(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心を内包する原子炉圧力容器と、床面から立設され前記原子炉圧力容器を載置固定するペデスタルと、内部にプール水を保有し環状に設けられたサプレッションチェンバと、前記ペデスタルを設けた床面より上方に一端が開口し他端が前記サプレッションチェンバに開放されたベント管と、このベント管の前記サプレッションチェンバ内の先端部に設けられたヘッダおよびダウンカマと、前記ペデスタルおよび前記原子炉圧力容器を包囲するドライウェルとを格納する原子炉格納容器において、前記ペデスタルに、このペデスタル内と前記ドライウェルとを連通する連通孔を設けてなり、前記連通孔の開口部の高さは前記ドライウェル側で前記ドライウェル底部の前記床面と実質的に同一の高さに設定され、この開口部は方形をなしかつこの方形の下辺は前記ペデスタルを設けた床面とほぼ平行に設定されてなり、前記ペデスタル側の前記連通孔の開口部に、前記連通孔から前記ペデスタル内に流入する水の流路を制限する手段を設けてなることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項２】
前記ドライウェル底部の前記床面に前記連通孔に繋がる排水溝を設けてなり、前記連通孔の開口部は前記ドライウェル側で前記排水溝の底部の高さと実質的に同じ高さに設定されてなることを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器。
【請求項３】
前記ドライウェル底部の前記床面または前記連通孔のうち少なくとも一つに前記ペデスタル側に向けて下り勾配を設けてなることを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器。
【請求項４】
前記連通孔は複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器。
【請求項５】
前記ドライウェル底部の床面下部に貯水槽を備えたサンプを設け、このサンプと前記ペデスタル内を連通する連通配管を設けてなることを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の原子炉格納容器。
【請求項６】
前記連通孔の前記ドライウェル側開口部にはその開口部を覆う網目状の干渉物を設けたことを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷却材喪失等の苛酷事象が生じた場合における原子炉格納容器内の圧力上昇や、温度上昇を効果的に抑制することができるように構成した原子炉格納容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の原子炉格納容器について図17を参照して説明する。図17は沸騰水型原子炉のＭＡＲＫ−Ｉ改良型原子力格納容器を概略的に示している。すなわち、図17において、符号１で示す原子炉格納容器内には底部に原子炉格納容器床基礎２が敷設され、原子炉格納容器床基礎２上にペデスタル３が立設され、ペデスタル３上に原子炉圧力容器４が載置固定され、原子炉圧力容器４の外側はペデスタル３上から延設した生体遮蔽体５により包囲されている。原子炉格納容器１内はドライウェル６を構成している。
【０００３】
原子炉圧力容器４は図示しない原子炉炉心および冷却材を内包する。原子炉格納容器１の下部で、ドライウェル６底部の床面よりやや上方にベント管７の一端が接続し、ベント管７の他端は環状の圧力抑制室、つまりサプレッションチェンバ８に接続している。ペデスタル３には連通孔10が設けられており、ドライウェル６とペデスタル３内を構成するペデスタル室９は連通孔10を介して連通している。サプレッションチェンバ８内はプール水13が収容されてウェットウェルを構成する。ベント管７の先端部にはヘッダ11およびダウンカマ12が接続されており、ダウンカマ12の先端部はプール水13中に没入している。なお、図17中符号14はドライウェルスプレイ、15は上鏡を示している。
【０００４】
ところで、万一、例えば冷却材喪失等により原子炉の一次冷却系配管が破断するような配管破断事象が発生した場合、特に原子炉圧力容器４に接続する最大口径の配管がギロチン破断し、その破断口から原子炉圧力容器４内の冷却材が原子炉格納容器１内に急速に流出し、原子炉圧力容器４内の冷却材水位が低下する。この場合、原子炉の運転は停止される。
【０００５】
原子炉の運転停止後においても炉心の崩壊熱により冷却材は蒸発し、原子炉圧力容器４の上部における冷却能力が低下する。やがて崩壊熱による温度上昇により、炉心内の燃料集合体の燃料被覆管が破損するか、または酸化して脆くなることも考えられる。
【０００６】
また、配管破断口から高温の冷却材が原子炉格納容器１内に急速に流出し続けると、原子炉格納容器１内の温度および圧力が上昇し、事態がさらに進行すると、原子炉格納容器１の設計上定められた圧力・温度を超えることになる。
【０００７】
このような燃料集合体および原子炉格納容器１の健全性が損なわれる事態を厳に回避するために、原子炉発電設備には図示しない非常用炉心冷却装置が設けられている。原子炉の一次冷却系配管の破断により冷却材が原子炉格納容器１内に流出した際、この非常用炉心冷却装置が作動し、原子炉圧力容器４内の燃料を冷却する。
