(57)【要約】【課題】施工性に優れた炉心溶融物冷却装置を提供する。【解決手段】炉心溶融物冷却装置１２に、支持構造物２４と下部冷却チャンネル板２２と垂直板２３と上部冷却チャンネル板２１とを備える。支持構造物２４は、原子炉圧力容器の下方のペデスタル床７上に形成された給水チェンバー２６とペデスタル側壁１３との間に給水チェンバー２６を囲む方向に互いに間隔を置いて複数設けられる。下部冷却チャンネル板２２は、支持構造物２４の上端に支持される。垂直板は、下部冷却チャンネル板２２の上面から立ち上がり給水チェンバー２６からペデスタル側壁１３に向かう方向に延びて給水チェンバー２６を囲む方向に互いに間隔を置いて複数設けられる。上部冷却チャンネル板２２は、給水チェンバー２６からペデスタル側壁１３に向かう方向に上昇しながら広がって垂直板２３の上端で支持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器に収納された炉心が溶融した際に発生する炉心溶融物を冷却する炉心溶融物冷却装置において、
前記原子炉圧力容器の下方の床上に形成された給水チェンバーとその床を囲んで立ち上がる側壁との間に前記給水チェンバーを囲む方向に互いに間隔を置いて設けられた複数の支持構造物と、
前記支持構造物に支持された下部冷却チャンネル板と、
前記下部冷却チャンネル板の上面から立ち上がり前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向に延びて前記給水チェンバーを囲む方向に互いに間隔を置いて設けられた複数の垂直板と、
前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向に上昇しながら広がって前記垂直板の上端で支持された上部冷却チャンネル板と、
を有することを特徴とする炉心溶融物冷却装置。
【請求項２】
前記支持構造物は前記給水チェンバーに対向する面に形成された第１開口から前記側壁に対向する面に形成された第２開口まで延びる空洞が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の炉心溶融物冷却装置。
【請求項３】
前記空洞に前記第１開口から前記第２開口に向かう方向を横断する格子構造物を有することを特徴とする請求項２に記載の炉心溶融物冷却装置。
【請求項４】
前記支持構造物は表面がその内側よりも耐食性が高い材質で覆われていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の炉心溶融物冷却装置。
【請求項５】
前記支持構造物は前記給水チェンバーから遠ざかるほど水平方向の幅が大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の炉心溶融物冷却装置。
【請求項６】
前記支持構造物は前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向を水平方向に横切る連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の炉心溶融物冷却装置。
【請求項７】
前記垂直板は、水平方向に貫通した連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の炉心溶融物冷却装置。
【請求項８】
前記垂直板は、前記上部冷却チャンネル板および前記下部冷却チャンネル板のいずれかに固定され、前記上部冷却チャンネル板および前記下部冷却チャンネル板のいずれか固定されていない方に形成された溝に嵌め合わされていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の炉心溶融物冷却装置。
【請求項９】
炉心を収めた原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器において、
前記原子炉圧力容器の下方の床と、
前記床を囲む側壁と、
前記床上に形成された給水チェンバーと前記側壁との間に前記給水チェンバーを囲む方向に互いに間隔を置いて設けられた複数の支持構造物と、
前記支持構造物に支持された下部冷却チャンネル板と、
前記下部冷却チャンネル板の上面から立ち上がり前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向に延びて前記給水チェンバーを囲む方向に互いに間隔を置いて設けられた複数の垂直板と、
前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向に上昇しながら広がって前記垂直板の上端で支持された上部冷却チャンネル板と、
