(57)【要約】【課題】原子炉格納容器の外部において、外的要因による影響が与えられる場合であっても、原子炉格納容器の内部の熱を好適に放熱することができる放熱装置等を提供する。【解決手段】放熱装置１１は、原子炉５を格納する原子炉格納容器１０の内部に設けられる受熱板２１と、原子炉格納容器１０の外部に設けられる放熱板２２と、受熱板２１と放熱板２２とを接続し、受熱板２１で受け取った熱を放熱板２２へ向けて伝達する熱伝導装置２３とを備え、放熱板２２は、海中に没して設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉を格納する原子炉格納容器の内部に設けられる受熱部材と、
前記原子炉格納容器の外部に設けられる放熱部材と、
前記受熱部材と前記放熱部材とを接続し、前記受熱部材で受け取った熱を前記放熱部材へ向けて伝達する熱伝導装置と、を備え、
前記放熱部材は、地中及び海中の少なくとも一方に没して設けられることを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
前記熱伝導装置は、金属を用いて構成される伝熱部材であることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記伝熱部材は、前記受熱部材及び前記放熱部材の少なくとも一方よりも、熱伝導率の高い部材となっていることを特徴とする請求項２に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記放熱部材は、金属板であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項５】
原子炉を格納する原子炉格納容器の内部に設けられる受熱部材と、
前記受熱部材に接続され、前記受熱部材で受け取った熱を、前記原子炉格納容器の外部へ放熱する熱伝導装置と、を備え、
前記熱伝導装置は、ヒートパイプであり、
前記ヒートパイプの放熱側は、前記ヒートパイプの受熱側に比して鉛直方向の上方側に設けられ、地中及び海中の少なくとも一方に没して設けられることを特徴とする放熱装置。
【請求項６】
前記受熱部材は、前記原子炉格納容器の内部を被覆するライナであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項７】
前記熱伝導装置を覆って設けられ、前記熱伝導装置を防護する防護部を、さらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項８】
原子炉を格納する原子炉格納容器と、
前記原子炉格納容器に付設される、請求項１から７のいずれか１項に記載の放熱装置と、を備えることを特徴とする原子力設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉を格納する原子炉格納容器の内部の熱を外部に放熱する放熱装置及び原子力設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子炉格納容器内の雰囲気を除熱する原子炉格納容器除熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。除熱装置は、原子炉格納容器の外部に設けられるダクトと、ダクトの内部に配置された熱交換器と、原子炉格納容器の内部に設けられた熱交換器と、ダクト内の熱交換器と格納容器内の熱交換器とを接続するヒートパイプとを備えている。この除熱装置は、静的な装置となっており、原子炉格納容器外に設置されたダクト内の空気が熱交換器によって加熱されることで、ダクト内の熱交換器における熱伝達が促進されると共に、ヒートパイプの熱交換機能によって格納容器内の熱交換器は、格納容器内の雰囲気の除熱を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５２８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の除熱装置において、原子炉格納容器の外部に設けられた熱交換器に対して、例えば、航空機が衝突する等の外的要因による事象が発生することを想定した場合、格納容器外の熱交換器が損傷する可能性がある。熱交換器が損傷してしまうと、原子炉格納容器の内部雰囲気を除熱することが困難となる。原子炉格納容器の内部雰囲気が除熱されずに温度が上昇すると、原子炉格納容器の内部が過剰加熱（過温）されると共に過剰圧力（過圧）となることから、原子炉格納容器に対して大きな負荷が加わる。
