JPH0580637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は内部に発熱源を有する建屋内の汚染気
体の捕捉装置に係り、特に汚染気体の捕捉に好適
な建屋内の汚染気体の捕捉装置に関する。

〔発明の背景〕

内部に発熱源を有する建屋内の汚染気体の捕捉
装置の一例として、従来の沸騰水型原子力発電設
備における原子炉建屋内での定期点検（以下定検
と称する）時における汚染気体の捕捉装置を第１
６図、第１７図に示す。第１７図は第１６図のＥ
−E′断面図である。本装置は万一の事故を想定し
た場合でも放射性物質の拡散を防止するためのも
ので、本来、原子炉建屋への汚染気体の拡散が問
題になることはない。従来の方式は、建屋内の床
面上約４ｍに設置した給気ダクト４の吹出口から
換気空気を吹出し、その一部を原子炉ウエル１、
ドライヤ・セパレータ機器仮置プール（以下ドラ
イヤ・セパレータプールと称する）２、及び使用
済燃料貯蔵プール（以下燃料プールと称する）３
の壁面にある埋込ダクト７からプール表面より発
生する放射性物質を含む汚染空気８を取り込みな
がら吸込む。他の気流は、給気ダクト４に対面し
て床上約５ｍに設置した排気ダクト５の吸込口で
吸込まれ、埋込ダクト７で吸込んだ気流とともに
フイルターにより汚染物質を除去した後、主排気
筒に導かれ、外部へ放出されるようになつてい
た。

しかし、埋込ダクト７はその開口がプール水面
上約70mmに設置されており、地震等、水張り時等
のプール水の波立ちによりダクト内に水が流入す
る可能性があるために、ダクト内にドレン及び隔
離弁を設け、流水防止を行なつていた。又、ダク
トがプール廻りの床面下に据付けられるために配
筋・配管等と多数の干渉が生じ、施工に多大な工
数が必要である。放射性物質がプールから発散さ
れた場合には、この放射性物質の捕捉効率を更に
向上することが望まれる。

プール水のダクトへの流入防止に関する公知例
としては特開昭53−131585号、特開昭55−24612
号及び特開昭55−46141号がある。また、汚染拡
散防止に関する公知例としては、特開昭55−
48698号、特開昭56−46496号及び特開昭58−
33596号がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、放射性物質による汚染を低減
でき、保守点検時における作業員の被爆を更に低
減できる建家内の汚染気体の捕捉装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、放射性物質を含む物体が水中
に配置され、水温が上方の空間よりも高いプール
を有する建家内において、空気を上向きに流出さ
せる給気口を前記プールを囲むように設け、該給
気口を給気ダクトを介して送風機に接続し、前記
プールの上方には汚染気体を排気する排気口を設
け、該排気口を排気ダクトを介して吸引装置に接
続したことにある。

〔発明の実施例〕

第１８図、第１９図、第２０図及び第２１図に
従来の原子炉建屋の換気方式における第１６図の
Ｅ−E′断面、Ｆ−F′断面、Ｇ−G′断面、及び第１
７図のＨ−H′断面での汚染空気の分布を示す。
これらの図は、数値シミユレーシヨンにより原子
炉建屋の汚染物質濃度分布（プール近傍の濃度を
100％としたときの濃度５％以上の領域）及び気
流状態を求めた結果の概略図である。換気空気の
吹出温度（18〜30℃）に比べてプールの水温は高
い（40〜50℃）ために、第１８図、第２０図に示
すように使用済燃料プール３附近にて上昇気流が
生じ、同プール上空にプールからの放射性の汚染
物質を含む空気が流れ滞留する。第２１図は天井
面における汚染範囲を示すが、汚染物質が天井面
に付着し堆積してくると、ちり・ほこりとなつて
床面に落ちる。

