(57)【要約】【課題】全電源喪失時においても、原子炉圧力容器の鉛直下側に冷却水を供給して、当該原子炉圧力容器を鉛直下側から冷却可能な原子炉冷却システムを提供する。【解決手段】格納容器２０内に設けられて冷却水が所定の水位まで貯留されると原子炉圧力容器１０に接するよう構成された下側プール３０と、下側プール３０内に冷却水を供給する冷却水供給源である上側プール３３とを有している。さらに、通常運転時において電力の供給を受けて作動することにより、下側プール３０内に貯留されている冷却水を、下側プール３０から排出可能な排水ポンプ４０を有している。排水ポンプ４０が電力の供給を受けられない場合、下側プール３０が、冷却水供給源としての上側プール３３からの冷却水の供給を受けることにより、下側プール３０に貯留される冷却水の水位が上昇して原子炉圧力容器１０に冷却水が接する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器を格納する格納容器内の当該原子炉圧力容器の鉛直下側に設けられ、冷却水を少なくとも当該原子炉圧力容器の底部に接する水位まで貯留可能な下側プールと、
動力を要さずに前記下側プール内に前記冷却水を供給可能な冷却水供給源と、
前記下側プール内の前記冷却水を、当該下側プールから排出可能な排水ポンプと、
を備えることを特徴とする原子炉冷却システム。
【請求項２】
前記冷却水供給源は、前記原子炉圧力容器の底部より鉛直上側に設けられて冷却水を貯留可能な上側プールであり、
前記排水ポンプは、当該上側プールと前記下側プールとを連通させる配管に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉冷却システム。
【請求項３】
前記配管は、
前記上側プールに貯留されている冷却水を前記下側プールに導く供給配管と、
前記下側プールに貯留されている冷却水を前記上側プールに導く揚水配管と、
を含み、
前記排水ポンプは、当該揚水配管に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の原子炉冷却システム。
【請求項４】
前記上側プール及び前記排水ポンプは、前記格納容器外に設けられている
ことを特徴とする請求項２ないし請求項３のいずれか一項に記載の原子炉冷却システム。
【請求項５】
前記格納容器内において前記原子炉圧力容器より水平方向外側には、凝縮した冷却水を貯留可能な蒸気凝縮プールが設けられており、
前記下側プールは、当該蒸気凝縮プールの水平方向内側に配置されている
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原子炉冷却システム。
【請求項６】
前記上側プール及び前記排水ポンプは、前記格納容器内に設けられており、
当該上側プールは、前記蒸気凝縮プールの鉛直上側に配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の原子炉冷却システム。
【請求項７】
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格納容器と、
前記格納容器内の前記原子炉圧力容器の鉛直下側に設けられ冷却水を少なくとも当該原子炉圧力容器の底部に接する水位まで貯留可能な下側プールと、
動力を要さずに前記下側プール内に前記冷却水を供給可能な冷却水供給源と、
前記下側プール内の前記冷却水を、当該下側プールから排出可能な排水ポンプと、
を備え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】
本発明の実施形態は、原子炉冷却システム及びこれを備える原子力施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設においては、停電等によって外部電源からの電力供給が停止した場合、非常用の電源が作動して、所内の各種装置に電力を供給する。しかし、非常用の電源も使用できず、原子力施設において全ての電源が使用できない場合（以下、全電源喪失時と記す）には、原子炉圧力容器内に冷却水を供給することができなくなる場合がある。
【０００３】
このような場合、制御棒の挿入により原子炉を緊急停止させる、いわゆるスクラムを行っても、炉心の溶融や原子炉圧力容器の破損が生じる虞がある。このような事象を防止するためには、全電源喪失時であっても原子炉圧力容器内や格納容器内に注水を行って崩壊熱を除去する必要がある。
【０００４】
核燃料が溶融して原子炉圧力容器外に流出する場合、原子炉圧力容器の鉛直下側に設けられたキャビティを冷却水で満たすことにより、原子炉圧力容器外に流出した核燃料を冷却する技術が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】鈴木成光、外５名、「安全性・信頼性・経済性を追及した欧州向けＡＰＷＲ（ＥＵ−ＡＰＷＲ）」、三菱重工技報  Ｖｏｌ.４６  Ｎｏ.１、２００９年、ｐ.１７−２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
