JPH0434395A - 原子炉格納容器の破壊防止装置 - Google Patents
原子炉格納容器の破壊防止装置Info
- Publication number
- JPH0434395A JPH0434395A JP2139758A JP13975890A JPH0434395A JP H0434395 A JPH0434395 A JP H0434395A JP 2139758 A JP2139758 A JP 2139758A JP 13975890 A JP13975890 A JP 13975890A JP H0434395 A JPH0434395 A JP H0434395A
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- Japan
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- pcv
- hydrogen
- released
- loca
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は原子炉格納容器（以下、ＰＣｖと記す）内に放
出された水素ガス（以下、Ｈ２と記す）の爆発によって
ＰＣｖが破壊されることを防止したＰＣｖの破壊防止装
置に関する。
出された水素ガス（以下、Ｈ２と記す）の爆発によって
ＰＣｖが破壊されることを防止したＰＣｖの破壊防止装
置に関する。
（従来の技術）
原子炉冷却材喪失事故（以下ＬＯＣＡと記す）時にＲＰ
Ｖ内で発生するＨ２がＰＣｖ内に放出された場合、この
日２を迅速に吸収してＰＣｖ内のＨ８濃度を希釈してＨ
２による爆発の可能性を未然に防止する必要がある。
Ｖ内で発生するＨ２がＰＣｖ内に放出された場合、この
日２を迅速に吸収してＰＣｖ内のＨ８濃度を希釈してＨ
２による爆発の可能性を未然に防止する必要がある。
Ｈ２は次の原因で発生する。
核分裂または放射性崩壊に伴う強い電離性放射線により
水（）１２０）が分解してＨ２および酸素ガス（以下０
□と記す）を生ずる。これはＬＯＧＡにかかわらず常に
生じているが、ＬＯＧＡ時でない場合にはＲＰＶ内で発
生した後、主蒸気管、タービンを経て復水器に入り排ガ
ス処理装置で水に再結合させられて取除かれる。しかし
、 ＬＯＧＡ時には破断した配管からＨ２がＰＣｖ内に
放出される。
水（）１２０）が分解してＨ２および酸素ガス（以下０
□と記す）を生ずる。これはＬＯＧＡにかかわらず常に
生じているが、ＬＯＧＡ時でない場合にはＲＰＶ内で発
生した後、主蒸気管、タービンを経て復水器に入り排ガ
ス処理装置で水に再結合させられて取除かれる。しかし
、 ＬＯＧＡ時には破断した配管からＨ２がＰＣｖ内に
放出される。
他方、大口径破断によるＬＯＧＡ時には燃料が一時的に
冷却材に囲まれなくなり露出することになって除熱量が
急減すると燃料被覆管の温度が急上昇する。この場合、
被覆管の主成分であるジルコニウム（Ｚｒ）が高温下で
は水を分解し酸化ジルコニウムとＨ２を発生する。これ
も破断配管からＰＣｖ内に放出される。
冷却材に囲まれなくなり露出することになって除熱量が
急減すると燃料被覆管の温度が急上昇する。この場合、
被覆管の主成分であるジルコニウム（Ｚｒ）が高温下で
は水を分解し酸化ジルコニウムとＨ２を発生する。これ
も破断配管からＰＣｖ内に放出される。
このようにＬＯＧＡ時にはＨ２がＰＣｖ内に蓄積してい
くことになる。
くことになる。
１１０万ＫＷｅ級ＢＷＲの標準的な解析ではＬＯＣＡ発
生の数分後にはＰＣｖドライウェル内のＨ２濃度は２ｖ
１０（ボリュームバセント）程度に達して徐々に増加し
最大３ｖ１０を超えることになる。一方、ｏ２濃度はＬ
ＯＣＡ発生の数分後にはＰＣｖ内はＬＯＣＡ以前から管
理方法にも依るが４ｖ１０程度を超え最大５Ｖ１０程ま
で上昇する。ＰＣｖ内はＬＯＣＡ以前から管理方法にも
依るが４ｖ７０程度の０２は存在している。
生の数分後にはＰＣｖドライウェル内のＨ２濃度は２ｖ
１０（ボリュームバセント）程度に達して徐々に増加し
最大３ｖ１０を超えることになる。一方、ｏ２濃度はＬ
