(57)【要約】【課題】炉心溶融や圧力容器の破損が生じるシビアアクシデント時に格納容器下部区画への事前注水で炉心溶融物を冷却するアクシデントマネジメント対策において、炉心溶融物の冷却性を向上するとともに下部区画コンクリート側壁への侵食を防止して、格納容器構造の耐力、健全性を確保可能で事故事象を収束させるのに好適な原子炉格納容器を提供することを目的とする。【解決手段】原子炉格納容器床上に設置された原子炉格納容器側壁の上方で圧力容器を支持構造物により支持、固定することで、圧力容器下部に原子炉格納容器床上と原子炉格納容器側壁に囲まれた格納容器下部区画を形成し、原子炉の異常発生時に格納容器下部区画に注水を行うようにされた原子炉格納容器であって、原子炉格納容器側壁で形成された格納容器下部区画の内部周囲に間隙を介して伝熱板を配置して伝熱板による空間を形成し、当該伝熱板による空間内に原子炉の異常発生時に生じた炉心溶融物を収納することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器床上に設置された原子炉格納容器側壁の上方で圧力容器を支持構造物により支持、固定することで、前記圧力容器下部に前記原子炉格納容器床上と前記原子炉格納容器側壁に囲まれた格納容器下部区画を形成し、原子炉の異常発生時に前記格納容器下部区画に注水を行うようにされた原子炉格納容器であって、
前記原子炉格納容器側壁で形成された前記格納容器下部区画の内部周囲に間隙を介して伝熱板を配置して伝熱板による空間を形成し、当該伝熱板による空間内に原子炉の異常発生時に生じた炉心溶融物を収納することを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項２】
請求項１記載の原子炉格納容器であって、
前記伝熱板で形成した内部空間と間隙の間を連通して冷却水が行き来する連通部を備えることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項３】
請求項２記載の原子炉格納容器であって、
前記伝熱板はパネル平板状であり、前記格納容器側壁の内面に沿って複数枚を配置して内部空間を形成するとともに、前記導通部は前記パネル平板状の伝熱板の間に設けられたスリットであることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項４】
請求項２記載の原子炉格納容器であって、
前記導通部は前記伝熱板の下端部と前記原子炉格納容器床との間に形成された間隙であることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項５】
請求項２記載の原子炉格納容器であって、
前記伝熱板は前記格納容器側壁の内面に沿って円筒状に形成されるとともに、前記導通部は前記伝熱板に形成された連通孔であることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の原子炉格納容器であって、
前記伝熱板により形成された空間は、炉心全量落下時の炉心溶融物高さよりも上方に前記伝熱板の上端が位置づけられていることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の原子炉格納容器であって、
前記伝熱板が高熱伝導材で構成されていることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の原子炉格納容器であって、
前記伝熱板と前記格納容器側壁の間の前記間隙に高さ方向に対流板を設け、蒸気の上昇流路と水の下降流路を分けるとともに自然対流を促進することを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項９】
請求項８に記載の原子炉格納容器であって、
前記対流板が低熱伝導材であることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の原子炉格納容器であって、
前記対流板の上端が前記伝熱板の上端より上方に位置することを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の原子炉格納容器であって、
前記対流板で仕切られる蒸気の上昇流路端部に前記格納容器下部区画中心に指向する邪魔板を設けたことを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の原子炉格納容器であって、
前記伝熱板に突起部からなる伝熱促進体を設けたことを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の原子炉格納容器であって、