核燃料が溶融して原子炉圧力容器外に流出する場合、原子炉圧力容器の鉛直下側に設けられたキャビティを冷却水で満たす技術においては、格納容器外に設けられたプールに貯留されている冷却水を、ポンプを作動させることにより原子炉圧力容器の鉛直下側にあるキャビティに導く必要がある。このような冷却システムにおいて、ポンプが電力の供給を受けて作動するものである場合、全電源喪失時においては、ポンプを作動させることができず、原子炉圧力容器の鉛直下側のキャビティに冷却水を供給することができない。
【０００７】
なお、プールに貯留されている冷却水を原子炉圧力容器の鉛直下側に導く配管に破壊弁（爆破弁）を設け、当該破壊弁を破壊することにより、原子炉圧力容器の鉛直下側に導く手法も考えられるが、全電源喪失時において当該破壊弁を確実に破壊できるとは限らない。また、このような破壊弁は、固着して正常に作動しない虞もある。
【０００８】
本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、全電源喪失時においても、原子炉圧力容器の鉛直下側に冷却水を供給して、当該原子炉圧力容器や原子炉格納容器を冷却可能な原子炉冷却システム及び原子力施設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】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の原子炉冷却システムは、原子炉圧力容器を格納する格納容器内の当該原子炉圧力容器の鉛直下側に設けられ冷却水を少なくとも当該原子炉圧力容器の底部に接する水位まで貯留可能な下側プールと、動力を要さずに前記下側プール内に前記冷却水を供給可能な冷却水供給源と、前記下側プール内の前記冷却水を、当該下側プールから排出可能な排水ポンプとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の実施形態の原子力施設は、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格納容器と、前記格納容器内の前記原子炉圧力容器の鉛直下側に設けられ冷却水を少なくとも当該原子炉圧力容器の底部に接する水位まで貯留可能な下側プールと、動力を要さずに前記下側プール内に前記冷却水を供給可能な冷却水供給源と、前記下側プール内の前記冷却水を、当該下側プールから排出可能な排水ポンプとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、全電源喪失時においても原子炉圧力容器や原子炉格納容器を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【図２】第１の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、全電源喪失時（排水ポンプの停止時）の水位を示す図である。
【図３】第１の実施形態の変形例１の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【図４】第１の実施形態の変形例２の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【図５】第２の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【図６】第３の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【図７】第３の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、全電源喪失時（排水ポンプの停止時）の水位を示す図である。
【図８】第４の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【図９】第４の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、全電源喪失時（排水ポンプの停止時）の水位を示す図である。
【図１０】第４の実施形態の変形例の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【図１１】第５の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態の原子力施設及び冷却システムの構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態の原子力施設及び冷却システムの断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。図２は、本実施形態の原子力施設及び冷却システムの断面立面図であり、全電源喪失時の水位を示す図である。図３は、第１の実施形態の変形例１の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。図４は、第１の実施形態の変形例２の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。
