔１７Ａは、非凝縮性ガスに含まれる放射性希ガスを吸着する。第一排気管１７Ｂは、吸着塔１７Ａに接続され、不図示の開閉弁によって開閉される。第一排気管１７Ｂは、開放時に、希ガス吸着材に吸着されなかった空気が大気に放出される。第二排気管１７Ｃは、吸着塔１７Ａに接続され、不図示の開閉弁によって開閉される。真空ポンプ１７Ｄは、第二排気管１７Ｃに設けられる。第二排気管１７Ｃは、開放時に、真空ポンプ１７Ｄの駆動によって、希ガス吸着材に吸着されている放射性希ガスが送り出される。

第二吸着部１８は、吸着塔１８Ａと、第一排気管１８Ｂと、第二排気管１８Ｃと、真空ポンプ１８Ｄと、を備える。吸着塔１８Ａは、第一吸着部１７の第二排気管１７Ｃが接続される。従って、吸着塔１８Ａは、第一吸着部１７の吸着塔１７Ａから送り出された放射性希ガスが送られる。吸着塔１８Ａは、密閉容器の内部に希ガス吸着材が収容される。従って、吸着塔１８Ａは、送られた放射性希ガスを吸着する。第一排気管１８Ｂは、吸着塔１８Ａに接続され、不図示の開閉弁によって開閉される。第一排気管１８Ｂは、開放時に、希ガス吸着材に吸着されなかった空気が大気に放出される。第二排気管１８Ｃは、吸着塔１８Ａに接続され、不図示の開閉弁によって開閉される。真空ポンプ１８Ｄは、第二排気管１８Ｃに設けられる。第二排気管１８Ｃは、開放時に、真空ポンプ１７Ｄの駆動によって、希ガス吸着材に吸着されている放射性希ガスが送り出される。従って、第二吸着部１８は、第一吸着部１７と協働して放射性希ガスを濃縮することで減容する。

貯留部１９は、密閉容器で構成され、第二吸着部１８の第二排気管１８Ｃが接続される。従って、貯留部１９は、第二吸着部１８の吸着塔１８Ａから送り出された放射性希ガスが送られる。貯留部１９は、送られた放射性希ガスを貯留する。

図２は、実施形態に係る格納容器保全設備の制御系のブロック図である。

上述した格納容器保全設備５０は、図２に示す制御部２０により制御される。制御部２０は、例えば、コンピュータであり、図には明示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを含む演算処理装置などにより実現される。制御部２０は、圧力検出部１０が接続される。制御部２０は、凝縮装置１３の開閉弁１３Ｃが接続される。制御部２０は、冷却部１４の冷却ポンプ１４Ｃが接続される。制御部２０は、凝縮水送出部１５の送出ポンプ１５Ｂと送出開閉弁１５Ｃが接続される。制御部２０は、第一吸着部１７の真空ポンプ１７Ｄが接続される。制御部２０は、第二吸着部１８の真空ポンプ１８Ｄが接続される。また、図には明示しないが、制御部２０は、除湿装置１６の除湿配管１６Ａを開閉する開閉弁や、第一吸着部１７の第一排気管１７Ｂを開閉する開閉弁や、第一吸着部１７の第二排気管１７Ｃを開閉する開閉弁や、第二吸着部１８の第一排気管１８Ｂを開閉する開閉弁や、第二吸着部１８の第二排気管１８Ｃを開閉する開閉弁も接続される。

