(57)【要約】【課題】炉心溶融物によるコアキャッチャの耐熱材の溶融侵食を制御し、原子炉の重大事故を防止する。【解決手段】ペデスタル床とペデスタル側壁と、炉心が溶融した際に生成される炉心溶融物を受け止め、保持する冷却面を有する炉心溶融物保持部と、前記ペデスタル側壁を横架して前記炉心溶融物保持部と原子炉圧力容器との間に設けられて前記空間を上下に区画する耐熱床と前記耐熱床において前記炉心溶融物保持部方向に延伸したガイド筒とを有し第１の耐熱材から構成される耐熱性の炉心溶融物ガイド部と、前記炉心溶融物収集部の前記ガイド筒と前記炉心溶融物保持部との間に前記ガイド筒に当接して設けられ、かつ前記ガイド筒よりも径大の第２の耐熱材から構成される第１の浸食抑制部と、前記炉心溶融物保持部の冷却面に敷設され第３の耐熱材から構成される第２の浸食抑制部と、を備えた原子炉の安全装置のための炉心溶融物冷却構造が提供される。【選択図】  図１（ａ）
2011163829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心を内蔵する原子炉圧力容器を収納する空間の下方に設けられたペデスタル床と、
前記ペデスタル床に対して実質的に鉛直に設けられ、前記原子炉圧力容器の側面を囲繞
するペデスタル側壁と、
前記ペデスタル床に設けられ、前記炉心が溶融した際に生成される炉心溶融物を受け止
めて保持する冷却面を有する炉心溶融物保持部と、
前記ペデスタル側壁を横架して前記炉心溶融物保持部と前記原子炉圧力容器との間に設
けられて前記空間を上下に区画する第１の耐熱材からなる耐熱床と、前記耐熱床において
前記炉心溶融物保持部方向に延伸し、第１の耐熱材からなるガイド筒とを有する炉心溶融
物ガイド部と、
前記炉心溶融物ガイド部の前記ガイド筒と前記炉心溶融物保持部との間に前記ガイド筒
に当接して設けられ、かつ前記ガイド筒よりも大きな径を有する柱状の第２の耐熱材から
なる第１の浸食抑制部と、
前記炉心溶融物保持部の冷却面の表面が第３の耐熱材から構成される第２の浸食抑制部
と、
を備えた炉心溶融物冷却構造。
【請求項２】
前記第１の耐熱材が前記第２の耐熱材および前記第３の耐熱材よりも融点が高いことを
特徴とする請求項１記載の炉心溶融物冷却構造。
【請求項３】
前記炉心溶融物ガイド部が傾斜面を有することにより、原子炉格納容器内の機器及び弁
からの漏えい水を収集し、前記ガイド筒が漏えい水検知機の漏えい水収集溝であることを
特徴とする請求項１記載の炉心溶融物冷却構造。
【請求項４】
炉心溶融物を保持する前記冷却面と前記冷却面を下方から冷却するように設けられた水
チャンネルを有し、前記水チャンネルの開口部が前記冷却面の存在する空間に開放されて
いる炉心溶融物保持部において、前記冷却面が第１の耐熱材から構成され、さらに、前記
第１の耐熱材上に第２の耐熱材と第３の耐熱材が敷設されていることを特徴とする炉心溶
融物冷却構造。
【請求項５】
前記第１の耐熱材が炉心溶融物の生成直後の温度よりも高い融点を有する材料であるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の炉心溶融物冷却構造。
【請求項６】
前記第２の耐熱材が炉心溶融物の生成直後の温度よりも低い融点を有する材料であるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の炉心溶融物冷却構造。
【請求項７】
前記耐熱床が第１の耐熱材を設ける箇所と第１の耐熱材を設けない箇所を１又は２以上
有し、第１の耐熱材を設けない箇所の下側に第２の耐熱材を設置することを特徴とする炉
心溶融物冷却構造。
【請求項８】
前記第２の耐熱材および第３の耐熱材として金属酸化物を使用し、前記第２の耐熱材の
標準生成自由エネルギーが前記第３の耐熱材の標準生成自由エネルギーよりも、高いこと
を特徴とする請求項１乃至７に記載の炉心溶融物冷却構造。
【請求項９】
前記第１の耐熱材を設けない各箇所の面積が前記第２の耐熱材の水平方向の断面積より
も小さいことを特徴とする請求項７記載の炉心溶融物冷却構造。
【請求項１０】
炉心を内蔵する原子炉圧力容器を収納する空間の下方に設けられたペデスタル床と、
前記ペデスタル床に設けられ、前記原子炉圧力容器の側面を囲繞するペデスタル側壁と
、
前記ペデスタル床に設けられ、前記炉心が溶融した際に生成される炉心溶融物を受け止め
て保持する冷却面を有する炉心溶融物保持部と、
前記ペデスタル側壁を横架して前記炉心溶融物保持部と前記原子炉圧力容器との間に設
けられて前記空間を上下に区画する第１の耐熱材からなる耐熱床と、
前記炉心溶融物保持部の冷却面に敷設される第２の耐熱材からなる浸食抑制部と、
を備え、
前記耐熱床において、第１の耐熱材の厚さが周囲と比較して薄い落下口を複数設け、前
