(57)【要約】【課題】溶融炉心の落下や堆積により炉心溶融物保持装置を構成する流路の一部が閉塞した場合であっても、溶融炉心の冷却を確実に行えるようにする。【解決手段】炉心溶融物保持装置２１は、耐熱面４１と、耐熱面４１を支持する下部耐熱プレート３０と、耐熱面４１の外側を囲む側壁部３１と、下部耐熱プレート３０の下方で原子炉格納容器の底部１８の上方で水平に広がる空間を上方の冷却流路３５と下方の給水流路３３とに区画し径方向中央で冷却流路３５と給水流路３３とが連通する給水チャンバ３４を形成する水平仕切り部６０と、側壁部３１の外側でペデスタル１７の側壁の内側の環状空間を、外側のダウンカマ３２と内側のライザ３６とに区画する筒状の鉛直仕切り部６１と、鉛直仕切り部６１の上端よりも上方に配置された落下防止部材５０と、を備える。【選択図】図２
2019184513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器内において、原子炉圧力容器の下方かつ前記原子炉格納容器の底部の上方で、前記原子炉圧力容器を支持する筒状のペデスタルの側壁で囲まれた空間内に設置され、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を保持して冷却する炉心溶融物保持装置であって、
前記原子炉圧力容器に対向して上向きに配置された耐熱面と、
前記耐熱面の外側を囲む側壁部と、
前記耐熱面の下方で前記原子炉格納容器の底部の上方で水平に広がる空間を、上方の冷却流路と下方の給水流路とに区画し、径方向中央で前記冷却流路と前記給水流路とが連通する給水チャンバを形成する水平仕切り部と、
前記側壁面の外側で前記ペデスタルの側壁の内側の環状空間を、外側のダウンカマと内側のライザとに区画する筒状の鉛直仕切り部と、
前記鉛直仕切り部の上端よりも上方に前記鉛直仕切り部の上端から間隔をあけて配置されて、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した前記炉心溶融物が前記ダウンカマおよび前記ライザに落下するのを抑制する落下防止部材と、
を備え、
炉心溶融事故時に供給される冷却水が、前記ダウンカマ内を通って前記給水流路に向かって流下し、前記給水流路内を通って前記給水チャンバに向かい、前記給水チャンバ内で上昇し、前記給水チャンバから前記冷却流路を通って前記ライザに向かい、前記ライザ内で上昇するように構成されていること、
を特徴とする炉心溶融物保持装置。
【請求項２】
原子炉格納容器内において、原子炉圧力容器の下方かつ前記原子炉格納容器の底部の上方で、前記原子炉圧力容器を支持する筒状のペデスタルの側壁で囲まれた空間内に設置され、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を保持して冷却する炉心溶融物保持装置であって、
前記原子炉圧力容器に対向して上向きに配置された耐熱面と、
前記耐熱面の外側を囲む側壁部と、
前記耐熱面の下方で前記原子炉格納容器の底部の上方で水平に広がる空間を、上方の冷却流路と下方の給水流路とに区画し、径方向中央で前記冷却流路と前記給水流路とが連通する給水チャンバを形成する水平仕切り部と、
前記側壁部の外側で前記ペデスタルの側壁の内側の環状空間を、外側の環状のダウンカマと内側の環状のライザとに区画する筒状の鉛直仕切り部と、
前記ダウンカマを周方向に分割して互いに並列の複数の下向き流路とするダウンカマ仕切りと、
前記ライザを周方向に分割して互いに並列の複数の上向き流路とするライザ仕切りと、
を備え、
炉心溶融事故時に供給される冷却水が、前記ダウンカマ内を通って前記給水流路に向かって流下し、前記給水流路内を通って前記給水チャンバに向かい、前記給水チャンバ内で上昇し、前記給水チャンバから前記冷却流路を通って前記ライザに向かい、前記ライザ内で上昇するように構成されていて、
前記ダウンカマ仕切りおよび前記ライザ仕切りの少なくとも一方に、周方向に連通する連通部が形成されていること、
を特徴とする炉心溶融物保持装置。
【請求項３】
前記鉛直仕切り部の上端よりも上方に配置されて、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した前記炉心溶融物が前記ダウンカマおよび前記ライザに落下するのを抑制する落下防止部材、
をさらに備えていること、を特徴とする請求項２に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項４】
前記連通部が前記落下防止部材に接する位置に配置されていること、を特徴とする請求項３に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項５】
