JPS6310799B2

JPS6310799B2 -

Info

Publication number: JPS6310799B2
Application number: JP55035345A
Authority: JP
Inventors: Tadakazu Nakayama; Ryozo Tsuruoka; Masaki Matsumoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1980-03-19
Publication date: 1988-03-09
Also published as: DE3172188D1; EP0036332A1; US4495142A; JPS56132594A; EP0036332B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は事故時炉心状況把握モニタシステムに
係り、特に原子炉冷却材喪失事故（以下LOCAと
略す。）を検知し、さらに、燃料の状況を把握す
るとともに、その後の事故経過による炉心状況を
予測するのに好適なモニタシステムに関するもの
である。

LOCAを想定すると、原子炉内の冷却材は、ま
ず、ドライウエル内に放出され、ドライウエルの
ベント系を通つてサプレツシヨンプール内のプー
ル水中に放出される。このとき、ドライウエル内
の空気の様子を測定している格納容器雰囲気モニ
タやドライウエル内圧力の上昇などから事故発生
を確認できるが、事故発生後の燃料の状況は知る
ことができない。しかし、炉心事故が発生した場
合、燃料破損や溶融が生じたときと、燃料が健全
なときとでは、発電所内での事故収拾方法や発電
所周辺の対応策が著しく異なつてくるため、事故
発生時、燃料の状況を連続的に監視し、かつ、事
故後の炉心状況を予測しておく必要がある。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、原子炉冷却材喪失事故を検知
でき、かつ、燃料の状況を把握でき、また、その
後の事故経過にともなう炉心状況を予測すること
ができる事故時炉心状況把握モニタシステムを提
供することにある。

本発明の特徴は、サプレツシヨンプール内の液
相中の放射能濃度を検出する液体放射線モニタ
と、上記サプレツシヨンプール内またはドライウ
エル内の気相中のヨウ素および希ガスのうち少な
くとも希ガスの放射能濃度を検出する気相放射線
モニタと、上記液体放射線モニタと気体放射線モ
ニタとの出力をそれぞれ入力として演算処理を行
い、その結果より事故時の炉心状況を判別し、そ
の後の炉心状況を予測する事故状況判別装置とで
モニタシステムを構成した点にある。

以下本発明を第１図ないし第１０図に示した実
施例を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明のモニタシステムの一実施例を
示すブロツク図である。第１図において、１は炉
心、２は再循環配管、３はドライウエル、４はベ
ント管、５はトーラス、６はサプレツシヨンプー
ルで、LOCA時には原子炉内の冷却材は、まず、
ドライウエル３内に放出され、ベント管４を通つ
てサプレツシヨンプール６内のプール水中に放出
される。ところで、本発明のモニタシステムは、
サプレツシヨンプール６内の液相中の放射能濃度
を検出する液体放射線モニタ７と、気相中のヨウ
素の放射能濃度を検出するヨウ素モニタ８および
希ガスの放射能濃度を検出する希ガスモニタ９よ
りなる気体放射線モニタと、モニタ７，８，９に
より連続的に測定された情報から事故時の炉心状
況を判別し、その後の炉心状況を予測する事故状
況判別装置１０と、モニタ７，８，９で測定され
た放射能濃度の時間的変化と事故状況判別装置１
０の判別、予測結果を表示する表示装置１１とか
ら構成してある。

第２図は第１図の液体放射線モニタの一実施例
を示す構造図で、第１図のサプレツシヨンプール
６から連続的に導かれた液体は、配管１２を通
り、計測用チヤンバ１３内の検出器１４で放射能
濃度を検出され、その後サプレツシヨンプール６
に戻される。１５はしやヘい体で、周囲からの放
射線の影響を受けないようにするためのものであ
る。

第３図は第１図のヨウ素モニタの一実施例を示
す構成図で、サプレツシヨンプール６の気相部か
らサンプリングされた気体は、配管１６を通り、
チエンバ１７に導かれ、ヨウ素フイルタ１８によ
りヨウ素が捕集された後、後述する第４図の配管
２１を通り希ガスモニタ９に導かれる。ヨウ素フ
イルタ１８により捕集されたヨウ素は、検出器１
９で放射能濃度が測定される。２０はしやへい体
である。

第４図は第１図の希ガスモニタの一実施例を示
す構断図で、配管２１を通り、チエンバ２２に導
かれた気体中の希ガスは、検出器２３で放射能濃
度が検出され、その後サプレツシヨンプール６に
戻される。２４はしやへい体である。

