JPH0659073A - 原子炉建屋および操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受動的な冷却を行う新規な原子炉建屋を提供
する。 【構成】 圧力容器１２、圧力容器を収容する格納容器
１８、その格納容器を囲む第１および第２エンクロージ
ャ２０，２６を含み、これらのエンクロージャが第１お
よび第２室２２，２８を画定する。新鮮な空気を建屋入
口４８から重力作用により下向きに第２室２８に通し、
つぎに移送ダクト５２により横向きに第１エンクロージ
ャをその底部付近で貫通させて第１室２２に導き、自然
浮力により上向きに通して第１室を冷却すると共に、そ
の中の古い空気と混ぜ合わせ、つぎに、古い空気を第１
室から上向きに第１エンクロージャの頂部の建屋出口５
０を経て環境に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般に沸とう水型原
子炉、特にパッシブ（受動的）冷却および放射線減少効
果を有する原子炉建屋に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の沸とう水型原子炉（ＢＷＲ）は、
蒸気（スチーム）を発生する炉心を炉圧力容器に収容し
た構成で、圧力容器を、高い圧力および温度に耐える格
納容器の内側に配置して、事故、たとえば冷却材喪失事
故（ＬＯＣＡ）が起こった場合の、大量の放射線の放出
を防止する。遮蔽建屋、その他の建屋構造で格納容器を
囲み、事故中の放射線の放出をさらに防止する二次バリ
ヤ（遮蔽体）を構成する。ごく最近の原子力プラントに
用いられている遮蔽建屋は、格納容器を囲む環状プレナ
ムを画定し、このプレナムで、事故後に格納容器から漏
れ出る放射性核分裂生成物を捕集し、ろ過する。プレナ
ム環状部は平常時大気圧に対して負の圧力に保たれてい
るので、遮蔽建屋または格納容器を通しての漏れはすべ
てこのプレナムに入る。事故条件下では、このプレナム
からの換気を、環境への放出前にフィルタ付き非常用ガ
ス処理系（ＳＧＴＳ＝standby gas treatment system）
に自動的に通す。

【０００３】ＳＧＴＳは安全規格のアクティブ（能動
的）な系で、代表的には、ＡＣ電力を用いて二重排気フ
ァンを駆動し、汚染された空気を遮蔽建屋環状部から吸
込んで、普通のフィルタ列に通してろ過する。ＳＧＴＳ
は、空気に乗った放射性物質の放出が起こることに対す
るタイムリーな防護を行う行動を開始するのに必要な、
互いに関連した熱除去ファン、ダンパ、ダクトおよび制
御装置も含む。この系への電力供給があれば、オフサイ
ト電力が失われている間も中断のない運転が可能であ
る。

【０００４】ＬＯＣＡのような原子炉の異常状態の間、
炉スクラム（緊急停止）をかけて、原子炉からの発電を
停止する。しかし、炉心の核分裂生成物の崩壊熱のた
め、蒸気発生は低速で継続する。そして、炉圧力容器か
ら格納容器内の水プールへの蒸気のブローダウンによ
り、格納容器が加熱される。事故後の最初の数日間は格
納容器を通しての熱伝達はほとんどない。なぜなら、格
納容器の壁は代表的には、熱伝導率の低いコンクリート
の厚さ約２ｍの壁であるからである。したがって、いく
つかの普通の追加系を設けて、格納容器内部から熱を適
当に除去し、容器内の温度と圧力が不当に高まるのを防
止する。

【０００５】簡易型沸とう水炉（ＳＢＷＲ）の設計を行
う場合、安全に関連した機能を得るためパッシブ（受動
的）な要素を考慮している。パッシブな要素は、その機
能を発揮するのに、交流（ＡＣ）電力のような外部動力
に依存しない要素である。たとえば、ＬＯＣＡに続い
て、炉心から発生する残留熱はゆっくりと格納容器を経
て伝達され、それを囲む建屋領域の温度を押し上げる。
格納容器貫通物を通しての蒸気の漏れから、また蒸気中
に存在すると考えられる核分裂生成物の放射性崩壊から
も、熱発生が起こる。ＳＢＷＲの設計の１例では、この
熱発生に基づく温度の上昇は、事故後数日間は許容範囲
にあり、アクティブな系、たとえばＳＧＴＳや、ＡＣ電
力を用いて炉建屋の必要部分を冷却する代表的な、加
熱、換気および空調（ＨＶＡＣ＝heating, ventilation
and air conditioning ）系を設ける必要がない。それ
より短い時間尺度では、格納容器に隣接する代表的な炉
建屋の部屋に収容された（作動する際に熱を発生する）
普通の機器、たとえば種々の形式の電気モータからも、
熱発生が起こる。

【０００６】しかし、商用施設によっては、ＳＢＷＲ
が、パッシブ要素だけを用いて、安全なプラント運転状
態を維持する能力を数日間以上もつことが望ましいとさ
れている。このようなパッシブな要素としては、炉プラ
ントの許容範囲内の冷却を達成すること、プラントから
の許容レベルを越える放射線漏れを防止することが挙げ
られる。また商用施設によっては、アクティブな安全系
を用いる現行のＢＷＲから得られる最高の能力と同様の
能力が必要とされている。したがって、パッシブな要素
を用いる追加の能力として、周囲空気の昇温を、代表的
には最高で約５５−６５°Ｃに限定することにより機器
の正常作動を保証する時間枠を長くする能力、そしてオ
フサイト放射線または線量漏れを適切に達成できる範囲
でできるだけ低いレベルに減少させる能力が望まれてい
る。

【０００７】

【発明の目的】したがって、この発明の目的は、新規な
改良された原子炉建屋を提供することにある。この発明
の別の目的は、パッシブな冷却およびプラントからの放
射性粒子の放出のパッシブな減少を図る、原子炉建屋お
よびその操作方法を提供することにある。