【０００８】
この場合、原子炉圧力容器４内の圧力および温度の急激な上昇を抑制するために、ドライウェル６内に位置するドライウェルスプレイ14および図示しないサプレッションチェンバスプレイを作動させる。また、この場合、ドライウェルスプレイ14の作動によってドライウェル６内に蓄積される水は、連通孔10を通してペデスタル室９へ流出する。
【０００９】
さらに、こうした配管破断により原子炉圧力容器４を包囲するドライウェル６内の圧力が上昇するような場合には、ドライウェル６内のガスの一部はベント管７を通りサプレッションチェンバ８内に放出される。
【００１０】
このサプレッションチェンバ８に放出されるガスに含まれる放射性物質のうち、水溶性のよう素等はサプレッションチェンバ８のプール水13中に溶け、また、粒子状の物質はサプレッションチェンバ８内に保持される。この過程で、ドライウェル６からサプレッションチェンバ８の気相部に排出されるガス中の放射能濃度が低減される。この低減効果のことをスクラビング効果という。
【００１１】
図18は図17で説明した原子炉格納容器１を設置した原子炉建屋16の例を示す概略縦断面図である。従来の原子炉建屋16は、原子炉格納容器１と、この原子炉格納容器１の上鏡15部に位置し内部に水張り装置17を備えた原子炉ウェル18と、この原子炉ウェル18に隣接する燃料プール19とから構成される。
【００１２】
この原子炉建屋16は、原子炉ウェル18と燃料プール19を連絡するカナルと称する連通孔20と、この連通孔20の開閉を行う隔離板21とを具備する。通常運転時は隔離板21により連通孔20は閉じており、原子炉ウェル18と燃料プール19とは隔離されている。このとき燃料プール19は使用済燃料の貯蔵庫として使われる。なお、図中符号22は原子炉建屋マットを示している。
【００１３】
燃料交換時には、原子炉圧力容器４の上蓋や、原子炉圧力容器４内部の図示しない蒸気乾燥器や気水分離器等を取り外した後、燃料をクレーンで釣り上げて移動させることにより交換を行う。この時、使用した燃料から放出される放射線を遮蔽し、かつ燃料の崩壊熱による温度上昇を抑制するため、この一連の燃料交換の工程は水中で行う必要がある。
【００１４】
また、燃料交換時には水張り装置17を作動させて原子炉ウェル18内に注水し、原子炉圧力容器４上部で燃料を吊り上げる等の操作を行うのに十分な水位を確保する。この時、隔離板21を取り外し連通孔20を開とすることで、燃料の移動に必要な水路を確保する。燃料交換が終了した後、再び連通孔20を閉とし、図示しない配管により原子炉ウェル18の水を外部に排出する。
【００１５】
このように、原子炉圧力容器４内の冷却材が急激に喪失するような事象に対しても、原子炉圧力容器４内の圧力および温度の急激な上昇を抑制することにより、燃料集合体および原子炉格納容器１の健全性が確保されるように設計が施されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、確率的には非常に希な事象ではあるが、原子炉圧力容器内の冷却材が喪失した場合、多重化されている工学的安全系のうちの多くが故障して正常な動作が期待できない場合を想定する必要がある。この場合、燃料から発生する崩壊熱の除去ができずに、崩壊熱により炉心内の温度が上昇する。
【００１７】
その後、何等回復手段がとられない場合には、炉心が溶融し、溶融した炉心は下部プレナムに落下する。落下したこの炉心が図17に示す原子炉圧力容器４の融点よりも高温である場合には、原子炉圧力容器４の底部が破損して、炉心が原子炉圧力容器４内から原子炉格納容器１内へ流出する恐れがある。
【００１８】
さらにその後、何等回復手段がとられない場合には、原子炉格納容器１に流出した炉心によってペデスタル３底部のコンクリート製原子炉格納容器床基礎２が破壊される恐れがある。また、ペデスタル３内のペデスタル室９に落下する溶融した燃料棒等の廃石（debris bed；以下デブリと呼ぶ。）が再溶融により高温となるため、ペデスタル室９の圧力および温度が過度に上昇し、場合によっては燃料および原子炉格納容器１の健全性が損なわれることも考えられる。このような事態が長期化すれば原子炉格納容器１が一部破損する恐れもあり、このような事態は厳に回避されるべきである。
【００１９】
このような冷却喪失事象に際しては、ドライウェルスプレイ14からドライウェル６内に注水されドライウェル６底部の床面に蓄積された水が、連通孔10を介してペデスタル室９内に流入するのに伴って、ペデスタル室９内に落下した溶融デブリが冷却される。
【００２０】
しかしながら、連通孔10はベント管７よりも上部に位置して設けられているため、ペデスタル室９内にデブリ冷却のための十分な量の水を注入するためには、ドライウェル６底部の床面に大量の蓄水を必要としている。また、連通孔10は大量のデブリの落下を想定していないため、大量のデブリが落下した場合、あるいは冷却材喪失事象等による影響で構造物等のゴミがドライウェル２の底部に落下した場合に、連通孔10が詰まり、ペデスタル室９内に十分な量の水が注入されない事態も起こり得る。
【００２１】
さらに、炉心が溶融するような苛酷事象においては、工学的安全系の多重故障により、ペデスタル室９内に落下するデブリの崩壊熱を原子炉格納容器１外へ放出する手段が健全に機能しないことも考えられる。
