TW201611036A - 核能發電廠及核反應爐建築內氣體處理系統 - Google Patents
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Abstract
於嚴重事故時，使緊急用氣體處理系統可運轉成核反應爐井內之水發生沸騰而產生的蒸氣不會充滿於運轉床區域，邊就核反應爐建築內之放射性物質作處理邊將核反應爐建築內之氣體放出至環境中，同時可將通過貫通配管並洩露至核反應爐建築之外部的放射性物質以緊急用氣體處理系統作處理。依實施形態，核能發電廠，係具有核反應爐井側壁、核反應爐井底部、核反應爐井上蓋、運轉床、運轉床區域壁、緊急用氣體處理系統、及於嚴重事故時在不將核反應爐井內之氣體放出至運轉床區域內的情形下排氣至外部環境的核反應爐井排氣部。
Description
本發明之實施形態，係關於核能發電廠及其核反應爐建築內氣體處理系統。
就歷來之沸水型核能發電廠的核反應爐建築內氣體處理系統，藉圖8與圖9而說明其該概要。
圖8，係示出稱作改良型沸水型核反應爐(ABWR)之歷來的電廠之例。於圖8，爐心1係收納於核反應爐壓力容器2之內部。核反應爐壓力容器2，係進一步收納於核反應爐貯存容器3之內部。核反應爐貯存容器3之內部，係區分成就核反應爐壓力容器2作收納的乾井4、及濕井5。濕井5，係於內部中貯存抑壓池6，於抑壓池6之上部係形成濕井氣相部7。
核反應爐貯存容器3之空氣，於沸騰型輕水反應爐之情況下，係藉氮作置換而將氧濃度限制為低。核反應爐貯存容器3，係依材質，一般而言分類成鋼製核反應爐貯存容器、鋼筋混凝土製核反應爐貯存容器(RCCV)、及鋼骨構造(SC構造)核反應爐貯存容器
(SCCV)等。於RCCV之情況下，係於內面覆蓋鋼襯。在圖8，係示出在ABWR所使用的RCCV之例。
核反應爐貯存容器3之頂部，係設有鋼製之貯存容器頂蓋8。貯存容器頂蓋8，係以貯存容器頂蓋凸緣9與核反應爐貯存容器3接合，使得在燃料交換時可作卸除。貯存容器頂蓋8之外周部，係稱作核反應爐井10的空間。核反應爐井10，係由就貯存容器頂蓋8之周圍作包圍並朝上延伸的核反應爐井側壁11、連接於核反應爐井側壁11之下端並就核反應爐井側壁11作支撐的核反應爐井底部12、貯存容器頂蓋8、及遮塞13而形成的空間。核反應爐井底部12，係RCCV之情況下係構成核反應爐貯存容器3之一部分，惟鋼製核反應爐貯存容器之情況下係構成就鋼製核反應爐貯存容器之周圍作包圍的遮蔽混凝土之一部分。核反應爐井10之水平剖面係一般而言為圓形，惟亦可為橢圓、多角形等。
於核反應爐井10之上部係設置遮塞13。遮塞13係主要為混凝土製，分成數個之塊體13a。此係為了減輕1個塊體13a的重量之故。遮塞13之功能，係就核反應爐運轉中產生的放射線作遮蔽。為此，塊體13a與塊體13a之接合部係呈階狀，使得放射線不會通過塊體間之間隙13b而洩漏至上部。塊體13a與塊體13a之接合部的間隙13b，係例如1cm程度。為此，核反應爐開始運轉而核反應爐井10內之空氣被暖化而膨脹時，空氣之一部分可通過間隙13b而漏至上部。
接合於核反應爐井側壁11之上端而在核反應
爐井10之外側設有運轉床14。運轉床14之上部，係形成由構成核反應爐建築15之一部分的運轉床區域壁14c覆罩，屬核反應爐建築15內空間之一部分的運轉床區域14a。
於核反應爐壓力容器2係連接著主蒸氣配
管、供水配管等之主要的貫通配管。此等配管，係貫通核反應爐貯存容器3，進一步貫通核反應爐建築15而連接於渦輪機房內之渦輪及主冷凝器(未圖示。)。將此等主蒸氣配管、供水配管等之主要配管匯整成貫通配管16作圖示。
於貫通配管16，係接近於核反應爐貯存容器
3之壁面而設置第1隔離閥(貫通配管隔離閥)17及第2隔離閥(貫通配管隔離閥)18。第1隔離閥17與第2隔離閥18，係雖圖示分別設置於核反應爐貯存容器3之壁面的內部與外部之例，惟有時2閥皆設置於核反應爐貯存容器3之外部。
呈如下設計：發生冷卻材喪失事故等之設計
基準事故，放射性物質放出至核反應爐貯存容器3之內部的情況下，此等隔離閥自動關閉，極力消除放射性物質通過貫通配管16而洩漏至外部的情形。然而，於隔離閥方面存在因設計而定的設計洩漏率，極少部分之放射性物質會洩漏至外部。此外，於核反應爐貯存容器3方面亦定有設計洩漏率(例如，在ABWR之例係0.4%/d)，內部
之放射性物質之極少部分會洩漏至核反應爐建築15內。
於核反應爐建築15內係設計成設有緊急用氣