前記伝熱板にフィン構造の伝熱促進体を設けたことを特徴とする原子炉格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉格納容器における高温溶融物の冷却技術に係り、特に原子炉のシビアアクシデント時に炉心溶融と溶融した炉心の熱負荷によって原子炉圧力容器が破損して、炉心溶融物が原子炉格納容器の下部区画に落下する事象を想定した場合に、炉心溶融物の冷却促進と格納容器の破損防止に好適な原子炉格納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉には、非特許文献１に記載のように、核燃料を封止した燃料棒と、燃料棒を束ねた燃料集合体を装架する炉心と、炉心を内包する圧力容器、圧力容器を気密構造で取り囲む格納容器によって核分裂生成物の放散を防止する構造物と、非常用炉心冷却系等の非常時の炉心冷却設備からなる工学的安全設備が設けられる。
【０００３】
係る原子炉において地震、風水害等で外部電源が喪失した場合、非常用炉心冷却系は非常用発電機で機能し、炉心の溶融を防ぐに十分な容量を有するが、万が一非常用炉心冷却系が機能せず炉心が溶融するようなシビアアクシデントが発生し、圧力容器が破損して格納容器下部区画に落下した場合においても格納容器で核分裂生成物の放散を防止する必要がある。
【０００４】
このため鋼製あるいはコンクリート製の格納容器の最低部に、格納容器内側にコンクリートのベースマットが敷かれ、ペデスタル構造のコンクリート側壁によって圧力容器が支持される。この格納容器下部区画は、圧力容器下面の機器類と維持管理の作業用の空間であり、コンクリート側壁によって仕切られる。
【０００５】
非特許文献２に記載のように、過去のシビアアクシデントで得られた知見を基に原子炉の安全機能を強化するアクシデントマネジメント（ＡＭ）対策が提案されている。ＡＭ対策として、高温で且つ崩壊熱による温度上昇が生じる炉心溶融物を冷却し、格納容器の破損を防止するため、復水貯蔵タンクの水を格納容器の下部区画に注水する方式や、格納容器ドライウェルへのスプレイ水の格納容器下部区画への流入を利用する方式がある。
【０００６】
また、格納容器下部区画で高温の炉心溶融物を受け止め冷却して、格納容器の破損を防止する技術として、特許文献１には、格納容器下部区画において圧力容器から落下する炉心溶融物を受け止める構造面、その端部に炉心溶融物を受け止めるライザー部から構成される炉心溶融物保持装置の技術が開示されている。本技術では、格納容器床上に炉心溶融物保持装置を設け、耐熱材のライザー部を通してその構造面の下面に冷却水を供給するとともに、炉心溶融物の除熱で発生した蒸気をライザー部から格納容器下部区画の水中に放出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２４７２１６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】長谷川修、“原子炉工学大要”、養賢堂、１６２頁−１６７頁、１９８１年
【非特許文献２】原子力安全基盤機構、“アクシデントマネジメント策の有効性評価に係わる検討に関する報告書”、ＪＮＥＳ／ＳＡＥ０５−０６１、０５解部報−００６１、３−１頁−３−２１頁、２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記ＡＭ対策の一つである格納容器下部区画への注水方式では、炉心溶融物が十分に拡がった場合を想定すると、炉心溶融物上面での冷却水への熱伝達と、炉心溶融物下面、側面の格納容器床面と側壁面への熱伝達が主要な除熱源である。このうち、格納容器床面と側壁面への熱伝達は、床面と側壁面を構成するコンクリートの侵食を生じ、床面への浸食は格納容器バウンダリの損傷を、側壁面では圧力容器を支えるペデスタル構造の側壁の崩壊に繋がる可能性がある。また、炉心溶融物が十分に拡がらずに堆積した場合には、炉心溶融物の側面から冷却水への除熱が期待できる一方で、上面の伝熱面積が減少するとともに、床面に対する熱負荷が増加して床面への侵食量が増加する可能性がある。
【００１０】
これに対して、特許文献１は炉心溶融物を受け止める保持面と、その下方に多面体構造で、内部に冷却水を流通可能な炉心溶融物保持構造体を設けるとともに、その外縁に炉心溶融物を側方から保持するライザー部を設け、ライザーの外側から前記炉心溶融物保持構造体に冷却水を流通する方法を用いている。
【００１１】
特許文献１では、既設炉では予め圧力容器下部構造や格納容器下部区画に設ける機器、構造物を考慮して設計されているが、炉心溶融物保持構造体の設置スペースを考慮して設計されていないため、耐熱材や炉心溶融物保持構造体、及びライザーを設けることが困難になる可能性がある。また、新設の原子炉においても格納容器寸法が増大するとともに、その強度を確保するため、安全性の向上には多大な寄与が期待される反面、建設コストが増大する課題もある。
