(57)【要約】【課題】非常用炉心冷却装置において、小型化並びに低コスト化を可能とすると共に安全性並びに信頼性を向上させる。【解決手段】原子炉格納容器１１内に加圧水型原子炉１２を配置して構成し、非常時に原子炉格納容器１１または加圧水型原子炉１２に一次冷却水を供給すると共に一次冷却水を回収して循環する冷却水循環経路５１と、原子炉格納容器１１の外部にて冷却水循環経路５１を流れる一次冷却水を空気冷却する冷却装置５２とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器内に原子炉が配置された原子炉設備において、
非常時に前記原子炉格納容器または前記原子炉に冷却水を供給すると共に冷却水を回収して循環する冷却水循環経路と、
前記原子炉格納容器の外部にて前記冷却水循環経路を流れる冷却水を空気冷却する冷却装置と、
を備えることを特徴とする非常用炉心冷却装置。
【請求項２】
前記原子炉格納容器の外側に建屋が設置され、前記冷却水循環経路は、前記原子炉格納容器内から前記建屋内に侵入して再び前記原子炉格納容器に戻る外部経路を有し、前記冷却装置は、前記外部経路を流れる冷却水を空気冷却することを特徴とする請求項１に記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項３】
前記冷却水循環経路及び前記冷却装置は、前記建屋内に複数組配置されることを特徴とする請求項２に記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項４】
前記冷却水循環経路は、前記原子炉格納容器内に設けられる燃料取替用水ピット内の冷却水を前記原子炉格納容器内に散布する散布経路と、前記燃料取替用水ピット内の冷却水を前記原子炉内に供給する供給経路と、前記原子炉格納容器内に散布された冷却水及び前記原子炉内に供給された冷却水を前記燃料取替用水ピットに回収する回収経路とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項５】
前記建屋の内部に上下方向に沿って延設されると共に建屋下方吸入口と建屋上方排出口を有するダクトが設けられ、前記冷却装置は、該ダクト内に設けられることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項６】
前記冷却装置は、前記冷却水循環経路から分岐されて前記ダクト内を横切るように配置される複数の細管を有することを特徴とする請求項５に記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項７】
前記冷却装置は、前記冷却水循環経路から冷却水が入る入口ヘッダと、前記冷却水循環経路に冷却水を出す出口ヘッダと、前記入口ヘッダと前記出口ヘッダをリング形状をなすように連結する複数の前記細管とを有し、前記入口ヘッダと前記出口ヘッダと前記細管とにより囲繞された空間部と前記細管より外側の空間のいずれか一方の空間部に前記建屋下方吸入口が連通し、他方の前記空間部に前記ダクトの建屋上方に設けられた排出口が連通することを特徴とする請求項５または６に記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項８】
前記建屋下方吸入口から吸入されて前記ダクトを上昇して前記細管を流れる冷却水を冷却した空気を前記建屋上方排出口側に送り出すファンが設けられることを特徴とする請求項５から７のいずれか一つに記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項９】
地盤上に下部基礎版が設置され、該下部基礎版上に免震装置を介して上部基礎版が配置され、該上部基礎版上に前記原子炉格納容器及び前記建屋が設置され、地表部分近傍に設けられる前記建屋下方吸入口と前記ダクトが前記免震装置が配置される空間部を介して連通されることを特徴とする請求項５から８のいずれか一つに記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項１０】
前記建屋下方吸入口は、上部基礎版または前記建屋と前記下部基礎版との間に設けられることを特徴とする請求項９に記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項１１】
前記建屋は、前記原子炉格納容器の周囲を取り囲むように設置され、前記ダクトは、前記建屋の外周部に周方向等間隔に分散して複数設けられることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一つに記載の非常用炉心冷却装置。
【請求項１２】
原子炉格納容器と、
該原子炉格納容器内に配置される原子炉と、
原子炉補機と、
通常時に前記原子炉補機に冷却水を循環して冷却する補機冷却経路と、
前記原子炉格納容器の外部にて前記補機冷却経路を流れる冷却水を水冷却する通常時用冷却装置と、
非常時に前記原子炉格納容器または前記原子炉に一次冷却水を循環して冷却する原子炉冷却経路と、
前記原子炉格納容器の外部にて前記原子炉冷却経路を流れる一次冷却水を空気冷却する非常時用冷却装置と、
を備えることを特徴とする原子炉設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉に一次冷却水を循環する配管が破損する冷却水喪失事故が発生したときに、原子炉やその格納容器に冷却水を供給して冷却する非常用炉心冷却装置、並びに、この非常用炉心冷却装置が搭載された原子炉設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の非常用炉心冷却装置を含めた原子炉冷却系を表す全体構成図である。従来の原子炉設備において、図１１に示すように、原子炉格納容器００１内には、加圧水型原子炉００２及び蒸気発生器００３が格納されており、この加圧水型原子炉００２と蒸気発生器００３とは冷却水配管００４，００５を介して連結され、冷却水ポンプ００６により一次冷却水を循環可能となっている。
【０００３】
従来の原子炉冷却系において、原子炉格納容器００１内には、燃料取替用水ピット００７が設けられており、非常時にこの燃料取替用水ピット００７の冷却水を、ポンプ００８により加圧水型原子炉００２に供給して冷却する原子炉冷却経路００９が設けられると共に、冷却水をポンプ０１０により噴射ノズル０１１を用いて原子炉格納容器００１に散布して冷却する原子炉格納容器冷却経路０１２が設けられている。
【０００４】
また、原子炉格納容器冷却経路０１２には、熱交換器０１３が設けられ、この熱交換器０１３に対して二次冷却水を循環して一次冷却水を冷却する二次冷却水循環経路０１４及びポンプ０１５が設けられている。更に、二次冷却水循環経路０１４には、熱交換器０１６が設けられ、この熱交換器０１６に対して海水を貫流して二次冷却水を冷却する海水貫流経路０１７及びポンプ０１８が設けられている。また、二次冷却水循環経路０１４から分岐して、原子炉格納容器００１内にある冷却水ポンプ００６などの補機、または、原子炉格納容器００１外にあるポンプ０１０などの補機に二次冷却水を供給して冷却する補機冷却経路０１９，０２０が設けられている。
【０００５】
従って、原子炉設備の通常運転時には、ポンプ０１５を駆動し、二次冷却水を補機冷却経路０１９，０２０により補機（ポンプ００６，０１０）に供給して冷却する。また、ポンプ０１８を駆動し、海水を海水貫流経路０１７により熱交換器０１６に供給することで、二次冷却水循環経路０１４を循環する二次冷却水を冷却する。
【０００６】