【００１５】
なお、各図において、鉛直方向のうち上方を矢印Ｕで示し、下方を矢印Ｄで示す。加えて、水平方向を矢印Ｈで示す。また、水平方向のうち原子炉圧力容器側を「水平方向内側」と記し、水平方向内側とは逆向きを「水平方向外側」と記す。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の原子力施設１は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を有しており、具体的には、炉心２及び炉内構造物（図示せず）を収容する原子炉圧力容器１０と、原子炉圧力容器１０を格納する格納容器２０とを有している。本実施形態において、原子炉圧力容器１０は、鋼製であり、格納容器２０は、鋼製の内張りを備えた鉄筋コンクリート製である。
【００１７】
原子炉圧力容器１０は、軸心が鉛直方向に延びる筒状の部分（以下、筒状部と記す）１２と、筒状部１２より鉛直下側を構成する部分（以下、底部と記す）１４と、筒状部１２より鉛直上側を構成する部分（以下、頂部と記す）１６とを有している。原子炉事故時において、炉心２が溶融すると、原子炉圧力容器１０の底部１４は、溶融した金属を受けて特に高温となる。このとき、原子炉圧力容器１０内の冷却材は、蒸気となって格納容器２０内に放出される。
【００１８】
格納容器２０内は、ドライウェル（dry-well）２１とウェットウェル（wet-well）２２に仕切られている。格納容器２０のうちウェットウェル２２には、原子炉圧力容器１０から放出された蒸気（冷却材）を凝縮させて水に戻すプール（以下、蒸気凝縮プールと記す）２３が設けられている。
【００１９】
ウェットウェル２２を画定する壁体２５，２６のうち、ウェットウェル２２の鉛直上側を水平方向に延びている壁体を「ウェットウェル天井壁２５」と記す。加えて、ウェットウェル天井壁２５の水平方向内側、すなわち原子炉圧力容器１０側の端からは、原子炉圧力容器１０に対向する壁体（以下、圧力容器対向壁と記す）２６が鉛直方向に延びている。
【００２０】
蒸気凝縮プール２３には、冷却材としての水（以下、単に「冷却水」と記す）が貯留されている。蒸気凝縮プール２３は、原子炉圧力容器１０からの蒸気を冷却し凝縮させることにより、ドライウェル２１の圧力上昇を抑制する、いわゆるプレッシャー・サプレッションプールとして構成されている。蒸気凝縮プール２３は、格納容器２０内のうち原子炉圧力容器１０より水平方向外側に設けられている。
【００２１】
本実施形態の原子力施設１には、上述した原子炉圧力容器１０及び格納容器２０を冷却するためのシステム（以下、原子炉冷却システムと記す）５が設けられている。原子炉冷却システム５は、格納容器２０内のうち原子炉圧力容器１０の鉛直下側に設けられており冷却水を貯留可能なプール（以下、「下側プール」と記す）３０を有している。
【００２２】
本実施形態の下側プール３０は、原子炉圧力容器１０の底部１４の鉛直下側において隣り合う蒸気凝縮プール２３の間に配置されており、蒸気凝縮プール２３より水平方向内側（すなわち原子炉圧力容器１０側）に配置されている。下側プール３０は、冷却水が、所定の位置（以下、水位と記す）まで貯留されると、原子炉圧力容器１０の底部１４に接するよう構成されている。
【００２３】
なお、以下の説明において、下側プール３０を画定する壁体のうち鉛直方向に延びている壁体を「下側プール側壁」と記して符号２８を付す。本実施形態において、下側プール側壁２８は、ウェットウェル２２を画定する圧力容器対向壁２６より水平方向内側に設けられている。原子炉事故時において原子炉圧力容器１０からドライウェル２１に放出された蒸気は、下側プール側壁２８と圧力容器対向壁２６との間を通って、ウェットウェル２２に流入する。
【００２４】
加えて、本実施形態の原子炉冷却システム５は、下側プール３０内に冷却水を供給する冷却水供給源として、格納容器２０外において冷却水を貯留可能なプール（以下、上側プールと記す）３３を有している。上側プール３３に貯留可能な冷却水の量は、下側プール３０に貯留される冷却水の水位が原子炉圧力容器１０に冷却水が接する水位となった際に下側プール３０に貯留される冷却水の水量に比べて大きくなるように構成されている。
【００２５】
上側プール３３と下側プール３０は、配管３１，３２を介して接続されて連通している。具体的には、原子炉冷却システム５は、上側プール３３に貯留されている冷却水を下側プール３０に導くことにより当該下側プール３０に冷却水を供給する配管（以下、供給配管と記す）３１と、下側プール３０に貯留されている冷却水を上側プール３３に導くことにより下側プール３０に供給した冷却水を上側プール３３に戻す配管（以下、揚水配管と記す）３２とを有している。供給配管３１と揚水配管３２は、それぞれ格納容器２０を貫通して延びており、本実施形態においては蒸気凝縮プール２３を貫通して延びている。