【００２２】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、極めて発生する可能性の低い万一の苛酷事象に対しても、原子炉格納容器の健全性を安定的に保持することができる原子炉格納容器を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、(1) 本発明は、炉心を内包する原子炉圧力容器と、床面から立設され前記原子炉圧力容器を載置固定するペデスタルと、内部にプール水を保有し環状に設けられたサプレッションチェンバと、前記ペデスタルを設けた床面より上方に一端が開口し他端が前記サプレッションチェンバに開放されたベント管と、このベント管の前記サプレッションチェンバ内の先端部に設けられたヘッダおよびダウンカマと、前記ペデスタルおよび前記原子炉圧力容器を包囲するドライウェルとを格納する原子炉格納容器において、前記ペデスタルに、このペデスタル内と前記ドライウェルとを連通する連通孔を設けてなり、前記連通孔の開口部の高さは前記ドライウェル側で前記ドライウェル底部の前記床面と実質的に同一の高さに設定され、この開口部は方形をなしかつこの方形の下辺は前記ペデスタルを設けた床面とほぼ平行に設定されてなり、前記ペデスタル側の前記連通孔の開口部に、前記連通孔から前記ペデスタル内に流入する水の流路を制限する手段を設けてなることを特徴とする。
【００２４】
この構成により、原子炉事象時に、ドライウェルスプレイの作動に伴いドライウェル内に形成される蓄水の一部が連通孔を通してペデスタルに流入し、ペデスタル内を冷却する。そして連通孔の開口部を方形としてこの方形の下辺をドライウェルの底部とほぼ平行に設定するので、開口部の底部の流路面積が大きくなり、ドライウェルの底部の水量が少ない状態でもペデスタルへの流量をより多く確保することができる。また、開口部を方形としているので、円形に比べて同じ幅および高さに対し開口部面積を大きくとることができ、流路面積をより大きく確保することができる。さらに、ペデスタル側の連通孔の開口部に設けた水の流路を制限する手段により、ペデスタル内に落下する溶融デブリにより水の流路が閉塞されるのを防止することができる。
【００２５】
(2) 本発明は、炉心を内包する原子炉圧力容器と、この原子炉圧力容器を載置固定する床面から立設したペデスタルを、このペデスタルおよび前記原子炉圧力容器を包囲し内部にドライウェルとを格納する原子炉格納容器において、前記ペデスタルに、このペデスタル内と前記ドライウェルとを連通する連通孔を設けるとともに、前記ドライウェル底部の前記床面に前記連通孔に繋がる排水溝を設けてなり、前記連通孔の開口部は前記ドライウェル側で前記排水溝の底部の高さと実質的に同じ高さに設定される。
【００２６】
この構成により、原子炉事象時に、ドライウェルスプレイの作動に伴いドライウェル内に形成される蓄水の一部が排水溝および連通孔を通してペデスタルに流入し、ペデスタル内を冷却する。
【００２８】
(3) 本発明は、前記ドライウェル底部の前記床面または前記連通孔のうち少なくとも一つに前記ペデスタル側に向けて下り勾配を設けてなる。これにより、より早期にかつ確実にペデスタル内の冷却を進めることができる。
【００２９】
(4) 本発明は、前記連通孔は複数個設けられている。これにより、連通孔の一部が目詰まりした場合でもペデスタル内に水が流入し続ける。
【００３０】
(5) 本発明は、前記ドライウェル底部の床面下部に貯水槽を備えたサンプを設け、このサンプと前記ペデスタル内を連通する連通配管を設けてなる。
この構成により、原子炉事象時に、サンプ内の貯水をいち早くペデスタル内に送り込むことで、ペデスタル内の冷却を早期に実現する。
【００３１】
(6) 本発明は、前記連通孔の前記ドライウェル側開口部にはその開口部を覆う網目状の干渉物を設ける。この構成により、何らかの事象時にドライウェルの底部に飛散するさまざまな障害物が連通孔に流入することを防止することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る原子炉格納容器の第１の実施の形態を図１および図２を参照して説明する。なお、図１および図２中には図17に示した従来例と同様の構成部分については同一符号を付し詳細な説明を省略する。図１は第１の実施の形態に係る原子炉格納容器および付設構造を概略的に示し、図２は、図１に示した原子炉格納容器における苛酷事象時の作用を説明するための図である。
【００３８】
図１に示すように、本実施の形態に係る符号１ａを付した原子炉格納容器において、ドライウェル６側では、ペデスタル３のペデスタル室９内とドライウェル６とを連通するために設ける連通孔10ａの開口部を、ドライウェル６の底部つまり、原子炉格納容器床基礎２の上面の高さとほぼ同じ高さに設定する。すなわち、本実施の形態は原子炉格納容器床基礎２の床面すれすれの水平面上に沿って連通孔10ａの底部が位置するように連通孔10ａをペデスタル３の基部に設けたことにある。その他の部分は図17と同様である。
【００３９】
つぎに本実施の形態の作用を図２により説明する。
原子炉圧力容器４内の冷却材喪失等の事象時には、図２に示すように、ドライウェル６内に設置されたドライウェルスプレイ14が作動しスプレイ水が注入され、原子炉格納容器１ａ内のドライウェル６は冷却される。このスプレイ水がドライウェル６底部の床面に溜まると、この溜り水24は連通孔10ａを通流してペデスタル室９内へと流入し、ペデスタル室９内で蓄水25を形成する。