【０００５】
また、原子炉格納容器の内部雰囲気を除熱する装置として、冷却水を循環させて除熱を行う自然対流冷却設備がある。自然対流冷却設備は、冷却水を循環させるためのポンプ等の動的な手段を用いることから、電源が喪失してしまうと、原子炉格納容器の内部雰囲気を除熱することが困難となる。
【０００６】
一方で、原子炉格納容器の内部雰囲気の圧力を低減するための装置として、格納容器内の雰囲気を外部に放出するフィルタベントがある。フィルタベントは、原子炉格納容器の内部雰囲気を、放射性物質を除去するフィルタを介して直接大気へ放出することから、放射性物質の大気への拡散が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、原子炉格納容器の外部において、外的要因による影響が与えられる場合であっても、原子炉格納容器の内部の熱を好適に放熱することができる放熱装置及び原子力設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の放熱装置は、原子炉を格納する原子炉格納容器の内部に設けられる受熱部材と、前記原子炉格納容器の外部に設けられる放熱部材と、前記受熱部材と前記放熱部材とを接続し、前記受熱部材で受け取った熱を前記放熱部材へ向けて伝達する熱伝導装置と、を備え、前記放熱部材は、地中及び海中の少なくとも一方に没して設けられることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、原子炉格納容器の内部の熱を受熱部材によって受け取り、受熱部材で受け取った熱を、熱伝導装置を介して放熱部材に伝達した後、放熱部材に伝達された熱を、地中及び海中の少なくとも一方に放熱することができる。このため、原子炉格納容器の内部の熱を、原子炉格納容器の外部に放熱することができ、これにより、原子炉格納容器の内部を冷却することができる。このとき、原子炉格納容器の外部から、航空機の衝突等の外的要因による衝撃が与えられることを想定した場合であっても、放熱部材は、地中及び海中の少なくとも一方に没していることから、放熱部材へ衝撃が伝達され難く、衝撃による放熱部材の損傷を抑制することができ、原子炉格納容器の内部の冷却を継続することが可能となる。
【００１０】
この場合、熱伝導装置は、金属を用いて構成される伝熱部材であることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、熱伝導装置を、簡易な構成である伝熱部材とすることができる。このとき、金属を用いて伝熱部材を構成することで、熱を効率良く伝熱することができる。なお、金属は、熱伝導率の高いものを用いることが好ましい。
【００１２】
この場合、前記伝熱部材は、前記受熱部材及び前記放熱部材の少なくとも一方よりも、熱伝導率の高い部材（熱伝導率の良い部材：例えば、銅）となっていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、伝熱部材を、熱伝導率の高い銅とすることができるため、熱を効率良く伝熱することができる。
【００１４】
この場合、前記放熱部材は、金属板であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、放熱部材を、金属板とすることができるため、熱を効率良く放熱することができる。
【００１６】
この場合、前記受熱部材は、前記原子炉格納容器の内部を被覆するライナであることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、原子炉格納容器の内部に設けられるライナを受熱部材として機能させることができるため、ライナを有効に活用することができる。また、ライナと別体の受熱部材を設ける必要がないため、装置構成を簡易な構成とすることができる。
【００１８】
この場合、前記熱伝導装置を覆って設けられ、前記熱伝導装置を防護する防護部を、さらに備えることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、防護部により熱伝導装置を防護することができるため、原子炉格納容器の外部から衝撃が与えられる場合であっても、熱伝導装置に与えられる衝撃を低減することができる。
【００２０】