體處理系統(SGTS：Stand-by Gas Treatment System)19，而就洩漏至核反應爐建築15內的放射性物質與核反應爐建築15內之空氣一起以吸濾器將放射性物質作除去後，主要將被淨化之空氣高處放出於環境中。緊急用氣體處理系統19，係具有分支成多數個的吸氣配管20、排氣扇21、過濾器(過濾器列)22、緊急用氣體處理系統排氣管23、及加熱器60。加熱器60係配置於過濾器列22之上游側。此等以外雖亦具有隔離閥，惟圖示係省略。
於過濾器列22之內部，係收納著填充了活性
炭之木炭濾器，具有以此木炭濾器將碘化銫(CsI)等之放射性物質，以例如大於等於99%之效率作除去的性能。然而，木炭濾器係存在濕氣時性能會劣化。為此需要以加熱器60事前就空氣作加熱而限制濕氣。緊急用氣體處理系統排氣管23係導引於主排氣筒24之內部並可從上端將氣體排出。
緊急用氣體處理系統排氣管23，係在主排氣
筒24之內部朝向上方而延伸，以緊急用氣體處理系統排氣管23與主排氣筒24形成兩層筒狀。
緊急用氣體處理系統19之排氣扇21、加熱器
60、隔離閥，係於動作時需要電源，於設計基準事故時係從緊急用DG25供電。
然而，福島第一發電廠之事故時，係由於地
震及海嘯使得外部電源喪失之同時緊急用DG(柴油引擎發電機)25亦全故障，而完全無法接受交流電源之供應(將如此之狀態稱作全廠斷電(SBO)。)。為此緊急用氣體處理系統19係無法動作。此外，爐心1之冷卻未充分進行而發生爐心熔毀事故。熔毀的爐心燃料之遮蓋管與高溫之水作反應而因金屬水反應產生大量之氫使得超過核反應爐貯存容器3之內部的壓力。
發生如此之嚴重事故時，可預測核反應爐貯
存容器3之冷卻亦變得不充分，核反應爐貯存容器3內之空氣成為高溫，貯存容器頂蓋凸緣9亦有損傷。藉此，可預測氫從貯存容器頂蓋凸緣9洩漏至核反應爐井10，進一步通過遮塞13之間隙13b而洩漏至運轉床區域14a內。
除此之外，可預測貫通配管16之貫通部、艙
口部(未圖示)因高溫而劣化使得氫洩漏至核反應爐建築15之內部，之後此氫因浮力而上升，累積於運轉床區域14a內。於運轉床14之一部分係存在階梯等之開口部(未圖示)，氫係可能通過該處而轉移至運轉床區域14a。可預測之後運轉床區域14a內之氫發生爆炸使得核反應爐建築15損壞。
為了防止如此之情形，採取新的對策：於核
反應爐井10設置供於從外部進行注水用的外部注水配管26，可從消防車27等在嚴重事故時進行注水，就貯存容器頂蓋凸緣9作冷卻。此外，為了可將累積於運轉床區域
14a之氫放出至外部的環境，而採取在核反應爐建築15之上頂部新設置通氫氣設備28的對策。
在以上之說明雖基於ABWR之核反應爐貯存
容器3與核反應爐建築15作了說明，惟此等基本特徵於ABWR以前之歷來的沸水型核反應爐BWR/2、BWR/3、BWR/4、BWR/5亦共通。
接著，藉圖9，而說明關於使用靜態安全系統
的歷來之靜態安全BWR之例。在歷來之靜態安全BWR，係於核反應爐貯存容器3之上部設有蓄積了冷卻水的靜態冷卻系統水池30a、30b。靜態冷卻系統池30a、30b，係多半藉連通配管(未圖示。)而互相連結，冷卻水互相連通。於靜態冷卻系統水池30a、30b之內部，係設有靜態貯存容器冷卻系統熱交換器(PCCSHx)31a及核反應爐隔離時冷卻系統熱交換器(ICHx)31b。PCCSHx31a，係在事故時就放出至核反應爐貯存容器3內的蒸氣作冷卻，使凝結水再度回流至核反應爐貯存容器3內。ICHx31b，係在核反應爐隔離時及事故時就核反應爐壓力容器2內之蒸氣作冷卻，使凝結水再度回流至核反應爐壓力容器2內。
此等PCCSHx31a及ICHx31b就蒸氣作冷卻時所產生之熱，係傳達至靜態冷卻系統水池30a、30b內之冷卻水，經過一定時間時，冷卻水會高溫化而開始沸騰。冷卻水沸騰而產生的蒸氣，係從設於靜態冷卻系統水池30a、30b之上部的排氣口32a、32b放出至外部之環境
中。於排氣口32a、32b之前端，係為了防止從外部之蟲等之侵入而多半設有驅蟲之網(未圖示。)。
靜態冷卻系統水池30a、30b之上部係由運轉
床14覆蓋。於核反應爐井10之內部，係在一般運轉中通常蓄有遮蔽水33。遮蔽水33係具有與遮塞13同等之放射線的遮蔽效果，故遮塞13(圖8參照)係未設置。運轉床14之上部係運轉床區域14a，覆罩運轉床區域14a之上部的核反應爐建築15之部分(運轉床區域壁)係有時如圖示呈圓頂狀。此情況下，將圖8之運轉床區域壁14c稱作運轉床圓頂14b。核反應爐建築15，係多半在運轉床圓頂14b及核反應爐貯存容器3之外部以包圍核反應爐貯存容器3之側壁部的方式而設置。此情況下，係如圖示般運轉床區域14a，係構成從將核反應爐貯存容器3之側壁部作包圍的核反應爐建築15之部分而獨立的空間。
緊急用氣體處理系統19之吸氣配管20係分
