(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器の内部において原子炉圧力容器内に収容された炉心から放出されることのあるコリウムに対して前記格納容器を防護するためのアセンブリにおいて、
水溜めを画成するために、前記圧力容器の下方で、かつ前記格納容器の床から上方に離隔して配置される支持格子板と、
前記支持格子板上で横方向に沿ってかみ合うような形状を有したブロックからなり、かつ互いに隣接した前記ブロックの間に液体を流すために役立つ継目が形成されている複数のブロック層と
から構成されることを特徴とするアセンブリ。
【請求項２】
前記炉心から前記コリウムが放出された際には、前記水溜めを選択的に水で満たして前記ブロックおよび前記コリウムを冷却するための注水手段が含まれている請求項１記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記継目の幅が一番上のブロック層から一番下のブロック層に向かって減少している請求項２記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記ブロックが前記コリウムの比重よりも小さい比重を有している請求項２記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記格納容器の側壁から半径方向に沿って内方に離隔して配置されて環状の流路を画成すると共に、前記ブロック層の外周から上方に伸びて前記格納容器の前記側壁を前記コリウムから防護するために役立つ環状の遮蔽壁を含む請求項２記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記遮蔽壁の基部に配置されかつ前記前記ブロック層の上方において前記遮蔽壁から半径方向に沿って内方に伸びると共に、前記コリウムを閉じ込めるためにコンクリートで満たされている環状はりが含まれている請求項５記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記環状はり上に取付けられた制御棒駆動機構保守用のプラットホームを安定に支持するため、前記環状はりが前記格納容器の前記側壁に対して固定支持されている請求項６記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記環状はりが前記ブロック層の外周部とかみ合って前記コリウム中における前記ブロックの浮揚を制止するような形状を有している請求項６記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記格納容器が前記ブロック層の上方に配置されたサプレッションプールを含むと共に、前記注水手段が前記サプレッションプールと前記水溜めとの間に連通状態で配置されかつ前記コリウムの放出に際して前記ブロックを冷却するため前記サプレッションプールからの水を選択的に前記水溜めに導くために役立つ弁を含む請求項６記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記炉心の定常運転に際して前記水溜め内に集められた水を除去するため、前記水溜めと連通状態で配置された排水ポンプが含まれている請求項６記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は原子炉に関するものであって、更に詳しく言えば、事故に際して炉心から放出されたコリウムに対して格納容器を防護するためのアセンブリに関する。
【０００２】
【発明の背景】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）のごとき典型的な原子炉は圧力容器内に収容された炉心を含んでおり、また圧力容器は格納容器内に収容されている。炉心内には、熱を発生するために役立つ多数の燃料棒が燃料バンドルを成して配置されている。こうして生じた熱は炉心を通って循環する水に伝達され、それによって（たとえば）蒸気タービン発電機を駆動するための蒸気が発生される。
【０００３】