このように今回初めて数値シミユレーシヨンに
より、従来の換気方式での埋込みダクトはダクト
開口が小さいことが定量的にわかつた。

第２３図及び第２４図は換気による慣性力９と
プール２０の発熱による浮力１０が室内の汚染物
質の濃度分布形状に及ぼす影響をモデル化した図
を示したもので、それぞれ第１８図、第２０図に
示した従来の方式による汚染物質の濃度分布に対
応したものである。図からわかるようにプール２
０の発熱によつて生じる浮力１０が建屋内の気流
パターンを決定しており、汚染物質拡散の最大の
原因となつている。また、従来の方式では、慣性
力９が発熱源による浮力１０と直交しており、自
然現象である浮力１０を有効に利用していない。
そこで、本発明では第２２図に示すようにプール
（発熱源）２０の外周部の床面に設置した給気ダ
クト４ａ，４ｂより換気空気を吹き出すことによ
り、プール（発熱源）上で強制的な上昇気流を作
り、プール（発熱源）より発生した放射性の汚染
物質をこの気流に乗せて、プール（発熱源）の上
方に位置する天井トラス上に設置した排気ダクト
５より効率よく排気させる。本発明は従来の方式
とは違つて換気による慣性力９と浮力１０は同方
向となつており、自然現象の浮力１０を最も有効
に利用した方式となつている。さらに、本発明で
最も特徴的なことはプール廻りに上向きのエアー
カーテンを形成することである。エアーカーテン
によりプール上空の放射性の汚染物質は横方向へ
の拡散がほとんど完全に遮断され、プール上面の
排気ダクト５により効率良く除去されることにな
る。

以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。

第１図は、原子炉建屋の汚染気体の捕捉装置に
おけるダクト構成並びに動作の原理の概略を示す
ものである。

第１図によれば原子炉建屋の汚染気体の捕捉装
置は、以下の構成となつている。建屋のプール
（発熱源）２０の外周部の床面において、給気ダ
クト４を設置し、給気口１１より換気空気を送風
機４１により吹き出す。また、プール（発熱源）
２０の上方に排気ダクト５を設置し、排気口１２
より汚染気体８を換気装置４０の中にある吸引装
置４２により吸込む。その際、汚染気体８はフイ
ルター４３にてろ過される。なお、図中の給気ダ
クト４および排気ダクト５を建屋の壁に埋め込ん
でもよい。

第１図に示した実施例の横断面の詳細を第２図
に、第２図におけるＡ−A′断面の詳細を第３図
に、第２図におけるＢ−B′断面の詳細を第４図
に示す。また、第５図は第４図における汚染物質
の濃度分布（従来型換気方式でのプール近傍の濃
度を100％としたときの濃度５％以上の領域）な
らびに気流状態を数値シミユレーシヨンによつて
求めた結果の概略を示したものである。

第２図、第３図及び第４図によれば本発明によ
る建屋内の汚染気体の捕捉装置は、以下の構成と
なつている。建屋のプール廻りの床面において、
給気ダクト４ａ，４ｂを設置し、それぞれのダク
トの複数個の開口部より換気空気を送風機により
吹き出す。また、天井トラス６上に排気ダクト５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅを設置し、複数個の
開口部より、汚染空気を吸引装置により吸込む。
この排気ダクト５ｃ，５ｄ，５ｅは、トラス梁６
との干渉を避ける位置に配置され、排気ダクト５
ａ，５ｂに継がつている。そして、使用済燃料プ
ール側の壁面にて、下方に垂直に立ち上がつてい
るダクトにて、建屋の下階にある排気処理装置へ
と向かう。したがつて、プール廻りの床面に設置
されたダクトより吹き出された換気空気は、慣性
力によりプール廻りに強制的な上昇気流を生じ、
プール上約15ｍの位置に設置された排気ダクトの
開口部に吸込まれる。その結果、プール廻りに上
向きのエアーカーテンを形成する。また、プール
面上で発生した放射性の汚染物質は浮力により同
じくプール上方に設置された排気ダクトの開口部
に効率良く吸い込まれ、下階にある排気処理装置
内のフイルターにてろ過された後、主排気筒にて
外部へ放出される。