【０００８】

【発明の概要】この発明の原子炉建屋組立体（以下、建
屋という）は、圧力容器、圧力容器を収容する格納容
器、その格納容器を囲む第１および第２エンクロージャ
を含み、これらのエンクロージャが第１および第２室を
画定する。操作方法としては、新鮮な空気を重力作用に
より下向きに第２室に通し、つぎに新鮮な空気を横向き
に第１エンクロージャをその底部付近で貫通させて、第
１室に導く。つぎに空気を自然浮力により上向きに第１
室内を通して、第１室を冷却すると共に、その中の古い
空気と混ぜ合わせる。つぎに、古い空気を第１室から上
向きに第１エンクロージャの頂部を経て環境に排出す
る。新鮮な空気を取り込む建屋入口を第２エンクロージ
ャの頂部に配置し、古い空気を排出する建屋出口を第１
エンクロージャの頂部に配置し、そして第１および第２
室を選択的に流れ連通関係に連結する移送ダクトを第１
エンクロージャにその底部付近で貫通させて設ける。こ
うして新鮮な空気が第２室を下向きに通過し、移送ダク
トを横向きに通過し、第１室を上向きに通過する自然対
流循環を実現する。

【０００９】

【実施例の説明】この発明の構成を他の目的や効果とと
もにさらに明瞭にするために、以下にその好適な例示の
実施例を添付の図面を参照しながら詳しく説明する。図
１および図２に、この発明の好適な実施例による原子炉
建屋組立体（ビルディングアセンブリ）１０を示す。建
屋１０は、熱を蒸気（スチーム）の形態で発生する普通
の沸とう水型炉心１４を収納する普通の原子炉圧力容器
１２を含む。蒸気を通常通り主蒸気出口ライン１６を通
して圧力容器１２から排出し、一方主蒸気出口ライン１
６は蒸気タービン（図示せず）に適当に連結され、発電
機（図示せず）を駆動して発電所の電力を発生する。

【００１０】普通の格納容器１８が圧力容器１２を完全
に囲み、容器から離間して、水プールおよびその他通常
必要とされる装置用の普通の隔室を提供する。格納容器
１８は、通常通り、破線１８で示すように圧力容器１２
を囲む、適当な厚さの鋼内張りコンクリート壁から形成
するのがよい。普通の水でおおわれたドーム１８ａが上
部格納容器１８の一部を形成し、このドームは取り外す
ことができ、圧力容器１２への接近が可能になる。

【００１１】第１エンクロージャ２０が格納容器１８を
囲み、それから横方向に離間され、両者間に環状第１室
２２を画定する。第１エンクロージャ２０としては、た
とえば、コンクリート壁で格納容器１８を囲むだいたい
正方形のエンクロージャ（包囲体）を形成する形態とす
る。第１室２２には適当な隔壁（図示せず）を設け、作
動中に熱を発生する電気モータなどの安全に関係した機
器２４を含む種々の補助機器を収容する適当な部屋（複
数）を画定する。第１室２２は、安全エンベロープとも
言い換えられる。第１室２２は、安全機器２４を収容す
るだけでなく、格納容器１８を直接包囲し、そこからの
放射線の漏れに対する第１遮蔽体（バリヤ）を構成する
からである。

【００１２】第１エンクロージャ２０は底部２０ｂおよ
びそこより高い位置に頂部２０ａを含み、第１室２２は
垂直に、圧力容器１２の下から圧力容器１２の上まで延
在する。第１室２２は機器を収容するのに必要な適当な
部屋を含んでもよく、たとえば、好適な実施例では第１
室２２が、その底部２０ｂから頂部２０ａまでの連続な
妨害のない流路を提供し、底部と頂部間に空気流が滑ら
かに流れるのを許す。このことは、図１に線図的に示す
ように障害物のない開口を設けるか、種々の高さに妨害
なしの空気流の通過を許す格子状床を設けるか、空気流
の上向き移動を許す適当な普通のダクトを設けることに
よって、達成することができる。

【００１３】第２エンクロージャ２６が第１エンクロー
ジャ２０を囲み、それから横方向に離間され、両者間に
環状第２室２８を画定する。第２エンクロージャ２６
も、第１エンクロージャ２０を囲むだいたい正方形の配
置に成形されたコンクリート壁の形態である。したがっ
て、第２室２８は、たとえば第１エンクロージャ２０を
囲む正方形環状部分の形態となる。

【００１４】第２エンクロージャ２６も同様に底部２６
ｂおよびそこより高い位置に頂部２６ａを含み、第２室
２８は垂直に、圧力容器１２の下から圧力容器１２の上
まで延在し、また第１室２２とほぼ同じ高さまで延在す
る。やはり、第２室２８にも種々の隔壁（図示せず）を
設けて、機器を収容する適当な部屋を形成したり、ある
いは単に第１エンクロージャ２０のまわりへの接近を可
能にする。したがって、第２室２８は回廊と言い換える
こともできる。第１室２２と同様、第２室２８もその頂
部２６ａからその底部２６ｂまで妨害のない空気流路を
形成し、このことは、図１に線図的に示すようにほぼ開
放された第２室２８を設けることにより、達成すること
ができる。同様に、第２室２８内に設ける部屋にはいず
れにも、妨害なしの鉛直方向の空気流の通過を許す格子
状床を設けてもよいし、あるいは、頂部２６ａから底部
２６ｂへの妨害なしの空気流を許す適当なダクトを設け
てもよい。

【００１５】図１に示すこの発明の実施例では、炉建屋
１０の外壁を形成する第３エンクロージャ３０を設け
る。第３エンクロージャ３０も、コンクリート壁の形態
とすればよく、第２エンクロージャ２６を囲み、それか
ら横方向に離間して、両者間に第３の環状室３２を画定
する。第３エンクロージャ３０も本例ではだいたい正方
形の形状を有し、第３室３２が第２エンクロージャ２６
を囲むだいたい正方形の環状部を形成する。第３室３２
には、所望に応じて、図２に示すように適当な隔壁を設
け、種々の部屋を画定することができる。