一方、原子炉設備の非常運転時には、ポンプ００８を駆動し、燃料取替用水ピット００７の一次冷却水を、原子炉冷却経路００９により加圧水型原子炉００２に供給して冷却すると共に、ポンプ０１０を駆動し、原子炉格納容器冷却経路０１２により噴射ノズル０１１に供給し、原子炉格納容器００１に散布して供給する。このとき、通常運転時と同様に、二次冷却水を循環して熱交換器０１３により一次冷却水を冷却すると共に、海水を貫流して熱交換器０１６により二次冷却水を冷却する。
【０００７】
このような原子炉設備における原子炉冷却系は、例えば、下記に記載した特許文献１や非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平０７−０１５５０６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「軽水炉発電所のあらまし」（改訂版）平成４年１０月発行，Ｐ１８２〜Ｐ１９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来の原子炉設備における原子炉冷却系にあっては、原子炉設備の通常運転時に作動する冷却系と、非常運転時に作動する冷却系を兼用している。そのため、通常運転時に原子炉冷却系にトラブルがあったときに、冷却水喪失事故が発生すると、非常運転時に原子炉冷却系を作動することができない。そのため、一般的に、この原子炉冷却系を複数系統設けている。そのため、設備が大型化すると共に設備コストやメンテナンスコストも増大してしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、小型化並びに低コスト化を可能とすると共に安全性並びに信頼性を向上させる非常用炉心冷却装置及び原子炉設備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】
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の非常用炉心冷却装置は、原子炉格納容器内に原子炉が配置された原子炉設備において、非常時に前記原子炉格納容器または前記原子炉に冷却水を供給すると共に冷却水を回収して循環する冷却水循環経路と、前記原子炉格納容器の外部にて前記冷却水循環経路を流れる冷却水を空気冷却する冷却装置と、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記原子炉格納容器の外側に建屋が設置され、前記冷却水循環経路は、前記原子炉格納容器内から前記建屋内に侵入して再び前記原子炉格納容器に戻る外部経路を有し、前記冷却装置は、前記外部経路を流れる冷却水を空気冷却することを特徴としている。
【００１４】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記冷却水循環経路及び前記冷却装置は、前記建屋内に複数組配置されることを特徴としている。
【００１５】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記冷却水循環経路は、前記原子炉格納容器内に設けられる燃料取替用水ピット内の冷却水を前記原子炉格納容器内に散布する散布経路と、前記燃料取替用水ピット内の冷却水を前記原子炉内に供給する供給経路と、前記原子炉格納容器内に散布された冷却水及び前記原子炉内に供給された冷却水を前記燃料取替用水ピットに回収する回収経路とを有することを特徴としている。
【００１６】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記建屋の内部に上下方向に沿って延設されると共に建屋下方吸入口と建屋上方排出口を有するダクトが設けられ、前記冷却装置は、該ダクト内に設けられることを特徴としている。
【００１７】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記冷却装置は、前記冷却水循環経路から分岐されて前記ダクト内を横切るように配置される複数の細管を有することを特徴としている。
【００１８】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記冷却装置は、前記冷却水循環経路から冷却水が入る入口ヘッダと、前記冷却水循環経路に冷却水を出す出口ヘッダと、前記入口ヘッダと前記出口ヘッダをリング形状をなすように連結する複数の前記細管とを有し、前記入口ヘッダと前記出口ヘッダと前記細管とにより囲繞された空間部と前記細管より外側の空間のいずれか一方の空間部に前記建屋下方吸入口が連通し、他方の前記空間部に前記ダクトの建屋上方に設けられた排出口が連通することを特徴としている。
【００１９】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記建屋下方吸入口から吸入されて前記ダクトを上昇して前記細管を流れる冷却水を冷却した空気を前記建屋上方排出口側に送り出すファンが設けられることを特徴としている。
【００２０】
本発明の非常用炉心冷却装置では、地盤上に下部基礎版が設置され、該下部基礎版上に免震装置を介して上部基礎版が配置され、該上部基礎版上に前記原子炉格納容器及び前記建屋が設置され、地表部分近傍に設けられる前記建屋下方吸入口と前記ダクトが前記免震装置が配置される空間部を介して連通されることを特徴としている。
【００２１】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記建屋下方吸入口は、上部基礎版または前記建屋と前記下部基礎版との間に設けられることを特徴としている。
【００２２】
本発明の非常用炉心冷却装置では、前記建屋は、前記原子炉格納容器の周囲を取り囲むように設置され、前記ダクトは、前記建屋の外周部に周方向等間隔に分散して複数設けられることを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の原子炉設備は、原子炉格納容器と、該原子炉格納容器内に配置される原子炉と、原子炉補機と、通常時に前記原子炉補機に冷却水を循環して冷却する補機冷却経路と、前記原子炉格納容器の外部にて前記補機冷却経路を流れる冷却水を水冷却する通常時用冷却装置と、非常時に前記原子炉格納容器または前記原子炉に一次冷却水を循環して冷却する原子炉冷却経路と、前記原子炉格納容器の外部にて前記原子炉冷却経路を流れる一次冷却水を空気冷却する非常時用冷却装置と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、非常時に原子炉格納容器または原子炉に冷却水を供給すると共に冷却水を回収して循環する冷却水循環経路と、原子炉格納容器の外部にて冷却水循環経路を流れる冷却水を空気冷却する冷却装置とを設けている。従って、原子炉格納容器または原子炉に供給する冷却水を冷却する冷却装置を、原子炉格納容器の外部に設けて空気冷却式とすることで、装置の小型化並びに低コスト化を可能とすることができると共に、安全性並びに信頼性を向上させることができる。
【００２５】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、原子炉格納容器の外側に建屋を設置し、冷却水循環経路として、原子炉格納容器内から建屋内に侵入して再び原子炉格納容器に戻る外部経路を設け、冷却装置によりこの外部経路を流れる冷却水を空気冷却するので、冷却水循環経路を流れる冷却水を、原子炉格納容器内の外部で冷却装置により空気冷却することとなり、冷却水を効率良く冷却することができる。
【００２６】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、冷却水循環経路及び冷却装置を建屋内に複数組配置するので、一つの冷却水循環経路や冷却装置の故障などに対して、他の冷却水循環経路や冷却装置を作動することができ、安全性を向上することができる。