第５図によれば、定検時にプール水の蒸発によ
り発生した放射性汚染物質８は上記による強制的
な上向きのエアーカーテンによりプール上空で横
方向への拡散がほぼ完全遮断され、浮力によつて
プール上空に運ばれ、そこで効率良く排気される
ため汚染物質の濃度分布（従来型換気方式でのプ
ール近傍の濃度を100％としたときの濃度５％以
上の領域）はプール上空のごく近傍に限られる。
これは、第２０図で示した従来の換気方式による
汚染物質の濃度分布と比較して、汚染領域が極め
て小さい。第６図はプール面近傍での放射性汚染
物質の相対濃度（従来型換気方式でのプール近傍
での濃度を100％としたときの濃度）と給気ダク
トの開口部での吹き出し速度との関係を示したも
のである。吹き出し風量を従来型のものと同じく
して吹き出し速度５ｍ／ｓ〜20ｍ／ｓの範囲で調
べた結果、吹き出し速度が５ｍ／ｓ（従来の換気
方式での吹き出し速度とほぼ同程度）では上向き
の良好なエアーカーテンの形成によりプール面近
傍での汚染物質の濃度は従来型換気方式のものよ
り約1/2以下に減少することがわかる。つまり、
本発明の換気方式により汚染物質の捕集率は従来
の換気方式のものより約２倍以上に向上する。

第７図は天井面近傍での放射性汚染物質の相対
濃度（従来型換気方式でのプール近傍での濃度を
100％としたときの濃度）と給気ダクトの開口部
での吹き出し速度との関係を示したものである。
吹き出し風量を従来型のものと同じくして吹き出
し速度５ｍ／ｓ〜20ｍ／ｓの範囲で調べた結果、
吹き出し速度が５ｍ／ｓ（従来の換気方式での吹
き出し速度とほぼ同程度）では上向きの良好なエ
アーカーテンの形成により天井面近傍での汚染物
質の濃度は従来型換気方式の相対濃度16％より約
１／４に減少する。つまり、本発明の換気方式によ
り天井面への汚染物質の付着量を従来の換気方式
のものより約1/4に低減できる。

ところで、本実施例において用いられる上向き
のエアーカーテンを良好に形成するためには排気
ダクト５の開口部における吸い込み速度につい
て、速度分布を考慮する必要がある。第８図、第
９図、第１０図及び第１１図は、いずれも第２図
のＢ−B′断面図を示し、排気ダクト５の開口部
での吸い込み速度の分布が建屋内の汚染物質の濃
度分布及び気流状態に与える影響を示したもので
ある。第８図は、吸い込み速度（５ｍ／ｓ）が均
一で平坦な分布の場合の室内の気流状態を示すも
のである。図からわかるように良好な上向きのエ
アーカーテンは形成されていない。また、定常の
気流状態を得るのに20分以上も要している。第９
図は吸い込み速度分布として、排気ダクトにおい
て給気口の上方に位置する開口部での吸い込み速
度（５ｍ／ｓ）を発熱源の上方に位置する開口部
での吸い込み速度（1.25ｍ／ｓ）の４倍とした場
合の室内の気流状態を示すものである。図からわ
かるように良好な上向きのエアーカーテンが形成
されている。このときの定常状態は吹き出してか
ら10分以内で達成されている。また、第１０図は
第８図の気流状態のときの汚染物質の濃度を示し
たものである。汚染物質（従来型換気方式でのプ
ール近傍の濃度を100％としたときの濃度５％以
上の領域）は建屋内全域に拡散している。第１１
図は第９図の気流状態のときの汚染物質の濃度を
示したものである。汚染物質は上向きのエアーカ
ーテンによりプール面のごとく近傍に閉じ込めら
れて良好な分布をしている。

第２５図は排気ダクトにおいて給気口の上方に
位置する開口部での吸込み速度を５ｍ／ｓとし
て、この速度と発熱源の上方に位置する開口部で
の吸込み速度との比を変えたときの室内の天井面
近傍での濃度（従来換気方式でのプール近傍での
濃度を100％としたときの濃度）を示すものであ
る。図からわかるように、速度比が４のとき濃度
は最も低い。

