原子力用語「非常用炉心冷却装置」
原子力を知りたい
「非常用炉心冷却装置」ってどういう意味ですか？
原子力マニア
それは、原子炉で事故が発生したときに燃料体を冷却するために冷却材を炉心に注入する安全システムだよ。
原子力を知りたい
事故が起きて冷却材が失われたときに使うんですね。
原子力マニア
そう。核分裂反応が停止しても、燃料体にはまだ熱が残っているので、それを冷却する必要があるんだよ。
非常用炉心冷却装置とは。
原子力発電所では、「非常用炉心冷却装置（ECCS）」と呼ばれる安全システムが備えられています。原子炉で事故が発生して冷却材が失われた場合、このシステムが作動し、炉心に冷却材を注入して炉心を冷却します。
原子炉の事故時には、核分裂反応はすぐに停止しますが、原子炉内の燃料は高温のまま残ります。さらに、核分裂生成物からも熱が発生するため、燃料を冷却する必要があります。
沸騰水型軽水炉のECCSは、高圧注水系、自動減圧系、炉心スプレイ系、低圧注水系から構成されています。加圧水型軽水炉では、安全注入設備、格納容器圧力低減設備、余熱除去設備が同様の機能を果たします。
非常用炉心冷却装置の役割
非常用炉心冷却装置は、原子力発電所において事故発生時に炉心を冷却する重要な安全装置です。その役割は、冷却材である水やその他の流体を炉心に循環させ、燃料棒の温度上昇や溶融を防ぐことです。通常は冷却材の自然循環によって炉心を冷却していますが、事故時にはこの循環が失われる可能性があります。そのため、非常用炉心冷却装置は、そのような緊急事態においても炉心を確実に冷却するための対策として設置されています。この装置は、発電所の運転中や定期検査中に予想される事故シナリオに対応するように設計されており、原子力安全の確保に不可欠な設備となっています。
配管破断事故時の炉心冷却
配管破断事故時の炉心冷却
原子炉では、原子核分裂反応によって発生する熱を冷却材で取り除きます。冷却材を循環させる配管が破断すると、冷却材が失われ、炉心が高温になる恐れがあります。これを防ぐために、原子炉には非常用炉心冷却装置が設置されています。
非常用炉心冷却装置は、複数の冷却系からなり、その1つが破断しても他の冷却系が炉心を冷却できるように設計されています。また、炉心を覆う格納容器内の圧力を下げる仕組みも備えており、冷却材を沸騰させて蒸気にすることで、蒸気圧力で格納容器内の圧力を下げます。これにより、冷却材が配管の破断箇所から漏れ出すのを防ぎ、炉心を冷却することができます。
燃料体の顕熱と崩壊熱
原子力発電所において、「非常用炉心冷却装置」の重要な機能のひとつに、「燃料体の顕熱」と「崩壊熱」の冷却があります。
燃料体の顕熱とは、燃料が核分裂によって作動しているときの熱のことで、原子炉が停止してもまだ高温を保っています。この熱は炉心を冷却するために取り除く必要があります。一方、崩壊熱とは、燃料が核分裂により放出する放射性物質の崩壊によって生じる熱のことで、原子炉が停止した後も数日間続き、徐々に減衰していきます。
沸騰水型軽水炉におけるECCSの種類
沸騰水型軽水炉における非常用炉心冷却装置（ECCS）には、3種類があります。
1. -高圧注水システム（HPIS）- 高圧の水を原子炉圧力容器に注入して、炉心を冷やし、圧力を下げます。
2. -低圧注水システム（LPIS）- 低圧の水を原子炉圧力容器に注入し、HPISが機能しなくなった場合のバックアップとして機能します。
3. -復水貯蔵タンク（SRW）- 原子炉圧力容器から蒸気を冷却して戻し、炉心を冷やします。また、HPISとLPISの非常用水源としても機能します。
加圧水型軽水炉におけるECCSの機能
加圧水型軽水炉におけるECCSの機能
原子力用語の「非常に用炉心冷却装置（ECCS）」は、原子炉の炉心が冷却されなくなって炉心損傷の危険が高まった場合に、外部から炉心に冷却材を注入して炉心を冷却するための安全装置です。
加圧水型軽水炉では、ECCSは炉心圧力容器の自動加圧解除、炉心の圧力を下げて冷却材を蒸発させやすくする自己加圧防止、さらには冷却材を炉心に噴射する安全注入などの機能を持っています。