(57)【要約】【課題】通常運転時は外部から砂塵等の異物の侵入を防止し、緊急時には原子炉格納容器を確実に冷却することができる受動的な原子炉格納容器の冷却装置を提供する。【解決手段】原子炉格納容器１を内包する建屋３上部の開口部５及び／又は建屋３側部の空気流入部１０を覆うように設けられた開閉部材１１、１２を有する原子炉格納容器の冷却装置であって、前記開閉部材１１、１２は格子板１３と、前記格子板１３により区画された複数の格子領域１３ａをそれぞれ開閉可能に覆う開閉板１４とから構成され、前記開閉板１４は前記原子炉格納容器１内の熱又は圧力によって作動する開閉駆動部１５、１６により開閉される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器を内包する建屋上部の開口部及び／又は建屋側部の空気流入部を覆うように設けられた開閉部材を有する原子炉格納容器の冷却装置であって、
前記開閉部材は格子板と、前記格子板により区画された複数の格子領域をそれぞれ開閉可能に覆う開閉板とから構成され、
前記開閉板は前記原子炉格納容器内の熱又は圧力によって作動する開閉駆動部により開閉されることを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項２】
前記開閉駆動部は、一端が前記原子炉格納容器の外表面又は内表面に接続され他端が前記開閉部材に接続されたヒートパイプと、前記開閉板に連結され前記ヒートパイプからの熱により変形することで前記開閉板を開閉する熱変形部材とから構成されることを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項３】
前記開閉駆動部は、前記原子炉格納容器の外表面又は内表面に設けられた少なくとも一つの熱電素子と、前記開閉板に連結され前記開閉板を開閉する電動アクチュエータとから構成されることを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項４】
前記電動アクチュエータと前記熱電素子との間に異常判定部を設けたことを特徴とする請求項３記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項５】
前記ヒートパイプの格納容器との接続部の周囲及び前記熱電素子の周囲を密封部材で覆ったことを特徴とするに請求項２乃至４のいずれか１項に記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項６】
前記開閉駆動部は、一端が前記原子炉格納容器に接続され他端が前記開閉部材に接続された導圧管と、前記開閉板に連結され前記導圧管からの圧力により変形することで前記開閉板を開閉する圧力変形部材とから構成されることを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項７】
前記建屋上部に設けられた開閉部材は上方から下方に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉格納容器の冷却装置に関し、特に、受動的な駆動力を利用した原子炉格納容器の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントにおいて配管の破断事故等により冷却材が原子炉格納容器内へ放出された場合、冷却材が減圧によって高温の蒸気となるため、原子炉格納容器内の圧力及び温度が上昇し、最悪の場合放射性物質が外部環境に放出される恐れがある。
【０００３】
したがって、原子炉格納容器内に放出された放射性物質を原子炉格納容器内に閉じ込め続けるためには、原子炉格納容器内を冷却し、蒸気を凝縮させ原子炉格納容器内の温度や圧力を設計温度、圧力以下に保つ必要がある。
【０００４】
近年、原子力プラントの安全系の信頼性向上を図るために、原子炉格納容器の冷却手段について、従来のような動的機器ではなく、重力などの自然に存在する受動的な力を駆動力として格納容器の除熱を行う方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
この受動的な力を利用した原子炉格納容器の冷却装置は、図６に示すように、原子炉圧力容器２を内包する原子炉格納容器１と建屋３の間に、原子炉格納容器１を取り囲む形で環状流路４が設けられ、原子炉格納容器１内に冷却材が放出されて圧力、温度が上昇した場合、空気流入部１０を介して環状流路４の下部から流入した空気は原子炉格納容器２の表面から加熱され上昇し、原子炉格納容器２の熱を奪いながら煙突効果によって原子炉格納容器１上部の建屋３の開口部５から排気される。