以上のことにより、上向きのエアーカーテンを
形成する際、排気ダクト５の開口部において給気
口の上方に位置する吸い込み速度を発熱源の上方
に位置する吸い込み速度の約４倍にとることが良
好な上向きのエアーカーテンを得るために望まし
い。

第１２図は第９図の排気ダクト５の断面図を示
したものである。排気ダクト５の開口部におい
て、給気口の上方に位置する開口部にはダンパー
を設けず、発熱源の上方に位置する開口部の入口
にそれぞれ図のようにダンパー１５を設けてい
る。このダンパー１５により給気口の上方に位置
する開口部の流動抵抗を発熱源の上方に位置する
開口部の流動抵抗より小さくすることができ、そ
の結果給気口の上方に位置する開口部での排気速
度を発熱源の上方に位置する開口部での排気速度
より大きくすることができる。

第１３図は第２図のＢ−Ｂ断面図を示し汚染気
体の捕捉装置の変形例を示したものである。図中
の給気ダクト４ｃ，４ｄは、給気口の開口部の向
きを鉛直方向からプール（発熱源）の中心方向に
一定の角度だけ傾けてある。この場合、給気ダク
トの開口部から図に示すように斜め上方に換気空
気を吹き出すことになる。この換気方法により汚
染物質の分布はプール（発熱源）上空で絞られ狭
くなる。その結果、プール（発熱源）の上方に位
置する天井トラス上に設置する排気ダクト５ｅの
長さを短縮することができ、しかも汚染物質の捕
集効率をさらに向上させることができる。

同様に第１４図は第２図のＢ−B′断面図を示
し本発明の汚染気体の捕捉装置の変形例を示した
ものである。図中の給気ダクト４ｅ，４ｆは、ダ
クト開口部から下向きに換気空気を吹き出すよう
になつている。この換気により図に示すようにプ
ール廻りの上向きのエアーカーテンはさらに上昇
速度が増加され、汚染物質の拡散の遮断がさらに
促進される。

さらに、第２６図は第２図のＢ−B′断面図を
示した本発明の汚染気体の捕捉装置の変形例を示
したものである。図中の給気ダクト４ｇ，４ｈは
換気空気を供給する機能をもつている。汚染物質
はプール上空に設けられた排気ダクト５ａ，５ｂ
および５ｅから排気される。この変形例では第５
図に示した実施例の捕捉装置と比較すると、捕捉
効率の性能は悪いが、プールから発生する汚染物
質の量が比較的少ない場合に適用できる。

第１５図は本発明の汚染気体の捕捉装置を鋳造
設備のある建屋に応用した例を示すものである。
この場合、鋳物３０、鋳型３１が発熱源となる。
この応用例では屋外の外気を送風機４１によつて
給気ダクト４を通して発熱源である鋳型３１の外
周部に設置した給気口１１の開口部から上向きに
吹き出す。鋳造設備から発生する粉塵等の汚染気
体５０をこの上昇気流に乗せて、発熱源の上方に
位置する排気ダクト５の排気口１２の開口部から
効率良く捕捉して吸い込む。さらに汚染気体は換
気装置４０の中のフイルター４３を通して吸引装
置４２により屋外へ排気される。この応用例でも
換気による慣性力を発熱源による浮力と同方向に
することで、発熱源近傍から発生する汚染気体を
効率良く捕捉することができる。ところで第１５
図に示す応用例では屋外の外気を用いて給気系統
と排気系統を分離して装置を構成したが、熱交換
器を介して給紙系統と排気系統を接続し、屋内の
空気を循環させて汚染気体の捕捉装置を構成する
ことも可能である。

本実施例によれば、第５図〜第１４図に示すよ
うに、原子炉建屋においてプール（発熱源）廻り
に上向きのエアーカーテンを生じさせることによ
り汚染物質の作業エリアへの拡散を防止して、従
来の換気空調設備と比べて汚染物質の捕集効率を
２倍以上に向上させ、また天井面における汚染物
質の付着量を約1/4に低減し、さらに作業エリア
で作業する作業員の被曝量を約1/4に低減させる
効果がある。この他、以下の効果がある。