を有することを特徴とする原子炉格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉心溶融物冷却装置および炉心を収めた原子炉容器を格納する原子炉格納容器に関する。
【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の破断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、極めて低い確率ではあるが、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も想定され得る。このような場合、原子炉水位の低下により炉心は露出し、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下鏡を溶融貫通して、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。発生した非凝縮性ガスは、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る。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、格納容器構造強度を低下させる可能性がある。結果的に、炉心溶融物とコンクリートの反応が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おそれがある。
【０００５】
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１５００Ｋ以下）に冷却するか、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る。そのため、炉心溶融物が落下した場合に備えて様々な対策が提案されている。
【０００６】
代表的なものがコアキャッチャーと呼ばれるもので、落下した炉心溶融物を耐熱材でうけとめて、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。原子炉格納容器床に落下した炉心溶融物の上面に冷却水を注水しても、炉心溶融物の底部での除熱量が小さいと、崩壊熱によって炉心溶融物底部の温度が高温のまま維持され、格納容器床のコンクリート侵食を停止することができない。そこで、炉心溶融物を底面から冷却するという方法が提案されている（たとえば特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３９０２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２３２５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
炉心溶融物へ注水することにより炉心溶融物上面の水の沸騰により冷却する場合、上面だけからの冷却では、炉心溶融物堆積厚さが厚いと炉心溶融物底部まで十分に冷却できない。そこで、床面積を広くとり、炉心溶融物の堆積厚さを冷却可能な厚さ以下にする必要がある。
【０００９】
しかし、十分大きな床面積を確保することは格納容器構造設計上困難であった。たとえば、典型的な炉心溶融物の崩壊熱は、定格熱出力の約１％程度であり、定格熱出力４０００ＭＷの炉の場合には、４０ＭＷ程度の発熱量になる。上面の沸騰熱伝達量には炉心溶融物上面の状態により幅があるが、０．４ＭＷ／ｍ２程度以上の熱流束が想定される。この程度の炉心溶融物の発熱を上面の熱伝達のみで除熱する場合、１００ｍ２程度（円直径で１１．３ｍ）の床面積が必要になる。一般的な格納容器構造を考慮するとこの面積を確保することは困難である。
【００１０】
これに対し、炉心溶融物堆積床面の下方に冷却水流路を設け、ここに冷却水を導くことによって炉心溶融物を底面から除熱する方法がある。しかし、流路上面が加熱面となっている状態では、加熱面で発生したボイドが加熱面に沿って滞留し、蒸気膜を形成することで伝熱を妨げるという問題がある。
【００１１】
そこで、特許文献２には、伝熱面に傾斜をつけ、発生したボイドを速やかに冷却流路から排出する方法が開示されている。コアキャッチャー中心部に給水ヘッダーを設けた構造では、事故初期にはコアキャチャー中心部の除熱が良い。このため、炉心溶融物が冷却・固化しクラストを形成することで、コアキャッチャー中心部での熱伝達速度が低下する。その後、中・長期的にはコアキャチャー周辺部での伝熱が支配的になると考えられる。
【００１２】