歧成多數個，而可從運轉床圓頂14b內側之運轉床區域14a，亦可從其他的核反應爐建築15內吸引空氣。
作為靜態安全BWR之其他例，係將核反應爐
貯存容器3、靜態冷卻系統水池30a、30b、運轉床區域14a收納於與ABWR之核反應爐建築15(圖8參照)相同構造之核反應爐建築的類型者(未圖示)。該情況下靜態冷卻系統水池30a、30b之排氣口32a、32b之出口，亦導至核反應爐建築15之外部之環境。另外，在如高經濟效益單純化沸水型核反應爐ESBWR(Economic
Simplified Boiling Water Reactor)，安全系統僅以靜態安全系統而構成的靜態安全BWR之情況下，係有時亦未具備緊急用氣體處理系統本身。
另外，作為核反應爐事故時之核反應爐建築
內氣體處理系統之例，已知悉記載於例如日本發明專利JP2005-43131A的技術。
在歷來之BWR，係在嚴重事故時存在氫從貯
存容器頂蓋凸緣9、及設於貫通配管16的第1隔離閥17及第2隔離閥18等洩漏而充滿於運轉床區域14a之虞。
在嚴重事故時為了防止氫之爆炸的目的而將設在核反應爐建築15之上頂部的通氫氣設備28打開時，從核反應爐貯存容器3所洩漏的放射性物質亦與氫一起放出至環境中。
因此，就輻射曝露減低之觀點而言，盡可能不打開通氫氣設備28為理想。此外，存再通過貫通配管16而從隔離閥17、18所洩漏的放射性物質直接洩漏至核反應爐建築15之外部的可能性。
只要緊急用氣體處理系統19於嚴重事故時仍
可運轉，即可將碘化銫(CsI)等之放射性物質藉過濾器(過濾器列)22以大於等於99%之效率作除去，將殘餘的放射性稀有氣體等之放射性物質與氫從主排氣筒24作高處放出。如此在嚴重事故時洩漏至運轉床區域14a的氫，係邊藉緊急用氣體處理系統19將放射性物質作除去邊作放出為理想。
此外，通過貫通配管16之隔離閥17、18而
洩漏至核反應爐建築15之外部的放射性物質亦藉緊急用氣體處理系統19而將放射性物質作除去為理想。為此，係需要以緊急用氣體處理系統19於嚴重事故時仍可運轉之方式，從替代電源進行電源供給。
然而，在另一方面，從消防車27等對於核反
應爐井10作外部注水而將貯存容器頂蓋凸緣9冷卻時，注入之水會因來自貯存容器頂蓋8之熱而沸騰，使得水蒸氣從遮塞13之間隙13b洩漏而充滿於運轉床區域14a內。緊急用氣體處理系統19將此水蒸氣從吸氣配管20作吸引時，超過加熱器60之處理容量，故蒸氣轉移至過濾器列22，使得喪失過濾器列22之將放射性物質作除去的功能。
此外，於歷來之靜態安全BWR之情況下，係
於嚴重事故時，遮蔽水33因來自貯存容器頂蓋8之熱而沸騰時，蒸氣會充滿於運轉床區域14a內，同樣地緊急用氣體處理系統19會喪失放射性物質之除去功能。
因此於本發明之實施形態方面，係目的在於
在嚴重事故時，核反應爐井內之水發生沸騰而產生的蒸氣不會充滿於運轉床區域，使緊急用氣體處理系統可運轉，邊就核反應爐建築內之放射性物質作處理邊將核反應爐建築內之氣體放出至環境中，同時可就通過貫通配管而洩漏至核反應爐建築之外部的放射性物質以緊急用氣體處理系統作處理。
為了解決上述之問題，本發明之實施形態相
關之核能發電廠，係具有爐心、收容前述爐心的核反應爐壓力容器、收納前述核反應爐壓力容器的核反應爐貯存容器、前述核反應爐貯存容器之貯存容器頂蓋、及將前述核反應爐貯存容器之至少一部分包圍的核反應爐建築，特徵在於具有：包圍前述貯存容器頂蓋之周圍而朝向上方延伸的側壁；連接於前述側壁之下端而連接於前述核反應爐貯存容器的底部；由前述貯存容器頂蓋、前述側壁及前述底部而形成的核反應爐井；設於前述核反應爐井之上部的核反應爐井上蓋；接合於前述側壁之上端並設於前述側壁之周圍的運轉床；將前述運轉床之周圍及上部包圍而形成運轉床區域而構成前述核反應爐建築之一部分的運轉床區域壁；具備就前述核反應爐建築內之氣體作吸引的吸氣配管、就從前述吸氣配管所吸引的氣體作驅動之排氣扇、將從前述吸氣配管所吸引的氣體透過前述排氣扇而放出至前述核反應爐建築之外側之環境的緊急用氣體處理系統排氣管、配置於前述吸氣配管與前述緊急用氣體處理系統排氣管之間而就從前述吸氣配管所吸引的氣體以電力作加熱之加熱器、及針對以前述加熱器作了加熱之氣體作過濾而送至前述緊急用氣體處理系統排氣管的過濾器的緊急用氣體處理系統；以及於嚴重事故時，就前述核反應爐井內之氣體，在不放出至前述運轉床區域內的情形下排氣至前述環境的核反應爐井排氣部。
此外，本發明之實施形態相關之核反應爐建
