(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉を取り囲む原子炉格納容器を有する原子力プラントにおいて、
前記原子炉格納容器の外周を覆う建屋と、前記原子炉格納容器上部の空間を形成する躯体と、前記空間の上部開口を閉塞するウェルシールドプラグと、このウェルシールドプラグと前記躯体間にあるギャップとからなり、
前記ギャップにウェルシールドプラグライナーを介在させ、
前記ウェルシールドプラグライナーは、前記ウェルシールドプラグの周方向に沿って複数個に分割され、分割されたウェルシールドプラグライナーそれぞれは前記ウェルシールドプラグの周方向に沿って伸縮自在に係合していることを特徴とする原子力プラント。
【請求項２】
請求項１記載の原子力プラントにおいて、
前記ウェルシールドプラグライナーの上部に堰を設けたことを特徴とする原子力プラント。
【請求項３】
請求項１記載の原子力プラントにおいて、
前記ウェルシールドプラグライナーはボロン添加金属からなることを特徴とする原子力プラント。
【請求項４】
請求項１記載の原子力プラントにおいて、
前記ウェルシールドプラグライナーはボロン添加アルミニウムからなることを特徴とする原子力プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子炉を取り囲む原子炉格納容器を有する原子力プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉ウェル上部のギャップによるストリーミング放射線の問題は知られている。ストリーミング放射線を低減するために製作精度を高める要求がある。しかしながら製作精度を高めるには高度な技術と多大な労力が必要であった。
【０００３】
このような製作精度の向上を高める従来の技術として、例えば特開昭６２−１９０４９２号公報（特許文献１）がある。この特許文献１は最もギャップが大きくなり、かつ精度良く加工することが困難なＤＳピット及び燃料プール側のウェルシールドプラグと躯体接触面を直線化し、精度向上を容易にしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１９０４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１はＤＳピット及び燃料プール側のウェルシールドプラグと躯体接触面を直線化し、精度向上を容易にすることについては開示されているものの、ウェルシールドプラグと躯体との間に開くギャップを小さくすることについては配慮されていなかった。
【０００６】
本発明の目的、ウェルシールドプラグと躯体間に開くギャップからのストリーミング放射線を低減した原子炉格納容器を有する原子力プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、原子炉を取り囲む原子炉格納容器を有する原子力プラントにおいて、前記原子炉格納容器の外周を覆う建屋と、前記原子炉格納容器上部の空間を形成する躯体と、前記空間の上部開口を閉塞するウェルシールドプラグと、このウェルシールドプラグと前記躯体間にあるギャップとからなり、このギャップにウェルシールドプラグライナーを介在させ、前記ウェルシールドプラグライナーは、前記ウェルシールドプラグの周方向に沿って複数個に分割され、分割されたウェルシールドプラグライナーそれぞれは前記ウェルシールドプラグの周方向に沿って伸縮自在に係合していることにより達成される。
【０００９】
また上記目的は、前記ウェルシールドプラグライナーの上部に堰を設けたことにより達成される。
【００１０】
また上記目的は、前記ウェルシールドプラグライナーはボロン添加金属からなることにより達成される。
【００１１】
また上記目的は、前記ウェルシールドプラグライナーはボロン添加アルミニウムからなることにより達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ウェルシールドプラグと躯体間に開くギャップからのストリーミング放射線を低減した原子炉格納容器を有する原子力プラントを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が対象とする原子力プラントの構成図である。
【図２】図１の原子力プラントに搭載されるウェルシールドプラグの断面図である。
【図３】図１の原子力プラントに搭載されるウェルシールドプラグの正面図である。
【図４】本発明の一実施例を備えたウェルシールドプラグの正面図である。
【図５】本発明の一実施例を備えたウェルシールドプラグライナーの斜視図である。
【図６】本発明の一実施例を備えたウェルシールドプラグライナーの斜視図である。
【図７】本発明の一実施例を備えたウェルシールドプラグライナーの斜視図である。
