(57)【要約】【課題】熱応力による炉心溶融物保持装置の破損の可能性を低減する。【解決手段】ペデスタル床４１とその周囲に立ち上がるペデスタル側壁９を備えてペデスタル床４１の上方に炉心を収納する原子炉容器を格納する格納容器の内部に設けられる炉心溶融物保持装置１に、上に開いた保持容器７と、格納容器のペデスタル側壁９から突出した突起１０に支持されて保持容器７をペデスタル床４１の上面から上方に離間し、且つ、ペデスタル側壁９の内面から内側に離間して保持容器７の底部よりも高い位置で支持する容器支持部８と、を備える。【選択図】図１
2010271261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床とこの床の周囲に立ち上がる側壁を備えて前記床の上方に炉心を収納する原子炉容器を格納する格納容器の内部に設けられる炉心溶融物保持装置において、
上に開いた保持容器と、
前記格納容器に支持されて前記保持容器を前記床の上面から上方に離間し且つ前記側壁の内面から内側に離間して前記保持容器の底部よりも高い位置で支持する容器支持部と、
を有することを特徴とする炉心溶融物保持装置。
【請求項２】
前記側壁には内側に向かって突出した突起が形成されていて、前記容器支持部は前記保持容器から外側に向かって延びて前記突起の上面に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項３】
前記突起および前記容器支持部は、前記側壁の周方向に離間して複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項４】
前記突起および前記容器支持部は、前記側壁の周方向の全体にわたって設けられ、前記保持容器の側面には外側と内側とを連通させる流路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項５】
前記容器支持部の上方の空間に開いた開口から前記保持容器の下面に接する空間に向かって開いた出口開口まで延びる循環流路が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項６】
前記床から鉛直上方に前記保持容器から離間して包囲する管状に延びて上端で前記容器支持部を支持する隔壁を有し、前記隔壁と前記側壁との空間と連通して前記保持容器の下面に接する空間に向かって開いた出口開口まで延びる循環流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項７】
前記容器支持部は、前記隔壁の周方向の全体にわたって設けられて鉛直方向に貫通する貫通孔が形成されている、または、前記隔壁の周方向に離間して複数設けられていることを特徴とする請求項６に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項８】
前記出口開口は前記保持容器の水平方向中央部の近傍で前記保持容器の下面に向かって開口していることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項９】
前記保持容器は円筒状の側部と半球状および半楕円球状のいずれかの底部とを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項１０】
炉心を収納する原子炉容器を格納する格納容器において、
床と、
この床の周囲に立ち上がる側壁と、
上に開いた保持容器と、前記格納容器に支持されて前記保持容器を前記床の上面から上方に離間し且つ前記側壁の内面から内側に離間して前記保持容器の底部よりも高い位置で支持する容器支持部と、を備えた炉心溶融物保持装置と、
を有することを特徴とする格納容器。
【請求項１１】
前記炉心溶融物保持装置よりも高い位置に設けられた水槽と
前記水槽に貯えられた水を前記保持容器の下面に接する空間に導く注水配管と、
前記注水配管の途中に設けられた溶融弁と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉心溶融物保持装置および炉心を収納する原子炉容器を格納する格納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷却型原子炉では、原子炉圧力容器内への給水の停止や、原子炉圧力容器に接続された配管の破断により冷却水が喪失すると、原子炉水位が低下し炉心が露出して冷却が不十分になる可能性がある。このような場合を想定して、水位低下の信号により自動的に原子炉は非常停止され、非常用炉心冷却装置（ＥＣＣＳ）による冷却材の注入によって炉心を冠水させて冷却し、炉心溶融事故を未然に防ぐようになっている。
【０００３】
