(57)【要約】【課題】事故時に炉心内で溶融して炉心から落下した溶融燃料を確実に保持し冷却を促進させる。【解決手段】実施形態によれば、原子炉システム１００は、炉心部１を収納し原子炉冷却材を保持する原子炉容器５と、事故時に炉心部１内の燃料が溶融して炉心部１から落下した溶融燃料を保持する溶融燃料保持装置１０とを備える。溶融燃料保持装置１０は原子炉容器５の内部であって炉心部１の下方に設けられて水平方向に広がる板状の受け皿部１１を有する。受け皿部１１は、複数の下方に突出する突出部１１ｃを有するとともに上面内に凹部１１ｂを有する。受け皿部１１は、上下に貫通する貫通孔１２ａを有し、溶融燃料保持装置１０は貫通孔１２ａから上方に立ち上がり上下に開口する立ち上がり管１２をさらに有してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心と、
前記炉心を収納し原子炉冷却材を保持する原子炉容器と、
前記原子炉容器内部の前記炉心の下方に設けられて、水平方向に広がる板状の受け皿部を有し、事故時に前記炉心内の燃料が溶融して前記炉心から落下した溶融燃料を保持する溶融燃料保持装置と、
を備え、
前記受け皿部は、複数の下方に突出する突出部を有するとともに上面内に凹部を有することを特徴とする原子炉システム。
【請求項２】
前記受け皿部は、上下に貫通する貫通孔を有し、
前記溶融燃料保持装置は、前記貫通孔から上方に立ち上がり上下に開口する立ち上がり管をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉システム。
【請求項３】
前記溶融燃料保持装置は、前記受け皿部の材料の沸点よりも低くかつ前記原子炉冷却材の沸点よりも高い沸点を有する下敷き材を前記凹部に保有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の原子炉システム。
【請求項４】
前記溶融燃料保持装置は、前記立ち上がり管の上方に当該立ち上がり管と間隔を開けて前記立ち上がり管の上端開口部の上方を覆うように配設された屋根をさらに有すること、  を特徴とする請求項２または請求項３に記載の原子炉システム。
【請求項５】
前記溶融燃料保持装置と前記原子炉容器の底部間の下部空間に補給用冷却材を供給する予備冷却材供給装置をさらに備え、
前記予備冷却材供給装置は、
前記原子炉容器の外部であって前記原子炉容器よりも上方に設けられて前記補給用冷却材を貯留する冷却材補給容器と、
前記冷却材補給容器から前記補給用冷却材を前記原子炉容器の底部に前記補給用冷却材を導く冷却材補給管と、
前記冷却材補給管に設けられた冷却材補給弁と、
を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の原子炉システム。
【請求項６】
前記原子炉容器内の圧力を検出する圧力検出部をさらに備えて、
前記圧力検出部で検出した圧力が規定値を超えた場合に、前記冷却材補給弁を開くように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の原子炉システム。
【請求項７】
前記受け皿部の下面に設けられた温度検出部をさらに有して、
前記温度検出部からの出力が規定値を超えた場合に、前記冷却材補給弁を開くように構成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の原子炉システム。
【請求項８】
前記原子炉容器から前記補給用冷却材を前記冷却材補給容器に汲み上げるための汲み上げ管と、
前記汲み上げ管に設けられた汲み上げポンプと、
前記汲み上げ管に設けられた前記補給用冷却材を冷却媒体で冷却する冷却器と、
を有することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載の原子炉システム。
【請求項９】
前記冷却材補給容器から前記原子炉容器に供給する前記補給用冷却材に中性子吸収材を混入させる中性子吸収材供給部をさらに備えることを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれか一項に記載の原子炉システム。
【請求項１０】
前記炉心で発生した熱を外部に取り出す中間熱交換器と、
前記原子炉冷却材を前記原子炉容器内で循環させる循環ポンプと、
をさらに備えることを特徴とする原子炉システム。
【請求項１１】