【００１６】３つのエンクロージャ２０、２６、３０お
よびその内部の部屋のすべてに、通常必要とされるよう
な、アクセスドア、配管および電気配線などのための貫
通穴を必要な数設けることができる。ただし、アクセス
を制限し、自動閉止を含む制御装置を適用して、この発
明の適正な機能を確保するのがよい。格納容器１８およ
び第１、第２および第３エンクロージャ２０、２６およ
び３０の上に、普通の屋根３４が配置され、この屋根３
４は、沸とう水炉を保守管理するのに通常用いるクレー
ン（図示せず）などの普通の機器を収納する、その下側
の構造へのアクセスを可能にする頂部室３６を画定す
る。格納容器１８の上には普通の水プールが配置されて
いる。このようなプールとしては、たとえば、隔離プー
ル水４０を入れた隔離プール３８がある。炉建屋１０に
設けたいくつかのプールは種々の機能を果たすための普
通のプールであり、格納容器１８の上に配置したプール
は、放射線が格納容器１８から上向きに周囲環境４２、
すなわち炉建屋１０を囲む雰囲気に放出されるのを防止
する１つのバリヤ（障壁）を形成し、そして建屋１０の
底部は、放射線が下向きに地中に放出されるのを防止す
るもう１つのバリヤを形成する。

【００１７】この発明によれば、格納容器１８からの放
射線の横方向、すなわち側方への放出を、以下に詳述す
るように少なくとも第１および第２エンクロージャ２０
および２６を放射線バリヤとして設けることにより、軽
減する。しかし、第一に、第１および第２エンクロージ
ャ２０および２６は、たとえば、冷却材喪失事故（ＬＯ
ＣＡ）後に格納容器１８をパッシブ（受動的）に冷却す
るのに有効である。この発明は、所定通りに新鮮な空気
４４を環境４２から炉建屋１０内に導入し、そしてフィ
ルタを通した加熱された古い空気４６を炉建屋１０から
高い位置で排出することにより、冷却と放射線漏れ（す
なわち線量）軽減を達成する。新鮮な空気４４は外部の
周囲温度にあるので、新鮮な空気を導入することによ
り、格納容器１８の外部および第１室２２内の安全装置
２４などの機器を含めて、第１室２２の冷却を行うこと
ができる。第１室２２内の高温の空気をフィルタに通し
てから、高い位置で追い出すのが好ましいので、かかる
空気を放出することは、炉建屋漏洩路を通してのフィル
タなしのグラウンドレベルでの放出に対して、線量が減
少する。

【００１８】具体的には、第１室２２および第２室２８
を設けるのは、格納容器１８および、たとえば、ＬＯＣ
Ａ状態後に作動する熱発生安全装置２４により加熱され
ている第１室２２をパッシブ（受動的）に冷却する方法
を実施するためである。ＬＯＣＡ状態に続いて、格納容
器１８内の蒸気のブローダウン（流出）は格納容器１８
の壁を加熱し、熱をそこを通して第１室２２に運ぶ。安
全装置２４の一部もＬＯＣＡ状態後に熱を発生し、第１
室２２をさらに加熱する。したがって、第１室２２内に
入っている古い空気４６は加熱され、自然対流により上
向きに第１エンクロージャの頂部２０ａに向かって上昇
する。

【００１９】さらに、格納容器１８はできるだけ漏れ防
止となるように設計されているが、それにもかかわらず
格納容器１８内部から第１室２２への若干の漏れが起こ
り、この漏れは放射性粒子を含有すると考えられる。Ｌ
ＯＣＡ後、格納容器１８内の温度および圧力が上昇し、
このことは、図１にＬで示される漏れ通路により示され
るように、格納容器１８の亀裂そしておそらくは格納容
器１８に存在する貫通物を通しての外向きの漏れを勢い
付ける。格納容器１８は、格納容器を経ての漏れを１日
当たり約０．５体積％以下の漏れ率に抑えることによ
り、実質的に耐漏れ性となるように、通常通りに設計す
るのがよい。

【００２０】この漏れからの熱と、格納容器１８を通し
て外向きに第１室２２に運ばれる熱と、第１室２２内の
安全装置２４から発生する熱は、第１室２２内の古い空
気４６を数日間にわたって、たとえば望ましくない高温
まで加熱することになる。したがって、第１室２２の冷
却が必要になる。この発明の１つの目的によれば、第１
室２２を冷却する方法として、第２エンクロージャ２６
の外側の環境４２からの新鮮な空気４４を重力作用によ
り第２室２８を通して下向きに案内し、ついでその新鮮
な空気４４を第２室２８から底部２０ｂ付近で第１エン
クロージャ２０を通して横方向に案内し、第１室２２に
その底部で導入する。この冷却方法ではさらに、新鮮な
空気４４を自然対流の浮力により第１室２２を通して上
向きに案内し、これにより安全装置２４および格納容器
１８の外壁を含めた第１室２２を冷却し、そしてその新
鮮な空気４４を第１室２２内の古い空気４６と混ぜ合わ
せる。したがって、新鮮な空気４４は第１室２２内の高
温により加熱され、その内部の古い空気４６と混ざり、
そして自然に上昇する。冷たい空気の密度は熱い空気の
密度より大きいので、冷たい新鮮な空気４４は第２室２
８内を重力作用により降下し、そして比較的熱い古い空
気４６は第１室２２内で上昇し、こうして空気の自然対
流循環が生じる。この発明にしたがってこの自然循環を
利用して、なんらのアクティブ手段、たとえば外部から
動力供給を受ける駆動用ファンを必要とせずに、第１室
２２のパッシブ（受動的）な冷却を達成する。この冷却
方法ではさらに、加熱された古い空気４６を第１室２２
から排出する。ここでの加熱された古い空気４６は、も
はや新鮮ではない以前に新鮮であった空気４４がそれに
混ざっている。その古い空気４６を第１室２２から上向
きに、第１エンクロージャの頂部２０ａを通して環境４
２に排出する。この冷却方法ではさらに、以下に詳述す
るように、炉建屋１０から排出する前に、第１室２２か
ら排出される古い空気４６をフィルタに通し、そこから
放射性粒子を所望の低いレベルまで除去するのが好適で
ある。