炉心の反応度は、通例、圧力容器の底部から鉛直方向に沿って上方に伸びる複数の制御棒によって調節される。圧力容器の下方においては、炉心に対する制御棒の選択的な挿入および引抜きを行うために役立つ通常の制御棒駆動機構（ＣＲＤ）が格納容器の下部ドライウェル内に取付けられている。かかる下部ドライウェルは、圧力容器を支持すると共に、運転停止時においてＣＲＤの保守を行うためＣＲＤの下方に配置された回転可能なプラットホームを支持するためにも役立つ環状のペデスタルによって規定されている。このように、ペデスタルは圧力容器の大きな重量を支持しなければならないと共に、保守のための運転停止時においてＣＲＤの適正な取外しおよび据付けを行うためにＣＲＤ保守用プラットホームを正確に支持しなければならないのである。
【０００４】
格納容器は、通例、事故の発生時に予想される高い圧力を内部に閉込めかつそれの結果として多量の放射線が放出されるのを防止し得るように設計された鋼製ライナを内側に有するコンクリート構造物である。
炉心が融解して（コリウムとして知られる）高温の溶融炉心崩壊物を生じるような重大な事故が発生した場合には、格納容器およびペデスタルに顕著な損害を及ぼすことなしにコリウムを格納容器の内部に適宜に閉込めることが必要である。従来の設計に基づく下部ドライウェル内においては、コリウムが格納容器の床のライナを破壊するのを防止するために十分な厚さを有するコンクリート製のスラブが格納容器の床上に直接に配置されていた。上記のごとき事故に際しては、圧力容器から放出されたコリウムは熱の放散の結果として凝固するまでスラブを浸食し続ける。それ故、スラブはコリウムが冷却するまでそれを閉込めるのに十分なだけの厚さを有していなければならない。しかしながら、かかる防護用のスラブは格納容器の寸法を増大させ、それはまたプラントの建設費を増加させる。
【０００５】
また、かかるスラブは格納容器の床のライナ上に配置されているから、以後のライナの検査は（不可能ではないにせよ）実行困難である。なぜなら、かかる検査のためにはスラブを取除かなければならないからである。更にまた、漏れ出た水を溜めておいて後から除去するための適当な水溜めを設けることも必要である。
【０００６】
【発明の概要】
本発明に従えば、炉心を収容した圧力容器の下方に配置されかつ格納容器の床から上方に離隔して中間に水溜めを画成する支持格子板と、かかる支持格子板上に配置された保護ブロックから成りかつコリウムに対して格納容器の床を防護するために役立つ複数のブロック層とから構成されるようなコリウム防護用アセンブリが提供される。
【０００７】
本発明の好適な実施の態様並びに追加の目的や利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって明確に理解されよう。
【０００８】
【好適な実施の態様の説明】
先ず図１を見ると、典型的な原子炉プラント１０が示されている。かかる原子炉プラント１０は、原子炉圧力容器１４を内部に収容した格納容器１２を含んでいる。かかる格納容器１２はコンクリートシェル１２ｂの内側に通常の鋼製ライナ１２ａを有すると共に、床（またはべた基礎）１６およびそれから上方に伸びる環状の側壁１８を成していて、それにより圧力容器１４の下方に下部ドライウェル２０を規定している。
【０００９】
圧力容器１４は、通常の燃料バンドル（図示せず）を内部に収容した通常の炉心２２を含んでいる。圧力容器１４は循環する冷却水２４で部分的に満たされている。かかる冷却水２４は運転に際して炉心２２により加熱されるが、こうして発生した蒸気２４ａは圧力容器１４から適宜に排出されて、たとえば蒸気タービン発電機を駆動するための動力源として使用される。炉心２２の反応度は通常のごとき複数の制御棒２６によって調節されるが、これらの制御棒２６は対応する通常の制御棒駆動機構（ＣＲＤ）２８によって選択的に炉心２２内に挿入され、もしくは炉心２２から引抜かれる。ＣＲＤ２８は圧力容器１４の下部鏡板を貫通して下部ドライウェル２０内にまで伸びている。
【００１０】
