(57)【要約】【課題】デブリ濾過体にデブリが付着することを抑止すると共に、開口部が簡素な構成となる原子炉格納構造を提供する。【解決手段】下階に連通する開口部１１ｂを有し、原子炉が格納された原子炉格納室及び前記下階に設けられ、非常用冷却液Ｗが貯留されたサンププール１２を備える原子炉格納容器１０と、サンププール１２に設けられたサンプ１３からデブリ濾過体１４を介して非常用冷却液Ｗを吸い込んで原子炉格納室の上部から吐出するポンプ体とを備え、前記原子炉格納室の上部から吐出された非常用冷却液Ｗが、前記原子炉格納室の開口部１１ｂからサンププール１２に再流入するようにされ、非常用冷却液Ｗが循環するように構成された原子炉格納構造１であって、サンププール１２に再流入した非常用冷却液Ｗの流路Ｒを、サンプ１３から離間する方向に規定する邪魔板３０が設けられていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉が格納された室内下部において下階に連通する開口部を有する原子炉格納室と前記下階に設けられ、非常用冷却液が貯留されたサンププールと前記サンププールの下部に設けられたサンプとを備える原子炉格納容器と、
前記サンプに設けられたデブリ濾過体と、
前記サンプから前記非常用冷却液を吸い込んで前記原子炉格納室の上部から吐出するポンプ体とを備え、
前記原子炉格納室の上部から吐出された前記非常用冷却液が、前記原子炉格納室の開口部から前記サンププールに再流入するようにされ、前記非常用冷却液が循環するように構成された原子炉格納構造であって、
前記サンププールに再流入した前記非常用冷却液の流路を、前記サンプから離間する方向に規定する邪魔板が設けられていることを特徴とする原子炉格納構造。
【請求項２】
前記邪魔板は、前記サンプから離間する方向に湾曲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構造。
【請求項３】
前記邪魔板は、前記サンプから離間する方向に屈曲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構造。
【請求項４】
前記邪魔板に沿って前記非常用冷却液の流路幅を規定する補助板が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の原子炉格納構造。
【請求項５】
前記邪魔板は、前記非常用冷却液の流れ方向における両端部を結ぶ直線寸法Ｌと前記流路幅Ｄとの比率Ｌ/Ｄが１〜１．５であることを特徴とする請求項４に記載の原子炉格納構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、加圧水型原子炉に用いて好適な原子炉格納構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、加圧水型原子炉においては、一次冷却材（軽水）が沸騰しないように加圧されており、この一次冷却材を原子炉の核分裂反応によって生じた熱エネルギーで加熱し、高温となった一次冷却材を蒸気発生器に送って二次冷却材（軽水）を沸騰させ、高温・高圧の蒸気によりタービン発電機を回して発電している。
【０００３】
このような加圧水型原子炉においては、一次冷却材の喪失事故発生時に、原子炉が過熱状態になるのを防止するため、次のような保安構造が採用されている。すなわち、この保安構造は、原子炉が格納された室内下部において下階に連通する開口部を有する原子炉格納室と前記下階に設けられ、非常用冷却液が貯留されたサンププールとサンププールの下部に設けられたサンプとを備える原子炉格納容器と、サンプから非常用冷却液を吸い込んで原子炉格納室の上部から吐出するポンプ体とを備えたものであって、原子炉格納室の上部から吐出された非常用冷却液が、原子炉格納室の開口部からサンププールに再流入するようにされ、非常用冷却液が循環するように構成されている。
【０００４】
ところで、上記の保安構造においては、一次冷却材の喪失事故発生時に、高圧の一次冷却材の噴出により、断熱材片や金属片のデブリが生じてサンププールに流入するために、サンプにサンプスクリーン等のデブリ濾過体を設けて、デブリが再循環ポンプに混入しないようにしている。しかしながら、デブリ濾過体に多量のデブリが付着すると、再循環ポンプの負荷が増大したり、循環効率が低下したりするために、このようなデブリ付着を避けることが望ましい。