記複数の落下口が前記耐熱床全体に分散して設けられていること、
を特徴とする炉心溶融物冷却構造。
【請求項１１】
前記耐熱床において、第１の耐熱材の融点よりも低い融点を有する第４の耐熱材により
覆われた落下口を複数設け、かつ、前記第１の耐熱材の融点が、原子炉圧力容器から排出
された直後の炉心溶融物の温度よりも高く、かつ前記複数の落下口が前記耐熱床全体に分
散して設けられていること、
を特徴とする請求項１０記載の炉心溶融物冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の安全装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷却型原子炉では、原子炉圧力容器内への給水の停止や、原子炉圧力容器に接続され
た配管破断等により冷却水が喪失すると、原子炉水位が低下し炉心が露出して冷却が不十
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、非常用炉心冷却系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。しかし、通常は想定し難いが、万が一
、つまり極めて低い確率で、非常用炉心冷却装置が作動せず、かつ、その他の炉心への注
水装置も利用できない事態をも想定し、安全対策をさらに二重・三重に付加することは、
今後原子力エネルギーを利用した発電システムのさらなる普及を推進する上で、安全性確
保の点から極めて重要である。このような、想定上の非常事態では、原子炉水位の低下に
より炉心の十分な冷却が行われなくなり、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、最悪のケースとして、最終的に炉心溶融に至ることまで想定しておく
必要がある。
【０００３】
このような事態を想定する場合、高温の炉心溶融物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底部を溶融貫通して、原子炉格納容器内の床上に落下する。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。発生した非凝縮性ガスは原子炉格納容器内の圧力を高め、原子炉
格納容器の破損に至らしめる可能性があり、また、コンクリートの溶融浸食により原子炉
格納容器壁を破損させ、格納容器構造強度を低下させる可能性がある。このような万が一
の最悪の場合を想定すると、炉心溶融物とコンクリートの反応が継続することにより原子
炉格納容器の床が破損し、さらに炉心溶融物が地中にまで達する様な事態に至り、この破
損した格納容器内の放射性物質が外部環境に放出する恐れがあることも考慮しなければな
らない。
【０００４】
この炉心溶融物とコンクリートの反応を抑制するためには、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15
00 K以下）に冷却するか、または炉心溶融物とコンクリートが直接接触しないようにする
必要があり、炉心溶融物が落下するという最悪の場合に備えて、様々な対策が提案されて
いる。代表的な対策設備としては、コアキャッチャが挙げられる。これは、落下した炉心
溶融物をうけとめて、水冷手段と組み合わせて炉心溶融物の冷却を図るものである。
【０００５】
まず、図５、図６、図７を用いて、従来の炉心溶融物冷却装置の基本的な構成について
説明する。
【０００６】
図５は原子炉格納容器内の全体を模式的に表す図である。図５において、原子炉格納容
器２に格納された原子炉圧力容器１の下部のペデスタル床２１上に、ペデスタル側壁２２
に横架されて、炉心溶融物冷却装置１０が設置されている。原子炉圧力容器内で炉心３が
溶融した場合、高温の炉心溶融物が原子炉圧力容器下部を溶融し、突破することにより、
下部ドライウェル７を通過して、炉心溶融物冷却装置１０へ到達する。そこで炉心溶融物
は保持され、かつ冷却されるため、原子炉格納容器２のペデスタル床２１を浸食するにま
で至らない。すなわち、万が一炉心溶融物が原子炉圧力容器１の外へ流れ出たとしても、
炉心溶融物冷却装置１０により、原子炉格納容器２の外まで溶融して外部に流れ出ること
はない、つまり炉心溶融物とコンクリートの反応が継続することによる原子炉格納容器の
床の破損を防止し、さらに炉心溶融物が地中にまで達する様な事態を阻止するとされてい
る。
【０００７】
図６に、炉心溶融物冷却装置１０の拡大図を示す。炉心溶融物冷却装置１０は、ペデス
タル床２１上に設置され中央の給水容器１４、給水容器１４に接続された注水配管９、１
８、給水容器１４に接続して放射状に設けられた水チャンネル１１１（図７（ａ））から