しかし、極めて低い確率ではあるが、非常用炉心冷却装置が作動せず、かつ、その他の炉心への注水装置も利用できない事態も想定され得る。このような場合、原子炉水位の低下により炉心は露出し、十分な冷却が行われなくなり、原子炉停止後も発生し続ける崩壊熱によって燃料棒温度が上昇し、最終的には炉心溶融に至ることが考えられる。
【０００４】
このような事態に至った場合、高温の炉心溶融物（コリウム）が原子炉圧力容器下部に溶け落ち、さらに原子炉圧力容器下鏡を溶融貫通して、格納容器内の床上に落下するに至る。炉心溶融物は、格納容器床に張られたコンクリートを加熱する。格納容器床と炉心溶融物との接触面が高温状態になると、炉心溶融物とコンクリートとが反応し、二酸化炭素、水素等の非凝縮性ガスを大量に発生させるとともに、コンクリートは溶融浸食される。
【０００５】
発生した非凝縮性ガスは格納容器内の圧力を高め、原子炉格納容器を破損させる可能性がある。また、コンクリートの溶融浸食により格納容器バウンダリを破損させたり、格納容器構造強度を低下させる可能性がある。結果的に、炉心溶融物とコンクリートの反応が継続すると格納容器破損に至り、格納容器内の放射性物質が外部環境へ放出させるおそれがある。
【０００６】
この炉心溶融物とコンクリートの反応を抑制するためには、炉心溶融物を冷却し、炉心溶融物底部のコンクリートとの接触面の温度を浸食温度以下に冷却するか、炉心溶融物とコンクリートが直接接触しないようにする必要がある。侵食温度は、一般的なコンクリートで１５００Ｋ以下である。
【０００７】
そのため、炉心溶融物が落下した場合に備えた対策が開示されている（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。代表的なものが炉心溶融物保持装置（コアキャッチャー）と呼ばれるものの設置である。炉心溶融物保持装置は、落下した炉心溶融物を耐熱材で受け止めて、注水手段と組み合わせて炉心溶融物の冷却を図る設備である。
【０００８】
原子炉格納容器床に落下した炉心溶融物の上面に冷却水を注水しても、炉心溶融物の底部での除熱量が小さいと、崩壊熱によって炉心溶融物底部の温度が高温のまま維持され、格納容器床のコンクリート侵食を停止することができないという考えから、炉心溶融物を底面から冷却するという方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３１５０４５１号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
炉心溶融物堆積床面の下方に冷却水流路を設け、ここに冷却水を導くことによって炉心溶融物を底面から除熱する方法がある。さらに、炉心溶融物保持装置の下面に、冷却を促進するフィンを設け、あるいは、多数の配管を設ける場合がある（たとえば特許文献１参照）。また、外部プールからの注水によって炉心溶融物および炉心溶融物保持装置が水没した後、コリウム上面の水プールから炉心溶融物保持装置の底面の冷却流路に自然循環によって水が供給される構造とすることもできる（たとえば特許文献２参照）。
【００１１】
炉心溶融物保持装置に炉心溶融物が落下した場合、炉心溶融物保持装置の壁面温度は上昇し、熱膨張する。炉心溶融物保持装置の支持部がこの熱膨張を拘束する位置に設けられていた場合、拘束部に応力が発生する。その結果、最悪の場合には、炉心溶融物保持装置の壁面に破損が生じるおそれがある。
【００１２】
こうした事態を避けるために、炉心溶融物保持装置の炉心溶融物と接する上面に高融点・低熱伝導率材料を用いる方法がある（たとえば特許文献１参照）。しかし、この場合には、下面の冷却流路からの除熱が妨げられ、結果として炉心溶融物温度が上昇する。
【００１３】
炉心溶融物温度は、落下直後には２５００℃程度に達していると予測されている。崩壊熱以上の除熱ができない場合、炉心溶融物温度はさらに上昇し、高融点・低熱伝導率材料の融点を超える可能性がある。高融点・低熱伝導率材料が溶融侵食されれば、コアキャッチャー壁面温度は上昇し、熱応力による破損のおそれが生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、熱応力による炉心溶融物保持装置の破損の可能性を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するため、本発明は、床とこの床の周囲に立ち上がる側壁を備えて前記床の上方に炉心を収納する原子炉容器を格納する格納容器の内部に設けられる炉心溶融物保持装置において、上に開いた保持容器と、前記格納容器に支持されて前記保持容器を前記床の上面から上方に離間し且つ前記側壁の内面から内側に離間して前記保持容器の底部よりも高い位置で支持する容器支持部と