特許文献２においては、支持構造物下部に給水配管及び注水配管を配置し、流路を形成している。つまり、冷却流路には給水配管と注水配管の２種類の配管が存在するため、施工性や配置を考慮する必要がある。
【００１３】
そこで、本発明は、施工性に優れた炉心溶融物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】
【００１４】
上述の目的を達成するため、本発明は、原子炉圧力容器に収納された炉心が溶融した際に発生する炉心溶融物を冷却する炉心溶融物冷却装置において、前記原子炉圧力容器の下方の床上に形成された給水チェンバーとその床を囲んで立ち上がる側壁との間に前記給水チェンバーを囲む方向に互いに間隔を置いて設けられた複数の支持構造物と、前記支持構造物に支持された下部冷却チャンネル板と、前記下部冷却チャンネル板の上面から立ち上がり前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向に延びて前記給水チェンバーを囲む方向に互いに間隔を置いて設けられた複数の垂直板と、前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向に上昇しながら広がって前記垂直板の上端で支持された上部冷却チャンネル板と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、炉心を収めた原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器において、前記原子炉圧力容器の下方の床と、前記床を囲む側壁と、前記床上に形成された給水チェンバーと前記側壁との間に前記給水チェンバーを囲む方向に互いに間隔を置いて設けられた複数の支持構造物と、前記支持構造物に支持された下部冷却チャンネル板と、前記下部冷却チャンネル板の上面から立ち上がり前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向に延びて前記給水チェンバーを囲む方向に互いに間隔を置いて設けられた複数の垂直板と、前記給水チェンバーから前記側壁に向かう方向に上昇しながら広がって前記垂直板の上端で支持された上部冷却チャンネル板と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、施工性に優れた炉心溶融物冷却装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態の一部切欠き上面図である。
【図２】図１のII−II矢視立断面図である。
【図３】図１のIII−III矢視立断面図である。
【図４】図１のIV−IV矢視立断面図である。
【図５】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。
【図６】本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態を用いた原子炉格納容器の立断面図である。
【図７】本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第２の実施の形態における支持構造物の斜視図である。
【図８】本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第３の実施の形態における支持構造物の斜視図である。
【図９】本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第４の実施の形態における本実施の形態における炉心溶融物冷却装置の一部切欠き上面図である。
【図１０】本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第５の実施の形態における支持構造物の斜視図である。
【図１１】本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第６の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。
【図１２】本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第７の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。
【図１３】本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第８の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る炉心溶融物保持装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
