Microsoft PowerPoint 動エネシンポ-HTM発表（公開版）.pptx

Size: px

Start display at page:

Download "Microsoft PowerPoint 動エネシンポ-HTM発表（公開版）.pptx"

きよあつつなかわ
5 years ago
Views:

1 ( 社 ) 日本機械学会動力エネルギーシステム部門第 18 回動力エネルギー技術シンポジウム OS8-2 軽水炉新型炉原子力安全格納容器破損防止対策とフィルタードベント設置の考え方日立 GEニュークリアエネジー東芝電力システム社三菱重工業 2013 年 6 月 20 日 -21 日 1

2 目次緒言 PWR 1. 格納容器破損防止対策 (1) 格納容器破損防止対策の概要 (2) 格納容器破損シナリオ 2. フィルタードベント設備設置の考え方 (1) フィルタードベント設備設置の考え方 (2) フィルタードベント設備の運用と容量の考え方 (3) フィルタードベント設備の操作の考え方 (4) フィルタードベント設備の水素対策 (5) フィルタードベント設備の事故後の処理 2

3 目次 BWR 3. 格納容器破損防止対策 (1) 格納容器破損防止対策の概要 (2) 炉心損傷後の事象緩和フロー 4. フィルタードベント設備設置の考え方 (1) フィルタードベント装置の構造 (2) フィルタードベント設備設計のための想定条件 (3) フィルタードベント設備の操作性向上 (4) フィルタードベント設備の水素対策 (5) フィルタードベント設備のその他の考慮事項結語 3

4 緒言重大事故に対する原子炉格納容器の過圧破損防止対策は, 機器のランダム故障や誤操作によって生じる内的事象をベースに整備が進められてきたが, 東京電力福島第一原子力発電所事故の教訓反映から, 地震や津波等の外部からの要因によって生じる外的事象の対策整備が必要になってきた当該事故では大量の放射性物質が原子炉格納容器から環境中に放出されることになったが, この対策の一環としてフィルタードベント設置が計画されている上記を受けて, 格納容器破損防止対策とフィルタードベント設備の設置の考え方について紹介する 4

5 1. 格納容器破損防止対策 (PWR) (1) 格納容器破損防止対策の概要フィルタードベント設備 CV スプレイ再循環 CV 気相部冷却が失敗した場合の更なる CV 破損防止対策として整備大気へ CV スプレイ設備 CV 再循環ユニットを使用した CV 気相部冷却 CV 閉じ込め機能を維持しつつ CV 破損防止を達成する対策で公衆被ばく従業員被ばくを最小化できることが特徴海水設備蒸気発生器自然対流蓄圧タンク代替海水ポンプフィルタードベント設備フィルタ制御棒自然対流 CV 再循環設備再循環ユニット大気へ ( 放射性物質なし ) 格納容器スプレイポンプ CV スプレイ再循環運転 CV 気相部に加えて CV 液相部からの熱の輸送手段の多様化手段として整備補機冷却水設備原子炉補機冷却水ポンプ海水ポンプ海水代替海水設備 CV スプレイ再循環運転 CV 気相部冷却に対する最終ヒートシンクとして既設海水ポンプを使用する海水設備に加えて代替海水設備を整備 5

6 1. 格納容器破損防止対策 (PWR) (2) 格納容器破損シナリオ成功炉心損傷消火水スプレイ代替格納容器スプレイ成功格納容器健全本設格納容器スプレイ復旧成功失敗格納容器スプレイ再循環 ( 海水設備による冷却 ) 失敗格納容器健全格納容器スプレイ再循環 ( 代替海水設備による冷却 ) 格納容器健全格納容器再循環ユニット気相部冷却 ( 海水設備による冷却 ) 失敗格納容器再循環ユニット気相部冷却 ( 代替海水設備による冷却 ) 成功失敗格納容器健全成功格納容器再循環ユニット気相部冷却 ( 海水直接注入による冷却 ) 失敗格納容器健全フィルタードベント格納容器健全 6

7 2. フィルタードベント設備設置の考え方 (PWR) (1) フィルタードベント設備設置の考え方機能 SA 時にCV 内の水蒸気を含む雰囲気をフィルタを経由してCV 外へベントすることによって CV 破損を防止する機能を有するもので核分裂生成物の放出を抑制する機能を併せ持つ設置の考え方 PWRでは CVスプレイ再循環運転やCV 再循環ユニットを使用したCV 気相部冷却のような放射性物質の放出を伴わない多様な対策を講じているがこれら対策が失敗した場合の更なるCV 破損防止対策として設置する 7