なる水チャンネル集合体１３１（図７（ｂ））から構成される。図７においては、水チャ
ンネル集合体１３１は、給水容器１４と連通した冷却流路１５を有し、冷却流路１５の上
面側は耐熱材１２で構成されている。水チャンネル１１１の給水容器１４に接続された端
部には下部入口部１５ｂが、他端には上部出口部１５ａが設けられている。円筒の給水容
器１４には、図５の水槽５からの水を給水する注水配管９がさらにつながっている。各矢
印は炉心溶融物冷却装置１０における水の流れを示している。炉心溶融物１３は給水容器
１４の真上を中心に、水チャンネル集合体１３１（図７（ｂ））の上の耐熱材１２の上に
堆積する。
【０００８】
水チャンネル集合体１３１の構成について図７を用いて説明する。図７（ａ）は、水チ
ャンネル集合体１３１を構成する水チャンネル１１１の概要を示す斜視図、図７（ｂ）は
水チャンネル集合体１３１の上面図である。水チャンネル１１１は、中空の箱で構成され
た冷却流路１５と、水チャンネル１１１上面側を構成する耐熱材１２から構成されている
。
【０００９】
水チャンネル集合体１３１は、複数の水チャンネル１１１を図７（ｂ）に示すように、
給水容器１４を中心にして、放射状に並べて配置して構成される。
【００１０】
逆円錐形状をした水チャンネル集合体１３１の上部表面に耐熱材１２（図６）を設置し
、上部表面全面と給水容器上面全面を覆うようにする。給水容器１４への初期の給水は、
炉心溶融物冷却装置１０より上方に水面をもつプール水を重力落下させることにより注水
配管９を介して行われる。初期注水終了後は、炉心溶融物冷却装置１０へ溢水した水が、
冷却流路内の沸騰で生じる自然循環により給水容器１４に再度供給される。
【００１１】
炉心溶融物が水プール内に落下した場合には水蒸気爆発が生じる可能性があり、これを
回避するために、炉心溶融物落下前には炉心溶融物冷却装置１０に注水は行われない。炉
心溶融物が炉心溶融物冷却装置１０に落下し、雰囲気温度の上昇及び炉心溶融物からの輻
射熱によって注水弁が開放し、水槽の冷却水が重力落下により炉心溶融物冷却装置１０に
供給される。炉心溶融物１３の冷却により生じた蒸気は、図５の原子炉格納容器２上部の
冷却器６(静的格納容器冷却設備やドライウェルクーラーなど)で凝縮され、凝縮水は水槽
に戻るようになっており、水が自然循環することにより炉心溶融物１３の冷却が継続され
る構成となっている。
【００１２】
前述したコアキャッチャのように、炉心溶融物を底面から冷却するという方法がいくつ
か提案されている。まず、原子炉圧力容器とコアキャッチャの間に、ペデスタル側壁を横
架した漏水検知床を設けることで、原子炉圧力容器で漏水が発生すると漏水検知床が漏水
を受け止めて検知し、炉心溶融事故時は炉心溶融物が漏水検知床を溶融貫通してコアキャ
ッチャに落下するように提案されている（特許文献１）。また、伝熱面に傾斜をつけ炉心
デブリの表面とその表面が固化した皮膜状の固形物質の間に発生したボイドを速やかに放
射状に配置された冷却流路から排出するように提案されたものもある（特許文献４）。さ
らに、原子炉圧力容器下方の格納容器床下の空間に、鉛直方向に格子状に仕切られた集合
体を敷設し、集合体の各空間には予め冷却水がプール水として保持され、さらに格納容器
床には、床材融点よりも低い温度で溶融する物質を充填した溶融物落下流路が設けられ、
炉心溶融物を確実に冷却するとともに，水蒸気爆発によるリスクを回避可能としている（
特許文献２）。さらに、原子炉圧力容器支持ペデスタルに支持される下部ドライウェルと
ホッパを備え、ホッパは炉心溶融物が飛散しないように受け止めて下方へ案内し、下部ド
ライウェルの床面には、このホッパから落下してくる炉心溶融物を保持するためのコアキ
ャッチャを備え、下部ドライウェルの側壁面および床面とコアキャッチャの側面および底
面が冷却水により冷却されることにより、原子炉格納容器の過度な温度上昇を長期にわた
って防止し、かつ炉心溶融物による活性な反応を防止する（特許文献３）。一方、原子炉
圧力容器の下方に複数の水チャンネルを設け、および、水チャンネルの上面に取り付けら
れた耐熱材を備えたコアキャッチャを設置することによって、床面積を広くすることなく
炉心溶融物の冷却効率を向上させている（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−１４５１３５号公報  原子炉格納容器及び漏水検知床
【特許文献２】特開２００９−５２９５１号公報  炉心溶融物冷却装置および原子炉格納容器
【特許文献３】特開２００８−２４１６５７号公報  原子炉格納容器
【特許文献４】特開２００７−２２５３５６号公報  コアキャッチャおよびその製造方法、並びに原子炉格納容器およびその改造方法