炉心を収納し原子炉冷却材を保持する原子炉容器内部の前記炉心の下方に設けられて、水平方向に広がる板状の受け皿部を有し、事故時に前記炉心内の燃料が溶融して前記炉心から落下した溶融燃料を保持する溶融燃料保持装置であって、
前記受け皿部は、複数の下方に突出する突出部を有するとともに上面内に凹部を具備する収容部を有することを特徴とする溶融燃料保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、事故時に炉心で溶融して炉心から落下した溶融燃料を原子炉容器内に保持して冷却する原子炉システムおよび溶融燃料を原子炉容器内に保持する溶融燃料保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉では、何らかの事故事象により、配管破断あるいは原子炉容器そのものの破損による原子炉容器内の冷却材喪失、ならびに炉心部で発生する除熱機能の喪失のような事態に陥った場合、炉心部の燃料が溶融すると共に、その高温の溶融燃料（デブリ）が炉心部より下方へ流出する可能性がある。
【０００３】
このような事態に至った場合、デブリが原子炉容器底部に堆積する。その状態が継続することにより、原子炉容器底部が破損し、格納容器内に流出する可能性がある。デブリが流出すると、流出したデブリは格納容器内のコンクリートを加熱し、デブリ−コンクリート反応を生じる。
【０００４】
この反応は、コンクリートが高温に加熱されることにより、二酸化炭素、水素等の非凝縮性ガスを大量に発生してコンクリートを溶融浸食するものである。非凝縮性ガスの大量発生は、格納容器内の圧力を上昇させることから、格納容器の破損に至る可能性がある。その場合、大量の放射性物質が、外部環境へ放出されることになる。
【０００５】
上記のような事態を回避するため、多くの対策が提案されている。
【０００６】
例えば、格納容器内に流出したデブリによるデブリ−コンクリート反応を抑制するために、原子炉容器の下方に、落下デブリを受けとめる保持装置（コアキャッチャ）を設置し、冷却手段を設けることによりデブリの冷却を促進させる技術が知られている。
【０００７】
また、コアキャッチャを原子炉容器内に設置する技術が知られている。これは、主に冷却材にナトリウムを使用する高速炉における対策である。高速炉の場合、原子炉容器の破損により、デブリと共に冷却材ナトリウムも格納容器内に落下するため、デブリ−コンクリート反応に加えてナトリウム−コンクリート反応によりコンクリートを加熱する可能性がある。ナトリウム−コンクリート反応では、水素発生に加えて強アルカリのナトリウム酸化物であるエアロゾルが生成、飛散するため、外部環境へ放出する可能性がある。
【０００８】
この事態を回避するため、たとえば、原子炉容器内に単段のコアキャッチャを設置する対策がされている。また、原子炉容器内に多段のコアキャッチャを設置し、デブリを分散させることにより除熱促進や未臨界状態の確保に寄与する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１３９０２３号公報
【特許文献２】特開平４−１０４０８５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Sibilo, J., “Generation IV nuclear reactors: strategy and challenges of R&D program for improving inspection and repair of sodium cooled systems,” Proc. of ICAPP2010, paper 10066 (2010).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した圧力容器内にコアキャッチャを設置するシステムにおいて、原子炉の炉心からデブリが流出するあらゆる場合に、デブリがコアキャッチャ上で薄く分散された状態で堆積するとは限らない。
【００１２】
また、短時間に大量のデブリが流出した場合には、デブリがコアキャッチャの壁を乗り越えて、原子炉容器の底部まで達する可能性もあるという課題がある。
【００１３】
