(57)【要約】【課題】外部飛来物からの衝撃に耐え、かつ安全機能および健全性を維持しつつ、耐震性を向上させた原子炉建屋を提供する。【解決手段】原子炉建屋は、安全系の機器および系統を収納し、外部飛来物の衝突による衝撃に耐える壁厚に構築された建屋構造物２と、この建屋構造物２の上方に構築された屋根構造物３とを有する。建屋構造物２と屋根構造物３とが互いに分離構成されるとともに、互いに独立した基礎構造部３ａを備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全系の機器および系統を収納し、外部飛来物の衝突による衝撃に耐える壁厚に構築された建屋構造物と、この建屋構造物の上方に構築された屋根構造物とを有し、
前記建屋構造物と前記屋根構造物とが互いに分離構成されるとともに、互いに独立した基礎構造部を備えたことを特徴とする原子炉建屋。
【請求項２】
前記屋根構造物は、ドーム型またはアーチ型に構築されていることを特徴とする請求項１に記載の原子炉建屋。
【請求項３】
前記建屋構造物は、その外壁および屋根の少なくとも一方が鋼板コンクリートで構築されていることを特徴とする請求項１に記載の原子炉建屋。
【請求項４】
前記屋根構造物の基礎構造部に、免震装置を取り付けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の原子炉建屋。
【請求項５】
前記屋根構造物の所定位置に、制震装置を取り付けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原子炉建屋。
【請求項６】
前記建屋構造物は、上部に燃料プールを設置したことを特徴とする請求項１または３に記載の原子炉建屋。
【請求項７】
前記建屋構造物と前記屋根構造物との間に空間部が形成され、この空間部に前記建屋構造物を跨ぐように門型クレーンを設置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の原子炉建屋。
【請求項８】
前記建屋構造物の上面に門型クレーンを設置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の原子炉建屋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所において安全機能を備えた原子炉建屋に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、上記のような安全機能を備えた原子炉建屋は、航空機などの外部飛来物が衝突する脅威に対して原子炉を停止可能な安全機能が防護されることが必要である。そのため、航空機の落下を確率的に考慮する必要のないサイト（敷地、用地）を選定することがこれまでの対応策であった。
【０００３】
しかしながら、アメリカ同時多発テロ事件（９．１１事件）以降のテロに対する社会的な要求の高まりから、新設の原子力発電所においては、航空機などの外部飛来物の衝突に対して原子炉建屋が防護機能を備えることが求められている。
【０００４】
一般的に、原子炉建屋の外壁で防護する場合は、厚さ２ｍ程度の鉄筋コンクリートで建屋を覆うことにより、この建屋内に設置された安全系の系統や機器を航空機などの外部飛来物の衝突から防護している。
【０００５】
しかしながら、厚い鉄筋コンクリートの外壁は、建屋上部の重量が重くなり、建屋にとって地震時の安定性を確保する観点から非常に不利な構造となる。このような状況に鑑み、従来の原子力発電所の建屋の屋根部は、外部飛来物に対処した対衝撃兼制振機能を設けた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、建屋に航空機などの外部飛来物が直接衝突するのを防止する手段としては、建屋の周囲を塔や風力発電用風車などの構造物で取り囲み、これらの構造物に航空機などの外部飛来物が衝突することで、上記建屋まで航空機などの外部飛来物が進入して衝突することのないようにした技術がある（例えば、特許文献２および３参照）。
【０００７】
これらの技術では、航空機などの外部飛来物が衝突対象に対してある程度の仰角を有して侵入してくることを前提条件としており、そのため塔や風力発電用風車の設置位置で十分な高さを確保することで、防護対象物を防護することが可能になるとしている。しかしながら、これらの技術は、戦闘機のような仰角が急な軍用機や外部飛来物には対応していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２９７８５４号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０１２７６３６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／００４２１００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、原子力発電所に航空機などの外部飛来物が衝突した場合においても原子炉を安全に停止させるには、原子炉および冷却系の機能を維持する必要がある。
