(57)【要約】【課題】炉心溶融物の熱や化学反応によっても所定の時間、炉心溶融物を保持することが可能であって実用に供することができ、既設の原子炉にも配設することが可能な炉心溶融物の保持装置を提供する。【解決手段】原子炉圧力容器の下方に設けられる炉心溶融物の保持装置であって、前記保持装置は、タングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料を含む金属部材からな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】
原子炉圧力容器の下方に設けられる炉心溶融物の保持装置であって、
前記保持装置は、タングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料を含む金属部材からなることを特徴とする、炉心溶融物の保持装置。
【請求項２】
前記保持装置の、前記原子力圧力容器と対向する前記炉心溶融物の保持面において、酸化剤を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の炉心溶融物の保持装置。
【請求項３】
前記酸化剤の酸化物標準生成エネルギーが、前記炉心溶融物を構成する金属材料成分の酸化物標準生成エネルギーよりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の炉心溶融物の保持装置。
【請求項４】
前記酸化剤は酸化銅であることを特徴とする、請求項３に記載の炉心溶融物の保持装置。
【請求項５】
前記保持装置の、冷却水と接触する冷却面上に耐腐食層を設けたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の炉心溶融物の保持装置。
【請求項６】
原子炉圧力容器を格納するための原子炉格納容器であって、
原子炉格納容器の外郭を画定するための格納壁と、
前記格納壁の内側に設けられ、垂直方向に立設した相対向する一対の固定部材と、
前記一対の固定部材で画定される内部空間において、前記一対の固定部材に対して所定の固定治具を介して固定及び配置された原子炉圧力容器と、
前記内部空間において、前記原子炉圧力容器の下方に設けられた、請求項１〜５のいずれか一に記載の炉心溶融物の保持装置と、
を具えることを特徴とする、原子炉格納容器。
【請求項７】
前記原子炉圧力容器の底面において酸化剤を設けたことを特徴とする、請求項６に記載の原子炉格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、炉心溶融物の保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷却型原子炉では、冷却水の供給停止や配管の破断によって、原子炉圧力容器内へ冷却水が供給されなくなると、原子炉水位が低下して炉心が露出し、この炉心の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】
しかしながら、上記冷却材の投入にはある程度の時間を要し、極めて低い確率ではあるが、上記非常用炉心冷却装置が作動せず、さらに、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、原子炉圧力容器内の水位は低下したままであって、露出した炉心は十分な冷却が行われなくなることにより、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の下部を溶融貫通して、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し、接触面が高温状態になるとコンクリートと反応し、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を溶融浸食する。
【０００５】
発生した非凝縮性ガスは、サプレッションプールで冷却することによって、その圧力をある程度低下させることはできるが、発生するガスの量が多いとサプレッションプールによってもその圧力を十分に低下させることができない。その結果、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り、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する可能性がある。すなわち、炉心溶融物とコンクリートとの反応が生じ、この反応が所定の時間に亘って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恐れがある。
【０００６】
このような観点から、炉心溶融物とコンクリートとの反応を抑制するために、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（一般的なコンクリートで1500K（１２２７℃）以下）に冷却するか、炉心溶融物とコンクリートとが直接接触しないようにする必要がある。後者の手段の代表として、炉心溶融物保持装置（コアキャッチャー）と呼ばれるものが存在する。この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るとともに、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。
