JPS63235896A - 原子炉格納容器の空気調和装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子力発電所の原子炉格納容器の空気調和装置
に係り、特に原子格納容器内の温度分布を均一化するに
好適な空気調和装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の沸騰水型原子力発電所の原子炉格納容器の空気調
和装置を第１１図に示す。１は原子炉の格納容器、２は
原子炉を内蔵する圧力容器、３は圧力容器からの放射線
を遮蔽する生体遮蔽壁、８は送風機、９は冷却器で空気
調和装置の構成機器である。

圧力容器２には給水系、主蒸気系、再循環系等の配管が
接続され、これらの配管及び圧力容器２から放出される
熱により、格納容器１内の雰囲気温度は上昇する。格納
容器１内の雰囲気温度を制御するために、給・排気用ダ
クト５．冷却器９及び送風機８を設けている。第１１図
に示す空調系統は２種類に分かれている。その−は原子
炉の格納容器１上部の空気（厳密には窒素であるが、以
下空気と略す）を排気ロアより吸込み、原子炉の格納容
器１下部に設けた冷却器９で冷却後、原子炉の格納容器
１下部の吹出口６より吹出す。この場合、吹出口６は、
生体遮蔽壁３と圧力容器２間、ペデスタル部４．生体遮
蔽壁３と原子炉の格納容器１間にそれぞれ設けている。

他の−は、給気口６、排気ロア、冷却器９及び送風機８
を格納容器１上部に設け、格納容器１上部の雰囲気の温
度を制御する。第１１図の方式では、冷却器９と送風機
８は、・格納容器１上部に各３台（内１台は予備）。

格納容器１下部に各３台（内１台は予備）設置しており
、それに対応したダクトが配置されている。

なお、この種の装置として関連するものに、例えば特開
昭５７−１４７９６号、特開昭５４−７１２９１号公報
が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、格納容器内の発熱源が高さ方向の中
央部に集中し、このため格納容器下部には温度が低くか
つ雰囲気が停滞する領域が生じゃすく、格納容器内の雰
囲気に温度差が発生する。

格納容器内の雰囲気温度が下り過ぎると、配管表面に結
露を生じ、配管の大気腐食が発生する恐れがある。

また、従来技術では、格納容器雰囲気全体の温度を制御
するため、冷却器９．送風−機８の容量の大型化、ダク
ト物量が多くならざるを得ず１合理化の観点についての
配慮がされておらず、コストの点で問題があった。

本発明の目的は、格納容器内の雰囲気温度を均一化し、
かつ冷却器の容量の低減、ダクト物量の低減等空気調和
装置の合理化を達成することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、上下方向に互いに間隔をあけて配置され
た風道であって、上部に配置された風道は下方に開いた
開口を有し、下部に配置された風道は上方に開いた開口
を有する風道と、該風道に接続し、一方の風道に給気用
気体を供給し、他方の風道から排気を吸引する流路と前
記一方の風道から排気を吸引し、前記他方の風道に給気
用気体を供給する流路とを有し、前記両流路を互いに切
換える給排気切換装置と、該給排気切換装置に接続し、
給気を供給し排気を吸引する給排気装置とを備えた原子
炉格納容器の空気調和装置によって解決される。

〔作用〕

原子炉格納容器内の圧力容器周りの配管等の上下に配置
された風道間で、上部風道の下方に開いた開口から給気
を吐出し、下部風道の上方に開いた開口から排気を吸入
することにより、また給排気切換装置を切換えて下部風
道の上方に開いた開口より給気を吐出し、上部風道の下
方に開いた開口から排気を吸入することにより、また上
記の給排気切換を交互に行うことにより、上下に配置さ
れた風道間の配管等からの熱は給気によって冷却され、
排気によって除去されるので、この熱が周囲の雰囲気に
拡散する範囲が少なくなり、かつ気体が攪拌されるので
上下風道間の温度が均一化する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第１０図を用いて説
明する。