本発明の他の放熱装置は、原子炉を格納する原子炉格納容器の内部に設けられる受熱部材と、前記受熱部材に接続され、前記受熱部材で受け取った熱を、前記原子炉格納容器の外部へ放熱する熱伝導装置と、を備え、前記熱伝導装置は、ヒートパイプであり、前記ヒートパイプの放熱側は、前記ヒートパイプの受熱側に比して鉛直方向の上方側に設けられ、地中及び海中の少なくとも一方に没して設けられることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、原子炉格納容器の内部の熱を受熱部材によって受け取り、受熱部材で受け取った熱を、ヒートパイプの受熱側が受け取って、ヒートパイプの放熱側から放熱することができる。このため、原子炉格納容器の内部の熱を、原子炉格納容器の外部に放熱することができ、これにより、原子炉格納容器の内部を冷却することができる。このとき、原子炉格納容器の外部から、航空機の衝突等の外的要因による衝撃が与えられることを想定した場合であっても、ヒートパイプの放熱側は、地中及び海中の少なくとも一方に没していることから、ヒートパイプの放熱側へ衝撃が伝達され難く、衝撃によるヒートパイプの損傷を抑制することができ、原子炉格納容器の内部の冷却を継続することが可能となる。
【００２２】
この場合、前記受熱部材は、前記原子炉格納容器の内部を被覆するライナであることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、原子炉格納容器の内部に設けられるライナを受熱部材として機能させることができるため、ライナを有効に活用することができる。また、ライナと別体の受熱部材を設ける必要がないため、装置構成を簡易な構成とすることができる。
【００２４】
この場合、前記熱伝導装置を覆って設けられ、前記熱伝導装置を防護する防護部を、さらに備えることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、防護部により熱伝導装置を防護することができるため、原子炉格納容器の外部から衝撃が与えられる場合であっても、熱伝導装置に与えられる衝撃を低減することができる。
【００２６】
本発明の原子力設備は、原子炉を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器に付設される上記の放熱装置と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、原子炉格納容器の外部において、外的要因による影響が放熱装置に与えられる場合であっても、放熱装置によって原子炉格納容器の内部の熱を好適に放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、実施例１に係る放熱装置を備える原子力設備の概略構成図である。
【図２】図２は、実施例２に係る放熱装置を備える原子力設備の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００３０】
図１は、実施例１に係る放熱装置を備える原子力設備の概略構成図である。実施例１の放熱装置１１は、原子力設備１に設けられている。原子力設備１は、原子炉５と、原子炉を格納する原子炉格納容器１０と、放熱装置１１とを含んで構成され、放熱装置１１は、原子炉格納容器１０に付設される付帯装置となっている。原子炉５は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。原子炉５の内部には、原子炉冷却材及び中性子減速材として機能する軽水が流通し、軽水は、高温高圧の状態で、原子炉５と図示しない蒸気発生器との間で循環する。
【００３１】
原子炉格納容器１０は、基礎版６上に設けられ、内部に原子炉５を格納している。原子炉格納容器１０は、上方側が半球のドーム形状となる容器となっており、内部と外部とを隔てる隔壁として構成される。
【００３２】
放熱装置１１は、原子炉格納容器１０の内部の熱を、原子炉格納容器１０の外部に放熱することで、原子炉格納容器１０の内部を冷却している。放熱装置１１は、受熱板（受熱部材）２１と、放熱板（放熱部材）２２と、熱伝導装置（伝熱部材）２３と、防護施設（防護部）２５とを有している。
【００３３】