8 2. フィルタードベント設備設置の考え方 (PWR) (2) フィルタードベント設備の運用と容量の考え方時間余裕を確保するために CV 内圧力が最高使用圧力の 2 倍 ( 限界圧力以下 ) に到達した時点でベントを開始 CV の真空破損を防止するために CV 内圧力が最高使用圧力に低下した時点でベントを停止ベント容量は事故発生後 48 時間における崩壊熱を除去できる容量格納容器限界圧力 2Pd ベント開始格納容器内圧力 1Pd 代替格納容器スプレイ断続運転代替格納容器スプレイ停止ベントによる圧力低下気相部冷却による圧力低下ベント停止 48 時間時間フィルタードベント設備による圧力低減効果 ( イメージ ) 8

9 2. フィルタードベント設置の考え方 (PWR) (3) フィルタードベントの操作の考え方ベント操作の基本的な考え方 - ラプチャーディスク単独での CV バウンダリ機能の担保は困難で CV 隔離弁の設置が必要ラプチャーディスクを設置した場合にも弁開操作は必要 - 周辺住民の避難状況や気象条件を考慮した上で弁操作によって人的判断によって開始人的判断を介在せず受動動作のラプチャーディスクは設置しないベント操作の確実性操作性向上策ベント弁によるベント操作の確実性操作性に対する向上策を下図通り考慮耐震性耐津波性の確保格納容器システムの遮へいの考慮線源強度及び近接時期頻度により恒設 / 仮設遮へいを選択フィルタ遮へい遮へいを考慮した弁現場操作場所の確保原則既設壁で遮へいされた場所を考慮 M エクステンションハンドル OR ボンベ駆動手段制御室 ( 低線量エリア ) からの遠隔操作信頼性ある代替電源からの給電電源喪失時の弁現場操作手段の確保操作場所を考慮した操作手段の選択 9

10 2. フィルタードベント設備設置の考え方 (PWR) (4) フィルタードベント設備の水素対策 CV 雰囲気漏えいによる水素爆発の可能性 - PWR の SA 時の CV 内水素濃度は大容量 CV の効果及び CV 内水素制御装置設置によって事象発生から終息までの全期間に渡り乾燥状態を想定しても爆轟領域以下 - 水素が CV 外へ漏えいし燃焼しても爆発的な圧力過渡を伴う水素爆轟は発生しない水素対策 PWR では水素爆発 ( 爆轟 ) の懸念はないが燃焼の可能性はあるのでその影響緩和策については考慮する排気筒フィルタでの水蒸気凝縮による水素爆発防止 - 湿式フィルタは水蒸気凝縮を考慮して加熱器等によって水素濃度を抑制 - 乾式フィルタは吸着熱等の効果によって水蒸気凝縮発生の可能性は低い格納容器フィルタ原子炉周辺建屋 SA 水素濃度 : 爆轟領域以下 ( 乾燥状態 ) - 大容量 CV の効果 - CV 内水素制御装置設置 M M F.C 2 or L.C 建屋空調系ベント配管の独立性確保 ( 排気筒接続の場合 ) - PWR はプラント間で排気筒を共用化するケースはない - 排気筒には主に空調系が接続されるが隔離ダンパは基本的に F.C F.C でない場合は隔離運用手順を整備する方針 - 圧力バランスによる排気筒からの逆流がない排気筒接続位置及び方法を考慮 10

ヨウ素フィルタ :CV 外 ( アニュラス等 ) 建屋屋上等 (OS からのサポート案も有り ) 事故後の処理エアロゾルフィルタ長半減期核種を捕捉するものであり事故後の近接が困難となるためフィルタは CV やアニュラス等の閉じ込めエリアに設置