【００１０】
原子炉建屋のオペレーティングフロアの下部は、比較的堅牢なコンクリート外壁に囲まれており、航空機などの外部飛来物に対しては、防護性能が高いものの、オペレーティングフロアおよびその上部壁は厚さが薄く防護性能が低く、航空機などの外部飛来物が衝突したときに貫通する懸念がある。また、オペレーティングフロアに航空機が衝突し、壁を貫通した場合、航空燃料により生じる火災が階段室、エレベータシャフト、または開口部を通じて下階に拡がるという問題がある。
【００１１】
そして、上述した従来の原子力発電所では、建屋の屋根構造物の重量を軽くして、地震応答値を小さくする目的から鉄骨構造とするのが一般的である。原子炉建屋には、オペレーティングフロアよりも下部に安全系の機器や系統が収納されており、これらの安全機能を防護するためには、単に軽量化した壁構造では不十分である。特に、近年の航空機の落下事故やテロに対抗するためには、衝撃に耐え得る十分な強度を備えた構造物として厚さ２ｍ程度の鉄筋コンクリートの構造物が必要となる。
【００１２】
しかしながら、厚さ２ｍの厚いコンクリートの建屋の屋根構造物は、上記のように耐震性を向上させるため、上部構造物を軽量化させるといった考え方と相反するものであり、地震時に建屋の安定性を悪化させるという問題があった。
【００１３】
また、原子炉建屋では、オペレーティングフロアを境界としてその下部に安全系の機器や系統が収納されており、上部にはそれらは存在しない。したがって、原子炉を安全に停止させるには、オペレーティングフロア下部の安全系の機器や系統を保護する必要がある。
【００１４】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、外部飛来物からの衝撃に耐え、かつ安全機能および健全性を維持しつつ、耐震性を向上させた原子炉建屋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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る原子炉建屋は、安全系の機器および系統を収納し、外部飛来物の衝突による衝撃に耐える壁厚に構築された建屋構造物と、この建屋構造物の上方に構築された屋根構造物とを有し、前記建屋構造物と前記屋根構造物とが互いに分離構成されるとともに、互いに独立した基礎構造部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、建屋構造物と屋根構造物とが互いに分離構成されるとともに、互いに独立した基礎構造を備えたことにより、外部飛来物からの衝撃に耐え、かつ安全機能および健全性を維持しつつ、耐震性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る原子炉建屋の第１実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【図２】本発明に係る原子炉建屋の第２実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【図３】本発明に係る原子炉建屋の第３実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【図４】本発明に係る原子炉建屋の第４実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【図５】本発明に係る原子炉建屋の第５実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【図６】本発明に係る原子炉建屋の第６実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【図７】本発明に係る原子炉建屋の第７実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【図８】本発明に係る原子炉建屋の第８実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る原子炉建屋の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る原子炉建屋の第１実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の原子炉建屋１は、原子炉を停止可能な安全系の機器や系統が収納されるとともに、上面がオペレーティングフロア２ａとなるように構築された建屋構造物２と、この建屋構造物２の上方に覆うように構築された屋根構造物３とが互いに分離して構成され、かつ建屋構造物２と屋根構造物３のそれぞれが互いに独立した基礎構造としている。
【００２１】