受熱板２１は、金属板を用いて構成され、原子炉格納容器１０の内部に設けられている。具体的に、受熱板２１は、半球状となる原子炉格納容器１０の上方側の内面に沿って設けられていることから、その形状が、半球状となっている。受熱板２１は、原子炉格納容器１０の内部の熱を受け取ることで、原子炉格納容器１０の内部を冷却している。原子炉格納容器１０の内部の熱としては、例えば、原子炉５の冷却時に発生する蒸気の熱である。このため、受熱板２１は、蒸気の熱を受け取ることで、蒸気を凝縮させる。なお、受熱板２１に用いられる金属は、熱伝導率の高いものであれば、特に限定されず、例えば、銅板または鉄板等を用いてもよい。
【００３４】
放熱板２２は、金属板を用いて構成され、海中に没して設けられている。放熱板２２は、例えば、平板形状に形成されており、海中に熱を放出している。なお、放熱板２２に用いられる金属は、熱伝導率の高いものであれば、特に限定されず、例えば、銅板または鉄板等を用いてもよい。また、実施例１では、放熱板２２を海中に没して設けたが、地中に埋めて設けてもよい。
【００３５】
熱伝導装置２３は、受熱板２１と放熱板２２とを接続し、受熱板２１で受け取った熱を放熱板２２へ向けて伝達している。つまり、熱伝導装置２３は、原子炉格納容器１０の内外に亘って設けられている。なお、実施例１では、熱伝導装置２３として銅の伝熱部材を適用したが、熱伝導装置２３としては、銅に限らず、熱伝導率の良い部材であればよい。つまり、熱伝導装置２３は、受熱板２１及び放熱板２２の少なくとも一方よりも、熱伝導率が高いものであればよい。また、受熱板２１と放熱板２２との間は、複数本の熱伝導装置２３を用いて接続してもよいし、１本の熱伝導装置２３を用いて接続してもよい。
【００３６】
防護施設２５は、受熱板２１から放熱板２２に至る熱伝導装置２３を防護するものであり、熱伝導装置２３を覆って設けられる。防護施設２５は、外的要因による影響を排除可能な施設となっており、例えば、航空機が衝突しても、熱伝導装置２３への損傷を抑制可能となっている。
【００３７】
このように構成された放熱装置１１は、原子炉格納容器１０の内部の温度が上昇すると、受熱板２１によって、原子炉格納容器１０の内部雰囲気の熱を受け取る。受熱板２１で受け取られた熱は、熱伝導装置２３によって受熱板２１から放熱板２２へ向かって伝熱される。熱伝導装置２３から伝熱された熱は、放熱板２２によって受け取られる。放熱板２２で受け取られた熱は、放熱板２２から海中へ放熱される。
【００３８】
以上のように、実施例１の構成によれば、原子炉格納容器１０の内部の熱を受熱板２１によって受け取り、受熱板２１で受け取った熱を、熱伝導装置２３を介して放熱板２２に伝達した後、放熱板２２に伝達された熱を、地中及び海中の少なくとも一方に放熱することができる。このため、原子炉格納容器１０の内部の熱を、原子炉格納容器１０の外部に放熱することができ、これにより、原子炉格納容器１０の内部を冷却することができる。このとき、原子炉格納容器１０の外部から、航空機の衝突等の外的要因による衝撃が与えられることを想定した場合であっても、放熱板２２は、海中に没していることから、放熱板２２へ衝撃が伝達され難く、衝撃による放熱板２２の損傷を抑制することができ、原子炉格納容器１０の内部の冷却を継続することが可能となる。
【００３９】
また、実施例１の構成によれば、熱伝導率の高い熱伝導装置２３を用いることができるため、受熱板２１から放熱板２２へ、熱を効率良く伝熱することができる。
【００４０】
また、実施例１の構成によれば、放熱板２２を、金属板とすることができるため、熱を効率良く放熱することができる。
【００４１】
また、実施例１の構成によれば、防護施設２５により熱伝導装置２３を防護することができるため、原子炉格納容器１０の外部から衝撃が与えられる場合であっても、熱伝導装置２３に与えられる衝撃を低減することができる。
【実施例２】
【００４２】
次に、図２を参照して、実施例２に係る放熱装置３１について説明する。図２は、実施例２に係る放熱装置を備える原子力設備の概略構成図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例１に係る放熱装置１１では、熱伝導装置２３として熱伝導率の高い伝熱部材の銅を適用したが、実施例２に係る放熱装置３１では、熱伝導装置としてヒートパイプ３２を適用している。
【００４３】
図２に示すように、実施例２の放熱装置３１は、受熱板２１と、ヒートパイプ３２とを有している。受熱板２１は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