格納容器保全設備５０では、制御部２０は、圧力検出部１０によって検出される格納容器１００の内部の圧力が所定値を超えた場合、開閉弁１３Ｃを開放制御する。格納容器保全設備５０は、開閉弁１３Ｃの開放によって、格納容器１００の内部からフィルタユニット１１を通過した凝縮性ガスである蒸気、および空気や放射性希ガスなどの非凝縮性ガスが排気配管１２からヘッダー管１３Ｂおよびスパージャ管１３Ｄを経て貯留タンク１３Ａに送られる。凝縮装置１３は、貯留タンク１３Ａの内部の液相部である凝縮水１３Ｈによって蒸気が凝縮される。一方、凝縮装置１３は、貯留タンク１３Ａの内部の気相部に非凝縮性ガスが貯留される。また、格納容器保全設備５０では、制御部２０は、冷却部１４の、冷却ポンプ１４Ｃを駆動制御する。格納容器保全設備５０は、冷却ポンプ１４Ｃの駆動によって、貯留タンク１３Ａの内部の凝縮水１３Ｈが循環配管１４Ａによって循環され散水部１３Ｅから散水される。また、格納容器保全設備５０では、制御部２０は、送出開閉弁１５Ｃを開放制御し、送出ポンプ１５Ｂを駆動制御する。格納容器保全設備５０は、送出開閉弁１５Ｃの開放、送出ポンプ１５Ｂの駆動によって、貯留タンク１３Ａの内部の凝縮水１３Ｈが格納容器１００の内部に送られて格納容器１００の冷却などに用いられる。凝縮装置１３は、凝縮水１３Ｈを格納容器１００に送ることで貯留タンク１３Ａの内部の凝縮水１３Ｈの水位が設定範囲内に調整され、スパージャ管１３Ｄの先端側が凝縮水１３Ｈの内部に常に配置される。また、格納容器保全設備５０では、制御部２０の制御によって、貯留タンク１３Ａの内部の非凝縮性ガスが除湿装置１６で除湿され、かつ第一吸着部１７および第二吸着部１８で空気が除去された放射性希ガスが貯留部１９に貯留される。

図３は、実施形態に係る凝縮装置の横断面図である。図４は、実施形態に係る凝縮装置の縦断面図である。図５は、実施形態に係る凝縮装置の部分拡大断面図である。

実施形態の凝縮装置１３は、図３から図５に示すように、複数のスパージャ管１３Ｄを接続する接続部１３Ｋを備える。接続部１３Ｋは、複数のスパージャ管１３Ｄを連結する。接続部１３Ｋは、スパージャ管１３Ｄの先端部に配置される。接続部１３Ｋは、例えば、ステンレス鋼のような耐水性の金属などの剛性部材で構成された本体部材１３Ｋａと、耐水性の合成樹脂材やゴム材などの可撓性部材で構成された接合部材１３Ｋｂと、を含む。接合部材１３Ｋｂは、スパージャ管１３Ｄへの取り付け部分に設けられる。接合部材１３Ｋｂは、例えば、スパージャ管１３Ｄ周りに取り付けられるようにリング状に形成される。本体部材１３Ｋａは、各スパージャ管１３Ｄに設けられた各接合部材１３Ｋｂを接続するように設けられる。本体部材１３Ｋａは、例えば、板状または棒状に形成される。なお、接続部１３Ｋは、全体が耐水性の合成樹脂材やゴム材などの可撓性部材で構成されてもよい。

また、実施形態の凝縮装置１３は、図５に示すように、スパージャ管１３Ｄにおいて、スパージャ管１３Ｄを経て貯留タンク１３Ａの内部に送られるガスの圧力に応じて開閉可能な栓部１３Ｌを備える。栓部１３Ｌは、スパージャ管１３Ｄの先端部に設けられてスパージャ管１３Ｄの内部を上下方向に移動可能に設けられた開閉部１３Ｌａと、開閉部１３Ｌａを塞ぐように弾性力を生じる弾性部材１３Ｌｂと、を含む。開閉部１３Ｌａは、スパージャ管１３Ｄの内径よりも小さい径の板部材であって、スパージャ管１３Ｄの内壁に配置されたリング状の弁座１３Ｌｃに当接するように、上方に移動することでスパージャ管１３Ｄを閉鎖する。また、開閉部１３Ｌａは、弁座１３Ｌｃから離れるように、下方に移動することでスパージャ管１３Ｄを開放する。弾性部材１３Ｌｂは、例えば、圧縮コイルバネによって構成され、スパージャ管１３Ｄの先端の内側に設けられた係止部１３Ｌｄと開閉部１３Ｌａとの間に配置され、その弾性力によって開閉部１３Ｌａを弁座１３Ｌｃに当接するように付勢する。従って、スパージャ管１３Ｄを経て貯留タンク１３Ａの内部に送られるガスの圧力が弾性部材１３Ｌｂの弾性力を超える場合、開閉部１３Ｌａは、弁座１３Ｌｃから離れてスパージャ管１３Ｄを開放する。一方、ガスの圧力が弾性部材１３Ｌｂの弾性力よりも小さい場合、開閉部１３Ｌａは、弁座１３Ｌｃに当接してスパージャ管１３Ｄを閉鎖する。