具体的には、建屋構造物２の周囲における地盤面２ｂと屋根構造物３との間には、空間部４が形成されている。建屋構造物２は、所定の高さまで地盤面２ｂに埋設され、その埋設された部分が支持基礎部となっている。また、建屋構造物２は、外壁が航空機などの外部飛来物が衝突しても防護可能な強度、すなわち外部飛来物の衝突による衝撃に耐えることができる壁厚の鉄筋コンクリートで構築されている。さらに、建屋構造物２は、その内部に階段、エレベータシャフト、機器搬入口などの通路５が設けられている。
【００２２】
一方、屋根構造物３は、重量を軽くし、かつ地震応答値を小さくするために鉄骨構造としている。また、屋根構造物３は、建屋構造物２に対して独立した支持基礎部３ａを有するとともに、天井部に天井クレーン６が装備されている。この天井クレーン６は、空間部４を通して地盤面２ｂに設置された機器および燃料などをオペレーティングフロア２ａに搬出入するために用いる。
【００２３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２４】
本実施形態では、建屋構造物２が航空機などの外部飛来物の衝突による衝撃に十分耐え得る壁厚に構築されたことにより、航空機などの外部飛来物が原子炉建屋１に衝突しても、原子炉建屋１の安全機能を損なう事象を引き起こすことがなくなり、従来のように建屋構造物２と屋根構造物３とが一体に構築された原子炉建屋よりも全体としての構造物量を低減させることが可能となる。そして、原子炉建屋１の高さが低くなることで、従来よりも重心が低くなり、耐震性を向上させた原子炉建屋１を構築することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、屋根構造物３に天井クレーン６が装備されていることにより、建屋構造物２と屋根構造物３との間の空間部４を利用して、オペレーティングフロア２ａ上への機器および燃料の搬出入が可能となるため、オペレーティングフロア２ａ上に機器および燃料の搬出入するための開口部を形成しなくても済む。その結果、万一航空機などの外部飛来物の衝突および航空機燃料によって火災が生じたとしても、その火災が安全機能を有する建屋構造物２の内部へ侵入するのを未然に防止することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、建屋構造物２と屋根構造物３のそれぞれが互いに独立した基礎構造となっているので、屋根構造物３の荷重が建屋構造物２の底面に局部的にかかることがなくなり、また建屋の高い部分を軽量化することが可能となるので、耐震性を向上させることができる。
【００２７】
このように本実施形態によれば、安全系の機器や系統を収納し、航空機などの外部飛来物の衝突による衝撃に耐える壁厚に構築された建屋構造物２と、この建屋構造物２の上方に覆うように構築された屋根構造物３とが互いに分離構成され、建屋構造物２と屋根構造物３のそれぞれが互いに独立した基礎構造としているので、航空機などの外部飛来物からの衝撃に耐え、かつ安全機能および健全性を維持しつつ、耐震性を向上させることができる。
【００２８】
（第２実施形態）
図２は本発明に係る原子炉建屋の第２実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【００２９】
なお、前記第１実施形態と同一または対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略し、異なる構成および作用効果のみを説明する。その他の実施形態も同様とする。
【００３０】
前記第１実施形態おける屋根構造物３は、天井面を平坦に形成していたが、図２に示す本実施形態の屋根構造物３Ａは、例えば鉄筋コンクリートによりアーチ型またはドーム型に形成されている。
【００３１】
このように本実施形態によれば、屋根構造物３Ａをアーチ型またはドーム型に形成したことにより、自重で形状を維持することのできる構造物となるため、屋根構造物３Ａの構造物量の低減を図ることができる。
【００３２】
（第３実施形態）
図３は本発明に係る原子炉建屋の第３実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【００３３】
前記第１実施形態および第２実施形態における建屋構造物２を鉄筋コンクリートで構築したが、本実施形態の建屋構造物２Ａは、図３に示すように外壁および屋根の少なくとも一方が鋼板コンクリートで構築されている。この鋼板コンクリートは、コンクリートの少なくとも片面（内面）に鋼板を接合している。
【００３４】
このように本実施形態によれば、建屋構造物２Ａが鋼板コンクリートで構築されているので、航空機などの外部飛来物の衝突に耐えることができる。特に、鋼板コンクリート構造の場合は、飛来物の衝突による衝撃で生じるコンクリートの剥離が建屋構造物２Ａの内表面の鋼板によって抑えられることによって、建屋構造物２Ａ内部に収納されている安全機能を有する系統や機器に対して、剥離したコンクリートの衝突による二次被害を未然に防止することができる。
【００３５】
加えて、鋼鈑コンクリート製の構造の場合は、鉄筋コンクリート製の構造に比べて壁厚を薄くすることが可能である。これにより、原子炉建屋１の構造物量を減らし、地震時の耐性を向上させることも可能となる。