【図８】本発明の一実施例を備えたウェルシールドプラグライナーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明が対象とする原子力プラントを、図１、図２、図３を用いて説明する。  
図１は原子力プラントの構成図である。  
図２は図１のウェルシールドプラグの拡大断面図である。  
図３は図１のウェルシールドプラグの正面図である。  
図１において、原子力プラントである沸騰水型原子力プラント（以下、ＢＷＲプラントという）１は原子炉２、原子炉格納容器３、原子炉建屋１３からなり、原子炉２は内部に炉心３ａを有する。
【００１５】
原子炉格納容器３は、鉄筋コンクリート部４、ライナー５及びトップヘッド６を有する。ライナー５は、原子炉格納容器３の気密性を確保するために用いられ、耐圧機能を有する鉄筋コンクリート部４の内側に取り付けられている。トップヘッド６は、コンクリート部４の上端部に設けられたフランジ７を用い、ボルト（図示せず）により鉄筋コンクリート部４に着脱可能に取り付けられている。
【００１６】
原子炉２は、原子炉格納容器３内に設けられた筒状のペデスタル８に据え付けられる。ダイヤフラムフロア９が原子炉格納容器３とペデスタル８に取り付けられる。原子炉格納容器３の内部空間は、ペデスタル８及びダイヤフラムフロア９によって、ウェットウェルである圧力抑制室１２及びドライウェルに分離される。ドライウェルは、ダイヤフラムフロア９より上方に位置する上部ドライウェル１０、及び原子炉２より下方でペデスタル８内に位置する下部ドライウェル１１を含んでいる。
【００１７】
圧力抑制室１２内には、冷却水２６が充填されている。この圧力抑制室１２は上部ドライウェル１０及び下部ドライウェル１１にそれぞれ連通され、ペデスタル８内に形成された複数のベント通路（図示せず）が、冷却水２６中に開口している。
【００１８】
原子炉格納容器３は原子炉建屋１３内に設置されている。原子炉建屋１３内に形成される床は鉄筋コンクリート部４につながっている。原子炉ウェル１４が、原子炉建屋１３内で原子炉格納容器３の上方に形成される。ウェルシールドプラグ１５が、原子炉ウェル１４の上方に配置され、原子炉建屋１３から取外し可能に取り付けられる。原子炉ウェル１４は躯体１６によって形成されている。
【００１９】
なお、図１では、原子炉ウェル天井１５よりも上方における原子炉建屋１３の構造が省略されている。  
原子炉２の運転が停止されて炉心３ａ内に装荷された燃料集合体（図示せず）を交換するときには、水が原子炉ウェル１４内に張られ、ウェルシールドプラグ１５、トップヘッド６及び原子炉２の原子炉圧力容器の蓋がそれぞれ取り外される。燃料交換時には、原子炉ウェル１４上方の運転床上を移動する燃料交換機（図示せず）により、炉心３ａから燃料集合体が取り出され、原子炉ウェル１４を介して燃料貯蔵プールまで搬送される。新燃料集合体が、燃料プールから逆のルートをたどり炉心３内に装荷される。
【００２０】
原子炉格納容器３の外側で原子炉建屋１３内には様々部屋が形成されている。図１では、それらの部屋のうち、部屋２２、２４及び２５が示されている。配管室である部屋２２内には、弁２１を有する配管２０が設置されている。部屋２２内には、原子炉格納容器３を貫通している配管２０のような配管が集中して配置されている。部屋２４内には空調設備（図示せず）の吸い込みダクト２３が配置されている。ペデスタル８、圧力抑制室１２及び原子炉格納容器３を貫通するアクセストンネル３２が設けられる。アクセストンネル３２は、下部ドライウェル１１と部屋２５を連絡する。気密性を確保する開閉可能な機器搬入ハッチ３１が、アクセストンネル３２の部屋２５側の端部に設けられる。機器搬入ハッチ３１は部屋２５内に存在している。
【００２１】
図２、図３において、鉄筋コンクリート製の原子炉建屋１３の上部に位置する開口部を遮蔽するウェルシールドプラグ１５は直径が１０メートル以上ある巨大なものである。この巨大なウェルシールドプラグ１５は一度に持ち上げて移動させることは困難であるため、図２に示すように５個（１５ａ、１５ｂ×２、１５ｃ×２）に分割されている。例えば中央の１５ａを中心として左右両側に１５ｂと１５ｃが配置されて円盤状のウェルシールドプラグ１５が形成されている。
【００２２】
ウェルシールドプラグ１５は図１にも示したように、鉄筋コンクリート製の原子炉建屋１３に形成された原子炉２を覆うトップヘッド６が位置する空間（以下、躯体１６という）を覆うものである。このウェルシールドプラグ１５は原子炉２を覆うことで放射線をシールドしている。
【００２３】
ところで、躯体１６とウェルシールドプラグ１５とは別々に製造されるため、製造する側からは両者の隙間（以下、ギャップ１７という）を組み合わせて建設する場合の、組み立て誤差を考慮した隙間寸法が要求されている。しかしながら製造側から要求される寸法ではストリーミング放射線が大きくなり、基準を満たさないという問題がある。