また、実施形態の凝縮装置１３は、図４に示すように、貯留タンク１３Ａの内部に多孔板１３Ｍを備える。多孔板１３Ｍは、貯留タンク１３Ａの内部において、スパージャ管１３Ｄの下方で貯留タンクを上下に仕切るように設けられる。多孔板１３Ｍは、上下方向に貫通する複数の孔１３Ｍａが形成される。多孔板１３Ｍは、網で構成されていてもよく、パンチングメタルで構成されていてもよい。

また、実施形態の凝縮装置１３は、図４に示すように、貯留タンク１３Ａの底部に排水部１３Ｆを備える。排水部１３Ｆは、上述したように、凝縮水１３Ｈを貯留タンク１３Ａの外部に排水する部分であり、冷却部１４の循環配管１４Ａと、凝縮水送出部１５の送出配管１５Ａとが接続される。排水部１３Ｆは、貯留タンク１３Ａの内部の半球状の底部の中央に配置され、排水管１３Ｆａと、閉塞部１３Ｆｂと、貫通孔１３Ｆｃと、を含む。排水管１３Ｆａは、貯留タンク１３Ａの内部において底部から上方に延びる筒状に形成される。排水管１３Ｆａは、その下端が循環配管１４Ａおよび送出配管１５Ａに接続される。閉塞部１３Ｆｂは、排水管１３Ｆａの上端を塞ぐ部分である。貫通孔１３Ｆｃは、排水管１３Ｆａの周壁に貫通して複数設けられる。貫通孔１３Ｆｃは、排水管１３Ｆａの上側に配置される。従って、凝縮装置１３は、貯留タンク１３Ａの内部の凝縮水１３Ｈが貫通孔１３Ｆｃから排水管１３Ｆａの内部に流れ、排水管１３Ｆａの下端から循環配管１４Ａおよび送出配管１５Ａに排水される。

また、実施形態の凝縮装置１３は、図３および図４に示すように、ヘッダー管１３Ｂが分岐して設けられ、それぞれが開閉弁１３Ｃを介して排気配管１２に接続される。ヘッダー管１３Ｂは、実施形態では、第一ヘッダー管１３Ｂ１と、第二ヘッダー管１３Ｂ２との２つに分岐して設けられる。

第一ヘッダー管１３Ｂ１は、開閉弁１３Ｃに接続されて貯留タンク１３Ａの内外に貫通する接続部１３Ｂ１ａと、貯留タンク１３Ａの内部において接続部１３Ｂ１ａに繋がるヘッダー部１３Ｂ１ｂと、を含む。接続部１３Ｂ１ａは、開閉弁１３Ｃからヘッダー部１３Ｂ１ｂに接続する配管である。ヘッダー部１３Ｂ１ｂは、スパージャ管１３Ｄが設けられる配管であって、貯留タンク１３Ａの円筒状の胴部に沿って円弧状（Ｃ字状）に形成される。実施形態のヘッダー部１３Ｂ１ｂは、貯留タンク１３Ａの内部において、接続部１３Ｂ１ａから水平方向の両側にそれぞれ配置され、貯留タンク１３Ａの円筒状の胴部に沿って周方向に延びて設けられる。

第二ヘッダー管１３Ｂ２は、他の開閉弁１３Ｃに接続されて貯留タンク１３Ａの内外に貫通する接続部１３Ｂ２ａと、貯留タンク１３Ａの内部において接続部１３Ｂ２ａに繋がるヘッダー部１３Ｂ２ｂと、を含む。接続部１３Ｂ２ａは、開閉弁１３Ｃからヘッダー部１３Ｂ２ｂに接続する配管である。ヘッダー部１３Ｂ２ｂは、スパージャ管１３Ｄが設けられる配管であって、貯留タンク１３Ａの円筒状の胴部に沿って円弧状（Ｃ字状）に形成される。実施形態のヘッダー部１３Ｂ２ｂは、貯留タンク１３Ａの内部において、接続部１３Ｂ２ａから水平方向の両側にそれぞれ配置され、貯留タンク１３Ａの円筒状の胴部に沿って周方向に延びて設けられる。第二ヘッダー管１３Ｂ２のヘッダー部１３Ｂ２ｂは、図４に示すように、第一ヘッダー管１３Ｂ１のヘッダー部１３Ｂ１ｂの内側で水平方向に沿って配置される。

