(57)【要約】【課題】再循環プール室に流れ込むデブリの量を低減することが可能な、原子炉格納容器を提供する。【解決手段】本発明の原子炉格納容器は、原子炉格納室と、その下階に設けられ、開口部６０を介して原子炉格納室と連通するとともに、床面にサンプが設けられている再循環プール室と、を備え、原子炉格納室において、開口部６０の全周囲に設置され、内側に延在するスクリーン体７０を有し、スクリーン体７０が、開口部６０と連通するように設置された内側筒状部７１と、内側筒状部７１の周囲に設置された外側筒状部７２とで構成され、内側筒状部７１が第一グレーチング部材からなり、外側筒状部７２の側壁を厚み方向に貫通し、内側筒状部７２の側壁を露出させる溝部７２ｂが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉が格納される原子炉格納室と、
前記原子炉格納室の下階に設けられ、開口部を介して前記原子炉格納室と連通するとともに、床面にサンプが設けられている再循環プール室と、を備え、
前記原子炉格納室において、前記開口部の全周囲にわたって設置され、内側に延在するスクリーン体を有し、
前記スクリーン体が、前記開口部と連通する連通孔を形成するように設置された内側筒状部と、前記内側筒状部の周囲に設置された外側筒状部とで構成され、
前記内側筒状部が、第一グレーチング部材からなり、
前記外側筒状部の側壁を厚み方向に貫通し、前記内側筒状部の側壁を露出させる溝部が設けられていることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項２】
前記内側筒状部の側壁の端部が、前記開口部の内壁面に接していることを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器。
【請求項３】
複数の前記溝部は、設けられる位置が前記再循環プール室から離れているものほど、前記内側筒状部の側壁の露出面積が大きくなるように、形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の原子炉格納容器。
【請求項４】
前記外側筒状部の周囲に階段構造部が設置されており、前記階段構造部が、段差部において前記溝部と連通する連通孔を有することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の原子炉格納容器。
【請求項５】
前記階段構造部を構成する各段に対し、側面の一部が接触するように取り付けられた板状の第二グレーチング部材を、さらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の原子炉格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉格納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）では、一次冷却材（軽水）が沸騰しないように加圧され、この一次冷却材が、原子炉の核分裂反応によって生じた熱エネルギーによって加熱される。そして、高温高圧となった一次冷却材が、蒸気発生器に送られて二次冷却材（軽水）を沸騰させ、発生した高温高圧の蒸気によってタービンが回り、発電機が発電する仕組となっている。
【０００３】
加圧水型原子炉には、一次冷却材の喪失事故時に、原子炉が加熱状態になるのを防止するために、保安構造が設けられている。保安構造は、再循環プール室、および、再循環ポンプ設備を備えている。再循環プール室は、原子炉が格納される原子炉格納室の下階に設けられ、原子炉格納室の床面に設けられた開口部を介して原子炉格納室に連通するとともに、床面にサンプが設けられ、非常用冷却液が貯留されている。再循環ポンプ設備は、サンプから非常用冷却液を吸い上げ、それを原子炉格納室内に吐出するように構成されている。これにより、原子炉格納室から開口部を通り再循環プール室に流入した非常用冷却液は循環（再利用）される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１４２６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
事故発生時の原子炉建屋内では、配管破断などにより、保温材、コンクリート片、コンクリートから染み出した化学成分などの多様な異物（以下、デブリと称する）が発生する。これらのデブリは、原子炉建屋の内部冷却用に散布された冷却液とともに、床面に設けられた開口部を経由して、原子炉建屋の下に設置されている再循環プール室に流れ込む。再循環プール室内には、冷却液とともに流れ込んだデブリを濾し取るサンプストレーナが設けられている。しかしながら、流れ込むデブリの量が多過ぎる場合、濾し取りが滞り、蓄積したデブリによってサンプストレーナが閉塞された状態になるため、続いて流れ込むデブリによる圧損上昇を招く虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、再循環プール室に流れ込むデブリの量を低減することが可能な、原子炉格納容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