図６は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態を用いた原子炉格納容器の立断面図である。
【００２０】
炉心４９は、原子炉圧力容器１の内部に形成されている。原子炉圧力容器１は、原子炉格納容器２の内部に設けられている。原子炉格納容器２は、ペデスタル床７およびペデスタル床７から上方に延びる円筒状のペデスタル側壁１３を有している。
【００２１】
原子炉圧力容器１は、ペデスタル１１に支持されている。ペデスタル１１は、ペデスタル床７とペデスタル床７を囲んで鉛直上方に延びるペデスタル側壁１３とを備えている。また、原子炉格納容器２の内部には、ペデスタル側壁１３の外周面を取り囲むように、サプレッションプール４が形成されている。
【００２２】
炉心溶融物冷却装置１２は、ペデスタル床７の上のペデスタル側壁１３囲まれた空間内に設けられる。炉心４９が溶融して、原子炉圧力容器１の下部ヘッド３を貫通した炉心溶融物は、炉心溶融物冷却装置１２に落下して保持され、冷却される。
【００２３】
また、原子炉格納容器２は、水槽５を有している。水槽５から炉心溶融物冷却装置１２には、注水配管８が延びている。注水配管８の途中には、注入弁１０が設けられている。さらに、原子炉格納容器２は、格納容器冷却器６を有している。格納容器冷却器６は、ドライウェルに開口した端部から水中に沈められた熱交換器を通って水槽５に延びる配管を有している。格納容器冷却器６とは、静的格納容器冷却設備やドライウェルクーラーなどである。
【００２４】
図１は、本実施の形態における炉心溶融物冷却装置の一部切欠き上面図である。図２は、図１のII−II矢視立断面図である。図３は、図１のIII−III矢視立断面図である。図４は、図１のIV−IV矢視立断面図である。図５は、本実施の形態における炉心溶融物冷却装置の一部を抜き出した斜視図である。
【００２５】
炉心溶融物冷却装置１２は、支持構造物２４と、下部冷却チャンネル板２２と、垂直板２３と、上部冷却チャンネル板２１とを有している。また、炉心溶融物冷却装置１２の内部には、原子炉圧力容器１の下方の格納容器の床すなわちペデスタル床７上に給水チェンバー２６が形成されている。給水チェンバー２６には、注水配管８が接続されている。
【００２６】
給水チェンバー２６とペデスタル側壁１３との間には、給水チェンバー２６を囲む方向に互いに間隔を置いて、放射状に複数の支持構造物２４が配置されている。支持構造物２４は、たとえばコンクリートで形成された、下端が水平で、上端が給水チェンバー２６からペデスタル側壁１３に向かって上昇する台形の板状に形成される。また、支持構造物２４は、鋼で中空の箱として形成してもよい。給水チェンバー２６と支持構造物２４は、接触していても、離れていてもよい。支持構造物２４とペデスタル側壁は、接触していても、離れていてもよい。支持構造物２４は、たとえば８個である。
【００２７】
複数の支持構造物２４は、その上端が全体として同一の円錐面に接するように形成されている。下部冷却チャンネル板２２の一部はこの円錐面に沿った形状に形成されていて、下部冷却チャンネル板２２は円錐面に沿った形状の部分の外周から鉛直上方に立ち上がる管状の部分をさらに備えている。下部冷却チャンネル板２２の円錐面に沿った形状に形成された部分の下面は支持構造物２４の上端と接している。つまり、下部冷却チャンネル板２２は、支持構造物２４で支持されている。
【００２８】
垂直板２３は、下部冷却チャンネル板２２の上面から立ち上がり、給水チェンバー２６からペデスタル側壁１３に向かう方向に延びている。また、垂直板２３は、複数であって、給水チェンバー２６を囲む方向に互いに間隔を置いて、放射状に設けられている。垂直板２３は、上部冷却チャンネル板２１または下部冷却チャンネル板２２のいずれかに固定されている。垂直板２３は、たとえば１６個設けられている。
【００２９】
上部冷却チャンネル板２１の一部は、給水チェンバー２６からペデスタル側壁１３に向かう方向に上昇しながら広がっていて円錐面に沿った形状に形成されていて、上部冷却チャンネル板２１は円錐面に沿った形状の部分の外周から鉛直上方に立ち上がる管状の部分をさらに備えている。上部冷却チャンネル板２１の円錐面に沿った形状に形成された部分の下面は垂直板２３の上端と接している。つまり、上部冷却チャンネル板２１は、垂直板２３で支持されている。上部冷却チャンネル板２１の円錐部分の上面および管状部部分の内側面には、耐熱材２０を敷設してもよい。
【００３０】
