(57)【要約】【課題】過酷事故時に原子炉圧力容器からコアキャッチャ上に落下した炉心溶融物の分布の経時変化を把握することができるコアキャッチャを提供する。【解決手段】原子炉圧力容器３の下方で原子炉格納容器１の底部１ａ上に設置され、過酷事故時に原子炉圧力容器３から落下した炉心溶融物Ｄを受け止める犠牲層２１と、犠牲層２１の底部から外周部に亘って配設され、過酷事故時に水源から冷却水が供給される冷却水配管２５と、犠牲層２１内に散点した状態で複数設置され、温度を計測する第１のセンサ３０とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の下方で原子炉格納容器の底部上に設置され、過酷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犠牲層と、
前記犠牲層の底部から外周部に亘って配設され、過酷事故時に水源から冷却水が供給される冷却水配管と、
前記犠牲層内に散点した状態で複数設置され、温度を計測する第１のセンサとを備えた
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【請求項２】
請求項１に記載のコアキャッチャにおいて、
前記第１のセンサは、前記犠牲層の厚さ方向に複数段配置されると共に、各段の水平面上において均一に分散するように配置された
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【請求項３】
請求項２に記載のコアキャッチャにおいて、
前記第１のセンサは、前記犠牲層の厚さ方向に２段配置されると共に、各段の水平面上において径の異なる２つの同心円上の周方向に４つずつ均等に配置された
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【請求項４】
請求項１に記載のコアキャッチャにおいて、
前記冷却水配管内に散点した状態で複数設置され、冷却水の温度、流量、及び圧力のうち、少なくとも１つを計測する第２のセンサを更に備えた
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【請求項５】
請求項４に記載のコアキャッチャにおいて、
前記第１のセンサは、前記犠牲層の上面近傍に設置された
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【請求項６】
請求項５に記載のコアキャッチャにおいて、
前記冷却水配管は、過酷事故時に前記水源から冷却水が供給される主配管と、前記主配管から分岐して前記犠牲層の底部から外周部に亘って配設された複数の分岐配管と、前記主配管から分岐して前記犠牲層の外周部の上方に配設された環状配管とで構成され、
前記環状配管は、周方向に間隔もって配置された下方に開口する複数のノズルと、前記各ノズルにそれぞれ設置した流量調整弁とを有する
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【請求項７】
請求項４に記載のコアキャッチャにおいて、
前記第１のセンサは、前記犠牲層内における前記冷却水配管の近傍に設置された
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【請求項８】
請求項４に記載のコアキャッチャにおいて、
前記冷却水配管は、過酷事故時にポンプにより冷却水が供給される主配管と、前記主配管から分岐して前記犠牲層の底部から外周部に亘って配設された複数の分岐配管とで構成された
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【請求項９】
請求項８に記載のコアキャッチャにおいて、
前記各分岐配管にそれぞれ流量調整弁を設置した
ことを特徴とするコアキャッチャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアキャッチャに係り、更に詳しくは、原子炉設備に備えられたコアキャッチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽水炉では、極めて低い確率ではあるが、原子炉圧力容器内の炉心に供給する冷却水の喪失により原子炉水位が低下して、炉心が長期間露出すると、崩壊熱により発熱している燃料は、十分に冷却されずに溶融する可能性がある。溶融した燃料は、原子炉圧力容器下部に堆積し、さらに、不十分な冷却状態が継続すると、原子炉圧力容器を貫通して、炉心溶融物（溶融デブリ）として原子炉格納容器の床面に落下することも起こり得る。
【０００３】
落下した炉心溶融物は、床材として用いられているコンクリートと反応し、非凝縮性ガスを大量に発生させると共にコンクリートを溶融侵食する。このような炉心溶融物とコンクリートと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に放出される虞がある。そこで、炉心溶融事故を想定した対応策として、原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を受け止めて冷却する装置（コアキャッチャ）を原子炉格納容器の底部に設置する方法が提案されている。