【００２６】
さらに、原子炉冷却システム５は、下側プール３０に貯留されている冷却水を、上側プール３３に圧送するポンプ（以下、排水ポンプと記す）４０を有している。排水ポンプ４０は、揚水配管３２の途中に設けられており、且つ格納容器２０外に配置されている。排水ポンプ４０は、図示しない電源から電力の供給を受けて作動する。
【００２７】
通常運転時において、排水ポンプ４０は、電力の供給を受けており、作動することにより下側プール３０に貯留されている冷却水を上側プール３３に圧送する。
【００２８】
なお、通常運転時とは、所定の制限及び条件下、例えば十分な電源が確保できる状態で原子力プラントが運用されている状態であり、原子炉事故が生じておらず、全電源喪失時等、原子炉圧力容器１０を外側から冷却水で冷却する必要のない場合である。
【００２９】
通常運転時において、排水ポンプ４０は、電力の供給を受けて作動して、下側プール３０に貯留されている冷却水を、上側プール３３に排出する。上側プール３３に汲み上げられた冷却水の一部は、重力の作用によって供給配管３１を通って下側プール３０に流れる。通常運転時において、排水ポンプ４０は、下側プール３０に貯留されている冷却水の水位が、原子炉圧力容器１０と接しない所定の範囲となるように制御される。
【００３０】
原子炉冷却システム５は、図１に示す通常運転時において下側プール３０に貯留されている冷却水が原子炉圧力容器１０に接しない水位となるよう、排水ポンプ４０を作動させる。
【００３１】
一方、全電源喪失時においては、排水ポンプ４０は、電力の供給を受けられなくなり、その作動を停止する。すなわち排水ポンプ４０は、下側プール３０に貯留されている冷却水を、上側プール３３に圧送できなくなる。このとき、上側プール３３に貯留されている冷却水は、重力の作用により、揚水配管３２を通って下側プール３０に流れる。下側プール３０が、冷却水供給源としての上側プール３３からの冷却水を受けることにより、当該下側プール３０に貯留されている冷却水の水位が上昇する。そして、下側プール３０に貯留されている冷却水が原子炉圧力容器１０のうち少なくとも底部１４に接する。
【００３２】
本実施形態の原子炉冷却システム５においては、図２に示すように、全電源喪失時において、上側プール３３にあった冷却水が、すべて下側プール３０に流れて、冷却水の水位が炉心２より鉛直上側の位置まで上昇する。下側プール３０に貯留された冷却水は、原子炉圧力容器１０のうち底部１４及び筒状部１２に接して原子炉圧力容器１０と、その鉛直下側にある格納容器２０を冷却する。
【００３３】
以上に説明したように本実施形態の原子炉冷却システム５は、格納容器２０内に設けられており、冷却水が所定の水位まで貯留されると当該原子炉圧力容器１０に接するよう構成された下側プール３０と、下側プール３０内に冷却水を供給する冷却水供給源として、原子炉圧力容器１０の底部１４より鉛直上側に設けられて冷却水を貯留可能な上側プール３３とを有している。さらに、原子炉冷却システム５は、通常運転時において電力の供給を受けて作動することにより、下側プール３０内に貯留されている冷却水を、下側プール３０から排出可能な排水ポンプ４０とを備えている。
【００３４】
排水ポンプ４０が電力の供給を受けられない場合、下側プール３０が、冷却水供給源としての上側プール３３からの冷却水の供給を受けることにより、当該下側プール３０に貯留される冷却水の水位が上昇して、下側プール３０に貯留されている冷却水が少なくとも原子炉圧力容器１０の底部に接する。これにより、全電源喪失時において排水ポンプ４０が電力の供給を受けられない場合であっても、原子炉圧力容器１０の鉛直下側にある下側プール３０に貯留される冷却水の水位を上昇させて、当該冷却水により原子炉圧力容器１０を鉛直下側から冷却することができる。
【００３５】
すなわち、本実施形態において冷却水供給源は、電力を含めた動力を要さずに下側プール３０に十分な量の冷却水を供給可能に構成されていればよい。
【００３６】
なお、本実施形態の原子炉冷却システム５においては、全電源喪失時に排水ポンプ４０の作動が停止し、上側プール３３にあった冷却水がすべて下側プール３０に流れると、下側プール３０の冷却水の水位が、炉心２よりも鉛直上側に位置するよう構成されているものとしたが、本発明に係る原子炉冷却システムの態様は、これに限定されるものではない。
【００３７】
本発明に係る原子炉冷却システム５は、排水ポンプ４０の作動が停止して、上側プール３３に貯留されていた冷却水が、重力の作用により下側プール３０に流れ落ちたときに、当該下側プール３０に貯留される冷却水が、少なくとも原子炉圧力容器１０の底部に接するように構成されていれば良い。例えば、上側プール３３に貯留されていた冷却水が、重力の作用により下側プール３０に流れ落ちたときに、当該下側プール３０に貯留される冷却水が、原子炉圧力容器１０の底部１４にのみ接するようにしても良いし、原子炉圧力容器１０全体に接するようにしても良い。