【００４０】
この蓄水25により、万一、原子炉圧力容器４内の炉心が過度の温度上昇により溶融し、デブリとなって原子炉圧力容器４下部のペデスタル室９内に落下した場合でも、ペデスタル室９内に形成された蓄水25によってこのデブリは冷却されるから、原子炉格納容器１ａ内の過度の圧力および温度の上昇を防止することができる。
【００４１】
また、ドライウェル６側では連通孔10ａの底部はドライウェル６底部の床面とほぼ同じ高さであるから、ドライウェル６底部の床面に蓄積した溜り水24は直ちにペデスタル室９内へと流入する。これにより、従来例と比較して、ドライウェル６内の溜り水24が比較的少量である場合でも、より速やかにペデスタル室９内に水を流入させることができる。
【００４２】
本実施の形態において、連通孔10ａのドライウェル６側あるいはペデスタル室９側の開口部の形状は円形に限定されない。例えば連通孔10ａの開口部を方形としてこの方形の下辺をドライウェル６の底部とほぼ平行に設定すると、開口部を円形とした場合に比べて開口部の底部の流路面積が大きくなるから、ドライウェル６の底部の水量が少ない状態でもペデスタル室９への流量をより多く確保することができる。また、開口部を方形とすれば、円形に比べて同じ幅および高さに対し開口部面積を大きくとることができるから、流路面積をより大きく確保することができる。
【００４３】
つぎに、図３（ａ）〜（ｄ）により本発明に係る原子炉格納容器の第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、第１の実施の形態で説明した原子炉格納容器床基礎２の床面に連通孔10ａへ繋がる排水溝23を設けたことにある。その他の部分は図１の第１の実施の形態と同様であり、本実施の形態によれば、図１より確実にペデスタル室９内に冷却水を流入させることができる。
【００４４】
図３（ａ）は第２の実施の形態の原子炉格納容器の下部を拡大して示した概略断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ矢視方向平面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視方向断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）におけるＣ−Ｃ矢視方向断面図あり、同（ｃ）のＤ−Ｄ断面図でもある。図中符号23は排水溝で、この排水溝23は図３（ｂ）に示すように等間隔に４本形成されている。
【００４５】
なお、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示したように、排水溝23は排水溝23の底部と連通孔10ａの底部とを床面とほぼ同じ高さに設定することが望ましい。また、この排水溝23に蓋を設けることにより、原子炉格納容器床基礎２の床面に飛散する塵がペデスタル室９内に流入することを防止できる。
【００４６】
つぎに、図４により本発明に係る原子炉格納容器の第３の実施の形態を説明する。なお、図４は本実施の形態の原子炉格納容器の下部を拡大して示しており、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００４７】
本実施の形態に係る原子炉格納容器は、第１の実施の形態に係る原子炉格納容器１ａにおいて、ペデスタル３の基部に設けられた連通孔10ａのペデスタル室９側の開口部に下向きに開口する配管26を設けたことにある。この配管26はペデスタル室９内で開口部を下向きに設定し、ペデスタル室９内に流入する水の流路を案内するとともに制限する。
【００４８】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。また、炉心が溶融するような苛酷事象時においてペデスタル室９内に落下する溶融デブリのうち、一部はペデスタル３の壁面に沿ってペデスタル室９内に落下することも考えられるが、この場合でも落下するデブリとペデスタル室９内に流入する水とが直接接触することはない。しかし、本実施の形態によれば、デブリが落下の途中で配管26からの冷却水により冷却されて凝固し、ペデスタル室９内に流入する冷却水の流路の閉塞を防止できるから、長期にわたって安定して注水を続けることができる。
【００４９】
なお、この配管26は途中で分岐して複数の開口部を設けることもできる。また、連通孔10ａのペデスタル室９側の開口部に鍔を設けることが望ましい。この鍔により落下するデブリとペデスタル室９内に流入する冷却水との接触を防止できるから、上述と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
つぎに本発明の第４の実施の形態を図５を参照して説明する。図５中、図１から図４と第１または第２の実施の形態と同一の構成部分については同一符号を付し詳細な説明を省略する。図５は本実施の形態に係る原子炉格納容器の下部を拡大して示す概略断面図である。
【００５１】