【００２４】
さて、原子炉格納容器の定期検査時には、このウェルシールドプラグ１５を取り外して躯体１６の内部で作業することになる。復旧時には図に示すように、ウェルシールドプラグ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの順に躯体１６の開口部を閉塞していくことになる。したがって、ウェルシールドプラグ１５の据付精度が悪い場合や元々ウェルシールドプラグ１５の製作精度が悪い場合には、躯体１６とウェルシールドプラグ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃのギャップが大きくなってしまう。ギャップが大きくなってしまうとウェル下部にある炉心で発生する放射線がギャップ1７からストリーミングすることになる。
【００２５】
特にウェルシールドプラグ１５ｃは躯体１６に対して最後に設置する部分であることと、ウェルシールドプラグ１５ａと１５ｂとの間、ウェルシールドプラグ１５ｂと１５ｃとの間の誤差も含むことなどからギャップ１７が最大となってしまう。さらに、ギャップ１７の形状は製作時点で大きさが個々に異なり、据付精度の問題もあるためギャップ１７の寸法はウェルシールドプラグ１５を取り外す度に変わってしまうという問題がある。
【００２６】
このようなギャップ１７の形状に合わせたウェルシールドプラグ１５を設計することは不可能であった。そのため、ウェルシールドプラグ１５を可能な限り精度を向上させることで対応しているが、結果としてコスト上昇の原因となってしまう。
【００２７】
一方、精度を下げた場合には、ギャップが大きいためにストリーミング線量が大きくなり、ギャップの上部に別の追加遮蔽対策が必要な場合も考えられる。その場合は不要な突起物をオペフロ上に設置することになり、さまざまな不都合が考えられる。
【００２８】
そこで本発明の発明者らは躯体とウェルシールドプラグの間に発生するギャップに詰め物をすることを種々検討した結果、以下のような実施例を得た。
【実施例１】
【００２９】
本発明の一実施例を図４〜図５にしたがって説明する。  
図４は本発明の一実施例を備えたウェルシールドプラグの正面図である。  
図５は本発明の一実施例を備えたウェルシールドプラグライナーの斜視図である。  
図４において、ウェルシールドプラグ１５と躯体１６との間のギャップ１７にウェルシールドプラグライナー１８が介在されている。換言するとストリーミング上問題となる寸法のギャップ１７をウェルシールドプラグライナー１８で埋めることになる。
【００３０】
図５において、ウェルシールドプラグライナー１８は挿入部分の形状が長方形になる部材１８ａ、円周方向の変形を吸収するために挿入部分が収縮できる形状の部材１８ｂ及び１８ｃからなり、各々の材質はボロン添加金属となっている。
【００３１】
各部材はウェルシールドプラグ１５の周囲に密着するようにウェルシールドプラグ半径と同じ半径で円形に曲げられている。上部は躯体上部の堰に掛けられるかぎ型の形状とする。部材の厚さは、ギャップ１７大きさに併せて設計すれば良い。 
ウェルシールドプラグライナー１８とウェルシールドプラグ１５のギャップ１７は、ウェルシールドプラグ１５の上部における、放射線業務従事者の年間被ばく線量限度(法令値)を満足するためにできるだけ狭くする必要がある。しかし、これを満足するために遮蔽上要求する設計値を、製作側が達成するのは製作精度の問題で非常に困難である。そこで、ギャップが大きいウェルシールドプラグ１５の遮蔽性能を保管する目的で、ウェルシールドプラグライナー１８をギャップ１７内に挿入するものである。
【００３２】
あらかじめギャップ１７が大きいことがわかっている場合には、ウェルシールドプラグ１５を設置する前にウェルシールドプラグライナー１８を先行して躯体１６側に設置することも可能である。ウェルシールドプラグライナー１８の上部をカギ形状の堰１８ｄを設け、この堰１８ｄによってウェルシールドプラグライナー１８脱着を容易にすることができる。ウェルシールドプラグを設置する前にあらかじめ躯体側に設置することも、ウェルシールドプラグ設置完了後に挿入することも可能である。
【００３３】
図６、図７、図８はウェルシールドプラグライナーを段階的に伸縮させた状態を示した図である。  
図６、図７、図８において、ウェルシールドプラグ１５を躯体１６に挿入した後にギャップ形状が予測と異なる場合でも、図６に示すように部材１８ｂ、１８ｃを組み込むことにより、最大120cmまで周方向に伸縮させて設置することが可能で、その場合でも遮蔽体として十分機能できる。図６は６００ミリ広げた状態である。
【００３４】