【００３８】
また、本実施形態の原子炉冷却システム５は、上側プール３３に貯留されている冷却水を下側プール３０に導く供給配管３１と、下側プール３０に貯留されている冷却水を上側プール３３に導く揚水配管３２とを有し、排水ポンプ４０は、揚水配管３２に設けられているものとしたが、本発明に係る揚水配管３２及び排水ポンプ４０の態様は、これに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、図３に示す変形例の原子炉冷却システム５Ｂのように、格納容器２０外において、揚水配管３２Ｂに複数の排水ポンプ４０が並列に接続されているものとしても良い。揚水配管３２Ｂにおいて複数の排水ポンプ４０を並列に接続することにより、通常運転時において、複数の排水ポンプ４０のうち少なくとも一つの作動を停止させても、残りの排水ポンプ４０により下側プール３０に貯留されている冷却水を、上側プール３３に汲み上げることができる。通常運転時において排水ポンプ４０に不具合が生じた場合や整備を行う場合であっても、下側プール３０の冷却水を上側プール３３に排出して、冷却水が原子炉圧力容器１０に接しないようにすることができる。
【００４０】
また、図１に示す本実施形態の原子炉冷却システム５においては、供給配管３１、揚水配管３２、上側プール３３及び排水ポンプ４０は、それぞれ単数設けられているものとしたが、本発明に係る原子炉冷却システムの態様は、これに限定されるものではない。
【００４１】
例えば、図４に示す変形例の原子炉冷却システム５Ｄのように、上述した供給配管３１、揚水配管３２、上側プール３３及び排水ポンプ４０を１セットとして、これを複数セット設けるものとしても良い。上側プール３３から下側プール３０に流れる時間あたりの冷却水の流量を、より大きなものにすることができ、全電源喪失時において、より迅速に冷却水を下側プール３０に供給することができる。
【００４２】
なお、本実施形態の原子炉冷却システム５においては、下側プール３０と上側プール３３とは、揚水配管３２を介して連通しており、且つ供給配管３１を介して連通しているものとしたが、下側プール３０と上側プール３３とを連通させる配管は、この態様に限定されるものではない。例えば、下側プール３０と上側プール３３とを連通させる配管は、排水ポンプ４０が設けられた揚水配管３２のみとすることも可能である。この場合、全電源喪失時に排水ポンプ４０の作動が停止すると、上側プール３３に貯留されている冷却水は、揚水配管３２を通って下側プール３０に流れる。この態様によっても、全電源喪失時に下側プール３０に冷却水を供給し、水位を上昇させて原子炉圧力容器１０及び格納容器２０を冷却することができる。
【００４３】
なお、本実施形態の原子炉冷却システム５において、上側プール３３及び排水ポンプ４０は、格納容器２０外に設けられているものとしたが、本発明に係る冷却水供給源及び排水ポンプの態様は、これに限定されるものではない。以下に、その一例について説明する。
【００４４】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態の原子力施設及び冷却システムの構成について図５を用いて説明する。図５は、第２の実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。本実施形態の原子炉冷却システムにおいては、全電源喪失時の冷却水供給源である上側プールが、格納容器内に設けられており、且つ蒸気凝縮プールの鉛直上側に配置されている点で、第１の実施形態とは異なる。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
本実施形態の原子力施設１Ｃにおいて、原子炉冷却システム５Ｃには、全電源喪失時において下側プール３０に冷却水を供給する冷却水供給源として、格納容器２０内に上側プール３３Ｃが設けられている。上側プール３３Ｃは、格納容器２０内のうち蒸気凝縮プール２３の鉛直上側に配置されている。より具体的には、上側プール３３Ｃは、ウェットウェル天井壁２５の鉛直上側に配置されている。ウェットウェル天井壁２５は、水平方向外側が格納容器２０に接続されている。ウェットウェル天井壁２５の水平方向内側の端からは、圧力容器対向壁２６が鉛直方向に延びている。
【００４６】
また、ウェットウェル天井壁２５からは、水平方向内側において上側プール３３Ｃを画定する壁体（以下、上側プール側壁と記す）２７が延びている。上側プール３３Ｃは、上側プール側壁２７、ウェットウェル天井壁２５および格納容器２０により画定されている。このように構成された上側プール３３Ｃは、格納容器２０内のうち、下側プール３０より鉛直方向上側であって水平方向内側に配置されている。
【００４７】
本実施形態の原子炉冷却システム５Ｃは、上側プール３３Ｃに貯留されている冷却水を下側プール３０に導く供給配管３１Ｃと、下側プール３０に貯留されている冷却水を上側プール３３Ｃに導く揚水配管３２Ｃとを有している。供給配管３１Ｃと揚水配管３２Ｃは、格納容器２０内を、圧力容器対向壁２６及びウェットウェル天井壁２５に沿って延びている。