【０００８】
（１）本発明の一態様に係る原子炉格納容器は、原子炉が格納される原子炉格納室と、前記原子炉格納室の下階に設けられ、開口部を介して前記原子炉格納室と連通するとともに、床面にサンプが設けられている再循環プール室と、を備え、前記原子炉格納室において、前記開口部の全周囲にわたって設置され、内側に延在するスクリーン体を有し、前記スクリーン体が、前記開口部と連通する連通孔を形成するように設置された内側筒状部と、前記内側筒状部の周囲に設置された外側筒状部とで構成され、前記内側筒状部が、第一グレーチング部材からなり、前記外側筒状部の側壁を厚み方向に貫通し、前記内側筒状部の側壁を露出させる溝部が設けられている。
【０００９】
（２）前記（１）に記載の原子炉格納容器において、前記内側筒状部の側壁の端部が、前記開口部の内壁面に接していることが好ましい。
【００１０】
（３）前記（１）または（２）のいずれかに記載の原子炉格納容器において、複数の前記溝部は、設けられる位置が前記再循環プール室から離れているものほど、前記内側筒状部の側壁の露出面積が大きくなるように、形成されていることが好ましい。
【００１１】
（４）前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の原子炉格納容器において、前記外側筒状部の周囲に階段構造部が設置されており、前記階段構造部が、段差部において前記溝部と連通する連通孔を有することが好ましい。
【００１２】
（５）前記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の原子炉格納容器において、前記階段構造部を構成する各段に対し、側面の一部が接触するように取り付けられた板状の第二グレーチング部材を、さらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の原子炉格納容器では、原子炉格納室の床面の開口部の周囲に、スクリーン体が設けられている。このスクリーン体には、グレーチング部材からなる内側筒状部と、それを周囲に露出させる溝部を有する外側筒状部と、で構成されている。そのため、このスクリーン体は、その周囲に到達した冷却液およびデブリのうち、冷却液を、外側筒状部の溝部、内側筒状部の網目を経由して開口部に流れ込ませ、デブリのみをトラップして、開口部に流れ込むのを妨げる機能を有する。したがって、本発明の原子炉格納容器では、再循環プール室に流れ込むデブリの量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る原子炉格納容器の縦断面図である。
【図２】（ａ）図１の原子炉格納容器を構成する、スクリーン体の拡大断面図である。（ｂ）（ａ）のスクリーン体の平面図である。
【図３】図２のスクリーン体の変形例を示す図である。
【図４】図３のスクリーン体の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した実施形態に係る原子炉格納容器について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１６】
図１は、本発明の第一実施形態に係る原子炉格納構造１００の構成を、模式的に示す縦断面図である。図１に示すように、原子炉格納構造１００は、主に、原子炉格納容器１０と、再循環ポンプ設備２０と、第一スクリーン体（サンプスクリーン体）３０とを備えている。
【００１７】
原子炉格納容器１０は、原子炉４１が格納される原子炉格納室４０と、原子炉格納室４０の下階に設けられ、冷却液Ｌを貯留する再循環プール室５０とを備えている。原子炉格納室４０と再循環プール室５０との境界部分（隔壁）には、開口部６０が形成されており、この開口部６０を介して両者が連通している。原子炉格納室４０内において、開口部６０の周囲には第二スクリーン体（堰）７０が設置されている。再循環プール室の床面（底面）５０Ａには、サンプ５１が設けられている。本実施形態では、サンプ５１が１つ設けられている場合を例示しているが、サンプ５１の数については２つ以上であってもよい。
【００１８】
本実施形態に係る原子炉格納容器１０は、頂部がドーム状に形成された円筒状の容器であって、原子炉４１の他に、加圧器４２および蒸気発生器４３が格納されている。一次冷却材（軽水）は、この加圧器４２で加圧され、さらに原子炉４１の核分裂反応によって生じた熱エネルギーで加熱される。高温高圧となった一次冷却材は、蒸気発生器４３に送られ、二次冷却材（軽水）を沸騰させる。
【００１９】
原子炉格納容器１０の外部には、タービン４４、発電機４５、および復水器４６が備わっている。タービン４４は、蒸気発生器４３で沸騰した二次冷却材（蒸気）が送られることによって回転し、発電機４５を駆動する。タービン４４を回転させた蒸気は、復水器４６で復水され、二次冷却材となって蒸気発生器４３に送られる。このようにして、二次冷却材（軽水）は、蒸気発生器４３、タービン４４、および復水器４６の間を循環する。
【００２０】