【００２１】炉建屋を通しての所望のパッシブ（受動
的）な自然循環流路を実現するために、第２エンクロー
ジャ２６の外側の環境４２から比較的冷たい周囲の新鮮
な空気４４を第２室２８に取り込むための、少なくとも
１つ（所望通りの数）の建屋入口４８を第２エンクロー
ジャの頂部２６ａに配置するのが好ましい。古い空気４
６を第１室２２から環境４２に排出するための、少なく
とも１つの建屋出口５０を第１エンクロージャの頂部２
０ａに配置するのが好ましい。さらに、第１室２２と第
２室２８とを選択的に流れ連通関係につなげて、新鮮な
空気４４を第２室２８から第１室２２に案内するため
の、少なくとも１つ（所望通りの数）の移送ダクト５２
を、底部２０ｂ近くの第１エンクロージャ２０に貫通し
て配置するのが好ましい。

【００２２】第１室２２は格納容器１８にもっとも近
く、第２室２８により絶縁されているので、格納容器の
亀裂や貫通物を通しての蒸気や放射性粒子の漏れのた
め、またたとえばＬＯＣＡ状態後の格納容器１８を通し
ての熱伝導のため、そしてまた、内部の安全装置２４の
作動による熱の放出から、第１室２２は第２室２８より
以上に昇温する。したがって、第１室２２はフィルタ付
きの高い放出点までの最終排出流路の候補として最良で
ある。第１室２２に含まれる古い空気４６は第２室２８
内の空気より相対的に高温であり、したがってより大き
な浮力を持つからである。空気取り込み流路としては第
３室３２より第２室２８が好適である。それは、第２室
２８は体積が小さく、第３室３２により風荷重から保護
され、そして所定の低い漏れ率に構成しやすいからであ
る。

【００２３】第１室２２および第２室２８はこの発明に
したがって空気流路として設けられているので、そこか
らの望ましくない漏れを減らして、そこを通して新鮮な
空気４４および古い空気４６を案内する効率を最高にす
る必要がある。第１、第２および第３エンクロージャ２
０、２６および３０を経ての空気の漏れは、適当な壁形
成材料、たとえばコンクリートまたは金属に、適当なシ
ールを有するアクセスドアを設けたり、またたとえば、
電気配線や配管を適当にシールすることにより、通常の
手段で制御することができる。第１エンクロージャ２０
に１日当たり約２５体積％以下の漏れ率の比較的耐漏れ
性の第１漏れレベルを与えるのが好ましい。この漏れレ
ベルは、代表的な格納容器１８に設定する１日当たり
０．５体積％の漏れよりいちじるしく大きい。第２エン
クロージャ２６は、第１エンクロージャ２０の第１漏れ
レベルより大きい第２漏れレベルをもつように、通常通
りに建造すればよく、たとえば、１日当たり約５０体積
％の漏れ率とすればよい。そして、第３エンクロージャ
３０は、第２エンクロージャ２６の第２漏れレベルより
大きい第３漏れレベルをもつように、通常通りに建造す
ればよく、たとえば、１日当たり約１００体積％の漏れ
率とすればよい。第１エンクロージャ２０および第２エ
ンクロージャ２６を適当に建造すれば、新鮮な空気４４
および古い空気４６をこれらエンクロージャを通して有
意な損失なしに案内することができ、これらエンクロー
ジャを通しての自然対流循環流れを最大にすることがで
きる。所望に応じて、別の実施例では、新鮮な空気４４
を第３室３２に案内し、そこから横方向に１つ以上の適
当な移送ダクト（図示せず）を通して第２室２８に、そ
して第１室２２に案内することができる。

【００２４】自然対流循環流れを最大にするために、建
屋入口４８をできるだけ高い位置、たとえば第２エンク
ロージャの頂部２６ａに配置し、建屋出口５０もできる
だけ高い位置、たとえば第１エンクロージャの頂部２０
ａに配置し、こうして相対的に冷たい高密度の新鮮な空
気４４の重力降下と、加熱された古い空気４６の上向き
の自然浮力とによる駆動力を増加する。移送ダクト５２
をできるだけ低い位置、たとえば第１エンクロージャの
底部２０ｂ付近に配置するのが好ましい。こうすれば、
新鮮な空気４４が重力により第２室２８内を下向きに流
れ、ついで移送ダクト５２を通って第２室２８から横向
きに第１エンクロージャ２０を貫通して第１室２２に流
れ、そして第１室２２内を上向きに流れて第１室２２を
冷却し、古い空気４６と混ざり合い、しかる後、建屋出
口５０から環境４２に排出される。

【００２５】ＬＯＣＡなどの設計基準事故の前と直後
に、第１室２２および第２室２８はだいたい同じ室温に
ある。同じ温度のとき、自然循環駆動力は存在しない。
したがって、好適な実施例では、普通の第１ダンパ５４
の形態の手段を設けて、第１室２２および第２室２８間
の空気流を選択的に阻止したり、許容したりする。第１
ダンパ５４は、たとえば移送ダクト５２内に配置するの
がよく、通常の手段で移送ダクト５２を閉じる位置（破
線で示す）に設定し、そこを通しての流れを阻止し、第
１室２２から第２室２８への古い空気４６の逆流を防止
する。第１室２２内の古い空気４６は加熱され、放射性
漏れを含有する可能性があるので、それが移送ダクト５
２を通って第２室２８に逆流するのを防止するのが望ま
しい。しかし、ひとたび古い空気４６が所定のレベルま
で加熱されその自然対流による上昇が確実になれば、第
１ダンパ５４を通常の手段で開放し（実線で示す）、移
送ダクト５２を経ての流れの阻止を解除し、こうして第
２室２８から移送ダクト５２を経て第１室２２に向かう
妨害のない順方向の流れを許容する。このとき比較的冷
たい新鮮な空気４４は第２室２８内で下向きの駆動力を
生じ、移送ダクト５２を経て第１室２２に向かう順方向
の流れを保証する。別の実施例では、第１ダンパ５４
を、５４ａで示すように、建屋入口４８内の適当な位置
に設置することもできる（ダンパの開放位置を実線で、
閉止位置を破線で示す）。