【００２７】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、冷却水循環経路として、原子炉格納容器内に設けられる燃料取替用水ピット内の冷却水を原子炉格納容器内に散布する散布経路と、燃料取替用水ピット内の冷却水を原子炉内に供給する供給経路と、原子炉格納容器内に散布された冷却水及び原子炉内に供給された冷却水を燃料取替用水ピットに回収する回収経路とを設けるので、原子炉の事故状況により冷却水を原子炉格納容器内に散布するか、原子炉内に供給するか、または、両方行うかを選択することができ、安全性を向上することができる。
【００２８】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、建屋の内部に上下方向に沿って延設すると共に建屋下方吸入口と建屋上方排出口を有するダクトを設け、冷却装置をダクト内に設けるので、建屋下方吸入口からダクト内を流れる空気を冷却装置に向けて送り、ここで、冷却水との熱交換を行い、高温となった空気を建屋上方排出口から外部に排出することとなり、空気により冷却水を効率的に冷却することができる。
【００２９】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、冷却装置として、冷却水循環経路から分岐されてダクト内を横切るように配置される複数の細管を設けるので、ダクト内を流れる空気と各細管を流れる冷却水との熱交換を行うこととなり、空気により冷却水を効率的に冷却することができる。
【００３０】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、冷却装置として、冷却水循環経路から冷却水が入る入口ヘッダと、冷却水循環経路に冷却水を出す出口ヘッダと、入口ヘッダと出口ヘッダをリング形状をなすように連結する複数の細管とを設け、細管に対してダクトの建屋下方に設けられた吸入口が連通し、入口ヘッダと前記出口ヘッダと細管とにより囲繞された空間部にダクトの上方排出口が連通するので、空気がリング形状をなす複数の細管に対してその外側から送られ、熱交換した内部空間の空気が上方へ排出されることとなり、複数の細管を効率的に配置して熱交換効率を向上させることで、冷却装置の小型化を可能とすることができる。
【００３１】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、建屋下方吸入口から吸入されてダクトを上昇して細管を流れる冷却水を冷却した空気を建屋上方排出口側に送り出すファンを設けるので、ファンを駆動することで発生する空気流により、複数の細管を流れる冷却水との間で熱交換した空気が、内部空間から上方または下方へ排出されることとなり、熱交換効率を向上させることができる
【００３２】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、地盤上に下部基礎版を設置し、下部基礎版上に免震装置を介して上部基礎版を配置し、上部基礎版上に原子炉格納容器及び建屋を設置し、地表部分近傍に設けられる建屋下方吸入口とダクトを免震装置が配置される空間部を介して連通するので、地表近傍の空気を建屋下方吸入口から免震装置の空間部に取り込み、ここからダクトを通して冷却装置に送ることで、より低温の空気を免震装置の空間部を介して冷却装置に送ることができ、冷却効率を向上することができると共に、冷却装置が外部に直接的に露出することはなく、遮蔽性を向上することができる。
【００３３】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、建屋下方吸入口を上部基礎版または建屋と下部基礎版との間に設けるので、建屋などに別途建屋下方吸入口を設ける必要はなく、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００３４】
本発明の非常用炉心冷却装置によれば、建屋が原子炉格納容器の周囲を取り囲むように設置し、ダクトを建屋の外周部に周方向等間隔に分散して複数設けるので、冷却装置及びダクトを周方向に物理的に分離して複数設けることで、損傷や故障などに対して十分な安全性を確保することができる。
【００３５】
また、本発明の原子炉設備によれば、通常時に原子炉補機に冷却水を循環して冷却する補機冷却経路と、原子炉格納容器の外部にて補機冷却経路を流れる冷却水を水冷却する通常時用冷却装置と、非常時に原子炉格納容器または原子炉に一次冷却水を循環して冷却する原子炉冷却経路と、原子炉格納容器の外部にて原子炉冷却経路を流れる一次冷却水を空気冷却する非常時用冷却装置とを設けている。従って、原子炉設備における通常時の冷却系統と非常時の冷却系統とを別に設けることで、安全性及び信頼性を向上させることができる。また、非常時の冷却系統を空気冷却式とすることで、装置の小型化並びに低コスト化を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る非常用炉心冷却装置を含めた原子炉冷却系を表す全体構成図である。
【図２】図２は、実施例１の非常用炉心冷却装置が搭載された原子炉設備を表す概略構成図である。
【図３】図３は、一次冷却水の冷却装置におけるエアダクトを表す概略図である。
【図４】図４は、一次冷却水の冷却装置を表す概略図である。
【図５】図５は、一次冷却水の冷却装置の平面図である。
【図６】図６は、一次冷却水の冷却装置の縦断面を表す図５のVI−VI断面図である。
【図７】図７は、実施例１の非常用炉心冷却装置を有する原子力発電プラントの概略構成図である。
【図８】図８は、本発明の実施例２に係る非常用炉心冷却装置を有する原子炉設備を表す概略構成図である。
【図９】図９は、実施例２の原子炉設備を表す一部を切欠いた概略平面図である。
【図１０】図１０は、冷却装置が配置されたダクトを表す図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図１１は、従来の非常用炉心冷却装置を含めた原子炉冷却系を表す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る非常用炉心冷却装置及び原子炉設備の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３８】
図１は、本発明の実施例１に係る非常用炉心冷却装置を含めた原子炉冷却系を表す全体構成図、図２は、実施例１の非常用炉心冷却装置が搭載された原子炉設備を表す概略構成図、図３は、一次冷却水の冷却装置におけるエアダクトを表す概略図、図４は、一次冷却水の冷却装置を表す概略図、図５は、一次冷却水の冷却装置の平面図、図６は、一次冷却水の冷却装置の縦断面を表す図５のVI−VI断面図、図７は、実施例１の非常用炉心冷却装置を有する原子力発電プラントの概略構成図である。
【００３９】
実施例１の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。
【００４０】
実施例１の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図７に示すように、原子炉格納容器１１内には、加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは冷却水配管１４，１５を介して連結されており、冷却水配管１４に加圧器１６が設けられ、冷却水配管１５に冷却水ポンプ１５ａが設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。