第１図において、１０は給・排気兼用ダクト。

響 １１は給・排気切換器を示す。本実施例では２系統の空
気調和装置で構成し、各系統にはそれぞれ冷却器９．送
風機８．給・排切換器１１及び給・排気兼用ダクト１０
を設けている。給・排気兼用ダクト１ｏは圧力容器２の
外側にある生体遮蔽壁３の周囲にらせん状に設置されて
いる。

給・排気兼用ダクト１０からペデスタル部４゜圧力容器
２と生体遮′ｔｉ壁３との間隙部、格納容器１最上部へ
それぞれ分岐したダクトを設けている。

給・排気兼用ダクトＩＯは二つの風道を有し。

運転モードに応じてこれらの風道が給気用、排気用にそ
れぞれ切換ねる。送風機８及び冷却器９と、これらの風
道との切換えは、給・排気切換器１１により行う。

第２図は、第１図の部分拡大図である。給・排気兼用ダ
クト１０は、生体遮！！！２壁３の周囲にらせん状配置
となっており、第２図で、上下となる給・排気兼用ダク
ト１０を拡大して示したものである。第２図において、
下側に示されている給・排気兼用ダクト１０の右奥側と
、上側に示されている給・排気兼用ダクト１０の左側手
前の部分とは生体遮蔽壁３を一周してつながっている。

給・排気兼用ダクト１０は、第２図に示すように上部ダ
クト１０ｕと下部ダクト１０Ｑから成り、両者の中間に
設けた仕切板１２は断熱材で構成している。

上部ダクト１０ｕ及び下部ダクト１０Ｑにはそれぞれ開
口部を設けており、運転モードに応じて風は各開口部で
給排気する。運転モードを運転モード！と運転モードＨ
の２種類とする。運転モードＩでは上部ダクト１０ｕを
給気専用、下部ダクト１０Ｑを排気専用とする。運転モ
ード■では逆に上部ダクト１０ｕを排気専用、下部ダク
ト１０Ｑを給専用とする。運転モードＩでは第２図の実
線の矢印で示すように風は上部ダクト１０ｕから格納容
器１上方に向って吹出し、格納容器１内の風は下部ダク
ト１０Ｑに排気される。すなわち格納容器１下側の給・
排気兼用ダクト」Ｏの上部ダクト１０ｕから吹出された
片は、格納容器１上側の給・排気兼用ダクト１０の下部
ダクト１０Ｑに排気される。運転モード■では、第２図
の点線で示すように、格納容器１上側の給・排気兼用ダ
クト１０下部ダクト１０Ｑから吹き出された風は、格納
容器１下側の給・排気兼用ダクト１０の上部ダクト１０
ｕに排気される。

第３図及び第４図は、給・排気兼用ダクト１０と配管１
３発熱部との位置関係を示したものである。第３図は、
給・排気兼用ダクト１ｏを配管１３発熱部の比較的発熱
密度の高い位置、第３図では垂直直管部の上方に設けた
場合を示す。配管１３は原子炉の圧力容器２と接続して
おり、高温水のため配管表面は発熱する。配管１３の上
・下位置に配置した給・排気ダクト１０はらせん状に配
置したダクトの一部の垂直断面を示し、配管１３上側の
給・排気兼用ダクト１０の上部ダクト１０ｕと、配管１
３下側の給・排気兼用ダクト１０の上部ダクト１０ｕは
連続した同一風道である。第３図では、（ａ）を運転モ
ードＩとし。

（ｂ）を運転モード■とする。（ａ）の運転モード■で
は、配管１３下側に設けた給・排気兼用ダクト１０の上
部ダクト１０ｕから冷風が給気され、配管１３表面から
の熱を除去後、温風となり、配管１３上側に設けた給・
排気兼用ダクト１０の下部ダクトＬＯｕに排気される。

