(57)【要約】【課題】炉心溶融物の落下の状況を比較的簡素な構成によって把握する。【解決手段】実施形態によれば、炉心溶融物保持装置２０は、原子炉格納容器内において原子炉圧力容器の下方に設けられ、事故時に原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を受け止める。炉心溶融物保持装置２０は、上面に形成された耐熱層と、その一部が耐熱層に布設され、両端部が計測用端子に接続された少なくとも１本の導電線と、を備える。耐熱層は、第１の耐熱層と、第１の耐熱層の下に積層された第２の耐熱層とを有して、第１の耐熱層の上面、第１の耐熱層と第２の耐熱層の間の面、第２の耐熱層の下面、のうち少なくとも２つの面にそれぞれ導電線が布設されていることでもよい。【選択図】図３
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【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に設けられ、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受け止める炉心溶融物保持装置であって、
上面に形成された耐熱層と、
その一部が前記耐熱層に布設され、両端部が計測用端子に接続された少なくとも１本の導電線と、
を備えることを特徴とする炉心溶融物保持装置。
【請求項２】
前記耐熱層が、第１の耐熱層と、前記第１の耐熱層の下に積層された第２の耐熱層とを有し、
前記第１の耐熱層の上面、前記第１の耐熱層と第２の耐熱層の間の面、前記第２の耐熱層の下面のうち少なくとも２つの面にそれぞれ前記導電線が布設された請求項１に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項３】
前記導電線が布設された面において、前記導電線は、第１の方向に互いに並列に配されたｍ個の第１方向導電線と、
前記第１の方向と異なる第２の方向に互いに並列に配されたｎ個の第２方向導電線と、
を備え、
前記ｎ個の第２方向導電線のそれぞれは、前記ｍ個の第１方向導電線のそれぞれと互いに電気的に接続しない状態で平面的に交差するように布設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項４】
前記ｍ個の第１方向導電線および前記ｎ個の第２方向導電線の少なくとも一つは、１つまたは複数の折り返し部と、互いに平行な複数の直線状部分とを有す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】
前記導電線として、測温抵抗体を用い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】
前記導電線は、互いに並列に配された複数の導電線要素を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項７】
原子炉圧力容器を収納し、前記原子炉圧力容器の下方に請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置が配置された原子炉格納容器。
【請求項８】
原子炉格納容器内において原子炉圧力容器の下方に設けられ、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耐熱層で受け止める炉心溶融物保持装置の耐熱層に布設された導電線の通電状態を監視し、
前記導電線の断線または所定値以上の変化を検出する炉心溶融物保持装置の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、炉心溶融物保持装置、これを有する原子炉格納容器、および炉心溶融物保持装置の監視方法に関する。
【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原子炉の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、炉心の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、異常状態による信号により自動的に原子炉は非常停止される。また、原子炉水位の低下信号により非常用炉心冷却装置（ＥＣＣＳ：Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ  Ｃｏｒｅ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が動作し、冷却材の注入によって炉心を冠水させて炉心を冷却し、炉心溶融事故を未然に防止するようになっている。
【０００３】
しかしながら、極めて低い確率ではあるが、ＥＣＣＳ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る。この結果、原子炉停止後も発生し続ける崩壊熱によって燃料棒の温度が上昇し、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の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ことが想定される。
【０００４】
原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物は、原子炉格納容器の床に張られたコンクリートを加熱する。接触面が高温状態になると、炉心溶融物（燃料デブリ）は、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侵食する。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。
【０００５】
また、コンクリートの溶融侵食は、原子炉格納容器のバウンダリを破損させたり、原子炉格納容器の構造強度を低下させたりする可能性がある。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される恐れがある。
【０００６】