【００３６】
（第４実施形態）
図４は本発明に係る原子炉建屋の第４実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【００３７】
図４に示すように、本実施形態は、図１に示す第１実施形態における屋根構造物３の支持基礎部３ａに免震装置７が取り付けられている。本実施形態は、支持基礎部３ａに免震装置７を取り付けたことにより、外部からの地震力を屋根構造物３に伝達することがなくなる。
【００３８】
このように本実施形態によれば、屋根構造物３が免震装置７を備えていることにより、外部からの地震力による応答の入力を低減させることができる。これにより、屋根構造物３の耐震性を高めることができるとともに、屋根構造物３の構造物量を低減させることができる。
【００３９】
（第５実施形態）
図５は本発明に係る原子炉建屋の第５実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態は、屋根構造物３の所定位置に複数の制震装置８が取り付けられている。具体的には、制震装置８は、屋根構造物３の支柱部３ｂにそれぞれ取り付けられるとともに、屋根部３ｃの所定位置に取り付けられている。また、制震装置８は、例えば積層ゴムと、流体動圧ダンパ、オイルダンパ、ショックアブソーバなどの制震ダンパから構成される。したがって、屋根構造物３の支柱部３ｂおよび屋根部３ｃに制震装置８を設けたことにより、外部からの地震力を制震装置８により制御することが可能となる。
【００４１】
このように本実施形態によれば、屋根構造物３が制震装置８を備えていることにより、地震力による屋根構造物３の入力に対する応力を低減させることができる。これにより、屋根構造物３の耐震性を高めることができるとともに、屋根構造物３の構造物量を低減させることができる。
【００４２】
（第６実施形態）
図６は本発明に係る原子炉建屋の第６実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【００４３】
図６に示すように、本実施形態は、建屋構造物２内における上部に、水で十分に満たされた燃料プール９が設置されている。
【００４４】
このように本実施形態によれば、航空機または外部飛来物の衝突によって生じた破片（デブリ）に対して、燃料プール９内の水が緩衝材として機能する。これにより、原子炉建屋１内部に収納されている安全機能を有する系統や機器、燃料プール９内に収納されている燃料や燃料ラックに対して、破片（デブリ）の衝突による二次被害を未然に防止することができる。
【００４５】
（第７実施形態）
図７は本発明に係る原子炉建屋の第７実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【００４６】
図７に示すように、本実施形態は、建屋構造物２と屋根構造物３との空間部４において、他の構造物とは独立し、地盤面２ｂからの支持部を有するガントリークレーン（門型クレーン）１０が建屋構造物２を跨ぐように設置されている。
【００４７】
このように本実施形態によれば、屋根構造物３に天井クレーンを取り付ける代わりに独立した支持部を有するガントリークレーン１０を、建屋構造物２を跨ぐように設置したことにより、屋根構造物３にかかる荷重を減らすことによって、屋根構造物３の耐震性を向上させることができる。
【００４８】
（第８実施形態）
図８は本発明に係る原子炉建屋の第８実施形態の概略構成を示す立断面図である。
【００４９】
図８に示すように、本実施形態は、建屋構造物２のオペレーティングフロア２ａ上に、ガントリークレーン（門型クレーン）１１が設置されている。
【００５０】
このように本実施形態によれば、屋根構造物３に天井クレーン６を設ける代わりに、オペレーティングフロア２ａ上にガントリークレーン１１を設置したことで、屋根構造物３にかかる荷重を減らすことによって、屋根構造物３の耐震性を向上させることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、前記第１実施形態〜第８実施形態においては、建屋構造物２と屋根構造物３に対して、それぞれ別個に空調設備、または非常用ガス処理系を設けるようにしてもよい。
【００５２】
また、前記第１実施形態を基本構造とし、その他の実施形態の少なくとも一つを適宜組み合せるようにすれば、相乗効果が得られることになる。
【符号の説明】
【００５３】
１…原子炉建屋
２…建屋構造物
２ａ…オペレーティングフロア
２ｂ…地盤面
３…屋根構造物
３ａ…支持基礎部
４…空間部
５…通路
６…天井クレーン
７…免震装置
８…制震装置
９…燃料プール
１０…ガントリークレーン
１１…ガントリークレーン
【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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