サンプ５１は、図１に示すように、再循環プール室の床面５０Ａのうち、原子炉格納室４０側からの平面視において開口部６０と重ならない位置に設けられていることが好ましい。この場合、開口部６０を通って再循環プール室５０に流入した冷却液Ｌが、再循環プール室５０を横断してサンプ５１に流入することになるため、局所的な滞留の発生を抑えることができる。
【００２１】
再循環ポンプ設備２０は、再循環プール室５０に貯留された冷却液Ｌを、サンプ５１から吸い込んで原子炉格納室４０の上部まで誘導し、そこから原子炉格納室４０内に吐出するように構成されている。具体的な再循環ポンプ設備２０としては、例えば図１に示すように、サンプ５１から原子炉格納室４０の天井部に配設された配管２１、配管２１の途中に設けられた循環ポンプ２２、および原子炉格納室４０の天井部に設けられたシャワーノズル２３を備えているものが挙げられる。
【００２２】
再循環プール室５０に貯留された冷却液Ｌは、循環ポンプ２２によりサンプ５１から汲み上げられ、配管２１を通り、シャワーノズル２３から吐出される。そして、シャワーノズル２３から吐出された冷却液Ｌは、原子炉格納室４０に格納された機器を冷却した後に、開口部６０を通って再循環プール室５０に流入する。このようにして、冷却液Ｌは、サンプ５１、配管２１、シャワーノズル２３、原子炉格納室４０、再循環プール室５０の間を循環する。
【００２３】
サンプスクリーン体（第一スクリーン体）３０は、複数のサンプスクリーン３２から構成されている。複数のサンプスクリーン３２は、それぞれ、開口部をサンプ６１側に向けた箱状に形成され、その側面（４面）とその上面とに、デブリのサイズより小さい孔が複数設けられ、そこから冷却液Ｌが流入できるように構成されている。冷却液Ｌの水位がサンプスクリーン３２の高さを下回る場合には、サンプスクリーン３２の側面のみから冷却液Ｌが流入する。冷却液Ｌの水位がサンプスクリーン３２の高さを上回る場合には、サンプスクリーン４２の側面と上面の両方から冷却液Ｌが流入する。
【００２４】
図２（ａ）は、図１の原子炉格納構造の縦断面図のうち、第二スクリーン体７０（以下では、スクリーン体７０と呼ぶ）を含む一部分Ｒを拡大した図である。スクリーン体７０は、原子炉格納室４０において、再循環プール室５０に連通する開口部６０の全周囲にわたって（開口部６０全体を囲むように）設置され、原子炉格納室４０の内側に延在する形状を有する。図２（ｂ）は、スクリーン体７０を、その延在方向Ｅから平面視した図である。
【００２５】
スクリーン体７０は、筒状構造を有し、主に、内側筒状部７１と外側筒状部７２とで構成されている。内側筒状部７１は、筒状構造の内側を構成し、その中空部分７１ａが開口部６０と連通する連通孔を形成するように設置されている。固定強度を高める観点から、内側筒状部７１の側壁の端部７１ｂは、開口部６０に対し、その内壁面に接するように挿通されていることが好ましい。なお、ここでの「筒状構造」は、略一方向に延在する中空部分を有し、両端が開口した構造であって、断面の形状が限定されることはなく、例えば、断面が円形の円筒であってもよいし、断面が矩形の矩形筒であってもよい。
【００２６】
内側筒状部７１は、側壁の端部７１ｂが原子炉格納室の床面４０Ａに載るように設置されていてもよいが、その場合には、その中心軸７１ｃが、開口部６０の中心６０ｃを通るように設置されていることが好ましく、また、その内径７１ｄが、開口部の直径６０ｄと略一致していることが好ましい。
【００２７】
内側筒状部７１は、金網、多孔部材（第一グレーチング部材）等からなり、かつ一定の厚みを有している。厚みは１０〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２８】
外側筒状部７２は、内側筒状部７１の周囲に設置され、筒状構造の外側を構成している。外側筒状部７２は、耐荷重に応じた一定の厚みを有している。
【００２９】
スクリーン体の延在方向Ｅにおいて所定の間隔７２ａおきに、外側筒状部７２の側壁を厚み方向に貫通し、内側筒状部７１の側壁を露出させる溝部（水抜き孔）７２ｂが設けられている。ここでは、延在方向Ｅにおいて、三つの溝部７２ｂが設けられている場合について例示しているが、溝部７２ｂの数が限定されることはない。延在方向Ｅにおける溝部７２ｂの幅は、床面４０Ａから離れるほど大きくなっている。つまり、複数の溝部７２ｂは、設けられる位置が再循環プール室５０から離れているものほど、内側筒状部の側壁の露出面積が大きくなるように、形成されている。
【００３０】
深さ方向（図２の横方向）から見た溝部７２ｂの断面の形状については、限定されることはなく、円形であってもよいし、矩形であってもよい。ただし、断面の大きさは、延在方向Ｅにおいて、床面４０Ａから離れるほど増大しているものとする。ここでいう「断面の大きさ」は、断面積または断面の最小寸法のいずれかによって、規定されるものとする。
【００３１】
図２（ｂ）では、溝部７２ｂが四本設けられている例を示しているが、本数が限定されることはない。冷却液Ｌを効率的に流す観点からは、溝部７２ｂの断面積は大きいほどよく、上段を支持する部分を除いたほぼ全周にわたって広がった形状であるのが好ましい。また、冷却液Ｌの流れを均一にする観点から、開口部の中心６０ｃに対して、対称的（放射状）に配置されていることが好ましい。