ＯＣＡ発生の数分後にはＰＣｖ内はＬＯＣＡ以前から管
理方法にも依るが４ｖ１０程度を超え最大５Ｖ１０程ま
で上昇する。ＰＣｖ内はＬＯＣＡ以前から管理方法にも
依るが４ｖ７０程度の０２は存在している。
Ｈｌの爆発限界は０２．５ｖ１０以上の存在下では４ｖ
１０以上であり、ＬＯＣＡ解析上ではＬＯＣＡ発生後３
．５時間後に可燃性ガス濃度制御装置（以下ＦＣ５と記
す）の起動により爆発限界に達しないことになっている
。
１０以上であり、ＬＯＣＡ解析上ではＬＯＣＡ発生後３
．５時間後に可燃性ガス濃度制御装置（以下ＦＣ５と記
す）の起動により爆発限界に達しないことになっている
。
従来の技術でこのＨ２濃度を下げるためにＦｅ２を用い
ている。
ている。
Ｆｅ２はｐｃｖからＨｌ、０□および窒素ガス（Ｎ２）
の混合気を導く導管、ブロワ−１予熱器、再結合器、冷
却器および弁、計装、電源から成る機器グループの総称
でありＰＣｖ外に置かれる。
の混合気を導く導管、ブロワ−１予熱器、再結合器、冷
却器および弁、計装、電源から成る機器グループの総称
でありＰＣｖ外に置かれる。
Ｆｅ２の機能を第３図を参照しながら説明する。
ｐｃｖドライウェル１内の）Ｉ、、 ０２． Ｎ２混合
気は導管２によりブロワ−３に吸込まれる。ブロワ−３
から吐き出された混合気は予熱器４に入る。予熱器４は
混合気の温度を上げＨｌと０２が化合し易くする。予熱
器４の加温には電気ヒーター８などが使われ温度を正確
にコントロールする予熱された混合気は次いで再結合器
５に入り、この再結合器５内で２Ｈｌ＋Ｏ□→２Ｈ２０
＋反応熱という反応で水蒸気ができ減容化される。水蒸
気は冷却器６に入り反応熱を吸収すると共に水蒸気を凝
縮されたのち、導管１０によってＰＣｖサプレッション
チャンバー７に戻される。冷却器６内での除熱は標準的
なりＷＲではＬＯＣＡですでに起動している原子炉残留
熱除去（ＲＨＲ）系の一次水９を用いている。
気は導管２によりブロワ−３に吸込まれる。ブロワ−３
から吐き出された混合気は予熱器４に入る。予熱器４は
混合気の温度を上げＨｌと０２が化合し易くする。予熱
器４の加温には電気ヒーター８などが使われ温度を正確
にコントロールする予熱された混合気は次いで再結合器
５に入り、この再結合器５内で２Ｈｌ＋Ｏ□→２Ｈ２０
＋反応熱という反応で水蒸気ができ減容化される。水蒸
気は冷却器６に入り反応熱を吸収すると共に水蒸気を凝
縮されたのち、導管１０によってＰＣｖサプレッション
チャンバー７に戻される。冷却器６内での除熱は標準的
なりＷＲではＬＯＣＡですでに起動している原子炉残留
熱除去（ＲＨＲ）系の一次水９を用いている。
ＦＣＳシステムとしては、この設備の信頼性を確保する
ため、１００％容量を２基持っている。
ため、１００％容量を２基持っている。
ＦＣＳシステムはＬＯＣＡが発生したのち、約３０分間
程度で操作員がプラントの状況を判断して手動始動させ
る。始動信号が入ると予熱器４の加温が開始され約３時
間後（ＬＯＣＡ後３．５時間）で再結合機能が発揮でき
るようになる。この間、ＰＣｖドライウェル内はＨｌ、
０□が蓄積し続けるが、爆発限界に至らないことが解析
上水されている。
程度で操作員がプラントの状況を判断して手動始動させ
る。始動信号が入ると予熱器４の加温が開始され約３時
間後（ＬＯＣＡ後３．５時間）で再結合機能が発揮でき
るようになる。この間、ＰＣｖドライウェル内はＨｌ、
０□が蓄積し続けるが、爆発限界に至らないことが解析
上水されている。
（発明が解決しようとする課題）
前述したようにＬＯＣＡ時にはＨｌ、０□が発生しＰＣ
ｖ内に蓄積され、ＬＯＣＡ発生後３．５時間経過してか
らＨｌ （同時に１／２体積の０□）を処理する様にな
るが、これ等の課題には次のようなものがある。
ｖ内に蓄積され、ＬＯＣＡ発生後３．５時間経過してか
らＨｌ （同時に１／２体積の０□）を処理する様にな
るが、これ等の課題には次のようなものがある。
Ｑ）Ｆｅ２には回転体および可動部を持つ。
・・・故障の可能性がある。
■ＦＣ５作動には電源を必要とする。
・・・停電の可能性がある。
■ｐｃｖ外に配管を持つ。
・・・ＬＯＣＡ時と同様に配管破断の可能性がある。
