JP6308929B2 - 原子力発電所の換気空調設備 - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電所の換気空調設備に関する。

原子力発電所は、運転制御及び監視等を行うために、作業員が滞在する中央制御室を有している。中央制御室には換気空調設備が接続されており、外気を取り込んで中央制御室に供給および中央制御室内の空気を外部環境に排気して中央制御室内の環境（温度・湿度）を適切に保っている。換気空調設備の採用により、万が一、原子力発電所で放射性物質漏洩事故が発生して外部環境の放射能濃度が増加した場合においても、中央制御室の室内環境を維持し、作業員の被ばくを防止する必要がある。

そのため、中央制御室換気空調設備は、中央制御室に取り込む外気に含まれる放射性物質を除去するフィルタを備えており、事故時には換気モードが通常換気モードから非常用換気モードに切り替わることで、周辺環境からの放射性物質の流入を制限するようになっている。このような中央制御室換気設備の一例が、特許文献１、特許文献２に記載されている。

また上記換気空調設備の非常用換気モードにおいて、室内の放射性物質の濃度と外部環境の放射性物質の濃度を測定および比較し、外気取入量と再循環風量を制御することによって作業員の被ばくを低減する方式が、特許文献３に記載されている。

特開平９−１３３７８８号公報 特開平９−１５９２０７号公報 特開２０１０−２２３６０２号公報

原子力発電所での事故時における放射性物質漏洩に対する作業員の被ばく基準が見直されている。この作業員被ばく基準の見直しにより、以下に述べる新たな課題の解決が求められるようになってきた。

原子力発電所での事故時に、作業員は建屋内の中央制御室に滞在し事故収束作業を実施する。この際、建屋内は換気空調設備による非常用換気モードにより換気空調が実施される。具体的には、現状の換気空調設備では、建屋内の作業員が滞在するエリア（中央制御室等）と、建屋内のそれ以外のエリア（機械品室等）にそれぞれ給気ダクトと排気ダクト（または再循環ライン）が設けられており、外気取入時には換気空調を実施する全エリアに給気されている。

係る前提での第１の課題は、外気の全エリア給気により生じる。万が一、給気する空気に放射性物質が残存していた場合、全エリアが放射性物質に汚染されてしまう可能性があるため、これを防止する必要があるというのが第１の課題である。

また原子力発電所では、換気空調設備により建屋内を外気に対し正圧に維持することにより、換気空調設備（ダクト・給排気口等）以外から、汚染された外気が流入することを防いでいる。しかし、現状の換気空調設備構成では建屋内（中央制御室等）への放射性物質のインリークが試験で確認されており、内部に流入した放射性物質による作業員の被ばくが発生することが懸念される。

従って第２の課題は、建屋内、特に作業員が滞在するエリア（中央制御室等）を確実に正圧に維持する必要があるということである。

さらに原子力発電所では、事故時にフィルタベント等を実施する可能性があるが、フィルタベント時に放出される放射性希ガスは、現状設置されているフィルタ（よう素用チャコールフィルタ）では取り除くことができない。

従って第３の課題は、放射性希ガスの放出時においても作業員を被ばくから保護する必要があるということである。

以上のことから本発明においては、全エリアが放射性物質に汚染されてしまうことを防止可能な原子力発電所の換気空調設備を提供することを目的とする。

また本発明の実施例においては、作業員が滞在するエリア（中央制御室等）を確実に正圧に維持することが可能な原子力発電所の換気空調設備を提供することを目的とする。さらにはまた本発明の実施例においては、放射性希ガスの放出時においても作業員を被ばくから保護することが可能な原子力発電所の換気空調設備を提供することを目的とする。さらに望ましくは、本発明の実施例においては、第１から第３の課題を解決し、作業員の被ばくを低減するために、作業員の滞在するエリア（中央制御室等）をバウンダリとして隔離し、当該エリア内の正圧を確実に担保することで外部からの放射性物質の流入を防ぐ換気空調設備を提供するものである。