このような事象の進展を防止する策として、原子炉格納容器内の下部にコアキャッチャーを設置する方法がある。コアキャッチャーは、原子炉圧力容器の下鏡を溶融貫通して落下した炉心溶融物を受け止め、保持する機能を有する。炉心溶融物から発生する崩壊熱は、コアキャッチャー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、コアキャッチャーの下部に設けられた冷却流路において、ライザ―と給水流路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、コアキャッチャーの上部で炉心溶融物を保持することが可能となる。
【０００７】
また、原子炉格納容器下方空間の床や壁に直接耐熱部材を敷設して（コリウムシールドなどと呼ばれる）炉心溶融物を受け止める方法もある。コリウムシールドで炉心溶融物を受け止めてから原子炉格納容器下部に水を供給し、炉心溶融物を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５３０６２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、過酷事故時に炉心溶融物をコアキャッチャーやコリウムシールドにより冷却・保持する技術が知られている。しかしながら、炉心溶融物の保持、冷却が確実に行われていることを確認する手段に乏しい。
【００１０】
その一方で、炉心溶融物が落下した際に、落下の事実、落下の位置等を、把握することは、炉心溶融物の落下時刻の把握や、落下後の注水を確実な実行等に資する。また、炉心溶融物の落下量の規模や炉心溶融物の残存量、体積分布の推定に役立つ情報が得られる。これらの推定は、注水マネジメント、燃料デブリの取り出し、廃炉の計画等に資する。
【００１１】
そこで本発明の実施形態は、炉心溶融物の落下の状況に関する情報を比較的簡素な構成によって得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本実施形態は、原子炉格納容器内において原子炉圧力容器の下方に設けられ、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受け止める炉心溶融物保持装置であって、上面に形成された耐熱層と、その一部が前記耐熱層に布設され、両端部が計測用端子に接続された少なくとも１本の導電線と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本実施形態に係る原子炉格納容器は、原子炉圧力容器を内包し、上記の炉心溶融物保持装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本実施形態に係る炉心溶融物保持装置の監視方法は、原子炉格納容器内において原子炉圧力容器の下方に設けられ、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耐熱層で受け止める炉心溶融物保持装置の耐熱層に布設された導電線の通電状態を監視し、前記導電線の断線または所定値以上の変化を検出する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態によれば、炉心溶融物の落下の状況に関する情報を比較的簡素な構成によって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る原子炉格納容器の構成を示す立断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す立断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。
【図４】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の導電線の設置状態を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置による状態の把握の説明のための立断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。
【図７】第３の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。
【図８】第４の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の検知区画を示す平面図である。
【図９】第４の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。
【図１０】第５の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す立断面図である。
【図１１】第５の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。
【図１２】第６の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る炉心溶融物保持装置および原子炉格納容器について説明する。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。
【００１８】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る原子炉格納容器の構成を示す立断面図である。原子炉施設において、原子炉の炉心１は、原子炉圧力容器２内に収納されている。原子炉圧力容器２は、原子炉格納容器１０内に収納され、原子炉圧力容器ペデスタル１１により支持されている。
【００１９】
原子炉格納容器１０内の空間は、原子炉圧力容器ペデスタル１１および内壁１２等により分割されている。原子炉格納容器１０内にはドライウェル１５、ウェットウェル１６が形成されている。原子炉格納容器１０は、原子炉圧力容器２の下方に配置されたコアキャッチャーである炉心溶融物保持装置２０を有する。
【００２０】
ウェットウェル１６内には、通常運転時にはプール水が貯留され、圧力抑制プール１６ａが形成されている。
【００２１】