【０００４】
このような装置には、原子炉格納容器の内部で原子炉圧力容器の下方に配置されて上に開口したコリウム保持容器と、コリウム保持容器の外面に沿って延びる冷却流路を形成する構造体と、冷却流路に冷却水を供給する給水配管と、給水配管に設けられた給水弁と、コリウム保持容器の開口部を覆うドレン集積蓋とを備えたものがある（特許文献１参照）。この装置は、さらに、原子炉格納容器内の機器や弁からの漏洩水を冷却流路に導くドレン配管を有し、その配管の出口近傍に温度計を設けて、ドレン配管から排出される漏洩水の温度上昇を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３７０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、原子炉圧力容器からコアキャッチャ上に炉心溶融物が落下するような過酷事故が発生した場合、事故の進展予測や事故の早期収束の対策の検討のために、炉心溶融物のコアキャッチャ上の分布（炉心溶融物のコアキャッチャに対する侵食深さやコアキャッチャ上の拡がり範囲等）を把握することは、極めて重要である。また、この炉心溶融物の分布は、過酷事故の収束後における炉心溶融物の取出し計画の策定の際にも、重要な情報となる。このため、落下した炉心溶融物の分布の経時変化を把握することが望まれている。
【０００７】
上記した特許文献１に記載された装置においては、ドレン配管の出口近傍に温度計を設けて通常運転時の漏洩水の温度を測定しているので、過酷事故時には、冷却流路内の漏洩水の温度上昇を検知することにより炉心溶融物の落下を確認できる可能性がある。しかしながら、この温度計は、ドレン配管の出口近傍にのみ設けられているので、炉心溶融物のコアキャッチャ上の分布を把握することは困難である。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、過酷事故時に原子炉圧力容器からコアキャッチャ上に落下した炉心溶融物の分布の経時変化を把握することができるコアキャッチャを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原子炉圧力容器の下方で原子炉格納容器の底部上に設置され、過酷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犠牲層と、前記犠牲層の底部から外周部に亘って配設され、過酷事故時に水源から冷却水が供給される冷却水配管と、前記犠牲層内に散点した状態で複数設置され、温度を計測する第１のセンサとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、過酷事故時に、犠牲層内に散点した状態で設置した複数の第１のセンサにより犠牲層内の温度を計測するので、原子炉圧力容器からコアキャッチャ上に落下した炉心溶融物の分布の経時変化を把握することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を備えた原子炉格納容器を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す本発明のコアキャッチの第１の実施の形態をIII−III矢視から見た平面図であり、本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を構成する冷却水配管の構造を示す図である。
【図４】図２に示す本発明のコアキャッチの第１の実施の形態をIV−IV矢視から見た断面図であり、本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を構成する第１のセンサの配置を示す図である。
【図５】本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態を示す縦断面図である。
【図６】図５に示す本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態を構成する第２のセンサの冷却水配管内における配置を示す図である。
【図７】本発明のコアキャッチャの第３の実施の形態を示す縦断面図である。
【図８】本発明のコアキャッチャの第４の実施の形態を示す縦断面図である。
【図９】本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態を示す縦断面図である。
【図１０】図９に示す本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態をX−X矢視から見た平面図である。
【図１１】本発明のコアキャッチャの第６の実施の形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のコアキャッチャの実施の形態を図面を用いて説明する。
［第１の実施の形態］