本発明の課題を解決するため、本発明の原子力発電所の換気空調設備においては、建屋内を、中央制御室を含む隔離要求エリアとその他エリアにエリア区分し、建屋内エリアに外部から給気するために送風機および給気処理装置が設置された第１の給気ダクトと、建屋内から排気し、再度建屋内に給気導入するために再循環送風機および再循環フィルタ装置が設置された再循環ダクトと、建屋内から排気するために排風機が設置された排気ダクトと、建屋内エリア間を連通するエリア間ダクトによって構成する。

本発明により、作業員の滞在する「隔離要求エリア」を隔離することで放射性物質の汚染拡大を防止することができる。さらに実施例では、建屋内を確実に正圧に維持することが可能となる。また実施例では、放射性希ガス放出時にも加圧および新鮮空気の供給が可能となり、作業員の被ばくを低減することができる。

実施例１に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図。 実施例２に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図。 実施例３に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図。 実施例４に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図。 実施例５に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図。 実施例６に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図。 実施例７に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図。 実施例８に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図。

以下、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一又は類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、実施例１にかかる原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図である。

図１において、換気空調の対象である原子力発電所の建屋Ｂは、隔離要求エリア（中央制御室等）Ａ１、その他エリア（機械品室等）Ａ２、通路Ａ３などに区分されている。隔離要求エリアＡ１、その他エリアＡ２には、それぞれ給気ダクトＤＩ１、ＤＩ２から給気され、最終的に建屋Ｂのその他エリアＡ２に設けられた排気ダクトＤＯから排気される。また建屋Ｂの通路エリアＡ３に設けられた再循環ダクトＤＲから取り出された排気は再度給気ダクトＤＩ１、ＤＩ２からの給気として利用される。なお隔離要求エリアＡ１と通路エリアＡ３の間、またその他エリアＡ２と通路エリアＡ３の間には、区分されたエリア間での通気を行うためのエリア間ダクトＤ１３、Ｄ２３を設けている。

建屋内に設置された上記のダクトに対する外部からの給気のための設備、排気のための設備、再循環のための設備は以下のように構成されている。

まず外部からの給気のための設備としては、外気取入口８から順次、給気隔離弁７、給気処理装置６、送風機５が設備されて、給気ダクトＤＩ１、ＤＩ２から隔離要求エリアＡ１およびその他エリアＡ２へ空気を供給している。

また排気のための設備としては、その他エリアＡ２に接続される排気ダクトＤＯから順次、排風機１４、排気隔離弁１５、排気口１６が設置されている。なおその他エリアＡ２から排気を行うことに関し、エリアＡ２内の機器が発する恐れのある水素ガスの外部放出を可能としている。

また再循環のための設備としては、通路エリアＡ３に接続される再循環ダクトＤＲから順次、再循環ライン隔離弁１２、再循環フィルタ装置１１、再循環送風機１０が設置され、給気処理装置６、送風機５を経由して給気ダクトＤＩ１、ＤＩ２に接続されている。

図１のエリア区分によれば、中央制御室を含む隔離要求エリアＡ１を最優先順位の環境としつつ、建屋内の他のエリアＡ２、Ａ３の環境も確保維持している。

本発明の実施例１によれば、上記設備は通常時及び事故時において、以下のように運用される。

まず通常時は、外気取入口８により取り入れた外気を給気処理装置６で処理した後、送風機５によって給気ダクトＤＩ１、ＤＩ２を通して隔離要求エリアＡ１およびその他エリアＡ２へ供給する。その他エリアＡ２の室内空気の一部は、排気ダクトＤＯおよび排風機１４を通して外部環境へ排気される。また隔離要求エリアＡ１およびその他エリアＡ２の残りの室内空気は、エリア間ダクトＤ１３、Ｄ２３をそれぞれ通過して通路エリアＡ３に供給され、再循環ダクトＤＲによって、再度給気ダクトＤＩ１、ＤＩ２に戻り、新たに取り入れられた外気と合流して再循環することとなる。この状態を、一部外気取入再循環モードと称する。

