原子炉の安全を守る！補助給水系とは？

原子炉の安全を守る！補助給水系とは？

補助給水系の役割

原子力発電所では、原子炉の運転が停止した後も、核燃料は熱を出し続けます。この熱を「残留熱」と呼びますが、放置すると原子炉内の温度が過度に上昇し、炉心損傷などの深刻な事故につながる可能性があります。そこで、残留熱を安全に除去するために設けられているのが補助給水系です。

補助給水系は、その名の通り、原子炉に冷却水を供給する役割を担っています。通常運転時、原子炉には主給水ポンプによって冷却水が送り込まれていますが、停電やポンプの故障など、万が一の事態が発生した場合、主給水系が機能しなくなる可能性があります。このような場合に備え、補助給水系は、独立した電源やポンプ、配管などを備え、非常時でも確実に原子炉に冷却水を供給できるよう設計されています。

補助給水系は、原子力発電所の安全性を確保する上で非常に重要なシステムであり、その信頼性は厳しく要求されます。定期的な点検や試験を通して、常に万全の状態に保たれています。

通常運転時の役割

原子力発電所の中心には、熱を生み出す原子炉があります。この原子炉を安定して稼働させるためには、常に一定の温度に保つことが重要です。そのために、「主給水系」と呼ばれるシステムを使って原子炉に水を送り込み、蒸気を発生させています。この蒸気はタービンを回し、発電機を駆動させることで、私たちが日々使う電力を生み出しています。

しかし、巨大地震や津波などの自然災害が発生すると、外部からの電力供給が途絶える可能性があります。このような外部電源喪失時、主給水系は運転を継続することができません。原子炉を冷却し続けることができなくなることは、重大事故につながる可能性も孕んでいます。

このような非常事態に備えて、原子力発電所には「補助給水系」と呼ばれるバックアップシステムが設置されています。外部電源が喪失した場合でも、ディーゼル発電機などからの電力供給を受け、原子炉に必要な水を供給することができます。普段は待機状態にある補助給水系ですが、万が一の際には自動的に起動し、原子炉の安全を確保するための重要な役割を担っています。

非常時の活躍

原子力発電所は、電力を供給する重要な施設ですが、地震や津波などの予期せぬ事態が発生した場合でも、安全が最優先されます。外部電源が失われるような緊急事態が発生すると、原子炉は自動的に運転を停止し、核分裂反応を抑えます。しかし、停止した原子炉内には、燃料から発生する残留熱が残っているため、冷却を継続することが重要です。

このような状況下で活躍するのが補助給水系です。補助給水系は、非常時に備えて設置された専用の電源を用いて、補助給水ポンプを動かします。そして、復水タンクや二次系純水タンクに貯められた水を、蒸気発生器へ送り込みます。蒸気発生器に供給された水は、原子炉で発生した熱を吸収し、蒸気へと変化します。この蒸気は、タービンを回して発電する通常の運転時とは異なり、外部へ放出されます。こうして、原子炉内の熱を外部へ運び出すことで、原子炉を冷やし続けることができます。原子炉内の温度が十分に低下するまで、この冷却プロセスは継続されます。

PWR原子炉特有のシステム

– PWR原子炉特有のシステム

加圧水型原子炉(PWR)は、世界中で広く稼働している原子炉の中でも主流のタイプであり、日本においても発電の大きな割合を占めています。PWRの特徴は、原子炉内で核反応によって生じた熱を取り出す一次系と、その熱を利用してタービンを回し発電する二次系が、それぞれ独立した閉鎖回路を形成している点にあります。

このPWR特有の構造において、一次系と二次系を繋ぐ重要な役割を担うのが補助給水系です。一次系で冷却材として用いられる水は、非常に高い圧力下に置かれており、通常運転時でも沸騰することなく高温を維持しています。しかし、万が一、配管の破損などにより一次系の圧力が低下した場合、冷却水が沸騰し、炉心の冷却能力が低下する可能性があります。このような事態を防ぐため、補助給水系は高圧の冷却水を一次系へ注入することで、炉心の冷却を維持し、原子炉の安全を確保する役割を担います。

このように、補助給水系はPWRの安全性を支える上で欠かせないシステムと言えるでしょう。