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、炉心を収納する原子炉容器を格納する格納容器において、床と、この床の周囲に立ち上がる側壁と、上に開いた保持容器と、前記格納容器に支持されて前記保持容器を前記床の上面から上方に離間し且つ前記側壁の内面から内側に離間して前記保持容器の底部よりも高い位置で支持する容器支持部と、を備えた炉心溶融物保持装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱応力による炉心溶融物保持装置の破損の可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態における炉心溶融物保持装置の近傍を拡大した、図３のＩ−Ｉ矢視立断面図である。
【図２】本実施の形態における炉心溶融物保持装置の近傍を拡大した、図３のII−II矢視立断面図である。
【図３】図１および図２のIII−III矢視平断面図である。
【図４】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態を収容した格納容器の立断面図である。
【図５】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第２の実施の形態の近傍を拡大した、図６および図７のＶ−Ｖ矢視立断面図である。
【図６】図５のVI−VI矢視平断面図である。
【図７】図５のVII−VII矢視平断面図である。
【図８】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第３の実施の形態の近傍を拡大した立断面図である。
【図９】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第４の実施の形態の近傍を拡大した立断面図である。
【図１０】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第５の実施の形態の近傍を拡大した、図１２のＸ−Ｘ矢視立断面図である。
【図１１】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第５の実施の形態の近傍を拡大した、図１２のXI−XI矢視立断面図である。
【図１２】図１０および図１１のXII−XII矢視平断面図である。
【図１３】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第６の実施の形態における保持容器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る炉心溶融物保持装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
図４は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態を収容した格納容器の立断面図である。
【００２１】
炉心４は、原子炉容器２の内部に形成されている。原子炉容器２は、格納容器３の内部に設けられている。格納容器３は、ペデスタル床４１およびペデスタル床４１から上方に延びる円筒状のペデスタル側壁９を有している。
【００２２】
原子炉容器２は、支持スカート４３を介してペデスタル側壁９に設けられた原子炉容器支持部４４で支持されている。原子炉容器２の下方のペデスタル床４１およびペデスタル側壁９で囲まれる空間は下部ドライウェル４６と呼ばれる。つまり、原子炉容器２は、下部ドライウェル４６の上方に設けられている。また、格納容器３の内部には、ペデスタル側壁９の外周面を取り囲むように、サプレッションプール４５が形成されている。
【００２３】
原子炉容器２の下方の下部ドライウェル４６には、炉心溶融物保持装置１が設けられている。
【００２４】
また、格納容器３は、水槽４７を有している。水槽４７から炉心溶融物保持装置１には、重力落下注水ライン１４が延びている。重力落下注水ライン１４の途中には、溶融弁５が設けられている。さらに、格納容器３は、格納容器冷却器４８を有している。格納容器冷却器４８は、ドライウェルに開口した端部から水中に沈められた熱交換器を通って水槽４７に延びる配管を有している。格納容器冷却器４８とは、静的格納容器冷却設備やドライウェルクーラーなどである。
【００２５】
図１は、本実施の形態における炉心溶融物保持装置の近傍を拡大した、図３のＩ−Ｉ矢視立断面図である。図２は、本実施の形態における炉心溶融物保持装置の近傍を拡大した、図３のII−II矢視立断面図である。図３は、図１および図２のIII−III矢視平断面図である。なお、図１および図２は、炉心溶融物６が落下して炉心溶融物保持装置１に堆積した状態を示している。
【００２６】