炉心溶融物保持装置２０は、事故時に、原子炉圧力容器２の下部の原子炉圧力容器下鏡２ａを突き抜けて、溶融した燃料と溶融した構造材等の混合物である炉心溶融物が落下してきた場合、この炉心溶融物６（図５）を受け止めて、保持するために設けられている。炉心溶融物保持装置２０は、原子炉圧力容器２の下方の原子炉圧力容器ペデスタル１１に囲まれた原子炉圧力容器下方室１７内に設けられている。事故時に、原子炉圧力容器下方室１７内に冷却水を供給するために注水系配管４が設けられており、注水系配管４には、事故時に開動作する注水弁４ａが設けられている。
【００２２】
図２は、第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す立断面図である。また、図３は、炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。
【００２３】
炉心溶融物保持装置２０は、複数の耐熱ブロック２１（耐熱部材）、複数の耐熱ブロック２１を下方および径方向外側から支持している耐熱プレート２２、ガイド部材２３、および導電線３１、３２、３３を有する。
【００２４】
耐熱ブロック２１は、炉心溶融物６および原子炉圧力容器下方室１７内の冷却水との間で、できる限り反応性の低い材料であることが好ましい。また、高融点材料であることが好ましい。たとえば、マグネシウム酸化物、ジルコニウム酸化物、タングステン、タンタル、モリブデン、炭化ケイ素などを用いることができる。あるいは、これらより融点は低いが、冷却能力などを勘案して安定な冷却状態に至ることが可能であれば、鉄あるいはステンレス鋼等を用いてもよい。
【００２５】
複数の耐熱ブロック２１は、全体として、水平に広がった部分とその縁部から上方に延びた部分を有する容器状に配列されて耐熱層を形成する。また、複数の耐熱ブロック２１は、高さ方向に積層されて３つの耐熱層を形成する。これらの各耐熱層を深さ方向で上から、第１の耐熱層２０ａ、第２の耐熱層２０ｂ、および第３の耐熱層２０ｃとし、それぞれ、以下、第１層、第２層および第３層を呼ぶこととする。第１層ないし第３層の各層は、原子炉圧力容器２から落下して堆積した炉心溶融物６を保持するように水平に広がった水平部２１a、および周縁が上方に向けて立ち上がった立ち上がり部２１ｂを有する。
【００２６】
水平部２１aおよび立ち上がり部２１bを構成する耐熱ブロック２１は、炉心溶融物６を保持する観点では隙間がないほうが好ましいが、耐熱ブロック２１の熱膨張も考慮して配列される。なお、耐熱ブロック２１の層の数は、３層に限定されず、１層でもよいし、２層あるいは４層以上でもよい。また、それぞれの耐熱ブロック２１の形状は、直方体あるいは三角柱である場合を示しているが、互いに隙間なく配されるならば、これ以外の形状でもよい。
【００２７】
耐熱プレート２２は、耐熱プレート底板２２ａおよび耐熱プレート側板２２ｂを有する。耐熱プレート底板２２ａは、鉛直方向の投影面が８角形であり、水平に広がっている。耐熱プレート側板２２ｂは、耐熱プレート底板２２ａの各辺から鉛直上方に延びている。すなわち、耐熱プレート２２は、全体として容器形状である。
【００２８】
この耐熱プレート２２上に、順次耐熱ブロック２１が配列・積層され、耐熱プレート２２側から、第３の耐熱層２０ｃ、第２の耐熱層２０ｂ、第１の耐熱層２０ａの順に形成される。複数の耐熱ブロック２１は、耐熱プレート２２により下方から支持されている。
【００２９】
ガイド部材２３は、ガイド部材底板２３ａおよびガイド部材側板２３ｂを有する。ガイド部材底板２３ａは、８角形の板であり、水平に広がっている。ガイド部材側板２３ｂは、ガイド部材底板２３ａの各辺から鉛直上方に延びている。このように、耐熱プレート２２は、全体として容器形状である。なお、８角形には限定されない。耐熱プレート２２の形状、ひいては炉心溶融物保持装置２０の鉛直方向投影面における形状は、原子炉圧力容器下方室１７内にあって、炉心溶融物６を受け止め、保持する機能と、原子炉圧力容器下方室１７内に貯留される冷却水による冷却の観点、炉心溶融物保持装置２０が設置される空間の形状、他に設置されている構造物等を考慮して適切な形状を選択すればよい。このような条件の下、たとえば、六角形、円形、非対称な形状であってもよい。
【００３０】
ガイド部材２３は、耐熱プレート２２の外側および下方に設けられている。すなわち、ガイド部材底板２３ａは、耐熱プレート底板２２ａの下方に耐熱プレート底板２２ａと間隔をあけて配され、耐熱プレート底板２２ａとともに、径方向外側に向かう流路である冷却流路２６を形成している。また、ガイド部材側板２３ｂは、耐熱プレート側板２２ｂの径方向外側に耐熱プレート側板２２ｂと間隔をあけて配され、耐熱プレート側板２２ｂとともに上方に向かう流路であるライザ２７を形成している。ガイド部材底板２３ａの中央には、開口２４が形成されている。
【００３１】
また、ガイド部材２３は、原子炉圧力容器下方室１７との間に間隔をもって配されるような形状、寸法となっている。すなわち、ガイド部材底板２３ａは、原子炉圧力容器下方室１７のペデスタル床１７ａ上に間隔をもって配され、ガイド部材側板２３ｂは、原子炉圧力容器ペデスタル１１のペデスタル壁１１ａとの間に間隔をもって配されている。このように、ガイド部材２３は、ペデスタル壁１１ａおよびペデスタル床１７ａとともに、冷却流路２６に冷却水を供給する流路となる給水流路２５を形成する。
【００３２】
耐熱プレート２２およびガイド部材２３は、それぞれ支持構造により支持されている（図示略）。支持構造としては、炉心溶融物保持装置２０の水平面における中心から放射状に伸びるように複数の支持壁が設置される。支持壁は冷却水の流れのガイドとしても作用する。あるいは、ペデスタル床１７ａとガイド部材２３の間、またガイド部材２３と耐熱プレート２２の間に支柱を複数設けたものでもよい。
【００３３】
第１層の水平部２１ａに配された耐熱ブロック２１の上面には、導電線３１が布設されている。導電線３１は、１本（複数が直列に接続された場合を含む）の導電線であり、図３で示すように、耐熱ブロック２１の上面を広範囲にわたってカバーするように、耐熱ブロック２１の表面上を水平に、ｙ軸方向およびその反対方向への往復を、ｘ軸方向に進みながら繰り返すように延びている。
【００３４】