一方事故時においては、給気隔離弁７および排気隔離弁１５が閉となり、中央制御室換気空調設備は外部環境と遮断され、全量再循環モードとなる。これにより、放射線物質に汚染された外気を建屋内に取り込むことなく、換気エリアの換気空調を実施することが可能となる。

このように実施例１によれば、第１の課題に対する対応として、事故時に建屋内を外気から遮断し、建屋内空気を再循環することにより全エリアが放射性物質に汚染されてしまうことを防止している。

図２は、実施例２に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図である。図１と対比すると、図２では点線部分Ｘ１が新たに追加されている。追加部分Ｘ１の構成により、さらに第２の課題に対応している。

図２の中央制御室換気空調設備では、通路エリアＡ３と屋外大気の差圧を差圧計１９によって測定し、適切な差圧が確保されるよう調整する差圧制御装置２０により、再循環ダクトＤＲに設置した差圧調整ダンパ２１を開度制御したものである。

差圧調整ダンパ２１の開度を制御することにより、大気圧の変動に合わせて室内の圧力を調整し、換気エリアＡ１、Ａ２、Ａ３を確実に正圧に保つことで汚染外気の流入を防ぐことが可能となり、作業員の被ばくを低減できる。

このように実施例２によれば、第２の課題に対する対応として、大気圧の変動に合わせて室内の圧力を調整することにより作業員が滞在するエリア（中央制御室等）を確実に正圧に維持することを可能としている。

図３は、実施例３に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図である。図２と対比すると、図３では点線部分Ｘ２が新たに追加されている。追加部分Ｘ２の構成により、図３もまた第２の課題に対応している。

図３の中央制御室換気空調設備では、隔離要求エリアＡ１に接続される給気ダクトＤＩ１と、隔離要求エリアＡ１から通路エリアＡ３を接続するエリア間ダクトＤ１３にそれぞれ隔離弁２２を設置したものである。

事故時に、出入り口の隔離弁２２を閉とすることにより、隔離要求エリアＡ１を外部環境から遮断し、作業員の被ばく低減を可能としている。

このように実施例３によれば、第２の課題に対する対応として、事故時に、出入り口の隔離弁２２を閉とすることにより、作業員が滞在するエリア（中央制御室等）を確実に正圧に維持することを可能としている。

図４は、実施例４に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図である。図３と対比すると、図４では点線部分Ｘ３が新たに追加されている。追加部分Ｘ３の構成により、図４では実施例３の対策に付随して発生する新たな課題に対する対応としている。新たな課題は、要するに作業員が滞在するエリア（中央制御室等）を隔離してしまったことによる息苦しさの解消である。

図４の中央制御室換気空調設備では、隔離要求エリアＡ１内に局所空調設備（ローカルクーラ）２３を設置したものである。

ローカルクーラ２３を設置することにより、隔離要求エリアＡ１内の室温を適切に管理し、作業員の居住性を向上させるとともにエリアＡ１内にて使用する機器の仕様要求を満足することが可能となる。

このように実施例３によれば、実施例３の対策に付随して発生する新たな課題に対する対応として、隔離要求エリアＡ１内の室温を適切に管理することにより、作業員の息苦しさを解消したものである。

図５は、実施例５に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図である。図４と対比すると、図５では点線部分Ｘ４が新たに追加されている。追加部分Ｘ４の構成により、図４もまた第２の課題に対応している。

図５の中央制御室換気空調設備では、加圧用送風機２５と加圧用フィルタ装置２６と加圧用隔離弁２７と加圧用外気取入口２８を設置した加圧用ダクトＤＡを隔離要求エリアＡ１に接続したものである。