本実施の形態の炉心溶融物保持装置１は、上に開いた保持容器７を有している。保持容器７は、たとえば底部が半球状または半楕円球状で、側部が円筒形に形成されている。保持容器７の円筒部の上端には、容器支持部８が設けられている。容器支持部８は、保持容器７の円筒部から水平に外側に延出した形状に形成されている。容器支持部８は、互いにペデスタル側壁９の周方向に離れて、たとえば４箇所に分割して設けられる。
【００２７】
保持容器７は、底部からの高さが炉心４と炉内構造物、原子炉容器２の底部外側の構造物の一部が溶融炉心として堆積した場合の堆積高さに対して十分な余裕を持つように形成されている。ペデスタル側壁９には、それぞれの容器支持部８に対応する突起１０が設けられている。保持容器７は、突起１０の上に容器支持部８を載せることによって、容器支持部８から吊り下げられるように支持されている。このようにして、保持容器７は、ペデスタル床４１の上面から上方に離間し、且つ、ペデスタル側壁９の内面から内側に離間して設けられている。保持容器７の内側および容器支持部８の上面は、耐熱層１５で覆われている。
【００２８】
突起１０で容器支持部８を支持している箇所よりも上方の格納容器空間部と保持容器７の底部外側が面している空間との間には、循環流路１１が形成されている。循環流路１１の出口開口１２は保持容器７の底部中心に向かって開口している。循環流路１１は、たとえばペデスタル側壁９の中に埋設された配管と、この配管と接続されてペデスタル床４１の上に配置された配管とによって形成されている。
【００２９】
周方向に分割配置された突起１０および容器支持部８の間に形成された冷却水流路１３には、水槽４７から重力落下注水ライン１４が延びている。
【００３０】
冷却材喪失などの事故が発生し、さらに緊急炉心冷却系などの安全系が作動しないという事態が生じた場合、炉心４が崩壊熱で加熱・溶融し、炉心溶融物となって原子炉容器２の底部を溶融貫通する可能性がある。この際発生する炉心溶融物６は、保持容器７に受け止められて、保持容器７の内部に堆積する。
【００３１】
炉心溶融事故が発生し、炉心溶融物６が原子炉容器２の底部を貫通して落下すると、その周囲の雰囲気温度が上昇し、溶融弁５が開放される。溶融弁５が開放されると、水槽４７から重力落下注水ライン１４を通って、保持容器７の底面に面する空間に冷却水が供給される。水槽４７に貯えられた冷却水の量が十分多ければ、この空間に供給された冷却水は、冷却水流路１３から溢れ出して保持容器７の内部に流れ込む。その結果、保持容器７および循環流路１１は、冠水される。
【００３２】
炉心溶融物落下から保持容器７が冠水されるまでの時間は、数分から十数分程度に収まるよう、溶融弁５の溶融タイミングおよび注水流量を定めておく。炉心溶融物落下から保持容器７が冠水されるまでの間は、保持容器７の内側および容器支持部８の上面に設けた耐熱層１５の熱容量と熱抵抗で保持容器７の急激な温度上昇が抑制されている。
【００３３】
高温の炉心溶融物６の熱は、耐熱層１５に伝わり、さらに保持容器７を介してその外側の冷却水に伝えられる。その結果、冷却水は沸騰する場合がある。この沸騰によって発生した蒸気は、冷却水流路１３を通って保持容器７の上側の空間に排出される。保持容器７の下側の空間から排出された冷却水は、循環流路１１に流れ込む。循環流路１１に流れ込んだ冷却水は、出口開口１２から流れ出て、保持容器７の底部外側に自然循環で供給される。
【００３４】
炉心溶融物６の熱によって加熱された保持容器７は、熱膨張によって変形する。保持容器７は容器支持部８で拘束されていて容器支持部８の下方では拘束されていないため、保持容器７は下方に伸張するように変形する。つまり、保持容器７の炉心溶融物６からの熱で高温になる部分には拘束部が無く、熱応力が集中しない構造となっているため、熱応力による破損を抑制することができる。
【００３５】
容器支持部８およびその近傍は、炉心溶融物６の堆積高さよりも上方に位置するようにすることによって、周囲を冷却水あるいは冷却で発生した飽和蒸気に覆われた状態となり、温度上昇が抑制される。したがって、この部分の熱膨張は小さく、容器支持部８に生じる熱応力が小さく抑えられ、熱応力による破損を防止することができる。
【００３６】
保持容器７は熱膨張やクリープによる変形で下方に伸張するが、こうした変形を考慮して予め設置されているため、変形時にもペデスタル床４１に保持容器７の底部が接触することなく、冷却水の流路を確保できる。
【００３７】
熱応力による破損が回避され、熱膨張やクリープ変形が許されるため、保持容器７の許容温度は構成材料の融点近傍の高温領域まで拡大される。その結果、保持容器７の内面に設ける耐熱層１５の厚さを薄くすることができる。耐熱層１５を薄くすることによって、保持容器７の壁面からの除熱が促進される。
【００３８】