【０００６】
さらに、原子炉格納容器１の上部には冷却水を貯蔵する貯蔵タンク７が設置され、貯蔵タンク７に接続された散水管８から冷却水を原子炉格納容器１の上部表面へ散水する。水は重力によってそのまま原子炉格納容器１の壁面を流れ落ち、その過程で壁面からの熱伝達によって蒸発し、空気とともに環状流路４を上昇して開口部５から排出される。これらの効果により、動的機器を用いることなく原子炉格納容器１の内部を冷却、減圧することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２８１３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の受動的な力を利用した原子炉格納容器の冷却装置では、重力により水を格納容器の上部表面に散水して原子炉格納容器の除熱を行うため、動的機器の故障を考慮する必要がなく、電源喪失事故等の過酷事故が発生しても原子炉格納容器の除熱を確実に行うことができる。
【０００９】
しかしながら、建屋上方の開口部は常時開放しているため、外部から粉塵や砂塵等の異物が開口部を通して建屋内に入り込み、原子炉格納容器の上部に堆積したり、散水管等の冷却配管を閉塞する恐れがあり、これにより緊急時の冷却機能が損なわれる可能性があった。
【００１０】
特に、砂漠地帯等の乾燥地域に隣接する場所に原子力プラントを建設する場会は、砂塵や黄砂等が発生する頻度が高いため、大量の異物が開口部を通って建屋内に侵入し、緊急時の原子炉格納容器の冷却機能が損なわれるという課題があった。
【００１１】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、通常運転時は外部から砂塵等の異物の侵入を防止し、緊急時には原子炉格納容器を確実に冷却することができる受動的な原子炉格納容器の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置は、原子炉格納容器を内包する建屋上部の開口部及び／又は建屋側部の空気流入部を覆うように設けられた開閉部材を有する原子炉格納容器の冷却装置であって、前記開閉部材は格子板と、前記格子板により区画された複数の格子領域をそれぞれ開閉可能に覆う開閉板とから構成され、前記開閉板は前記原子炉格納容器内の熱又は圧力によって作動する開閉駆動部により開閉されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通常運転時は外部から砂塵等の異物の侵入を防止し、緊急時には原子炉格納容器を受動的な力によって確実に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は第１の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置の構成図、（ｂ）はヒートパイプ接続部の拡大図。
【図２】（ａ）は第１の実施形態に係る開閉部材の閉鎖時の模式図、（ｂ）は開放時の模式図。
【図３】（ａ）は第２の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置の構成図、（ｂ）は熱電素子設置部の拡大図。
【図４】（ａ）は第３の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置の構成図、（ｂ）は導圧管接続部の拡大図。
【図５】（ａ）は第３の実施形態に係る開閉部材の閉鎖時の模式図、（ｂ）は開放時の模式図。
【図６】従来の原子炉格納容器の冷却装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）により説明する。
【００１７】
（構成）
本第１の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置は、外部から砂塵等の異物の侵入を防止するために、建屋３上部の開口部５及び建屋３側部の空気流入部１０に、それぞれ開閉可能な開閉部材１１及び１２を設けた構成としている。
【００１８】
開口部５に設けられる開閉部材１１はその外部表面に砂塵等の異物が附着、堆積するのを防止するためにドーム状とするのが好ましいが、これに限定されず、開閉部材１１の上方から下方に向けて傾斜していればよく、例えば、切妻型、角錐型でもよい。
【００１９】