【０００５】
例えば、下記特許文献１に開示される原子炉格納構造は、原子炉格納室の床部の開口に、非常用冷却水の一時貯留槽として機能する第二サンプを設けると共に、この第二サンプからサンププールへの水流出部に第二スクリーンを設けている。すなわち、デブリを第二スクリーンで補足して、サンププールに流出しないようにすることで、サンプのスクリーンにデブリが付着することを抑止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２６０９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような加圧水型原子炉においては、開口の全てに第二サンプを設けることができないという問題があった。すなわち、例えば、サンププールと原子炉格納室との間に設けられた昇降階段の開口部には、構造上、上記のような第二サンプを設けることができない。また、このような開口部を閉塞可能に構成することも考えられるが、保守性の低下を招くと共に、非常用冷却材の循環効率の低下を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、デブリ濾過体にデブリが付着することを抑止すると共に、開口部が簡素な構成となる原子炉格納構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る原子炉格納構造は、原子炉が格納された室内下部において下階に連通する開口部を有する原子炉格納室と前記下階に設けられ、非常用冷却液が貯留されたサンププールと前記サンププールの下部に設けられたサンプとを備える原子炉格納容器と、前記サンプに設けられたデブリ濾過体と、前記サンプから前記非常用冷却液を吸い込んで前記原子炉格納室の上部から吐出するポンプ体とを備え、前記原子炉格納室の上部から吐出された前記非常用冷却液が、前記原子炉格納室の開口部から前記サンププールに再流入するようにされ、前記非常用冷却液が循環するように構成された原子炉格納構造であって、前記サンププールに再流入した前記非常用冷却液の流路を、前記サンプから離間する方向に規定する邪魔板が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、サンププールに再流入した非常用冷却液の流路を、サンプから離間する方向に規定する邪魔板が設けられているので、サンププールに再流入した非常用冷却液がデブリ濾過体に到達するまでの距離を大きくすることができる。これにより、非常用冷却液と共にサンププールに流入したデブリを、サンプに向かう途中で沈降させてデブリ濾過体に到達することを抑制することができる。従って、デブリ濾過体にデブリが付着することを抑止することができる。
また、開口部にサンプ構造を設けたり、封止機構を設けたりする必要がなく、開口部を簡素な構成とすることができる。
よって、デブリ濾過体にデブリが付着することを抑止すると共に、開口部を簡素な構成とすることができる。
【００１０】
前記邪魔板は、前記サンプから離間する方向に湾曲していることを特徴とする。
この構成によれば、邪魔板がサンプから離間する方向に湾曲しているので、再流入する非常用冷却液から受ける流体荷重に対する許容応力を大きくすることができる。これにより、邪魔板の薄型化を図ることができる。
また、邪魔板に沿って流れる非常用冷却液の淀みが生じないために、非常用冷却液の流れがスムーズなものとなる。
【００１１】
前記邪魔板は、前記サンプから離間する方向に屈曲していることを特徴とする。
この構成によれば、邪魔板がサンプから離間する方向に屈曲しているので、邪魔板を容易に製作することができる。
【００１２】
前記邪魔板に沿って前記非常用冷却液の流路幅を規定する補助板が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、邪魔板に沿って非常用冷却液の流路幅を規定する補助板が設けられているので、サンププールに再流入した非常用冷却液の流れの制御を容易にすることができる。
【００１３】