保持容器７の壁面からの除熱が促進されるということは、壁面から冷却水への熱流束が高くなることである。この熱流束が限界熱流束を越えると、除熱特性が悪化する。限界熱流束とは、核沸騰状態から膜沸騰状態に遷移し始める熱流束条件のことである。核沸騰状態では熱伝達係数が大きく、伝熱面温度が比較的低く保たれる。しかし、膜沸騰状態になると熱伝達係数が小さくなり、伝熱面温度は急激に上昇する。
【００３９】
下向き半球面の限界熱流束は、半球面の最下部で限界熱流束が最も低く、上部に行くほど限界熱流束が高くなることが知られている。また、一般に流速が低いほど限界熱流束も低くなる傾向が知られている。
【００４０】
本実施の形態では、限界熱流束が低くなると予測される保持容器７の底部中央部分に循環流路１１の出口開口１２から流出した冷却水が直接当たり、保持容器７の底部中央部分での流速が増加するように循環流路１１の出口開口１２を配置している。このため、保持容器７の底部中央部分の限界熱流束は向上する。
【００４１】
このように、本実施の形態の炉心溶融物保持装置１は、熱応力による破損の可能性が低減されている。
【００４２】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第２の実施の形態の近傍を拡大した、図６および図７のＶ−Ｖ矢視立断面図である。図６は、図５のVI−VI矢視平断面図である。図６は、図５のVII−VII矢視平断面図である。
【００４３】
本実施の形態の炉心溶融物保持装置１において、ペデスタル側壁９に設けられた突起１０および保持容器７を支持する容器支持部８は、ペデスタル側壁９の内周の全体にわたって形成されている。容器支持部８は突起１０の上に載置されて、保持容器７は支持されている。重力落下注水ライン１４は、容器支持部８を貫通して保持容器７の外側側面とペデスタル側壁９の内面との間の空間まで延びている。
【００４４】
保持容器７の側面には、突起１０と保持容器７の壁面との接触位置の直ぐ下に、保持容器７の内側と外側を連通させる冷却水流路１３が形成されている。冷却水流路１３は、保持容器７の底面から炉心溶融物６の堆積高さよりも十分高い位置に形成されている。
【００４５】
循環流路１１は、容器支持部８より上方の空間と保持容器７の底部外側が接している空間との間に形成されている。循環流路１１の出口開口１２は、保持容器７の底部中心に向かって開口している。
【００４６】
容器支持部８が全周にわたって設けられていることから、炉心溶融物６の落下時に炉心溶融物６の一部が保持容器７の外側の空間に入り込む可能性が低減する。このため、炉心溶融物６がペデスタル床４１のコンクリートと直接接触する可能性が低減する。また、炉心溶融物６が、保持容器７の外側の冷却水が流れる空間を閉塞する可能性が低減する。
【００４７】
炉心溶融物６の冷却に伴い保持容器７の外表面で発生した蒸気は冷却水流路１３を通って保持容器７の内側の格納容器空間中に放出される。また、保持容器７の内側は、炉心溶融物６の上面で激しい沸騰が生じている。そのため、冷却水流路１３を通って冷却水が保持容器７の内側から外側にはほとんど逆流しない。その結果、必然的に冷却水は循環流路１１を通って保持容器７の底部外側に向かって供給される。冷却水流路１３からの冷却水の逆流が少ない分、循環流路１１からの冷却水供給量は増加し、保持容器７の底部外側の流速が増加する。保持容器７の底部外側の流速が増加することで、この部分の限界熱流束が向上し、除熱能力が高まる。
【００４８】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第３の実施の形態の近傍を拡大した立断面図である。
【００４９】
本実施の形態の炉心溶融物保持装置１は、ペデスタル床４１の上に配置され、上面が保持容器７の中央から半径方向外側に向かって上昇する構造物１６を有している。構造物１６の水平方向中央部分には、循環流路１１の出口開口１２を塞がないように穴が開いている。
【００５０】
このような構造物１６を設けることによって、循環流路１１の出口開口１２から保持容器７の下方の空間に流入した冷却水の流路は保持容器７と構造物１６との間となるため、構造物１６を設けない場合に比べて、冷却水の流路断面積が小さくなる。
【００５１】
冷却水の流路断面積が小さくなることによって、循環流路１１を通って保持容器７の外側に供給された冷却水の流速は増加する。その結果、限界熱流束が向上して、炉心溶融物保持装置１の除熱能力が向上する。
【００５２】
［第４の実施の形態］
図９は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第４の実施の形態の近傍を拡大した立断面図である。
【００５３】