このドーム状の開閉部材１１は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ドーム状の格子板１３と、格子板１３によって区画された各格子領域１３ａを開閉可能に覆う開閉板１４とから構成され、開閉駆動部は一端が原子炉格納容器１の外表面又は内表面に接続され他端が開閉部材１１に接続されたヒートパイプ１６と、前記開閉板１４に連結されヒートパイプ１６からの熱により変形することで開閉板１４を開閉するバイメタル又は形状記憶合金等からなる熱変形部材１５とから構成される。
【００２０】
ここで、ヒートパイプ１６はその端部１６ａを直接原子炉格納容器１の外表面に接触させるようにしてもよいが、熱効率の向上のために、図１（ｂ）に示すように、原子炉格納容器１の外表面に設置された高熱電導特性の金属プレート１７ａに接触させるようにしてもよい。その際、原子炉格納容器１内の熱を金属プレート１７ａに効率よく伝導させるために、対応する原子炉格納容器１の内表面に金属プレート１７ｂを設置し、高熱伝導部材１７ｃにより金属プレート１７ａ、１７ｂを接続するようにしてもよい。
【００２１】
また、ヒートパイプ１６を原子炉格納容器１を貫通させて原子炉格納容器１の内表面に接続し、原子炉格納容器１内の熱を直接受熱させるようにしてもよい。
また、この接続部には、緊急時に散水管８から放出される水で冷却されないように、接続部を覆う密封部材１８が設けられている。また、ヒートパイプ１６の周囲には熱移送効率を高めるために断熱材を設けてもよい（図示せず）。
【００２２】
なお、上記実施形態では格子板１３によって形成された各格子領域１３ａに開閉板１４を設けた例を説明したが、一部の格子領域１３ａには閉止板のみを設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、格子板１３の形状、格子間隔は適宜変更可能であり、開閉板１４の形状、数も格子板１３の形状に応じて適宜変更可能である。
なお、空気流入部１０の開閉部材１２は平板状である点でドーム状の開閉部材１１とは異なるが、その他の構成、機能は同一であり、説明は省略する。
【００２４】
（作用）
このように構成された本実施形態において、通常運転時は建屋３の上部及び側部の開閉部材１１及び１２の各格子領域１３ａは、図２（ａ）に示すように、開閉板１４によって閉鎖されており、外部からの砂塵等の異物の侵入を防止する。
【００２５】
一方、配管破断事故等により原子炉格納容器１内の圧力及び温度が上昇した場合、その熱がヒートパイプ１６を通して各格子領域１３ａに設けられた熱変形部材１５に伝わり、その熱によって熱変形部材１５が変形することで各開閉板１４が回動し、各格子領域１３ａが開放される。これにより高温の空気が外部に放出され、原子炉格納容器１を除熱、冷却することができる。
【００２６】
（効果）
本実施形態によれば、原子炉格納容器１内の熱によって作動する開閉板１４を有する開閉部材１１、１２を建屋３の上部及び側部に設けたことで、通常運転時は外部から砂塵等の異物の侵入を防止する一方、緊急時には開閉板１４を熱変形部材によって開放し建屋内の高温空気を外部に放出することで、原子炉格納容器１を冷却することができる。
【００２７】
また、ヒートパイプ１６と原子炉格納容器１の接続部における熱効率を高め、また、接続部を密封部材１８で覆ったことにより、原子炉格納容器内の熱を効率的に開閉部材１１、１２に伝えることができる。
【００２８】
これにより、外部からの異物の侵入によって冷却装置が機能不全となることを防止することができるとともに、緊急時において、能動的な機器を用いずに、受動的な冷却装置によって原子炉格納容器１の除熱、冷却を安定的かつ持続的に行うことができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図３（ａ）、（ｂ）により説明する。
本実施形態では、開閉駆動部は原子炉格納容器１の外表面又は内表面に設けられた少なくとも一つの熱電素子２０と、開閉板１４に連結され開閉板１４を開閉する電動アクチュエータとから構成される。
【００３０】
この電動アクチュエータとして、電磁ソレノイド、小型モータ等が用いられ、開閉板１４に開閉可能に接続される（図示せず）。なお、電動アクチュエータは各格子領域１３ａ毎に設けてもよいが、一つの電動アクチュエータが複数の開閉板１４を同時に開閉するように設けてもよい（図示せず）。
【００３１】
この電動アクチュエータの電源として複数の熱電素子２０が用いられる。複数の熱電素子２０は、図３（ｂ）に示すように、原子炉格納容器１の外表面に設置され、熱電素子２０で発生した電力は電気ケーブル２１、異常判定部２２及び電気ケーブル２１を介して開閉部材１１、１２の電動アクチュエータに送られる。