【０００７】
しかしながら、注水手段から冷却水が供給されるまでには、約１０分程度の時間を要する場合があり、この間、炉心溶融物は炉心溶融物保持装置のみによって保持しなければならない。したがって、炉心溶融物保持装置には極めて高い耐熱性が要求される。
【０００８】
従来、カルシウム酸化物とケイ素酸化物とを主成分とするコンクリートを用いて炉心溶融物保持装置を構成したり、高融点材料のタイルを用いて炉心溶融物保持装置を構成したりするなどの試みがなされている。しかしながら、炉心溶融物を保持する際には、炉心溶融物保持装置の温度が室温から２０００℃まで急激に温度上昇して、その際に発生する熱応力による破損の問題や、炉心溶融物が落下する際の機械的衝撃など、多様な損傷要因が複合的に作用する。
【０００９】
また、数十年前に既設した水冷却型原子炉では、上述のような炉心溶融物保持装置が設けられていない場合があり、このような既設の原子炉においても安全性の観点から上記保持装置を組み込むことが要求されている。しかしながら、既設の原子炉では十分な作業スペースが存在しないために、上述のようなタイル等によって炉心溶融物保持装置を組み立てるには困難を要していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−５７９５号公報
【特許文献２】特開平６−３００８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、炉心溶融物の熱や化学反応によっても所定の時間、炉心溶融物を保持することが可能であって実用に供することができ、既設の原子炉にも配設することが可能な炉心溶融物の保持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、原子炉圧力容器の下方に設けられる炉心溶融物の保持装置であって、前記保持装置は、タングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料を含む金属部材を具えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、炉心溶融物の熱や化学反応によっても所定の時間、炉心溶融物を保持することが可能であって実用に供することができ、既設の原子炉にも配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における水冷型原子炉の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す水冷型原子炉の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。
【図３】第２の実施形態における炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。
【図４】第２の実施形態における他の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。
【図５】第３の実施形態における水冷型原子炉の概略構成を示す断面図である。
【図６】第４の実施形態における他の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、図面を参照しながら実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における水冷型原子炉の概略構成を示す断面図であり、図２は、図１に示す水冷型原子炉の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の水冷型原子炉１０は原子炉格納容器１１を含む。原子炉格納容器１１は、その外郭を画定するための格納壁である外壁１１１と、外壁１１１の内側に設けられ、垂直方向に立設した相対向する板状の一対の固定部材１１２とを有しており、一対の固定部材１１２で画定される内部空間Ｓにおいて、固定治具１１３により原子炉圧力容器１２が一対の固定部材１１２に対して固定され、配置されている。また、原子炉格納容器１１は、原子炉圧力容器１２の下方において、下部ドライウェル１３を介してサンプ床１４を有しており、サンプ床１４の下方には外壁１１１の底部（底面）上において、炉心溶融物保持装置１５が設けられている。
【００１８】
なお、下部ドライウェル１３及びサンプ床１４は本実施形態の必須の構成要件ではなく、必要に応じて省略することができる。
【００１９】
また、原子炉格納容器１１の左上部には、例えば原子炉圧力容器１２で発生した水蒸気を冷却器１６１によって冷却して冷却水を生成するための冷却水生成器１６が設けられている。生成した冷却水１６Ａは、冷却水生成器１６から配管１６２を介して、冷却水生成器１６の下方に設けられた冷却水貯留槽１７に送られ、冷却水１７Ａとして貯留される。冷却水１７Ａは、配管１７１を介して炉心溶融物保持装置１５の冷却水路に供給されるようになっている。さらに、格納容器１１の外壁１１１と一対の部材１１２によって画定されるようにしてサプレッションプール１８が設けられ、冷却水１８Ａが貯留されている。