次に第１図の事故状況判別装置１０の動作原理
について説明する。

第５図に示すように、ヨウ素モニタ８から得ら
れる放射能濃度をXμCi／c.c.、希ガスモニタ９か
ら得られる放射能濃度をYμCi／c.c.、液体放射線
モニタ７から得られる放射能濃度ZμCi／c.c.とす
る。

これらの濃度の組合せから以下の情報が得られ
る。すなわち、（Ｘ＋Ｙ）より気相中の全放射能
濃度、（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）より事故時の液相、気相中
の全放射能濃度、（Ｙ＋Ｚ）より液相中および気
相中のヨウ素全放射能濃度、（Ｘ／Ｙ＋Ｚ）より
希ガスとヨウ素との放射能濃度比が得られる。こ
れらの情報のうち、（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）および（Ｘ／
Ｙ＋Ｚ）に注目すれば、次の４つの場合が判別で
きる。

(1) 通常時サプレツシヨンプール水の放射能濃度は、通
常は10^-3μCi／c.c.程度であり、希ガスがほとん
ど存在しないため、上記各濃度Ｘ、Ｙ、Ｚの間
には、次式の関係が成立する。

Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦10^-3（μCi／c.c.）｝ ……(1) Ｙ／Ｘ＋Ｚ≦１したがつて、(1)式が成立していれば、平常で
あると判別できる。

(2) サプレツシヨンプールに炉水が流入した場合炉水の放射能濃度は１〜10μCi／c.c.程度であ
り、サプレツシヨンプール水の放射能濃度に比
較してはるかに高い。したがつて、サプレツシ
ヨンプールに炉水が流入した場合、サプレツシ
ヨンプール水の放射能濃度は、少なくとも１桁
以上上昇する。また炉水中に希ガスがほとんど
存在しないから、Ｘ、Ｙ、Ｚの間に次式の関係
が成立する。

Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＞10^-3〜10^-2（μCi／c.c.）｝ ……(2) Ｙ／Ｘ＋Ｚ≪ したがつて、２式が成立したときは、サプレ
ツシヨンプールに炉水が流入したと判別でき
る。

(3) 燃料破損がある場合燃料破損があると、プレナム部にたまつてい
た大量の希ガスおよびヨウ素が放出される。燃
料全数破損の解析では、希ガスの放出量；10³μCi／c.c.程度ヨウ素の放出量；10¹μCi／c.c.程度液相中へのヨウ素放出量；10²μCi／c.c.程度となる。したがつて、Ｘ、Ｙ、Ｚの間に次式の
関係が成立する。

Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≧10³（μCi／c.c.）｝ ……(3) Ｙ／Ｘ＋Ｚ10 なお、少数の燃料破損では、（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
および（Ｙ／Ｘ＋Ｚ）は(3)式の値より小さくな
る。したがつて、(3)式が成立したときは、燃料
破損があつたと判別できる。

(4) 燃料溶融がある場合全燃料破損があり、さらに、全燃料溶融があ
つた場合には、希ガスの放出量；10⁵μCi／c.c.程度ヨウ素の放出量；10³μCi／c.c.程度液相中へのヨウ素放出量；10⁴μCi／c.c.程度となる。したがつて、Ｘ、Ｙ、Ｚの間に次式の
関係が成立する。

Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≧10⁵（μCi／c.c.）｝ ……(4) Ｙ／Ｘ＋Ｚ10 このように、気相中の希ガスとヨウ素の比
は、燃料破損の場合と同じであるが、液相中の
放射能濃度は、燃料破損の場合に比較して２桁
程度大きくなり、Ｘ、Ｙ、Ｚの間に(4)式が成立
したときは、燃料溶融があつたと判別できる。

以上の４つの条件式(1)〜(4)式を考慮して、事故
状況判別装置１０で第６図に示すフロー図にした
がつて演算処理を行い、事故時の炉心状況の判別
を行う。ただし、第６図の各パラメータの値は、
上記の(1)〜(4)より、例えば、下記のように設定す
る。