前記落下防止部材は、前記炉心溶融物の落下を抑制し、かつ前記冷却水を流通させる構造のものであって、柵状、格子状、網状、多孔板状、庇状、またはこれらの組み合わせであること、を特徴とする請求項１ないし請求項4のいずれか一項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項６】
炉心と、
前記炉心を収容する原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器と、
前記原子炉格納容器内に配置されて前記原子炉圧力容器を支持する筒状のペデスタルと、
前記原子炉圧力容器の下方かつ前記原子炉格納容器の底部の上方で、前記ペデスタルの側壁で囲まれた空間内に設置され、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を保持して冷却する炉心溶融物保持装置と、
前記炉心溶融事故時に前記炉心溶融物保持装置に冷却水を供給する注水装置と、
を有する原子力施設であって、
前記炉心溶融物保持装置は、
前記原子炉圧力容器に対向して上向きに配置された耐熱面と、
前記耐熱面の外側を囲む側壁部と、
前記耐熱面の下方で前記原子炉格納容器の底部の上方で水平に広がる空間を、上方の冷却流路と下方の給水流路とに区画し、径方向中央で前記冷却流路と前記給水流路とが連通する給水チャンバを形成する水平仕切り部と、
前記側壁部の外側で前記ペデスタルの側壁の内側の環状空間を、外側のダウンカマと内側のライザとに区画する筒状の鉛直仕切り部と、
前記鉛直仕切り部の上端よりも上方に前記鉛直仕切り部の上端から間隔をあけて配置されて、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した前記炉心溶融物が前記ダウンカマおよび前記ライザに落下するのを抑制する落下防止部材と、
を備え、
炉心溶融事故時に前記注水装置から供給される冷却水が、前記ダウンカマ内を通って前記給水流路に向かって流下し、前記給水流路内を通って前記給水チャンバに向かい、前記給水チャンバ内で上昇し、前記給水チャンバから前記冷却流路を通って前記ライザに向かい、前記ライザ内で上昇するように構成されていること、
を特徴とする原子力施設。
【請求項７】
炉心と、
前記炉心を収容する原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器と、
前記原子炉格納容器内に配置されて前記原子炉圧力容器を支持する筒状のペデスタルと、
前記原子炉圧力容器の下方かつ前記原子炉格納容器の底部の上方で、前記ペデスタルの側壁で囲まれた空間内に設置され、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を保持して冷却する炉心溶融物保持装置と、
前記炉心溶融事故時に前記炉心溶融物保持装置に冷却水を供給する注水装置と、
を有する原子力施設であって、
前記炉心溶融物保持装置は、
前記原子炉圧力容器に対向して上向きに配置された耐熱面と、
前記耐熱面の外側を囲む側壁部と、
前記耐熱面の下方で前記原子炉格納容器の底部の上方で水平に広がる空間を、上方の冷却流路と下方の給水流路とに区画し、径方向中央で前記冷却流路と前記給水流路とが連通する給水チャンバを形成する水平仕切り部と、
前記側壁部の外側で前記ペデスタルの側壁の内側の環状空間を、外側の環状のダウンカマと内側の環状のライザとに区画する筒状の鉛直仕切り部と、
前記ダウンカマを周方向に分割して互いに並列の複数の下向き流路とするダウンカマ仕切りと、
前記ライザを周方向に分割して互いに並列の複数の上向き流路とするライザ仕切りと、
を備え、
炉心溶融事故時に供給される冷却水が、前記ダウンカマ内を通って前記給水流路に向かって流下し、前記給水流路内を通って前記給水チャンバに向かい、前記給水チャンバ内で上昇し、前記給水チャンバから前記冷却流路を通って前記ライザに向かい、前記ライザ内で上昇するように構成されていて、
前記ダウンカマ仕切りおよび前記ライザ仕切りの少なくとも一方に、周方向に連通する連通部が形成されていること、
を特徴とする原子力施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、原子炉格納容器内に設置される炉心溶融物保持装置および、炉心溶融物保持装置を備えた原子力施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の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設計されている。