【００４８】
揚水配管３２Ｃには、下側プール３０に貯留されている冷却水を、上側プール３３Ｃに圧送する排水ポンプ４０Ｃが設けられている。通常運転時において排水ポンプ４０Ｃは、電力の供給を受けて作動する。排水ポンプ４０Ｃの作動により下側プール３０から上側プール３３Ｃに汲み上げられた冷却水の一部は、当該上側プール３３Ｃから重力の作用によって供給配管３１Ｃを通って下側プール３０に流れる。通常運転時において、排水ポンプ４０Ｃは、下側プール３０に貯留されている冷却水の水位が、原子炉圧力容器１０と接しない所定の範囲となるように制御される。
【００４９】
一方、全電源喪失時において排水ポンプ４０Ｃは、電力の供給を受けられず、その作動を停止する。このとき、下側プール３０から上側プール３３Ｃには、冷却水は圧送されず、上側プール３３Ｃに貯留されている冷却水は、重力の作用により、揚水配管３２Ｃを通って下側プール３０に流れる、このため、全電源喪失時においては、下側プール３０に貯留される冷却水の水位が上昇し、原子炉圧力容器１０に冷却水が接する。
【００５０】
本実施形態の原子炉冷却システム５Ｃにおいては、上側プール３３Ｃは、格納容器２０内に設けられているものとした。このため、上側プール３３Ｃと下側プール３０とを連通させる配管、すなわち供給配管３１Ｃ及び揚水配管３２Ｃは、格納容器２０内を延びているものとすることができる。格納容器２０外に上側プールを設ける場合に比べて、上側プール３３Ｃと下側プール３０とを連通させる配管３１Ｃ，３２Ｃの長さを短いものとすることができ、且つこれら配管３１Ｃ，３２Ｃを、格納容器２０を貫通して設ける必要がなくなる。なお、上側プール３３Ｃは、格納容器２０内のうち蒸気凝縮プール２３の鉛直上側に配置されているものとしたので、格納容器２０の幾何学的寸法を、上側プールを格納容器外に設ける場合に比べて大きくする必要がない。
【００５１】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態の原子力施設及び冷却システムの構成について図６及び図７を用いて説明する。図６は、本実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。図７は、本実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、全電源喪失時（排水ポンプの停止時）の水位を示す図である。本実施形態においては、全電源喪失時の冷却水供給源が、格納容器外において地下から水を噴出する地下水源である点で、第１の実施形態と異なっている。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
図６に示すように、本実施形態の原子力施設１Ｅにおいて、原子炉冷却システム５Ｅは、冷却水供給源として、格納容器外において地下から水を噴出する地下水源５０を有している。冷却水供給源は、電力を含めた動力を要さずに下側プール３０に十分な量の冷却水を供給可能に構成されていればよいため、このように地下水源５０を冷却水供給源として利用する構成としている。原子炉冷却システム５Ｅは、地下水源５０が噴出した水を、格納容器２０内の下側プール３０に導く供給配管３１Ｅを有している。供給配管３１Ｅは、格納容器２０を貫通して延びており、地下水源５０が噴出した水を、冷却水として下側プール３０に導く。
【００５３】
加えて、原子炉冷却システム５Ｅは、下側プール３０に貯留されている冷却水を、格納容器２０外に導く配管（以下、排出配管と記す）３５を有している。排出配管３５は、下側プール３０から、ウェットウェル２２を画定する壁体すなわち圧力容器対向壁２６及びウェットウェル天井壁２５に沿って延びている。排出配管３５は、格納容器２０を貫通して延びており、下側プール３０からの冷却水を、格納容器２０外に排出する。
【００５４】
本実施形態の排水ポンプ４０Ｅは、排出配管３５に設けられており、詳細には、ウエットウェル天井壁２５の鉛直上側に配置されている。排水ポンプ４０Ｅは、通常運転時において、電力の供給を受けて作動して、下側プール３０に貯留されている冷却水を、下側プール３０から格納容器２０外に排出する。通常運転時において、排水ポンプ４０Ｅは、下側プール３０に貯留されている冷却水の水位が、原子炉圧力容器１０と接しない所定の範囲となるよう制御される。
【００５５】
一方、全電源喪失時においては、図７に示すように、排水ポンプ４０Ｅは、電力の供給を受けられず、その作動を停止する。このとき、下側プール３０から格納容器２０外には、冷却水は排出されない。しかし、地下水源５０からの冷却水は、供給配管３１Ｅを通って下側プール３０に供給される。このため、全電源喪失時においては、下側プール３０に貯留される冷却水の水位が上昇し、原子炉圧力容器１０に冷却水が接する。
【００５６】