α＝10^-3μCi／c.c. β₁＝10^-3（≪１） β₂＝10 γ₁＝10^-3μCi／c.c. γ₂＝10³μCi／c.c. γ₃＝10⁵μCi／c.c. まず、ステツプM1でＺ≦αか否かを判定し、
Ｚ≦αのときは通常と判定し、Ｚ＞αのときは次
の処理に移る。すなわち、ステツプM2でＹ／Ｘ
＋Ｚを演算し、Ｙ／Ｘ＋Ｚ＜β₁が成立するか否か
を判定し、成立するときは、ステツプM3でγ₁＜
Ｘ＋Ｙ＋Ｚが成立するか否かを判定し、成立しな
いときは、若干の炉水流入恐れありと判定する。
また、成立するときはステツプM5でＸ＋Ｙ＋Ｚ
＜γ₂が成立するか否かを判定し、成立するときは
炉水流入と判定し、成立しないときは燃料破損の
恐れありと判定する。一方、ステツプM2におい
て、Ｙ／Ｘ＋Ｚ＜β₁が成立しないときは、ステツ
プM5でＹ／Ｘ＋Ｚ＜β₂が成立するか否かを判定
し、成立するときはステツプM6でγ₁＜Ｘ＋Ｙ＋
Ｚが成立するかを判定し、成立しないときは微小
の燃料破損ありと判定し、成立するときはステツ
プM7でＸ＋Ｙ＋Ｚ＜γ₂が成立するか否かを判定
し、成立するときは若干の燃料破損ありと判定
し、成立しないときは燃料破損ありと判定する。
また、ステツプM5において、Ｙ／Ｘ＋Ｚ＜β₂が
成立しないときはステツプM8でγ₂＜Ｘ＋Ｙ＋Ｚ
が成立するか否かを判定し、成立しないときは、
上記と同様燃料破損ありと判定し、成立するとき
はステツプM9でＸ＋Ｙ＋Ｚ＜γ₃が成立するか否
かを判定し、成立するときは燃料全数破損と判定
し、成立しないときは燃料溶融危険ありと判定す
る。

次に、事故の継続の有無の判定原理について説
明する。事故の継続があれば、放射能濃度が増加
する傾向にあるが、燃料の継続がなければ、各放
射性物質の崩壊により、次式にしたがい放射能濃
度が減少する。

Ｃ＝〓C₁₀exp（−1λ_iｔ） ……(5) ここに、Ｃ；事故後の経過時間ｔでの放射能濃度 C_i0；事故直後の放射性物質ｉの放射能濃度 λ；放射性物質ｉの崩壊定数ｔ；事故後の経過時間したがつて、事故後、このような放射能濃度の減
少があれば、事故の継続がないものと判別する。

以下、各モニタ７，８，９を用いて通常時およ
び事故時に連続的に液相中の放射能濃度、気相中
のヨウ素の放射能濃度、希ガスの放射能濃度をそ
れぞれ測定し、これらの測定結果の組み合せによ
り事故時炉心状況を把握し、その後の炉心状況を
予測するシステムの作用について説明する。

(i) LOCA時燃料破損がない場合 LOCA時燃料破損がない場合における表示装
置１１の各モニタ７〜９の表示値の時間的変化
の例を第７図に示す。

通常、サプレツシヨンプール水の放射能濃度
は、炉水の10^-3程度であるため、LOCA後炉心
から炉水が流水し、それがサプレツシヨンプー
ル水中に流入すると、サプレツシヨンプール水
の放射能濃度が少なくとも１桁以上高くなる。
したがつて、第７図の液体放射線モニタ７によ
る測定値の表示値２５は、ａ点で急激な上昇を
示す。また、液相中のヨウ素が気相中に移行す
るため、ヨウ素モニタ８による測定値の指示値
２６も上昇する。ただし、希ガス表示値２７は
ほとんど変化しない。この場合は、事故状況判
別装置１０により、第６図のフロー図にしたが
い、炉水流入があるが燃料破損がないと判定さ
れる。

そして、燃料破損がない場合には、事故時放
出された放射性物質の濃度は、各放射性物質の
崩壊により減衰するため、第７図に示すよう
に、事故時上昇後減少傾向を示す。以上のよう
な情報に基づいて、事故状況判別装置１０によ
り判定がなされ、表示装置１１に「LOCA発
生」と「燃料破損なし」の表示がなされる。

(ii) LOCA時燃料破損がある場合 LOCA時燃料破損がある場合における表示装
置１１の各モニタ７〜９表示値の時間的変化の
例を第８図に示す。LOCA後炉水がサプレツシ
ヨンプール水中に流入すれば、第７図と同様の
表示を示すが、燃料破損があれば、希ガスが大
量に放出されるため、第６図のフロー図にした
がい、事故状況判別装置１０により、LOCA時
燃料破損ありの判定が行われる。この場合、放
射能濃度の大小により、規模の大小が判断さ
れ、これにより、若干の燃料破損の場合と全数
燃料破損の場合とに識別される。