本発明の実施形態は上述の課題を解決するためになされたものであり、事故時に炉心内で溶融して炉心から落下した溶融燃料を確実に原子炉容器内に保持し冷却を促進させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態に係る原子炉システムは、炉心と、前記炉心を収納し原子炉冷却材を保持する原子炉容器と、前記原子炉容器内部の前記炉心の下方に設けられて、水平方向に広がる板状の受け皿部を有し、事故時に前記炉心内の燃料が溶融して前記炉心から落下した溶融燃料を保持する溶融燃料保持装置と、を備え、前記受け皿部は、複数の下方に突出する突出部を有するとともに上面内に凹部を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の実施形態は、炉心を収納し原子炉冷却材を保持する原子炉容器内部の前記炉心の下方に設けられて、水平方向に広がる板状の受け皿部を有し、事故時に前記炉心内の燃料が溶融して前記炉心から落下した溶融燃料を保持する溶融燃料保持装置であって、前記受け皿部は、複数の下方に突出する突出部を有するとともに上面内に凹部を具備する収容部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態によれば、事故時に炉心内で溶融して炉心から落下した溶融燃料を確実に保持し冷却を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の構成の概要を示す立断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る原子炉溶融物保持装置の構成を示す図１の第ＩＩ―ＩＩ線矢視平断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る原子炉溶融物保持装置の構成の一部を示す図２の第ＩＩＩ―ＩＩＩ線矢視立断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の作用を説明する図１の第ＩＶ―ＩＶ線矢視平断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る原子炉溶融物保持装置の構成の第１の変形例を示す部分立断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る原子炉溶融物保持装置の構成の第２の変形例を示す部分立断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の構成の概要を示す立断面図である。
【図８】第３の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の構成の概要を示す立断面図である。
【図９】第４の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の構成の概要を示す立断面図である。
【図１０】第４の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の変形例の構成の概要を示す立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の構成の概要を示す立断面図である。また、図２は、第１の実施形態に係る原子炉溶融物保持装置の構成を示す図１の第ＩＩ―ＩＩ線矢視平断面図である。
【００２０】
原子炉システム１００は、炉心部１、炉心部１の入り口の入口プレナム２、炉心部１の反応度を制御する反応度制御装置４、および炉心部１を収納して原子炉冷却材を保持する原子炉容器５を有する。高速炉の場合は、原子炉冷却材は、たとえば、液体金属ナトリウムである。
【００２１】
原子炉容器５は上下に延びた円筒形状であり上部は開放されている。原子炉容器５の上部には原子炉容器蓋６が設けられており、原子炉容器５と原子炉容器蓋６とによって密閉空間が形成されている。密閉空間における原子炉冷却材の上部はカバーガスに覆われている。
【００２２】
原子炉容器５内には、中間熱交換器８および循環ポンプ９が設けられている。中間熱交換器８は、炉心部１で発生した熱を原子炉容器５の外部に取り出す。循環ポンプ９は、コイルを有する電磁ポンプであり、原子炉冷却材を原子炉容器５内で循環させる。
【００２３】
なお、循環ポンプ９は、電磁ポンプの場合を示したが、電磁ポンプには限らない。たとえば、機械式ポンプでもよい。
【００２４】
原子炉容器５の内部であって、炉心部１の下方にはコアキャッチャ１０が設けられている。コアキャッチャ１０は、溶融燃料保持装置として、事故時に炉心部１内の燃料が溶融して炉心部１から落下した溶融燃料（デブリ）３を保持し、デブリ３が原子炉容器５の底部に到達するのを防止する。