炉心２２が過熱し、そしてウランを含む核燃料が融解して液状溶融物（すなわち、コリウム）３０を生じるような重大な事故が発生した場合、かかるコリウム３０は圧力容器１４の下部鏡板を融解して通過し、そして図中に点線で示されているごとく下部ドライウェル２０の底に落下する。かかるコリウム３０に対して格納容器の床１６を防護しかつコリウム３０を格納容器１０内に閉込めるため、本発明の実施の一態様に基づくコリウム防護用アセンブリ３２が設置されている。かかるアセンブリ３２は、下部ドライウェル２０内において圧力容器１４の下方に配置されると共に、格納容器の床１６から上方に離隔して中間に水溜め３６を画成する支持格子板３４を含んでいる。水溜め３６の寸法は、遠隔操作検査装置の使用または保守作業員による目視検査によって床１６上のライナ１２ａ（それの溶接部を含む）の検査を可能にするよう適宜に設定することができる。
【００１１】
支持格子板３４は、横方向に沿って互いに離隔した複数のＩビーム３８上に簡単に取付けられていればよい。支持格子板３４上には横方向に沿って互いに隣接した保護ブロック４２から成る複数のブロック層４０が配置されていて、それらの寸法および形状はコリウム３０に対して格納容器の床１６を防護し得るように設定されている。従来のごとき単一のコンクリート製スラブを格納容器の床１６上に直接に設置した場合と異なり、支持格子板３４上に配置されたブロック４２はコリウムに対するより有効な防護をもたらすばかりでなく、全体的に見て単一のスラブよりも顕著に薄いので格納容器の寸法の増加が少なくて済む。かかるブロック４２は、石灰岩または玄武岩骨材を含む通常のコンクリートから製造することができる。あるいはまた、コリウム３０から熱を吸収するのに十分なだけの熱容量を与えると共に、冷却されて凝固するまでのコリウム３０による浸食を低減させるのに十分なだけのアブレーション特性を与えるために適した金属、セラミックまたはそれらの組合せから製造することもできる。
【００１２】
一層詳しく述べれば、炉心２２からコリウム３０が放出された際に水溜め３６を選択的に水で満たしてブロック４２およびコリウム３０を冷却するため、弁４４および導管４６を含む注水手段が設けられている。弁４４は導管４６によって水溜め３６と水５０を含む通常のサプレッションプール４８との間に連通状態で配置されていて、圧力容器１４からコリウム３０が放出された際に水５０をサプレッションプール４８から水溜め３６内に選択的に導いてブロック４２を冷却するために役立つ。サプレッションプール４８は格納容器１２の内部に配置されていると共に、ブロック層４０よりも高くかつ炉心２２よりも部分的に高い位置に配置されている。コリウム３０が放出された場合、弁４４は適宜に開放されて水５０をサプレッションプール４８から水溜め３６内に流出させる。その結果、水は支持格子板３４を通って上昇してブロック４２を冷却することになる。
【００１３】
次の図２および３に示されるごとく、各々のブロック層４０中において互いに隣接したブロック４２の間には、ブロック層４０を通して上から下または下から上に向かう液体の流れを可能にするような（好ましくは接合されずかつ充填されていない）継目５２が規定されている。たとえば、コリウム３０の放出を伴わない炉心２２の定常運転時には、プラント１０内の様々な配管、弁、シールおよびその他の典型的な部品から水が漏れ、そして重力の作用下で下部ドライウェル２０の底に落下することがある。こうして漏れ出た水はブロック４２間の継目５２を通って流れ、次いで支持格子板３４を通って下方に落下する。支持格子板３４は横方向に沿って互いに離隔した複数の開口５４を有していて、それにより漏れ出た水は下方に流れて水溜め３６内に集められる。なお、水溜め３６内に集められた水を除去するため、図１に示されるごとく、適当な導管５８を介して通常の排水ポンプ５６を水溜め３６と連通した状態で配置することもできる。
【００１４】