図１乃至図４は本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を示すもので、図１は本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を備えた原子炉格納容器を示す概略縦断面図、図２は本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を示す縦断面図、図３は図２に示す本発明のコアキャッチの第１の実施の形態をIII−III矢視から見た平面図であり、本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を構成する冷却水配管の構造を示す図、図４は図２に示す本発明のコアキャッチの第１の実施の形態をIV−IV矢視から見た断面図であり、本発明のコアキャッチの第１の実施の形態を構成する第１のセンサの配置を示す図である。図１及び図２中、炉心溶融物Ｄを二点鎖線で示している。図１及び図３中、矢印は冷却水の流れを示している。図４中、一点鎖線は、４等分された犠牲層の各領域Ｒの境界を示している。
【００１３】
図１において、原子炉格納容器１内には、炉心２を収容した原子炉圧力容器３が格納されている。原子炉圧力容器３は、原子炉格納容器１の底部１ａ上に立設した略円筒状のペデスタル４によって支持されている。原子炉格納容器１の内部は、原子炉圧力容器３を取り囲む上部ドライウェル５と、ペデスタル４の内側で原子炉圧力容器３の下方に形成された下部ドライウェル６と、ペデスタル４の外周面を取り囲む圧力抑制室７とに区画されている。圧力抑制室７は、冷却水を貯留した圧力抑制プール８を有している。上部ドライウェル５には、冷却水を貯留した重力落下式炉心冷却系プール９が設置されている。
【００１４】
原子炉圧力容器３の下方で原子炉格納容器１の底部１ａ上には、コアキャッチャ２０が設置されている。コアキャッチャ２０には、水源としての圧力抑制プール８及び重力落下式炉心冷却系プール９が供給配管１０を介して接続されている。コアキャッチャ２０は、炉心２の溶融する過酷事故が発生した場合に、原子炉圧力容器３から下部ドライウェル６へ落下した炉心溶融物（溶融デブリ）Ｄを受け止めて冷却するものである。
【００１５】
次に、本発明のコアキャッチャの第１の実施の形態の構成の詳細を図２乃至図４を用いて説明する。なお、図２乃至図４において、図１に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図２及び図３において、コアキャッチャ２０は、原子炉圧力容器３（図１参照）の下方で、ペデスタル４の内側における原子炉格納容器１の底部１ａ上に設置された犠牲層２１と、犠牲層２１の底部から外周部に亘って配設された冷却水配管２５とを備えている。
【００１６】
犠牲層２１は、冷却水配管２５よりも熱伝導率の小さいコンクリートや耐火材又はそれらを組み合わせた材質によって形成されており、例えば、平面視で略円形状で所定以上の厚さを有する本体部２２と、本体部２２の上面からペデスタル４の内周面に沿って直立する円筒状の側壁部２３とで構成されている。本体部２２の底部は、その外周部が中心部より高くなるように形成されている。犠牲層２１は、過酷事故時に、原子炉圧力容器３（図１参照）から落下した炉心溶融物Ｄを受け止めると共に、炉心溶融物Ｄの落下の衝撃及び炉心溶融物Ｄからの直接加熱による冷却水配管２５の損傷を防止するものである。
【００１７】
冷却水配管２５は、例えば、犠牲層２１の底部の中心部を通る主配管２６と、主配管２６から略直交方向に分岐し、主配管２６の延びる方向に間隔をもって並んだ複数の分岐配管２７とで構成されている。主配管２６には、供給配管１０（図１参照）を介して圧力抑制プール８（図１参照）及び重力落下式炉心冷却系プール９（図１参照）が接続されており、過酷事故時に圧力抑制プール８及び重力落下式炉心冷却系プール９から冷却水が供給される。各分岐配管２７は、犠牲層２１の底部から外周部に亘って配設されており、主配管２６からペデスタル４に向かって上り勾配で犠牲層２１の底部に沿って設けられた傾斜管部２８と、傾斜管部２８のペデスタル４側端部から犠牲層２１の外側部分に沿って鉛直方向に立ち上がった直立管部２９とで構成されている。直立管部２９は、犠牲層２１の本体部２２の上面より上方で開口している。
【００１８】
犠牲層２１内には、図２及び図４に示すように、温度を計測する第１のセンサ３０が散点した状態で複数設置されている。具体的には、第１のセンサ３０は、例えば、犠牲層２１の厚さ方向に２段配置されている。また、図４に示すように、各段の水平面上において、平面視略円形状の中心点、及びその中心点を中心とした径の異なる２つの同心円上の周方向に４つずつ均等に配置されている。すなわち、平面視円形状の領域を４等分にした領域Ｒに均一に分散するように配置されている。第１のセンサ３０として、例えば、熱電対や測温抵抗体が用いられている。第１のセンサ３０は、炉心溶融物Ｄがコアキャッチャ２０上に落下する過酷事故が発生した際に犠牲層２１内の温度を計測するものである。
【００１９】
次に、本発明のコアキャッチャの第１の実施の形態の過酷事故時における作用を図１乃至図４を用いて説明する。