（ｂ）の運転モード■では、配管１３上側に設けた給・
排気兼用ダクト１０の下部ダクトＩＯＱから冷却が給気
される。この冷風は、運転モード１ではほぼ定常状態と
なった温度分布を乱す効果を有す。このため配管１３付
近の高温空間領域が壊され、熱は流れに伴って四方に分
散し、配管付近の温度分布は均一化される。四方に分散
した温風は、配管１３下側に設けた給・排気兼用ダクト
１０の上部ダクト１０ｕに排気されるか、又は、浮力の
影響により格納容器上上側に上昇する。このように運転
モードＩ、■を交互に繰返せば、配管工３からの局所的
な発熱は近くに設けた給・排気兼用ダクト１０に排出さ
れやすくなり、格納容器１内の雰囲気全体の温度上昇も
減り、局所的な高温領域の発生が少なくなる。

第４図は、給・排気兼用ダクト１０の配置が。

第３図に比べて生体遮蔽３から煎れた場合の例を示す。

給・排気兼用ダクト１０は、第３図に示す給・排気ダク
ト１０を４５度傾け、断熱材の仕切板１２を水平方向に
設け、ダクトを上部ダクト１０ｕと下部ダクト１（ｌに
分けたものである。

配管１３の上側に設けた給・排気兼用ダクト１０の下部
ダクト１０Ｑの開口部、及び配管１３の下側に設けた給
・排気兼用ダクト１０の上部ダクト１０ｕの開口部は、
発熱密度の大きい垂直直管部に向けられている。第４図
でも第３図と同様に運転モードを■から■へ、■から■
へ切換えることにより風の流れを変え、配管１３周囲の
温度を均一にする。

第５図は、運転モード毎のダクト内の風の流れを示した
ものである。１１は給・排気切換器を示し、弁の動作に
より風路を変えるものである。運転モード■では冷却器
９で冷却された風は、送風機８により給・排気切換器１
１を介して給・排気兼用ダクト１０の上部ダクト１０ｕ
に導かれ、その開口部より格納容器内に吹き出される。

一方、格納容器内で暖められた風は、給・排気兼用ダク
ト１０の下部ダクト１ｏＱより排気され、給・排気切換
器１１を経て冷却器９に導かれる。運転モード■では、
給・排気切換器１１が第５図（ｂ）のように動作するこ
とにより、送風機８からの風は給・排気兼用ダクト１０
の上部ダクト１（ｌに導かれ、その開口部より格納容器
１内に吹き出される。給・排気兼用ダクトの上部ダクト
１０ｕは排気として使われ、この排気された風は、上部
ダクト１０ｕにより、給・排気切換器１１を介して冷却
器９に導かれる。このようにして、給・排気切換器１１
により、給・排気兼用ダクト１０の上部ダクト１０ｕ及
び下部ダクト１ｏＱにおける給・排気の使い分けをする
。

第６図は、給・排気兼用ダクト１０からの分岐ダクトの
例を示したものである。給・排気兼用ダクト１０から分
岐したダグ８８部は、第１図で示したペデスタル部４．
生体遮蔽壁３と圧力容器２の間隙部、格納容器１最上部
等へと導かれる。すなわち給・排気兼用ダクト１０の上
部ダクト１０ｕ及び下部ダクト１０ｆｌからそれぞれ分
岐ダクトを設けることにより、前述の空間での給・排気
が達成される。また、給・排気位置が交互に変わること
により、前述の空間部での雰囲気の攪拌ができ、温度分
布の均一化が計れる。

第７図は、給気専用及び排気専用の分岐ダクトの例を示
す。第６図では分岐ダクトは給・排気兼用として示した
が、ここでは給気専用及び排気専用の分岐ダクトの例を
示す。格納容器内では場所によっては給気専用ダクト又
は排気専用ダクトを設けた方が温度分布均一の点から有
利な場合がある。とくに温風が集中しやすい格納容器１
最上部では、排気専用ダクトを設けた方が効果的である
。