本実施の形態に係る原子炉格納容器１ａは、第１の実施の形態に係る原子炉格納容器１ａにおいてペデスタル３の基部に設けられた連通孔10ａの代りに、ペデスタル室９側に向けて下り勾配となる傾斜面を有する連通孔10ｂを設けたことにある。本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られると同時に、ドライウェル６の底部つまり、原子炉格納容器床基礎２の床面に散水される冷却水を傾斜面を有する連通孔10ｂを通してより確実かつ速やかにペデスタル室９内により流入できるから、冷却効果を一層高めることができる。
【００５２】
つぎに図６により本発明に係る原子炉格納容器の第５の実施の形態を説明する。なお、図６中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００５３】
本実施の形態は、図１に示した原子炉格納容器床基礎２の床面に、原子炉格納容器の側面からペデスタル室９側に向けて下り勾配を有する傾斜面27を形成したことにある。本実施の形態によれば、第５の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００５４】
図７は本発明の第６の実施の形態を示している。第６の実施の形態は第４の実施の形態と第５の実施の形態を組み合わせた例である。すなわち、下り勾配を有する傾斜面27と傾斜面を有する連通孔10ｂの両方を設けたことにある。これらの構成により第５および第６の実施の形態の冷却効果はさらに高められる。
【００５５】
つぎに図８により本発明の第７の実施の形態を説明する。なお、図８中、第１ないし第３の実施の形態と同一の構成部分については、同一符号を付し詳細な説明を省略する。図８（ａ）は本実施の形態に係る原子炉格納容器の下部を拡大して示した概略断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）における連通孔10ａに干渉物28を設けドライウェル６側から見た斜視図である。
【００５６】
本実施の形態に係る原子炉格納容器は、第１の実施の形態に係る原子炉格納容器１ａにおいて、ペデスタル基部に設けられた連通孔10ａのドライウェル６側開口部に、その開口部を覆う網目状の干渉物28を設けたことにある。
【００５７】
この干渉物28は連通孔10ａの目詰まりを防止するものであり、何らかの事象時にドライウェル６の底部に飛散するさまざまな障害物が連通孔10ａに流入するのを防止することができる。よって、長期にわたって安定して注水を続けることができる。
【００５８】
図８（ｂ）の干渉物28は角形状であり、同（ｃ）の干渉物は曲面状である。図８（ｃ）に示すように、干渉物28の表面を曲面状に形成することにより、干渉物28自体の目詰まりをも防止し、ペデスタル室９内への水の流入経路を確保することができる。
【００５９】
つぎに図９により本発明の第８の実施の形態を説明する。なお、図９中、第１ないし第４の実施の形態と同一の構成部分については同一符号を付し詳細な説明を省略する。図９は本実施の形態に係る原子炉格納容器の概略断面図である。
【００６０】
本実施の形態に係る原子炉格納容器１ｂは第１の実施の形態に係る原子炉格納容器１ａにおいて、ペデスタル３とドライウェル６とを連絡する連通孔10ａ，10ｂを複数設けたことにある。なお、図ではこの連通孔10ａ，10ｂを２個示しているが、個数はこれに限定されず、多数個設けてもよい。これらの連通孔10ａ，10ｂの配置位置は第１の実施の形態と同様とする。
【００６１】
この構成により、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、複数の連通孔10ａ，10ｂを設置することにより、より確実にペデスタル室９内に水を流入させることができる。
【００６２】
すなわち、図９に示すように何らかの事由で落下した構造物等のごみ29がドライウェル６の下部に堆積した場合、一部の連通孔10ｂが詰まることも予想されるが、複数の連通孔のうち目詰まりしていない連通孔10ａ等によって、水をペデスタル室９内へ流入させ続けることができる。また、ペデスタル室９内に大量のデブリが堆積した場合でも、同様の作用により、ペデスタル室９内への水の流入が停滞することを防止できる。
【００６３】
つぎに図10および図11により本発明の第９の実施の形態を説明する。なお、図10中、第１ないし第５の実施の形態と同一の構成部分については同一符号を付し詳細な説明を省略する。図10は本実施の形態に係る原子炉格納容器の概略系統図、図11は図10に示した原子炉格納容器における苛酷事象時の作用を示す概略系統図である。
【００６４】
本実施の形態に係る原子炉格納容器１ｃは、第８の実施の形態に係る原子炉格納容器１ｂにおいて、ドライウェル６の下方、すなわち原子炉格納容器床基礎２の下部に貯水槽を備えたサンプ30を設けたことにある。このサンプ30にペデスタル室９と連通する連通配管31を設けるとともに連通配管31に隔離弁32を設けている。原子炉の通常運転時には隔離弁32は閉じており、サンプ30とペデスタル室９とは隔離されている。また、サンプ30には図示しない貯水槽が設けられ、図示しない配管を介してドライウェル６内部に存在する水の一部を貯蔵できる構造になっている。
【００６５】
また、図中では、何らかの事象時にペデスタル室９内に落下し堆積するデブリやごみ等の堆積物の予想される高さをｈで示した。サンプ30の連絡配管31のペデスタル３側出口は、この予想される堆積物高さｈよりも高い位置に設定されている。
【００６６】