【００２５】
このため、コアキャッチャ１０は、炉心部１の下方で水平方向に広がっているほぼ円形の受け皿部１１を有する。受け皿部１１と原子炉容器５の底部は、底部の空間（底部プレナム７）を形成している。受け皿部１１の最外周と原子炉容器５内壁とは、底部プレナム７に上方から原子炉冷却材が流入できるような間隙が形成されている。
【００２６】
コアキャッチャ１０は、下方に突出した突出部１１ｃと、上方から見ると凹部となっている凹部１１ｂを有する。
【００２７】
また、コアキャッチャ１０は、立ち上がり管１２および屋根部１３を有する。
【００２８】
受け皿部１１には、複数の貫通孔１２ａが形成されており、立ち上がり管１２は、それぞれの貫通孔１２ａから上方に延びている。立ち上がり管１２は、上部、下部ともに開口を有している。
【００２９】
また、屋根部１３は、それぞれの立ち上がり管１２の直上に設けられている。屋根部１３は、上方から落下してくるデブリ３が、立ち上がり管１２内に侵入するのを防止する。このため、屋根部１３は、立ち上がり管１２の上部開口よりも水平方向に広く形成されている。
【００３０】
また、立ち上がり管１２と屋根部１３との間は、底部プレナム７内の原子炉冷却材が立ち上がり管１２を上昇して、立ち上がり管１２から流出する際の流動抵抗が極力小さくなるように十分な間隔寸法を確保することが望ましい。
【００３１】
したがって、立ち上がり管１２と屋根部１３との間隔は、デブリ３の立ち上がり管１２への侵入が無いように広すぎず、かつ、立ち上がり管１２から流出する際の流動抵抗の面から狭すぎないよう、適切な寸法に設定すればよい。
【００３２】
また、予備冷却材供給装置２０は底部プレナム７内に原子炉冷却材を供給するために設けている。予備冷却材供給装置２０は、冷却材補給容器２１、冷却材補給管２２および冷却材補給弁２３を有する。
【００３３】
冷却材補給容器２１は底部プレナム７に供給するための補給用冷却材を液体状態で貯留する。冷却材補給容器２１は原子炉容器５よりも高い位置に設けられている。冷却材補給管２２は、冷却材補給容器２１から、受け皿部１１の最外周と原子炉容器５内壁の間隙部すなわち底部プレナム７の入口まで配設されている。冷却材補給弁２３は冷却材補給管２２に設けられている。
【００３４】
また、原子炉容器蓋６には、原子炉容器５内の圧力を測定するために、圧力検出部２５が設けられている。
【００３５】
冷却材補給弁２３は原子炉システム１００の通常運転時は閉止状態にある。冷却材補給弁２３は、圧力検出部２５により検出した原子炉容器５内の圧力が所定の設定圧力を超えると開く。
【００３６】
図３は、第１の実施形態に係る原子炉溶融物保持装置の構成の一部を示す図２の第ＩＩＩ―ＩＩＩ線矢視立断面図である。具体的には、受け皿部１１の断面の一部を示している。
【００３７】
受け皿部１１は、平板部１１ａ、平板部１１ａの上面に形成された複数の凹部１１ｂ、および、平板部１１ａの下面から下方向に突出した複数の突出部１１ｃを有する。
【００３８】
凹部１１ｂ内には、凹部１１ｂの底部から凹部１１ｂの深さの途中まで、下敷き金属１４が収納されている。下敷き金属１４は、受け皿部１１の材料の沸点よりも低くかつ原子炉冷却材の沸点よりも高い沸点を有する材料が選定される。また、下敷き金属１４は、原子炉冷却材との共存性が良い材料が選定される。下敷き金属１４としては、たとえば、マグネシウムを用いてもよい。
【００３９】
凹部１１ｂ間相互の間隔は、たとえば数ｍｍとしてもよい。炉心部１より落下するデブリ３の粒子の径は約数ｍｍのものが多いことから、１つの凹部１１ｂに数個の粒子が入り込む程度の容積となるように、凹部１１ｂの容積を設定してもよい。
【００４０】
また、本実施形態においては、凹部１１ｂは、それぞれ点在している例を示したが、例えば、凹部１１ｂが溝状に延びたもの、あるいは、溝状でかつ平面的に渦巻き状に形成されていてもよい。
【００４１】
また、突出部１１ｃは、平板部１１ａの下面の原子炉冷却材が、周囲を囲まれて滞留するように形成されているのではなく、流れるように流路が形成されるような形状であれば、板状に平板部１１ａの下面を這うように延びる形状のものでもよい。
【００４２】
次に、このように構成された本実施形態の作用を説明する。
【００４３】
