原子炉の安全を守る！余熱除去系の役割

原子炉の安全を守る！余熱除去系の役割

原子炉停止後の熱源：崩壊熱とは

原子炉は、運転を停止してもすぐに冷えるわけではありません。停止直後でも、原子炉内では核分裂で生まれた放射性物質が崩壊を続け、熱を発生し続けます。この熱を崩壊熱と呼びます。これは、原子力発電の特性の一つです。

原子炉の運転中は、核分裂反応によって膨大なエネルギーが熱として生み出されます。この熱は、発電のために利用されますが、原子炉の停止後も、放射性物質の崩壊は続きます。したがって、原子炉は停止後も冷却を続けなければなりません。

崩壊熱の量は、運転中の出力や運転時間などによって異なりますが、時間経過とともに減衰していきます。しかし、停止直後は非常に大きく、原子炉を安全に冷却し続けるためには、崩壊熱を適切に処理するシステムが不可欠です。この冷却システムは、非常時にも確実に作動するように設計されており、原子炉の安全性を確保する上で重要な役割を担っています。

余熱除去系の重要な役割

– 余熱除去系の重要な役割原子力発電所では、原子炉内で核分裂反応を起こし、膨大な熱エネルギーを生み出して電気を作っています。発電の要である原子炉は、運転を停止した後も、核分裂生成物の崩壊によって熱を発生し続けます。これを崩壊熱と呼びます。崩壊熱は、運転中の熱出力に比べるとわずかな量ですが、長時間にわたって発生し続けるため、適切に処理しなければ原子炉の安全を脅かす可能性があります。原子炉を停止させた後も安全を維持し、過熱による機器の損傷を防ぐために重要な役割を担うのが、余熱除去系です。 このシステムは、崩壊熱除去系とも呼ばれ、原子炉から発生する熱を安全に除去し、冷却水を循環させることで、原子炉内の温度を適切な範囲に保ちます。余熱除去系は、原子炉停止直後から長期間にわたり、崩壊熱の除去という重要な役割を担います。停止直後は、まだ多くの崩壊熱が発生しているため、大容量の冷却能力が求められます。時間が経つにつれて崩壊熱の量は減少していきますが、それでも長期間にわたり冷却を続ける必要があります。余熱除去系は、原子炉の安全確保に不可欠な設備であり、その設計、運転、保守には万全を期す必要があります。 定期的な点検や試験を行い、常に正常に機能するように維持することが、原子力発電所の安全運転にとって極めて重要です。

沸騰水型原子炉における多様な運転モード

沸騰水型原子炉（BWR）は、運転停止後も原子炉から発生する熱を取り除くために、様々な仕組みを備えています。この熱除去を担うのが余熱除去系ですが、その役割は停止時冷却モードに限りません。BWRの余熱除去系は、原子炉の状態や状況に応じて、多様な運転モードを柔軟に使い分けることで、常に安全性を確保しています。

例えば、原子炉を停止し、運転系統から隔離する際には、蒸気凝縮モードと呼ばれる運転モードが用いられます。このモードでは、原子炉内の蒸気を凝縮させることで、原子炉の圧力を制御したり、徐々に減圧したりすることができます。また、原子炉で万一の圧力上昇が発生した場合に、その圧力を逃がすための圧力抑制プールと呼ばれる設備があり、このプールの水を冷却する際には、圧力抑制室プール水冷却モードが活躍します。

さらに、燃料プール冷却モードは、使用済み燃料を保管する燃料プールの水を冷却する際に使用されます。このように、BWRの余熱除去系は、多様な運転モードを備えることで、通常運転時だけでなく、停止時や異常時にも、あらゆる状況に対応し、原子炉の安全を維持する重要な役割を担っています。

冷却材喪失事故への備え

原子力発電所では、万が一の事故発生時にも、炉心の安全を確保するために様々な対策が講じられています。その中でも特に重要な役割を担うのが、余熱除去系と呼ばれるシステムです。

余熱除去系は、通常運転時だけでなく、冷却材喪失事故のような異常時にもその真価を発揮します。冷却材喪失事故とは、原子炉を冷却するための冷却材が何らかの原因で失われてしまう事故です。このような事態が発生した場合、余熱除去系は自動的に起動し、非常用炉心冷却系の一部として機能します。具体的には、低圧注水系を通じて炉心に冷却水を注入し、炉心の過熱を防ぎます。

さらに、余熱除去系は、状況に応じて格納容器スプレイ冷却系としても機能するように設計されています。これは、運転員の操作によって電動弁を切り替えることで実現されます。格納容器スプレイ冷却系は、原子炉格納容器内に冷却水を噴霧することで、格納容器内の圧力と温度を抑制する役割を担います。

このように、余熱除去系は、多重的な安全対策によって、冷却材喪失事故発生時の炉心および格納容器の安全確保に大きく貢献しています。