さらに、継続的な燃料破損がなければ、放出
される放射性物質は徐々に減少し、また、放射
性物質の崩壊によりさらに減少傾向を示す。な
お、第８図の２８〜３０はそれぞれ液体放射線
モニタ７、ヨウ素モニタ８、希ガスモニタ９に
よる測定値の表示値である。以上のような情報
に基づいて、事故状況判別装置１０により判定
がなされ、表示装置１１に「LOCA発生」と
「燃料破損推定10本」等の表示がなされる。

(iii) LOCA時燃料溶融の危険がある場合 LOCA時燃料溶融の危険がある場合における
表示装置１１の各モニタ７〜９表示値の時間的
変化の例を第９図に示す。LOCA後燃料破損が
ある場合には、第８図と同様の表示を示す。し
かし、さらに燃料溶融の危険がある場合には、
第９図のｂ点以後に示されるように、放射能濃
度の減少がなく、燃料溶融があると、ｃ点のよ
うに、各モニタ７〜９で測定される各放射能濃
度が急激に上昇する。このため、第６図のフロ
ー図にしたがい、事故状況判別装置１０により
溶融危険ありと判定され、第８図にさらに「溶
融危険あり」の表示が追加される。なお、第９
図の３１〜３３はそれぞれモニタ７〜９による
測定値の表示値である。

以上のように本発明のシステムにおいては、液
相中および気相中の放射能濃度の経時変化の組み
合せにより、事故状況判別装置１０で事故時炉心
状況の把握と予測とを行い、表示装置１１に事故
状況を予測を含めて表示するようにしてある。

上記した本発明の実施例によれば、サプレツシ
ヨンプール６内の液相中および気相中の放射能濃
度を各モニタ７〜９で連続測定し、各モニタ表示
値のパターンにより、事故状況判別装置１０で演
算処理して状況を推定判断しているので、 (イ) LOCK時の燃料破損の有無を推定できる。

(ロ) LOCK時の事故状況、すなわち、燃料破損の
継続あるいは燃料溶融の危険性の有無を予測で
きる。

(ハ) LOCK時の燃料溶融の有無が推定できる。

(ニ) 液相中および気相中の放射能濃度を計測して
いるので、LOCK以外の、例えば、計装配管破
断事故のようにLOCKに比較して小さな事故も
同定できる。

(ホ) 気相中のヨウ素および希ガスの放射能濃度を
それぞれ計測しているので、希ガスで検出でき
ない小さな事故でも、ヨウ素の放射能濃度変化
から充分検出できる。

などの効果がある。

なお、第１０図は本発明の他の実施例を示すブ
ロツク図で、第１図と同一部分は同じ符号で示
し、ここでは説明を省略する。第１図ではサプレ
ツシヨンプール６内の気相中のヨウ素および希ガ
スの放射能濃度をそれぞれモニタ８，９で測定す
るようにしているが、第１０図ではドライウエル
３内の気体中のヨウ素および希ガスの放射能濃度
を測定するようにしてあり、このようにしても効
果は同一である。

以上説明したように、本発明によれば、比較的
簡単なシステムにより、原子炉冷却材喪失事故を
検知でき、かつ、燃料の状況を把握でき、また、
その後の事故経過にともなう炉心状況を予測でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は本発明の一実施例を示
す図で、第１図は本発明の事故時炉心状況把握モ
ニタシステムのブロツク図、第２図は第１図の液
体放射線モニタの構造図、第３図は第１図のヨウ
素モニタの構造図、第４図は第１図の希ガスモニ
タの構造図、第５図は第２図、第３図、第４図に
示す各モニタから得られる測定値説明図、第６図
は第１図の事故状況判別装置における演算処理フ
ロー図、第７図、第８図、第９図は第１図の表示
装置にそれぞれ異なる条件のときに表示される表
示内容の説明図、第１０図は本発明の他の実施例
を示すブロツク図である。１……炉心、３……ドライウエル、４……ベン
ト管、５……トーラス、６……サプレツシヨンプ
ール、７……液体放射線モニタ、８……ヨウ素モ
ニタ、９……希ガスモニタ、１０……事故状況判
別装置、１１……表示装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１サプレツシヨンプール内の液相中の放射能濃
度を検出する液体放射線モニタと、前記サプレツ
シヨンプール内またはドライウエル内の気相中の
ヨウ素および希ガスのうち少なくとも希ガスの放
射能濃度を検出する気体放射線モニタと、前記液
体放射線モニタと気体放射線モニタとの出力をそ
れぞれ入力として演算処理を行いその結果より事
故時の炉心状況を判別し、その後の炉心状況を予
測する事故状況判別装置とを具備することを特徴
とする事故時炉心状況把握モニタシステム。