【０００３】
しかしながら、極めて低い確率ではあるが、上記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。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の下部に溶け落ち、さらに原子炉圧力容器下鏡を溶融貫通して、原子炉格納容器内の床上に落下するに至る。
【０００４】
炉心溶融物は、原子炉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、二酸化炭素や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、原子炉格納容器のバウンダリが破損したり、原子炉格納容器の構造強度が低下したりする可能性がある。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、原子炉格納容器の破損に至り、原子炉格納容器内の放射性物質が外部環境へ放出する恐れがある。
【０００５】
このような事象進展を防止する策として、炉心溶融物保持装置を原子炉格納容器下部に設置する技術が知られている。炉心溶融物保持装置は、原子炉圧力容器下鏡を溶融貫通して落下した溶融炉心物を受け止め、保持する機能を持つ。炉心溶融物から発生する崩壊熱は、炉心溶融物保持装置内で受け止められた炉心溶融物の上面からの水による冷却と、炉心溶融物保持装置部に設けられた冷却流路において、ライザとダウンカマの間で発生する水と蒸気の密度差を駆動力として形成される水の自然循環により除熱される。この構造であれば、炉心溶融物保持装置の上部で炉心溶融物を保持することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５３０６２５７号公報
【特許文献２】特許第５８５１３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来知られた技術の炉心溶融物保持装置は、過酷事故時に炉心溶融物を冷却・保持する機能を有している。しかし、炉心溶融物保持装置を構成する冷却水流路は、複数流路がそれぞれ独立して設置されているか、取水口から排水口にかけて多数に分岐・集合している構造である。そのため、流路の一部が溶融炉心落下の衝撃や堆積により閉塞すると、冷却水の流れが阻害されて冷却性能が低下する可能性がある。
【０００８】
この発明の実施形態は、溶融炉心の落下や堆積により、炉心溶融物保持装置を構成する流路の一部が閉塞した場合であっても、溶融炉心の冷却を確実に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの実施形態に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉格納容器内において、原子炉圧力容器の下方かつ前記原子炉格納容器の底部の上方で、前記原子炉圧力容器を支持する筒状のペデスタルの側壁で囲まれた空間内に設置され、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を保持して冷却する炉心溶融物保持装置であって、前記原子炉圧力容器に対向して上向きに配置された耐熱面と、前記耐熱面の外側を囲む側壁部と、前記耐熱面の下方で前記原子炉格納容器の底部の上方で水平に広がる空間を、上方の冷却流路と下方の給水流路とに区画し、径方向中央で前記冷却流路と前記給水流路とが連通する給水チャンバを形成する水平仕切り部と、前記側壁部の外側で前記ペデスタルの側壁の内側の環状空間を、外側のダウンカマと内側のライザとに区画する筒状の鉛直仕切り部と、前記鉛直仕切り部の上端よりも上方に前記鉛直仕切り部の上端から間隔をあけて配置されて、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した前記炉心溶融物が前記ダウンカマおよび前記ライザに落下するのを抑制する落下防止部材と、を備え、炉心溶融事故時に供給される冷却水が、前記ダウンカマ内を通って前記給水流路に向かって流下し、前記給水流路内を通って前記給水チャンバに向かい、前記給水チャンバ内で上昇し、前記給水チャンバから前記冷却流路を通って前記ライザに向かい、前記ライザ内で上昇するように構成されていること、を特徴とする。
【００１０】