【特許文献５】特開２００７−２３２５２９号公報  炉心溶融物冷却装置、原子炉格納容器および炉心溶融物冷却装置の設置方法
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記の公知技術では、高温の炉心溶融物をコアキャッチャ表面に敷設された耐熱材で受
け止め、この耐熱材が熱障壁となってコアキャッチャの水チャンネル集合体壁面への熱流
束を緩和し、冷却チャンネルである水チャンネル集合体の熱的破損を防止している。圧力
容器から落下する炉心溶融物の温度は2400〜3000Kに達すると推測され、一方で耐熱材と
して候補に上げられている酸化物系セラミクス（アルミナ、ジルコニア）の融点は2300〜
2500K程度である。従って、炉心溶融物落下後、耐熱材は溶融侵食されると予測され、そ
の侵食厚さを見込んでコアキャッチャ上への敷設厚さが決められる。特に、圧力容器から
落下した炉心溶融物のジェットが直接当たる箇所では溶融侵食深さが大きくなると予測さ
れる。従って、圧力容器からの炉心溶融物落下位置を特定できない場合には、コアキャッ
チャの全面に亘って、炉心溶融物ジェットによる溶融侵食深さを見込んだ厚さの耐熱材を
敷設する必要がある。また、コアキャッチャで炉心溶融物を保持しても、水蒸気爆発のお
それがあるため、コアキャッチャ上の炉心溶融物に直接、水と接触させて冷却することは
できず、原子炉格納容器内を長時間にわたり高温に曝すこととなる。
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、炉心溶融物のジェットイン
ピンジメントによる耐熱材の溶融侵食を制御し、炉心溶融物がコアキャッチャに保持され
冷却される炉心溶融物冷却構造を提供し、併せて炉心溶融物とコンクリートの反応の継続
による原子炉の重大事故を防止する、すなわち、炉心溶融物とコンクリートの反応の継続
により原子炉格納容器の床が破損し、さらに炉心溶融物が地中にまで達する様な事態を未
然に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
すなわち、本発明によれば、炉心を内蔵する原子炉圧力容器を収納する空間の下方に設
けられたペデスタル床と、前記ペデスタル床に実質的に鉛直に設けられ、前記原子炉圧力
容器の側面を囲繞するペデスタル側壁と、前記ペデスタル床に設けられ、前記炉心が溶融
した際に生成される炉心溶融物を受け止め、保持する冷却面を有する炉心溶融物保持部と
、前記ペデスタル側壁を横架して前記炉心溶融物保持部と前記原子炉圧力容器との間に設
けられて前記空間を上下に区画する耐熱床と前記耐熱床において前記炉心溶融物保持部方
向に延伸したガイド筒とを有し第１の耐熱材から構成される炉心溶融物ガイド部と、前記
炉心溶融物ガイド部の前記ガイド筒と前記炉心溶融物保持部との間に前記ガイド筒に当接
して設けられ、かつ前記ガイド筒よりも大きな径を有し第２の耐熱材から構成される第１
の浸食抑制部と、前記炉心溶融物保持部の冷却面に敷設され第３の耐熱材から構成される
第２の浸食抑制部と、を備えた炉心溶融物冷却構造が提供される。
【００１７】
また、炉心を内蔵する原子炉圧力容器を収納する空間の下方に設けられたペデスタル床
と、前記ペデスタル床に設けられ、前記原子炉圧力容器の側面を囲繞するペデスタル側壁
と、前記ペデスタル床に設けられ、前記炉心が溶融した際に生成される炉心溶融物を受け
止めて保持する冷却面を有する炉心溶融物保持部と、前記ペデスタル側壁を横架して前記
炉心溶融物保持部と前記原子炉圧力容器との間に設けられて前記空間を上下に区画する第
１の耐熱材からなる耐熱床と、前記炉心溶融物保持部の冷却面に敷設される第２の耐熱材
からなる浸食抑制部とを備え、前記耐熱床において、第１の耐熱材の厚さが周囲と比較し
て薄い落下口を複数設け、前記複数の落下口が前記耐熱床全体に分散して設けられている
炉心溶融物冷却構造が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の炉心溶融物冷却構造によれば、高温で液状の炉心溶融物は、前記ペデスタル側
壁を横架して炉心溶融物保持部と原子炉圧力容器との間に設けられて前記空間を上下に区
画する耐熱床と前記耐熱床において前記炉心溶融物保持部方向に延伸したガイド筒とを有
し第１の耐熱材から構成される耐熱性の炉心溶融物ガイド部に落下する。さらに前記炉心
溶融物は、ガイド筒に導かれた後に、前記炉心溶融物ガイド部の前記ガイド筒と前記炉心
溶融物保持部との間に前記ガイド筒に当接して設けられ、かつ前記ガイド筒よりも大きな
径を有し第２の耐熱材から構成される柱状の第１の浸食抑制部を溶融するため除熱される
。前記炉心溶融物は除熱された後に、前記炉心溶融物保持部の冷却面に敷設され第３の耐