前記邪魔板は、前記非常用冷却液の流れ方向における両端部を結ぶ直線寸法Ｌと前記流路幅Ｄとの比率Ｌ/Ｄが１〜１．５であることを特徴とする。
この構成によれば、両端部を結ぶ直線寸法Ｌと流路幅Ｄとの比率Ｌ/Ｄが１〜１．５であるので、再流入する非常用冷却液から受ける流体荷重を比較的に小さいものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る原子炉格納構造によれば、デブリ濾過体にデブリが付着することを抑止すると共に、開口部を簡素な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る原子炉格納構造１の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る原子炉格納構造１の要部断面図であって、図１におけるＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る原子炉格納構造１の要部拡大断面図であって、邪魔板３０及び補助板４０の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る邪魔板３０及び補助板４０の変形例である邪魔板３１及び補助板４１の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る原子炉格納構造１の概略構成図であり、図２は、図１におけるＩ−Ｉ線断面図である。
図１に示すように、原子炉格納構造１は、原子炉５を格納する原子炉格納容器１０と、再循環ポンプ（ポンプ体）２０とを備えている。
【００１７】
原子炉格納容器１０は、原子炉５を格納する原子炉格納室１１と、非常用冷却水（非常用冷却液）Ｗが貯留されたサンププール１２とを備えている。
原子炉格納室１１は、原子炉５と共に、不図示の蒸気発生器や加圧器等を格納している。この原子炉格納室１１の床部１１ａには、図２に示すように、下階へと連通する開口部１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが設けられている。
【００１８】
サンププール１２は、非常用冷却水Ｗが貯留されたものである。このサンププール１２は、原子炉格納容器１０の下階に設けられており、具体的には、原子炉格納容器１０の地階に設けられている。
このサンププール１２には、底部１２ａにおいて、この底部１２ａよりも一段低く再循環サンプ（サンプ）１３が設けられており、この再循環サンプ１３の開口部をサンプスクリーン（デブリ濾過体）１４が覆っている。
なお、図２において符号１９で示したのは、例えば、支持柱等の構造体である。
【００１９】
サンプスクリーン１４は、一面が開放された箱状に形成されており、開放された一面側を再循環サンプ１３の開口部に重ねるようにして設置されている。また、サンプスクリーン１４の全面積を破損物捕捉のために有効に活用するように、図１に示すように、サンプスクリーン１４の全体が水没するようになっている。
なお、このような構成のサンプスクリーン１４に代えて、貫通孔を有するプレート部材を多段に積み重ねて構成してもよい。
【００２０】
再循環ポンプ２０は、図１に示すように、再循環サンプ１３に開口した吸込側配管２０ａと接続されると共に、原子炉格納室１１の上部１１ｆに配設され、スプレイノズル２０ｃを有する吐出側配管２０ｂと接続されている。
【００２１】
このような構成により、原子炉格納構造１は、原子炉５の配管部分５ａに破断が起きるような一次冷却材の喪失事故が生じると、再循環ポンプ２０を作動させてサンププール１２の非常用冷却水Ｗを、再循環サンプ１３から吸い込むと共に、原子炉格納室１１の上部１１ｆに設けられたスプレイノズル２０ｃから吐出させて、原子炉５に供給するようになっている。
【００２２】
そして、原子炉５の冷却を行った非常用冷却水Ｗが床部１１ａに落下して、開口部１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからサンププール１２に再流入するようになっており、サンププール１２の非常用冷却水Ｗが再循環するように構成されている。例えば、開口部１１ｂにおいては、図２に示す矢印Ａ方向（図１においては紙面奥から紙面手前方向）に向けて非常用冷却水Ｗがサンププール１２に流入するようになっている。