築內氣體處理系統，其係具有收納核反應爐壓力容器的核反應爐貯存容器、及將前述核反應爐貯存容器之至少一部分包圍的核反應爐建築的核能發電廠之核反應爐建築內氣體處理系統，特徵在於：前述核能發電廠，係具有：包圍前述核反應爐貯存容器之貯存容器頂蓋的周圍而朝向上方延伸的側壁；連接於前述側壁之下端而連接於前述核反應爐貯存容器的底部；由前述貯存容器頂蓋、前述側壁及前述底部而形成的核反應爐井；設於前述核反應爐井之上部的核反應爐井上蓋；接合於前述側壁之上端並設於前述側壁之周圍的運轉床；以及將前述運轉床之周圍及上部包圍而形成運轉床區域而構成前述核反應爐建築之一部分的運轉床區域壁；該核反應爐建築內氣體處理系統，係具有：具備就前述核反應爐建築內之氣體作吸引的吸氣配管、就從前述吸氣配管所吸引的氣體作驅動之排氣扇、將從前述吸氣配管所吸引的氣體透過前述排氣扇而放出至前述核反應爐建築之外側之環境的緊急用氣體處理系統排氣管、配置於前述吸氣配管與前述緊急用氣體處理系統排氣管之間而就從前述吸氣配管所吸引的氣體以電力作加熱之加熱器、及針對以前述加熱器作了加熱之氣體作過濾而送至前述緊急用氣體處理系統排氣管的過濾器之緊急用氣體處理系統；在嚴重事故時對於前述緊急用氣體處理系統作供電的替代電源；以及於前述嚴重事故時，就前述核反應爐井內之氣體，在不放出至前述運轉床區域內的情形下排氣至
前述環境的核反應爐井排氣部。
再者，本發明之一實施形態，係一種核反應
爐建築內氣體處理系統，其係具有核反應爐建築、設於前述核反應爐建築內並在上部具備貯存容器頂蓋的核反應爐貯存容器、收納於前述核反應爐貯存容器內之前述貯存容器頂蓋之下部的核反應爐壓力容器、設於前述核反應爐建築之前述貯存容器頂蓋之上部的核反應爐井、及設於前述核反應爐建築之前述核反應爐井之上部的運轉床區域之核能發電廠之核反應爐建築內氣體處理系統，特徵在於具備：就前述核反應爐建築內之氣體作吸引的吸氣配管；就從前述吸氣配管所吸引的前述氣體作過濾之過濾器；將以前述過濾器而過濾的前述氣體放出至前述核反應爐建築之外側的緊急用氣體處理系統排氣管；以及就前述核反應爐井內之氣體在不放出至前述運轉床區域內的情形下排氣至前述核反應爐建築之外側的核反應爐井排氣部。
依本發明之實施形態，使得即使發生嚴重事
故的情況下，仍可使緊急用氣體處理系統運轉，邊就從核反應爐貯存容器所洩漏之放射性物質作處理邊安全將核反應爐建築內之氫放出至環境中。此外，變得可抑制放射性物質從核反應爐貯存容器之貫通配管從隔離閥洩漏而洩漏至核反應爐建築之外部。
1‧‧‧爐心
2‧‧‧核反應爐壓力容器
3‧‧‧核反應爐貯存容器
4‧‧‧乾井
5‧‧‧濕井
6‧‧‧抑壓池
7‧‧‧濕井氣相部
8‧‧‧貯存容器頂蓋
9‧‧‧貯存容器頂蓋凸緣
10‧‧‧核反應爐井
11‧‧‧核反應爐井側壁(側壁)
12‧‧‧核反應爐井底部(底部)
13‧‧‧遮塞
13a‧‧‧塊體
13b‧‧‧間隙
14‧‧‧運轉床
14a‧‧‧運轉床區域
14b‧‧‧運轉床圓頂
14c‧‧‧運轉床區域壁
15‧‧‧核反應爐建築
16‧‧‧貫通配管
17‧‧‧第1隔離閥(貫通配管隔離閥)
18‧‧‧第2隔離閥(貫通配管隔離閥)
19‧‧‧緊急用氣體處理系統
20‧‧‧吸氣配管
21‧‧‧排氣扇
22‧‧‧過濾器(過濾器列)
23‧‧‧緊急用氣體處理系統排氣管
24‧‧‧主排氣筒
25‧‧‧緊急用柴油發電機(緊急用DG)
26‧‧‧外部注水配管
27‧‧‧消防車
28‧‧‧通氫氣設備
30a、30b‧‧‧靜態冷卻系統水池
31a‧‧‧靜態貯存容器冷卻系統熱交換器(PCCSHx)
31b‧‧‧核反應爐隔離時冷卻系統熱交換器(ICHx)
32a、32b‧‧‧排氣口
33‧‧‧遮蔽水
40‧‧‧核反應爐井上蓋
41、41a、41b‧‧‧核反應爐井排氣管(核反應爐井排氣部)
42‧‧‧核反應爐井排氣管隔離閥(核反應爐井排氣部)
43‧‧‧替代電源
44‧‧‧第3隔離閥(貫通配管隔離閥)
44a‧‧‧隔離閥間配管部
45‧‧‧洩漏抑制配管
46‧‧‧洩漏抑制扇
47‧‧‧凸緣
48a、48b‧‧‧核反應爐井排氣管隔離閥
49a、49b‧‧‧凸緣
50a、50b‧‧‧凸緣
60‧‧‧加熱器
201‧‧‧運轉床區域上部開口
202‧‧‧運轉床區域下部開口
411、411a、411b‧‧‧第1端部
412、412a、412b‧‧‧第2端部
451‧‧‧第1端部
452‧‧‧第2端部
〔圖1〕就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第1實施形態作繪示的立面圖。
〔圖2〕就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第2實施形態作繪示的立面圖。
〔圖3〕就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第3實施形態作繪示的立面圖。
