特開 2022-37744 気中放射性物質捕集装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022037744

(43)【公開日】2022-03-09

(54)【発明の名称】気中放射性物質捕集装置

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/02 20060101AFI20220302BHJP

   G21C 13/00 20060101ALI20220302BHJP

   G21C 9/00 20060101ALI20220302BHJP

【ＦＩ】

G21F9/02 511T

G21F9/02 511S

G21C13/00 300

G21C9/00 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020142029

(22)【出願日】2020-08-25

(71)【出願人】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 達也

(72)【発明者】

【氏名】富永 和生

(72)【発明者】

【氏名】田中 基

【テーマコード（参考）】

2G002

【Ｆターム（参考）】

2G002BA04

2G002DA10

2G002EA10

(57)【要約】

【課題】原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外の気中に放射性物質が放出される事故が発生したときに、原子炉建屋内の電源を喪失した場合であっても、気中に放出された放射性物質を除去できる気中放射性物質捕集装置を提供する。
【解決手段】原子炉建屋２２内かつ原子炉格納容器２１外の気中に含まれる放射性物質を除去するための気中放射性物質捕集装置１において、収納容器２と、収納容器２に折り畳んだ状態で収納され、電源を用いず環境条件に応じて自律的に展開可能でかつ気中の放射性物質を捕集可能な放射性物質捕集部４とを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外の気中に含まれる放射性物質を除去するための気中放射性物質捕集装置において、
収納容器と、
前記収納容器に折り畳んだ状態で収納され、電源を用いず環境条件に応じて自律的に展開可能でかつ気中の放射性物質を捕集可能な放射性物質捕集部とを備える
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項2】

請求項１に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記放射性物質捕集部は、ジャバラ状に構成されている
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項3】

請求項１に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記収納容器の開口部を開閉する収納扉と、
前記放射性物質捕集部の展開しようとする力に対抗して前記収納扉を閉じた状態でロックし、前記環境条件に応じて前記収納扉のロックを解除するロック装置とを備える
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項4】

請求項３に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記ロック装置は、前記収納扉を閉じた状態でロックするロック位置と前記収納扉のロックを解除する解除位置とに切換操作可能なストッパーと、前記ストッパーを前記ロック位置に向けて付勢するバイアスバネと、前記ストッパーを前記解除位置に向けて付勢する駆動バネとを有し、
前記駆動バネは、常温で縮んだ形状を保持し、周囲温度の上昇に応じて伸びる形状記憶合金で構成されている
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項5】

請求項４に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記ロック装置は、手動操作に応じて前記ストッパーを前記解除位置に向けて付勢することにより前記ストッパーによる前記収納扉のロックを解除する手動解除ボタンを有する
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項6】

請求項３に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記ロック装置は、前記収納扉を閉じた状態でロックするロック位置と前記収納扉のロックを解除する解除位置とに切換操作可能なストッパーと、前記ストッパーを前記解除位置に向けて付勢する駆動バネと、前記駆動バネの力に対抗して前記ストッパーを前記ロック位置に拘束するストッパー拘束具とを有し、
前記ストッパー拘束具は、周囲の温度上昇によって融解する低融点融解金属、または、周囲の積算線量の増加によって劣化する放射線劣化素材で構成されている
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項7】

請求項１に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記放射性物質捕集部は、多孔質物質を塗布または練り込んだ布で構成されている
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項8】

請求項７に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記布は、難燃性を有する
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項9】

請求項７に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記多孔質物質は、銀ゼオライトである
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項10】

請求項１に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記放射性物質捕集部は、メッシュ状容器と、前記メッシュ状容器に充填された多孔質物質とを有する
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記多孔質物質は、銀ゼオライトである
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項12】

請求項１に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記放射性物質捕集部は、直接触れずに折り畳むことができる機構を有する
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【請求項13】

請求項１に記載の気中放射性物質捕集装置において、
前記放射性物質捕集部は、バネの弾性力で伸長する展開機構を有する
ことを特徴とする気中放射性物質捕集装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外の気中に放出された放射性物質を除去する気中放射性物質捕集装置に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所には、万が一の事故に備え、事故に伴い放出された放射性物質を環境へ放出しないよう低減対策が取られている。原子炉格納容器内に放出された放射性物質に対しては、サプレッションプール水のスクラビング効果や格納容器スプレイなどの格納容器内の気中に存在する放射性物質を除去する方法や、特許文献１のフィルタベント装置は、設置されたフィルタベント装置に放射性物質を含む気体を移送し、気中から放射性物質を除去する手段が取られている。