すなわち、それぞれがｙ軸方向に延びており互いに直列に接続されている。このｘ軸方向の間隔を、ピッチＤ１と呼ぶこととする。また、立ち上がり部２１ｂとの境界と、水平部に配される導電線３１との間隔を間隔Ｄ２と呼ぶこととする。ピッチＤ１と間隔Ｄ２は同程度の寸法とする。ここで、図３では、ピッチＤ１が、耐熱ブロック２１の幅に等しいように描かれているが、これに限らない。耐熱ブロック２１の幅より大きくともよいし、小さくともよい。
【００３５】
導電線３１は計測用端子４１に接続されている。具体的には、導電線３１の両端部は、計測用端子４１の２つの端子部のそれぞれに接続されている。計測用端子４１は、必要に応じて電気特性測定器５１を接続可能に構成されており、原子炉格納容器１０の外側の事故時にもアクセスできる場所、たとえば緊急時制御室などに設けられている。電気特性測定器５１としては、例えば電流計や電圧計を用いる。
【００３６】
耐熱ブロック２１上の導電線３１に対する炉心溶融物６の影響の形態としては、以下が考えられる。
【００３７】
第１の形態としては、導電線３１の断線が考えられる。単純な断線の場合は、計測用端子４１の２つの端子部間の導電線３１の抵抗値は、無限大あるいは極端に増大する。
【００３８】
第２の形態としては、炉心溶融物６によって導電線３１が切断され、当該切断部が炉心溶融物６によって通電された状態が考えられる。炉心溶融物６は、構造材等の組成を含んでいることからある程度の導電性を有することが考えられる。このため、計測用端子４１の２つの端子部間の導電線３１の抵抗値は、断線時とは異なる値を示す可能性があるが、通常の値からは確実に変化すると考えられる。
【００３９】
第３には、導電線３１のｙ軸方向に延びた部分どうしの短絡が考えられる。すなわち、両方の部分が断線した後に、互いに接触するような場合である。この場合は、計測用端子４１の２つの端子部間の導電線３１の抵抗値は減少する。
【００４０】
第４には、導電線３１の温度変化が考えられる。仮に炉心溶融物６が導電線３１に触れなくとも、導電線３１の近傍にあれば、炉心溶融物６から耐熱ブロック２１の熱伝導により、あるいは、炉心溶融物６からの輻射により導電線３１の温度が上昇し、計測用端子４１の２つの端子部間の導電線３１の抵抗値は増大する。
【００４１】
以上の例のように、炉心溶融物６が落下した場合には、計測用端子４１の２つの端子部間の導電線３１の抵抗値は変化するものと考えられる。
【００４２】
ピッチＤ１は、検出しようとする炉心溶融物６の大きさを考慮して決定すればよい。たとえば、耐熱ブロック２１上に落下した炉心溶融物６の影響範囲（導電線３１が含まれると電気特性測定器５１の計測値に変化が出る範囲）を模擬的に円形として考え、その径をＤＤと設定する。今、ＤＤ＞Ｄ１が成立する場合は、炉心溶融物６は上述したように導電線３１の切断や加熱によって影響を与え、電気特性測定器５１の計測値が変化する。
【００４３】
したがって、電気特性測定器５１により、たとえば電流、電圧、抵抗値等のいずれかを測定することにより、炉心溶融物６の落下の検出が可能である。
【００４４】
なお、以上では、導電線３１が１本の場合を示したが、複数の導電線要素を並列に配してもよい。これら複数の導電線要素は、すべて、同一の計測用端子４１の２つの端子部のそれぞれに接続されているように構成する。
【００４５】
電気特性測定器５１としては、導電線３１に電圧を印加して電流を測定する方式、導電線３１に定電流を流し電圧値を測定する方式等がある。導電線３１が炉心溶融物６（図５）に触れることにより断線することが考えられる。あるいは、炉心溶融物６には溶融した構造材等も含まれることから、炉心溶融物６が非導電体ではなくある程度の導電性を有する場合も考えられる。この場合、断線した間に炉心溶融物６が存在すれば導通状態が残ることも考えられる。ただし、抵抗値は、変化するので、その変化は検知可能であると考えられる。また、導電線３１が、複数本で構成されている場合、その一部に変化が生ずれば、全体の抵抗値は変化するので検知が可能である。
【００４６】
第１層と第２層との間には、導電線３２が布設されている。この導電線３２は、第１層の上面に布設されている導電線３１と同様に、第２層の上面を広範囲にわたってカバーするように布設されている。導電線３２は計測用端子４２に接続されている。導電線３３も同様に、第３層の上面を広範囲にわたってカバーするように布設されている。導電線３３は計測用端子４３に接続されている。
【００４７】
導電線３２および導電線３３についてのピッチＤ１と間隔Ｄ２は、導電線３１についてのピッチＤ１と間隔Ｄ２と同程度、あるいは、異なる寸法でもよい。たとえば、炉心溶融物６が下方に侵食する場合、形状を維持して下方に移動するのではなく、部分的に進展していくことも考えられる。この場合は、炉心溶融物６の到達の検出上は、導電線３１についてのピッチＤ１と間隔Ｄ２よりも、導電線３２についてのピッチＤ１と間隔Ｄ２を小さくすることが効果的である。導電線３３のピッチおよび間隔についても同様である。
【００４８】
図４は、導電線の設置状態を示す斜視図である。図４では、耐熱ブロック２１の一部のみを表示している。下側に設置されている４枚は、第２層に配された耐熱ブロック２１である。その上に表示されている２枚は、第１層に配された耐熱ブロック２１である。第１層に配された耐熱ブロック２１の下側の表面には、導電線用溝２１ｄが形成されている。また、第２層に配された耐熱ブロック２１の上側の表面の、導電線用溝２１ｄに対向する位置には、導電線用溝２１ｆが形成されている。互いに対向する導電線用溝２１ｄと導電線用溝２１ｆにより円形の断面を有する貫通孔２１ｈが形成される。貫通孔２１ｈの径は、導電線３２の外径より、耐熱ブロック２１の製作精度、据付精度の分だけ大きくする。ただし、貫通孔２１ｈ中に導電線３２が収納されたときに、貫通孔２１ｈの内面と導電線３２の外面間の空間ができるだけ小さくなるように導電線用溝２１ｄ、２１ｆの寸法の設定を行う。
【００４９】
なお、導電専用溝２１ｄ、２１ｆのそれぞれは必須ではないが、耐熱ブロック２１を隙間なく配列するためには、設ける方が好ましい。
【００５０】