他の一つの実施形態に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉格納容器内において、原子炉圧力容器の下方かつ前記原子炉格納容器の底部の上方で、前記原子炉圧力容器を支持する筒状のペデスタルの側壁で囲まれた空間内に設置され、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を保持して冷却する炉心溶融物保持装置であって、前記原子炉圧力容器に対向して上向きに配置された耐熱面と、前記耐熱面の外側を囲む側壁部と、前記耐熱面の下方で前記原子炉格納容器の底部の上方で水平に広がる空間を、上方の冷却流路と下方の給水流路とに区画し、径方向中央で前記冷却流路と前記給水流路とが連通する給水チャンバを形成する水平仕切り部と、前記側壁部の外側で前記ペデスタルの側壁の内側の環状空間を、外側の環状のダウンカマと内側の環状のライザとに区画する筒状の鉛直仕切り部と、前記ダウンカマを周方向に分割して互いに並列の複数の下向き流路とするダウンカマ仕切りと、前記ライザを周方向に分割して互いに並列の複数の上向き流路とするライザ仕切りと、を備え、炉心溶融事故時に供給される冷却水が、前記ダウンカマ内を通って前記給水流路に向かって流下し、前記給水流路内を通って前記給水チャンバに向かい、前記給水チャンバ内で上昇し、前記給水チャンバから前記冷却流路を通って前記ライザに向かい、前記ライザ内で上昇するように構成されていて、前記ダウンカマ仕切りおよび前記ライザ仕切りの少なくとも一方に、周方向に連通する連通部が形成されていること、を特徴とする。
【００１１】
一つの実施形態に係る原子力施設は、炉心と、前記炉心を収容する原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器内に配置されて前記原子炉圧力容器を支持する筒状のペデスタルと、前記原子炉圧力容器の下方かつ前記原子炉格納容器の底部の上方で、前記ペデスタルの側壁で囲まれた空間内に設置され、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を保持して冷却する炉心溶融物保持装置と、前記炉心溶融事故時に前記炉心溶融物保持装置に冷却水を供給する注水装置と、を有する原子力施設であって、前記炉心溶融物保持装置は、前記原子炉圧力容器に対向して上向きに配置された耐熱面と、前記耐熱面の外側を囲む側壁部と、前記耐熱面の下方で前記原子炉格納容器の底部の上方で水平に広がる空間を、上方の冷却流路と下方の給水流路とに区画し、径方向中央で前記冷却流路と前記給水流路とが連通する給水チャンバを形成する水平仕切り部と、前記側壁部の外側で前記ペデスタルの側壁の内側の環状空間を、外側のダウンカマと内側のライザとに区画する筒状の鉛直仕切り部と、前記鉛直仕切り部の上端よりも上方に前記鉛直仕切り部の上端から間隔をあけて配置されて、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した前記炉心溶融物が前記ダウンカマおよび前記ライザに落下するのを抑制する落下防止部材と、を備え、炉心溶融事故時に前記注水装置から供給される冷却水が、前記ダウンカマ内を通って前記給水流路に向かって流下し、前記給水流路内を通って前記給水チャンバに向かい、前記給水チャンバ内で上昇し、前記給水チャンバから前記冷却流路を通って前記ライザに向かい、前記ライザ内で上昇するように構成されていること、を特徴とする。
【００１２】
他の一つの実施形態に係る原子力施設は、炉心と、前記炉心を収容する原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器内に配置されて前記原子炉圧力容器を支持する筒状のペデスタルと、前記原子炉圧力容器の下方かつ前記原子炉格納容器の底部の上方で、前記ペデスタルの側壁で囲まれた空間内に設置され、炉心溶融事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を保持して冷却する炉心溶融物保持装置と、前記炉心溶融事故時に前記炉心溶融物保持装置に冷却水を供給する注水装置と、を有する原子力施設であって、前記炉心溶融物保持装置は、前記原子炉圧力容器に対向して上向きに配置された耐熱面と、前記耐熱面の外側を囲む側壁部と、前記耐熱面の下方で前記原子炉格納容器の底部の上方で水平に広がる空間を、上方の冷却流路と下方の給水流路とに区画し、径方向中央で前記冷却流路と前記給水流路とが連通する給水チャンバを形成する水平仕切り部と、前記側壁部の外側で前記ペデスタルの側壁の内側の環状空間を、外側の環状のダウンカマと内側の環状のライザとに区画する筒状の鉛直仕切り部と、前記ダウンカマを周方向に分割して互いに並列の複数の下向き流路とするダウンカマ仕切りと、前記ライザを周方向に分割して互いに並列の複数の上向