この炉心溶融物冷却装置１２の内部には、ペデスタル床７、支持構造物２４および下部冷却チャンネル板２２で囲まれる循環流路２７がペデスタル側壁１３から給水チェンバー２６に向かって形成されている。この循環流路２７は、下部冷却チャンネル板２２の管状部分の上端で上に向かって開口している。
【００３１】
また、炉心溶融物冷却装置１２の内部には、下部冷却チャンネル板２２、垂直板２３および上部冷却チャンネル板２１で囲まれる冷却流路２５が給水チェンバー２６からペデスタル側壁１３に向かう方向に放射状に形成されている。この冷却流路２５は、上部冷却チャンネル板２０の管状部分の上端で上に向かって開口している。冷却流路２５の上面、すなわち、上部冷却チャンネル板２１の下面は、傾斜伝熱面となっている。
【００３２】
原子炉圧力容器１に収納された炉心４９が溶融すると、炉心溶融物が発生し、原子炉圧力容器１の下部ヘッド３を貫通して落下する場合がある。原子炉圧力容器１から落下した炉心溶融物は、炉心溶融物冷却装置１２内の耐熱材２０上に落下する。
【００３３】
炉心溶融事故が発生すると、原子炉圧力容器の下部ヘッド破損を検知する信号（下部ヘッド温度高やペデスタル雰囲気温度高）により注入弁１０が開く。その結果、炉心溶融物冷却装置１２より上方に設置された水槽５に貯えられた水が、注水配管８を通じて重力落下する。この初期給水は、支持構造物２４とペデスタル側壁１３の間および支持構造物２４相互間を通って、給水チェンバー２６に送られる。このようにして、給水チェンバー２６へ初期の給水が行われる。
【００３４】
給水チェンバー２６に供給された冷却水は、冷却流路２５に供給される。高温の炉心溶融物の熱は耐熱材２０に伝わり、さらに上部冷却チャンネル２１壁を介して冷却水に伝えられる。その結果、冷却流路２５内の水はいずれ沸騰する。冷却流路２５を流れる水は、冷却流路２５内の沸騰による生じる自然循環により上昇し、外周部分に位置する開口から溢れ出る。冷却流路２５から溢れ出た冷却水は、耐熱材２０上の炉心溶融物の上に流れ込み、炉心溶融物は上面での沸騰によっても冷却される。
【００３５】
さらに、炉心溶融物冷却装置１２の上面へ溢水した水は、循環流路２７の外周部分に位置する上端の開口から循環流路２７に流れ込み、給水チェンバー２６に供給される。このようにして、初期注水終了後は、冷却流路２５内の沸騰による生じる自然循環により、冷却水が給水チェンバーに供給される。
【００３６】
炉心溶融物の冷却により生じた蒸気は、原子炉格納容器２上部の冷却器６で凝縮され、凝縮水は水槽５に戻る。このようにして、水が自然循環することにより炉心溶融物の冷却が継続される。
【００３７】
耐熱材２０により炉心溶融物が直接上部冷却チャンネル板２１に接触せず、耐熱材２０の熱抵抗により熱流束が抑えられるため、冷却チャンネル壁が破損するおそれは小さい。つまり、本実施の形態の炉心溶融物冷却装置１２は、耐熱性に優れている。
【００３８】
また、冷却流路２５内で流路に傾斜がつけられているため、沸騰により生じた蒸気泡は浮力により伝熱面から離脱しやすく、良好な熱伝達率が得られる。冷却流路２５から流れ出た冷却水は、開放口から耐熱材２０上の炉心溶融物上に溢水し、炉心溶融物上に水プールを形成することにより、炉心溶融物上面で沸騰し炉心溶融物を冷却する。
【００３９】
つまり、冷却流路２５内の沸騰と炉心溶融物上面の沸騰との両方によって、炉心溶融物が除熱される。また、発生した蒸気は、格納容器内に設けられている格納容器冷却器６により冷却されて凝縮して水槽５に集められ、再び給水チェンバー２６に供給される。このようにして、この炉心溶融物冷却装置１２を用いると、良好な炉心溶融物冷却挙動が継続される。
【００４０】
また、本実施の形態では、支持構造物２４を分割配置しているため、支持構造物２４間に給水流路が形成され、給水配管を別途配置する必要がない。つまり、本実施の形態の炉心溶融物冷却装置１２では、容易に流路を形成でき、施工性に優れている。
【００４１】
支持構造物２４は冷却水と接するため、腐食する可能性がある。そこで、支持構造物２４の表面を、耐食性に優れた材料で覆ってもよい。また、耐食性があるボックス構造に、コンクリート材などを詰めたものを支持構造物としてもよい。このように、耐食性に優れた材料を冷却水と接する箇所に用いることによって腐食を防ぐことができる。その結果、
試験時に注水する場合を含めプラント寿命中の長期間にわたる待機時および炉心溶融が発生した場合に、支持構造物の腐食を防ぎ、強度の低下を防止することができる。
【００４２】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第２の実施の形態における支持構造物の斜視図である。
【００４３】