【0003】

上記サプレッションプール水のスクラビング効果、格納容器スプレイ及びフィルタベント装置は原子炉格納容器内の事故に対する対策であり、原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外で発生する事故、例えば、インターフェイスＬＯＣＡのような事象では、特許文献２のような非常用ガス処理系によって、原子炉建屋内に放出された放射性物質を気中から除去し原子炉建屋外に放出するとともに、原子炉建屋内の空気を外へ流出することで、原子炉建屋内を負圧に保ち、環境への放射性物質の放出低減を行なっている。

【0004】

上記、非常用ガス処理系は、上流から順に空気乾燥機、排風機、プレフィルタ、前置高性能粒子フィルタ、チャコールフィルタ、後置高機能粒子フィルタで構成され、チャコールフィルタの上流及び下流にはスペースヒーターが設置されフィルタの性能を担保している。この、非常用ガス処理系に、放射性物質を含む原子炉建屋内の空気が通ることにより、空気中に含まれる放射性物質が除去されて排気筒から環境へ排気される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－２２３５３５号公報

【特許文献2】特開２０１６－２０６１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

原子炉格納容器内で放射性物質が放出した場合は、サプレッションプール水のスクラビング効果、格納容器スプレイ及びフィルタベント装置といった低減対策が取られている。しかしながら、原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外で発生した放射性物質の放出には使用することができない。

【0007】

また、原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外で発生した放射性物質の放出に対しては、特許文献２のような非常用ガス処理系によって、環境への放射性物質の放出低減を期待している。

【0008】

しかしながら、非常用ガス処理系は、ポンプやヒーターといった動力を必要とした動的機器があり、その動作には電源が必要である。そのため、電源が喪失してしまう事故に対しては、電源がない期間、非常用ガス処理系は動作できず、放射性物質を含む気体は低減対策を取られずに環境中へ放出されてしまう。

【0009】

電源喪失時においても稼働することのできる環境への放射性物質の放出低減対策を設置することが、さらなる安全性の向上を図るためには望ましい。

【0010】

これを実現しようとした時、配置上の制約から、大型機器の導入する余地がない原子炉もあるため、小型かつ電源の必要としない放射性物質除去装置が必要である。

【0011】

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外の気中に放射性物質が放出される事故が発生したときに、原子炉建屋内の電源を喪失した場合であっても、気中に放出された放射性物質を除去できる気中放射性物質捕集装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明は、原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外の気中に放出された放射性物質を除去するための気中放射性物質捕集装置において、収納容器と、前記収納容器に折り畳んだ状態で収納され、電源を用いず環境条件に応じて自律的に展開可能でかつ気中の放射性物質を捕集可能な放射性物質捕集部とを備えるものとする。

【0013】

以上のように構成した本発明によれば、原子炉格納容器外で放射性物質放出事故が発生した際に、電源が喪失した場合であっても、収納容器に折り畳んだ状態で収納されていた放射性物質捕集部が自動的に展開する。これにより、原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外の気中に放出された放射性物質を捕集し、環境への放出量を低減することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る気中放射性物質捕集装置によれば、原子炉建屋内かつ原子炉格納容器外の気中に放射性物質が放出される事故が発生したときに、原子炉建屋内の電源を喪失した場合であっても、気中に放出された放射性物質を除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施例に係る気中放射性物質捕集装置の構造を示す図である。

【図2】ロック装置の構造を示す図である。

【図3】ロック装置によるロックが解除された状態を示す図である。

【図4】ロック装置の構造の変形例を示す図である。

【図5】改良型沸騰水型軽水炉（ＡＢＷＲ）の原子炉建屋における気中放射性物質捕集装置の設置位置を示す図である。

【図6】機器ハッチ付近に設置された気中放射性物質捕集装置が放射性物質捕集部を展開した状態を示す図である。

【図7】本発明の第２の実施例に係る気中放射性物質捕集装置の構造を示す図である。

【図8】本発明の第３の実施例に係る気中放射性物質捕集装置の構造を示す図である。

【図9】フレームおよびメッシュ管の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態に係る気中放射性物質捕集装置について、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一の部材には同じ符号を付し、重複した説明は適宜省略するものとする。

【実施例0017】

図１に、本発明の第１の実施例に係る気中放射性物質捕集装置の構造を示す。図１において、気中放射性物質捕集装置１は、収納容器２と、収納容器２の開口部を開閉する収納扉３と、収納容器２に折り畳んで状態で収納された放射性物質捕集部４と、収納扉３を閉じた状態でロックするロック装置５とを備える。

【0018】

図１（ａ）は、放射性物質捕集部４が収納容器２に収納された状態を示し、図１（ｂ）は、収納扉３が開いて放射性物質捕集部４が展開していく様子を示している。図１（ｂ）示す通り、放射性物質捕集部４は収納容器２にジャバラ状に収納されている。また、放射性物質捕集部４の最下部には重り６が取り付けられている。重り６は、放射性物質捕集部４の収納時は収納扉３によって支えられている。