【００４１】
蒸気発生器１３は、蒸気タービン１７と冷却水配管１８を介して連結されており、この蒸気タービン１７は高圧タービン１９及び低圧タービン２０を有すると共に、発電機２１が接続されている。また、高圧タービン１９と低圧タービン２０との間には、湿分分離加熱器２２が設けられており、冷却水配管１８から分岐した冷却水分岐配管２３が湿分分離加熱器２２に連結される一方、高圧タービン１９と湿分分離加熱器２２は低温再熱管２４により連結され、湿分分離加熱器２２と低圧タービン２０は高温再熱管２５により連結されている。更に、蒸気タービン１７の低圧タービン２０は、復水器２６を有しており、この復水器２６には冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２７及び排水管２８が連結されている。そして、この復水器２６は、冷却水配管２９を介して脱気器３０に連結されており、この冷却水配管２９に復水ポンプ３１及び低圧給水加熱器３２が設けられている。また、脱気器３０は、冷却水配管３３を介して蒸気発生器１３に連結されており、この冷却水配管３３には給水ポンプ３４及び高圧給水加熱器３５が設けられている。
【００４２】
従って、蒸気発生器１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管１８を通して蒸気タービン１７（高圧タービン１９から低圧タービン２０）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１７を駆動して発電機２１により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン１９を駆動した後、湿分分離加熱器２２で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン２０を駆動する。そして、蒸気タービン１７を駆動した蒸気は、復水器２６で冷却されて復水となり、低圧給水加熱器３２で、例えば、低圧タービン２０から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器３０で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、高圧給水加熱器３５で、例えば、高圧タービン１９から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１３に戻される。
【００４３】
このように構成された原子力発電プラントに適用される原子炉冷却系では、図１に示すように、通常時に原子炉補機に一次冷却水を循環して冷却する補機冷却系Ａと、非常時に原子炉格納容器１１や加圧水型原子炉１２に一次冷却水を循環して冷却する非常用原子炉冷却系Ｂとが独立して設けられている。この場合、原子炉格納容器１１の外周側を取り囲むように第１建屋５０が設置され、この第１建屋５０に隣接して第２建屋４０が設置されている。なお、ここで、原子炉補機とは、上述した冷却水ポンプ１５ａだけでなく、図示しないポンプ、熱交換器などがある。
【００４４】
即ち、第１建屋５０には、冷却水配管１４，１５（図７参照）を流れる一次冷却水を、ポンプ４１を用いて循環する余熱除去冷却経路４２が設けられている。この余熱除去冷却経路４２には、余熱除去用熱交換器（通常時用冷却装置）４３が設けられ、第２建屋４０には、この余熱除去用熱交換器４３に対して二次冷却水を循環して一次冷却水を冷却する二次冷却水循環経路４４及びポンプ４５が設けられている。更に、二次冷却水循環経路４４には、原子炉補機冷却水用熱交換器（通常停止時用冷却装置）４６が設けられ、この原子炉補機冷却水用熱交換器４６に対して海水を貫流して二次冷却水を冷却する海水貫流経路４７及びポンプ４８が設けられている。
【００４５】
一方、原子炉冷却系Ｂは、第１建屋５０内に複数組（実施例では、４組）配置されている。この原子炉冷却系Ｂは、非常時に原子炉格納容器１１と加圧水型原子炉１２に一次冷却水を供給すると共にこの一次冷却水を回収して循環する冷却水循環経路（原子炉冷却経路）５１と、原子炉格納容器１１の外部にて冷却水循環経路５１を流れる一次冷却水を空気冷却する冷却装置（非常時用冷却装置）５２とを有している。
【００４６】
実施例１では、原子炉冷却系Ｂ（冷却水循環経路５１及び冷却装置５２）により、本発明の非常用炉心冷却装置（ＥＣＣＳ：Emergency Core Cooling System）と原子炉格納容器スプレイ装置が構成される。
【００４７】
原子炉冷却系Ｂを具体的に説明すると、図２に示すように、原子炉格納容器１１内には、加圧水型原子炉１２の下方に位置して燃料取替用水ピット６１が設けられており、この燃料取替用水ピット６１から外部の第１建屋５０内を通って再び原子炉格納容器１１内に戻り、加圧水型原子炉１２の上方まで延出される散布経路６２が設けられている。そして、この散布経路６２は、中間部に供給ポンプ６３及び電動弁６４が装着され、先端部には、多数の噴射ノズル６５ａを有する散布管６５が連結されている。
【００４８】
従って、供給ポンプ６３を駆動すると、燃料取替用水ピット６１内の一次冷却水を散布経路６２を通して散布管６５に送り、多数の噴射ノズル６５ａにより原子炉格納容器１１内に一次冷却水を散布し、原子炉格納容器１１内を冷却することができる。
【００４９】
また、燃料取替用水ピット６１から外部の第１建屋５０内を通って再び原子炉格納容器１１内に戻り、加圧水型原子炉１２まで延出される供給経路６６が設けられている。そして、この供給経路６６は、中間部に供給ポンプ６７及び電動弁６８、逆止弁６９，７０が設けられ、先端部が加圧水型原子炉１２の炉心槽に連結されている。
【００５０】
従って、供給ポンプ６７を駆動すると、燃料取替用水ピット６１内の一次冷却水を供給経路６６を通して加圧水型原子炉１２の炉心槽に送り、加圧水型原子炉１２の炉心を冷却することができる。
【００５１】
更に、燃料取替用水ピット６１から外部の第１建屋５０内を通って再び原子炉格納容器１１内に戻り、燃料取替用水ピット６１まで延出される循環経路７１が設けられている。そして、この循環経路７１は、中間部に供給ポンプ７２及び電動弁７３が装着されている。また、加圧水型原子炉１２の冷却水配管１４，１５には、一次冷却水を燃料取替用水ピット６１に抽出する非常用抽出経路７４が設けられている。そして、この非常用抽出経路７４は、中間部に電動弁７５が装着されている。
【００５２】
従って、電動弁７５を開放すると、冷却水配管１４，１５を流れる一次冷却水を非常用抽出経路７４を通して燃料取替用水ピット６１に抽出することができる。このとき、供給ポンプ７２を駆動すると、燃料取替用水ピット６１内の一次冷却水を循環経路７１を通して再び燃料取替用水ピット６１に戻すことができる。
【００５３】
更に、散布経路６２を通して散布管６５に送られて多数の噴射ノズル６５ａから原子炉格納容器１１内に散布された一次冷却水、供給経路６６を通して加圧水型原子炉１２の炉心槽に送られて原子炉格納容器１１に漏出した一次冷却水を燃料取替用水ピット６１に回収する回収経路が設けられている。この回収経路は、図示しないが、原子炉格納容器１１内に溜まった一次冷却水が燃料取替用水ピット６１に流れ込む床面である。
【００５４】
実施例１にて、冷却水循環経路５１は、散布経路６２、供給経路６６、循環経路７１、回収経路により構成されている。
【００５５】
そして、この冷却水循環経路５１（散布経路６２、供給経路６６、循環経路７１）は、原子炉格納容器１１内から第１建屋５０内に侵入して原子炉格納容器１１に戻る外部経路５３が設定され、この外部経路５３に対して冷却装置５２が設けられている。