熱材から構成される第２の浸食抑制部に達して、冷却されるため、前記炉心溶融物により
受ける炉心溶融物保持部の浸食を抑制または阻止することができる。その結果、前記炉心
溶融物とペデスタル床を構成するコンクリートが反応することによる原子炉格納容器の床
の破損を防止し、さらに炉心溶融物が地中にまで達する様な事態を未然に防止することが
できる。
【００１９】
また、本発明の他の炉心溶融物冷却構造によれば、ペデスタル床に実質的に鉛直に設け
られ、前記原子炉圧力容器の側面を囲繞するペデスタル側壁ペデスタル側壁を横架して前
記炉心溶融物保持部と前記原子炉圧力容器との間に設けられて前記空間を上下に区画する
第１の耐熱材からなる耐熱床と、前記ペデスタル床に設けられ、前記炉心が溶融した際に
生成される炉心溶融物を受け止めて保持する冷却面を有する炉心溶融物保持部と、前記前
記炉心溶融物保持部の冷却面に敷設される第２の耐熱材からなる浸食抑制部とを備える。
さらに、前記耐熱床において、第１の耐熱材の厚さが周囲と比較して薄い落下口を複数設
け、前記複数の落下口が前記耐熱床全体に分散して設けられるため、前記炉心溶融物が炉
心溶融物保持部において分散して保持される。これにより、炉心溶融物は、より効率的か
つ速やかに冷却され、前記炉心溶融物により受ける炉心溶融物保持部の浸食を抑制または
阻止することができる。その結果、前記炉心溶融物とペデスタル床を構成するコンクリー
トが反応することによる原子炉格納容器の床の破損を防止し、さらに炉心溶融物が地中に
まで達する様な事態を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１（ａ）】原子炉格納容器内の原子炉圧力容器及び実施例1に係る炉心溶融物冷却構造の配置を表す概略図
【図１（ｂ）】炉心溶融物が炉心溶融物ガイド部（耐熱床３２およびガイド筒３３）に保持された状態を表す想定図
【図１（ｃ）】炉心溶融物が第１の浸食抑制部を融解し下方へ流れる状態を表す想定図
【図１（ｄ）】炉心溶融物が炉心溶融物保持装置（コアキャッチャ）により保持された状態を表す想定図
【図２】実施例１に係る第１の耐熱材および第２の耐熱材の配置を示す概略図
【図３】実施例２に係る炉心溶融物冷却構造および原子炉圧力容器の配置を表す模式図
【図４】実施例２に係る炉心溶融物冷却構造の耐熱床の平面図
【図５】従来例に係る原子炉格納容器全体の構造を表す図
【図６】従来例に係るコアキャッチャの断面を表す図
【図７】従来例に係る水チャンネルの構造を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一あるいは
同等の部分には同一の符号を付している。図面は模式的なものであり、各部分の形状・サ
イズの相互の関係や比率などは現実のものとは異なる場合がある。また、図面の相互間に
おいても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００２２】
また、以下の実施例の説明においては、炉心溶融物保持部をコアキャッチャと記載する
。
【００２３】
（実施例１）
図１および図２を用いて実施例１を説明する。  
図１（ａ）は、本実施例に係る炉心溶融物冷却構造と原子炉圧力容器の位置関係を示す
概略図である。原子炉圧力容器１の下に本実施例による炉心溶融物冷却構造を構成する炉
心溶融物ガイド部（耐熱床とガイド筒）がペデスタル側壁２２に横架して設けられ、さら
に本実施例による炉心溶融物冷却構造を構成する炉心溶融物保持部１０、すなわちコアキ
ャッチャ１０がペデスタル床２１上に設けられている。本実施例では、炉心溶融物ガイド
部はさらに耐熱床３２とガイド筒３３からなり、さらにガイド筒３３は前記コアキャッチ
ャ１０の方向、つまり下方に延伸している。また耐熱床３２もガイド筒３３の内壁も第１
の耐熱材から構成されている。コアキャッチャ１０としては、図６に示す従来例と同じ構
造のものを採用している。本実施例１は、炉心溶融物がコアキャッチャ１０の冷却面１２
（詳しくは図６参照）に向かって落下し、コアキャッチャ１０の冷却面１２に到達する前
に、炉心溶融物を特定箇所４０へ導いて、ガイド筒３３の下面に当接し、ガイド筒３３よ
りも大きな径を有する柱状の第２の耐熱材からなる第１の浸食抑制部分３０をコアキャッ
チャ１０の中心部に設ける。さらに、コアキャッチャ１０の冷却面１２上に、冷却面１２
を覆うように第３の耐熱材からなる第２の浸食抑制部３１を有している。これにより、炉
心溶融物をこの第２の耐熱材に接触・溶融させることにより、炉心溶融物１３を除熱しつ
つ、コアキャッチャ１０上に導くことにより炉心溶融物のジェットインピンジメントによ
るコアキャッチャ１０の破損を防止するものである。ここで、炉心溶融物ガイド部（耐熱
