残留熱除去系とは？原子炉停止後の冷却方法
原子力を知りたい
先生、「残留熱除去系」について教えてください。
原子力マニア
「残留熱除去系」は、原子炉が停止した後も発生し続ける崩壊熱や顕熱を除去するための系統だよ。原子炉の種類によって、呼び方が異なるんだ。
原子力を知りたい
なるほど、沸騰水型原子炉では「残留熱除去系」、加圧水型原子炉では「余熱除去系」と呼ぶんですね。
原子力マニア
その通り。また、運転モードがいくつかあって、炉停止後の崩壊熱除去だけでなく、蒸気凝縮や格納容器圧力制御などにも使われるんだ。
残留熱除去系とは。
原子炉が停止した後の熱を排出・冷却するためのシステムを「残留熱除去系」といいます。沸騰水型原子炉（BWR）では「余熱除去系」とも呼びます。
BWRの残留熱除去系は、原子炉停止後の崩壊熱を除去する「停止時冷却モード」だけでなく、以下のモードもあります。
* 原子炉隔離時に圧力を制御・低下させる「蒸気凝縮モード」
* 原子炉格納容器の圧力を抑制するプール水を冷却する「圧力抑制室プール水冷却モード」
* 燃料プール水を補助的に冷却する「燃料プール冷却モード」
また、冷却材喪失事故が発生した場合は、自動起動して非常用炉心冷却系としての役割を果たします。その後、運転員の操作でポンプを切り替えることで、格納容器に水を散布して冷却する「格納容器スプレイ冷却系」としての機能も持ちます。
残留熱除去系の役割
-残留熱除去系の役割-
原子炉が停止した後も、原子炉燃料は核分裂によって生じた放射性物質が崩壊することにより、熱を発生し続けています。この熱を残留熱といいます。残留熱は時間の経過とともに減少しますが、原子炉を完全に停止してから数日間はかなりの熱を発生し続けます。
残留熱除去系の主な役割は、原子炉の安全を確保するためにこの残留熱を取り除くことです。残留熱除去系は、核反応が停止しても原子炉を冷却し続けることができなければなりません。そうしなければ、原子炉容器内の温度が上昇しすぎ、燃料被覆管が破損する可能性があります。そのため、残留熱除去系は非常に重要な安全関連システムです。
沸騰水型原子炉の運転モード
沸騰水型原子炉の運転モード
沸騰水型原子炉（BWR）では、3種類の運転モードがあります。
* -定格出力運転-原子炉はフルパワーで運転され、規定通りの熱と電気を発生します。
* -減出力運転-原子炉の出力は定格出力より低く設定され、必要な熱と電気が発生します。
* -停止冷却運転-原子炉は停止していますが、燃料がまだ熱を発生しており、過熱を防ぐために冷却水を循環させています。
冷却材喪失事故時の非常用機能
冷却材喪失事故時の非常用機能
原子炉の冷却材が何らかの要因で喪失した場合、原子炉内の核燃料は急速に高温となり、炉心溶融事故を引き起こす危険性があります。これを防ぐために、冷却材喪失事故時の非常用機能が備えられています。
この機能は、複数の redundancy（冗長性）を備えた、原子炉冷却系を補完するシステムで構成されています。これらのシステムは、原子炉内の熱を外部に取り出すことで、炉心溶融事故を回避します。
主な非常用機能としては、注射系、再循環系、蒸気発生器蒸気安全弁系などが挙げられます。これらのシステムは、炉心冷却材の喪失を検出すると自動的に作動し、原子炉内の熱を外部に取り除きます。
これら非常用機能により、原子炉が停止しても、核燃料が過熱して事故に至らないよう、継続的に冷却を行うことが可能になります。
「余熱除去系」との違い
「残留熱除去系」と「余熱除去系」は、どちらも原子炉停止後に発生する残留熱を外部に放出する冷却系の総称です。しかし、それぞれの役割には違いがあります。
「残留熱除去系」は、原子炉停止直後から、崩壊熱や核分裂生成物の崩壊熱を冷却材を介して外部に放出します。この冷却は、炉心融解や被覆管損傷などの重大事故が発生した場合にも、原子炉の安全を確保する重要な役割を担っています。
一方、「余熱除去系」は、原子炉停止からある程度時間が経過し、残留熱が低下した後に、冷却材や原子炉建屋内の熱を外部に放出します。原子炉の通常の運転や停止後の燃料取り出しなどの作業において、炉心や原子炉建屋の温度を管理する役割を担っています。
安全確保のための重要なシステム
原発の安全確保において、残留熱除去系は不可欠なシステムです。原子炉が停止しても、核分裂で発生した核物質は熱を帯びた状態が続いています。この熱を安全に除去することが、残留熱除去系の役割です。
残留熱除去系は、原子炉の冷却水系に接続されており、熱を外部へ放出します。これにより、原子炉内の温度を下げ、燃料損傷や放射性物質の放出を防ぎます。残留熱除去系は、原子炉停止時だけでなく、定期点検や緊急時においても、原子炉内の熱を安定的に除去するために使用されます。