原子炉の通常運転時においては、炉心部１の反応度は反応度制御装置４によって制御されている。原子炉冷却材は、入口プレナム２から炉心部１に流入する。炉心部１で温度上昇した原子炉冷却材は炉心部１から炉心部１上部の空間である上部プレナム６ａに流出する。
【００４４】
上部プレナム６ａに流出した原子炉冷却材は、中間熱交換器入口８ｂから中間熱交換器８の内部に流入し、中間熱交換器８内に設けられて、伝熱管８ａの外側を流れ、伝熱管８ａ内を流れる２次冷却系の冷却材と熱交換することにより温度が低下した後に中間熱交換器出口８ｃより中間熱交換器８から流出する。
【００４５】
中間熱交換器出口８ｃは、循環ポンプ９の循環ポンプ入口９ｂと接続するように形成されている。したがって、中間熱交換器出口８ｃから流出した原子炉冷却材は、循環ポンプ入口９ｂから循環ポンプ９の内部に流入する。
【００４６】
循環ポンプ９の内部に流入した原子炉冷却材は、コイル９ａによって駆動され、循環ポンプ出口管９ｃを経て、入口プレナム２に流入する。
【００４７】
原子炉の通常運転時においては、予備冷却材供給装置２０は、動作をすることなく、待機状態である。
【００４８】
次に、何らかの事故事象によって、炉心部１の燃料が溶融して炉心部１から下方へデブリ３が流出する状態が発生した場合、循環ポンプ９の駆動用電源も喪失するために、循環ポンプ９は停止し、原子炉容器５内は原子炉冷却材の強制循環運転ではなくなっていると考えられる。
【００４９】
図４は、第１の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の作用を説明する図１の第ＩＶ―ＩＶ線矢視平断面図である。
【００５０】
炉心部１の燃料が溶融して炉心部１から下方へ流出したデブリ３は、コアキャッチャ１０の受け皿部１１上に落下する。
【００５１】
受け皿部１１の特定の部分に落下したデブリ３は、落下した部分にある凹部１１ｂ内に堆積していき、凹部１１ｂの上面まで堆積すると、平板部１１ａ上を流れ、周囲の凹部１１ｂ内に流入する。このように、デブリ３は、順次隣接する凹部１１ｂを埋めていきながら広がっていき、凹部１１ｂに分散して堆積する。
【００５２】
さらに、コアキャッチャ１０上に落下するデブリ３は高温であるため、コアキャッチャ１０上の下敷き金属１４を沸騰させ金属蒸気を発生させる。堆積したデブリ３の底部の下側で発生した金属蒸気は、デブリ３内を通過して上昇、あるいは、デブリ３の側面から上昇する。
【００５３】
このような金属蒸気の発生により、デブリ３の水平方向への移動が促進される。このため、デブリ３が特定位置に連続して落下しても、順次拡散して受け皿部１１上に分散堆積する。
【００５４】
また、下敷き金属１４が沸騰した場合は、下敷き金属１４が潜熱を吸収するため、デブリ３の冷却が促進される。
【００５５】
また、立ち上がり管１２が原子炉冷却材の流路となり、底部プレナム７内の原子炉冷却材は、立ち上がり管１２に流入してコアキャッチャ１０の上方に流出する。この際に原子炉冷却材は、受け皿部１１上に堆積したデブリ３により加熱されるため立ち上がり管１２からの上昇力をもたらす。
【００５６】
この結果、底部プレナム７から立ち上がり管１２に、立ち上がり管１２からコアキャッチャ１０の上方に、コアキャッチャ１０の上方から底部プレナム７へと循環する自然循環流路が形成される。
【００５７】
この結果、コアキャッチャ１０の受け皿部１１の下面に周囲から立ち上がり管１２への流れが形成される。この流れは、平板部１１ａの下面および突出部１１ｃ表面の冷却を促進する。このため、受け皿部１１が冷却され、凹部１１ｂおよび平板部１１ａ上面のデブリ３の冷却がさらに促進される。
【００５８】
また、下敷き金属１４の金属蒸気が発生したことによって原子炉容器５内の圧力が上昇して所定の設定値を超えると、予備冷却材供給装置２０の冷却材補給弁２３が開き冷却材補給容器２１内の補給用冷却材が底部プレナム７に供給される。
【００５９】
この結果、底部プレナム７から立ち上がり管１２を通る原子炉冷却材の流れがさらに加速されるため、デブリ３の冷却を効果的に行うことができる。
【００６０】
以上のように、本発明の実施形態によれば、事故時に炉心内の燃料が溶融して前記炉心から落下した溶融燃料を確実に保持し冷却を促進させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、凹部１１ｂと突出部１１ｃのいずれも滑らかな曲面形状である場合を示したが、これに限らない。