この設備は、隔離要求エリアＡ１に対する外部からの給気のための設備を追加設置したものである。当該設備は、隔離要求エリアＡ１をさらに加圧する必要が生じた場合、または二酸化炭素濃度低減等のために新鮮空気の供給が必要となった場合に、加圧用機器（２５〜２８）を使用することにより、放射性物質の濃度を低減した外気を給気することが可能となる。

当該の外気供給設備は、再循環ライン隔離弁１２、再循環フィルタ装置１１、再循環送風機１０を利用して行うことも可能である。再循環ライン隔離弁１２の入り口側から外気を導入して、隔離要求エリアＡ１に導入するラインＬを構成しておくことで可能となる。図５では、この場合の系統を追加部分Ｘ４１として示している。

当該の外気供給設備は、再循環ラインを利用して外気導入することでも可能であるが、追加部分Ｘ４のように新規設置とすることにより、以下の効果を生じる。つまり新規設備では、従来の中央制御室換気空調系とは異なり、事故時用に独立した外気取入ラインおよびフィルタ装置を設けることにより、取入れた外気は加圧用フィルタ装置２６および再循環フィルタ装置１１の両方を通過することが可能となり、放射性物質の除去率がより高くなることが期待される。

このように実施例５によれば、第３の課題に対する対応として、事故時に、隔離要求エリアＡ１に対する外部からの給気のための設備を設置したことにより、放射性希ガスの放出時においても作業員を被ばくから保護することを可能としている。

図６は、実施例６に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図である。図５と対比すると、図６では点線部分Ｘ５が新たに追加されている。追加部分Ｘ５の構成により、図６もまた第３の課題に対応している。

図６の中央制御室換気空調設備では、加圧用フィルタ装置２６の上流側（加圧用外気取入口２８側）に加熱コイル２９を設置した例である。加圧用フィルタ装置２６には放射性よう素の除去を目的としたチャコールフィルタが備えられている。

チャコールフィルタは湿度が高くなると効率が低下するが、加熱コイル２９を設置し外気を加熱することで相対湿度を下げることによりチャコールフィルタの効率低下を防止することが可能となる。

このように実施例６によれば、第３の課題に対する対応として、加圧用フィルタ装置２６の上流側に加熱コイル２９を設置したことにより、放射性希ガスの放出時においても作業員を被ばくから保護することを可能としている。

図７は、実施例７に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図である。図５、図６と対比すると、図７では点線部分Ｘ６が新たに追加されている。追加部分Ｘ６の構成により、図７もまた第３の課題に対応している。

図７の中央制御室換気空調設備では、図６の加熱コイル２９を電気ヒータ３０に変更したものである。

このように実施例７によれば、第３の課題に対する対応として、加圧用フィルタ装置２６の上流側に電気ヒータ３０を設置したことにより、放射性希ガスの放出時においても作業員を被ばくから保護することを可能としている。

図８は、実施例８に係る原子力発電所の中央制御室換気空調設備の概要を示す系統図である。図５、図６、図７と対比すると、図８では点線部分Ｘ７が新たに追加されている。追加部分Ｘ７の構成により、図８もまた第３の課題に対応している。

図７の中央制御室換気空調設備では、隔離要求エリアＡ１内を加圧し新鮮空気を供給する加圧用空気ボンベ３１を接続したものである。

隔離要求エリアＡ１を加圧する必要がある場合、または二酸化炭素濃度低減のため等の理由により隔離要求エリアＡ１に新鮮空気を供給する必要がある場合に、加圧用空気ボンベ３１を使用して新鮮空気を隔離要求エリアＡ１に直接供給することで当該要求を満足することが可能となる。

なお、加圧用空気ボンベ３１は、事故後にフィルタベント等を実施し、再循環フィルタ装置１１および加圧用フィルタ装置２６に含まれるチャコールフィルタでは処理できない放射性希ガスが外部環境に含まれている状況においても使用可能であるという利点がある。