そして、スパージャ管１３Ｄは、図３に示すように、それぞれのヘッダー部１３Ｂ１ｂおよびヘッダー部１３Ｂ２ｂに沿って平面視で円弧状に配列される。また、スパージャ管１３Ｄを接続する接続部１３Ｋは、それぞれのヘッダー部１３Ｂ１ｂおよびヘッダー部１３Ｂ２ｂごとにスパージャ管１３Ｄを接続するように円弧状に形成される。

よって、実施形態の凝縮装置１３は、ヘッダー管１３Ｂが、ガスの供給側である排気配管１２との間に開閉弁１３Ｃを介して複数に分岐して設けられる。実施形態の凝縮装置１３は、ヘッダー管１３Ｂが、第一ヘッダー管１３Ｂ１と第二ヘッダー管１３Ｂ２との２つに分岐して構成されている。この構成に限らず、凝縮装置１３は、第一ヘッダー管１３Ｂ１の各ヘッダー部１３Ｂ１ｂが、それぞれ開閉弁１３Ｃを介して分岐して構成され、第二ヘッダー管１３Ｂ２の各ヘッダー部１３Ｂ２ｂが、それぞれ開閉弁１３Ｃを介して分岐して構成されて、計４つに分岐して構成されてもよい。なお、各開閉弁１３Ｃは、それぞれ上記制御部２０によって開閉制御される。

また、実施形態の凝縮装置１３は、図３および図４に示すように、ヘッダー管１３Ｂを載置する支持部１３Ｊを備える。支持部１３Ｊは、貯留タンク１３Ａの内部に固定され、各ヘッダー部１３Ｂ１ｂ，１３Ｂ２ｂを支持する。支持部１３Ｊは、図４に示すように、貯留タンク１３Ａの内壁から内側に水平方向に延びて設けられた複数の支持部材１３Ｊａと、支持部材１３Ｊａを補強する補強部材１３Ｊｂと、支持部材１３Ｊａの上側に配置されてヘッダー管１３Ｂ（各ヘッダー部１３Ｂ１ｂ，１３Ｂ２ｂ）を水平方向への移動を許容して載置する載置部材１３Ｊｃと、を含む。

このように、実施形態の凝縮装置１３は、底部に凝縮水１３Ｈが貯留される貯留タンク１３Ａと、貯留タンク１３Ａの内部において凝縮水１３Ｈの水面より上の気相部に配置され貯留タンク１３Ａの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管１３Ｂと、ヘッダー管１３Ｂから下方に延びた先端が凝縮水１３Ｈの液相部に配置される複数のスパージャ管１３Ｄと、複数のスパージャ管１３Ｄを接続する接続部１３Ｋと、を備える。

この凝縮装置１３によれば、複数のスパージャ管１３Ｄを接続部１３Ｋで接続したことで、スパージャ管１３Ｄ同士の振動モードが一致することを防ぎ、かつ各スパージャ管１３Ｄがフリーになることを防止する。この結果、実施形態の凝縮装置１３は、スパージャ管１３Ｄへの振動による荷重影響を防ぐことができる。

また、実施形態の凝縮装置１３では、接続部１３Ｋは、スパージャ管１３Ｄへの取り付け部分に設けられた可撓性を有する接合部材１３Ｋｂを含む。従って、この凝縮装置１３によれば、可撓性を有する接合部材１３Ｋｂによって、各スパージャ管１３Ｄ管の振動の伝達を防げるため、スパージャ管１３Ｄへの振動による荷重影響を防ぐ効果を顕著に得ることができる。また、実施形態の凝縮装置１３では、接続部１３Ｋは、それ自体が可撓性を有する構成としても、各スパージャ管１３Ｄ管の振動の伝達を防げるため、同様の効果が得られる。