極めて低い確率であるが、冷却水喪失等の事故が進展して、図１に示す原子炉圧力容器３に収容された炉心２が溶融することが想定され得る。この場合、溶融した炉心は、原子炉圧力容器３の底部に堆積した後、原子炉圧力容器３を貫通し、その貫通孔からコアキャッチャ２０の犠牲層２１上に炉心溶融物Ｄとして落下する。このとき、犠牲層２１は、炉心溶融物Ｄの落下の衝撃を受け止めてコアキャッチャ２０の冷却水配管２５の損傷を防止する。また、炉心溶融物Ｄからの直接加熱による冷却水配管２５の損傷も防止する。
【００２０】
炉心溶融物Ｄが犠牲層２１上に落下すると、図１及び図３に示すように、圧力抑制プール８及び重力落下式炉心冷却系プール９の冷却水が供給配管１０を介して冷却水配管２５の主配管２６に供給され、主配管２６から各分岐配管２７に分配される。この冷却水は、図２及び図３に示すように、分岐配管２７の直立管部２９の上端開口２９ａから犠牲層２１の側壁部２３に囲まれた領域に溢れ出て、犠牲層２１上の炉心溶融物Ｄが冠水する。
【００２１】
分岐配管２７の傾斜管部２８及び直立管部２９内に流通する冷却水は、炉心溶融物Ｄを犠牲層２１を介して下面から冷却する。また、直立管部２９の上端開口２９ａから溢出した冷却水は、炉心溶融物Ｄを直接上面から冷却する。
【００２２】
その後、直立管部２９の上端開口２９ａが冠水すると、冷却水は、炉心溶融物Ｄの加熱による高温部分とその他の低温部分との温度差によって各分岐配管２７に流出入して炉心溶融物Ｄを冷却する。このように、外部電源を必要とせず、冷却水の自然循環による静的な除熱が可能となっている。
【００２３】
また、分岐配管２７の傾斜管部２８は犠牲層２１の底部中央から外周部に向かって上り勾配であるので、分岐配管２７内の冷却水の局部的な滞留が抑制されている。
【００２４】
このように、炉心溶融物Ｄは、継続して上面及び下面から冷却される。しかし、冷却水による炉心溶融物Ｄの上面からの除熱量が炉心溶融物Ｄの崩壊熱より小さい場合には、炉心溶融物Ｄによる犠牲層２１の侵食が進展してしまう。犠牲層２１の侵食が進展していくと、冷却水配管２５と炉心溶融物Ｄとの距離が短くなるため、冷却水による炉心溶融物Ｄの下面からの除熱量が増加する。この結果、冷却水による上面及び下面からの除熱量と炉心溶融物Ｄの崩壊熱とが釣り合う領域で犠牲層２１の侵食が停滞し、炉心溶融物Ｄの形状が安定する。
【００２５】
炉心溶融物Ｄの上面及び下面からの除熱量は炉心溶融物Ｄの分布に応じて異なるため、犠牲層２１の侵食量は炉心溶融物Ｄの分布により影響を受ける。
【００２６】
また、犠牲層２１がコンクリートで形成されている場合、炉心溶融物Ｄによる犠牲層２１の侵食に伴い、非凝縮性ガスが発生する。この非凝縮性ガスにより原子炉格納容器１内の圧力が上昇して原子炉格納容器１の健全性に影響を与える。
【００２７】
このため、過酷事故時の炉心溶融物Ｄの分布を把握することは、その後の過酷事故の進展挙動の予測や、事故の早期収束のための対策を検討する上で重要な情報となる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、炉心溶融物Ｄがコアキャッチャ２０上に落下した状況において、図２及び図４に示す複数の第１のセンサ３０により犠牲層２１内の温度を継続的に計測する。各第１のセンサ３０には、熱伝導率の小さい材質で形成された犠牲層２１を介して炉心溶融物Ｄの熱が伝わるため、各第１のセンサ３０の計測温度は、炉心溶融物Ｄとの距離に応じて異なる。すなわち、炉心溶融物Ｄにより近い領域に設置されている第１のセンサ３０の計測温度は、他の第１のセンサ３０の計測温度より高くなる。
【００２９】
例えば、炉心溶融物Ｄが犠牲層２１を侵食すると、その侵食部分の近傍領域に設置されている第１のセンサ３０の計測温度は上昇する。一方、侵食部分から離れた領域に設置されている第１のセンサ３０の計測温度は、侵食部分の近傍領域に比べあまり上昇しない。
【００３０】
また、炉心溶融物Ｄが犠牲層２１上で水平方向に拡がった状態においては、水平面上に配置された図４に示す複数の第１のセンサ３０のうち、炉心溶融物Ｄの拡がり部分の近傍領域に設置されている第１のセンサ３０の計測温度は上昇する。一方、拡がり部分から離れた領域に設置されている第１のセンサ３０の計測温度は、拡がり部分の近傍領域に比べあまり上昇しない。
【００３１】
このため、犠牲層２１内の温度上昇を検知することにより、第１のセンサ３０の設置位置近傍に炉心溶融物Ｄが接近していることを確認できる。すなわち、炉心溶融物Ｄによる犠牲層２１の侵食進展した部分の深さや水平面方向への拡がり範囲を、犠牲層２１内で散点的に配置した各第１のセンサ３０の計測温度によって推定することができる。
【００３２】
上述したように、本発明のコアキャッチャの第１の実施の形態によれば、過酷事故時に、犠牲層２１内に散点した状態で設置した複数の第１のセンサ３０により犠牲層２１内の温度を計測するので、原子炉圧力容器３からコアキャッチャ２０上に落下した炉心溶融物Ｄの分布の経時変化を把握することができる。
【００３３】