【0019】

収納扉３は、ロック装置５によって閉じた状態に保持されている。ロック装置５は、環境条件（例えば周囲温度えの上昇）に応じて収納扉３のロックを解除するように構成されている。収納扉３のロックが解除されると、収納扉３が開いて重り６が落下することにより、収納容器２に折り畳んだ状態で収納されていた放射性物質捕集部４が鉛直下方に展開する。展開した放射性物質捕集部４は、折り畳み機構７を手動操作することにより、直接触れずに折り畳むことができる。

【0020】

図２に、ロック装置５の構造を示す。ロック装置５は、ケーシング８と、ストッパー９と、バイアスバネ１０と、駆動バネ１１と、手動解除ボタン１２とを有する。ストッパー９は、ケーシング８内に固定ピン１３を介して回動可能に支持されている。バイアスバネ１０は、ストッパー９を図示時計回りに付勢する。駆動バネ１１は形状記憶合金で形成され、常温で縮んだ形状を保持し、温度上昇に応じて伸びることにより、ストッパー９を図示反時計回りに付勢する。事故が発生し周囲の温度が上昇すると、駆動バネ１１が伸びることでストッパー９が図示反時計回りに回動し、収納扉３のロックが解除される。手動解除ボタン１２が押されると、駆動バネ１１自体が図示左方向に移動することでストッパー９が図示反対時計回りに回動し、収納扉３のロックが解除される。図３（ａ）は、温度上昇により形状記憶合金の駆動バネ１１が伸びることによりロックが解除された状態を示し、図３（ｂ）は手動解除ボタン１２が押されたことによりロックが解除された状態を示す。

【0021】

図４に、ロック装置５の構造の変形例を示す。図３に示したロック装置５との相違点は、バイアスバネ１０および手動解除ボタン１２が省略され、駆動バネ１１が通常の素材で形成され、駆動バネ１１の伸びる力に対抗してストッパー９の図示反時計回りの回動を不能とするストッパー拘束具１４を追加で設けられている点である。ストッパー拘束具１４は、低融点融解金属または放射線劣化素材で糸状に形成された部材である。図４（ｂ）に示すように、ストッパー拘束具１４が周囲の温度上昇によって融解し、または、周囲の積算線量の増加によって劣化して破断すると、ストッパー９が駆動バネ１１の伸びによって図示半時計回りに回動し、収納扉３のロックが解除される。

【0022】

図５に、改良型沸騰水型軽水炉（ＡＢＷＲ）の原子炉建屋における気中放射性物質捕集装置１の設置位置を示す。図中の矢印は、放射性物質を含む気体の流れを示す。炉水を内包する配管１５がある部屋は溢水対策がされており、その部屋の扉は水密扉であることが多く、配管破断で放出された放射性物質を含む気体は空調ダクト１６を通って通路１７に放出される。通路１７に放出された放射性物質を含む気体は、通路１７を介してフロア全体に拡散されていく。また、各フロア間をつなぐ漏えい孔は、常時解放されている機器ハッチ１８と大物搬入口１９であり、機器ハッチ１８と大物搬入口１９を介して原子炉建屋２２内に拡散し、最終的にブローアウトパネル２０を通って環境へ放出される。各フロア間をつなぐ漏えい孔となる機器ハッチ１８および大物搬入口１９に気中放射性物質捕集装置１を設置することにより、展開した放射性物質捕集部４に放射性物質を含む気体を効率よく接触するため、気中に放出された放射性物質を効率よく除去することが可能となる。これにより、放射性物質の各フロアへの拡散防止を図ることができ、事故の収束を行う作業員の被ばく低減が可能となる。

【0023】

図６に、機器ハッチ１８付近に設置された気中放射性物質捕集装置１が放射性物質捕集部４を展開した状態を示す。図６に示すように、機器ハッチ１８付近で放射性物質捕集部４を展開することにより、機器ハッチ１８から流入してくる気体に含まれる放射性物質を捕集すると共に、放射性物質を含む気体を滞留させ、部屋全体に拡散することを防止することができる。

【0024】

本実施例では、原子炉建屋２２内かつ原子炉格納容器２１外の気中に放出された放射性物質を除去するための気中放射性物質捕集装置１において、収納容器２と、収納容器２に折り畳んだ状態で収納され、電源を用いず環境条件に応じて自律的に展開可能でかつ気中の放射性物質を捕集可能な放射性物質捕集部４とを備える。