【００６２】
図５は、第１の実施形態に係る原子炉溶融物保持装置の構成の第１の変形例を示す部分立断面図である。図５に示すように、断面が直線的な形状に形成されていてもよい。
【００６３】
また、図３で示す本実施形態においても、図５で示す第１の変形例においても、凹部１１ｂと突出部１１ｃは、相互に、平面的な位置が上下で対応している場合を示したが、これに限らない。
【００６４】
図６は、第１の実施形態に係る原子炉溶融物保持装置の構成の第２の変形例を示す部分立断面図である。図６に示すように、凹部１１ｂと突出部１１ｃのそれぞれの配列は、互いに独立して無関係であってもよい。
【００６５】
［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の構成の概要を示す立断面図である。
【００６６】
本実施形態は第１の実施形態の変形である。本実施形態においては、コアキャッチャ１０の受け皿部１１の底部に温度検出部２６が設けられている。具体的には、温度検出部２６は、それぞれの突出部１１ｃの先端に設けられている。
【００６７】
なお、温度検出部２６を設ける位置は、突出部１１ｃの先端に限定されない。突出部１１ｃの他の箇所でもよい。また、受け皿部１１の形状を、たとえば、第１の実施形態における図３、あるいはその第２の変形例を示す図６のような形状として、領域に分けてそれぞれの領域の温度を検出できれば、平板部１１ａ（図３、図６）の下面に設けてもよい。
【００６８】
温度検出部２６は、たとえば熱電対などでよい。ケーブル（図示しない）は、原子炉容器蓋６にたとえば電線貫通部を設けて電線貫通部を貫通させて原子炉容器蓋６の上部に取り出す。
【００６９】
それぞれの温度検出部２６からの温度信号のいずれかが所定の設定温度を超えると、予備冷却材供給装置２０の冷却材補給弁２３が開き、冷却材補給容器２１内の補給用冷却材が冷却材補給管２２を通して底部プレナム７に供給される。
【００７０】
このように構成された本実施形態においては、デブリ３がコアキャッチャ１０上に落下した場合に、受け皿部１１の温度が上昇すると、この温度上昇を温度検出部２６が検出する。
【００７１】
いずれかの温度信号が所定の設定温度を超えると、補給用冷却材が底部プレナム７に供給され、デブリ３の冷却を促進することができる。
【００７２】
以上のように、本実施形態によって、第１の実施形態の効果に加えて、受け皿部１１の温度上昇によっても補給用冷却材が底部プレナム７に供給され、デブリ３の冷却をさらに促進することができる。
【００７３】
［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の構成の概要を示す立断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態における原子炉システム１００は、冷却材冷却装置３０を更に有する。
【００７４】
冷却材冷却装置３０は、汲み上げ管３１、冷却器３２、汲み上げポンプ３３および汲み上げ弁３４を有する。
【００７５】
冷却器３２は、原子炉冷却材を冷却する冷却器である。なお、冷却器３２の冷却媒体は空気でもよい。あるいは、たとえば、ナトリウムなど原子炉冷却材と反応性のないものであれば、このような冷媒を介して水冷によるものでもよい。
【００７６】
汲み上げ管３１は、原子炉容器５内の原子炉冷却材の液面下に一方が開口され、他方は予備冷却材供給装置２０の冷却材補給容器２１に開放接続されている。
【００７７】
冷却器３２は、汲み上げ管３１に設けられている。また、汲み上げポンプ３３および汲み上げ弁３４は、汲み上げ管３１に設けられている。冷却材補給弁２３が開くと、汲み上げ弁３４も開き、汲み上げポンプ３３が動作する。
【００７８】
以上のように構成された本実施形態においては、事故時に予備冷却材供給装置２０によって底部プレナム７に冷却材補給容器２１内に収納されている補給用冷却材が底部プレナム７に供給されると、冷却材冷却装置３０の汲み上げポンプ３３により原子炉容器５内の原子炉冷却材が汲み上げられ、冷却器３２において冷却された後に冷却材補給容器２１に供給される。
【００７９】
なお、冷却器３２における除熱量は、原子炉冷却材が凝固せずに液体状態を維持するようなレベルに設定される。
【００８０】
この結果、冷却材補給容器２１内の補給用冷却材の温度が低温に維持されるとともに、冷却材補給容器２１から底部プレナム７への補給用冷却材の供給が継続して行われることが可能となり、炉心から落下したデブリ３の冷却が更に促進される。