また、実施形態の凝縮装置１３では、スパージャ管１３Ｄにガスの圧力に応じて開閉可能な栓部１３Ｌを備える。従って、この凝縮装置１３によれば、ガスの圧力が高いときは、栓部１３Ｌが開放されてスパージャ管１３Ｄからガスを凝縮水１３Ｈに排出することができる。一方、この凝縮装置１３によれば、チャギング現象が発生するような上流側圧力の低い条件では、栓部１３Ｌが閉鎖することでガスが流れないため、チャギング現象の発生を防止できる。この結果、実施形態の凝縮装置１３は、チャギング現象に伴う振動によるスパージャ管１３Ｄへの荷重影響を防ぐことができる。

また、実施形態の凝縮装置１３では、貯留タンク１３Ａの底部に設けられて凝縮水１３Ｈを外部に排出する排水部１３Ｆと、貯留タンク１３Ａの内部でスパージャ管１３Ｄと排水部１３Ｆとの間に配置され貯留タンク１３Ａを上下に仕切るように設けられた多孔板１３Ｍと、を備える。ここで、一般に、ガスが水中に噴流噴出され、このガスが排水部１３Ｆから凝縮水１３Ｈと共に排出されると、凝縮水１３Ｈを排水するためのポンプ側にガスが巻き込まれ、ポンプの軸の折損などの問題が生じるおそれがある。この点、実施形態の凝縮装置１３によれば、スパージャ管１３Ｄと排水部１３Ｆとの間に設けた多孔板１３Ｍがガスの抵抗になって、多孔板１３Ｍよりも下側に気泡が侵入し難くできる。また、この凝縮装置１３によれば、多孔板１３Ｍにてガスの気泡が合一することでガスの浮力が増して上昇しやすくなり、多孔板１３Ｍよりも下側に気泡が侵入し難くできる。この結果、実施形態の凝縮装置１３は、ガスが排水部１３Ｆから凝縮水１３Ｈと共に排出される事態を防ぎ、ポンプの軸の折損などの問題を防止できる。

また、実施形態の凝縮装置１３では、貯留タンク１３Ａの底部において凝縮水１３Ｈを外部に排出する排水部１３Ｆを備え、排水部１３Ｆは、貯留タンク１３Ａの底部において上方に延びて設けられて下端が貯留タンク１３Ａの外部に通じる排水管１３Ｆａと、排水管１３Ｆａの上端を塞ぐ閉塞部１３Ｆｂと、排水管１３Ｆａの周壁に形成された貫通孔１３Ｆｃと、を含む。ここで、一般に、貯留タンク１３Ａの底部に排水穴が設けられている場合、排水穴への吸い込みによる渦が発生し、ガスが凝縮水１３Ｈと共に排出され易くなる。この点、実施形態の凝縮装置１３によれば、排水管１３Ｆａの上端を閉塞部１３Ｆｂで塞ぎ、排水管１３Ｆａの周壁に貫通孔１３Ｆｃを形成することで、吸い込みによる渦が発生を抑制できる。この結果、実施形態の凝縮装置１３は、ガスが排水部１３Ｆから凝縮水１３Ｈと共に排出される事態を防ぎ、ポンプの軸の折損などの問題を防止できる。なお、貯留タンク１３Ａは、半球状の底部のお椀型の下方に向かって断面積が小さくなり、直方向の水の流れが大きくなるため、ガスの吸い込み度合いが大きい。この点、実施形態の凝縮装置１３によれば、貫通孔１３Ｆｃを排水管１３Ｆａの上側に配置することで、ガスの吸い込みをし難くできる。

また、実施形態の凝縮装置１３では、貯留タンク１３Ａの内部に固定されてヘッダー管１３Ｂを水平方向への移動を許容して載置する支持部１３Ｊを備える。ここで、一般に、ヘッダー管１３Ｂを介してスパージャ管１３Ｄから高温のガスを噴出する構成にあっては、ヘッダー管１３Ｂが熱伸びを生じる。この点、実施形態の凝縮装置１３によれば、支持部１３Ｊによって、ヘッダー管１３Ｂが水平方向への移動を許容して載置されていることで、熱伸びに対してヘッダー管１３Ｂが拘束されず、支持構造に荷重が生じなどの影響を防止できる。