床３２およびガイド筒３３）の全体の構造は、強度的な面では、例えばＮｉ基の耐熱合金
などから全体の骨組みが構成されるため、高温で重量のある炉心溶融物を一定時間内受け
止めるだけの耐熱性と機械的強度を有している。また、ガイド筒３３の内壁は第１の耐熱
材で覆われている。本実施例においては、耐熱床３２は、炉心溶融物を特定箇所４０に導
くような傾斜面を有し、この傾斜面上には高温で液状の炉心溶融物１３（図１（ｂ）〜（
ｄ））を受け止めて特定個所４０に炉心溶融物１３を流し込むのに耐えうる第１の耐熱材
が敷設されている。また、ガイド筒３３の内壁にも、第１の耐熱材が敷設されている。本
実施例では、傾斜面は全体として逆円錐形としてあり、中央に、例えば円筒形のガイド筒
３３を有し、傾斜面上に落ちた漏水なども含め液状のものを特定個所４０に導く構造とな
っている。後述する変形例１では、耐熱床３２は図示しない漏水検知センサをも特定個所
４０において備えることができ、このセンサによって耐熱床３２が漏水を受け止めたこと
を検知することもできる。ガイド筒３３の下方には、コアキャッチャ１０が配置されるが
、コアキャッチャ１０とガイド筒３３の間には、第１の浸食抑制部３０として第２の耐熱
材がコアキャッチャ中心部から上方に向けて円柱状に設けられ、その直径もガイド筒３３
の直径よりも大きく、ガイド筒３３の底を完全に塞ぐ構造となっている。
【００２４】
次に、万が一、つまり極めて低い確率であるが、非常用炉心冷却装置が作動せず、かつ
、その他の炉心への注水装置も利用できない事態を想定した場合、炉心３が加熱されて、
炉心３が溶融する事態の発生が予想される。このような非常事態が起こった場合、炉心３
が加熱されて炉心溶融物１３となるが、この炉心溶融物１３が原子炉圧力容器１の底部か
ら流れ出してコアキャッチャ１０に到達するまでの想定図を図１（ｂ）〜（ｄ）に示す。
炉心３の溶融が想定される場合、溶融した炉心３は、液状の炉心溶融物１３となって、原
子炉圧力容器１の底部を溶融し、ペデスタル床２２に向かって下方に落下する。下方に落
下した炉心溶融物１３は炉心溶融物冷却構造の耐熱床３２に到達する。本実施例において
耐熱床３２が傾斜面となっていることにより、炉心溶融物１３は、この傾斜面を下に流れ
て、ガイド筒３３へと導かれる（図１（ｂ））。さらに図１（ｃ）に示すように、炉心溶
融物１３はガイド筒３３の直下に配置された柱状の第２の耐熱材（第１の浸食抑制部３０
）を溶融しつつ、コアキャッチャ１０の水チャンネル集合体１３１（図７（ｂ））の冷却
面１２上の第３の耐熱材で形成された床（第２の浸食抑制部３１）に到達する。第１の浸
食抑制部を構成する柱状の第２の耐熱材は、第１の耐熱材よりも融点が低いため炉心溶融
物１３に接触して溶融され、浸食される。このため、炉心溶融物１３がガイド筒３３の底
から、第１の浸食抑制部を構成する第２の耐熱材と接触し、この円柱状に設置された第２
の耐熱材を溶かすことにより除熱され、コアキャッチャ１０へ向かう。そして、図１（ｄ
）に示すように、コアキャッチャ１０へ到達した炉心溶融物は、コアキャッチャ１０に敷
設された第３の耐熱材の上に保持される。コアキャッチャ１０上の第３の耐熱材の下には
、より高融点の第１の耐熱材が、敷設されている。上述のように、炉心溶融物１３は第２
の耐熱材を溶かすことで、コアキャッチャ１０へ到達する前にある程度除熱され、そのた
め、コアキャッチャ１０の表面の２重に敷設された第３および第１の耐熱材を浸食するこ
とはなく、又は浸食することがあってもその程度は小さい。炉心溶融物１３はコアキャッ
チャ１０の水チャンネル集合体１３１（図７（ｂ）参照）上で前述の様に２重の耐熱材を
介して保持される。第２の耐熱材を溶かすことにより、ある程度除熱されても、炉心溶融
物１３は依然として高温状態にある。その放熱により、図示しないサプレッションプール
に設置された溶融弁が開放状態となり、コアキャッチャ１０の水チャンネル集合体１３１
に冷却水が供給され、冷却水の自然循環により炉心溶融物１３は冷却される。さらに、コ
アキャッチャ１０への注水が進み、炉心溶融物１３の上に溢水すれば、上部に形成された
水プールからも炉心溶融物１３は急速に冷却される。
【００２５】
ここで第１の耐熱材は、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などから構成され、2800
℃程度の融点を有しているので、一定時間内であれば、炉心溶融物１３により浸食されて
もその程度は小さい。また、第1および第2の浸食阻止部を構成する耐熱材として、ＭｇＯ
よりも融点の低いアルミナなどが使用される。
【００２６】
以上、本発明に係る実施例１の炉心溶融物冷却構造によれば、炉心溶融物１３とペデス
タル床などを構成するコンクリートの反応が継続することによる原子炉格納容器の床の破