本実施の形態では、ペデスタル床４１が保持容器７の中央から半径方向外側に向かって上昇している。ペデスタル床４１を傾斜させることによって、循環流路１１の出口開口１２から保持容器７の下方の空間に流入した冷却水の流路断面積は、ペデスタル床４１が水平の場合に比べて、小さくなる。
【００５４】
冷却水の流路断面積が小さくなることによって、循環流路１１を通って保持容器７の外側に供給された冷却水の流速は増加する。その結果、限界熱流束が向上して、炉心溶融物保持装置１の除熱能力が向上する。
【００５５】
［第５の実施の形態］
図１０は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第３の実施の形態の近傍を拡大した、図１２のＸ−Ｘ矢視立断面図である。図１１は、本実施の形態における炉心溶融物保持装置の近傍を拡大した、図１２のXI−XI矢視立断面図である。図１２は、図１０および図１１のXII−XII矢視平断面図である。なお、図１０および図１１は、炉心溶融物６が落下して炉心溶融物保持装置１に堆積した状態を示している。
【００５６】
本実施の形態の炉心溶融物保持装置１は、ペデスタル床４１から立ち上がる筒状の隔壁１７を有している。この隔壁１７は、たとえばペデスタル側壁９と平行に延びる円筒状に形成されている。隔壁１７の外面とペデスタル側壁９の内面との間には、循環流路１８が形成されている。
【００５７】
保持容器７は、たとえば底部が半球状または半楕円球状で、側部が円筒形に形成されている。保持容器７の円筒部の上端には、水平に外側に延出した容器支持部８が設けられている。容器支持部８は、互いにペデスタル側壁９の周方向に離れて、たとえば４箇所に分割して設けられる。
【００５８】
保持容器７は、隔壁１７の上端に容器支持部８を載せることによって、容器支持部８から吊り下げられるように支持されている。隔壁１７の内面と保持容器７の外面との間には冷却水流路１９が形成されている。このようにして、保持容器７は、ペデスタル床４１の上面から上方に離間し、且つ、ペデスタル側壁９の内面から内側に離間して設けられている。保持容器７の内側および容器支持部８の上面は、耐熱層１５で覆われている。
【００５９】
隔壁１７の下端には、循環流路１８と冷却水流路１９とを連通させる流路２０が形成されている。この流路２０は、保持容器７の底部中央の真下から上に向かって開いた出口開口１２まで延びている。ペデスタル床４１は、第４の実施の形態と同様に、保持容器７の中央から半径方向外側に向かって上昇している。
【００６０】
また、サプレッションプール４５にはベント管２１が延びている。ベント管２１からペデスタル側壁９の内側には、ペデスタル側壁９を貫通する注水配管３０が延びている。注水配管３０の途中のペデスタル側壁９よりも内側には、溶融弁５が設けられている。溶融弁５は循環流路１８に冷却水を給水する位置に設けられている。また、循環流路１８より上方のペデスタル側壁９には、循環流路１８を覆う庇２２が設けられている。
【００６１】
炉心溶融事故が発生し、炉心溶融物６が原子炉容器２の底部を貫通して落下すると、その周囲の雰囲気温度が上昇し、溶融弁５が開放される。溶融弁５が開放されると、サプレッションプール４５から注水配管３０を通って、循環流路１８に冷却水が供給される。
【００６２】
この冷却水は、循環流路１８と冷却水流路１９とを連通させる流路２０を通って、保持容器７の底部外側に面する冷却水流路１９に供給される。冷却水は、さらに分割配置された容器支持部８の間を通って、保持容器７の内側に溢水する。この結果、保持容器７は冠水される。
【００６３】
炉心溶融物落下から保持容器７が冠水されるまでの時間は、数分から十数分程度に収まるよう、溶融弁５の溶融タイミングおよび注水流量を定めておく。炉心溶融物落下から保持容器７が冠水されるまでの間は、保持容器７の内側および容器支持部８の上面に設けた耐熱層１５の熱容量と熱抵抗で保持容器７の急激な温度上昇が抑制されている。
【００６４】
高温の炉心溶融物６の熱は、耐熱層１５に伝わり、さらに保持容器７を介してその外側の冷却水に伝えられる。その結果、冷却水は沸騰する場合がある。この沸騰によって発生した蒸気は、冷却水流路１９を通って保持容器７の上側の空間に排出される。保持容器７の下側の空間から排出された冷却水は、循環流路１８に流れ込む。循環流路１８に流れ込んだ冷却水は、出口開口１２から流れ出て、保持容器７の底部外側に自然循環で供給される。
【００６５】
炉心溶融物６の熱によって加熱された保持容器７は、熱膨張によって変形する。保持容器７は容器支持部８で拘束されていて容器支持部８の下方では拘束されていないため、保持容器７は下方に伸張するように変形する。つまり、保持容器７の炉心溶融物６からの熱で高温になる部分には拘束部が無く、熱応力が集中しない構造となっているため、熱応力による破損を抑制することができる。