〔圖4〕就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第4實施形態作繪示的立面圖。
〔圖5〕就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第5實施形態作繪示的立面圖。
〔圖6〕就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第6實施形態作繪示的立面圖。
〔圖7〕就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第7實施形態作繪示的立面圖。
〔圖8〕就具備歷來之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之例作繪示的立面圖。
〔圖9〕就具備歷來之核反應爐建築內氣體處理系統的靜態安全核能發電廠之例作繪示的立面圖。
就本發明之實施形態基於圖1~圖7作說明。另外，於圖1至圖7中，係對於圖8及圖9相同或類似之部分標上相同符號，重複的部分之說明係省略並僅說明主要部分。
根據圖1，就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第1實施形態作說明。
在本發明之第1實施形態係使用ABWR之核反應爐貯存容器與核反應爐建築，惟核反應爐貯存容器及核反應爐建築之型式係非限定於此等。普遍適用於具有與ABWR之核反應爐貯存容器及核反應爐建築共通之特性的BWR/2、BWR/3、BWR/4、BWR/5之核反應爐貯存容器及核反應爐建築。
於第1實施形態，係在遮塞13之上部設置核反應爐井上蓋40。核反應爐井上蓋40之材質，係使用具有就蒸氣作遮斷的密閉性，可耐蒸氣之高溫的素材。例如，可使用鐵、鋁、耐熱橡膠、及耐熱樹脂等。
形成有將核反應爐井10與核反應爐建築15之外側作連絡的核反應爐井排氣部。核反應爐井排氣部，係包含核反應爐井排氣管41與核反應爐井排氣管隔離閥42。核反應爐井排氣管41，係一端(第1端部)411開口於核反應爐井10之內部，貫通核反應爐井側壁11，另一端(第2端部)412朝向核反應爐建築15之外部而延伸。在核反應爐井排氣管41之中途設有核反應爐井排氣管隔離閥42。核反應爐井排氣管隔離閥42係可使用可開閉之全部的閥，惟在圖1，係使用具有在現場亦可手動操作的把手之遠程操作電動閥。
設有對於核反應爐井排氣管隔離閥42供電的
替代電源43。替代電源43，係使用氣冷式柴油發電機(DG)或燃氣渦輪發電機(GTG)等。替代電源43，係在圖1雖設置於核反應爐建築15之上，惟不限定於此設置場所。例如，設置於高地，或者亦可設置於針對海嘯及地震等之自然災害作了防護的建築之內部。此外，不需要為定點之設備，亦可作為可搬式設備而保管於設在高地等的倉庫內。此情況下，係在事故時作搬送而與插頭連接而進行供電。從替代電源43至緊急用氣體處理系統19亦進行供電。
在貫通配管16之第2隔離閥18之外側設有第3隔離閥(貫通配管隔離閥)44。第3隔離閥44係使用電動閥。第3隔離閥44之電源係從替代電源43供電。或者，另外設置直流電源。
洩漏抑制配管45，係一端(第1端部)451從是貫通配管16之第2隔離閥18與第3隔離閥44之間的部分之隔離閥間配管部44a分歧，另一端(第2端部)452連接於緊急用氣體處理系統19之吸氣配管20。在圖1，洩漏抑制配管45係描繪成橫穿核反應爐貯存容器3，惟設於圓筒狀之核反應爐貯存容器3的外周部之核反應爐建築15的內部。於洩漏抑制配管45之中途設置洩漏抑制扇46。洩漏抑制扇46，係為了提升吸氣性之目的而設置，惟由於緊急用氣體處理系統19之排氣扇21為大電容有時採取不需要。
於如此構成的第1實施形態，係即使因地
震、海嘯而長期間發生SBO導致爐心熔毀事故的情況下，仍可將核反應爐井排氣管隔離閥42藉來自替代電源43之電源而設成「開」。藉此，注入於核反應爐井10內之水因來自貯存容器頂蓋8之熱被加熱而產生的蒸氣，係可通過核反應爐井排氣管41而排出至核反應爐建築15之外部。此外，藉核反應爐井上蓋40，可防止核反應爐井10內之蒸氣通過遮塞13之間隙13b而流入運轉床區域14a。
為此，即使將緊急用氣體處理系統19藉來自
替代電源43之電源予以動作的情況下，仍可防止過大的量之蒸氣吸入過濾器(過濾器列)22，緊急用氣體處理系統19係可安全繼續運轉。藉此，即使放射性物質與氫從核反應爐貯存容器3以設計洩漏率程度之比例而洩漏至核反應爐建築15內的情況下，仍變得可在藉緊急用氣體處理系統19就CsI等之放射性物質作了處理後將氫與放射性稀有氣體等從主排氣筒24作高處放出，可防止在核反應爐建築15內之氫的爆炸，且可充分減低往周邊之放射性物質的放出。