第７図では、給気専用分岐部に給気用効止弁１４ｂ。

排気専用分岐部に排気用逆止弁１４ｅを設けることによ
り上記目的を容易に達成できる。給気用効止弁１４ｂ、
排気用逆止弁１４ｅは支点部に板を取付けたものであり
、風圧が動作したとき支点部が回転し、板が動作する簡
単な構造のものであり、一般によく使用されるものであ
る。

第８図は従来例と本実施例による格納容器の高さ方向に
おける無次元温度分布の比較を示したものである。本実
施例の温度分布の変動は、給・排気兼用ダクトの設置位
置の影響によるものである。

第９図は、第８図の格納容器の高さ方向の温度分布を制
御するためのブロックを示した図である。

１７ｄ１〜ｄｎ、ｕｌ〜ｕｎは二つの入力信号の差が正
のときのみ出力を出すコンパレータ、１９は一定時間間
隔毎にパルス信号を発生するパルス発振器、２１はＴフ
リップフロップを示す。給・排気切換器駆動装置２２は
、例えば、モータと減速機の組合せを使用し、このモー
タはフリップフロップの出力Ｑが「１」のとき正転し、
フリップフロップ２１の出力可が「１」のとき反転動作
するものとする。給・排気切換器１１１，１１２は、例
えば第５図に示した弁を示し、四方向の風道内の風の流
れを切換えるものであり、給・排気切換器駆動装置２２
のモータの正・反転に応じて動作するものとする。例え
ば、給・排気切換器１１１゜１１２の正転動作は、第５
図の運転モード■からＨに移るときの動作を仮定し、反
転動作は、運転モード■からＩに移る動作とする。格納
容器１内に設けた温度検出器１５１，１５ｚ・・・・・
・１５ｎのうち１個以上の温度指示値が下限温度設定器
１６ｄの指示値を超えた場合、その温度検出器１５に対
応するコンパレータ１７の出力がオンとなり、ＯＲ回路
１８の出力がオンになり、パルス発振器１９からのパル
ス信号とのＡＮＤ回路２０によりフリップフロップ２１
が動作し、出力ＱがｒＯＪから「１」に変わる。これに
より給・排気切換器駆動装置２２のモータは正転し、減
速機を介して給・排気切換器１１ｚ　、１１２は第５図
に示すように運転モードＩの状態からＨの状態に切換わ
る。

ＯＲ回路１８の出力がオンのまま、すなわち格納容器１
内の温度が上限設定値と下限設定値の間を外れた場合、
引続きパルス発振器１９から発するパルス信号とのＡＮ
Ｄ回路２０によりフリップフロップ２１の入力にパルス
信号が入力し、フリップフロップ２１の出力Ｑが「１」
からｒＯＪに、出力−〇−がｒＯＪから「１」に変わる
。これにより給排気切換器駆動装置２２のモータは反転
し、減速機を介して給・排気切換器１１１，１１２は第
５図の運転モードＨの状態から■の状態に戻る。

第９図における温度検出器１５１．１５ｚ・・・・・・
１５、は熱電対、下限温度設定器１６ｄ及び上限温度設
定器１６ｕはポテンショメータを用いる。

コンパレータ１７．ＯＲ回路１８．ＡＮＤ回路２０、Ｔ
フリップフロップ２１．パルス発振器１９は市販品を用
いる。給・排気切換器駆動装置２２はモータと減速機の
組合せであり、給・排気切換器１１１＋　１１２は第５
図に示すような弁を用いる。

第１０図は冷却器９．送風機８及び給・排気切換器１１
を格納容器１の外側に配置し、かつ第１図で示した二つ
の空気調和装置をつないだ例を示す。連結弁２３を設け
ることにより冷却器９１゜送風機８１．給・排気切換器
１１１が万一動作不能となっても、第１図で示した別系
統の冷却器９２、送風機８２．給・排気切換器１１２で
バックアップ可能となる。