【００１２】
本発明は、炉心溶融や圧力容器の破損が生じるシビアアクシデント時に格納容器下部区画への事前注水で炉心溶融物を冷却するアクシデントマネジメント対策において、下部区画のコンクリート側壁に寸法上の変化の少ない簡素な構造物を設けることによって、炉心溶融物の冷却性を向上するとともに下部区画コンクリート側壁への侵食を防止して、格納容器構造の耐力、健全性を確保可能で事故事象を収束させるのに好適な原子炉格納容器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】
【００１３】
以上のことから本発明に係る原子炉格納容器では、原子炉格納容器床上に設置された原子炉格納容器側壁の上方で圧力容器を支持構造物により支持、固定することで、圧力容器下部に原子炉格納容器床上と原子炉格納容器側壁に囲まれた格納容器下部区画を形成し、原子炉の異常発生時に格納容器下部区画に注水を行うようにされた原子炉格納容器であって、原子炉格納容器側壁で形成された格納容器下部区画の内部周囲に間隙を介して伝熱板を配置して伝熱板による空間を形成し、当該伝熱板による空間内に原子炉の異常発生時に生じた炉心溶融物を収納することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、格納容器下部区画への注水による炉心溶融物冷却対策において、炉心溶融物による下部区画側壁コンクリートへの伝熱を伝熱板による冷却水への熱伝達に変えることが出来るので、下部区画側壁コンクリートの侵食が防止される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る原子炉格納容器の縦断面図。
【図２】実施例１に係る原子炉格納容器の横断面図。
【図３】実施例１の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図。
【図４】実施例１の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図。
【図５】実施例２に係る原子炉格納容器の縦断面図。
【図６】実施例２の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図。
【図７】実施例２の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図。
【図８】実施例３に係る原子炉格納容器の縦断面図。
【図９】実施例３の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
但し本発明の実施の態様は下記実施例、図面の格納容器に限定されるものではなく、沸騰水型原子炉、加圧水型原子炉等の軽水炉を始めとする原子炉の各種格納容器に適用可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の変形が可能である。
【００１８】
本発明は、原子炉のシビアアクシデントに対応し格納容器下部区画に圧力容器の破損前に事前注水して、落下する炉心溶融物を冷却するアクシデントマネジメント対策において、炉心溶融物の冷却性を向上するとともに下部区画コンクリート側壁への侵食を防止して、格納容器構造の耐力、健全性の確保に有効な原子炉格納容器の構造を提供するものである。この実現のための主な実施例は以下の実施例１から実施例３により示されている。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施例１に係る原子炉格納容器の縦断面図であり、図２はその横断面図である。
【００２０】
原子炉は、原子炉格納容器の内部に原子炉圧力容器を内包し、さらに原子炉圧力容器の内部に原子炉炉心を収納する容器構造になっている。図１は、このうち原子炉圧力容器を支持する原子炉格納容器部分（原子炉下部部分）の構成を示している。
【００２１】
具体的な図１の原子炉下部部分においては、核燃料で構成される炉心（図示せず）を収納する原子炉圧力容器１（以下単に圧力容器という）は、原子炉格納容器床２（以下単に格納容器床という）上に形成された原子炉格納容器側壁３（以下単に格納容器側壁という）の上方に圧力容器支持構造物２１で固定される。格納容器側壁３は圧力容器１の基礎（ペデスタル）として機能している。
【００２２】
ここでは格納容器側壁３の上方で圧力容器１を支持することで、圧力容器１と格納容器床２と格納容器側壁３に囲まれた空間として、格納容器下部区画１０を形成している。圧力容器１の下方で格納容器側壁３に囲まれる格納容器下部区画１０は、図示しないが炉心の出力を制御する制御棒駆動機構や計装管の取り付けられた圧力容器下部構造物１２がその上方空間を占めている。これらの構造物は圧力容器１の下方に固定設置されたものであり、ここまでの構造は従来通りである。