また、実施形態の凝縮装置１３では、ヘッダー管１３Ｂは、ガスの供給側である排気配管１２との間に開閉弁１３Ｃを介して複数に分岐して設けられ、ヘッダー管１３Ｂに送られるガスの圧力を検出する圧力検出部１０と、圧力検出部１０が検出する圧力に応じて各開閉弁１３Ｃを開閉制御する制御部２０と、を備える。

そして、実施形態の凝縮方法では、制御部２０は、圧力検出部１０が検出する圧力が上昇傾向にある場合に各開閉弁１３Ｃを開放制御する一方、圧力検出部１０が検出する圧力が下降傾向にある場合に各開閉弁１３Ｃの一部を閉鎖制御する。

具体的に、実施形態の凝縮方法を、図６の実施形態に係る凝縮方法のフローチャートに示す。

図６に示すように、制御部２０は、圧力検出部１０が検出する圧力を入力し、当該圧力が上昇傾向にある場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、全ての開閉弁１３Ｃを開放制御する（ステップＳ２）。なお、制御部２０は、圧力が上昇傾向にない場合は（ステップＳ１：Ｎｏ）、圧力検出部１０が検出する圧力を入力し続ける。その後、制御部２０は、圧力検出部１０が検出する圧力を入力し続け、当該圧力が下降傾向にある場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、一部の開閉弁１３Ｃを閉鎖制御する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、具体的に、制御部２０は、上述した第一ヘッダー管１３Ｂ１と第二ヘッダー管１３Ｂ２とについて、例えば、第一ヘッダー管１３Ｂ１が接続される開閉弁１３Ｃを閉鎖制御し、第二ヘッダー管１３Ｂ２接続される開閉弁１３Ｃを開放制御する。なお、制御部２０は、圧力が下降傾向にない場合は（ステップＳ３：Ｎｏ）、圧力検出部１０が検出する圧力を入力し続ける。その後、制御部２０は、圧力検出部１０が検出する圧力を入力し続け、当該圧力が所定圧力Ｘ未満となった場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、全ての開閉弁１３Ｃを閉鎖制御する（ステップＳ６）。なお、制御部２０は、圧力が所定圧力Ｘ以上の場合は（ステップＳ５：Ｎｏ）、圧力検出部１０が検出する圧力を入力し続ける。

即ち、格納容器保全設備５０において、シビアアクシデント時に格納容器１００内の崩壊熱を徐熱するために冷却水がスプレイされ、冷却水が蒸発したガスによって格納容器１００の内部の圧力が上昇する（ステップＳ１：Ｙｅｓ）。そして、凝縮装置１３では、この圧力上昇を抑えるため格納容器１００から貯留タンク１３Ａにガスが送られる（ステップＳ２）。その後、凝縮装置１３は、格納容器１００の内部の圧力の上昇度合いが下がって上流側から流れてくる蒸気流量が少なくなった条件において（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、分岐した一部のヘッダー管（第一ヘッダー管１３Ｂ１）を閉鎖することで（ステップＳ４）、スパージャ管１３Ｄの１本当たりの蒸気質量流束を低減することが可能となる。これにより、凝縮装置１３および凝縮方法によれば、チャギング現象を発生しにくくできる。この結果、凝縮装置１３および凝縮方法は、チャギング現象に伴う振動によるスパージャ管１３Ｄへの荷重影響を防ぐことができる。なお、凝縮装置１３は、格納容器１００の内部の圧力が格納容器１００の保全を確保可能な予め設定した圧力Ｘ未満になった条件において（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ガスを貯留タンク１３Ａに送ることを止める（ステップＳ６）。

上述した実施形態の凝縮装置１３および凝縮方法にあっては、格納容器保全設備５０に適用される例を説明したが、この限りではない。実施形態の凝縮装置１３および凝縮方法は、底部に凝縮水１３Ｈが貯留される貯留タンク１３Ａと、貯留タンク１３Ａの内部において凝縮水１３Ｈの水面より上の気相部に配置され貯留タンク１３Ａの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管１３Ｂと、ヘッダー管１３Ｂから下方に延びた先端が凝縮水１３Ｈの液相部に配置される複数のスパージャ管１３Ｄと、を備える構成において、適用される。