【００２６】第１ダンパ５４は、図示したフラッパ型弁
を含めて任意の通常の形態をとることができ、蓄えられ
た原動力、たとえばアキュムレータからの空気圧または
電池からの直流電流、あるいは得られるならＡＣ電力を
用いて、通常の手段で自動的に開放することができ、あ
るいは必要なら手動で開放することができる。第１ダン
パは常閉であり、たとえばＬＯＣＡ後に１度だけ開い
て、移送ダクト５２を通しての自然循環を許容すること
が必要である。もちろん、第１室２２と第２室２８との
間のドアその他のアクセス穴は平常時は閉じておいて、
第１室２２と第２室２８を通る主要流路が、そこを通し
ての新鮮な空気４４および古い空気４６の自然循環を行
う流路となるようにする。

【００２７】第１室２２と第２室２８を通しての自然対
流駆動力をさらに増加するために、普通の細長い排気煙
突５６を屋根３４の上に配置し、古い空気４６をより高
い位置で排出する。図１に示すような排気煙突５６を、
屋根３４の上の建屋出口５０の上にかつ出口５０と流れ
連通関係に配置するのが好ましく、こうして古い空気４
６を第１室２２から上向きに案内し、周囲の環境４２に
排出する。

【００２８】図１に示すように、建屋入口４８には、適
当な入口配管４８ａが第２エンクロージャの頂部２６ａ
から延在し、屋根３４を貫通している。建屋出口５０に
も同様に、普通の出口ダクト５０ａが第１エンクロージ
ャの頂部２０ａから延在し、屋根３４を貫通し、排気煙
突５６と流れ連通している。第２ダンパ５８を出口ダク
ト５０ａに配置してそこを通る流れを選択的に阻止する
か、許容するのがよい。第２ダンパ５８の開放位置を実
線で、閉止位置を破線で示す。第２ダンパ５８は、第１
ダンパ５４に加えて、あるいは第１ダンパの代わりに用
いることができ、古い空気４６が適当に加熱されたとき
所定通りに開き、移送ダクト５２を通しての逆流を生じ
ることなく、排気煙突５６を通して上向きの自然対流を
確保する。

【００２９】したがって、第１室２２および第２室２８
は、新鮮な空気４４を下向きに、古い空気４６を上向き
に自然循環させ、格納容器１８の外壁を含めて第１室２
２をパッシブに冷却するのに有効な流路を構成する。第
１エンクロージャ２０および第２エンクロージャ２６
は、格納容器１８からの放射線漏れに対する追加の遮蔽
体をなし、放射線漏れを受け入れるとともにパッシブ手
段により線量減少を行う第１室２２および第２室２８を
画定する。たとえば、いくつかの室、すなわち室２２、
２８および３２は、ホールドアップ、すなわち放射能漏
れの一時的な閉じ込め（その半減期劣化を促す）によ
り、パッシブな線量減少を行う。さらに、放射性粒子が
室２２、２８および３２内の種々の表面に付着すると
き、パッシブな線量減少が沈着からも起こり、これによ
り炉建屋からの放射性粒子の抜け出しを防止する。さら
に、炉建屋内に含まれるいくつかのプールは、漏れ出る
放射性粒子の希釈を行い、粒子をプール内に捕捉し、そ
の抜け出しを防止する。ホールドアップ、希釈および沈
着は、放射線漏れを減少させるパッシブ技術として従来
から知られているが、３つの室２２、２８および３２
は、体積の増加、表面積の増加および追加の遮蔽体を与
えることで、炉建屋からの放射線漏れのホールドアップ
および沈着による減少をさらに向上する。

【００３０】図３に移ると、この発明ではさらに、上述
した冷たい新鮮な空気４４および熱い古い空気４６の自
然循環だけにより与えられる流れ以上に、建屋出口５０
からの古い空気４６の流れを増加するために、６０で総
称した第１駆動手段を設ける。第１駆動手段６０も、外
部動力を必要としないパッシブな手段であるのが好まし
く、たとえば、ＬＯＣＡ状態の後に、炉建屋内で得られ
るエネルギーだけを用いて作動できるのがよい。図３に
示した実施例では、第１駆動手段６０は、隔離水４０の
入った隔離プール３８を含み、普通の熱交換器の形態の
隔離凝縮器（コンデンサ）６２が隔離水４０の水面下の
隔離プール３８内に配置されている。隔離凝縮器６２
は、圧力容器１２と流れ連通関係で通常の手段で連結さ
れており、圧力容器１２から入口配管６６を通して一次
蒸気６４を受け取る。この一次空気６４は隔離凝縮器６
２内で隔離水４０により冷却され、一方隔離水４０はそ
れにより加熱され、二次蒸気６８を発生する。一次蒸気
６４は放射性であるが、隔離凝縮器６２および隔離水４
０は放射能を取りこむのに有効であるので、二次蒸気６
８は放射能が低いかゼロである。普通の出口配管７０で
凝縮した一次蒸気６４を液体として圧力容器１２に戻
す。

【００３１】第１駆動手段６０はさらに、隔離プール３
８と排気煙突５６との間に流れ連通関係で配置された普
通の供給配管７２を含み、これにより二次蒸気６８を排
気煙突５６に案内し、排気煙突５６内に余分な熱を放出
し、こうして古い空気４６を第１室２２から建屋出口５
０を通して吸込むとともに、古い空気４６を排気煙突５
６を通して上向きに駆動する。したがって、隔離水４０
から生成した二次蒸気６８を用いて、古い空気４６を出
口ダクト５０ａから吸込む排気煙突５６内の対流による
力を増加することができる。このことは、熱を二次蒸気
６８から排気煙突５６内にある空気に伝えることによっ
て行われ、これにより空気を加熱しそれを上昇させる。
図３に示すように、二次蒸気６８を直接排気煙突５６の
底部に導入することができ、そこで二次蒸気６８は、第
１室２２からの古い空気４６を加熱し、古い空気４６を
第１室２２から引き上げながら、上昇する。

【００３２】図４に示す別の実施例では、第１駆動手段
６０はさらに、普通の熱交換器７４を含む。この熱交換
器７４は、排気煙突５６の基部内で煙突の下に、建屋出
口５０および供給配管７２両方と流れ連通関係で配置さ
れ、排気煙突５６からの排出前に二次蒸気６８により古
い空気４６をさらに加熱し、古い空気４６を第１室２２
から吸込むように作動する。出口ダクト５０ａは、古い
空気４６が熱交換器７４の内部で二次蒸気６８により加
熱されるように、通常通りに熱交換器７４に連結され、
そして加熱された古い空気４６は熱交換器７４から立て
筒７６を通して排出される。立て筒７６は排気煙突５６
内を上向きに延在し、二次蒸気６８を排気煙突５６より
上で環境４２に排出する。図３および図４に示す実施例
いずれでも、普通の凝縮液戻し配管７８で二次蒸気６８
からの凝縮物を隔離プール３８に戻す。