【００３２】
溝部７２ｂは、冷却液Ｌの流路として機能するものである。スクリーン体７０の周囲に冷却液Ｌが流れ着き、冷却液Ｌの液面が上昇して溝部７２ｂの高さに達した時点で、その溝部７２ｂを経由し、さらに内側筒状部７１を構成する複数の孔を通り抜けて開口部６０に到達し、再循環プール室５０に流れ込むことになる。
【００３３】
溝部７２ｂは、冷却液Ｌとともにサイズの大きいデブリが流れ込むことによって、閉塞される場合がある。その場合には、冷却液Ｌの液面がさらに上昇して上段の溝部７２ｂに流れ込むことになる。
【００３４】
液面Ｌが低い初期の段階では、主に繊維デブリ等の小さいデブリが到達するため、この段階で流れ込む下段側の断面（断面積または最小寸法）は小さくてよい。一方、所定の時間が経過し、液面が上がった段階で到達するデブリには、サイズの大きいものが多く含まれるため、この段階で流れ込む上段側の溝部は、デブリによる閉塞を防げるように十分な大きさを有する必要がある。したがって、複数の溝部７２ｂは、設けられる位置が再循環プール室５０から離れているものほど、大きい断面を有していることが好ましい。換言すると、床面４０Ａからの距離が大きくなるほど、すなわち上段側ほど設置する溝部７２ｂの断面（断面積または最小寸法）を大きくすることが好ましい。
【００３５】
冷却液Ｌの液面がスクリーン体の頂部まで到達すると、冷却液Ｌは、内側筒状部７１の内壁面に沿って、開口部６０から再循環プール室に流れ込む。このとき、冷却液Ｌに含まれたデブリは、内側筒状部７１を構成するグレーチング部材との摩擦の影響により、そこにトラップされるか、あるいはせん断されて細分化される。さらに、グレーチング部材との摩擦によって、冷却液Ｌの流れが乱れ、冷却液Ｌ中に気泡が巻き込むことができ、冷却液Ｌ中に含まれるデブリを気泡に付着させ、気泡とともに浮上させることができる。
【００３６】
図３は、図２のスクリーン体７０の変形例に係るスクリーン体の断面図である。外側筒状部７２の周囲に、階段構造部７３が設置されている。階段構造部７３は、延在方向Ｅからの平面視において、開口部６０から離れるにつれて、面積が断続的に小さくなるように形成されている。階段構造部７３は、その段差部において、外側筒状部７２に設けられている溝部７２ｂと連通する連通孔７３ｄを有する。
【００３７】
図４は、図３のスクリーン体７０の変形例に係るスクリーン体８０の断面図である。スクリーン体８０では、外側筒状部７２の側壁に対し、側面の一部が接触するように取り付けられた板状の第二グレーチング部材７４を、さらに有する。第二グレーチング部材７４は、板状の支持部材７５に取り付けられ、柱状部材７６によって支持されている。その他の構成については、スクリーン体７０の構成と同様であり、スクリーン体７０と対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００３８】
第二グレーチング部材７４および板状の多孔部材７５が取り付けられていることにより、スクリーン体８０に流れ着いた冷却液Ｌの液面が上昇する際に、冷却液Ｌとともに上昇しようとするデブリをトラップすることができる。これにより、開口部６０に到達するデブリの量の低減効果を高めることができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る原子炉格納容器１００では、原子炉格納室４０の床面の開口部６０の周囲に、スクリーン体７０が設けられている。このスクリーン体７０には、グレーチング部材からなる内側筒状部７１と、それを周囲に露出させる溝部７２ｂを有する外側筒状部７２と、で構成されている。そのため、このスクリーン体７０は、その周囲に到達した冷却液Ｌおよびデブリのうち、冷却液Ｌを、外側筒状部の溝部７２ｂ、内側筒状部７１の網目を経由して開口部６０に流れ込ませ、デブリのみをトラップして、開口部６０に流れ込むのを妨げる機能を有する。したがって、本実施形態に係る原子炉格納容器１００では、再循環プール室５０に流れ込むデブリの量を低減させることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００・・・原子炉格納構造
１０・・・原子炉格納容器
２０・・・再循環ポンプ設備
２１・・・配管
２２・・・循環ポンプ
２３・・・シャワーノズル
３０・・・サンプスクリーン体（第二スクリーン体）
３１・・・台座
３２・・・サンプスクリーン
４０・・・原子炉格納室
４１・・・原子炉
４２・・・加圧器
４３・・・蒸気発生器
４４・・・タービン
４５・・・発電機
４６・・・復水器
５０・・・再循環プール室
５０Ａ・・・床面
５１・・・サンプ
６０・・・開口部
７０・・・スクリーン体（第一スクリーン体）
７１・・・内側筒状部
７２・・・外側筒状部
７３・・・階段構造部
７３ｄ・・・連通孔
７４・・・第二グレーチング部材
７５・・・支持部材
７６・・・柱状部材
Ｌ・・・冷却液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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