【００２０】
図２に示すように、炉心溶融物保持装置１５は、原子炉格納容器１１の外壁１１１の底部（底面）及び三角柱状の治具１１５と協働して冷却水路１５５を形成するような、椀型の金属部材１５１を有している。なお、治具１１５も原子炉格納容器１１の構成要素であるが、治具１１５は、本実施形態において冷却水路１５５を形成するために補助的に設けられたものであり、原子炉格納容器１１の必須の構成要件ではない。
【００２１】
但し、治具１１５を設けることによって、炉心溶融物保持装置１５の冷却面１５１Ｂに対して冷却水を効率良く接触させることができ、後に説明するように、保持面１５１Ａに落下して保持されている炉心溶融物を効率良く冷却することができる。
【００２２】
本実施形態において、炉心溶融物保持装置１５を構成する金属部材１５１は、タングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料からなることが必要である。これらの金属は、１気圧下での融点が、それぞれ３４２２℃、２６２３℃、３０２７℃及び２４１５℃であって極めて高い。
【００２３】
一方、非常用炉心冷却装置(ECCS)（図示せず）等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生し、崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して炉心溶融に至って生成した炉心溶融物が、原子炉圧力容器１２の下部を溶融貫通して落下してきた場合、炉心溶融物は炉心溶融物保持装置１５を構成する金属部材１５１の保持面１５１Ａで保持されることになる。
【００２４】
炉心溶融物は、例えば燃料である二酸化ウランと燃料被覆管の酸化物である酸化ジルコニウムとの混合物であるので、その温度は約２５００℃である。さらに、本実施形態の場合、炉心溶融物保持装置１５の上方にはサンプ床１４が設けられているので、上記混合物がサンプ床１４を貫通して炉心溶融物保持装置１５に至る際には、サンプ床１４を構成するコンクリートのケイ素等と反応して、その温度は１６００〜１７００℃程度になる。
【００２５】
したがって、上記炉心溶融物が炉心溶融物保持装置１５の金属部材１５１上に落下して来た場合においても、その温度は金属部材１５１を構成する金属材料の融点よりも十分に低い。結果として、上記炉心溶融物は金属部材１５１によって保持することができ、炉心溶融物が原子炉格納容器１１の外壁１１１の底部（底面）を貫通し、格納容器１１の破損に至って、格納容器１１内の放射性物質が外部環境へ放出させるという事態を回避することができる。
【００２６】
また、金属部材１５１を構成するタングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの
熱伝導率は、それぞれ１７４Ｗ／ｍ・Ｋ、１３８Ｗ／ｍ・Ｋ、５７Ｗ／ｍ・Ｋ及び５３．７Ｗ／ｍ・Ｋと比較的高い値を示す。したがって、金属部材１５１の保持面１５１Ａで保持された炉心溶融物の熱は、保持面１５１Ａから冷却面１５１Ｂに向けて適宜効率良く伝播され、冷却水路１５５を流れる冷却水によって吸熱されるようになる。したがって、金属部材１５１の保持面１５１Ａ上で保持された炉心溶融物の温度は急速に低下し、金属部材１５１の保持面１５１Ａでより安定的に保持されるようになる。
【００２７】
なお、従来のセラミックタイルやセラミックブロックを構成するアルミナやジルコニアなどは、１気圧において、上述した金属材料と同等の２０５４℃及び２７１５℃の融点を示すが、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ及び２．７Ｗ／ｍ・Ｋと極めて低い。したがって、冷却水による冷却を効率良く行うことができないので、炉心溶融物を比較的長い時間保持するためには、タイルやブロックを多層構造にして、これらセラミック構造体自体の耐熱強度を向上させる必要がある。
【００２８】
したがって、使用するセラミック部材の数が増大するとともに、炉心溶融物の保持装置の大きさも大型化し、既設の原子炉内に作業者が入って多数のセラミック部材を組み合わせて保持装置を作製するのは、炉内スペースの観点からも極めて困難である。
【００２９】
これに対して、本実施形態では、金属部材１５１は、融点が高く、上述したセラミック部材に比較して十分に高い熱伝導率を有する金属材料から構成しているので、上述したように、冷却水による冷却面１５１Ｂからの冷却効果を鑑みると、金属部材１５１の厚さを十分に小さく、小型化することができる。例えば、従前のセラミック部材を用いた炉心溶融物の保持装置の厚さは約１００ｃｍであったが、本実施形態によれば、約２０ｃｍにまで削減することができる。
【００３０】
また、金属部材１５１は、上述したセラミック部材に比較して軽量であって、加工性にも優れている。したがって、既設の原子炉内にも、作業者が入って比較的簡易に保持装置１５を作製することができる。
【００３１】