【0025】

以上のように構成した本実施例に係る気中放射性物質捕集装置１によれば、原子炉建屋２２内かつ原子炉格納容器２１外の気中に放射性物質が放出される事故が発生したときに、原子炉建屋２２内の電源を喪失した場合であっても、放射性物質捕集部４を自律的に展開させて表面沈着を見込める表面積を増加させることで、気中の放射性物質を捕集することができる。また、原子炉建屋２２内の部屋や通路１７で放射性物質捕集部４を展開することで、放射性物質を含む気体を滞留させることができる。これにより、放射性崩壊による時間減衰及び壁面沈着量が増加するため、放射性物質の環境への放出量を低減することが可能となる。

【0026】

また、放射性物質捕集部４は、ジャバラ状に構成されている。これにより、放射性物質捕集部４をコンパクトに折り畳むことが可能となる。

【0027】

また、本実施例に係る気中放射性物質捕集装置１は、収納容器２の開口部を開閉する収納扉３と、放射性物質捕集部４の展開しようとする力に対抗して収納扉３を閉じた状態でロックし、環境条件に応じて収納扉３のロックを解除するロック装置５とを備える。これにより、環境条件に応じて収納扉３のロックを解除し、放射性物質捕集部４を展開させることが可能となる。

【0028】

また、ロック装置５は、収納扉３を閉じた状態でロックするロック位置と収納扉３のロックを解除する解除位置とに切換操作可能なストッパー９と、ストッパー９をロック位置に向けて付勢するバイアスバネ１０と、ストッパー９を解除位置に向けて付勢する駆動バネ１１とを有し、駆動バネ１１は、常温で縮んだ形状を保持し、周囲温度の上昇に応じて伸びる形状記憶合金で構成されている。これにより、周囲温度の上昇に応じてストッパー９による収納扉３のロックを解除し、放射性物質捕集部４を展開させることが可能となる。

【0029】

また、本実施例におけるロック装置５は、手動操作に応じてストッパー９を解除位置に向けて付勢することによりストッパー９による収納扉３のロックを解除する手動解除ボタン１２を有する。これにより、環境条件に関わらず、必要に応じてストッパー９による収納扉３のロックを解除し、放射性物質捕集部４を展開させることが可能となる。

【0030】

また、ロック装置５は、収納扉３を閉じた状態でロックするロック位置と収納扉３のロックを解除する解除位置とに切換操作可能なストッパー９と、ストッパー９を解除位置に向けて付勢する駆動バネ１１と、駆動バネ１１の力に対抗してストッパー９をロック位置で拘束するストッパー拘束具１４とを有し、ストッパー拘束具１４は、周囲の温度上昇によって融解する低融点融解金属、または、周囲の積算線量の増加によって劣化する放射線劣化素材で構成されている。これにより、周囲の温度上昇または周囲の積算線量の増加に応じてストッパー９による収納扉３のロックを解除し、放射性物質捕集部４を展開させることが可能となる。

【0031】

また、放射性物質捕集部４は、多孔質物質を塗布または練り込んだ布で構成されている。これにより、放射性物質を含む気体の拡散を抑制することが可能となる。

【0032】

また、放射性物質捕集部４を構成する布は、難燃性を有する。これにより、高温環境下でも放射性物質捕集部４の性能を維持することが可能となる。

【0033】

また、放射性物質捕集部４を構成する布に塗布または練り込む多孔質物質は、銀ゼオライトが望ましい。これにより、気化した放射性物質も化学反応により捕らえることが可能となる。

【0034】

また、前記放射性物質捕集部４は、直接触れずに折り畳むことができる機構を有する。これにより、放射性物質を捕集した放射性物質捕集部４に触れることなく、放射性物質捕集部４を収納容器２に再び収納することが可能となる。

【実施例0035】

本発明の第２の実施例に係る気中放射性物質捕集装置について、図７を用いて説明する。図７は、本実施例に係る気中放射性物質捕集装置の構造を示す図である。

【0036】

第１の実施例に係る気中放射性物質捕集装置１（図１に示す）は原子炉建屋２２内の天井に設置され、放射性物質捕集部４が鉛直下方に展開する。これに対し、本実施例に係る気中放射性物質捕集装置１Ａは原子炉建屋２２内の壁面に設置され、放射性物質捕集部４が水平方向に展開する。

【0037】

本実施例における放射性物質捕集部４は、バネの弾性力で伸長する展開機構２３を有する。展開機構２３は、通常時は収納容器２の内部から収納扉３を押圧している。事故時にロック装置５が外れると、展開機構２３が伸長することで収納扉３が開くとともに、放射性物質捕集部４が水平方向に展開する。

【0038】

以上のように構成した本実施例に係る気中放射性物質捕集装置１Ａによっても、第１の実施例と同様の効果を達成することができる。また、気中放射性物質捕集装置１Ａを原子炉建屋２２内の壁面に設置した場合でも、バネの弾性力で展開機構２３が伸長することにより、放射性物質捕集部４を展開することが可能となる。