（６）ＦＣ５機能発揮までに時間を要する。
・・・即応性がない。
■操作員の判断で始動させる。
・・・ＬＯＣＡ時に始動されない可能性がある。
上記■〜■のためＦＣＳシステムでは１００％容量を２
基備えている。また、設備の信頼度も可能な限り高めて
はある。しかし、に）では即応性がなく、事故想定を単
一でないと仮定すると危険度が大きくなる。■は設計思
想によっては自動起動にもできる。
基備えている。また、設備の信頼度も可能な限り高めて
はある。しかし、に）では即応性がなく、事故想定を単
一でないと仮定すると危険度が大きくなる。■は設計思
想によっては自動起動にもできる。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
ＬＯＣＡ時にＰＣｖ内に放出されるＨｌを速やかに吸収
してＨｌによる爆発を未然に防止し、もってＰＣｖの破
壊を防止することができるＰＣｖの破壊防止装置を提供
することにある。
ＬＯＣＡ時にＰＣｖ内に放出されるＨｌを速やかに吸収
してＨｌによる爆発を未然に防止し、もってＰＣｖの破
壊を防止することができるＰＣｖの破壊防止装置を提供
することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は原子炉格納容器内に水素ガスを吸着する水素吸
蔵合金を収容した水素吸着装置が設置されてなることを
特徴とする。
蔵合金を収容した水素吸着装置が設置されてなることを
特徴とする。
（作 用）
水素吸蔵金属を収容した水素吸着装置をＰＣＶ内ドラド
ライウェルびサプレッションチャンバなどに設置すると
、ＬＯＣＡ時に放出されたＨｌを該金属が速やかに吸収
し、ＰＣｖ内のＨ２濃度を低い状態に保ち、Ｈｌによる
爆発を未然に防止する。
ライウェルびサプレッションチャンバなどに設置すると
、ＬＯＣＡ時に放出されたＨｌを該金属が速やかに吸収
し、ＰＣｖ内のＨ２濃度を低い状態に保ち、Ｈｌによる
爆発を未然に防止する。
また、水素吸着装置のエレメントを■２の吸収効率が高
くなるように形成しかつ配列すれば基本的に可動部を必
要としないため信頼度を極めて高く保つことができる。
くなるように形成しかつ配列すれば基本的に可動部を必
要としないため信頼度を極めて高く保つことができる。
（実施例）
第１図および第２図を参照しながら本発明に係る原子炉
格納容器の破壊防止装置の一実施例を説明する。
格納容器の破壊防止装置の一実施例を説明する。
第１図中、符号１１は粉末状水素吸蔵金属を示しており
、この金属１が多孔質金属円筒１２内に充填されてエレ
メント１３が形成されている。
、この金属１が多孔質金属円筒１２内に充填されてエレ
メント１３が形成されている。
このエレメント１３が第２図に示したように箱形状枠体
１４内に格納されて破壊防止装置ｉ１５が構成される。
１４内に格納されて破壊防止装置ｉ１５が構成される。
水素吸蔵金属１１としてはパラジウム黒、パラジウム、
鉄−チタン合金、ランタン−ニッケル合金、マグネシウ
ム−ニッケル、鉄−ニッケル合金などＨ２を吸収すると
発熱とともに形態が変化し、吸収したＨ２は加熱すれば
吐出するものを使用する。このため１選択される金属は
水素放出温度の高いものが望ましい。
鉄−チタン合金、ランタン−ニッケル合金、マグネシウ
ム−ニッケル、鉄−ニッケル合金などＨ２を吸収すると
発熱とともに形態が変化し、吸収したＨ２は加熱すれば
吐出するものを使用する。このため１選択される金属は
水素放出温度の高いものが望ましい。
水素吸蔵金属１１はＨ２との接触面積を大きくし、かつ
Ｈ２を吸蔵した時の変化を吸収するためには活性炭状の
微粉末またはコークス状のものを選択することが望まし
い。
Ｈ２を吸蔵した時の変化を吸収するためには活性炭状の
微粉末またはコークス状のものを選択することが望まし
い。
また、水素吸蔵金属１１を充填する多孔質金属円筒１２
はＨ２を透過させるとともにある程度の重さを支え、か
つ吸収時の変形にも耐えることが必要である。そのため
には発熱を迅速に逃がすための銅製焼結フィルタを使用
することが望ましい。
はＨ２を透過させるとともにある程度の重さを支え、か