【００５６】
即ち、第１建屋５０にて、図３に示すように、水平方向に沿って第１ダクト８１が形成され、長手方向における一端部に下方吸入口（建屋下方吸入口）８２が形成されている。また、第１建屋５０にて、鉛直方向に沿って第２ダクト８３が形成され、長手方向における一端部（上端部）に上方排出口（建屋上方排出口）８４が形成されている。そして、第１ダクト８１における他端部と第２ダクト８３における他端部（下端部）とがほぼ直交するように連通し、この連通部に冷却装置５２が配置されている。また、第１建屋５０にて、第１ダクト８１と第２ダクト８３の連通部から下方に延びてから上方に屈曲し、冷却装置５２より上方側の第２ダクト８３に連通する第３ダクト８５が形成されている。
【００５７】
実施例１では、第１ダクト８１と第２ダクト８３と第３ダクト８５により、本発明のダクトが構成される。
【００５８】
また、冷却装置５２において、図４乃至図６に示すように、入口ヘッダ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄと出口ヘッダ９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄが所定間隔で配設され、これらが４組四角形をなすように配置され、対向する入口ヘッダ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄと出口ヘッダ９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄが複数の細管９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄにより連結されている。
【００５９】
この場合、入口ヘッダ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ及び出口ヘッダ９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄは、中空形状をなし、複数の細管９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄにより連通している。この細管９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄは、水平方向に沿って並設されると共に、鉛直方向には千鳥状に並設されている。また、入口ヘッダ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ及び出口ヘッダ９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄには、冷却水循環経路５１（散布経路６２、供給経路６６、循環経路７１）に連結される入口部９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄと、出口部９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄが設けられている。
【００６０】
また、入口ヘッダ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄと出口ヘッダ９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄと複数の細管９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄにより囲繞された空間部９６には、入口ヘッダ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ及び出口ヘッダ９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄから延びた４本のステイ９７により電動モータ９８が支持され、この電動モータ９８から上方及び下方に延びる駆動軸には、空間部９６の空気を上方と下方に送り出すファン９９，１００が固結されている。そして、入口ヘッダ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄと出口ヘッダ９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄの上端部と下端部には、四角形状をなすガイド１０２，１０３が固定されている。
【００６１】
このように構成された冷却装置５２は、図３に示すように、第１ダクト８１と第２ダクト８３と第３ダクト８５の連通部に配置されることで、各細管９３（９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄ）の外側に対して第１ダクト８１（下方吸入口８２）が連通する。また、入口ヘッダ９１（９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ）と出口ヘッダ９２（９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ）と複数の細管９３により囲繞された空間部９６の上方に対して第２ダクト８３（上方排出口８４）が連通し、この空間部９６の下方に対して第３ダクト８５が連通する。そして、冷却水循環経路５１の細管９３が第１ダクト８１を横切るように配置される。
【００６２】
従って、電動モータ９８により２つのファン９９，１００をそれぞれ逆方向に回転すると、空間部９６から上向き、つまり、第２ダクト８３側の流れと、空間部９６から下向き、つまり、第３ダクト８５側の流れが発生する。すると、空間部９６から第１ダクト８１側に対する吸引力が作用し、第１建屋５０の外の空気が下方吸入口８２から第１ダクト８１内に吸引され、各細管９３の隙間を通って空間部９６に流れる。このとき、空気と各細管９３内を流れる一次冷却水との間で熱交換が行われ、一次冷却水を冷却することができる。そして、一次冷却水から熱を奪って高温となった空気は、上方及び下方に流れ、第２ダクト８３及び第３ダクト８５を通り、上方排出口８４から外部に排出される。
【００６３】
ここで、上述した実施例１の原子炉設備における補機冷却系Ａと原子炉冷却系Ｂの作動について、詳細に説明する。
【００６４】
原子炉設備の通常運転時には、図１に示すように、補機冷却系Ａを使用する。即ち、通常の原子炉停止時には、ポンプ４１を駆動し、冷却水配管１４，１５の一次冷却水を余熱除去冷却経路４２により余熱除去用熱交換器４３に供給して冷却する。このとき、ポンプ４５を駆動し、二次冷却水を二次冷却水循環経路４４により余熱除去用熱交換器４３に供給することで、余熱除去冷却経路４２を循環する一次冷却水を冷却する。また、ポンプ４８を駆動し、海水を海水貫流経路４７により原子炉補機冷却水用熱交換器４６に供給することで、二次冷却水循環経路４４を循環する二次冷却水を冷却する。
【００６５】
一方、原子炉設備の非常運転時には、図２に示すように、原子炉冷却系Ｂを使用する。即ち、大破断ＬＯＣＡ（原子炉冷却水喪失事故：Loss of Coolant Accident）時には、供給ポンプ６３を駆動し、燃料取替用水ピット６１に貯留されている一次冷却水を散布経路６２を通して散布管６５に送り、この散布管６５に装着された多数の噴射ノズル６５ａから原子炉格納容器１１内に向けて一次冷却水を散布する。すると、この一次冷却水は、原子炉格納容器１１内で発生した大量の蒸気に対して散布されることとなり、ここで、大量のエネルギを奪い取り、原子炉格納容器１１の内部を冷却してから高温となって落下し、回収経路を通って燃料取替用水ピット６１に戻される。そのため、原子炉格納容器１１内に放出されたエネルギを散布された一次冷却水により奪い取り、原子炉格納容器１１の健全性を維持することができる。