き流路とするライザ仕切りと、を備え、炉心溶融事故時に供給される冷却水が、前記ダウンカマ内を通って前記給水流路に向かって流下し、前記給水流路内を通って前記給水チャンバに向かい、前記給水チャンバ内で上昇し、前記給水チャンバから前記冷却流路を通って前記ライザに向かい、前記ライザ内で上昇するように構成されていて、前記ダウンカマ仕切りおよび前記ライザ仕切りの少なくとも一方に、周方向に連通する連通部が形成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の実施形態によれば、溶融炉心の落下や堆積により、炉心溶融物保持装置を構成する流路の一部が閉塞した場合であっても、溶融炉心の冷却を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置を備えた原子力施設の模式的立断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の模式的立断面図である。
【図３】図２の炉心溶融物保持装置の冷却水流路構造を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の冷却水流路構造を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の冷却水流路構造を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置を備えた原子力施設の模式的立断面図である。図２は、第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の模式的立断面図である。図３は、図２の炉心溶融物保持装置の冷却水流路構造を模式的に示す斜視図である。
【００１７】
図１に示す原子力施設１００は沸騰水型原子力施設であって、原子炉格納容器１２内に原子炉圧力容器１０が配置されている。原子炉圧力容器１０内に炉心１１が収容されている。原子炉格納容器１２内空間は、原子炉圧力容器１０を収容するドライウェル１３と、圧力抑制プール１４を収容するウェットウェル１５とを含む。ドライウェル１３と圧力抑制プール１４はベント管１６で連絡している。
【００１８】
原子炉圧力容器１０は、上部が開放された円筒状のペデスタル１７によって支持されている。ペデスタル１７の底部は、原子炉格納容器１２の底部１８で支持されている。原子炉圧力容器１０の下方でペデスタル１７によって囲まれた空間をペデスタル空間１９と呼ぶ。ペデスタル１７および原子炉格納容器１２の底部１８はコンクリート製である。
【００１９】
ペデスタル空間１９内に炉心溶融物保持装置２１が配置されている。炉心溶融物保持装置２１は、後述するように、炉心溶融事故時に、原子炉圧力容器１０の底部を突き破って落下する炉心溶融物を保持し、冷却できる構造となっている。
【００２０】
事故時に原子炉格納容器１２の外側から炉心溶融物保持装置２１の上方に冷却水を供給するための注水装置が設けられている。具体的には、注水配管２３が設けられ、注水配管２３の途中でペデスタル空間１９内に注水弁２４が設けられている。
【００２１】
図２に示すように、炉心溶融物保持装置２１は、原子炉格納容器１２の底部１８の上でその底部１８から離れた位置で水平方向に広がるほぼ円形板状の下部耐熱プレート３０と、下部耐熱プレート３０の外周から上方に延びる筒状の側部耐熱プレート（側壁部）３１とを有する。下部耐熱プレート３０の上面および側部耐熱プレート３１の内面は、耐熱材料からなる耐熱層（耐熱面）４１で覆われている。
【００２２】
原子炉格納容器１２の底部１８と下部耐熱プレート３０とではさまれた水平に広がる空間を上下に仕切るように、水平仕切り部６０が形成されていて、この空間が、水平仕切り部６０の上方で外側に向かう冷却流路３５と、水平仕切り部６０の下方で中央に向かう給水流路３３に仕切られている。水平仕切り部６０の中央には給水チャンバ３４が形成され、これにより、給水流路３３と冷却流路３５とが連通している。
【００２３】
側部耐熱プレート３１とペデスタル１７との間に形成される環状の空間を外側の環状のダウンカマ３２と内側の環状のライザ３６とに仕切るように、筒状の鉛直仕切り部６１が配置されている。鉛直仕切り部６１の下端は水平仕切り部６０の外周に接続されている。ダウンカマ３２の下端すなわち出口側は給水流路３３の外周側すなわち入り口側と連通している。また、冷却流路３５の外周側すなわち出口側はライザ３６の下端すなわち入り口側と連通している。
【００２４】