部材１８ｂ、１８ｃの組み込み部分の構造は、ウェルシールドプラグ１５の材質であるコンクリートと比較して、約20％アルミの密度が大きいことを利用することにより、一部欠損してもコンクリートの必要厚さと等価な遮蔽厚さを確保できる形状としている。例えば組み合わせ部の欠損は高さ方向に対して20％以内であるため、ライナーと同じ高さのウェルシールドプラグと同様の遮蔽性能を確保できる。部材１８ｂ、１８ｃの組み合わせの欠損は、斜め方向に放射線が通過する場合ついても考慮されている。図７は３００ｍｍ広げた状態である。図８は隙間なく、組み込んだ状態である。
【００３５】
斜め方向に放射線が通過する場合には、その入射角度に応じて実際のアルミ部分の通過距離が長くなるため、欠損が大きくなっても遮蔽性能を確保できる。例えば45°に放射線が入射する場合であっても、欠損部は最大でも2箇所分しか通過しない配置である。元のライナー高さを１とした場合には放射線のライナー部分通過距離が√2になる。一方、20%の欠損部2箇所の合計で0.4×√2となり、実際のアルミ部分を通過する距離は(1-0.4)×√2≒0.85となり、元の厚さに対して80%以上の実効厚さを確保できていることになる。
【実施例２】
【００３６】
仮にウェルシールドプラグを設置した後にギャップが大きいことに明らかとなった場合、または運転中にストリーミング線量が高くなった場合には、必要に応じてギャップが大きい箇所にだけ設置することも可能である。この使用方法であっても、部材１８ａだけでなく、部材１８ｂ、１８ｃを組み合わせて設置することにより隙間無く設置することが可能になる。
【００３７】
このように本実施例によれば、ギャップ間に追加遮蔽体を挿入することで、ギャップからのストリーミング放射線を低減する。なお、部材１８ａはウェルシールドプラグの分割幅と同じ幅を持っているため、部分的にギャップが狭くて挿入できない場合には、そこだけ設置しなくても良い点が特徴である。
【００３８】
またウェルシールドプラグライナー１８をウェルシールドプラグ１５の円周方向に伸縮可能な形状とすることで、不規則なギャップ形状であっても挿入できる追加遮蔽体となる。例えば、追加遮蔽体を次々挿入した後に最後の追加遮蔽体を挿入する段階で、ひずみや据付精度の不良で位置がずれた場合でも対応可能となる。さらに、金属の密度がコンクリートと比較して高いことを利用して、組み合わせ部分の溝を鉛直方向同一ラインに並ばないよう工夫して配置することで、欠損部分があっても実効的な遮蔽厚さを確保できる構造にする。
【００３９】
ウェルシールドプラグライナー１８の材質をボロン添加金属とすることで、中性子に対する遮蔽性能を有する遮蔽体となる。具体的には、例えばボロン添加アルミニウムを使用する。この場合、ウェルシールドプラグの躯体接面上に局所的な凹凸がある場合でも容易に変形するために吸収可能である点、軽量化できる点で最も有利である。なお、個別の大きさは部材Aが約2m×2mで重量が200kg程度、部材Bが約2m×3mで重量が300kg程度で定期検査時の仮置きスペースも限定されず、他の機器のレイダウン計画に与える影響も小さい。他のアルミウムより軽量な金属として、ベリリウムとマグネシウムがある。しかし、本発明のような使用方法で用いる場合、脆性や化学的安定性、毒性の面からアルミニウムが最も優れた材料であると考える。
【００４０】
以上のことから本発明は、
（１）遮蔽要求上のギャップ幅の制限を緩和して製作精度を下げることが可能になり、製作日数を減少させることで、コストの削減が可能となる。
（２）定検時にウェルシールドプラグを復旧する際、ギャップが大きいことで据付が容易になる。
（３）この追加遮蔽体を据付前に躯体に設置しておけば、アルミライナーとして干渉材の役目を果たすので、ウェルシールドプラグや躯体の損傷を回避できる。
（４）予防保全の観点からも、既設のプラントにおいてストリーミング線量が高めの原子炉ウェル上部において、ストリーミング線量を低減する目的で追加遮蔽対策として提案できる。
【００４１】
以上のごとく、本発明は原子炉上部に遮蔽対策として設置されるウェルシールドプラグの外周部にあるギャップからストリーミングする放射線を効率的に低減することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１５…ウェルシールドプラグ、１６…躯体、１７…ギャップ、１８…ウェルシールドプラグライナー、１８ｄ…堰。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005610821.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005610821.tif 000008
【図８】
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