損を防止し、さらに炉心溶融物が地中にまで達する様な事態を確実に防止できる。
【００２７】
変形例１として、耐熱床３２に漏水検知機能を付加することもできる。例えば、耐熱床
３２およびガイド筒３３は、漏水を収集することもできるので、原子炉圧力容器１や原子
炉圧力容器１に接続された配管で漏水が発生した場合、落下してきた漏水を受け止めて検
知する。この際、ガイド筒３３に漏水を導く構造となっているため、平坦な床に敷設され
た漏水検知よりも感度が高い。なお、変形例１の漏水検知センサには、従来使用されてい
るものの適用を想定しており、例えば絶縁体上に電極対を設けて構成したセンサを用いる
。このような構成のセンサでは、水によって電極対が導通されると電流値が大きく変動す
るため、電流値を監視することで漏水を検知することができる。このように、耐熱床３２
により原子炉圧力容器１や配管で発生した漏水を検知することが可能である。耐熱床３２
の表面には第１の耐熱材が設置されるが、酸化マグネシウムが漏水や大気中の水分と反応
することを防止するため、第１の耐熱材の上に、さらに耐食性のあるステンレス材を設け
てもよい。ステンレス材は、万が一、炉心溶融のような重大事故が起こった場合は、炉心
溶融物１３により溶かされるが、ステンレス材の下の第１の耐熱材により、炉心溶融物は
、耐熱床３２の斜面上の第１の耐熱材上を滑るように流れ落ちて、ガイド筒３３に導かれ
、そこから第２の耐熱材を溶融しながら、コアキャッチャ上の水チャンネル集合体１３１
上の第３の耐熱材（表面側）／第１の耐熱材で受け止められることになる。前述のように
、水チャンネル集合体１３１上の第２の耐熱材（表面側）／第１の耐熱材は冷却されてい
るので、炉心溶融物１３により容易に浸食されることはない。これにより、炉心が溶融す
るといった究極の非常事態がおこらない限り、漏水検知器の集水機能を長期に渡り維持で
き、漏水という原子炉の非常事態にもつながるトラブルを長期に渡り高感度に検出し、原
子炉の非常事態を未然に防止する。
【００２８】
次に、本実施例の変形例２および変形例３について、図２を用いて以下説明する。図２
は、変形例２の耐熱床（傾斜面）の部分的断面図を示す。変形例２においては、傾斜面と
なっている耐熱床３２の表面は、第１の耐熱材が敷設される箇所と敷設されない箇所すな
わち炉心溶融物落下口３５を有し、炉心溶融物落下口３５の直下には、第１の浸食抑制部
すなわち第２の耐熱材３０が厚く柱状に敷設され、耐熱床３２の表面に第１の耐熱材が敷
設されている箇所の直下のコアキャッチャ上には第３の耐熱材がより薄く設置される。こ
のため、炉心溶融物１３は、炉心溶融物落下口３５を通して、コアキャッチャ上へ分散し
て落下し、コアキャッチャに分散して保持されるため、より速やかに効率よく冷却される
。変形例３では、炉心溶融物１３の一部は、前記の耐熱床３２の第１の耐熱材が敷設され
ない箇所すなわち、炉心溶融物落下口３５を通過して、その直下の第２の耐熱材を溶融し
ながら、この溶融により除熱されつつ、コアキャッチャ１０上へ分散して移動するため、
コアキャッチャ１０の炉心溶融物１３を保持する冷却面の浸食を抑制すると同時に、炉心
溶融物がコアキャッチャ１０上でより効率よく速やかに冷却される。
【００２９】
以上、本発明に係る炉心溶融物冷却構造を原子炉圧力容器１とコアキャッチャ１０の間
に設置することで、炉心溶融物１３がコアキャッチャ１０上に到達する前に、ある程度除
熱され、炉心溶融物１３を保持するコアキャッチャの冷却面の浸食が抑制されるため、炉
心溶融物１３のジェットインピンジメントによりコアキャッチャ１０が破損することを防
止することができる。そして、炉心溶融物１３とコンクリートの反応が継続することによ
る原子炉格納容器の床の破損を防止し、さらに炉心溶融物１３が地中にまで達する様な事
態を確実に防止できる。
【００３０】
（実施例２）
図３および図４を用いて、実施例２を説明する。図３は、実施例２の炉心溶融物冷却構
造の全体を表す模式図である。炉心を内蔵する原子炉圧力容器１の下部にコアキャッチャ
１０が配置されているが、原子炉圧力容器１とコアキャッチャ１０との間に、耐熱床４３
が設置される。耐熱床４３上には、第１の耐熱材が部分的に厚く、または部分的に薄く敷
設される。実施例２では、第１の浸食抑制部は無く、第２の浸食抑制部のみ（以下、単に
「浸食抑制部４５」と記載）が、コアキャッチャ１０の冷却面１２上に敷設される。耐熱
床４３上の第１の耐熱材は、例えば、図４に示すように敷設される。すなわち、図４に示
すように第１の耐熱材が敷設されていない落下口４４が、複数分散して設けられている。
耐熱床４３に落下してきた図示しない炉心溶融物１３は、落下口４４を通過して、コアキ
ャッチャ１０上の浸食抑制部４５上に分散して落下し、保持される。落下口４４は耐熱床