なお、本実施形態のようにサンプ床１４を有しない場合においても、炉心溶融物の温度は約２５００℃であって、冷却面１５１Ｂからの冷却水による冷却効果を考慮すると、上述したタングステン等からなる保持装置１５の金属部材１５１によって炉心溶融物を十分に保持することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図３は、本実施形態における水冷型原子炉の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。なお、図１及び図２に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。また、本実施形態では、図３に示すように、炉心溶融物の保持装置１５の構成が異なることを除き、その他の構成、すなわち原子炉格納容器１１を含む水冷型原子炉１０のその他の構成は図１に示す構成と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。
【００３３】
図３に示す炉心溶融物保持装置２５は、図２に示す炉心溶融物保持装置１５と同様に、原子炉格納容器１１の外壁１１１の底部（底面）及び三角柱状の治具１１５と協働して冷却水路１５５を形成するような、椀型の金属部材１５１を有しており、さらに、金属部材１５１上に所定の酸化剤から形成されてなる膜体１５２を有している。なお、図２に示す炉心溶融物保持装置１５と同様に、治具１１５も原子炉格納容器１１の構成要素であるが、治具１１５は、本実施形態において冷却水路１５５を形成するために補助的に設けられたものであり、原子炉格納容器１１の必須の構成要件ではない。
【００３４】
但し、治具１１５を設けることによって、炉心溶融物保持装置２５の冷却面１５１Ｂに対して冷却水を効率良く接触させることができ、後に説明するように、保持面１５１Ａに落下して保持されている炉心溶融物を効率良く冷却することができる。
【００３５】
本実施形態において、炉心溶融物保持装置１５を構成する金属部材１５１は、図２に示す炉心溶融物保持装置１５と同様に、その耐熱性を考慮し、高融点金属材料であるタングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料からなることが必要である。
【００３６】
非常用炉心冷却装置(ECCS)（図示せず）等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生し、崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して炉心溶融に至って生成した炉心溶融物が、原子炉圧力容器１２の下部を溶融貫通して落下してきた場合、炉心溶融物は炉心溶融物保持装置２５で保持されることになる。
【００３７】
炉心溶融物は、例えば燃料である二酸化ウランと燃料被覆管の酸化物である酸化ジルコニウムとに加え、炉内構造物であるステンレス鋼、すなわち鉄、クロム、ニッケル等を含む場合がある。このような炉心溶融物が上述のような高融点金属材料からなる金属部材１５１上に直接落下して保持するようになると、炉心溶融物の金属成分と金属部材１５１を構成する上記高融点金属材料が低融点の合金あるいは低融点の共晶を形成する場合があり、金属部材１５１単独で高温度の炉心溶融物を保持することが困難になる場合がある。
【００３８】
しかしながら、本実施形態では、金属部材１５１上に所定の酸化剤からなる膜体１５２を形成するようにしている。したがって、炉心溶融物は金属部材１５１と接触する以前に膜体１５２に接触し、炉心溶融物中の金属成分は膜体１５２、すなわち酸化剤によって所定の金属酸化物となる。このようにして形成された金属酸化物は金属部材１５１を構成する高融点金属材料と合金化あるいは共晶化することがない。このため、金属部材１５１は、その構成材料である高融点金属材料の本来の特性を損なうことなく、高温度の炉心溶融物を安定的に保持することができる。具体的には、保持面１５１Ａ及び膜体１５２の酸化に供しない残留物とで保持する。
【００３９】
なお、炉心溶融物の金属成分が炉心溶融物保持装置２５の金属部材１５１と反応して低融点の合金あるいは共晶を生成すること、及び炉心溶融物の金属成分を酸化させて金属酸化物とすることにより、金属部材１５１と反応しなくなり、上述のような低融点の合金及び共晶を生成しないという現象は、本発明者らの膨大な実験に基づいて見出されたものであり、これら現象の発見も当然に本実施形態における発明として考慮されるべきものである。
【００４０】
したがって、本実施形態においては、上記炉心溶融物が金属成分を含むような場合であっても、炉心溶融物が炉心溶融物保持装置２５の金属部材１５１上に落下して来た場合において、保持面１５１Ａで十分に保持することができ、炉心溶融物が原子炉格納容器１１の外壁１１１の底部（底面）を貫通し、格納容器１１の破損に至って、格納容器１１内の放射性物質が外部環境へ放出させるという事態を回避することができる。
【００４１】