此外，變得可將從貫通配管16之第1隔離閥
17與第2隔離閥18洩漏並通過而直接放出至核反應爐建築15之外部的放射性物質，關閉第3隔離閥44而蓄積於隔離閥間配管部44a，藉洩漏抑制配管45與洩漏抑制扇46，導引至緊急用氣體處理系統19之吸氣配管20，就放
射性物質作處理。
如可從以上說明者知悉，依此實施形態，即
使由於例如襲擊福島第一核能發電廠的巨大地震、大海嘯使得核能發電廠陷入長期間之全廠斷電而發生爐心熔毀事故的情況下，仍使得可使緊急用氣體處理系統運轉而邊就從核反應爐貯存容器所洩漏的放射性物質作處理邊安全將核反應爐建築內之氫放出至環境中。此外，變得可抑制放射性物質從核反應爐貯存容器之貫通配管從隔離閥洩漏而洩漏至核反應爐建築之外部。
藉此，獲得即使發生爐心熔毀事故之情況
下，仍可安全就從核反應爐貯存容器所洩漏的CsI等之放射性物質與氫作處理的效果。CsI等所致的周邊地域之放射活性污染受限制，故獲得即使假設需要暫時避難的情況下，周邊居民仍可在事故終結之同時直接返回之效果。
根據圖2，就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第2實施形態作說明。
於本實施形態，核反應爐井排氣管41，係貫通核反應爐井上蓋40而導引至核反應爐建築15之外部。於燃料交換時係需要卸除核反應爐井上蓋40，故採取在核反應爐井排氣管41之中途，設置互相對向而接合的2個凸緣47，而將核反應爐井排氣管41從中途作卸除的構造。在本實施形態，係即使無法貫通核反應爐井側壁11
而設置核反應爐井排氣管41之情況下，仍可設置核反應爐井排氣管41。
根據圖3，就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第3實施形態作說明。
本實施形態係第2實施形態之變形，核反應爐井排氣管41之一端(第1端部)411開口於核反應爐井10之內部，另一端(第2端部)412係接合於緊急用氣體處理系統19之緊急用氣體處理系統排氣管23。其他構成係如同第2實施形態。
在此第3實施形態，係可從主排氣筒24進行排氣，獲得即使在排氣中包含從貯存容器頂蓋8洩漏的放射性稀有氣體等的情況下仍可作高處放出而藉大氣擴散將放射活性濃度進行稀釋的效果。
根據圖4，就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第4實施形態作說明。
此實施形態係第3實施形態之變形，核反應爐井排氣管41之第2端部412係未連接於緊急用氣體處理系統排氣管23，而予以直接開口於主排氣筒24內。其他構成係如同第3實施形態。
在此第4實施形態，亦如同第3實施形態，
可從主排氣筒24實施排氣，獲得與第3實施形態同樣之效果。
根據圖5，就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第5實施形態作說明。
於本實施形態，核反應爐井排氣管41a、41b設成貫通核反應爐井側壁11而開口於靜態冷卻系統水池30a、30b之氣相部。亦即，核反應爐井排氣管41a之一端(第1端部)411a開口於核反應爐井10之內部，另一端(第2端部)412a開口於靜態冷卻系統水池30a之氣相部。同樣，核反應爐井排氣管41b之一端(第1端部)411b開口於核反應爐井10之內部，另一端(第2端部)412b開口於靜態冷卻系統水池30b之氣相部。
此外，緊急用氣體處理系統19之吸氣配管20，係具有運轉床區域上部開口201及運轉床區域下部開口202。運轉床區域上部開口201，係在於運轉床圓頂14b之頂點部附近。此外，運轉床區域下部開口202，係在於運轉床14之附近。
依本實施形態，即使得無須將核反應爐井排氣管41a、41b延伸為長，核反應爐井10內之蒸氣，係透過核反應爐井排氣管41a、41b而暫時導引至靜態冷卻系統水池30a、30b，從排氣口32a、32b排氣至外界空氣中。此外，運轉床圓頂14b雖上頂為圓頂狀而氫容易累積
於頂點部惟藉設於頂點部的吸氣配管20使得可有效吸引至緊急用氣體處理系統19並從主排氣筒24安全放出至外界。
根據圖6，就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第6實施形態作說明。
此實施形態係第5實施形態之變形，於核反應爐井排氣管41a、41b設置核反應爐井排氣管隔離閥48a、48b。核反應爐井排氣管隔離閥48a、48b係例如採用電動閥，電源係使用替代電源43。其他構成係如同第5實施形態。