11 2. フィルタードベント設備設置の考え方 (PWR) (5) フィルタードベント設備の事故後の処理乾式湿式コンセプト事故後においても作業員の作業性近接性を考慮した設計とする概念図 ( 例 ) ( 屋内配置の例 ) エアロゾルフィルタ : 半減期の長いエアロゾル ( セシウム等 ) を捕捉よう素フィルタ : 半減期の短いよう素を捕捉 ( 屋上配置の例 ) 水フィルタ : 半減期の長いエアロゾル ( セシウム等 ) 及び半減期の短いよう素を捕捉フィルタ設置場所エアロゾルフィルタ :CV 内またはアニュラスヨウ素フィルタ :CV 外 ( アニュラス等 ) 建屋屋上等 (OS からのサポート案も有り ) 事故後の処理エアロゾルフィルタ長半減期核種を捕捉するものであり事故後の近接が困難となるためフィルタは CV やアニュラス等の閉じ込めエリアに設置よう素フィルタ短半減期核種を捕捉するものであり事故後短期間で線量率が低下する近傍での作業が想定される場合には必要に応じ遮へいを設置除染設備により線量低減 ~ 放射性物質を含むフィルタ水を移送ライン等を使用して CV へ移送後給水ラインを使用してフィルタ内に再給水この繰り返しにより除染処理を実施 11

12 このイメージは現在表示できませんこのイメージは現在表示できませんこのイメージは現在表示できませんこのイメージは現在表示できません 3. 格納容器破損防止対策 (BWR) (1) 格納容器破損防止対策の概要 ( 代表例 ) 対象設備本設設備可搬設備恒設設備特定安全施設格納容器 1 崩壊熱相当の除熱 RHR+RCW+RSW (RHR 復旧手順の整備 ) 1 崩壊熱相当の除熱代替補機冷却設備海水の洗浄手段代替海水ポンプ等の予備品 1 崩壊熱相当の除熱 ( 最終ヒートシンク ) ソフトベント (D/W,W/W) 耐圧強化ベント (D/W,W/W) 2PCV ベントタイミング遅延 DWC 改善 CUW 代替除熱原子炉ウェル注水 1 崩壊熱相当の除熱フィルタードベント給電海水電源車 RSW タービン建屋既設新設 T/B 可搬型代替熱交換器システム RCW RCW 熱交換器 PCV スプレイペデスタル注水 S/P DWC SRV D/W 冷却器原子炉ウェル RPV ペデスタル格納容器原子炉ウェル注水低圧注水スプレイスプレイ AC 特定安全施設スクリーン開口部原子炉建屋 SGTS 耐圧強化ベントライン電源盤 RHR 熱交換器 RHR 注水口消防車空冷式 DG SGTS による水素換気 / 耐圧強化 PCV ベント G 格納容器の過温過圧を防止又は遅延させベント時期に裕度を持たせることが可能窒素注入水源恒設代替電源設備蓄電池フィルタードベント水源注水給電電源融通注水ポンプ (A) 水源排気筒恒設代替設備専用電源 12 海水 G

13 RPV 注水性維持代替 Pressure (kpa[gage]) 1.2E E E E E E 格納容器破損防止策 (BWR) 炉心損傷 (2) 炉心損傷後の事象緩和フロー ( その 1: フィルタードベント設置前の対応 ) PCV 除熱 ( 数時間 ~ 数十時間 ) 代替 PCV スプレイ下部ドライウェル注水直接的な対策 W/Wベント( 大気 ) 信頼性向上の対策冠水 D/Wベント ( 大気 ) 代替 PCV スプレイ代替注水 RPV 破損 (6h) PCV ベント D/W W/W 2Pd 1.5Pd 1Pd Pressure (kpa[gage]) 1.2E E E E E E+02 代替 PCV スプレイ代替注水 RPV 破損 (6h) 本設 RHR 復旧成功失敗失敗 D/W 冷却器 D/W W/W 2Pd 1.5Pd 1Pd PCV ベント FP 放出抑制 24 時間以降代替 RCW によるRHR 回復 W/W ベント失敗成功冠水 D/W ベント 24 時間以内にラインナップ可可搬式であり柔軟性有従来から AM 策として考慮 ( ベントの時間裕度増加 ) ベント実施の時間裕度は事故後約 1 日程度 Cs-137 放出量 100TBq 以下 ( 評価事象 : 高圧低圧注水失敗 ) 成功ベント実施の時間裕度は事故後約 2 日程度 Cs-137 放出量は W/W ベントと同等格納容器健全0.0E E time (h) time (h) (W/W ベント策 ) (PCV スプレイ +D/W ベント策 ) 13

