JPH05680B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉格納容器のベントシステムに
係り、特に水素ガスによる原子炉格納容器の過圧
を防止するに好適なように改良した制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

沸騰水型原子炉を格納する原子炉格納容器に設
けせれたベントコントロールシステムの公知例を
第３図に示す。

原子炉格納容器１は、原子炉圧力容器２を内包
するドライウエル３と、サプレツシヨンプール水
４を内包する圧力制御室５とから構成され、この
ドライウエル３と圧力抑制室５とはダイヤフラム
フロア６で区分され、かつ、ベント管７で連結さ
れた構造となつている。

上記のドライウエル３は配管１０を介して、ま
た圧力制御室５は配管１３を介して、それぞれ配
管１４に接続されている。この配管１４は非常用
ガス処理系１５を介して排気管１７に接続されて
いる。

前記の配管１０には弁８とバイパス弁１１とが
介装接続されており、前記の配管１３には弁１２
とバイパス弁１１とが介装接続されている。

このベントシステムの設置目的は次の如くであ
る。冷却材喪失事故時に起こる可能性のある燃料
被覆金属（ジルコニウム）と水との反応によつて
発生する水素ガスが、原子炉格納容器１内の酸素
（空気）と反応すれば、多量の熱が発生する恐れ
がある。前記のベントシステムは、あらかじめ原
子炉格納容器１内の空気を窒素ガスで置換する場
合、及び起動時に膨張した気体をベントする場合
に使用するものである。

そして、当該ベントシステムは、万一多量のガ
スが異常に発生した場合でも、圧力抑制室５に連
結したバイパス弁１２を手動で開放することによ
つて、多量のガスを放出することができる。つま
り万一多量のガスが発生した場合には、既に原子
炉格納容器１は隔離された状態にあるので、弁８
と弁１１とは開放することができない。また、こ
の多量のガスには放射性物質を含んでいる可能性
も有ると考えられるので、一旦ドライウエル３で
発生したガスをベント管７を介してサプレツシヨ
ンプール４中に放出して、放射性物質を除去でき
るように、圧力抑制室５に連結したバイパス弁１
２を開放することになる。以上に述べたように、
原子炉格納容器１内の圧力が多量のガスの発生で
異常に過圧されようとしても、上記バイパス弁１
２を開放してガスを放出し、原子炉格納容器１の
異常過圧を防止できる。

以上のように、従来技術は、原子炉格納容器１
内の気体を置換するため、及び起動時に膨張した
気体をベントするためのベントシステムを設置し
ているので、万一異常な過圧が発生したとして
も、上記のような操作によつて原子炉格納容器１
の機能を維持することができる。

しかしながら、前記従来例のベントシステム
（第３図においては、この異常過圧の原因が水素
ガスがある場合には、以下の点を考慮して操作す
ることが要求される。すなわち、原子炉格納容器
１内に発生した水素ガスがバイパス弁１２の開放
によつて排気管１７から大気へ放出された場合に
は、大気中の酸素と反応して、排気管１７の出口
部分で燃焼する虞れがある。

上記の燃焼は、爆発に近い激しさで行われるこ
とも充分に予想される。また、原子炉に関する安
全装置が脱部完全に作動していれば、格納容器１
内の気体（水素を含む）、に引火・爆発する虞れ
は、無いはずであるが、何らかの異常が発生した
場合には引火・爆発の虞れが絶無とは言えない。
このため、格納容器１内の圧力が異常上昇した場
合は、単に容器内ガスを放出するだけでなく、引
火・爆発を予防し得る操作が必要とされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような運転操作を、適時、適正に行うこ
とが出来れば、設計で想定している事象を超える
異常な過圧事故の緩和についても対応可能であ
る。が、こうした非常時の操作を間違いなく、し
かも迅速に行うためには、運転者に高度の教育と
熱練とを必要とし、その上、運転者に与える精神
的負荷が大きい。更に、突発的な事故に際して人
為的な過誤が混入する虞れも無いとは言えない。

格納容器１内で、爆発可能な混合比の水素と酸
素とが発生して内圧が異常に上昇するという事故
の発生確率は極めて小さいと考えられるが、それ
でもなお、原子炉プラントにおいて、こうした万
一の危険性も放置できない。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、
(i)原子炉格納容器内の圧力が異常に上昇したとき
圧力抑制室内の気体を放出して圧力を下げる操
作、および、(ii)上記気体の放出により、格納容器
が過圧で破損する虞れが無くなつた後において、
排出ガスが燃焼して格納容器内ガスが引火爆発す
る虞れを生じたとき、前記気体の放出を停止する
操作を、自動的に行い得る装置を提供して、水素
ガスによる過圧防止と、水素ガスの爆発防止との
双方の機能を、人為的なミスの虞れなしに遂行せ
しめることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