本実施の形態は、第１の実施の形態における支持構造物２４（図１参照）を、中空構造の中空支持構造物３０に代えたものである。中空支持構造物３０には、給水チェンバー２６（図１参照）に対向する面に形成された第１開口５１からペデスタル側壁１３（図１参照）に対向する面に形成された第２開口５２まで延びる空洞が形成されている。循環流路２７（図１参照）の上端の開口から流れ込んだ冷却水は、第２開口５２から第１開口５１の間の空洞にも流れ込む。
【００４４】
つまり、支持構造物を中空構造とすることで、隣り合う支持構造物の間だけでなく、支持構造物の内部の空洞に冷却水が流れるため、給水チェンバー２６への給水流量を増やすことができる。このようにして、本実施の形態では、冷却水の流量を増加させることで自然循環を促進し、炉心溶融物の除熱効果を高めることができる。
【００４５】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第３の実施の形態における支持構造物の斜視図である。
【００４６】
本実施の形態は、第２の実施の形態における中空支持構造物３０（図６参照）を、格子付支持構造物３２に代えたものである。格子付支持構造物３２には、給水チェンバー２６に対向する面に形成された第１開口５１からペデスタル側壁１３に対向する面に形成された第２開口５２まで延びる空洞が形成されている。また、第１開口５１および第２開口５２には、格子構造物３３が設けられている。
【００４７】
支持構造物を中空構造とすることで、隣り合う支持構造物の間だけでなく、支持構造物の内部の空洞に冷却水が流れるため、給水チェンバー２６への給水流量を増やすことができる。このようにして、本実施の形態では、冷却水の流量を増加させることで自然循環を促進し、炉心溶融物の除熱効果を高めることができる。
【００４８】
また、格子付支持構造物３２には、格子構造物３３が設けられているため、強度が大きくなる。さらに、循環流路２７（図１参照）に異物が流れ込んだ場合に、その異物が給水チェンバー２６（図１参照）、さらには冷却流路２５（図１参照）に流れ込む可能性を低減できる。
【００４９】
［第４の実施の形態］
図９は、本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第４の実施の形態の一部切欠き上面図である。
【００５０】
本実施の形態は、第１の実施の形態における支持構造物２４（図１参照）を、扇形支持構造物３５に代えたものである。扇形支持構造物３５は、給水チェンバー２６から遠ざかるほど水平方向の幅が大きく、上から見ると扇形に形成されている。
【００５１】
このように、中心から半径方向に幅の広がる形状の扇形支持構造物３５を用いることにより、設置面積が大きくなる。その結果、支持構造物に支持される下部冷却チャンネル板２２などの冷却チャンネル構造との接触面積が大きくなる。したがって、支持構造物の支持荷重を大きくすることができ、炉心溶融物を安定して保持できる。
【００５２】
［第５の実施の形態］
図１０は、本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第５の実施の形態における支持構造物の斜視図である。
【００５３】
本実施の形態は、第１の実施の形態における支持構造物２４（図１参照）を、連通孔付支持構造物３６に代えたものである。連通孔付支持構造物３６には、給水チェンバー２６（図１参照）からペデスタル側壁１３（図１参照）に向かう方向を水平方向に横切る連通孔３７が形成されている。連通孔３７の数は、１に限定されるものではなく、必要とする強度などに応じて適宜増減してよい。
【００５４】
この連通孔付支持構造物３６を用いると、循環流路２７（図１参照）内に異物が混入して、１部の隣り合う支持構造物間の流路が閉鎖した場合であっても、冷却水が連通孔３７から他の支持構造物間の流路に流れ出ることができ、冷却水を給水チェンバーに供給されない可能性を低減できる。このように、支持構造物に連通孔３７を設けることによって、循環流路２７の目詰まりを抑制し、給水の停止や流速の低下を防ぐことができる。
【００５５】
［第６の実施の形態］
図１１は、本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第６の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。
【００５６】
本実施の形態における垂直板２３には、水平方向に貫通した連通孔３８が形成されている。図１０において、それぞれの垂直板２３には、３つの連通孔３８が形成されているが、連通孔３８の数は適宜増減してよい。
【００５７】