(1) 従来の換気空調設備における埋込ダクトは、
その板厚が厚いために建屋におけるダクト物量
の大半を占めている。本発明では埋込ダクトが
ないことにより、原子炉建屋全体のダクト物量
の大巾な低減（約20％減）となる。

(2) 埋込ダクトに付随する隔離弁・遠隔操作スイ
ツチ等が不要となり、換気空調設備の合理化向
上となる。

(3) プール廻りでの配筋・配管等との干渉調整が
不要となり、施工性が大巾に改善される。

(4) 現状の換気空調設備では、各プール埋込ダク
トの排気風量をプールでの作業に応じて変える
モード切替を行なつていたが、新システムでは
必要なくなるため、制御システムの大巾な簡素
化となる。

(5) 従来の埋込ダクト方式に比べ、保守・点検性
が大巾に改善される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、発熱源であるプールを囲むよ
うに給気口を配置しプールの情報には行き口を配
置したので、プールから放射性汚染物質が放出さ
れた場合に、それの周囲への拡散を制限できかつ
それを効率よく捕捉できる。従つて、放射性物質
による建屋内の汚染を低減でき、保守点検時にお
ける作業員の被爆を更に低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の建屋内の汚染気体の捕捉装置
を示す系統図、第２図は第１図の平面断面図、第
３図は第２図のＡ−A′線断面図、第４図，第５
図，第８図〜第１１図，及び第１３図〜第１４図
はそれぞれ第２図のＢ−B′線断面図に相当する
もので、本発明の作用を説明する図、第６図はプ
ール面近傍での放射性汚染物質の相対濃度と給気
ダクトの開口部での吹き出し速度との関係を示す
線図、第７図は天井面近傍での放射性汚染物質の
相対濃度と給気ダクトの開口部での吹き出し速度
との関係を示す線図、第１２図は排気ダクトの一
例を示す断面図、第１５図は本発明装置の他の実
施例を示す系統図、第１６図は従来の換気空調設
備を示す原子炉建屋の平面図、第１７図及び第１
８図はそれぞれ第１６図のＥ−E′線断面図、第１
９図及び第２０図はそれぞれ第１６図のＦ−F′線
断面図及びＧ−G′線断面図、第２１図は第１７
図のＨ−H′線断面図、第２２図，第２３図及び
第２４図はそれぞれ第５図，第１８図及び第２０
図に対応した図、第２５図は天井面近傍の汚染物
質相対濃度を示す線図、第２６図は第２図のＢ−
B′線断面図に相当する図で本発明のさらに他の
実施例を示すものである。 １……原子炉ウエル、２……ドライヤ・セパレ
ータ機器仮置プール、３……使用済燃料貯蔵プー
ル、４……給気ダクト、５……排気ダクト、６…
…天井トラス、７……埋込ダクト、８……汚染空
気、９……慣性力、１０……浮力、１１……給気
口、１２……排気口、１５……ダンパー、２０…
…プール、３０……鋳物、３１……鋳型、４０…
…換気装置、４１……送風機、４２……吸引装
置、４３……フイルター、５０……粉塵等の汚染
気体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射性物質を含む物体が水中に配置され、水
   温が上方の空間よりも高いプールを有する建家内
   において、空気を上向きに流出させる給気口を前
   記プールを囲むように設け、該給気口を給気ダク
   トを介して送風機に接続し、前記プールの上方に
   は汚染気体を排気する排気口を設け、該排気口を
   排気ダクトを介して吸引装置に接続したことを特
   徴とする建家内の捕捉装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、排気口を複
   数の開口部に分割し、給気口の上方に位置する開
   口部の流動抵抗をプールの上方に位置する開口部
   の流動抵抗より小さくし、給気口の上方に位置す
   る開口部での排気速度をプールの上方に位置する
   開口部での排気速度よりも大きくしたことを特徴
   とする建家内の汚染気体の捕捉装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、給気口の開
   口部の向きを鉛直方向からプールの中心方向に所
   定の角度だけ傾けたことを特徴とする建家内の汚
   染気体の捕捉装置。