格納容器内の圧力が異常に上昇したとき、これ
を下降せしめるための構成は、従来技術に基づい
て比較的容易に着想し得るが、引火・爆発の防止
操作を自動的に行わせることは容易でない。

そこで、先ず、格納容器内で発生した水素ガス
が爆発することについての技術的背景を説明す
る。

第２図に水素ガスが酸素ガスと反応して燃焼す
る領域を示す。本第２図に示すように、水素ガス
のみでは燃焼可能な状態とならず、酸素ガスがあ
る一定の値（５％）以上になつて始めて燃焼可能
となる。

通常運転中、原子炉格納容器内は窒素ガスで満
たされ、酸素ガスを４％以下に抑えている。この
ため、万一水素ガスが発生して、原子炉格納容器
内の圧力を異常に上昇させたとしても、大気へ放
出できる。しかしながら、大気へ放出した場合に
空気中の酸素と反応して燃焼する虞れがある。

一方、この水素ガスが酸素ガスと反応する場合
の火炎伝播速度は約３ｍ／secであることを実験
で得られている。

一方、格納容器１内の圧力が許容限度まで上昇
したとき、弁１２又はバイパス弁１１を開いて容
器内ガスを放出すると、排気管１７付近での流速
に前記の火炎伝播速度（3m／sec）を遥かに越え
ることが確認されている。

従つて、容器内ガスを放出する際は、たとえば
排気管出口で燃焼する虞れが有つても原子炉格納
容器内へ引火する虞れは無い。

引火・爆発の危険は、ガスの放出によつて一旦
過圧の危険の回避し、容器内圧力の低下に伴つて
放出ガスの流速が減少して３／secに達したとき
に発生する。

上述の考察に基づいて前記の目的（過圧防止、
及び、引火爆発防止）を達成するため、本発明の
ベントコントロール装置は、 (a) 上記圧力制御室と排気管とを接続している配
管の途中に遠隔操作弁を設け、 (b) 上記圧力制御室内の圧力を検出する手段と、
前記排気管付近の流速を検出する手段を設け、 (c) 上記各検出手段に出力信号を入力されて前記
遠隔操作弁を開閉制御する自動制御手段を設
け、 (d) 上記の自動制御手段は、圧力制御室内の圧力
が予め定められた限界圧力に遠したとき、前記
遠隔操作弁を開弁せしめる機能を備えたものと
し、 (e) かつ、前記自動制御手段は、排気管付近の流
速が「水素ガスの火炎伝播速度（3m／sec）」
まで低下したとき、前記遠隔操作弁を閉弁せし
める機能を有するものとした。

本発明を実施する際、排気管付近のガス流速を
検出することは、従来技術を用いて可能であるが
容易ではない。そこで、排気管付近のガス圧力を
検知してこれを流速に換算する手段を設けること
が推奨される。

本発明において遠隔操作弁とは、電気的信号に
よつて開閉操作される弁の意であつて、駆動力は
電気でも空気でも何でもよい。

〔作用〕

上記の構成によれば、格納容器内の圧力が予め
定められた許容限界圧力に達すると、遠隔操作弁
が自動制御手段によつて開弁されるので、容器内
ガスが放出される。この放出開始時には前述の理
由により格納容器内へ引火・爆発する虞れが無
い。

上記の容器内ガスの放出によつて容器内圧力が
低下し、これに伴つて排気管 そこで、本発明では、大気へ放出する近傍の配
管内の流速が水素ガスの火炎伝播速度以下に低下
した場合には、開放した弁を自動的に閉鎖するの
で、水素ガスの火炎が原子炉格納容器内へ伝播し
て、隣時に爆発することを確実に防止することが
できると共に、運転員がこれらの操作から解放さ
れる。従つて、人為的な操作ミスを発生する虞れ
が無い。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るベントコントロール装置
の１実施例を示す系統図である。

この実施例は第３図に示した従来例に本発明を
適用したものであつて、第３図と同一の図面参照
番号を付したものは前記の従来例におけると同様
乃至は類似の構成部分を示している。