以上のように構成された本実施形態における炉心溶融物保持装置２０の作用を、以下に説明する。図５は、炉心溶融物保持装置による状態の把握の説明のための立断面図である。事故の進展により炉心１内の燃料の溶融が生じた場合を示している。
【００５１】
事故状態においては、注水系配管４から冷却水７が原子炉圧力容器下方室１７に注水され、冷却水７が原子炉圧力容器下方室１７内に貯留されている。したがって、炉心溶融物保持装置２０は、この室内に貯留された冷却水７の水面下となっている。
【００５２】
すでに原子炉施設が事故の状態となっていることから、発電所のスタッフは、計測用端子４１に電気特性測定器５１を接続する。また、計測用端子４２および４３にも同様に電気特性測定器を接続する。
【００５３】
燃料や構造物が溶融して、原子炉圧力容器２の下部の原子炉圧力容器下鏡２ａを貫通すると、原子炉圧力容器２から落下し、炉心溶融物保持装置２０の最上層である第１層の上に炉心溶融物６として堆積する。
【００５４】
この段階で、まず、第１層の表面に布設されている導電線３１が炉心溶融物６によって溶融し、断線する。この状態の変化は、電気特性測定器５１により測定している導電線３１の抵抗値等の変化により捉えることができる。すなわち、炉心溶融物６の落下と、そのおおよその時刻を確認できる。
【００５５】
原子炉圧力容器２から落下してきた溶融物である炉心溶融物６は、炉心溶融物保持装置２０の耐熱ブロック２１で受け止められ、耐熱ブロック２１を侵食していく。この際、耐熱ブロック２１の溶融潜熱で温度が低下する。また、炉心溶融物６の落下を受けて炉心溶融物保持装置２０に冷却水が供給され、この冷却水７によって冷却される。より詳細に説明すると、まず冷却水７の供給によって水位が上昇して耐熱プレート２２の下面に達し、耐熱プレート２２および耐熱層を介して冷却水７と炉心溶融物６の熱交換が行われて炉心溶融物６が下方から冷却される。さらに冷却水７の供給が継続して耐熱プレート側板２２ｂの上端に達すると、水平方向内側へあふれて耐熱層上面に溜まっていき、炉心溶融物６が上面からも冷却される。やがて炉心溶融物保持装置２０全体が水没し、図５に示す状態となる。
【００５６】
図５の状態においては、給水流路２５における冷却水７の密度がライザ２７における冷却水７の密度より大きくなり、この密度差により、自然循環により図中の矢印で示す流れが生ずる。この場合の熱源は、炉心溶融物６である。また、放熱あるいは除熱源は、耐熱ブロック２１の溶融潜熱、原子炉圧力容器下方室１７内に貯留された冷却水７の熱容量と温度上昇分、さらには、図示しないたとえば、受動的格納容器冷却システムの熱交換器の冷却側である。
【００５７】
ここで、受動的格納容器冷却システムは、原子炉圧力容器下方室１７およびドライウェル１５内の蒸気を熱交換器に導き、外部冷却によりこの蒸気を凝縮させ冷却水として、たとえば原子炉圧力容器下方室１７に戻すものである。
【００５８】
炉心溶融物６の保有熱量が大きければ、第１層を侵食し、さらに、図５に示すように第２層を侵食するに至る。この段階で、第１層と第２層の間に布設されている導電線３２の一部が炉心溶融物６と接触することにより、断線し、その抵抗値が変化する。したがって、図５のように炉心溶融物６の侵食が第２層に至ったことを把握することができる。
【００５９】
以上のように本実施形態によれば、炉心溶融物６の状況を、比較的簡素な構成によって、炉心溶融物６が炉心溶融物保持装置２０に落下したことと、その時刻を確認することができる。また、導電線を耐熱層の異なる深さ位置に複数布設することにより、炉心溶融物６による耐熱層の侵食の進行を検出することができる。
【００６０】
［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態においては、水平部２１ａが、第１領域７１と第２領域７２の２つの領域に分割されている。第１領域７１には、導電線３１ｍが配されている。また、第２領域７２には、導電線３１ｎが配されている。導電線３１ｍは、１本の配線、あるいは互いに並列な複数の導電線要素からなる配線である。導電線３１ｎも同様である。導電線３１ｍおよび導電線３１ｎのそれぞれの引き回しにおけるピッチＤ１と間隔Ｄ２は、第１の実施形態と同様である。
【００６１】
導電線３１ｍは、計測用端子４１aに接続されており、電気特性測定器５１aにより、電気的特性を測定可能に構成されている。また、導電線３１ｎは、計測用端子４１ｂに接続されており、電気特性測定器５１ｂにより、電気的特性を測定可能に構成されている。
【００６２】
第２層についても、同様に、２つに区分された領域のそれぞれに配されている。この際、第２層の導電線は、第１層における導電線３１ｍおよび導電線３１ｎがｙ軸方向に延びているのと同様に、ｙ軸方向に延びていてもよいし、方向を９０度変えてｘ軸方向に延びるように配してもよい。第３層についても同様である。
【００６３】
以上のように構成された本第２の実施形態においては、耐熱ブロック２１の各層において、さらに、２つに区分された領域のいずれかまたは両方に炉心溶融物６が落下したかを判別することができる。
【００６４】
［第３の実施形態］
図７は、第３の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。
【００６５】
第１層の上には、それぞれがｙ方向に延びてｘ方向に互いに並行にピッチＤ３で配された第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃが布設されている。また、これらと直交するように、ｘ方向に延びてｙ方向に互いに平行にピッチＤ４で配された第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆが布設されている。特にｘ方向とｙ方向のいずれかに特異性がある場合を除いて、ピッチＤ４はピッチＤ３と同程度である。
【００６６】