【００６６】
容器支持部８およびその近傍は、炉心溶融物６の堆積高さよりも上方に位置するようにすることによって、周囲を冷却水あるいは冷却で発生した飽和蒸気に覆われた状態となり、温度上昇が抑制される。したがって、この部分の熱膨張は小さく、容器支持部８に生じる熱応力が小さく抑えられ、熱応力による破損を防止することができる。
【００６７】
保持容器７は熱膨張やクリープによる変形で保持容器７は下方に伸張するが、こうした変形を考慮して予め設置されているため、変形時にもペデスタル床４１に保持容器７の底部が接触することなく、冷却水の流路を確保できる。
【００６８】
熱応力による破損が回避され、熱膨張やクリープ変形が許されるため、保持容器７の許容温度は構成材料の融点近傍の高温領域まで拡大される。その結果、炉心溶融物保持容器７の内面に設ける耐熱層１５の厚さを薄くすることができる。耐熱層１５を薄くすることによって、保持容器７の壁面からの除熱が促進される。
【００６９】
また、限界熱流束が低くなると予測される保持容器７の底部中央部分に循環流路１１の出口開口１２から流出した冷却水が直接当たり、保持容器７の底部中央部分での流速が増加するように循環流路１１の出口開口１２を配置している。このため、保持容器７の底部中央部分の限界熱流束は向上する。
【００７０】
ペデスタル床４１を傾斜させることによって、循環流路１１の出口開口１２から保持容器７の下方の空間に流入した冷却水の流路断面積は、ペデスタル床４１が水平の場合に比べて、小さくなる。これにより、循環流路１８を通って保持容器７の外側に供給された冷却水の流速は増加する。その結果、限界熱流束が向上して、炉心溶融物保持装置１の除熱能力が向上する。
【００７１】
庇２２を設けているため、炉心溶融物６が直接第１の流路に入り込むことは防止される。このため、炉心溶融物６がペデスタル床４１のコンクリートと直接接触する可能性が低減する。また、炉心溶融物６が、保持容器７の外側の冷却水が流れる空間を閉塞する可能性が低減する。
【００７２】
庇２２はペデスタル側壁９から保持容器７の中央に向かって下降する傾斜を持たせてもよい。これにより、庇２２に衝突した炉心溶融物６が保持容器７に向かって落下する。
【００７３】
［第６の実施の形態］
図１３は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第６の実施の形態における保持容器の斜視図である。
【００７４】
本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第５の実施の形態と容器支持部８が異なっている。容器支持部８は、保持容器７の上端の全周に亘って設けられている。また、容器支持部８には、冷却水流路１９（図１０参照）と保持容器７の上部の空間とを連通させる貫通孔２３が複数設けられている。
【００７５】
このような炉心溶融物保持装置１であっても、高温の炉心溶融物６（図１０参照）から保持容器７の外側の冷却水に熱が伝えられ、冷却水が沸騰しても、沸騰によって発生した蒸気は、貫通孔２３を通って保持容器７の上側の空間に排出される。保持容器７の下側の空間から排出された冷却水は、循環流路１８（図１０参照）に流れ込む。循環流路１８に流れ込んだ冷却水は、出口開口１２（図１０参照）から流れ出て、保持容器７の底部外側に自然循環で供給される。その結果、本実施の形態でも、第５の実施の形態と同様に、炉心溶融物保持装置の熱応力による破損の可能性が低減されている。
【００７６】
［その他の実施の形態］
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１…炉心溶融物保持装置、２…原子炉容器、３…格納容器、４…炉心、５…溶融弁、６…炉心溶融物、７…保持容器、８…容器支持部、９…ペデスタル側壁、１０…突起、１１…循環流路、１２…出口開口、１３…冷却水流路、１４…重力落下注水ライン、１５…耐熱層、１６…構造物、１７…隔壁、１８…循環流路、１９…冷却水流路、２０…流路、２１…ベント管、２２…庇、２３…貫通孔、３０…注水配管、４１…ペデスタル床、４３…支持スカート、４４…原子炉容器支持部、４５…サプレッションプール、４６…下部ドライウェル、４７…水槽、４８…格納容器冷却器
【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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【図１２】
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【図１３】
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