このような垂直板２３を用いると、冷却水が冷却流路２５内を径方向だけでなく周方向にも流れる。このため、耐熱材２０および上部冷却チャンネル板２１の温度分布の均一化が図られる。その結果、炉心溶融物全体の冷却効果が向上する。
【００５８】
［第７の実施の形態］
図１２は、本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第７の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。
【００５９】
本実施の形態において、垂直板２３の下端は、下部冷却チャンネル板２２に固定されている。上部冷却チャンネル板２１の下面には、径方向に延びるキー溝４０形成されている。垂直板２３の上端は、このキー溝４０に嵌め合わされている。
【００６０】
炉心溶融物が圧力容器１から落下すると、炉心溶融物の熱は耐熱材２０を介して上部冷却チャンネル板２１に伝わる。上部冷却チャンネル板２１と下部冷却チャンネル板２２の間には冷却流路２５があるため、上下チャンネル板間に温度差が生じる。
【００６１】
しかし、本実施の形態では、上部冷却チャンネル板２１が垂直板２３に固定されていないため、上部冷却チャンネル板２１は下部冷却チャンネル板２２より膨張した場合でも径方向にずれることができる。したがって、上部冷却チャンネル板２１、下部冷却チャンネル板２２および垂直板２３には、過大な熱応力が発生しない。
【００６２】
地震が生じた場合、上部冷却チャンネル板２１、下部冷却チャンネル板２２および垂直板２３には、水平方向に一律にずれる力が作用する。この力により上部冷却チャンネル板２１が初期位置から移動すると、炉心溶融物を受け止めることできなくなったり、冷却流路が確保できなくなるおそがある。しかし、本実施の形態では、垂直板２３およびキー溝４０が放射状に設けられているため、どの方向に対しても移動が拘束される。したがって、地震が発生した場合でも、上部冷却チャンネル板２１は初期位置にとどまっている。このため、地震が発生した際に、地震時も上部冷却チャンネル板２１の位置を確認したり、ずれを修正する必要がない。
【００６３】
このように、本実施の形態では、炉心溶融物を受け止めた場合の熱膨張差を吸収できるとともに、耐震性に優れた冷却チャンネル構造を形成することができる。
【００６４】
［第８の実施の形態］
図１３は、本発明に係る炉心溶融物冷却装置の第８の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。
【００６５】
本実施の形態において、垂直板２３の上端は、上部冷却チャンネル板２１に固定されている。下部冷却チャンネル板２２２の上面には、径方向に平行に延びる一対のリブ４１が形成されている。一対のリブ４１の間は、溝４２となっている。垂直板２３の下端は、この一対のリブ４１の間すなわち溝４２に嵌め合わされている。
【００６６】
本実施の形態でも、第７の実施の形態と同様に、上部冷却チャンネル板２１は下部冷却チャンネル板２２より膨張した場合でも径方向にずれることができる。したがって、上部冷却チャンネル板２１、下部冷却チャンネル板２２および垂直板２３には、過大な熱応力が発生しない。また、垂直板２３およびキー溝４０が放射状に設けられているため、地震が発生した場合でも、どの方向に対しても移動が拘束され、上部冷却チャンネル板２１は初期位置にとどまっている。
【００６７】
このように、本実施の形態では、炉心溶融物を受け止めた場合の熱膨張差を吸収できるとともに、耐震性に優れた冷却チャンネル構造を形成することができる。
【００６８】
［他の実施の形態］
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…原子炉圧力容器、２…原子炉格納容器、３…下部ヘッド、４…サプレッションプール、５…水槽、６…格納容器冷却器、７…ペデスタル床、８…注水配管、１０…注入弁、１１…ペデスタル、１２…炉心溶融物冷却装置、１３…ペデスタル側壁、２０…耐熱材、２１…上部冷却チャンネル板、２２…下部冷却チャンネル板、２３…垂直板、２４…支持構造物、２５…冷却流路、２６…給水チェンバー、２７…循環流路、３０…中空支持構造物、３２…格子付支持構造物、３３…格子構造物、３５…扇形支持構造物、３６…連通孔付支持構造物、３７…連通孔、３８…連通孔、４０…キー溝、４１…リブ、４２…溝、４９…炉心、５１…第１開口、５２…第２開口
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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