４３全体にある程度均一に分散されて配置されているため、炉心溶融物１３はコアキャッ
チャ１０上へ分散して落下し、保持される。コアキャッチャ１０上で分散された炉心溶融
物１３は、コアキャッチャ１０上でより効率的に冷却されるため、より速やかに冷却され
る。
【００３１】
落下口４４の部分には、第１の耐熱材の厚さをより薄く敷設してもよい。この場合、落
下口４４は、第１の耐熱材の厚さが薄いため、炉心溶融物１３が落下口４４に到達すると
、その炉心溶融物１３の重さ、または高い温度により、落下口４４上の炉心溶融物１３は
薄く敷設された第１の耐熱材を破壊し、コアキャッチャ１０へと落下する。
【００３２】
また、落下口４４の部分には第１の耐熱材よりも融点が低い第４の耐熱材を敷設しても
よい。第４の耐熱材として、例えばアルミナなどが用いられる。また、前記第２の耐熱材
および第３の耐熱材として金属酸化物を使用し、前記第２の耐熱材の標準生成自由エネル
ギーが前記第３の耐熱材の標準生成自由エネルギーよりも高いこと、すなわち、前記第２
の耐熱材の融解熱が前記第３の耐熱材の融解熱よりも高いことが望ましい。
【００３３】
さらに、落下口４４の直下には、例えば、第２の耐熱材からなる柱状の第１の浸食抑制
部を設けてもよい。これにより、コアキャッチャ１０の炉心溶融物１３による浸食が一層
抑制され、また炉心溶融物１３が第２の耐熱材からなる柱状の第１の浸食抑制部を溶融す
ることによって除熱する。
【００３４】
以上の説明に置いて、第１の耐熱材としてステンレス鋼（ＳＵＳ）で被覆した酸化マグ
ネシウムまたはジルコニアなどを用いる。第２の耐熱材としてアルミナまたはコンクリー
トが用いられる。第３の耐熱材として、ジルコニアまたはジルコニアとアルミナの２層か
らなる複合材料が用いられる。また第４の耐熱材として、アルミナまたはコンクリートが
用いられる。
【００３５】
以上のように、原子炉圧力容器１とコアキャッチャ１０との間に耐熱床４３を設けるこ
とにより、炉心溶融物１３の落下場所を分散させることができるため、炉心溶融物１３に
よるコアキャッチャの浸食をより確実に抑制でき、また炉心溶融物１３もコアキャッチャ
１０上でより分散して保持し冷却することができるため、炉心溶融物のジェットインピン
ジメントによりコアキャッチャ１０が破損することを防止することができる。すなわち、
高温の炉心溶融物１３はコアキャッチャの冷却面に分散して保持されるため、コアキャッ
チャ上でより速やかに冷却され、かつコアキャッチャ１０が炉心溶融物１３により受ける
浸食を抑制または阻止することができる。これにより炉心溶融物とコンクリートの反応が
継続することによる原子炉格納容器の床の破損を未然に防止し、さらに炉心溶融物が地中
にまで達する様な事態を未然に防止することができる。
【００３６】
以上本発明の実施例について図を参照して説明してきたが、本発明は上記実施例に限定
されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施例１および２さらにこれらの変形
例を組み合わせ、また種々の構造を採用することができる。当業者にあっては、具体的な
実施例において本発明の技術的思想および技術範囲から逸脱せずに種種の変形・変更を加
えることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１：原子炉圧力容器
２：格納容器
３：炉心
５：水槽
６：格納容器冷却器
７：下部ドライウェル
９：注水配管
１０：炉心溶融物冷却装置（コアキャッチャ）
１２：第１の耐熱材
１３：炉心溶融物
１４：給水容器
１５：冷却流路
１５ａ：上部出口部
１５ｂ：下部出口部
１８：注水配管
２１：ペデスタル床
２２：ペデスタル側壁（ペデスタル側壁の一部）
３０：第１の浸食抑制部
３１：第２の浸食抑制部
３３：ガイド筒
３２：耐熱床
３５：炉心溶融物落下口
４０：特定箇所
４３：耐熱床
４４：落下口
４５：浸食抑制部
１１１：水チャンネル
１３１：水チャンネル集合体
【図１（ａ）】
2011163829.tif 000003
【図１（ｂ）】
2011163829.tif 000004
【図１（ｃ）】
2011163829.tif 000005
【図１（ｄ）】
2011163829.tif 000006
【図２】
2011163829.tif 000007
【図３】
2011163829.tif 000008
【図４】
2011163829.tif 000009
【図５】
2011163829.tif 000010
【図６】
2011163829.tif 000011
【図７】
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