つ吸収時の変形にも耐えることが必要である。そのため
には発熱を迅速に逃がすための銅製焼結フィルタを使用
することが望ましい。
しかして、第１図に示したエレメント１３を複数個集合
して第２図に示した枠体１４に格納して構成した破壊防
止装置１５は第３図に示したようにＰＣＶドライウェル
１およびＰＣｖサプレッションチャンバ７内の壁面に取
り付けられる。
して第２図に示した枠体１４に格納して構成した破壊防
止装置１５は第３図に示したようにＰＣＶドライウェル
１およびＰＣｖサプレッションチャンバ７内の壁面に取
り付けられる。
この破壊防止装置！１１５のエレメント１３はプラント
の定期点検毎に一部をサンプリングし、水素吸蔵の有無
を調へ、常時Ｈ２を吸蔵し得る状態にあることを確認す
る。水素吸蔵−吐出は熱の介在する可逆反応であり、再
生は極めて容易である。
の定期点検毎に一部をサンプリングし、水素吸蔵の有無
を調へ、常時Ｈ２を吸蔵し得る状態にあることを確認す
る。水素吸蔵−吐出は熱の介在する可逆反応であり、再
生は極めて容易である。
上述したように、ＬＯＣＡ時の水素吸収は可能であるが
、設備の能力を１００％確保するには二次的にエレメン
トエ３を冷却できる補助設備を設けるとより効率が上昇
する。逆に付帯設備の信頼度のため。
、設備の能力を１００％確保するには二次的にエレメン
トエ３を冷却できる補助設備を設けるとより効率が上昇
する。逆に付帯設備の信頼度のため。
必要以上の効率上昇は信頼度が低下するので好ましくな
い。
い。
上記実施例において水素吸蔵金属１１にパラジウムを使
用した場合、パラジウム黒粉末は自らの体積の９００倍
の体積のＨ２を吸蔵する。パラジウム（比重１２、原子
量２０６）黒の能力を身近な例で比較すると、パラジウ
ム黒７０ｋｇでＨ２を約４５０ｋｇ吸着できる。これは
７０ｋｇ程度の７Ｎｒｒｉの気体を１５０気圧で貯蔵す
るボンベの重さであるが、７Ｎｒｒｉの）１２の重さは
約６００ｇであるからほぼＨ２ボンベ級の吸蔵能力を有
し、十分ボンベに代り得る能力を持っている６ＬＯＣＡ
時、１１０万ＫＷｅ級プラントでのＨ２の放出量は約３
０ｋｇ程度（３５ＯＮｒｎ’）と推定される。パラジウ
ム必要量に換算すると約５トン程度である。パラジウム
は貴金属であり、この量は高価であるが、吸蔵能力を多
少犠牲にして安価な金属とした場合でも、それ程多量に
はならない。
用した場合、パラジウム黒粉末は自らの体積の９００倍
の体積のＨ２を吸蔵する。パラジウム（比重１２、原子
量２０６）黒の能力を身近な例で比較すると、パラジウ
ム黒７０ｋｇでＨ２を約４５０ｋｇ吸着できる。これは
７０ｋｇ程度の７Ｎｒｒｉの気体を１５０気圧で貯蔵す
るボンベの重さであるが、７Ｎｒｒｉの）１２の重さは
約６００ｇであるからほぼＨ２ボンベ級の吸蔵能力を有
し、十分ボンベに代り得る能力を持っている６ＬＯＣＡ
時、１１０万ＫＷｅ級プラントでのＨ２の放出量は約３
０ｋｇ程度（３５ＯＮｒｎ’）と推定される。パラジウ
ム必要量に換算すると約５トン程度である。パラジウム
は貴金属であり、この量は高価であるが、吸蔵能力を多
少犠牲にして安価な金属とした場合でも、それ程多量に
はならない。
上記実施例によればＰＣＶ内に放出される殆んどの１２
を破壊防止装置で速やかに吸収できるため。
を破壊防止装置で速やかに吸収できるため。
破壊防止装置をＰＣＶ内に広く、ところどころに分配配
置することによってその能力を十分発揮ささせることが
できる。
置することによってその能力を十分発揮ささせることが
できる。
本発明によればＬＯＣＡ時にＰＣＶ内に放出される！（
、を速やかに吸収してＨ２爆発の可能性を遮断しＰＣＶ
の破滅的な破壊を防止することができる。
、を速やかに吸収してＨ２爆発の可能性を遮断しＰＣＶ
の破滅的な破壊を防止することができる。
また、本発明では可動部分がないため、故障する恐れが
なく信頼性が向上する。
なく信頼性が向上する。
さらしこ本発明はＨ２を吸着するものであり、 Ｆｅ２
のように結合させて水とするものではないからＦｅ５と
併用することにより長時間にわたりＨ２の挙動に対応で
きる。