また、炉心２２からコリウム３０が放出されるような重大な事故に際しては、コリウム３０自体が継目５２内に流れ込み、そして少なくとも一部のブロック層４０を通って下方に流れ落ちる。上方のブロック層を構成するブロック４２はそれの下方のブロック層を構成するブロック４２の上に単に載っているだけであるから、漏れ出た水またはコリウム３０は複数のブロック層４０を通って下方に流れ落ちることになる。それに対し、サプレッションプール４８から水溜め３６内に供給された水５０は支持格子板３４および複数のブロック層４０の継目５２を通って上昇し、そしてブロック４２およびコリウム３０を冷却する。その結果、コリウム３０は継目５２内で凝固するから、ブロック層４０を通ってコリウム３０が下方に流れ落ちることは停止し、従ってコリウム３０が格納容器の床１６のライナ１２ａに到達することは防止される。水溜め３６内に放出された水５０はコリウム３０により加熱されたブロック４２を冷却して蒸気５０ａを発生するが、これは水溜め３６から流れ出て下部ドライウェル２０内に入る。継目５２の横方向寸法または幅Ｓは、一番上のブロック層４０ａ、中間のブロック層４０ｂおよび一番下のブロック層４０ｃの順序で次第に減少していることが好ましい。これは、コリウム３０の流れをある程度まで可能にすると共に、コリウム３０によって加熱されたブロック４２の熱膨張を許すために役立つ。ブロック層４０中における温度勾配は一番上のブロック層４０ａから一番下のブロック層４０ｃに向かって低下しているから、一番上のブロック層４０ａ中においては一番下のブロック層４０ｃ中よりも大きい熱膨張が起こる。それ故に継目５２の寸法は、予想される熱膨張を許すと共に、少なくとも下方のブロック層中ではブロック４２同士が互いに接触してコリウム３０の落下を防止するように設定すればよいのである。なお、継目５２に流れ込んだコリウム３０は、下方のブロック層中では水溜め３６内に放出された水５０により冷却されて凝固するはずである。
【００１５】
ブロック層４０の数およびそれの総合厚さＴは、個々の設計目的に合わせて選定される。なお、横方向に沿って互いに隣接したブロック４２から成るブロック層４０は水５０によって冷却されるから、それの総合厚さＴはかかる冷却を受けない単一のコンクリート製スラブの厚さよりも小さくすることができる。こうして得られる薄いブロック層４０は下部ドライウェル２０内においてそれが占める体積を減少させ、ひいては格納容器１２自体に対して要求される寸法を減少させるから、これは従来のごとき単一の厚いコンクリート製スラブに比べて改良をもたらすことになる。
【００１６】
図１および４に示されるごとく、鉛直方向に伸びる環状の遮蔽壁６０が格納容器の側壁１８から半径方向に沿って内方に離隔して配置され、それによって両者間に環状の流路６２が形成されている。かかる遮蔽壁６０はブロック層４０の外周から上方に伸び、それによって格納容器の側壁１８のライナ１２ａにはねかかったり一番上のブロック層４０ａ上に堆積したりするコリウム３０に対して格納容器の側壁１８のライナ１２ａを防護するために役立つ。コリウム３０が格納容器の側壁１８のライナ１２ａにはねかかるのを確実に防止してライナ１２ａおよび（圧力容器１４を支持する）ペデスタル６４を防護するため、遮蔽壁６０は図１に示されるごとく下部ドライウェル２０内において適当な高さまで上方に伸びている。
【００１７】
遮蔽壁６０はコリウム３０のはねかかりを防御するのに十分なだけの厚さを有する金属円筒であればよく、またそれの基部にはブロック層４０の外周から上方に伸びる環状はり６６が設けられている。かかる環状はり６６はまた、格納容器の側壁１８および遮蔽壁６０の基部から半径方向に沿って内方にも伸びると共に、格納容器の側壁１８によって適宜に支持されている。なお、格納容器の側壁１８に向かって流れることがないようにコリウム３０を一層確実に閉込めるため、環状はり６６は硬化したコンクリート６８で充填されていることが好ましい。
【００１８】
図１に示されるごとく、環状はり６６上に取付けられた通常のごとき制御棒駆動機構保守用のプラットホーム７０を安定に支持するため、環状はり６６は格納容器の側壁１８に対して固定支持されている。かかるプラットホーム７０はそれの外周部において軸受またはローラ７２により環状はり６６上に支持されている結果、ＣＲＤ２８の保守のために必要ならばプラットホーム７０を回転させることができる。ＣＲＤ２８の保守に際して使用するため、プラットホーム７０には通常の保守用キャリッジ７４が旋回可能に取付けられている。このように、環状はり６６はコリウム３０に対して格納容器の側壁１８を一層確実に防護するばかりでなく、保守用のプラットホーム７０を安定に支持するためにも役立つのである。
【００１９】