以上のような配列であるため、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのそれぞれと第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのそれぞれとは、平面的に交差している。ただし、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのそれぞれと、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのそれぞれとは、電気的に絶縁されている。すなわち、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのそれぞれは、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのそれぞれと平面的に交差するが、交差部分では、電気的に互いに導通しないように構成されている。
【００６７】
具体的には、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのグループと、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのグループとの間に、絶縁性のシート（図示せず）が介在していることでよい。あるいは、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよび第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆには、それぞれ、絶縁被覆が施され、炉心溶融物６の存在により絶縁被覆が溶融するような構成とすることでもよい。
【００６８】
第１方向導電線３１ａ、３１ｂおよび３１ｃはそれぞれ、計測用端子４１ａ、４１ｂおよび４１ｃに接続されており、電気特性測定器５１ａ、５１ｂおよび５１ｃにより電気特性を測定可能である。また、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅおよび３１ｆはそれぞれ、計測用端子４１ｄ、４１ｅおよび４１ｆに接続されており、電気特性測定器５１ｄ、５１ｅおよび５１ｆにより電気特性を測定可能である。
【００６９】
以上は、第１層についての構成であるが、第２層および第３層についても同様の構成となっている。
【００７０】
なお、図７では、ｘ方向、ｙ方向にそれぞれ３本の導電線が布設された場合を例にとって示しているがこれに限定されない。すなわち、ピッチＤ３を、炉心溶融物６の検知の観点から選定し、その結果として導電線の本数を決定することでよい。
【００７１】
以上のように構成された本実施形態に係る炉心溶融物保持装置２０においては、第１層上の炉心溶融物６の径が、Ｄ３より大きな場合は、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのいずれか、および第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのいずれかについて、電気特性の変化、たとえば、抵抗値の増大が生ずる。
【００７２】
たとえば、第１方向導電線３１ａが接続する計測用端子４１ａに接続した電気特性測定器５１ａの出力に変化が有り、かつ、第２方向導電線３１ｄが接続する計測用端子４１ｄに接続した電気特性測定器５１ｄの出力に変化が有る場合には、第１方向導電線３１ａと第２方向導電線３１ｄとが平面的に交差する箇所を中心にピッチＤ３の半径の範囲内に炉心溶融物６が落下したことが把握できる。
【００７３】
なお、以上の例では、耐熱ブロック上をｘ方向とｙ方向について区分して導電線を布設する場合、すなわち、異なる方向として互いに直交するｘ方向、ｙ方向の２方向をとっている場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、異なる方向として、互いに１２０度ずつずれた３方向をとる場合でもよい。
【００７４】
このように、第１の方向に延びる互いに平行に布設された第１方向導電線と、それと異なる第２の方向に延びる互いに平行に布設された第２方向導電線とを組み合わせることによって、各層における炉心溶融物６の存在する平面的な範囲の位置を特定することができる。
【００７５】
［第４の実施形態］
図８は、第４の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の検知区画を示す平面図である。また、図９は、第４の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。本実施形態は、第３の実施形態の変形である。第３の実施形態においては、それぞれの導電線は、耐熱ブロック２１上で直線的に延びていたが、本実施形態においては、それぞれの導電線が、折り返し部３８を有し互いに平行に配され、かつ電気的に直列な複数の直線状部分を有する。その他の点では、第３の実施形態と同様である。
【００７６】
第１層は、ｘ方向に３つのグループに分割されている。また、第１層は、ｙ方向に３つのグループに分割されている。この結果、第１層は、ｘ方向およびｙ方向に、第１領域７１、第２領域７２、第３領域７３、第４領域７４、第５領域７５、第６領域７６、第７領域７７、第８領域７８、第９領域７９の９つの区画に分割されている。なお、以上の例では、分割の境界を、耐熱ブロック２１どうしの境界としている場合を示したが、これに限定されない。耐熱ブロック２１の中の位置を境界としてもよい。
【００７７】
ｘ方向に分割された３つのグループのそれぞれには、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃがそれぞれ配されている。また、ｙ方向に分割された３つのグループのそれぞれには、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆがそれぞれ配されている。第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれｘ方向に所定のピッチＤ５をもって、また、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆはｙ方向にそれぞれ所定のピッチＤ６をもって耐熱ブロック２１の表面を覆っている。ピッチＤ５はピッチＤ６と同程度であり、たとえば、等しい値Ｄ５とする。
【００７８】