【００２３】
このような原子炉格納構造１は、図１及び図２に示すように、再循環サンプ１３から最も近接した開口部１１ｂの下方において、邪魔板３０と補助板４０とを備えている。
邪魔板３０は、図１に示すように、サンププール１２の底部１２ａから床部１１ａまで設けられており、図２に示すように、開口部１１ｂの再循環サンプ１３側から矢印Ａ方向に進むに従って漸次サンププール１２の壁部１２ｂに近接するように湾曲しており、壁部１２ｂ近傍まで延在している。
【００２４】
このような構成により、邪魔板３０は、開口部１１ｂから流入した非常用冷却水Ｗの流路Ｒを、再循環サンプ１３から離間する方向に規定する。すなわち、邪魔板３０に沿って再循環サンプ１３から離間する方向に流れる非常用冷却水Ｗは、再循環サンプ１３との間の直線距離が漸次大きくなるように構成されている。
【００２５】
補助板４０は、図１に示すように、サンププールの底部１２ａから床部１１ａまで設けられており、図２に示すように、邪魔板３０よりも壁部１２ｂ側において、この邪魔板３０に沿って設けられている。より具体的には、補助板４０は、開口部１１ｂの壁部１２ｂ側から矢印Ａ方向に進むに従って漸次サンププール１２の壁部１２ｂに近接するように湾曲しており、壁部１２ｂ近傍まで延在している。
このような構成により、補助板４０は、邪魔板３０と共に、開口部１１ｂから流入した非常用冷却水Ｗの流路Ｒの流路幅Ｄを規定している。
【００２６】
図３は、邪魔板３０と補助板４０との拡大図である。
上記邪魔板３０の流路に沿った両端部３０ａ，３０ｂとの間の直線寸法をＬとすると上記流路幅Ｄとの比率Ｌ／Ｄが１．２となるように設定されている。
【００２７】
次に、上記の構成からなる原子炉格納構造１の動作について説明する。
一次冷却材の喪失事故が起きると、高圧の一次冷却材の噴出によって、断熱材片や金属片等からなるデブリＤが原子炉格納室１１に飛散する（図１参照）。
これと同時に、再循環ポンプ２０が作動して、再循環デプリ１３の非常用冷却水Ｗを吸い込む。そして、この非常用冷却水Ｗを原子炉格納室１１の上部１１ｆに設けられたスプレイノズル２０ｃから原子炉５に供給する。原子炉５に供給された非常用冷却水Ｗは、原子炉５を冷却した後に床部１２ａに落下し、デブリと共に、開口部１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからサンププール１２に再流入する。
【００２８】
開口部１１ｂから再流入した非常用冷却水Ｗは、次の流路Ｒを流れる。
まず、非常用冷却水Ｗは、邪魔板３０及び補助板４０との間を再循環サンプ１３から離間するように流れ、これら邪魔板３０及び補助板４０との間を抜けた後に、その流れ方向を転向し、再循環サンプ１３に向かって流れて、サンプスクリーン１４を介して再循環サンプ１３に流入する。換言すれば、邪魔板３０を迂回して再循環サンプ１３に流入する。
【００２９】
この際、開口部１１ｂから再流入した非常用冷却水Ｗによって邪魔板３０に流体荷重が作用するが、邪魔板３０が湾曲した形状となっており、また、Ｌ/Ｄの比率が１．２とされて断面係数が大きくなっているため、破損することなく良好に流路Ｒを規定し続ける。
また、邪魔板３０が湾曲した形状であるために、非常用冷却水Ｗの流れに淀みが生じることなく、スムーズに流れる。
【００３０】
そして、流路Ｒにおける流れの過程で、非常用冷却水Ｗが含んでいたデブリが沈降していき、サンププール１２の底部１２ａに堆積し、その殆どがサンプスクリーン１４に到達することがない。
【００３１】
このように、デブリの殆どがサンプスクリーン１４に到達せず、デブリがサンプスクリーン１４に殆ど付着することがないため、再循環ポンプ２０に付加が生じたり、循環効率が低下したりすることなく、非常用冷却水Ｗが良好に循環して、原子炉５の保安が良好に継続されることとなる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係る原子炉格納構造１によれば、サンププール１２に再流入した非常用冷却水Ｗの流路Ｒを、再循環サンプ１３から離間する方向に規定する邪魔板３０が設けられているので、サンププール１２に再流入した非常用冷却水Ｗがサンプスクリーン１４に到達するまでの距離を大きくすることができる。これにより、非常用冷却水Ｗと共にサンププール１２に流入したデブリを、再循環サンプ１３に向かう途中で沈降させて、サンプスクリーン１４に到達することを抑制することができる。従って、サンプスクリーン１４にデブリが付着することを抑止することができる。