第１２図にワンステップ先行発明の実施例を示す。２４
は給気口ノズルであり、給・排気兼用ダクト１０の上部
ダクト１０ｕ及び下部ダグｌ−１１１設けたものである
。給気口ノズル２４は近傍の雰囲気温度により先端の開
口面積を変え、雰囲気への風速の大きさを変えるものと
する。雰囲気温度が高い場合には給気口ノズル２４の先
端の開口面積は大きくなり、この給気口ノズル２４先端
からの風量が増し、雰囲気温度が低い場合には逆に風量
が減る。このようにすれば全体に小さな冷却風量でより
効果的に雰囲気温度の均一化が計れる。

本実施例によれば、空調ダクトをらせん状に配置し、か
つ給・排気ダクトを兼用しているので空調ダクトの物量
を少なくすることができる。また配管等の発熱部の上下
空間に給・排気兼用の空調ダクトを配置し、容土・下空
間の空調ダクト間の風の流れを周期的に上側から下側、
下側から上側へと切換えることにより風の流れを変え、
雰囲気の温度空間領域を攪拌する効果があるので雰囲気
の温度分布の均一化が計れる。さらに発熱源の近傍に配
管を設けることにより、温度の周囲への拡散を最小限に
できるので吹出口温度の設定を従来より高くでき、冷却
器の容量を低減できる。

〔発明の効果〕 上下に配された風道の開口間で、一方の開口より気体を
吐出し、他方の開口で該吐出された気体を吸入し、切換
装置により前記他方の開口より気体を吐出し、前記一方
の開口より該吐出された気体を吸入するよう切換え、ま
た該切換を繰返すことにより、上下に配された風道間の
熱は該風道間より外にあまり拡散せず吸入側の風道より
除去され、また上下の風道間の気体は攪拌されるので該
風道間の温度が均一化となる。また上下風道間の熱の拡
散が少ないことにより、風道の吹出口温度を従来の装置
より高くしても上下風道間の温度は従来の装置と同じに
することができるので空気調和装置の冷却器の容量の低
減ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原子炉格納容器内での実施例を示す縦
断面図、第２図〜第４図は第１図の部分拡大図、第５図
〜第７図は風道内の気体の流れを示す風道断面図、第８
図は格納容器内の高さ方向の温度分布を示す図、第９図
は格納容器内温度制御ブロック図、第１０図は風道内の
気体の流れを示す風道断面図、第１１図は原子炉格納容
器内での従来例を示す縦断面図、第１２図はワンステッ
プ先行発明例を示した風道斜視図である。 １・・・格納容器、５・・・ダクト、８・・・送風機、
９・・・冷却器、１１・・・給・排気切換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上下方向に互いに間隔をあけて配置された風道であ
   つて、上部に配置された風道は下方に開いた開口を有し
   、下部に配置された風道は上方に開いた開口を有する風
   道と；該風道に接続し、一方の風道に給気用気体を供給
   し、他方の風道から排気を吸引する流路と前記一方の風
   道から排気を吸引し、前記他方の風道に給気用気体を供
   給する流路とを有し、前記両流路を互いに切換える給排
   気切換装置と；該給排気切換装置に接続し、給気を供給
   し排気を吸引する給排気装置と；を備えたことを特徴と
   する原子炉格納容器の空気調和装置。 ２、前記風道が該風道を仕切板で上下に仕切つて上部風
   道部と下部風道部に分け、該上部風道部には上方に開い
   た開口を設け、該下部風道部には下方に開いた開口を設
   けた二重風道であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ３、前記給排気切換装置が前記両流路を所定の周期で切
   換える制御装置を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の装置。 ４、前記風道が圧力容器周囲の配管群部にらせん状に配
   置された風道であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項から第３項までのいずれかの項に記載の装置。