【００６６】
一方、ＬＯＣＡ時には、供給ポンプ６７を駆動し、燃料取替用水ピット６１に貯留されている一次冷却水を供給経路６６を通して加圧水型原子炉１２の炉心槽に送る。すると、この一次冷却水は、加圧水型原子炉１２内で発生した炉心の崩壊熱を奪い取り、加圧水型原子炉１２の内部を冷却してから高温となって外部に流出し、回収経路を通って燃料取替用水ピット６１に戻される。そのため、加圧水型原子炉１２の崩壊熱を供給された一次冷却水により奪い取り、加圧水型原子炉１２内の燃料の冷却を維持することができる。
【００６７】
また、原子炉設備の非常運転時、つまり、大破断ＬＯＣＡ時または小破断ＬＯＣＡ時には、原子炉格納容器１１や加圧水型原子炉１２を冷却して高温となった一次冷却水を冷却装置５２により冷却している。即ち、原子炉格納容器１１や加圧水型原子炉１２を冷却して高温となった一次冷却水は、散布経路６２や供給経路６６を流れるとき、冷却装置５２により継続的に空冷される。
【００６８】
図３及び図４に示すように、燃料取替用水ピット６１から取水された一次冷却水は、散布経路６２や供給経路６６を流れるとき、原子炉格納容器１１から出て建屋５０内に入り、冷却装置５２に至る。この冷却装置５２では、一次冷却水は、入口ヘッダ９１（９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ）に入り、多数の細管９３（９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄ）を通って出口ヘッダ９２（９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ）に流れる。このとき、各ファン９９，１００が回転しているため、建屋５０の外の空気が下方吸入口８２から第１ダクト８１内に吸引され、各細管９３の隙間を通って空間部９６に流れる。ここで、空気と各細管９３内を流れる一次冷却水との間で熱交換が行われ、一次冷却水が冷却される。その後、一次冷却水から熱を奪って高温となった空気は、空間部９６から上方及び下方に流れ、第２ダクト８３及び第３ダクト８５を通り、上方排出口８４から外部に排出される。そのため、原子炉格納容器１１や加圧水型原子炉１２を冷却して高温となった一次冷却水は、継続的に冷却装置５２により空冷されることとなり、原子炉格納容器１１や加圧水型原子炉１２を適正に冷却することができる。
【００６９】
なお、加圧水型原子炉１２を停止するときには、図２に示すように、電動弁７５を開放し、冷却水配管１４，１５を流れる一次冷却水を非常用抽出経路７４を通して燃料取替用水ピット６１に抽出する。このとき、供給ポンプ７２を駆動し、燃料取替用水ピット６１に貯留されている一次冷却水を循環経路７１を通して燃料取替用水ピット６１に戻す。このとき、前述と同様に、循環経路７１に冷却装置５２が設けられていることから、加圧水型原子炉１２を冷却して高温となった一次冷却水は、燃料取替用水ピット６１から循環経路７１を流れるとき、冷却装置５２により継続的に空冷される。
【００７０】
このように実施例１の非常用炉心冷却装置にあっては、原子炉格納容器１１内に加圧水型原子炉１２を配置して構成し、非常時に原子炉格納容器１１または加圧水型原子炉１２に一次冷却水を供給すると共に一次冷却水を回収して循環する冷却水循環経路５１と、原子炉格納容器１１の外部にて冷却水循環経路５１を流れる一次冷却水を空気冷却する冷却装置５２とを設けている。
【００７１】
従って、原子炉格納容器１１または加圧水型原子炉１２に供給する一次冷却水を冷却する冷却装置５２を、原子炉格納容器１１の外部に設けて空気冷却式とすることで、装置の小型化並びに低コスト化を可能とすることができると共に、安全性並びに信頼性を向上させることができる。
【００７２】
また、実施例１の非常用炉心冷却装置では、原子炉格納容器１１の外側に第１建屋５０を設置し、冷却水循環経路５１として、原子炉格納容器１１内から第１建屋５０内に侵入して再び原子炉格納容器１１に戻る外部経路５３を設け、冷却装置５２によりこの外部経路５３を流れる一次冷却水を空気冷却している。従って、冷却水循環経路５１を流れる一次冷却水を、原子炉格納容器１１の外部で冷却装置５２により空気冷却することとなり、一次冷却水を効率良く冷却することができる。
【００７３】
また、実施例１の非常用炉心冷却装置では、冷却水循環経路５１及び冷却装置５２を第１建屋５０内に複数組配置している。従って、一つの冷却水循環経路５１や冷却装置５２の故障やメンテナンス作業時などに対して、他の冷却水循環経路５１や冷却装置５２を作動することができ、安全性を向上することができる。
【００７４】
また、実施例１の非常用炉心冷却装置では、冷却水循環経路５１として、原子炉格納容器１１内に設けられる燃料取替用水ピット６１内の一次冷却水を原子炉格納容器１１内に散布する散布経路６２と、燃料取替用水ピット内６１の一次冷却水を加圧水型原子炉１２内に供給する供給経路６６と、原子炉格納容器１１内に散布された一次冷却水や加圧水型原子炉１２内に供給された一次冷却水を燃料取替用水ピット６１に回収する回収経路とを設けている。従って、原子炉設備の事故状況により一次冷却水を原子炉格納容器１１内に散布するか、加圧水型原子炉１２内に供給するか、または、両方行うかを選択することができ、安全性を向上することができる。
【００７５】
また、実施例１の非常用炉心冷却装置では、第１建屋５０の内部に上下方向に沿って延設すると共に下方吸入口８２及び上方排出口８４を有する各ダクト８１，８３，８５を設け、冷却装置５２をこの各ダクト８１，８３，８５の連結部内に設けている。従って、下方吸入口８２から第１ダクト８１を流れる空気を冷却装置５２に向けて送り、ここで、冷却水との熱交換を行い、高温となった空気を上方排出口８４から外部に排出することとなり、空気により一次冷却水を効率的に冷却することができる。
【００７６】
また、実施例１の非常用炉心冷却装置では、冷却装置５２として、冷却水循環経路５１から分岐されてダクト８１，８３，８５内を横切るように配置される複数の細管９３を設けている。従って、下方吸入口８２から各ダクト８１，８３，８５に吸入した空気を複数の細管９３に向けて送り、ここで、空気と各細管９３を流れる一次冷却水との熱交換を行い、高温となった空気を上方排出口８４から外部に排出することとなり、空気により一次冷却水を効率的に冷却することができる。
【００７７】
また、実施例１の非常用炉心冷却装置では、冷却装置５２として、冷却水循環経路５１から一次冷却水が入る入口ヘッダ９１と、冷却水循環経路５１に一次冷却水を出す出口ヘッダ９２と、入口ヘッダ９１と出口ヘッダ９２をリング形状をなすように連結する複数の細管９３とを設け、細管９３に対して各ダクト８１，８３，８５の下方吸入口８２が連通し、入口ヘッダ９１と出口ヘッダ９２と細管９３とにより囲繞された空間部９６に各ダクト８１，８３，８５の上方排出口８４が連通している。従って、空気がリング形状をなす複数の細管９３に対してその外側から送られ、熱交換した内部の空間部９６の空気が上方へ排出されることとなり、複数の細管９３を効率的に配置して熱交換効率を向上させることで、冷却装置５２の小型化を可能とすることができる。
【００７８】
また、実施例１の非常用炉心冷却装置では、入口ヘッダ９１と出口ヘッダ９２と細管９３とにより囲繞された空間部９６の空気を上方または下方に送り出すファン９９，１００を設けている。従って、ファン９９，１００を駆動することで発生する空気流により、複数の細管９３を流れる一次冷却水との間で熱交換した空気は、内部空間から上方または下方へ排出されることとなり、熱交換効率を向上させることができる。