この実施形態では、鉛直仕切り部６１の上端６１ａは側部耐熱プレート３１の上端よりも低い位置にある。ダウンカマ仕切り５３の上端高さおよびライザ仕切り５４の上端高さは、鉛直仕切り部６１の上端６１ａの高さと同じである。
【００２５】
側部耐熱プレート３１の上端高さ位置で側部耐熱プレート３１の外周に沿って、落下防止部材５０が配置されている。落下防止部材５０は、炉心溶融事故時に原子炉圧力容器１０を貫通して落下する炉心溶融物などの落下物が側部耐熱プレート３１とペデスタル１７内壁との間の環状空間内に落下するのを防ぐものであって、たとえば、柵状、格子状、網状、多孔板状、庇状、またはこれらの組み合わせである。図２および図３は、たとえば格子状の落下防止部材５０を表している。冷却水は、落下防止部材５０を通して流れることができる。
【００２６】
図３に示すように、ダウンカマ３２は、ダウンカマ仕切り５３により、互いに並列の複数の下向き流路を形成するように周方向に仕切られている。同様に、ライザ３６は、ライザ仕切り５４により、互いに並列の複数の上向き流路を形成するように周方向に仕切られている。さらに、冷却流路３５は、冷却流路仕切り５６により、互いに並列の複数の外向き流路を形成するように周方向に仕切られている。同様に、給水流路３３は、給水流路仕切り５５により、互いに並列の複数の内向き流路を形成するように周方向に仕切られている。
【００２７】
なお、冷却流路３５および給水流路３３は、給水チャンバ３４に近い位置で幅がせまく、ライザ３６またはダウンカマ３２に近づくに従って幅が広がるように形成されるが、図３では、図の簡略化のために流路幅を一定として示している。
【００２８】
また、前述のように（図２参照）、鉛直仕切り部６１、ダウンカマ仕切り５３、ライザ仕切り５４の各上端部は、側部耐熱プレート３１の上端よりも低い位置にあって、側部耐熱プレート３１側から斜めに見下ろした場合に、耐熱層４１および側部耐熱プレート３１によって見なくなるが、図３では、鉛直仕切り部６１、ダウンカマ仕切り５３、ライザ仕切り５４の各上端を実線で示している。
【００２９】
この実施形態で、炉心溶融事故が発生し、炉心溶融物が原子炉圧力容器１０の底部を突き破って下降する場合を想定する。この場合、炉心溶融物の多くは、耐熱層４１の上に堆積する。また、注水弁２４が開かれ、注水配管２３を通じて、冷却水がペデスタル空間１９内に注入される。
【００３０】
冷却流路３５内およびライザ３６内の冷却水は下部耐熱プレート３０および側部耐熱プレート３１から受ける熱によって高温になり沸騰する。それに対して、ダウンカマ３２内および給水流路３３内の冷却水は比較的低温である。そのため、鉛直仕切り部６１の内側と外側で冷却水の密度の差が生じ、ダウンカマ３２内を下降しライザ３６内を上昇する自然対流が生じる。すなわち、冷却水は、ダウンカマ３２内を下降し、そのつぎに給水流路３３内を給水チャンバ３４に向かって流れ、その後、給水チャンバ３４内を上昇し、つぎに、冷却流路３５内をライザ３６に向かって流れ、その後ライザ３６内を上昇する。このような冷却水の流れによって、下部耐熱プレート３０および側部耐熱プレート３１が冷却される。
【００３１】
炉心溶融物の一部がダウンカマ３２およびライザ３６の方に向かって落下することが考えられるが、その場合は、炉心溶融物の一部が落下防止部材５０の上で捕捉される。落下防止部材５０と、その下方の鉛直仕切り部６１の上端６１ａ、ダウンカマ仕切り５３の上端およびライザ仕切り５４の上端との間に空間がある。そのため、ダウンカマ仕切り５３によって仕切られたダウンカマ３２の複数の下向き流路のいずれも炉心溶融物によって閉塞されることがない。同様に、ライザ仕切り５４によって仕切られたライザ３６の複数の上向き流路のいずれも炉心溶融物によって閉塞されることがない。
【００３２】
なお、第１の実施形態の変形として、鉛直仕切り部６１の上端部付近とペデスタル１７との間で炉心溶融物の落下が抑制される形状であるならば落下防止部材５０は存在しなくてもよい。
【００３３】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の冷却水流路構造を模式的に示す斜視図である。
【００３４】
この第２の実施形態では、鉛直仕切り部６１は、その上端６１ａが落下防止部材５０の下端に接するまで延びている。ダウンカマ仕切り５３およびライザ仕切り５４の上端位置は、第１の実施形態と同様に、落下防止部材５０の下端から離れた下方にある。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３５】
なお、図４では、鉛直仕切り部６１は不透明として、その背後の部分は破線で示している。
【００３６】