藉將核反應爐井排氣管隔離閥48a、48b作關閉，使得可在燃料交換時使核反應爐井10內之水位上升至運轉床14之高度附近。
另外，在電動閥之電源方面，亦可設置與上述替代電源43不同的其他直流電源(未圖示)。
根據圖7，就具備本發明相關之核反應爐建築內氣體處理系統的核能發電廠之第7實施形態作說明。
此實施形態係第6實施形態之變形，核反應爐井排氣管41a、41b，係貫通核反應爐井上蓋40並進一步貫通運轉床14而導引至靜態冷卻系統水池30a、30b之
氣相部。為了於燃料交換時將核反應爐井上蓋40卸除，在核反應爐井排氣管41a、41b之中途設置凸緣49a、50a及49b、50b，而作成可將核反應爐井排氣管41a、41b卸除。其他構成係如同第6實施形態。
依本實施形態即可在無法貫通核反應爐井側
壁11而設置核反應爐井排氣管41a、41b的情況下通過運轉床14之上部作設置。
雖就本發明之幾個實施形態作了說明，惟此等實施形態係作為例子而提示者，並未意圖限定發明之範圍。此等實施形態，係能以其他各種形態作實施，在不脫離發明之要旨的範圍下，可進行各種的省略、置換、變更。此等實施形態、其變形，係如同包含於發明之範圍、要旨，亦包含於申請專利範圍所記載之發明與其均等之範圍者。
1‧‧‧爐心
2‧‧‧核反應爐壓力容器
3‧‧‧核反應爐貯存容器
4‧‧‧乾井
5‧‧‧濕井
6‧‧‧抑壓池
7‧‧‧濕井氣相部
8‧‧‧貯存容器頂蓋
9‧‧‧貯存容器頂蓋凸緣
10‧‧‧核反應爐井
11‧‧‧核反應爐井側壁(側壁)
12‧‧‧核反應爐井底部(底部)
13‧‧‧遮塞
14‧‧‧運轉床
14a‧‧‧運轉床區域
14c‧‧‧運轉床區域壁
15‧‧‧核反應爐建築
16‧‧‧貫通配管
17‧‧‧第1隔離閥(貫通配管隔離閥)
18‧‧‧第2隔離閥(貫通配管隔離閥)
19‧‧‧緊急用氣體處理系統
20‧‧‧吸氣配管
21‧‧‧排氣扇
22‧‧‧過濾器(過濾器列)
23‧‧‧緊急用氣體處理系統排氣管
24‧‧‧主排氣筒
40‧‧‧核反應爐井上蓋
41‧‧‧核反應爐井排氣管(核反應爐井排氣部)
42‧‧‧核反應爐井排氣管隔離閥(核反應爐井排氣部)
43‧‧‧替代電源
44‧‧‧第3隔離閥(貫通配管隔離閥)
44a‧‧‧隔離閥間配管部
45‧‧‧洩漏抑制配管
46‧‧‧洩漏抑制扇
60‧‧‧加熱器
411‧‧‧第1端部
412‧‧‧第2端部
451‧‧‧第1端部
452‧‧‧第2端部
Claims (14)
- 一種核能發電廠，具有：爐心；收容前述爐心的核反應爐壓力容器；收納前述核反應爐壓力容器的核反應爐貯存容器；前述核反應爐貯存容器之貯存容器頂蓋；以及將前述核反應爐貯存容器之至少一部分包圍的核反應爐建築；特徵在於具有：包圍前述貯存容器頂蓋之周圍而朝向上方延伸的側壁；連接於前述側壁之下端而連接於前述核反應爐貯存容器的底部；由前述貯存容器頂蓋、前述側壁及前述底部而形成的核反應爐井；設於前述核反應爐井之上部的核反應爐井上蓋；接合於前述側壁之上端並設於前述側壁之周圍的運轉床；將前述運轉床之周圍及上部包圍而形成運轉床區域而構成前述核反應爐建築之一部分的運轉床區域壁；具備就前述核反應爐建築內之氣體作吸引的吸氣配管、就從前述吸氣配管所吸引的氣體作驅動之排氣扇、將從前述吸氣配管所吸引的氣體透過前述排氣扇而放出至前述核反應爐建築之外側之環境的緊急用氣體處理系統排氣 管、配置於前述吸氣配管與前述緊急用氣體處理系統排氣管之間而就從前述吸氣配管所吸引的氣體以電力作加熱之加熱器、及針對以前述加熱器作了加熱之氣體作過濾而送至前述緊急用氣體處理系統排氣管的過濾器之緊急用氣體處理系統；以及於嚴重事故時，就前述核反應爐井內之氣體，在不放出至前述運轉床區域內的情形下排氣至前述環境的核反應爐井排氣部。
- 如申請專利範圍第1項的核能發電廠，其中，前述核反應爐井排氣部，係具備：具備開口於前述核反應爐井內之第1端部、及開口於前述環境的第2端部而貫通前述核反應爐井側壁之核反應爐井排氣管；以及設於前述核反應爐井排氣管上的核反應爐井排氣管隔離閥。
- 如申請專利範圍第1項的核能發電廠，其中，前述核反應爐井排氣部，係具備：具備開口於前述核反應爐井內之第1端部、及開口於前述環境的第2端部而貫通前述核反應爐井上蓋之核反應爐井排氣管；設於前述核反應爐井排氣管上的核反應爐井排氣管隔離閥；以及設於前述核反應爐井排氣管上的凸緣。
- 如申請專利範圍第1項的核能發電廠，其中， 前述核反應爐井排氣部，係具備：具備開口於前述核反應爐井內之第1端部、及連接於前述緊急用氣體處理系統排氣管的第2端部，並貫通前述核反應爐井上蓋的核反應爐井排氣管；設於前述核反應爐井排氣管上的核反應爐井排氣管隔離閥；以及設於前述核反應爐井排氣管上的凸緣。