膜体１５２を構成する酸化剤は、その酸化物標準生成エネルギーが、炉心溶融物を構成する金属材料成分の酸化物標準生成エネルギーよりも大きいことが好ましく、例えば、金属部材１５１が上述のような高融点金属材料から構成される場合、酸化銅（酸化第一銅、酸化第二銅等）、酸化鉄（酸化第一鉄、酸化第二鉄等）、アルミナ、シリカ及びマンガン酸化物等を挙げることができる。特に酸化銅を用いた場合において、炉心溶融物中の金属成分を十分に酸化することができ、上述した作用効果を十分に奏することができる。
【００４２】
なお、第１の実施形態同様に、金属部材１５１を構成するタングステン等の高融点金属材料は比較的高い熱伝導率を有するので、金属部材１５１の保持面１５１Ａで保持された炉心溶融物の熱は、保持面１５１Ａから冷却面１５１Ｂに向けて適宜効率良く伝播され、冷却水路１５５を流れる冷却水によって吸熱されるようになる。したがって、金属部材１５１の保持面１５１Ａ上で保持された炉心溶融物の温度は急速に低下し、金属部材１５１の保持面１５１Ａでより安定的に保持されるようになる。
【００４３】
また、従来のセラミック部材に比較した場合、その熱伝導率は極めて高く、軽量かつ加工性にも優れているので、既設の原子炉内にも、作業者が入って比較的簡易に保持装置２５を作製することができる。
【００４４】
なお、膜体１５２の厚さは、それを構成する酸化剤の種類にも依存するが、例えば５０ｍｍ〜２００ｍｍとすることができる。したがって、炉心溶融物保持装置２５が、このような膜体１５２を有する場合においても、既設の原子炉内における作業者の保持装置２５の作製に対して何ら障害となることがない。
【００４５】
さらに、図３においては、金属部材１５１の全面に膜体１５２を形成しているが、膜体１５２は、炉心溶融物が落下してくる保持装置２５の中心部のみに形成するようにしてもよい。
【００４６】
膜体１５２は、上述したような酸化剤の粉末を所定の溶媒に分散させた原料を用いて溶射法によって形成することもできるし、その他、プレス成形した圧縮成形体のブロックを敷き詰めたり、粘度状にして塗り固めるなどの手法によっても形成することができる。
【００４７】
図４は、本実施形態における水冷型原子炉の他の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。なお、図１〜図３に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。また、本実施形態では、図４に示すように、炉心溶融物の保持装置３５の構成が異なることを除き、その他の構成、すなわち原子炉格納容器１１を含む水冷型原子炉１０のその他の構成は図１に示す構成と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。
【００４８】
図４に示す炉心溶融物保持装置３５は、図３に示す炉心溶融物保持装置２５における酸化剤からなる膜体１５２に代えて、酸化剤からなる複数のブロック体１５３を敷設している点で相違し、その他の構成については図３に示す炉心溶融物保持装置２５と同様の構成を採っている。
【００４９】
図４に示す炉心溶融物保持装置３５においても、非常用炉心冷却装置(ECCS)（図示せず）等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生し、崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して炉心溶融に至って生成した炉心溶融物が、原子炉圧力容器１２の下部を溶融貫通して落下し、さらに、炉心溶融物が、例えば燃料である二酸化ウランと燃料被覆管の酸化物である酸化ジルコニウムとに加え、炉内構造物であるステンレス鋼、すなわち鉄、クロム、ニッケル等を含む場合において、炉心溶融物は金属部材１５１と接触する以前に複数のブロック体１５３に接触し、炉心溶融物中の金属成分はブロック体１５３、すなわち酸化剤によって所定の金属酸化物となる。
【００５０】
このようにして形成された金属酸化物は金属部材１５１を構成する高融点金属材料と合金化あるいは共晶化することがない。このため、金属部材１５１は、その構成材料である高融点金属材料の本来の特性を損なうことなく、高温度の炉心溶融物を安定的に保持することができ、炉心溶融物保持装置３５は、その本来の機能を奏することができるようになる。
【００５１】
したがって、本実施形態においては、上記炉心溶融物が金属成分を含むような場合であっても、炉心溶融物が炉心溶融物保持装置２５の金属部材１５１上に落下して来た場合において十分に保持することができ、炉心溶融物が原子炉格納容器１１の外壁１１１の底部（底面）を貫通し、格納容器１１の破損に至って、格納容器１１内の放射性物質が外部環境へ放出させるという事態を回避することができる。
【００５２】
ブロック体１５３を構成する酸化剤は、膜体１５２を構成する酸化剤と同じものを使用することができ、膜体１５２の場合と同様に、特に酸化銅が好ましい。
【００５３】
なお、図３に示す炉心溶融物保持装置２５の場合と同様に、金属部材１５１を構成するタングステン等の高融点金属材料は比較的高い熱伝導率を有するので、金属部材１５１の保持面１５１Ａで保持された炉心溶融物の熱は、保持面１５１Ａから冷却面１５１Ｂに向けて適宜効率良く伝播され、冷却水路１５５を流れる冷却水によって吸熱されるようになる。したがって、金属部材１５１の保持面１５１Ａ上で保持された炉心溶融物の温度は急速に低下し、金属部材１５１の保持面１５１Ａでより安定的に保持されるようになる。