ヒートパイプ３２は、その一端が受熱側となっており、その他端が放熱側となっている。ヒートパイプ３２は、受熱側の端部が、受熱板２１に接続されている。一方で、ヒートパイプ３２は、放熱側の端部が、地中に没して（埋めて）設けられている。つまり、ヒートパイプ３２は、原子炉格納容器１０の内外に亘って設けられている。ヒートパイプ３２は、その内部に作動流体が流通し、作動媒体が蒸発及び凝縮することで、受熱側から放熱側へ熱を伝達している。
【００４５】
このヒートパイプ３２は、放熱側の端部が、受熱側の端部に比して鉛直方向の上方側に位置して設けられている。このため、凝縮した作動媒体は、受熱側に流通する一方で、蒸発した作動媒体は、放熱側に流通する。なお、実施例２においても、受熱板２１と地中との間は、複数本のヒートパイプ３２を用いて接続してもよいし、１本のヒートパイプ３２を用いて接続してもよい。
【００４６】
このように構成された放熱装置３１は、原子炉格納容器１０の内部の温度が上昇すると、受熱板２１によって、原子炉格納容器１０の内部雰囲気の熱を受け取る。受熱板２１で受け取られた熱は、ヒートパイプ３２に伝達され、ヒートパイプ３２に伝熱された熱は、ヒートパイプ３２の受熱側から放熱側へ伝達される。そして、ヒートパイプ３２の放熱側へ伝達された熱は地中へ放熱される。つまり、ヒートパイプ３２は、内部の作動媒体が、受熱側において加熱されることで蒸発し、蒸発した作動媒体が、放熱側へ向かって流通することで、受熱側から放熱側へ熱を伝達する。なお、作動流体は、ヒートパイプ３２の放熱側において熱を放出することで凝縮し、凝縮した作動流体は、ヒートパイプ３２の受熱側へ向かって流通する。
【００４７】
以上のように、実施例２の構成によれば、原子炉格納容器１０の内部の熱を受熱板２１によって受け取り、受熱板２１で受け取った熱を、ヒートパイプ３２の受熱側が受け取って、ヒートパイプ３２の放熱側から地中に放熱することができる。このため、原子炉格納容器１０の内部の熱を、原子炉格納容器１０の外部に放熱することができ、これにより、原子炉格納容器１０の内部を冷却することができる。このとき、原子炉格納容器１０の外部から、航空機の衝突等の外的要因による衝撃が与えられることを想定した場合であっても、ヒートパイプ３２の放熱側は、地中に没していることから、ヒートパイプ３２の放熱側へ衝撃が伝達され難く、衝撃によるヒートパイプ３２の損傷を抑制することができ、原子炉格納容器１０の内部の冷却を継続することが可能となる。
【００４８】
なお、実施例２において、ヒートパイプ３２を防護する実施例１と同様の防護施設２５を、ヒートパイプ３２を覆うように設けてもよい。この構成によれば、防護施設２５によりヒートパイプ３２を防護することができるため、原子炉格納容器１０の外部から衝撃が与えられる場合であっても、ヒートパイプ３２に与えられる衝撃を低減することができる。
【００４９】
また、実施例１では、銅を用いた熱伝導装置２３により受熱板２１と放熱板２２とを常時接続し、実施例２では、ヒートパイプ３２により受熱板２１と地中とを常時接続したが、接続状態と非接続状態とを切り替える接続切替機構を、熱伝導装置２３及びヒートパイプ３２に介設してもよい。この構成によれば、原子炉格納容器の内部を冷却する必要がない場合には、接続切替機構により、熱伝導装置２３またはヒートパイプ３２による伝熱を縁切りすることができる。なお、接続切替機構は、手動で接続状態を切替可能であることが好ましい。
【００５０】
また、実施例１及び実施例２では、原子炉格納容器１０の内部に受熱板２１を設けたが、原子炉格納容器１０の内壁面となるライナを、受熱板２１として兼用してもよい。ここで、ライナは、原子炉格納容器１０の内部を気密にするために、原子炉格納容器１０の内面に設けられる鋼板である。この構成によれば、ライナを受熱板２１として兼用することで、ライナを有効に活用することができ、ライナと別体の受熱板２１を設ける必要がないため、装置構成を簡易な構成とすることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  原子力設備
５  原子炉
１０  原子炉格納容器
１１  放熱装置
２１  受熱板
２２  放熱板
２３  熱伝導装置
２５  防護施設
３１  放熱装置（実施例２）
３２  ヒートパイプ
【図１】
2015148562.tif 000003
【図２】
2015148562.tif 000004