１０ 圧力検出部
１３ 凝縮装置
１３Ａ 貯留タンク
１３Ｂ ヘッダー管
１３Ｃ 開閉弁
１３Ｄ スパージャ管
１３Ｆ 排水部
１３Ｆａ 排水管
１３Ｆｂ 閉塞部
１３Ｆｃ 貫通孔
１３Ｈ 凝縮水
１３Ｊ 支持部
１３Ｋ 接続部
１３Ｋｂ 接合部材
１３Ｌａ 開閉部
１３Ｌｂ 弾性部材
１３Ｍ 多孔板
２０ 制御部

Claims (8)

1. 底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、
   前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、
   前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、
   複数の前記スパージャ管を接続する接続部と、
   を備え、
   前記接続部は、各前記スパージャ管への取り付け部分に設けられた可撓性を有する接合部材と、前記スパージャ管に設けられた各前記接合部材同士のみを接続するように設けられる剛性部材で構成された本体部材とを含む、凝縮装置。
2. 底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、
   前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、
   前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、
   複数の前記スパージャ管を接続する接続部と、
   を備え、
   前記接続部は、全体が可撓性を有する、凝縮装置。
3. 底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、
   前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、
   前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、
   複数の前記スパージャ管を接続する接続部と、
   前記貯留タンクの底部に設けられて前記凝縮水を外部に排出する排水部と、
   前記貯留タンクの内部で前記スパージャ管と前記排水部との間に配置され前記貯留タンクを上下に仕切るように設けられた多孔板と、
   を備える、凝縮装置。
4. 底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、
   前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、
   前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、
   複数の前記スパージャ管を接続する接続部と、
   前記貯留タンクの底部において前記凝縮水を外部に排出する排水部と、を備え、
   前記排水部は、前記貯留タンクの底部において上方に延びて設けられて下端が前記貯留タンクの外部に通じる排水管と、前記排水管の上端を塞ぐ閉塞部と、前記排水管の周壁に形成された貫通孔と、を含む、凝縮装置。
5. 底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、
   前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、
   前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、
   複数の前記スパージャ管を接続する接続部と、
   前記貯留タンクの内部に固定されて前記ヘッダー管を水平方向への移動を許容して載置する支持部と、を備える、凝縮装置。
6. 底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、
   前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、
   前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、
   複数の前記スパージャ管を接続する接続部と、
   を備え、
   前記ヘッダー管は、前記ガスの供給側との間に開閉弁を介して複数に分岐して設けられ、
   前記ヘッダー管に送られるガスの圧力を検出する圧力検出部と、
   前記圧力検出部が検出する圧力に応じて各前記開閉弁を開閉制御する制御部と、
   を備える、凝縮装置。
7. 底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、
   前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給されるヘッダー管と、
   前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、
   を備え、
   前記スパージャ管は、先端部に設けられた開閉部と、前記開閉部を塞ぐように弾性支持する弾性部材と、を含み、前記ガスの圧力によって前記弾性部材の弾性力に抗して前記開閉部が開閉する、凝縮装置。
8. 底部に凝縮水が貯留される貯留タンクと、
   前記貯留タンクの内部において前記凝縮水の水面より上の気相部に配置され前記貯留タンクの外部から蒸気を含むガスが供給され、前記ガスの供給側との間に開閉弁を介して複数に分岐して設けられるヘッダー管と、
   前記ヘッダー管から下方に延びた先端が前記凝縮水の液相部に配置される複数のスパージャ管と、
   前記ヘッダー管に送られるガスの圧力を検出する圧力検出部と、
   前記圧力検出部が検出する圧力に応じて各前記開閉弁を開閉制御する制御部と、
   を備える、凝縮装置を用いた凝縮方法であって、
   前記制御部は、前記圧力検出部が検出する圧力が上昇傾向にある場合に各前記開閉弁を開放制御する一方、前記圧力検出部が検出する圧力が下降傾向にある場合に各前記開閉弁の一部を閉鎖制御する、凝縮方法。
   

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