14 RPV 注水性維持代替 3. 格納容器破損防止策 (BWR) (2) 炉心損傷後の事象緩和フロー ( その 2: フィルタードベント設置後の対応 ) PCV 除熱 ( 数時間 ~ 数十時間 ) FP 放出抑制 24 時間以降炉心損傷代替 PCV スプレイ下部ドライウェル注水本設 RHR 復旧失敗成功代替 RCW によるRHR 回復 24 時間以内にラインナップ可可搬式であり柔軟性有直接的な対策フィルタードベント信頼性向上の対策フィルタードベント/ その他対策 D/W 冷却器従来から AM 策として考慮 ( ベントの時間裕度増加 ) 現在 BWR では特定安全施設としてフィルターベントの設置を検討している D/W 冷却器を作動による PCV 除熱や PCV スプレイによりベントの時間裕度を持たせてその後フィルタードベントで対応するフィルタードベントその他対策格納容器健全14

15 4. フィルタードベント設備設置の考え方 (BWR) (1) フィルタードベント装置の構造 ( 例 ) 出口配管金属メッシュフィルタフィルタードベント構造例高さ約 8.5m ( 容器スカート含む ) 直径材質約 4m ステンレス鋼ドレン配管入口配管ベンチュリスクラバヘッダー 15

16 4. フィルタードベント設備設置の考え方 (BWR) (2) フィルタードベント設備設計のための想定条件 PCV 設計温度のガスが発生すると想定 PCV 設計圧力 ~ 二倍圧力でベントすると想定ウェットウェルベント及びドライウェルベントを想定ベント実施時崩壊熱相当の蒸気量がベントされると想定炉心損傷による FP 放出水蒸気非凝縮性ガスの発生を想定フィルタードベント装置過酷事故解析に基づき流入するエアロゾル種類発生量濃度粒径等を設定 16

17 4. フィルタードベント設備設置の考え方 (BWR) (3) フィルタードベント設備の操作性向上 ( 例 ) PCV 1 全交流電源喪失時にも遠隔操作可能なように直流電源駆動の電動弁もしくは駆動源の接続性を考慮した空気作動弁を使用 4 フィルタ廻りの計器は現場で監視可能 2 ベント弁は遮へい壁越しに操作可能ベントフィルタ 3 ベントの機動性を重視しラプチャーディスクは不設置 17

18 4. フィルタードベント設備設置の考え方 (BWR) (4) フィルタードベント設備の水素対策 ( 例 ) 5 排気配管は SGTS とは独立設置他号機のベント配管との共用も行わない ( ただし他系統への悪影響がない場合は除く ) 6 ベント弁は AC 系から独立設置 ( ベント弁を共用する場合は他系統への悪影響を排除 ) PCV 4 窒素置換のバウンダリ形成のために微正圧作動のラプチャーディスクを設置 3 窒素封入後の微正圧を圧力計で確認可能 2 外部からの窒素供給口の設置ベントフィルタ 1 系統待機中は窒素置換実施 18

19 4. フィルタードベント設備設置の考え方 (BWR) (5) フィルタードベント設備のその他の考慮事項 ( 例 ) SGT 系 NGC 系 PCV 2 遮へい壁外から操作可能な補給水ライン設置ベントフィルタ 1 フィルタ保有水量は崩壊熱による水の蒸発に対し適切な期間水位を確保できるように設定 3 ベント後の汚染水の処理作業の容易性を考慮 19

20 結語東京電力福島第一原子力発電所事故では, 大量の放射性物質が発電所から環境中に放出されたが, フィルタードベントシステムの設置を含めた格納容器破損防止対策の強化によって, これら事故の発生確率を可能な限り低減することが可能となる原子力発電所の安全性向上について, 上記対策に満足することはなく諸外国の動向, 他産業の技術革新等を踏まえて常に前向きな姿勢で取り組む努力を継続していきたい 20

東京電力株式会社福島第一原子力発電所における事故を踏まえた泊発電所1号機の安全性に関する総合評価（一次評価）の結果について（報告）　添付5-(3)

東京電力株式会社福島第一原子力発電所における事故を踏まえた泊発電所1号機の安全性に関する総合評価（一次評価）の結果について（報告）　添付5-(3) 添付 5-(3)-1 起因事象 : 主給水喪失 ( 外部電源なし ) 主給水喪失 ( 外部電源なし ) 2.43 18.3m 原子炉停止 ( 電動またはタービン動 ) * 1 フィードアンドブリードシナリオ高圧注入による原子炉への給水充てん系によるほう酸の添加 * 1 フィードアンドブリードシナリオへ移行加圧器逃がし弁による熱放出余熱除去系による冷却 *1 フィードアンドブリードシナリオへ移行