【００３３】図５は排気煙突５６の別の実施例を示す。
本例の煙突５６はエダクタの形態で、建屋出口５０から
古い空気４６を、二次蒸気６８から熱を受け取る基部５
６ａを有する。煙突５６は、基部５６ａと流れ連通した
流れ面積の小さいスロート５６ｂと、スロート５６ｂと
流れ連通したスロート５６ｂより流れ面積の大きい出口
頂部５６ｃとを含む。エダクタは、たとえば、圧力容器
１２内部の水の循環を増すものとして、従来から知られ
ている。エダクタは、通常、駆動流体、たとえば二次蒸
気６８からの運動エネルギーを被駆動流体、たとえば古
い空気４６に伝達することによって、被駆動流体をエダ
クタを通して吸引する作用をなす。図５に示す実施例で
は、立て筒７６の出口７６ａは普通のノズルの形態とな
っており、この出口７６ａは二次蒸気６８の圧力を制御
する作用をなし、そこから排出される二次蒸気６８の運
動エネルギーを増加する。この運動エネルギーはこの
後、スロート５６ｂの上流で二次蒸気と古い空気が混ざ
るところで、古い空気４６に伝達される。そしてその後
混合物はスロート５６ｂから出口頂部５６ｃに拡散さ
れ、環境４２に排出される。最適な性能を得るために、
煙突５６は所望に応じて１つ以上のエダクタから構成す
る。さらに、第１室２２および第２室２８が構成する循
環流路は、排気煙突５６から排出する前に古い空気４６
から放射性粒子を除去する、古い空気４６のパッシブな
フィルタ作用も可能にする。古い空気４６と共に炉建屋
から排出される放射性粒子を減らすために、普通のフィ
ルタ８０を適当な位置、たとえば図５の実施例に示すよ
うに排気煙突５６の基部内に設けることができる。古い
空気４６を、第１室２２からの排出後、かつ排気煙突５
６を通しての環境４２への排出前に、ろ過して、第１室
２２を通る流れを妨害のない流れとするのが望ましい。
したがって、フィルタ８０は建屋出口５０と排気煙突５
６との間に流れ連通関係で配置し、こうして排気煙突５
６からの排出前に古い空気４６から放射性粒子を取り除
くのが好ましい。フィルタ８０は、放射性粒子を古い空
気４６から除去する普通の活性炭フィルタとすればよ
く、熱交換器７４から加熱された古い空気４６を受け取
るように、熱交換器７４と流れ連通関係に配置し、フィ
ルタ８０の作動効率を高めるのがよい。図５に示すよう
に、古い空気４６を熱交換器７４の一方の回路に通し、
そこで古い空気４６を、熱交換器の他方の回路を流通す
る二次蒸気６８により加熱する。その後加熱された古い
空気４６をフィルタ８０に通して放射性粒子を古い空気
４６から除去し、そして清浄になった古い空気４６を排
気煙突５６から排出する。二次蒸気６８を古い空気４６
とは独立に熱交換器７４に通すので、古い空気４６は比
較的乾燥状態に留まり、それでフィルタ８０に普通の活
性炭を用いても効果的なろ過を行える。しかし、古い空
気４６の湿気が高い場合には、フィルタ８０に別の普通
の材料、たとえば銀ゼオライトを使用すればよい。

【００３４】フィルタ８０はその前後で圧力降下を生じ
るので、新鮮な空気４４および古い空気４６をそれぞれ
第２室２８および第１室２２を通して循環させるのに、
また古い空気４６をフィルタ８０を通してそして排気煙
突５６を通して環境４２に押し出すのに適当な駆動力を
確実に得るために、たとえば、図５に示すエダクタ５６
を含む第１駆動手段６０が好ましい。

【００３５】古い空気４６を第１室２２から吸込む駆動
力を適用する別の手段として、図６に示すような第２駆
動手段８２を追加使用して、建屋出口５０から排気煙突
５６を通して流れる古い空気４６の流れを増加すること
ができる。図示例での第２駆動手段８２では、普通のポ
ンプまたはファン８４を、建屋出口配管５０ａの内部に
流れ連通関係で配置し、古い空気４６を第１室２２から
排気煙突５６に圧送する。普通の蒸気タービン８６をフ
ァン８４に作動連結し、これによりファン８４を回転し
て出口配管５０ａを通して古い空気４６を駆動する。フ
ァン８４に動力を与えるのに蒸気タービン８６が好まし
いのは、蒸気タービンはその原動力を得るのに隔離プー
ル３８からの二次蒸気６８を使用でき、これにより外部
動力供給の必要なしに、パッシブな作動を実現できるか
らである。蒸気タービン８６を、隔離プール３８と排気
煙突５６との間に流れ連通関係で、かつ供給配管７２内
に直列流れにて配置するのが好ましく、最初にタービン
８６にパワーを与える二次蒸気６８を隔離プール３８か
ら受け取るようにする。その後、二次蒸気６８はタービ
ン８６から排出され、供給配管７２内を引き続き流れ、
排気煙突５６内の熱交換器７４に向かう。タービン８６
には戻し配管７８に連結した凝縮物戻しラインがあり、
凝縮液を隔離プール３８に戻す。隔離プール３８を大気
圧以上に加圧して、タービン８６内でのそのような凝縮
を制限するのがよく、炉から崩壊熱を除去する本来の機
能とも一致する。