ブロック４２は、支持格子板３４上における組立ておよび取外しを可能にする任意の形状を有し得る。とは言え、ブロック４２がコンクリート、セラミック、または原子炉内において通例使用される金属から成る場合には、それらは相対的に重い溶融ウランを含有するコリウム３０の比重よりも小さい比重を有している。従って、ブロック４２が拘束されていなければ、ブロック４２上に流れ落ちたコリウム３０はブロック４２を浮揚させることになる。それ故、コリウム３０中における自由な浮揚を防止するため、ブロック４２は複数のブロック層４０中において横方向に沿って互いにかみ合うような形状を有している。その結果、ブロック層４０の結合性が維持され、それによってコリウム３０が格納容器の床１６に到達することは防止されるのである。
【００２０】
図２〜４には、ブロック４２同士がかみ合うような配列状態の一例が示されている。図２および３に示されるごとく、各々のブロック層について円形の中心ブロック４２ａが設けられているが、これは相対的に薄い環状の下部フランジ７６を有している。各々のブロック４２は円の弓形セグメントであって、かかるブロック４２が円周方向に沿って互いに隣接することによって複数の円形ブロック列を成している。鉛直方向に沿って見ると、各々のブロック４２は（第１の円形ブロック列について述べれば）中心ブロック４２ａの下部フランジ７６上に載る内側の上部フランジ７８を有すると共に、半径方向に沿って外側に隣接したブロック４２の上部フランジ７８が載る外側の下部フランジ８０をも有している。このように、中心ブロック４２ａから半径方向に沿って外方に伸びる各々のブロック４２は上部フランジ７８および下部フランジ８０によって形成された概してＺ形の形状を有していて、外側に位置するブロック４２の上部フランジ７８がそれの内側に位置するブロック４２の下部フランジ８０上に載っている結果、各々のブロック列を構成するブロック４２はそれの内側のブロック列を構成するブロック４２がコリウム３０中において浮揚しないように制止するために役立つことになる。
【００２１】
上記のごとくに各々のブロック列を構成するブロック４２がそれの内側のブロック列を構成するブロック４２を保持するという関係は、図４に示されるごとく、遮蔽壁６０および環状はり６６に隣接した周辺のブロック４２ｂに至るまで繰返される。環状はり６６は、周辺のブロック４２ｂとかみ合ってコリウム３０中におけるブロック４２の浮揚を防止するのに適した形状を有している。すなわち、図４に示されるごとく、各々のブロック層４０の外周部を構成するブロック４２ｂは環状はり６６によって半径方向および鉛直方向から拘束されている。この実施の態様における周辺のブロック４２ｂは上部フランジ７８を有しているが、下部フランジ８０は有していない。それ故、周辺のブロック４２ｂは中間のブロック４２のごとく下部フランジ８０によって拘束されることはなく、その代りに保持ブロック８２が周辺のブロック４２ｂと環状はり６６の階段部８４との間に配置されている。このようにすれば、中心ブロック４２ａから始めてそれぞれの下部フランジ８０上に載せながらブロック４２を同心円状に配置し、そして最後に周辺のブロック４２ｂを設置することにより、各々のブロック層４０を組立てることができる。同様にして複数のブロック層４０を組立てればよいが、少なくとも一番上のブロック層４０ａは保持ブロック８２を介して環状はり６６により保持する必要がある。環状はり６６は一番上のブロック層４２ａの外周部ひいては下方のブロック層４０の外周部を保持するが、それに応じてＺ形のブロック４２はそれぞれの内側に位置するブロック４２を環状はり６６に対して保持することになる。その結果、コリウム３０中においてブロック４２が浮揚する傾向を示す場合でも、かかる浮揚は互いに隣接するブロック４２間のかみ合いおよび周辺のブロック４２ｂと環状はり６６とのかみ合いによって制止されるのである。更にまた、ブロック４２および保持ブロック８４の組立ておよび取外しをできるだけ容易にするため、それらの寸法を所望に応じて適宜に加減することもできる。
【００２２】