また、本実施の形態によれば、第１のセンサ３０を、犠牲層２１の厚さ方向に複数段配置すると共に、各段の水平面上において均一に分散するように配置したので、炉心溶融物Ｄの分布を高精度に推定することができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態によれば、第１のセンサ３０を、犠牲層２１の厚さ方向に２段配置すると共に、各段の水平面上において径の異なる２つの同心円上の周方向に４つずつ均等に配置したので、炉心溶融物Ｄの分布を高精度に推定することができると共に、設置コストを抑制することができる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態を図５及び図６を用いて説明する。
図５及び図６は本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態を示す図であり、図５は本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態を示す縦断面図、図６は図５に示す本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態を構成する第２のセンサの冷却水配管内における配置を示す図である。図５中、炉心溶融物Ｄを二点鎖線で示している。図６中、矢印は冷却水の流れを示している。なお、図５及び図６において、図１乃至図４に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態は、第１の実施の形態と大略同様に構成されるが、冷却水配管２５内に冷却水の温度等を計測する複数のセンサを設置している点が異なる。
【００３７】
具体的には、図５及び図６において、コアキャッチャ４０の冷却水配管２５内には、冷却水の温度、流量、及び圧力のうち、少なくとも１つを計測する第２のセンサ５０が散点した状態で複数設置されている。第２のセンサ５０は、例えば、各分岐配管２７の傾斜管部２８内に１つ又は離間して２つ設置されている。すなわち、平面視において主配管２６に対して線対称となるよう均一に分散するように配置されている。
【００３８】
次に、上述した本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態の過酷事故時における作用を図５及び図６を用いて説明する。
図５に示す炉心溶融物Ｄによる犠牲層２１の侵食が進展すると、炉心溶融物Ｄからの入熱により、図６に示す分岐配管２７のうち、侵食部分の領域近傍に位置する分岐配管２７内の冷却水温度が上昇する。さらに、炉心溶融物Ｄからの入熱が継続すると、冷却水が沸騰して冷却水の流量及び圧力に変動が発生する。このため、冷却水配管２５内の冷却水の温度、流量、圧力のうち、少なくとも１つの変動を第２のセンサ５０で検知することにより、第２のセンサ５０の設置位置近傍に炉心溶融物Ｄが接近していることを確認できる。このとき、第２のセンサ５０は、冷却水配管２５内に設置されているため、冷却水により冷却され、炉心溶融物Ｄにより過度に加熱されない。
【００３９】
上述した本発明のコアキャッチャの第２の実施の形態によれば、冷却水配管２５内に、冷却水の温度、流量、及び圧力のうち、少なくとも１つを計測する第２のセンサ５０を散点した状態で設置したので、冷却水配管２５内の冷却水の温度、流量、圧力のうち、少なくとも１つの変動を検知することにより、炉心溶融物Ｄの侵食領域を確認でき、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、冷却水配管２５内に第２のセンサ５０を設置したので、炉心溶融物Ｄからの直接加熱による第２のセンサ５０の損傷のリスクを低減することができる。
【００４１】
［第３の実施の形態］
次に、本発明のコアキャッチャの第３の実施の形態を図７を用いて説明する。
図７は本発明のコアキャッチャの第３の実施の形態を示す縦断面図である。図７中、炉心溶融物Ｄを二点鎖線で示している。なお、図７において、図１乃至図６に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４２】
図７に示す本発明のコアキャッチャの第３の実施の形態は、第２の実施の形態を構成する第１のセンサ３０が犠牲層２１内に異なる深さで２段設置されているのに対して、第１のセンサ３０を犠牲層２１の上面近傍に１段設置している点が異なる。
【００４３】
次に、上述した本発明のコアキャッチャの第３の実施の形態の過酷事故時における作用を第２の実施の形態の場合と対比して図５及び図７を用いて説明する。
先ず、図５に示す第２の実施の形態のように、犠牲層２１上面から一定の深さに第１のセンサ３０を設置した場合について説明する。この場合、犠牲層２１の熱伝導率が小さく、犠牲層２１上面から第１のセンサ３０まで距離があるので、犠牲層２１上面上の炉心溶融物Ｄの熱が第１のセンサ３０に伝達されるまでに、一定の時間を要する。このため、犠牲層２１上面上に炉心溶融物Ｄが拡がったとしても、炉心溶融物Ｄの拡がり領域の下方に設置されている第１のセンサ３０の計測温度が即座に上昇することはない。すなわち、第１のセンサ３０の設置位置真上の犠牲層２１上面に炉心溶融物Ｄが到達した時間と、その第１のセンサ３０の計測温度が上昇し始める時間とに差が生じる。このため、炉心溶融物Ｄの初期落下位置の推定及びその後の炉心溶融物Ｄの水平方向への拡がり領域の予測の精度は低くなってしまう。