以上のように、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのそれぞれは、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのそれぞれと平面的に交差するように配されている。ただし、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのそれぞれは、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのそれぞれとは、電気的に絶縁されている。すなわち、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのそれぞれは、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのそれぞれと平面的に交差するが、交差部分では、電気的に互いに導通しないように構成されている。
【００７９】
具体的には、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのグループと、第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのグループとの間に、絶縁性のシート（図示せず）が介在していることでよい。あるいは、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよび第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆには、それぞれ、絶縁被覆が施され、炉心溶融物６の存在により絶縁被覆が溶融するような構成とすることでもよい。
【００８０】
第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよび第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆはそれぞれ、計測用端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆに接続されている。
【００８１】
以上は、第１層についての構成であるが、第２層および第３層についても同様の構成となっている。
【００８２】
以上のように構成された本実施形態に係る炉心溶融物保持装置２０においては、第１層上の炉心溶融物６の径が、ピッチＤ５より大きな場合は、第１方向導電線３１ａ、３１ｂ、３１ｃのいずれか、および第２方向導電線３１ｄ、３１ｅ、３１ｆのいずれかについて、電気特性の変化、たとえば、抵抗値の増大が生ずる。
【００８３】
たとえば、第１方向導電線３１ａが接続する計測用端子４１ａに接続した電気特性測定器５１ａの出力に変化が有り、かつ、第２方向導電線３１ｄが接続する計測用端子４１ｄに接続した電気特性測定器５１ｄの出力に変化が有る場合には、第７領域７７に炉心溶融物６が存在することが把握できる。
【００８４】
これは、第１方向導電線３１ａが布設されている領域が第１領域７１、第４領域７４および第７領域７７であり、第２方向導電線３１ｄが布設されている領域が第７領域７７、第８領域７８および第９領域７９であり、両者の共通領域が第７領域７７であることによる。
【００８５】
また、たとえば、第１方向導電線３１ａが接続する計測用端子４１ａに接続した電気特性測定器５１ａの出力および第１方向導電線３１ｂが接続する計測用端子４１ｂに接続した電気特性測定器５１ｂの出力に変化が有り、かつ、第２方向導電線３１ｄが接続する計測用端子４１ｄに接続した電気特性測定器５１ｄの出力に変化が有る場合には、第７領域７７および第８領域７８にまたがって炉心溶融物６が存在することが把握できる。
【００８６】
すなわち、第１方向導電線３１ａが布設されている領域が第１領域７１、第４領域７４および第７領域７７であり、また、第１方向導電線３１ｂが布設されている領域が第２領域７２、第５領域７５および第８領域７８であり、それぞれの第２方向導電線３１ｄが布設されている領域が第７領域７７、第８領域７８および第９領域７９との共通領域が第７領域７７および第８領域７８であることによる。
【００８７】
以上の例では、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ３つの領域に区分した場合を示したが、これに限定されない。すなわち、ｘ方向にｍ個の領域に区分しそれぞれに第１方向導電線を布設し、ｙ方向にｎ個の領域に区分しそれぞれに第２方向導電線を布設することにより、ｍ×ｎの領域に区分し、これらの領域のいずれに炉心溶融物６が存在するかを把握することができる。
【００８８】
このように、第１の方向に延びる互いに異なる領域に布設された第１方向導電線と、それと異なる第２の方向に延びる互いに異なる領域に布設された第２方向導電線とを組み合わせることによって、各層における炉心溶融物６の存在する平面的な領域を特定することができる。また、第３の実施形態に比べると、炉心溶融物６の存在位置の特定範囲が、領域のレベルとなり広くなる一方、直列に設ける導電線の本数は少なくなり、計測用端子および同時に使用する電気特性測定器の数を減らすことができる。
【００８９】
［第５の実施形態］
図１０は、第５の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す立断面図である。また、図１１は、第５の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す平面図である。
【００９０】
本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態における炉心溶融物保持装置２０は、第１の実施形態における導電線３１、３２、３３について、それぞれ、測温抵抗体６１、６２、６３を用いている。測温抵抗体６１は第１層の上面に、測温抵抗体６２は第２層の上面に、また、測温抵抗体６３は第３相の上面に布設されている。このため、測定する場合も、たとえば、電気特性測定器５１として温度測定器６５が用いられる。
【００９１】
測温抵抗体６１としては、たとえば、白金測温抵抗体が用いられる。また、温度測定器６５としては、たとえば、定電流回路と電圧計を用いた測定器が用いられる。