【００５４】
また、従来のセラミック部材に比較した場合、その熱伝導率は極めて高く、軽量かつ加工性にも優れているので、既設の原子炉内にも、作業者が入って比較的簡易に保持装置３５を作製することができる。
【００５５】
なお、複数のブロック体１５３は、それを構成する酸化剤の種類にも依存するが、例えば２００ｍｍ×２００ｍｍ×５ｔｍｍの大きさとすることができ、これらを互いに隙間なく敷設することによって、上述した膜体１５２と同様の作用効果を奏するようになる。
【００５６】
また、ブロック体１５３は、原料となる酸化剤の粉末を圧縮した成形体として構成することもできるし、成形体を焼結した焼結体として構成することもできる。
【００５７】
（第３の実施形態）
図５は、本実施形態における水冷型原子炉の概略構成を示す図である。なお、図１〜４に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。また、本実施形態では、図５に示すように、原子炉格納容器１１に固定及び保持されている原子炉圧力容器１２の底部（底面）の外側に、第２の実施形態で説明した酸化剤からなる膜体１２１が形成されていることを除き、その他の構成、すなわち原子炉格納容器１１を含む水冷型原子炉１０のその他の構成は図１に示す構成と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。
【００５８】
図５では、第２の実施形態の、炉心溶融物保持装置２５の金属部材１５１上に形成された酸化剤からなる膜体１５１の代わりに、同じ酸化剤からなる膜体１２１が原子炉格納容器１１の原子炉圧力容器１２の底部（底面）の外側に形成されている。
【００５９】
したがって、非常用炉心冷却装置(ECCS)（図示せず）等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生し、崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して炉心溶融に至って生成した炉心溶融物が、例えば燃料である二酸化ウランと燃料被覆管の酸化物である酸化ジルコニウムとに加え、炉内構造物であるステンレス鋼、すなわち鉄、クロム、ニッケル等を含む場合において、炉心溶融物は、原子炉圧力容器１２の底部（底面）を貫通して炉心溶融物保持装置１５に至る以前に、それに含まれる金属成分が原子炉圧力容器１２の底部（底面）の外側に形成された酸化剤と予め反応して所定の金属酸化物となる。
【００６０】
このため、その後、炉心溶融物が原子炉圧力容器１２の底部（底面）を貫通して、タングステン等の高融点金属材料からなる金属部材１５１を有する炉心溶融物保持装置１５に至った場合においても、上述のようにして形成された金属酸化物は金属部材１５１を構成する高融点金属材料と合金化あるいは共晶化することがない。このため、金属部材１５１は、その構成材料である高融点金属材料の本来の特性を損なうことなく、高温度の炉心溶融物を安定的に保持することができ、炉心溶融物保持装置１５は、その本来の機能を奏することができるようになる。
【００６１】
したがって、本実施形態においては、上記炉心溶融物が金属成分を含むような場合であっても、炉心溶融物が炉心溶融物保持装置１５の金属部材１５１上に落下して来た場合において十分に保持することができ、炉心溶融物が原子炉格納容器１１の外壁１１１の底部（底面）を貫通し、格納容器１１の破損に至って、格納容器１１内の放射性物質が外部環境へ放出させるという事態を回避することができる。
【００６２】
なお、原子炉圧力容器１２の底部（底面）の外側に形成すべき酸化剤は、上述のような膜体１２１としてではなく、同じ酸化剤からなるブロック体を敷設することによって形成してもよい。この場合も、上記同様の作用効果を得ることができる。
【００６３】
また、膜体１２１の大きさやブロック体の大きさ等は、第２の実施形態と同様とすることができる。
【００６４】
さらに、本実施形態では、炉心溶融物保持装置として第１の実施形態に示すものを用い、酸化剤からなる膜体１２１を原子炉圧力容器１２の底部（底面）の外側にのみ形成するようにしたが、炉心溶融物保持装置として第２の実施形態に示すものを用い、酸化剤からなる膜体１２１を原子炉圧力容器１２の底部（底面）の外側に設けるとともに、炉心溶融物保持装置２５，３５に示すように、金属部材１５１上においても同様の酸化剤からなる膜体１５２を形成し、ブロック体１５３を敷設するようにすることもできる。
【００６５】
この場合、炉心溶融物中の金属成分をより確実に金属酸化物に転換することができ、炉心溶融物保持装置２５，３５における炉心溶融物の保持をより確実に行うことができるようになる。
【００６６】
その他の特徴及び作用効果については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６７】