【００４４】
それに対して、本実施の形態においては、図７に示す犠牲層２１上に炉心溶融物Ｄが落下すると、落下直後に、炉心溶融物Ｄの初期落下位置近傍に設置されている第１のセンサ３０の計測温度が上昇する。一方、初期落下位置から離れた領域に設置されている第１のセンサ３０の計測温度は、ほとんど上昇しない。このように、犠牲層２１の上面近傍に第１のセンサ３０を設置しているので、落下した炉心溶融物Ｄの熱は、その近傍に設置された第１のセンサ３０に即座に伝達される。このため、各第１のセンサ３０の計測温度により炉心溶融物Ｄの初期落下位置を高精度に推定することができる。その結果、初期落下位置から原子炉圧力容器３の破損位置をも推定可能である。
【００４５】
また、犠牲層２１上面上に炉心溶融物Ｄが拡がると、拡がり領域近傍に設置されている第１のセンサ３０の計測温度が即座に上昇する。このため、炉心溶融物Ｄの拡がり分布を高精度に推定可能となる。
【００４６】
この炉心溶融物Ｄの初期落下位置（初期分布）及びその後の拡がり分布は、その後の冷却水による炉心溶融物Ｄの上面及び下面からの除熱量に大きな影響を与えるので、炉心溶融物Ｄによる侵食進展を予測する上で重要な情報である。
【００４７】
さらに、各第１のセンサ３０の計測温度を用いて炉心溶融物Ｄの拡がり分布の変化を継続的に推定することにより、炉心溶融物Ｄへの注水の時機を計っている。具体的には、炉心溶融物Ｄが拡がり、その一部がコアキャッチャ４０の側壁部２３近傍に接近したと推定したときに注水を開始する。このことにより、炉心溶融物Ｄの拡がりによるコアキャッチャ４０の側壁部２３及び冷却水配管２５の熱損傷を防止している。一方、炉心溶融物Ｄをできる限り拡散させることより炉心溶融物Ｄの表面積を増加させ、冷却水による炉心溶融物Ｄの冷却効率を高めている。
【００４８】
上述した本発明のコアキャッチャの第３の実施の形態によれば、上述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、犠牲層２１の上面近傍に第１のセンサ３０を散点した状態に設置したので、炉心溶融物Ｄのコアキャッチャ４０上の落下初期の分布及びその後の犠牲層２１上の拡がり分布を高精度に把握することができる。
【００５０】
［第４の実施の形態］
次に、本発明のコアキャッチャの第４の実施の形態を図８を用いて説明する。
図８は本発明のコアキャッチャの第４の実施の形態を示す縦断面図である。図８中、炉心溶融物Ｄを二点鎖線で示している。なお、図８において、図１乃至図７に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図８に示す本発明のコアキャッチャの第４の実施の形態は、第２の実施の形態を構成する第１のセンサ３０が犠牲層２１内に異なる深さで２段設置されているのに対して、第１のセンサ３０を犠牲層２１内における冷却水配管２５の近傍に１段設置している点が異なる。
【００５２】
上述した本発明のコアキャッチャの第４の実施の形態によれば、上述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態によれば、犠牲層２１内における冷却水配管２５の近傍に第１のセンサ３０を配置したので、炉心溶融物Ｄによる犠牲層２１の侵食が進展しても、第１のセンサ３０は、冷却水配管２５に流通する冷却水により冷却されて炉心溶融物Ｄに過度に加熱されない。このため、炉心溶融物Ｄによる第１のセンサ３０の熱損傷のリスクを低減することができる。
【００５４】
［第５の実施の形態］
次に、本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態を図９及び図１０を用いて説明する。
図９及び図１０は本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態を示す図であり、図９は本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態を示す縦断面図、図１０は図９に示す本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態をX−X矢視から見た平面図である。図９及び図１０中、炉心溶融物Ｄを二点鎖線で示している。なお、図９及び図１０において、図１乃至図８に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態は、第３の実施の形態と大略同様に構成されるが、冷却水配管２５の主配管２６から分岐して犠牲層２１の上方から注水する環状配管６１を設けた点が異なる。
【００５６】
具体的には、図９及び図１０において、コアキャッチャ６０の犠牲層２１の外周部の上方には、コアキャッチャ６０の主配管２６から分岐してペデスタル４の内周面に沿って延びる環状配管６１が設置されている。すなわち、コアキャッチャ６０の冷却水配管２５は、主配管２６と、複数の分岐配管２７と、主配管２６から分岐して犠牲層２１の外周部の上方に配設された環状配管６１とで構成されている。