【００９２】
以上のように構成した本実施形態による炉心溶融物保持装置２０においては、導電体として測温抵抗体が布設されている区画の温度を大まかに把握することができる。例えば、それぞれの導電線の電気抵抗値とその時の環境温度との関係性が明確に判明している場合、健全な状態の導電線の電気抵抗が分かれば、耐熱ブロック内部の温度を把握することができる。また、２層目と３層目など隣接する導電線の電気抵抗値を比較することで、その間の相対的な温度分布も把握することができる。
【００９３】
［第６の実施形態］
図１２は、第６の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の構成を示す立断面図である。
【００９４】
本実施形態は、第１の実施形態の変形であり、第１の実施形態の耐熱ブロック２１が、水平部２１ａ、立ち上がり部２１ｂを有するのに対して、水平部２１ａの周辺部であった部分が、径方向外側が高くなるように傾斜しており、耐熱層傾斜部２１ｓを形成している。また、耐熱プレート２２も、同様の形状となっており、ガイド部材２３も径方向外側が高くなるように傾斜している。
【００９５】
この結果、冷却流路２６も、径方向外側が高くなるように傾斜しており、より自然循環しやすい形状となっている。
【００９６】
耐熱ブロック２１が層状に形成されている点、および導電線の布設等、上記以外の点については、第１の実施形態と同様である。
【００９７】
本実施形態におけるこのような形状の炉心溶融物保持装置２０においても、第１の実施形態と同様の効果を生ずる。
【００９８】
［その他の実施形態］
以上の各実施形態では、炉心溶融物保持装置２０をコアキャッチャーとして説明してきたが、本発明の各実施形態はペデスタル床１７ａに耐熱部材を敷設して耐熱層を形成した炉心溶融物保持装置としてのコリウムシールドにも同様に適用可能である。コリウムシールドの耐熱層に適用した場合も、各実施形態と同様の効果を奏する。
【００９９】
また、例えば耐熱層の上面（耐熱層が複数積層されている場合は最上面）は図３に示した例のように１つの導電線を布設し、耐熱層の下面には図７や図９に示した例のように複数の導電線を布設する構成であってもよい。
【０１００】
また、導電線３１等は、耐熱層の上面（耐熱層が複数積層されている場合は最上面）に布設せずに耐熱層の下面（耐熱層が複数積層されている場合は耐熱層と耐熱層の間）に布設してあってもよい。この場合、炉心溶融物落下時点は検出できないが、炉心溶融物による耐熱層の侵食状況や位置は検出することができる。
【０１０１】
他方で、導電線３１等を耐熱層の上面（耐熱層が複数積層されている場合は最上面）に布設する場合は、通常運転中の落下物や漏水から保護すべくケーブルをカバーで覆う等してもよい。
【０１０２】
また、導電線３１等は、図２等において炉心溶融物保持装置２０から上方に伸びてペデスタル壁１１ａを貫通するように図示されているが、これに限られない。耐熱プレートを貫通する等して配線されてもよいし、ペデスタル床１７ａ内部を通るように配線されてもよい。また、原子炉格納容器１０の貫通部を減らすべく、導電線３１等の複数を一箇所に集約してから同一の貫通部からペデスタル１１ａやペデスタル壁１７内へ導入する配線としてもよい。また、可能であれば原子炉格納容器１０の既存の貫通部（他の機器用や使用されていない貫通部が存在する場合がある）を利用して配線してもよい。
【０１０３】
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。
【０１０４】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第６の実施形態の特徴と、第２ないし第５の実施形態のそれぞれの特徴を組み合わせてもよい。
【０１０５】
さらに、これらの実施形態は、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】
【０１０６】
１…炉心、２…原子炉圧力容器、２ａ…原子炉圧力容器下鏡、４…注水系配管、４ａ…注水弁、６…炉心溶融物、７…冷却水、１０…原子炉格納容器、１１…原子炉圧力容器ペデスタル、１１ａ…ペデスタル壁、１２…内壁、１５…ドライウェル、１６…ウェットウェル、１６ａ…圧力抑制プール、１７…原子炉圧力容器下方室、１７ａ…ペデスタル床、２０…炉心溶融物保持装置、２０ａ…第１の耐熱層（耐熱層）、２０ｂ…第２の耐熱層（耐熱層）、２０ｃ…第３の耐熱層（耐熱層）、２１…耐熱ブロック、２１a…水平部、２１b…立ち上がり部、２１ｄ、２１f…導電線用溝、２１ｈ…貫通孔、２１ｓ…耐熱層傾斜部、２２…耐熱プレート、２２ａ…耐熱プレート底板、２２ｂ…耐熱プレート側板、２３…ガイド部材、２３ａ…ガイド部材底板、２３ｂ…ガイド部材側板、２４…開口、２５…給水流路、２６…冷却流路、２７…ライザ、３１…導電線、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…第１方向導電線、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ…第２方向導電線、３１ｍ、３１ｎ、３２、３３…導電線、３８…折り返し部、４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ、４２、４３…計測用端子、５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ…電気特性測定器、６１、６２、６３…測温抵抗体、６５…温度測定器、７１…第１領域、７２…第２領域、７３…第３領域、７４…第４領域、７５…第５領域、７６…第６領域、７７…第７領域、７８…第８領域、７９…第９領域
【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】
2019045251.tif 000011
【図１０】
2019045251.tif 000012
【図１１】
2019045251.tif 000013
【図１２】
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