本実施の形態の作用について、図11を用いて説明する。何らかの事象時においては、ドライウェル６の上部に設置された格納容器冷却系のドライウェルスプレイ14からスプレイ水が注入され、原子炉格納容器１ｃ内のドライウェル６は冷却される。このスプレイ水が落下しドライウェル６の底部に蓄水すると、この溜り水24は複数の連通孔10ａ，10ｂを通流してペデスタル室９内に流入する。これによりペデスタル室９内は蓄水25により冷却される。
【００６７】
万一、原子炉圧力容器４内の炉心が過度の温度上昇により溶融し、デブリとなって原子炉圧力容器４下部のペデスタル室９内に落下し堆積した場合、この堆積物33はペデスタル室９内に形成された蓄水25によって冷却されるため、原子炉格納容器１ｃ内の過度の圧力および温度の上昇を防止することができる。
【００６８】
また、複数の連通孔10ａ，10ｂ…の設置により、大量のデブリあるいは事象による影響でドライウェル６下部に落下した堆積物等のごみ29によりある連通孔10ｂが塞がれた場合でも、他の連通孔10ａを通流して溜り水24をペデスタル室９内に注入し続けることができる。
【００６９】
さらに、この場合、配管31の隔離弁32を開き、サンプ30内の貯水をペデスタル室９に送り込むことで、第１ないし第８の実施の形態と比較してより早期にペデスタル室９内の冷却を開始することができる。
【００７０】
もし、この連絡配管31のペデスタル室９側開口部の高さが、ペデスタル室９に堆積すると予想されるデブリ等の堆積物の高さｈよりも低い位置にある場合、配管31のペデスタル室９側開口部周辺に堆積したデブリが冷却され固化し、この配管31の開口部を塞ぎ、サンプタンク30の貯水による冷却が停止される可能性がある。
【００７１】
このため、固化したデブリの上にさらに蓄積したデブリは、ドライウェルスプレイ14のスプレイ水がドライウェル６の底部に蓄水し連通孔10ａ，10ｂ…の位置に到達するまでの間冷却されないから、この間原子炉格納容器１ｃ内の温度および圧力は再び上昇する。
【００７２】
しかし、本実施の形態によれば、配管31の設置位置を堆積物の予想高さｈよりも上方にすることにより、ペデスタル室９内に堆積するデブリによって配管31のペデスタル室９側出口が塞がれることがない。したがって、サンプ30内の貯水をペデスタル室９に安定して送り込むことによって、長期にわたり原子炉格納容器１ｃの過度の圧力および温度の上昇を防止することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態において配管31に設けられ隔離弁32の代わりに、例えばあらかじめ定められた温度よりも高温になると破損する材質からなる隔離板を設置することが望ましい。この場合は、ペデスタル室９内の温度が高温となるのに伴って隔離板が破損して自動的にサンプ30からペデスタル室９内に水が送られることになる。
【００７４】
また、配管31の代りに配管31と併設して、サンプ30に設けられるドライウェル６内から流入する水を溜める図示しない貯水槽とペデスタル室９と連絡する配管を、貯水槽の通常時の喫水線より高い位置に設けることもできる。
【００７５】
これにより、ドライウェル６底部の床面に散水され、サンプ30の貯水槽に流入する水がある一定量を超えると自動的にペデスタル室９内に流入することとなるから、第１ないし第８の実施の形態と比較してより速やかにペデスタル室９内の冷却を開始することができる。
【００７６】
以上説明した第１から第９の実施の形態は、ともに同形の原子炉格納容器の構造に改良を加えたものであるから、各実施の形態を組み合わせた構成をとることにより、原子炉格納容器の健全性をさらに高めることができる。
【００７７】
つぎに図12により本発明に係る原子炉格納容器の冷却方法の実施の形態を説明する。
図12は図１に示した原子炉格納容器１ａを原子炉建屋16内に設置し、隔離板21を連通孔20から引き上げて取り外し、原子炉ウェル18と燃料プール19との間を連通した状態を示している。
【００７８】
すなわち、原子炉建屋16内には、原子炉格納容器１ａと、原子炉格納容器１ａ上部の原子炉ウェル18と、この原子炉ウェル18内の水張り装置17と、原子炉ウェル18に隣接する燃料プール19と、原子炉ウェル18と燃料プール19とを連通する連通孔20およびこの連通孔20の開閉を行う隔離板21とが設置されている。この原子炉建屋16の原子炉格納容器１ａとしては、第１ないし第９の実施の形態に係る原子炉格納容器か、または従来の原子炉格納容器のうちのいずれかを適用することができる。
【００７９】
燃料交換時に、図12に示すように水張り装置17を作動させ、また隔離板21を取り外すことで原子炉ウェル18内に水を送り込む一連の動作は、従来の技術と同様である。
【００８０】
また、本実施の形態においては、この一連の操作を苛酷事象時にも行うことができる。すなわち、苛酷事象発生時には、水張り装置17を作動させて原子炉ウェル18を満水状態とする。また、隔離板21を取り外して、原子炉ウェル18と燃料プール19とを連通させ燃料プール19内のプール水の一部を原子炉ウェル18内に流入するか、あるいはこの両者を並行して行う。これにより、原子炉圧力容器４の上部を冷却することで、炉心内燃料の崩壊熱により温度が上昇する原子炉圧力容器４の上部の除熱を行うことができる。
【００８１】