【００７９】
また、実施例１の原子炉設備にあっては、原子炉格納容器１１と、原子炉格納容器１１内に配置される加圧水型原子炉１２と、原子炉補機（冷却水ポンプ１５ａ）と、通常時に一次冷却水を循環冷却する余熱除去冷却経路４２と、通常時に原子炉補機に二次冷却水を循環して冷却する補機冷却系Ａと、原子炉格納容器１１の外部にて補機冷却系Ａを流れる二次冷却水を冷却する通常時用冷却装置（原子炉補機冷却水用熱交換器４６）と、非常時に原子炉格納容器１１または加圧水型原子炉１２に一次冷却水を循環して冷却する原子炉冷却系Ｂ（冷却水循環経路５１）と、原子炉格納容器１１の外部にて原子炉冷却系Ｂを流れる一次冷却水を空気冷却する非常時用冷却装置（冷却装置５２）とを設けている。
【００８０】
従って、原子炉設備における通常時の冷却系統（補機冷却系Ａ）と非常時の冷却系統（原子炉冷却系Ｂ）とを別に設けることで、安全性及び信頼性を向上させることができる。また、非常時の冷却系統を空気冷却式とすることで、装置の小型化並びに低コスト化を可能とすることができる。
【００８１】
また、実施例１の原子炉設備にあっては、原子炉設備における通常時の冷却系統（補機冷却系Ａ）に加えて、冷却水配管１４，１５の一次冷却水を燃料取替用水ピット６１に抽出する非常用抽出経路７４と、燃料取替用水ピット６１の一次冷却水を冷却装置５２を介して循環する循環経路７１を設けている。従って、原子炉を停止する時に使用できる冷却系を２通り設けることで、経済性を損なうことなく冷却系を多様化することができ、高い信頼性を確保することができる。
【実施例２】
【００８２】
図８は、本発明の実施例２に係る非常用炉心冷却装置を有する原子炉設備を表す概略構成図、図９は、実施例２の原子炉設備を表す一部を切欠いた概略平面図、図１０は、冷却装置が配置されたダクトを表す図９のＸ−Ｘ断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８３】
実施例２の原子炉は、実施例１と同様に、加圧水型原子炉であることから、原子炉格納容器及びその内部構造については説明を省略する。そして、また、この原子炉冷却系も、実施例１と同様に、通常時に原子炉補機に一次冷却水を循環して冷却する補機冷却系と、非常時に原子炉格納容器や原子炉に一次冷却水を循環して冷却する非常用原子炉冷却系とが独立して設けられていることから、この点についても説明を省略する。
【００８４】
実施例２では、図８及び図９に示すように、中空円筒形状をなす原子炉格納容器１１の外周側を取り囲むように第１建屋１１１が設置されており、この第１建屋１１１は、平面視が矩形形状をなしている。そして、地盤１１２上には、下部基礎版１１３が設置され、この下部基礎版１１３上には免震装置１１４を介して上部基礎版１１５が配置されており、この上部基礎版１１５上に原子炉格納容器１１及び第１建屋１１１が設置されている。
【００８５】
下部基礎版１１３は、原子炉格納容器１１の下方に対応した中央基礎部１１３ａと、この中央基礎部１１３ａの外周側であって、第１建屋１１１の下方に対応した外周基礎部１１３ｂを有している。そして、中央基礎部１１３ａは、ほぼ円形をなし、外周基礎部１１３ｂは、矩形をなし、中央基礎部１１３ａに対して外周基礎部１１３ｂが屈曲部１１３ｃを介して下方に位置している。
【００８６】
上部基礎版１１５は、下部基礎版１１３と同様に、原子炉格納容器１１の下部が設置される中央基礎部１１５ａと、この中央基礎部１１５ａの外周側であって、第１建屋１１１の下部が設置される外周基礎部１１５ｂを有している。そして、中央基礎部１１５ａは、ほぼ円形をなし、外周基礎部１１５ｂは、矩形をなし、中央基礎部１１５ａに対して外周基礎部１１５ｂが屈曲部１１５ｃを介して下方に位置している。
【００８７】
下部基礎版１１３と上部基礎版１１５は、水平をなし、且つ、両者が平行をなして配置されている。そして、この下部基礎版１１３と上部基礎版１１５との間に空間部１１６が設けられ、この空間部１１６に免震装置１１４が介装されている。この免震装置１１４は、例えば、鉛入り積層ゴム１１４ａがほほ均等間隔で配置されて構成されている。なお、下部基礎版１１３、免震装置１１４、上部基礎版１１５の構成は、この構成に限定されるものではなく、単なる水平な部材により構成してもよい。
【００８８】
また、下部基礎版１１３は、外周部に第１建屋１１１及び上部基礎版１１５を取り囲むように所定隙間をもって縦壁部１１３ｄが立設されている。この場合、縦壁部１１３ｄの高さは、地盤１１２の地表面とほぼ同じ高さ位置となっている。なお、本実施例では、地盤１１２の地表面の高さが左右で相違するため、この縦壁部１１３ｄの高さも左右で相違している。一方、第１建屋１１１または上部基礎版１１５は、外周面に下部基礎版１１３の縦壁部１１３ｄの上端部及び内周面に近接するフランジ部１１５ｄが設けられている。このフランジ部１１５ｄは、下部基礎版１１３の縦壁部１１３ｄと第１建屋１１１または上部基礎版１１５との間の隙間の上方に位置し、この隙間への雨水の浸入を防止する役割をなしている。
【００８９】
また、第１建屋１１１にて、その外周部に周方向等間隔で複数のダクト１２１が設けられている。本実施例では、第１建屋１１１が平面視で矩形形状をなすことから、その四隅にダクト１２１が設けられている。即ち、第１建屋１１１にて、上下方向に沿ってダクト１２１が形成され、下端部が、下部基礎版１１３と上部基礎版１１５との間であって、免震装置１１４が収容される空間部１１６に連通している。この空間部１１６は、下部基礎版１１３の縦壁部１１３ｄと第１建屋１１１及び上部基礎版１１５との間の隙間を介して外部に連通可能となっている。即ち、下部基礎版１１３における縦壁部１１３ｄの先端と、上部基礎版１１５のフランジ部１１５ｄとの間が下方吸入口（建屋下方吸入口）１２２となる。この下方吸入口１２２は、第１建屋１１１の外周における全周に設けられることとなる。
【００９０】
また、ダクト１２１は、特に図１０に示すように、上端部が第１建屋１１１における屋根部１１１ａに設けられた複数の上方排出口（建屋上方排出口）１２３に連通している。この上方排出口１２３は、屋根部１１１ａの側方に４箇所形成されている。そして、ダクト１２１は、上部、つまり、屋根部１１１ａに接近した位置に拡幅部１１１ｂが形成され、この拡幅部１１１ｂに冷却装置１２４が配置されている。この冷却装置１２４は、実施例１の冷却装置５２（図４乃至図６参照）と同様に、入口ヘッダ、出口ヘッダ、両者を連結する複数の細管により構成されている。この場合、入口ヘッダ及び出口ヘッダには、冷却水循環経路５１（図２参照）が連結されている。そして、この冷却装置１２４の上方であって、屋根部１１１ａの下方に位置して複数（本実施例では、４個）のファン１２５が設けられている。
【００９１】
このように構成された第１建屋１１１のダクト１２１にて、第１ダクト１２１ａは、下端部が空間部１１６を介して下方吸入口１２２に連通し、上端部が冷却装置１２４の内側、つまり、入口ヘッダと出口ヘッダと複数の細管により囲繞された空間部に連通する。また、第２ダクト１２１ｂは、下端部が冷却装置１２４の外側、つまり、入口ヘッダと出口ヘッダと複数の細管の外側の空間部に連通し、上端部がファン１２５を介して上方排出口１２３に連通している。この場合、冷却装置１２４にて、入口ヘッダと出口ヘッダと複数の細管により囲繞された空間部は、下方が開口するものの、上方は閉塞されている。
【００９２】