【００８１】
［第４の実施形態］
図９は、第４の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の構成の概要を示す立断面図である。
【００８２】
本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態における原子炉システム１００は、中性子吸収材供給部４０を有する。中性子吸収材供給部４０は、中性子吸収材容器４１、中性子吸収材供給管４２および中性子吸収材供給弁４３を有する。
【００８３】
中性子吸収材容器４１は、中性子を吸収する中性子吸収材を収納する。中性子吸収材は、原子炉冷却材がナトリウムのような場合は顆粒状のボロン、原子炉冷却材が水の場合はホウ酸水でよい。中性子吸収材容器４１は、予備冷却材供給装置２０の冷却材補給容器２１よりも高い場所に配設されている。
【００８４】
中性子吸収材供給管４２は、中性子吸収材容器４１と冷却材補給容器２１とを接続する。中性子吸収材供給弁４３は、中性子吸収材供給管４２に設けられている。
【００８５】
中性子吸収材供給弁４３は必要に応じて開かれて、中性子吸収材容器４１に収納されている中性子吸収材は冷却材補給容器２１に供給される。
【００８６】
以上のように構成された本実施形態では、第１の実施形態による効果に加えて、事故時に、予備冷却材供給装置２０から底部プレナム７に供給される補給用冷却材とともに中性子吸収材を底部プレナム７に供給することができる。この結果、原子炉容器５内のデブリ３の堆積による再臨界の可能性を抑制することができる。
【００８７】
図１０は、第４の実施形態に係る原子炉システムおよび原子炉溶融物保持装置の変形例の構成の概要を示す立断面図である。第４の実施形態では、中性子吸収材供給管４２は、中性子吸収材容器４１と冷却材補給容器２１とを接続しているが、本変形例においては、中性子吸収材供給管４２は、冷却材補給管２２に接続されている。
【００８８】
このような変形例では、第４の実施形態において中性子吸収材容器４１と冷却材補給容器２１およびこれらのまわりの配管の配置の多様性が確保できることから、配置設計上の裕度が増す。
【００８９】
［その他の実施形態］
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では、原子炉システム１００は、液体金属冷却炉の場合を示しているが、これに限定されない。たとえば水冷却炉でもよい。
【００９０】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第２の実施形態の温度検出信号も利用して予備冷却材供給装置２０による補給用冷却材の供給を行う点と、第３または第４の実施形態における補給用冷却材とともに中性子吸収材を原子炉容器５内に供給する点を組み合わせてもよい。
【００９１】
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００９２】
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１…炉心部、２…入口プレナム、３…デブリ（溶融燃料）、４…反応度制御装置、５…原子炉容器、６…原子炉容器蓋、６ａ…上部プレナム、７…底部プレナム（下部空間）、８…中間熱交換器、８ａ…伝熱管、８ｂ…中間熱交換器入口、８ｃ…中間熱交換器出口、９…循環ポンプ、９ａ…コイル、９ｂ…循環ポンプ入口、９ｃ…循環ポンプ出口管、１０…コアキャッチャ（溶融燃料保持装置）、１１…受け皿部、１１ａ…平板部、１１ｂ…凹部、１１ｃ…突出部、１２…立ち上がり管、１２ａ…貫通孔、１３…屋根部（屋根）、１４…下敷き金属、２０…予備冷却材供給装置、２１…冷却材補給容器、２２…冷却材補給管、２３…冷却材補給弁、２５…圧力検出部、２６…温度検出部、３０…冷却材冷却装置、３１…汲み上げ管、３２…冷却器、３３…汲み上げポンプ、３４…汲み上げ弁、４０…中性子吸収材供給部、４１…中性子吸収材容器、４２…中性子吸収材供給管、４３…中性子吸収材供給弁、１００…原子炉システム
【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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