- 如申請專利範圍第1項的核能發電廠，其進一步具有包圍前述緊急用氣體處理系統排氣管之外周而延伸於上下方向，上端被開放的主排氣筒，前述核反應爐井排氣部，係具備：具備開口於前述核反應爐井內之第1端部、及在前述主排氣筒內且開放於前述緊急用氣體處理系統排氣管之外側的第2端部，並貫通前述核反應爐井上蓋的核反應爐井排氣管；設於前述核反應爐井排氣管上的核反應爐井排氣管隔離閥；以及設於前述核反應爐井排氣管上，而將該核反應爐井排氣管在其中途連接成可接離的凸緣。
- 如申請專利範圍第1項的核能發電廠，其中，於前述側壁之外側，形成在內部形成水池水面，而在比該水池水面較為上方開放於環境中的靜態冷卻系統水池，核反應爐井排氣部，係具備開口於前述核反應爐井內 之第1端部、及在比前述水池水面較為上方而開口的第2端部，並具備貫通前述側壁的核反應爐井排氣管。
- 如申請專利範圍第6項的核能發電廠，其進一步具有設於前述核反應爐井排氣管上的核反應爐井排氣管隔離閥。
- 如申請專利範圍第1項的核能發電廠，其中，於前述側壁之外側，形成在內部形成水池水面，而在比該水池水面較為上方開放於環境中的靜態冷卻系統水池，核反應爐井排氣部，係具備：具備開口於前述核反應爐井內之第1端部、及在前述水池水面的上方而開口的第2端部，並貫通前述核反應爐井上蓋的核反應爐井排氣管；設於前述核反應爐井排氣管上的核反應爐井排氣管隔離閥；以及設於前述核反應爐井排氣管上，而將該核反應爐井排氣管在其中途連接成可接離的凸緣。
- 如申請專利範圍第1至8項中任一項之核能發電廠，其中，前述吸氣配管，係具備就前述運轉床區域之上部之氣體作吸引的運轉床區域上部開口。
- 如申請專利範圍第1至8項中任一項之核能發電廠，其進一步具備：貫通前述核反應爐貯存容器及前述核反應爐建築的貫通配管； 在前述核反應爐貯存容器之外側且在前述核反應爐建築內於前述貫通配管上，互相串聯而設的兩個貫通配管隔離閥；以及在前述兩個貫通配管隔離閥之間從前述貫通配管分歧而連接於前述吸氣配管的洩漏抑制配管。
- 如申請專利範圍第10項的核能發電廠，其進一步具有設在前述洩漏抑制配管上而促進從前述貫通配管上往前述吸氣配管側之氣體的流動之洩漏抑制扇。
- 如申請專利範圍第1至8項中任一項之核能發電廠，其進一步具有在嚴重事故時對於前述緊急用氣體處理系統作供電的替代電源。
- 一種核反應爐建築內氣體處理系統，其係具有收納核反應爐壓力容器的核反應爐貯存容器、及將前述核反應爐貯存容器之至少一部分包圍的核反應爐建築的核能發電廠之核反應爐建築內氣體處理系統，特徵在於：前述核能發電廠，係具有：包圍前述核反應爐貯存容器之貯存容器頂蓋的周圍而朝向上方延伸的側壁；連接於前述側壁之下端而連接於前述核反應爐貯存容器的底部；由前述貯存容器頂蓋、前述側壁及前述底部而形成的核反應爐井；設於前述核反應爐井之上部的核反應爐井上蓋；接合於前述側壁之上端並設於前述側壁之周圍的運轉 床；以及將前述運轉床之周圍及上部包圍而形成運轉床區域而構成前述核反應爐建築之一部分的運轉床區域壁；該核反應爐建築內氣體處理系統，係具有：具備就前述核反應爐建築內之氣體作吸引的吸氣配管、就從前述吸氣配管所吸引的氣體作驅動之排氣扇、將從前述吸氣配管所吸引的氣體透過前述排氣扇而放出至前述核反應爐建築之外側之環境的緊急用氣體處理系統排氣管、配置於前述吸氣配管與前述緊急用氣體處理系統排氣管之間而就從前述吸氣配管所吸引的氣體以電力作加熱之加熱器、及針對以前述加熱器作了加熱之氣體作過濾而送至前述緊急用氣體處理系統排氣管的過濾器之緊急用氣體處理系統；在嚴重事故時對於前述緊急用氣體處理系統作供電的替代電源；以及於前述嚴重事故時，就前述核反應爐井內之氣體，在不放出至前述運轉床區域內的情形下排氣至前述環境的核反應爐井排氣部。
- 一種核反應爐建築內氣體處理系統，其係具有核反應爐建築、設於前述核反應爐建築內並在上部具備貯存容器頂蓋的核反應爐貯存容器、收納於前述核反應爐貯存容器內之前述貯存容器頂蓋之下部的核反應爐壓力容器、設於前述核反應爐建築之前述貯存容器頂蓋之上部的核反應爐井、及設於前述核反應爐建築之前述核反應爐井之上 部的運轉床區域的核能發電廠之核反應爐建築內氣體處理系統，特徵在於具備：就前述核反應爐建築內之氣體作吸引的吸氣配管；就從前述吸氣配管所吸引的前述氣體作過濾之過濾器；將以前述過濾器而過濾的前述氣體放出至前述核反應爐建築之外側的緊急用氣體處理系統排氣管；以及就前述核反應爐井內之氣體在不放出至前述運轉床區域內的情形下排氣至前述核反應爐建築之外側的核反應爐井排氣部。
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