従って、図示しない電動モータにより各ファン１２５を回転すると、第２ダクト１２１ｂに上向きの流れが発生し、冷却装置１２４では、内側の空間部から複数の細管を通して外側に流れる吸引力が作用する。そして、この吸引力が第１ダクト１２１ａ、空間部１１６、第１建屋１１１と縦壁部１１３ｄとの隙間を通して下方吸入口１２２に作用する。すると、第１建屋１１１の外の空気が下方吸入口１２２から空間部１１６に吸引され、第１ダクト１２１ａを通して冷却装置１２４の内側に導かれる。この冷却装置１２４では、外気が各細管の隙間を通るとき、空気と各細管内を流れる一次冷却水との間で熱交換が行われ、一次冷却水が冷却される。そして、一次冷却水から熱を奪って高温となった空気は、冷却装置１２４の外側から第２通路１２１ｂに流れ、上方排出口１２３から外部に排出される。
【００９３】
このような作動は、原子炉設備の非常運転時に実行される。即ち、原子炉設備の大破断ＬＯＣＡ時または小破断ＬＯＣＡ時に、原子炉格納容器１１や加圧水型原子炉１２を冷却して高温となった一次冷却水を冷却装置１２４により冷却する。つまり、原子炉格納容器１１や加圧水型原子炉１２を冷却して高温となった一次冷却水が、冷却水循環経路５１を流れるとき、冷却装置１２４により継続的に空冷される。
【００９４】
このように実施例２の非常用炉心冷却装置にあっては、第１建屋１１１の内部に上下方向に沿って延設すると共に下方吸入口１２２と上方排出口１２３を有するダクト１２１を設け、冷却装置１２４をダクト１２１内に設けている。従って、下方吸入口１２２からダクト１２１内を流れる空気を冷却装置１２４に向けて送り、ここで、冷却水との熱交換を行い、高温となった空気を第１建屋１１１の上方排出口１２３から外部に排出することとなり、煙突効果を効率的に適用し、空気による一次冷却水の冷却効率を向上することができる。
【００９５】
また、実施例２の非常用炉心冷却装置では、下方吸入口１２２から吸入されてダクト１２１を上昇して冷却装置１２４の細管を流れる冷却水を冷却した空気を上方排出口１２３側に送り出すファン１２５を設けている。従って、ファン１２５を駆動することで発生する空気流により、一次冷却水との間で熱交換した空気が上方へ排出されることとなり、熱交換効率を向上させることができる
【００９６】
また、実施例２の非常用炉心冷却装置では、地盤１１２上に下部基礎版１１３を設置し、下部基礎版１１３上に免震装置１１４を介して上部基礎版１１５を配置し、上部基礎版１１５上に原子炉格納容器１１及び第１建屋１１１を設置し、地表部分近傍に設けられる下方吸入口１２２とダクト１２１を免震装置１２４が配置される空間部１１６を介して連通している。従って、地表近傍の空気を下方吸入口１２２から空間部１１６に取り込み、ここからダクト１２１を通して冷却装置１２４に送ることで、より低温の空気を空間部１１６を介して冷却装置１２４に送ることができ、冷却効率を向上することができる。即ち、下方吸入口１２２と上方排出口１２３とを所定距離をもって遠ざけて配置することで、上方排出口１２３から排出された高温の空気が下方吸入口１２２から吸入されることを防止することができる。
【００９７】
この場合、外部の空気が、下方吸入口１２２からダクト１２１までの屈曲した通路（縦壁部１１３ｄと第１建屋１１１の隙間、空間部１１６）を通って冷却装置１２４まで流れ、また、冷却装置１２４で熱交換した空気が屈曲した通路（屋根部１１１ａ）を通って上方排出口１２３まで流れることで、放射線を帯びた一次冷却水を冷却する冷却装置１２４は、第１建屋１１１の外部に直接的に露出しておらず、遮蔽性を向上することができる。また、ダクト１２１や冷却装置１２４が外部から隠蔽されることで、外部からの飛来物等に対して防護することができる。
【００９８】
また、実施例２の非常用炉心冷却装置では、下方吸入口１２２を上部基礎版１１５及び第１建屋１１１のフランジ部１１５ｄと、下部基礎版１１３の縦壁部１１３ｄとの間に設けている。従って、第１建屋１１１などに別途吸入口を設ける必要はなく、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００９９】
また、実施例２の非常用炉心冷却装置では、第１建屋１１１を原子炉格納容器１１の周囲を取り囲むように設置し、ダクト１２１を第１建屋１１１の外周部に周方向等間隔に分散して、つまり、第１建屋１１１の四隅に設けている。従って、冷却装置１２４及びダクト１２１を周方向に物理的に分離して複数設けることで、これらの一部が損傷や故障した場合であっても、残りの冷却装置１２４及びダクト１２１を使用することで、一次冷却水を適正に冷却することができ、十分な安全性を確保することができる。
【０１００】
なお、上述した各実施例では、冷却装置５２，１２４を、４つの入口ヘッダ９１と、４つの出口ヘッダ９２を四角形状に配置し、各入口ヘッダ９１と各出口ヘッダ９２を複数の細管９３により連結して構成したが、この形状に限定されるものではない。冷却装置５２は、四角形状に限らず、例えば、三角形状、六角形状、細管を湾曲させて円形状としてもよい。
【０１０１】
また、上述した各実施例では、本発明の非常用炉心冷却装置及び原子炉設備を、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に適用して説明したが、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）に適用することもできる。この場合、冷却水循環経路は、原子炉格納容器の下部に設けられたサプレッションプールに貯留された冷却水を原子炉内に供給する経路と、この冷却水を回収する経路により構成され、供給する経路を原子炉格納容器の外部に案内し、この経路を流れる冷却水を空気冷却する冷却装置を設ければよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明に係る非常用炉心冷却装置及び原子炉設備は、非常時に原子炉格納容器または原子炉に供給する冷却水を空気冷却する冷却装置を設けることで、小型化並びに低コスト化を可能とすると共に安全性並びに信頼性を向上させるものであり、いずれの原子炉にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１１  原子炉格納容器
１２  加圧水型原子炉
１３  蒸気発生器
１４，１５  冷却水配管
１５ａ  冷却水ポンプ（補機）
４０  第２建屋
４２  余熱除去冷却経路
４３  余熱除去用熱交換器（通常時用冷却装置）
４６  原子炉補機冷却水用熱交換器（通常停止時用冷却装置）
５０，１１１  第１建屋
５１  冷却水循環経路（原子炉冷却経路）
５２，１２４  冷却装置（非常時用冷却装置）
５３  外部経路
６１  燃料取替用水ピット
６２  散布経路
６６  供給経路
７１  循環経路
８１，１２１ａ  第１ダクト
８２，１２２  下方吸入口（建屋下方吸入口）
８３，１２１ｂ  第２ダクト
８４，１２３  上方排出口（建屋上方排出口）
８５  第３ダクト
９９，１００，１２５  ファン
１１１ａ  屋根部
１１１ｂ  拡幅部
１１２  地盤
１１３  下部基礎版
１１３ａ  中央基礎部    
１１３ｂ  外周基礎部    
１１３ｃ  屈曲部        
１１３ｄ  縦壁部    
１１４  免震装置
１１４a  鉛入り積層ゴム
１１５  上部基礎版
１１５ａ  中央基礎部    
１１５ｂ  外周基礎部    
１１５ｃ  屈曲部        
１１５ｄ  フランジ部
１１６  空間部
１２１  ダクト
Ａ  補機冷却系（補機冷却経路）
Ｂ  原子炉冷却系（原子炉冷却経路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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