【００５７】
環状配管６１は、周方向に等間隔に配置され、下方に開口する複数（この例では１２個）のノズル６２を有している。ノズル６２は、環状配管６１に供給された冷却水を犠牲層２１上にスプレー状に注入するものである。各ノズル６２には、犠牲層２１への注水量を調整する流量調整弁６３が設置されている。
【００５８】
次に、上述した本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態の過酷事故時における作用を図９及び図１０を用いて説明する。
図９及び図１０に示すように、犠牲層２１上に炉心溶融物Ｄが落下すると、その後、犠牲層２１上面上に拡がる。これにより、炉心溶融物Ｄの拡がり領域近傍に設置されている第１のセンサ３０の計測温度が早期に上昇する。
【００５９】
このとき、炉心溶融物Ｄの拡がりを確認した領域にのみ注水を開始する。具体的には、コアキャッチャ６０の側壁部２３近傍に設置されている各第１のセンサ３０の計測温度の温度上昇を検知することにより、その第１のセンサ３０の設置位置近傍に炉心溶融物Ｄが接近していることを確認する。
【００６０】
このとき、温度上昇を検知した第１のセンサ３０の設置位置近傍に配置されている流量調整弁６３を開放する。一方、温度上昇を検知していない第１のセンサ３０の設置位置近傍に配置されている流量調整弁６３を閉止する。これにより、流量調整弁６３が開放されたノズル６２から冷却水がスプレー状に犠牲層２１上に注入され、炉心溶融物Ｄの注水された部分は、凝固して流動性を失う。このため、炉心溶融物Ｄの側壁部２３への拡がりが止まり、炉心溶融物Ｄによる側壁部２３及び冷却水配管２５の熱的損傷が防止される。
【００６１】
一方、炉心溶融物Ｄの拡がりが確認されていない領域には、注水が行われないので、炉心溶融物Ｄの注水されていない部分は、凝固せずに流動性を維持し、拡がっていく。このため、炉心溶融物Ｄの表面積が増加し、その後の注水により炉心溶融物Ｄを効率的に冷却できる。
【００６２】
このように、各第１のセンサ３０の計測温度の温度上昇を検知することにより、炉心溶融物Ｄの接近した側壁部２３近傍のみに選択的に冷却水を注入することができる。
【００６３】
なお、流量調整弁６３の開放・閉止を、各第１のセンサ３０の計測温度に基づいて運転員の判断により遠隔操作で行うことができる。また、各第１のセンサ３０の計測温度に基づいて制御装置により自動で行うこともできる。
【００６４】
上述した本発明のコアキャッチャの第５の実施の形態によれば、上述した第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、環状配管６１の各ノズル６２に設置した流量調整弁６３のうち、第１のセンサ３０により炉心溶融物Ｄの側壁部２３への拡がりを確認した領域に配置されている流量調整弁６３を開放し、それ以外の流量調整弁６３を閉止するので、炉心溶融物Ｄの接近した側壁部２３近傍のみに注水することができる。この結果、側壁部２３及び冷却水配管２５の炉心溶融物Ｄによる熱的損傷の危険性を低減できる。
【００６６】
一方、炉心溶融物Ｄの拡がりが確認されていない領域には、注水が行われないので、炉心溶融物Ｄの拡がっていない部分の凝固を抑制できる。この結果、炉心溶融物Ｄの表面積の増加を妨げないので、その後の注水において、炉心溶融物Ｄの冷却効率の低下を抑制できる。
【００６７】
［第６の実施の形態］
次に、本発明のコアキャッチャの第６の実施の形態を図１１を用いて説明する。
図１１は本発明のコアキャッチャの第６の実施の形態を示す構成図である。図１１中、矢印は冷却水の流れを示している。なお、図１１において、図１乃至図１０に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６８】
図１１に示す本発明のコアキャッチャの第６の実施の形態は、第２の実施の形態を構成する冷却水配管２５に、ポンプ７１を用いて冷却水を供給する構成のものである。
【００６９】
具体的には、図１１において、コアキャッチャ７０の冷却水配管２５の主配管２６には、過酷事故時に原子炉格納容器１の内部又は外部に設置されたポンプ７１により冷却水が供給される。冷却水配管２５の各分岐配管２７には、それぞれ流量調整弁７２が設置されている。
【００７０】
次に、上述した本発明のコアキャッチャの第６の実施の形態の過酷事故時における作用を図１１を用いて説明する。
【００７１】
前述した実施の形態と同様に、炉心溶融物Ｄがコアキャッチャ７０の犠牲層２１上に落下すると、冷却水は、主配管２６から各分岐配管２７に分配され、分岐配管２７の直立管部２９の上端開口２９ａから溢れ出る。このため、炉心溶融物Ｄは冠水し、その後、直立管部２９の上端開口２９ａも冠水する。
【００７２】
この状態において、前述した実施の形態では、冷却水は自然循環により各分岐配管２７に流出入して炉心溶融物Ｄを冷却する。このように、外部電源を必要とせず、静的な除熱が行われる。
【００７３】
これに対して、本実施の形態では、外部電源を利用可能である場合に、ポンプ７１を駆動することにより、コアキャッチャ７０上に滞留している冷却水を強制循環させる。このため、自然循環による冷却よりも効率的に冷却可能である。