本実施形態の原子炉冷却システム５Ｅにおいては、地下水源５０が噴出した水を、冷却水として全電源喪失時に下側プール３０に供給するものとした。原子炉圧力容器１０の底部より鉛直上側に、冷却水を貯留可能な上側プールを設ける必要がなく、全電源喪失時に原子炉圧力容器１０と、その鉛直下側にある格納容器２０とを冷却することができる。
【００５７】
〔第４の実施形態〕
第４の実施形態の原子力施設及び冷却システムの構成について図８〜図１０を用いて説明する。図８は、本実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。図９は、本実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、全電源喪失時（排水ポンプの停止時）の水位を示す図である。図１０は、本実施形態の変形例の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。本実施形態においては、冷却水供給源が、格納容器外において前記原子炉圧力容器の底部より鉛直上側から取水可能な河川等の水源（以下単に「河川６０」と記載する。）である点で、第１の実施形態と異なっている。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図８に示すように、本実施形態の原子力施設１Ｇにおいて、原子炉冷却システム５Ｇは、冷却水供給源として、原子炉圧力容器１０の底部１４より鉛直上側から取水可能な河川６０を有している。冷却水供給源は、電力を含めた動力を要さずに下側プール３０に十分な量の冷却水を供給可能に構成されていればよいため、このように河川６０を冷却水供給源として利用する構成としている。原子炉冷却システム５Ｇは、河川６０から水を取り入れて、格納容器２０内の下側プール３０に導く配管（以下、取水配管と記す）３７を有している。取水配管３７は、格納容器２０を貫通して延びている。
【００５９】
取水配管３７のうち河川６０側の開口（以下、取水口と記す）３８は、河川の水中に配置されている。また、取水口３８は、原子炉圧力容器１０の底部より鉛直上側に配置されている。取水配管３７は、取水口３８から河川６０の水を取り入れる。取水配管３７は、取水口３８から取り入れた水を、重力の作用により鉛直下側に流して下側プール３０に供給する。
【００６０】
加えて、原子炉冷却システム５Ｇは、下側プール３０に貯留されている冷却水を、格納容器２０外にある河川６０に排出する排出配管３９を有している。排出配管３９は、格納容器２０を貫通して延びており、下側プール３０に貯留されている冷却水を、格納容器２０外の河川６０に排出する。
【００６１】
本実施形態の排水ポンプ４０Ｇは、排出配管３９に設けられており、具体的には、格納容器２０外に配置されている。排水ポンプ４０Ｇは、通常運転時において電力の供給を受けて作動して、下側プール３０に貯留されている冷却水を、河川６０に排出する。通常運転時において、排水ポンプ４０Ｇは、下側プール３０に貯留されている冷却水の水位が、原子炉圧力容器１０と接しない所定の範囲となるように制御される。
【００６２】
一方、全電源喪失時においては、図９に示すように、排水ポンプ４０Ｇは、電力の供給を受けられず、その作動を停止する。このとき、下側プール３０から格納容器２０外の河川６０には、冷却水は排出されない。しかし、河川６０からの冷却水は、重力の作用により取水配管３７を通って下側プール３０に供給される。このため、全電源喪失時においては、下側プール３０に貯留される冷却水の水位が上昇し、原子炉圧力容器１０に冷却水が接する。
【００６３】
本実施形態の原子炉冷却システム５Ｇにおいては、河川から取り入れられた水を、全電源喪失時に重力の作用によって下側プール３０に供給するものとした。格納容器２０外において、原子炉圧力容器１０の底部１４より鉛直上側に取水口３８を配置可能な河川６０がある場合に適している。原子炉冷却システム５Ｇは、冷却水を貯留可能な上側プールを設ける必要がなく、全電源喪失時に原子炉圧力容器１０と、その鉛直下側にある格納容器２０とを冷却することができる。
【００６４】
なお、本実施形態の原子炉冷却システム５Ｇにおいて、冷却水供給源は、河川６０であるものとしたが、本発明に係る冷却水供給源は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る冷却水供給源は、格納容器２０外において原子炉圧力容器１０の底部１４より鉛直上側に配置された取水口３８から取水可能なものであれば良く、例えば、湖沼であるものとすることができる。
【００６５】
また、本実施形態の原子炉冷却システム５Ｇにおいて、取水口３８から取り入れられた河川６０の水は、取水配管３７を通してそのまま冷却水として下側プール３０に導かれるものとしたが、本発明に係る原子炉冷却システムの態様は、これに限定されるものではない。
【００６６】