のように結合させて水とするものではないからＦｅ５と
併用することにより長時間にわたりＨ２の挙動に対応で
きる。
第１図は本発明に係る原子炉格納容器の破壊防止装置の
一実施例における水素吸着エレメントを示す斜視図、第
２図は第１図の水素吸着エレメントを集合して形成した
破壊防止装置を一部切欠して示す斜視図、第３図は従来
の原子炉格納容器の破壊防止装置を示す系統図である。 １・・・ＰＣＶドライウェル ２・・・導管３・・・
ブロワ−４・・・予熱器
一実施例における水素吸着エレメントを示す斜視図、第
２図は第１図の水素吸着エレメントを集合して形成した
破壊防止装置を一部切欠して示す斜視図、第３図は従来
の原子炉格納容器の破壊防止装置を示す系統図である。 １・・・ＰＣＶドライウェル ２・・・導管３・・・
ブロワ−４・・・予熱器
Claims (1)
- 原子炉格納容器内に水素ガスを吸着する水素吸蔵合金を
収容した水素吸着装置が設置されてなることを特徴とす
る原子炉格納容器の破壊防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139758A JPH0434395A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 原子炉格納容器の破壊防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139758A JPH0434395A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 原子炉格納容器の破壊防止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434395A true JPH0434395A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15252705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2139758A Pending JPH0434395A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 原子炉格納容器の破壊防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0434395A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11166996A (ja) * | 1997-12-04 | 1999-06-22 | Toshiba Corp | 原子炉格納容器の水素除去装置 |
| JP2013185968A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素除去装置 |
| WO2015016090A1 (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | 国立大学法人北海道大学 | 無電力型水素捕集装置 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2139758A patent/JPH0434395A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11166996A (ja) * | 1997-12-04 | 1999-06-22 | Toshiba Corp | 原子炉格納容器の水素除去装置 |
| JP2013185968A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素除去装置 |
| WO2015016090A1 (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | 国立大学法人北海道大学 | 無電力型水素捕集装置 |
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