【００３６】図６に示す実施例では、新鮮な空気４４お
よび古い空気４６（図１参照）をそれぞれ第２室２８お
よび第１室２２を通して導く駆動力を、第一に、冷たい
新鮮な空気４４と熱い古い空気４６との密度の差による
自然対流によって、第二に、熱交換器７４内の古い空気
４６を加熱してその自然対流浮力を増加する第１駆動手
段６０によって、そして第三に、古い空気４６をファン
８４を通して排気煙突５６の基部に位置する熱交換器７
４に圧送する第２駆動手段８２によって、得ている。こ
のようにして、新鮮な空気４４および古い空気４６を、
炉建屋を通して、排気煙突５６を通して上向きにかつフ
ィルタ８０での圧力降下（損失）に打ち勝って、圧送す
る大きな駆動力を得ている。もちろん、新鮮な空気４４
を炉建屋に通して第１室２２を冷却する、上述した種々
の構成のいずれかを単独であるいは組み合わせて用いる
ことにより、また二次的に、排気煙突５６からの排出前
に古い空気４６から放射性粒子を除去するフィルタ８０
を設けることにより、この発明の種々の実施例が得られ
る。

【００３７】すべての実施例において、このシステムの
パッシブ機能を損なうことなく、普通のＡＣ電力で駆動
される追加のファンまたは送風機（図示せず）を、古い
空気４６を抜き去る上述した流路に直列または並列に配
列することができる。このようなファンまたは送風機
は、ＡＣ電力が得られるときに平常の駆動力を発揮し、
隔離プール３８からの蒸気の放出を阻止するために隔離
プール３８を常時冷却する装置を付勢するのに用いるの
と同じＡＣ電源から付勢するのが好ましい。炉および格
納容器の隔離と同時にこの機能を果たすためのＡＣ電源
がすべて失われると、隔離プール３８が沸とうし、ここ
に記載した炉建屋およびシステムがパッシブな炉建屋の
冷却および線量減少という機能を果たす。

【００３８】以上、この発明の好適な実施例と考えられ
るものを説明したが、当業者にはここでの教示内容から
この発明の種々の変更が明らかである。このような変更
例もこの発明の要旨の範囲内に入る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例による炉建屋のたて断面図
である。

【図２】図１の２−２線方向に見た炉建屋の横断面図で
ある。

【図３】この発明の第２実施例による炉建屋の一部を示
すたて断面図である。

【図４】この発明の第３実施例による炉建屋の一部を示
す断面図である。

【図５】この発明の第４実施例による炉建屋の一部を示
す断面図である。

【図６】この発明の第５実施例による炉建屋の一部を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０ 建屋 １２ 圧力容器 １８ 格納容器 ２０ 第１エンクロージャ ２２ 第１室 ２６ 第２エンクロージャ ２８ 第２室 ４４ 新鮮な空気 ４６ 古い空気 ４８ 建屋入口 ５０ 建屋出口 ５２ 移送ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハロルド・アラン・ケアウエイ アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ホセ、ベルダー・ドライブ、1047番 (72)発明者 リ・チ・スー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サラ トガ、バイア・グランデ・コート、13241 番