例えば、図１０に示す変形例の原子炉冷却システム５Ｈのように、取水配管３７の途中に、浄化装置６６を設けることも好適である。浄化装置６６は、格納容器２０外に設けられており、取水口３８から取り入れられた水に含まれている不純物を除去する。
【００６７】
なお、浄化装置６６には、取水口３８から取り入れられた水をろ過して固体粒子を除去するろ過装置や、取水口３８から取り入れられた水に含まれるイオンを除去する脱塩装置を用いることができる。原子炉冷却システム５Ｈは、浄化装置６６により不純物が除去されて水質が改善された水を、冷却水として格納容器２０内の下側プール３０に供給することができる。
【００６８】
〔第５の実施形態〕
第５の実施形態の原子力施設及び冷却システムの構成について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の原子炉冷却システムを含む原子力施設の断面立面図であり、通常運転時の水位を示す図である。本実施形態においては、操作者の操作により排水ポンプの作動を停止可能な制御装置を、さらに備えている点で、第１の実施形態と異なっている。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図１１に示すように、原子炉圧力容器１０には、その内部で発生した蒸気である主蒸気を格納容器２０外のタービン（図示せず）等に導く配管（以下、主蒸気配管と記す）１８が接続されている。仮に、主蒸気配管１８が破損して孔が開いた場合、その孔（以下、破損孔と記す）１９からは、主蒸気が漏れ出す。
【００７０】
本実施形態の原子力施設１Ｊにおいて、原子炉冷却システム５Ｊは、排水ポンプ４０の作動を停止可能な制御装置７０を有している。制御装置７０は、排水ポンプ４０を作動状態と非作動状態とを切り替え可能に構成されている。
【００７１】
このような冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）が生じた場合、炉心２の溶融に備えて原子炉圧力容器１０を冷却する必要があり、下側プール３０に冷却水を供給して水位を上昇させる必要が生じる。原子炉の運転員等の操作者は、全電源喪失時でなくとも、冷却材喪失事故が生じたと判断した場合には、制御装置７０を操作して排水ポンプ４０の作動を停止させる。
【００７２】
操作者が制御装置７０を操作することにより、排水ポンプ４０は、非作動状態となり、下側プール３０に貯留されている冷却水を、上側プール３３に圧送しなくなる。上側プール３３に貯留されている冷却水は、供給配管３１を通って下側プール３０に供給されて当該下側プール３０の水位が上昇する。水位が原子炉圧力容器１０に達することにより、下側プール３０に貯留されている冷却水は、原子炉圧力容器１０及びその鉛直下側にある格納容器２０を冷却することができる。
【００７３】
〔他の実施形態〕
以上に説明した実施形態において、原子力施設１は、原子炉圧力容器１０の内部で冷却水を沸騰させる沸騰水型原子炉を有するものとしたが、本発明が適用可能な原子力施設は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る原子炉冷却システムは、一次冷却材を沸騰させない加圧水型原子炉を有する原子力施設にも適用することができる。
【００７４】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、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。これら新規な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ともに、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。
【符号の説明】
【００７５】
１，１Ｃ，１Ｅ，１Ｇ，１Ｊ  原子力施設
２  炉心
５，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｇ，５Ｈ，５Ｊ  原子炉冷却システム
１０  原子炉圧力容器
１２  筒状部
１４  底部
１６  頂部
１８  主蒸気配管
２０  格納容器
２１  ドライウェル
２２  ウェットウェル
２３  蒸気凝縮プール
２５  ウエットウェル天井壁（壁体）
２６  圧力容器対向壁（壁体）
２７  上側プール側壁
２８  下側プール側壁
３０  下側プール
３１，３１Ｃ，３１Ｅ  供給配管（配管）
３２，３２Ｂ，３２Ｃ  揚水配管（配管）
３３，３３Ｃ  上側プール（冷却水供給源）
３５  排出配管（配管）
３７  取水配管‘（配管）
３８  取水口
３９  排出配管（配管）
４０，４０Ｃ，４０Ｅ，４０Ｇ  排水ポンプ
５０  地下水源（冷却水供給源）
６０  河川（冷却水供給源）
６６  浄化装置
７０  制御装置
【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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