２０は自動制御手段であつて、検出器２１，２
２の出力信号を入力され、弁１１及びバイパス弁
１２を開閉制御する。

検出器１は圧力抑制室５内の圧力を、圧力計１
８を介して検出し、その信号出力を自動制御手段
２０に入力させる。

検出器２２は、排熱管１７内の圧力を検出し
て、その信号出力を自動制御手段２０に入力され
る。該自動制御手段は、(イ)上記ガス圧力に基づい
てこれをガス流速に換算する機能と、(ロ)換算され
た流速を火炎伝播速度（3m／sec）と比較する機
能と、を有している。

本実施例において、圧力制御室５内のガス圧が
原子炉格納容器１の限界圧力に到達したことを検
出器２１が検出した場合には、弁１１を自動的に
開放する。更に、当該弁１１を開放した後も、圧
力抑制室５の圧力が限界圧力以下に降下しないこ
とを検出器２１が検出した場合には、バイパス弁
１２も自動的に開放する。

一方、弁１１を開放後、配管１６に設けた圧力
計１９の圧力が、水素ガスの火炎伝播速度を圧力
に換算した値以上になつた後、配管１６内の圧力
が当該換算値以下に低下したことを検出器２２が
検出した場合には、弁１１を自動的に閉鎖する。

本実施例では、圧力抑制室５に連絡した弁１１
とバイパス弁１２とを開放するので、ドライウエ
ア３で発生したガスは全てベント管７を介してサ
プレツシヨンプール水４中に放出される。このた
め、万一ガス中に放射性物質が含まれていたとし
ても、該サプレツシヨンプール４でのスクラビン
グ効果により、放射性物質を除去することができ
る。更に、本実施例では、非常用ガス処理系１５
にてもフイルタで放射性物質を除去できる。

また、本実施例では、弁１１の開放を自動的に
行うので、原子炉格納容器１の異常過圧を確実に
防止できると共に、当該事象発生時の運転員の負
担を軽減できる。

その上、本実施例では、弁１１の閉鎖も自動的
に行うので、万一水素ガスが原因で原子炉格納容
器１の圧力が上昇した場合に、該水素ガスの燃焼
が格納容器内に引火させる虞れなく大気へ放出で
きるので、いかなる異常事態が発生したとして
も、原子炉格納容器１の健全性を確保できる。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく、本発明のベントコントロ
ール装置によれば、原子炉格納容器の異常過圧を
自動的に防止し、かつ、排気ガスの燃焼により原
子炉格納容器内の水素ガスが引火することも自動
的に防止することが出来る。このため、運転員の
労力と精神的負担とを軽減し得るのみならず、人
為的操作ミスによる事故の拡大を生じる虞れが無
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるベントコントロール装
置の１実施例を示す系統図である。第２図は本発
明の原理を説明するための図表である。第３図は
従来例のベントコントロールシステムの説明図で
ある。 １…原子炉格納容器、２…原子炉圧力容器、３
…ドライウエル、４…サプレツシヨンプール水、
５…圧力抑制室、、６…ダイヤフラムフロア、７
…ベント管、８…弁、９…バイパス弁、１０…配
管、１１…弁、１２…バイパス弁、１３…配管、
１４…配管、１５…非常用ガス処理系、１６…配
管、１７…排気管、１８…圧力計、１９…圧力
計、２０…自動制御手段、２１，２２…検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドライウエルと圧力制御室とを備えた原子炉
   格納容器において、 (a) 上記圧力制御室と排気管とを接続している配
   管の途中に遠隔操作弁を設け、 (b) 上記圧力制御室内の圧力を検出する手段と、
   前記排気管付近の流速を検出する手段を設け、 (c) 上記各検出手段の出力信号を入力されて前記
   遠隔操弁を開閉制御する自動制御手段を設け、 (d) 上記の自動制御手段は、圧力制御室内の圧力
   が予め定められた限界圧力に達したとき、前記
   遠隔操作弁を開弁せしめる機能を備えたもので
   あり、 (e) かつ、前記自動制御手段は、排気管付近の流
   速が「水素ガスの火炎伝播速度」まで低下した
   とき、前記遠隔操作弁を閉弁せしめる機能を有
   するものであること、 を特徴とする、原子炉格納容器の圧力制御装置。 ２ 前記の、排気管は付近の流速を検出する手段
   は、排気管付近の圧力を測定して、該測定値を流
   速に換算して流速を検出するものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載した原子炉
   格納容器のベントコントロール装置。 ３ 前記の電磁作動弁はこれを被数個とし、かつ
   並列に接続したものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載した原子炉格納容器のベ
   ントコントロール装置。