さらに、開口部１１ｂにサンプ構造を設けたり、封止機構を設けたりすることなく、簡素な構成とすることができる。
よって、サンプスクリーン１４にデブリが付着することを抑止すると共に、開口部１１ｂを簡素な構成とすることができる。
【００３３】
また、邪魔板３０が再循環サンプ１３から離間する方向に湾曲してなるので、再流入する非常用冷却水Ｗから受ける流体荷重に対する許容応力を大きくすることができる。これにより、邪魔板３０の薄型化を図ることができる。
さらに、邪魔板３０に沿って流れる非常用冷却水Ｗに淀みが生じることもない。
【００３４】
また、邪魔板３０に沿って非常用冷却水Ｗの流路幅Ｄを規定する補助板４０が設けられているので、他の構造体（例えば、構造体１９と同様のもの）が非常用冷却水Ｗの流動抵抗となることを防止しつつ、サンププール１２に再流入した非常用冷却水Ｗの流れの制御を容易にすることができる。
【００３５】
また、端部３０ａと端部３０ｂとを結ぶ直線寸法Ｌと流路幅Ｄとの比率Ｌ/Ｄが１．２であるので、再流入する非常用冷却水Ｗから受ける流体荷重を比較的に小さいものとすることができる。
【００３６】
図４は、上述した邪魔板３０及び補助板４０の変形例である邪魔板３１及び補助板４１の拡大断面図である。
図４に示すように、邪魔板３１は、再循環サンプ１３から離間する方向に屈曲しており、この邪魔板３１に沿って補助板４１が延在している。
この構成によれば、他の構造体（例えば、構造体１９と同様のもの）の配置関係に柔軟に対応することができると共に、邪魔板３０を容易に製作することができる。
【００３７】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施形態では、邪魔板３０の高さをサンププール１２の底部１２ａから床部１１ａまで設ける構成としたが、サンププール１２の水位を上回る高さに設定すれば、上述した実施の形態と同様に、サンプスクリーン１４にデブリが到達することを抑制することができる。
なお、邪魔板３０の高さは、サンププール１２の水位を下回っていたとしても、非常用冷却水Ｗの一部の流路を規定することとなるため、この非常用冷却水Ｗの一部に含まれていたデブリを沈降させることができる。このため、サンプスクリーン１４にデブリが付着することを一定の割合で抑止することができる。
【００３８】
また、上述した実施の形態では、Ｌ／Ｄの比率を１．２としたが、１．０〜１．５の範囲に設定してもよい。
【００３９】
また、上述した実施の形態では、邪魔板を湾曲形状、又は、屈曲形状に構成した場合について説明したが、真直形状に構成してもよい。この場合においても、開口部１１ｂから再循環サンプ１３までの到達距離を大きくすることができるため、多くのデブリを沈降させることができ、サンプスクリーン１４にデブリが付着することを抑止することができる。
【００４０】
また、上述した実施の形態では、開口部１１ｃ，１１ｄの下方に邪魔板を設けなかったが、設けてもよい。但し、再循環サンプ１３に近い開口部ほど、邪魔板を設けなかった場合と比較して、サンプスクリーン１４に付着するデブリを低減することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…原子炉格納構造
５…原子炉
１０…原子炉格納容器
１１…原子炉格納室
１１ａ…床部
１１ｂ〜１１ｄ…開口部
１１ｆ…上部
１２…サンププール
１３…再循環サンプ（サンプ）
１４…サンプスクリーン（デブリ濾過体）
２０…再循環ポンプ（ポンプ体）
３０，３１…邪魔板
３０ａ，３０ｂ…両端部
４０，４１…補助板
Ｄ…流路幅
Ｌ…直線寸法
Ｒ…流路
Ｗ…非常用冷却水（非常用冷却液）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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