よってこの構成により、万一、苛酷事象時に原子炉格納容器１ａ内の温度および圧力の急激な上昇を抑制することで、燃料および原子炉格納容器１ａの健全性を確保することができる。
【００８２】
つぎに図13および図14により本発明に係る原子炉格納容器の第10の実施の形態を説明する。
図13は本実施の形態に係る原子炉格納容器１ｄの概略断面図で、図14は図13に示した原子炉格納容器１ｄにおける苛酷事象時の作用を説明するための概略断面図である。この原子炉格納容器１ｄは、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）に適用する例を示している。
【００８３】
本実施の形態に係る原子炉格納容器１ｄは、原子炉圧力容器４と、この原子炉を載置固定するペデスタル３と、このペデスタル３上に設けられて原子炉圧力容器を包囲する生体遮蔽体５と、原子炉圧力容器４を包囲する如く設けられた上部ドライウェル34と、ペデスタル３内に設けられた下部ドライウェル35と、上部ドライウェル34とベント管36を介して接続し内部にプール水13を貯留する圧力抑制室を構成する円環状ウェットウェル37とを備えている。ベント管36には下部ドライウェル35に開口するリターンラインと呼ばれる複数本のリターン配管38が設けられている。
【００８４】
すなわち、本実施の形態では原子炉格納容器１ｄ内の下部マットから円筒状ペデスタル３が立設され、このペデスタル３上に原子炉圧力容器４が載置固定されている。原子炉圧力容器４の外側は生体遮蔽体５で包囲され、生体遮蔽体５はペデスタル３上に設けられているのは第１の実施の形態と同様である。
【００８５】
原子炉格納容器１ｄには、下部ドライウェル36を横断し、縦断面で示すと左右に存在する両側のウェットウェル37を連通する連通配管39を複数設けている。なお、図13では連通配管39を一本のみ示しているが、実際には複数本設けている。図中記号ｈは、原子炉事象時に下部ドライウェル35に落下し堆積するデブリやゴミ等の堆積物の予想される高さを示している。
【００８６】
連通配管39の設定位置は、下部ドライウェル35では何らかの事象時の堆積物予想高さｈより高い位置であり、かつ連通配管39の開口部はウェットウェル37内のプール水13の通常の水位より低い位置であるとする。なお、ベント管36の下部にはウェットウェル37に連通する複数本の水平ベント40が設けられている。
【００８７】
図14に示すように、何らかの事象時に原子炉圧力容器４内の溶融デブリ41が下部ドライウェル35に落下した場合、この高温の溶融デブリ41の落下に伴う衝撃により、あるいは高温の溶融デブリ41が配管39に付着してこの付着部分が高温となることにより、配管41は破断42する。
【００８８】
この破断42に伴い、図14中実線矢印で示すように、ウェットウェル37内のプール水13は、連通配管39が破断42した破断口から下部ドライウェル35内に流出する。このとき、下部ドライウェル35にはデブリ41等が落下し堆積するが、この堆積物43は破断42の破断口から流入するプール水13により冷却される。
【００８９】
この冷却に伴って下部ドライウェル35には大量の蒸気が発生するから、下部ドライウェル35内は水および蒸気の増加分だけ自由空間体積が減少する。この下部ドライウェル35内の余剰蒸気およびガスは、図中破線矢印で示すように、リターン配管38からベント管36内を流れ、水平ベント40を通してウェットウェル37のプール水13中に排出される。
【００９０】
この排出された蒸気のうち一部は、ウェットウェル37の気相部から原子炉格納容器１ｄ外を通り主排気筒（図示せず）へと接続される配管（図示せず）を通して格納容器外へ放出される（ウェットウェルベントという）。
【００９１】
この場合、プール水13の水位は徐々に低下するが、下部ドライウェル35内の圧力・温度の上昇や蒸気発生が抑制されることにより、下部ドライウェル35内に水が溜まるようになる。この下部ドライウェル35内の圧力と蓄水水位のバランスと、ウェットウェル37の気相部の圧力とプール水13の水位のバランスが釣り合った時点で、プール水13の流出は止まる。
【００９２】
従って、本実施の形態によれば、連通配管39の破断42に伴ってウェットウェル37のプール水13を下部ドライウェル35に流入することによって、原子炉格納容器１ｄの過度の温度上昇を防止することができる。
【００９３】
つぎに図15および図16により本発明に係る原子炉格納容器の第11の実施の形態を説明する。
図15は本実施の形態の原子炉格納容器１ｄの概略断面図で、図16は図15に示した原子炉格納容器１ｄにおける何らかの苛酷事象が生じた場合の作用を説明するための概略断面図である。
【００９４】
本実施の形態は、第10の実施の形態に係る原子炉格納容器１ｄにおける連通配管39の代りに、ペデスタル３及びベント管36を横断して縦断面で示す左右両側に位置するウェットウェル13間に連通する長尺連通配管44を設けたことにある。
【００９５】
すなわち、本実施の形態に係る原子炉格納容器１ｄにおいては、下部ドライウェル35から両側のペデスタル３およびベント管36を貫通して両側のウェットウェル37を連通する長尺配管44が複数設けられている。この長尺連通配管44の開口部45はそれぞれウェットウェル37の底部近傍に位置している。長尺連通配管44の下部ドライウェル35における設定位置は第10の実施の形態と同様である。
【００９６】