なお、上述のような作用効果を有する酸化剤は、本実施形態のように、原子炉圧力容器１２の底部（底面）の外側ではなく、炉心溶融物の発生箇所と炉心溶融物保持装置１５との間の任意の箇所において設けることもできる。例えば、サンプ床１４上に膜体あるいはブロック体として敷設することもできるし、別途構造材を形成し、この構造材上に膜体あるいはブロック体として形成することもできる。
【００６８】
（第４の実施形態）
図６は、本実施形態における水冷型原子炉の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。なお、図１〜図５に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。また、本実施形態では、図６に示すように、炉心溶融物の保持装置４５の構成が異なることを除き、その他の構成、すなわち原子炉格納容器１１を含む水冷型原子炉１０のその他の構成は図１に示す構成と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。
【００６９】
図６に示す炉心溶融物保持装置４５は、図２に示す炉心溶融物保持装置１５と同様に、原子炉格納容器１１の外壁１１１の底部（底面）及び三角柱状の治具１１５と協働して冷却水路１５５を形成するような、椀型の金属部材１５１を有しており、さらに、この金属部材１５１の下方に形成された耐腐食層１５４を有している。
【００７０】
本実施形態の炉心溶融物保持装置４５において、冷却水と接触する冷却面は耐腐食層１５４の下面１５４Ｂが相当する。冷却水は、一般にイオン交換樹脂を介した脱イオン水が用いられるが、非常用炉心冷却装置(ECCS)（図示せず）等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生したような場合は、冷却水中に海水が混入する場合がある。
【００７１】
一方、炉心溶融物保持装置４５を構成する金属部材１５１は、高融点金属材料であるタングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料から構成するが、これらの高融点金属材料は、さほど耐食性が高くない。したがって、炉心溶融物保持装置４５を使用している最中に金属部材１５１が腐食して劣化し、原子炉圧力容器から落下してきた炉心溶融物を十分に保持できない場合がある。
【００７２】
しかしながら、本実施形態では、金属部材１５１の下方に耐腐食層１５４を設け、この層を冷却水と接触させるようにしている。したがって、上述のように冷却水中に海水等が混入した場合においても、耐腐食層１５４の存在により、金属部材１５１の腐食を防止することができるので、上述のような問題を回避することができる。
【００７３】
なお、耐腐食層１５４を構成する材料としては、フッ素樹脂、エボキシ樹脂、変性エボキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、及び、アクリルシリコン樹脂などの有機系材料や、オーステナイト系ステンレス鋼、二相ステンレス鋼、チタンなどの金属系材料を用いることができる。また、耐腐食層１５４の厚さは、例えば０.１ｍｍ〜３ｍｍとすることができる。
【００７４】
耐腐食層１５４は、金属部材１５１が冷却水と接触する面の全体に亘って形成する。耐腐食層１５４の形成は、例えば汎用のコーティング技術やライニング技術を用いて行うことができる。
【００７５】
また、本実施形態では、図２に関する第１の実施形態の炉心溶融物保持装置１５に対して耐腐食層１５４を設けるようにしたが、図３及び図４に示すような、酸化剤からなる膜体１５２及びブロック体１５３を有する炉心溶融物保持装置２５及び３５に対しても適用することができる。
【００７６】
その他の特徴及び作用効果については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７７】
以上、本発明の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掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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。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ともに、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。
【符号の説明】
【００７８】
１０  水冷型原子炉
１１  原子炉格納容器
１２  原子炉圧力容器
１３  下部ドライウェル
１４  サンプ床
１５，２５，３５，４５  炉心溶融物保持装置
１５１  金属部材
１５２  （酸化剤からなる）膜体
１５３  （酸化剤からなる）ブロック体
１５４  耐腐食層
１５５  冷却水路
１６  冷却水生成器
１７  冷却水貯留槽
１８  サプレッションプール
【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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