この実施形態では、第１の実施形態に比べて、鉛直仕切り部６１の上端６１ａがより高い位置にあるので、自然対流の駆動力が大きくなるという利点がある。
【００３７】
しかも、落下防止部材５０の直下の位置にダウンカマ仕切り５３およびライザ仕切り５４が存在しない空間、すなわち連通部があるので、炉心溶融物の一部が落下防止部材５０の上で捕捉された場合にも、ダウンカマ仕切り５３によって仕切られたダウンカマ３２の複数の下向き流路、あるいは、ライザ仕切り５４によって仕切られたライザ３６の複数の上向き流路が炉心溶融物によって閉塞されるのを回避することができる。
【００３８】
［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の冷却水流路構造を模式的に示す斜視図である。
【００３９】
この第３の実施形態は第２の実施形態の変形であって、ダウンカマ仕切り５３およびライザ仕切り５４の上端が、鉛直仕切り部６１の上端６１ａと同様に、落下防止部材５０の下端に接するまで高さにある。さらに、ダウンカマ仕切り５３に、周方向に連通する複数の連通部７０が形成されている。同様に、ライザ仕切り５４に、周方向に連通する複数の連通部７１が形成されている。
【００４０】
その他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００４１】
この第３の実施形態によれば、ダウンカマ仕切り５３によって仕切られたダウンカマ３２の複数の下向き流路が連通部７０によって互いに連通するので、炉心溶融物の一部が落下防止部材５０の上で捕捉された場合にも、ダウンカマ３２の複数の下向き流路が炉心溶融物によって閉塞されるのを回避することができる。同様に、ライザ仕切り５４によって仕切られたライザ３６の複数の上向き流路が連通部７１によって互いに連通するので、炉心溶融物の一部が落下防止部材５０の上で捕捉された場合にも、ライザ３６の複数の上向き流路が炉心溶融物によって閉塞されるのを回避することができる。
【００４２】
なお、上記説明ではダウンカマ仕切り５３およびライザ仕切り５４の両方に連通部７０、７１を設けるものとしたが、変形例として、ダウンカマ仕切り５３およびライザ仕切り５４のうちの一方のみに連通部を設けても、その連通部による効果をある程度は得ることができる。
【００４３】
［他の実施形態］
以上説明した複数の実施形態の特徴は、適宜組み合わせることもできる。たとえば、第３の実施形態の連通部７０、７１を、第１または第２の実施形態のダウンカマ仕切り５３およびライザ仕切り５４に設けてもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態において、給水流路仕切り５５に連通部を設けることにより給水流路３３の閉塞を避けることができる。同様に、冷却流路仕切り５６に連通部を設けることにより冷却流路３５の閉塞を避けることができる。ただし、炉心溶融物はダウンカマ３２およびライザ３６の上方から落下すると想定されるので、ダウンカマ仕切り５３およびライザ仕切り５４に連通部を設けるほうが効果的である。
【００４５】
上記実施形態の説明では、給水流路３３および冷却流路３５は水平であるとした。他の変形例として、給水流路３３および冷却流路３５がともに給水チャンバ３４に向かって下がるように傾斜を持たせてもよい。その場合、給水流路３３は下り勾配、冷却流路３５は上り勾配となる。このような傾斜を設けることにより、冷却水の自然対流をさらに促進することができる。
【００４６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００４７】
１０…原子炉圧力容器、  １１…炉心、  １２…原子炉格納容器、  １３…ドライウェル、  １４…圧力抑制プール、  １６…ベント管、  １７…ペデスタル、  １８…底部、  １９…ペデスタル空間、  ２１…炉心溶融物保持装置、  ２３…注水配管、  ２４…注水弁、  ３０…下部耐熱プレート、  ３１…側部耐熱プレート（側壁部）、  ３２…ダウンカマ、  ３３…給水流路、  ３４…給水チャンバ、  ３５…冷却流路、  ３６…ライザ、  ４１…耐熱層（耐熱面）、  ５０…落下防止部材、  ５３…ダウンカマ仕切り、  ５４…ライザ仕切り、  ５５…給水流路仕切り、  ５６…冷却流路仕切り、  ６０…水平仕切り部、  ６１…鉛直仕切り部、  ６１ａ…上端、  ７０…連通部、  ７１…連通部、  １００…原子力施設
【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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