このように実施例８によれば、第３の課題に対する対応として、隔離要求エリアＡ１内を加圧し新鮮空気を供給する加圧用空気ボンベ３１を接続したことにより、放射性希ガスの放出時においても作業員を被ばくから保護することを可能としている。

Ａ１：隔離要求エリア
Ａ２：その他エリア
Ａ３：通路エリア
Ｂ：建屋
Ｄ１３、Ｄ２３：エリア間ダクト
ＤＡ：加圧用ダクト
ＤＩ１、ＤＩ２：給気ダクト
ＤＯ：排気ダクト
ＤＲ：再循環ダクト
５：送風機
６：給気処理装置
７：給気隔離弁
８：外気取入口
１０：再循環送風機
１１：再循環フィルタ装置
１２：再循環ライン隔離弁
１４：排風機
１５：排気隔離弁
１６：排気口
１９：差圧計
２０：差圧制御装置
２１：差圧調整ダンパ
２２：隔離要求エリア隔離弁
２３：ローカルクーラ
２５：加圧用送風機
２６：加圧用フィルタ装置
２７：加圧用給気隔離弁
２８：加圧用外気取入口
２９：加熱コイル
３０：電気ヒータ
３１：加圧用空気ボンベ

Claims (12)

1. 建屋内を、中央制御室を含む隔離要求エリアとその他エリアにエリア区分し、建屋内エリアに外部から給気するために送風機および給気処理装置が設置された第１の給気ダクトと、建屋内から排気し、再度建屋内に給気導入するために再循環送風機および再循環フィルタ装置が設置された再循環ダクトと、建屋内から排気するために排風機が設置された排気ダクトと、建屋内エリア間を連通するエリア間ダクトによって構成され、
   前記その他エリアは機器を収納する機械室エリアと通路エリアに区分され、少なくとも隔離要求エリアと機械室エリアに外部から給気するための前記第１の給気ダクトが設置されていることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
2. 請求項１に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
   前記再循環ダクトは前記通路エリアからの排気を再循環させることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
3. 請求項１または請求項２に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
   前記排気ダクトは前記機械室エリアから排気させることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
   原子力発電所の事故時には、前記第１の給気ダクトからの給気、および排気ダクトによる排気を遮断し、再循環ダクトによる再循環給気を行うことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
   建屋内と大気間の差圧に応じて、前記再循環ダクトに設けられた差圧調整ダンパを開度制御することにより大気圧力の変動に合わせて室内の圧力を調整し、エリア内を正圧に保つことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
   原子力発電所の事故時には、前記隔離要求エリアへの第１の給気ダクトからの給気、および隔離要求エリアと他のエリア間を連通するエリア間ダクトによる排気を遮断して、前記隔離要求エリアを独立したエリアとすることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
7. 請求項６に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
   独立したエリアとされた前記隔離要求エリアに、局所空調設備による冷却空気を供給することを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
8. 請求項６または請求項７に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
   独立したエリアとされた前記隔離要求エリアに、外部から給気するために送風機および給気処理装置が設置された第２の給気ダクトからの給気を与えることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
9. 請求項８に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
   前記第２の給気ダクトは、前記第１の給気ダクトを利用することを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
10. 請求項８または請求項９に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
    前記第２の給気ダクトの前記給気処理装置の上流側に放射性よう素の除去を目的としたチャコールフィルタを備えることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
11. 請求項８または請求項９に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
    前記第２の給気ダクトの前記給気処理装置の上流側に放射性よう素の除去を目的とした電気ヒータを備えることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。
12. 請求項６から請求項１１のいずれか１項に記載の原子力発電所の換気空調設備であって、
    独立したエリアとされた前記隔離要求エリアに、加圧空気ボンベから空気を供給することを特徴とする原子力発電所の換気空調設備。

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