【００３２】
異常判定部２２は、熱電素子２０で発生した電力から原子炉格納容器１内の温度及び温度変化を常時検出することで、原子炉格納容器１内の異常の発生を迅速に判定することができる。
【００３３】
また、熱効率の向上のために、図３（ｂ）に示すように、複数の熱電素子２０を原子炉格納容器１の外表面に設置された高熱電導特性の金属プレート１７ａ上に配置してもよい。さらに、原子炉格納容器１内の熱を金属プレート１７ａに効率よく伝導させるために、対応する原子炉格納容器１の内表面に金属プレート１７ｂを設置し、高熱伝導部材１７ｃにより金属プレート１７ａ、１７ｂを接続するようにしてもよい。
【００３４】
また、熱電素子２０を原子炉格納容器１の内表面に設置してもよく、その場合、電気ケーブル２１は原子炉格納容器１を貫通させて熱電素子２０に接続される。これにより、原子炉格納容器１内の異常発生の有無をより早く判定することができるとともに、熱効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
また、熱電素子２０は、緊急時に散水管８から放出される水で冷却されないように、密封部材１８で覆われている。
また、熱電素子１３では電力が足りない場合には補助電源２３を設けてもよい。
【００３６】
本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様な作用効果を奏するほか、原子炉格納容器１内の温度上昇を速やかに検出することができるため、原子炉格納容器１内の異常の発生を迅速に判定することができる。
【００３７】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）により説明する。
【００３８】
本実施形態は、異常時には原子炉格納容器１内の温度と共に圧力も上昇することに着目したもので、開閉駆動部は一端が原子炉格納容器１に接続され他端が開閉部材１１、１２に接続された導圧管２５と、開閉板１４に連結され導圧管２５からの圧力により変形することで開閉板１４を開閉する圧力変形部材２６とから構成される。
【００３９】
本実施形態において、原子炉格納容器１内の圧力は導圧管２５を介して開閉部材１１、１２へ送られる。開閉部材１１、１２の各格子領域１３ａには開閉板１４を開閉駆動するためにブルドン管等からなる圧力変形部材２６が設けられ、導圧管２５は開閉部材１１、１２で複数に分岐し各圧力変形部材管２６に接続される（図示せず）。
【００４０】
異常時に原子炉格納容器１内の圧力が増加すると、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、導圧管２５を介して移送された原子炉格納容器１内の雰囲気ガスの圧力により各圧力変形部材２６が伸びるため、開閉板１４を受動的に開口させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では圧力変形部材２６としてブルドン管を用いた例を説明したが、例えば、先端をピストン状とし、原子炉格納容器内部の圧力が増加することによりピストンが伸びることで開閉板１４を開閉駆動するようにしてもよい。
【００４２】
本実施形態によれば、上記第１及び第２の実施形態と同様な作用効果を奏するほか、原子炉格納容器内の圧力上昇を利用して、緊急時に原子炉格納容器を確実に冷却することができる受動的な原子炉格納容器の冷却装置を提供することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この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】
【００４４】
１…原子炉格納容器、２…原子炉圧力容器、３…建屋、４…環状流路、５…開口部、７…貯蔵タンク、８…散水管、１０…空気流入部、１１、１２…開閉部材、１３…格子板、１３ａ…格子領域、１４…開閉板、１５…熱変形部材、１６…ヒートパイプ、１７ａ、１７ｂ…金属プレート、１８…密封部材、１７…導圧管、２０…熱電素子、２１…電気ケーブル、２２…異常判定部、２３…補助電源、２５…導圧管、２６…圧力変形部材。
【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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