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱を発生する原子炉圧力容器（１２）
   と、 前記圧力容器（１２）を包囲する格納容器（１８）と、 前記格納容器（１８）を囲むと共に該格納容器から横方
   向に離間していて、該格納容器との間に第１室（２２）
   を画定し、かつ頂部（２０ａ）および底部（２０ｂ）を
   有する第１エンクロージャ（２０）と、 前記第１エンクロージャ（２０）を囲むと共に該第１エ
   ンクロージャから横方向に離間していて、該第１エンク
   ロージャとの間に第２室（２８）を画定し、かつ頂部
   （２６ａ）および底部（２６ｂ）を有する第２エンクロ
   ージャ（２６）と、 前記第２エンクロージャ（２６）の外から新鮮な空気
   （４４）を第２室（２８）に取り込む建屋入口（４８）
   と、 前記第１室（２２）から古い空気（４６）を排出する建
   屋出口（５０）と、 前記第１エンクロージャ（２０）を貫通して配置され、
   前記第１室（２２）と第２室（２８）とを流れ連通関係
   に選択的に連結する移送ダクト（５２）とを備え、 前記建屋入口（４８）が前記第２エンクロージャの頂部
   （２６ａ）に配置され、前記建屋出口（５０）が前記第
   １エンクロージャの頂部（２０ａ）に配置され、前記移
   送ダクト（５２）が前記第１エンクロージャの底部（２
   ０ｂ）近くに配置されていることにより、新鮮な空気
   （４４）が重力作用により前記第２室（２８）内を下向
   きに流れ、そして前記移送ダクト（５２）を通って前記
   第１室（２２）中へ流れて、第１室（２２）を冷却し、
   古い空気（４６）が自然浮力により上向きに流れ、前記
   建屋出口（５０）を通って第１室（２２）から排出され
   ることを特徴とする原子炉建屋（１０）。
2. 【請求項２】 さらに、前記移送ダクト（５２）を通る
   空気流を選択的に阻止または許容する手段（５４）を備
   え、これにより前記第１室（２２）から第２室（２８）
   への移送ダクト（５２）を通しての空気の逆流を防止す
   るとともに、前記第２室（２８）から第１室（２２）へ
   の移送ダクト（５２）を通しての空気の順方向流れを許
   容する請求項１に記載の原子炉建屋。
3. 【請求項３】 さらに、前記建屋出口（５０）の上に、
   同出口と流れ連通関係で配置された排気煙突（５６）を
   備え、この煙突により古い空気（４６）を前記第１室
   （２２）から上向きに案内して、周囲環境（４２）に排
   出する請求項２に記載の原子炉建屋。
4. 【請求項４】 さらに、前記建屋出口（５０）からの古
   い空気（４６）の流れを増加する第１駆動手段（６０）
   を含む請求項３に記載の原子炉建屋。
5. 【請求項５】 前記第１駆動手段（６０）が受動的駆動
   手段であって、 隔離水（４０）の入った隔離プール（３８）と、 前記隔離プール（３８）内に配置され、前記圧力容器
   （１２）と流れ連通関係で連結され、圧力容器（１２）
   から一次蒸気（６４）を受け取って、内部で一次蒸気
   （６４）を冷却すると共に、隔離水（４０）を加熱して
   二次蒸気（６８）を発生する隔離凝縮器（６２）と、 前記隔離プール（３８）および前記排気煙突（５６）間
   に流れ連通関係で配置され、二次蒸気（６８）を前記排
   気煙突（５６）に導く供給配管（７２）とを含み、二次
   蒸気の熱を排気煙突（５６）内に放出し、こうして古い
   空気（４６）を前記第１室（２２）から吸込むとともに
   古い空気（４６）を前記排気煙突（５６）を通して上向
   きに駆動する請求項４に記載の原子炉建屋。
6. 【請求項６】 前記排気煙突（５６）が、 前記建屋出口（５０）から古い空気（４６）を受け取る
   と共に、二次蒸気（６８）から熱を受け取る基部（５６
   ａ）と、 前記基部（５６ａ）と流れ連通関係に配置された流れ面
   積の小さいスロート（５６ｂ）と、 前記スロート（５６ｂ）と流れ連通関係に配置され、前
   記スロート（５６ｂ）より流れ面積の大きい頂部（５６
   ｃ）とを有するエダクタの形態である請求項５に記載の
   原子炉建屋。
7. 【請求項７】 前記第１駆動手段（６０）がさらに、前
   記排気煙突（５６）の下側にかつ前記建屋出口（５０）
   および前記供給配管（７２）両方と流れ連通関係に配置
   された熱交換器（７４）を含み、この熱交換器（７４）
   が、排気煙突（５６）からの排出前に古い空気（４６）
   を二次蒸気（６８）でさらに加熱して、古い空気（４
   ６）を前記第１室（２２）から吸込む作動をなす請求項
   ５に記載の原子炉建屋。
8. 【請求項８】 さらに、前記建屋出口（５０）および前
   記排気煙突（５６）間に流れ連通関係で配置され、排気
   煙突（５６）からの排出前に古い空気（４６）から放射
   性粒子を除去するフィルタ（８０）を含む請求項７に記
   載の原子炉建屋。
9. 【請求項９】 前記フィルタ（８０）が前記熱交換器
   （７４）と流れ連通関係に配置され、熱交換器（７４）
   から古い空気（４６）を受け取り、それによりフィルタ
   （８０）が加熱される請求項８に記載の原子炉建屋。
10. 【請求項１０】 さらに、前記建屋出口（５０）からの
    古い空気（４６）の流れを駆動する第２駆動手段（８
    ２）を含み、この第２駆動手段（８２）が、 前記建屋出口（５０）および前記排気煙突（５６）間に
    流れ連通関係で連結された建屋出口配管（５０ａ）と、 この建屋出口配管（５０ａ）内に流れ連通関係に配置さ
    れたファン（８４）と、 このファン（８４）に作動連結され、ファン（８４）を
    回転して古い空気（４６）を前記建屋出口配管（５０
    ａ）を通して前記排気煙突（５６）に駆動する蒸気ター
    ビン（８６）とを含む請求項９に記載の原子炉建屋。
11. 【請求項１１】 前記蒸気タービン（８６）が前記隔離
    プール（３８）および前記排気煙突（５６）間に流れ連
    通関係に配置され、蒸気タービン（８６）はまず前記隔
    離プール（３８）からタービン動力供給用の二次蒸気
    （６８）を受け取り、その後二次蒸気（６８）をタービ
    ン（８６）から前記排気煙突（５６）に排出する請求項
    １０に記載の原子炉建屋。
12. 【請求項１２】 さらに、前記建屋出口（５０）からの
    古い空気（４６）の流れをさらに増加する第２駆動手段
    （８２）を含み、この第２駆動手段（８２）が、 前記建屋出口（５０）および前記排気煙突（５６）間に
    流れ連通関係で連結された建屋出口配管（５０ａ）と、 この建屋出口配管（５０ａ）内に流れ連通関係に配置さ
    れたファン（８４）と、 このファン（８４）に作動連結され、ファン（８４）を
    回転して古い空気（４６）を前記建屋出口配管（５０
    ａ）を通して前記排気煙突（５６）に駆動する蒸気ター
    ビン（８６）とを含み、 前記蒸気タービン（８６）が前記隔離プール（３８）お
    よび前記排気煙突（５６）間に流れ連通関係に配置さ
    れ、蒸気タービン（８６）はまず前記隔離プール（３
    ８）からタービン動力供給用の二次蒸気（６８）を受け
    取り、その後二次蒸気（６８）をタービン（８６）から
    前記排気煙突（５６）に排出する請求項５に記載の原子
    炉建屋。
13. 【請求項１３】 熱を発生する原子炉圧力容器（１２）
    と、 前記圧力容器（１２）を包囲する格納容器（１８）と、 前記格納容器（１８）を囲むと共に、該格納容器から横
    方向に離間していて、該格納容器との間に第１室（２
    ２）を画定し、かつ頂部（２０ａ）および底部（２０
    ｂ）を有する第１エンクロージャ（２０）と、 前記第１エンクロージャ（２０）を囲むと共に該第１の
    エンクロージャから横方向に離間していて、該第１のエ
    ンクロージャとの間に第２室（２８）を画定し、かつ頂
    部（２６ａ）および底部（２６ｂ）を有する第２エンク
    ロージャ（２６）とを備える原子炉建屋（１０）で、前
    記第１室（２２）を冷却する方法において、 前記第２エンクロージャ（２６）の外から新鮮な空気
    （４４）を重力作用により下向きに前記第２室（２８）
    に通し、 新鮮な空気（４４）を前記第２室（２８）から横向きに
    第１エンクロージャ（２０）をその底部（２０ｂ）付近
    で貫通させて、前記第１室（２２）に導き、 新鮮な空気（４４）を自然浮力により上向きに前記第１
    室（２２）に通して、前記第１室（２２）を冷却すると
    共に、第１室（２２）内の古い空気（４６）と混ぜ合わ
    せ、 古い空気（４６）を前記第１室（２２）から上向きに前
    記第１エンクロージャの頂部（２０ａ）を経て排出する
    各段階を含む第１室（２２）の冷却方法。
14. 【請求項１４】 さらに、前記第１室（２２）から排出
    される古い空気（４６）をろ過して、前記原子炉建屋
    （１０）からの排出前に古い空気（４６）から放射性粒
    子を除去するろ過段階を含む請求項１３に記載の方法。