つぎに本実施の形態の作用を説明する。すなわち、何らかの苛酷事象時に原子炉圧力容器４から下部ドライウェル35に落下する溶融デブリによって長尺連通配管44が破断した場合のプール水13が下部ドライウェル35内に流入する一連の作用は、第10の実施の形態と同様である。
【００９７】
本実施の形態では、下部ドライウェル35内の圧力がウェットウェル37内から上昇して下部ドライウェル35内のガスが長尺連通配管44の破断口46からウェットウェル37へと排出された場合でも、長尺連通配管44の開口部45をウェットウェル37の底部近傍に配置しているため、開口部45は常にプール水13中に存在する。
【００９８】
よって、下部ドライウェル35内から放出されるガス中の放射性物質のうち水溶性のものおよび粒子性のものは、プール水13内で溶解し、または保持されるから、ウェットウェル37の気相部にはほとんど排出されない。
【００９９】
本実施の形態によれば、苛酷事象時におけるウェットウェルベントの実施やプール水13の水位低下によって、プール水13によるスクラビング効果が阻害されることはない。よって、原子炉建屋外に放出される放射性物質の量を安定的に低減することができる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、原子炉建屋および原子炉格納容器の大規模な設計変更をすることなく、苛酷事象時にペデスタル内に落下する溶融デブリによって水の流路が閉塞されるのを防いで、ドライウェル上に形成される蓄水を円滑にペデスタル内に流入させ原子炉格納容器を速やかに冷却することができる。これにより、苛酷事象時にも原子炉格納容器の健全性を確保し、放射性物質の環境への放出を回避することができるので、原子炉発電設備の安全性を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子炉格納容器の第１の実施の形態を概略的に示す縦断面図。
【図２】図１において、苛酷事象時の作用を説明するための縦断面図。
【図３】（ａ）は本発明に係る原子炉格納容器の第２の実施の形態の要部を拡大して示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視方向平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向を切断した部分断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向を切断した部分断面図。
【図４】本発明に係る原子炉格納容器の第３の実施の形態の要部を拡大して示す縦断面図。
【図５】本発明に係る原子炉格納容器の第４の実施の形態の要部を拡大して示す縦断面図。
【図６】本発明に係る原子炉格納容器の第５の実施の形態の要部を拡大して示す縦断面図。
【図７】本発明に係る原子炉格納容器の第６の実施の形態の要部を拡大して示す縦断面図。
【図８】（ａ）は本発明に係る原子炉格納容器の第７の実施の形態の要部を拡大して示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）において連通孔に設けた干渉物の例を示す斜視図、（ｃ）は同じく干渉物の他の例を示す斜視図。
【図９】本発明に係る原子炉格納容器の第８の実施の形態の要部を拡大して示す縦断面図。
【図１０】本発明に係る原子炉格納容器の第９の実施の形態の要部を拡大して示す縦断面図。
【図１１】図10に示した原子炉格納容器における苛酷事象時の作用を説明するための縦断面図。
【図１２】本発明に係る原子炉格納容器の冷却方法の実施の形態を説明するための原子炉建屋内を示す概略断面図。
【図１３】本発明に係る原子炉格納容器の第10の実施の形態を示す概略断面図。
【図１４】図13に示した原子炉格納容器における苛酷事象時の作用を説明するための概略断面図。
【図１５】本発明に係る原子炉格納容器の第11の実施の形態を示す概略断面図。
【図１６】図15に示した原子炉格納容器における苛酷事象時の作用を説明するための概略断面図。
【図１７】従来のＭＡＲＫ−Ｉ改良型原子炉格納容器の概略縦断面図。
【図１８】図17における原子炉格納容器を設置した概略縦断面図。
【符号の説明】
１…原子炉格納容器、２…原子炉格納容器床基礎、３…ペデスタル、４…原子炉圧力容器、５…生体遮蔽体、６…ドライウェル、７…ベント管、８…サプレッションチェンバ、９…ペデスタル室、10…連通孔、11…ヘッダ、12…ダウンカマ、13…プール水、14…ドライウェルスプレイ、15…上鏡、16…原子炉建屋、17…水張り装置、18…原子炉ウェル、19…燃料プール、20…連通孔、21…隔離板、22…原子炉建屋マット、23…排水溝、24…溜り水、25…蓄水、26…配管、27…傾斜面、28…干渉物（金網）、29…ごみ、30…サンプ、31…連通配管、32…隔離弁、33…堆積物、34…上部ｄドライウェル、35…下部ドライウェル、36…ベント管、37…ウェットウェル、38…リターン配管、39…連通配管、40…水平ベント、41…デブリ、42…破断、43…堆積物、44…長尺連通配管、45開口部、46…破断口。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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