上記のごとく、本発明のコリウム防護用アセンブリ３２は、サプレッションプール４８から水溜め３６内に導かれた水５０によってブロック４２およびコリウム３０を効果的に冷却することを可能にする改良された構成を有している。こうして生じた蒸気５０ａは流路６２を通って上方に流れ、そして格納容器１２内に放出される。コリウム３０を閉込めるために必要なブロック層４０の数は、個々の設計目的に合わせて選定することができる。すなわち、摩耗、融解または蒸発のために上部のブロック層のアブレーションが起こった場合でも、中間および下部のブロック層は健全な状態を維持してコリウム３０が格納容器の床１６に到達するのを防止し得るようにすればよいのである。水溜め３６は、コリウム放出事故に際してサプレッションプール４８から導かれる水５０によってブロック４２を効果的に冷却するために役立つと共に、原子炉プラント１０の定常運転に際して通例漏れ出る水を集めるための空間としても役立つ。こうして漏れ出た水は、定常運転中に所望に応じて排水ポンプ５６により除去される。水溜め３６はまた、原子炉プラント１０の寿命期間中におけるライナ１２ａの検査をも可能にする。支持格子板３４の下方のライナ１２ａは、流路６２を通して挿入された適当な計器またはカメラによって検査することができる。あるいはまた、保守のための運転停止時にブロック４２を取外し、それにより支持格子板３４を通してそれの下方のライナ１２ａを検査することもできる。ブロック４２、環状はり６６および遮蔽壁６０は格納容器の側壁１８をコリウム３０による浸食から保護し、ひいては圧力容器支持用のペデスタル６４を保護すると共に、環状はり６６は保守用のプラットホーム７０を安定に支持する。好適な実施の態様に従えば、ブロック４２はコリウム３０による加熱または蒸発を受けた場合に非凝縮性のガス、水素または二酸化炭素をできるだけ放出しないような材料から製造される。たとえば、石灰岩骨材を含むコンクリートから放出された二酸化炭素のために起こる格納容器１２内の圧力上昇を抑制するため、石灰岩骨材を含むコンクリートよりも玄武岩骨材を含むコンクリートを使用することが好ましい。ブロック４２同士は継目にモルタルやその他の充填材を使用することなく単に接触した状態で結合されているから、保守のための運転停止に際して修理や交換のために必要ならばそれらを容易に取外すことができる。
【００２３】
以上、本発明の好適な実施の態様を記載したが、上記の説明に基づけばその他の変更態様も可能であることは当業者にとって自明であろう。それ故、本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、前記特許請求の範囲はかかる変更態様の全てをも包括するものと解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一態様に基づくコリウム防護用アセンブリを含む典型的な原子炉プラントの部分断面概略立面図である。
【図２】図１に示されたコリウム防護用アセンブリの保護ブロックの一部分を示す、線２−２に関する平面図である。
【図３】図２に示されたコリウム防護用アセンブリの一部分を示す、線３−３に関する断面立面図である。
【図４】図１に示されたコリウム防護用アセンブリの外周に隣接した部分および格納容器の床を示す部分切欠き斜視図である。
【符号の説明】
１０  原子炉プラント
１２  格納容器
１２ａ  ライナ
１２ｂ  コンクリートシェル
１４  原子炉圧力容器
１６  床
１８  側壁
２０  下部ドライウェル
２２  炉心
３０  コリウム
３２  コリウム防護用アセンブリ
３４  支持格子板
３６  水溜め
３８  Ｉビーム
４０  ブロック層
４２  ブロック
４２ａ  中心ブロック
４２ｂ  周辺のブロック
４４  弁
４６  導管
４８  サプレッションプール
５０  水
５２  継目
５４  開口
５６  排水ポンプ
５８  導管
６０  遮蔽壁
６２  環状の流路
６４  ペデスタル
６６  環状はり
６８  コンクリート
７０  プラットホーム
７８  上部フランジ
８０  下部フランジ
８２  支持ブロック
【図１】
0003554001.tif 000002
【図２】
0003554001.tif 000003
【図３】
0003554001.tif 000004
【図４】
0003554001.tif 000005