【００７４】
また、分岐配管２７内に設置した各第２のセンサ５０で冷却水の温度上昇等を検知することにより、その第２のセンサ５０の設置位置近傍に炉心溶融物Ｄが接近していることを確認する。このとき、温度上昇等を検知した第２のセンサ５０が設置されている分岐配管２７の流量調整弁７２を開放する。一方、温度上昇等を検知していない第２のセンサ５０が設置されている分岐配管２７の流量調整弁７２を閉止する。これにより、炉心溶融物Ｄによる犠牲層２１の侵食が進展した領域の分岐配管２７にのみ選択的に冷却水を流通させることができるため、冷却水と分岐配管２７との熱伝達率が高まり、炉心溶融物Ｄが効率的に冷却される。
【００７５】
なお、流量調整弁７２の開放・閉止を、各第２のセンサ５０の計測温度に基づいて運転員の判断により遠隔操作で行うことができる。また、各第２のセンサ５０の計測温度に基づいて制御装置により自動で行うこともできる。
【００７６】
上述した本発明のコアキャッチャの第６の実施の形態によれば、上述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
また、本実施の形態によれば、過酷事故時に、ポンプ７１を用いて冷却水を冷却水配管２５に供給する構成としたので、冷却水を強制循環させて炉心溶融物Ｄを効率的に冷却することができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態によれば、冷却水配管２５の各分岐配管２７にそれぞれ流量調整弁７２を設置したので、炉心溶融物Ｄによる侵食が進展した領域の分岐配管２７にのみ選択的に冷却水を流通させることができる。この結果、炉心溶融物Ｄをより効率的に冷却することができる。
【００７９】
［その他］
なお、上述した第１乃至第６の実施の形態においては、冷却水配管２５を、犠牲層２１の底部の中心部を通る主配管２６と、主配管２６から分岐し、主配管２６の延びる方向に間隔をもって並んだ複数の分岐配管２７とで構成した例を示したが、冷却水配管は、犠牲層２１の底部から炉心溶融物Ｄを冷却できる構成であればよい。例えば、冷却水配管を、犠牲層２１の底部の中心部に設けた給水室と、犠牲層２１の底部に沿って給水室から放射状に延びる複数の配管とで構成することもできる。
【００８０】
また、上述した第１乃至第６の実施の形態においては、コアキャッチャの冷却水配管２５に冷却水を供給する水源として、圧力抑制プール８及び重力落下式炉心冷却系プール９を例に示したが、過酷事故時に冷却水配管２５に冷却水を供給可能であれば、原子炉格納容器１の外部の水源も可能である。
【００８１】
なお、上述した第１乃至第６の実施の形態においては、第１のセンサ３０を平面視で均一に分散するように配置した構成の例を示したが、散点した状態に配置すればよく、不均一に分散するように配置した構成とすることもできる。この場合も、上述した実施の形態と同様に、コアキャッチャ上に落下した炉心溶融物Ｄの分布の経時変化を把握することができる。
【００８２】
また、上述した第１乃至第６の実施の形態においては、第１のセンサ３０を、水平面上において、径の異なる２つの同心円上の周方向に４つずつ均等に配置した例を示したが、３つ以上の同心円上に配置することができる。また、周方向に５つ以上均等に配置することもできる。この場合、炉心溶融物Ｄのコアキャッチャ上の拡がり（水平面方向）の分布をより高精度に推定することが可能となる。
【００８３】
なお、上述した第１及び第２の実施の形態においては、第１のセンサ３０を犠牲層２１の厚さ方向に２段配置した例を示したが、３段以上の複数段配置することもできる。段数が増加するほど、炉心溶融物Ｄの侵食位置の分布をより高精度に推定することが可能である。
【００８４】
また、上述した第２乃至第６の実施の形態においては、冷却水の温度、流量、圧力のうち、少なくとも１つを計測する第２のセンサ５０を設置することにより冷却水の沸騰の有無を判定可能にする構成の例を示したが、ボイド率や配管の振動を計測するセンサを設置することにより冷却水の沸騰の有無を判定することもできる。
【００８５】
また、本発明は上述した第１乃至第６の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１  原子炉格納容器
３  原子炉圧力容器
８  圧力抑制プール（水源）
９  重力落下式炉心冷却系プール（水源）
２０、４０、６０、７０  コアキャッチャ
２１  犠牲層
２５  冷却水配管
２６  主配管
２７  分岐配管
３０  第１のセンサ
５０  第２のセンサ
６１  環状配管
６２  ノズル
６３  流量調整弁
７１  ポンプ
７２  流量調整弁
Ｄ  炉心溶融物
【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】
2015049112.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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