【００２３】
本発明の実施例１では、格納容器下部区画１０をさらに以下のように利用する。まず格納容器下部区画１０には、シビアアクシデント時のアクシデントマネジメント対策として、圧力容器破損前に格納容器下部区画１０に冷却水Ｗ１を事前注水するための格納容器下部区画注水配管５が取り付けられ、注水口１６から格納容器下部区画１０内に注水される。冷却水Ｗ１の水源は、図示しないが復水貯蔵タンクの水や消火用のろ過水タンク、あるいは海水等の外部水源を利用可能である。
【００２４】
また、格納容器下部区画１０への注水の手段として、図示しないがアクシデントマネジメント対策として格納容器の気相空間にスプレイした水が下方に流下し、その一部が圧力容器１と格納容器側壁３の内側の間隙を通って格納容器下部区画１０に流入する現象を利用することも出来る。図中のＬ１は、冷却水Ｗ１の注水により形成される格納容器下部区画１０の注水水面を表している。
【００２５】
本発明の実施例１では上記注水手段に加えて、この格納容器下部区画１０の格納容器側壁３の内面に伝熱板支持構造物２２を用いて伝熱板６を取り付ける。取り付けに際し、格納容器側壁３と伝熱板６の間に間隙７を形成するように取り付ける。また隣接する伝熱板６の間に高さ方向のスリット１３が形成される。伝熱板６は、高熱伝導性材を用いて製作する。伝熱板６の上端高さは、予め炉心全量が溶融落下した場合に相当する炉心溶融物４が格納容器下部区画１０の床に堆積する高さを計算しておき、その炉心溶融物上端より上方に設定する。図１では、伝熱板６の下端が格納容器床２に接触するように配置している。なお図１において８は圧力容器破損口であり、９は落下する炉心溶融物である。
【００２６】
図２は格納容器の横断面図であり、格納容器下部区画１０を含む断面構造が示されている。この外周は格納容器側壁３であり、その一部に作業員が出入りするための格納容器下部区画扉１１が形成されている。格納容器側壁３の内側には、伝熱板支持構造物２２により支持された複数の伝熱板６が間隙７を介してほぼ円周状に配置されている。
【００２７】
本実施例では、図２に示すように伝熱板６はパネル平板状であり、格納容器側壁３の内面に沿って複数枚を、スリット１３を与えて配置している。格納容器側壁３に、格納容器下部区画１０の出入りのための切り欠き、及び格納容器下部区画扉が設置されている場合は、例えば伝熱板６の一部を分割して蝶番２３で留め、開閉機能を付与することによって、伝熱板６を格納容器側壁３の全周に配置可能である。
【００２８】
伝熱板６によって形成された円筒状の空間内には、溶融落下した炉心溶融物４が収納される。この場合に、圧力容器下部構造物１２の位置は図２に点線で示した通りであり、最初に圧力容器下部構造物１２がこの点線内の位置に落下し、その後伝熱板６によって形成された円筒状の空間内周囲に拡散する。さらに溶融が進展すると炉心溶融物４が落下してくるが、その場合であっても、伝熱板６によって形成された円筒状の空間の径は圧力容器１の径に比して十分に大きいので、炉心溶融物４は伝熱板６によって形成された円筒状の空間内に収納されることになる。
【００２９】
図１、図２のように構成された実施例１の原子炉格納容器によれば、炉心への給水機能が失われ炉心が溶融するようなシビアアクシデント時に以下のように機能する。
【００３０】
まずシビアアクシデントの初期では、圧力容器１の下部に落下した炉心溶融物によって圧力容器が破損する前に、アクシデントマネジメント対策として格納容器下部区画注水配管５から格納容器下部区画１０に、冷却水Ｗ１が注水される。冷却水Ｗ１は、格納容器床２から徐々に水位を形成し、伝熱板６より上方の水位Ｌ１に達するまで注水される。なお水位Ｌ１は最低水位であり、水位Ｌ１への到達を水位計を用いて測定し冷却水Ｗ１の注水を停止しても良く、注水を続けても良い。
【００３１】
シビアアクシデントが進展して、炉心溶融物による熱負荷によって圧力容器１が破損すると、図１に概念を示すように破損口８から炉心溶融物９が圧力容器下部構造物１２をともなって落下し、最悪の場合、炉心全量相当の炉心溶融物が格納容器床２に落下する可能性がある。
【００３２】
炉心溶融物４の過熱度が高い場合、炉心溶融物４は伝熱板６に到達するまで格納容器床２に拡がる。炉心溶融物４が伝熱板６に接触すると、伝熱板６壁面の熱伝達によって炉心溶融物４から除熱する。ここでは伝熱板６が高熱伝導性材で作られているため比較的低い熱抵抗で伝熱板６内を熱が伝わって、間隙７を満たす冷却水Ｗ２に壁面熱伝達で放熱する。
【００３３】
炉心溶融物４が高温の間は、伝熱板６から間隙７を満たす冷却水Ｗ２への熱伝達は沸騰熱伝達であり、発生した蒸気Ｓが間隙７を上昇して、水位Ｌ１から格納容器下部区画１０の上部空間に抜ける。一方、蒸気Ｓが抜けた後の間隙７には伝熱板６の上方やスリット１３から冷却水Ｗ２が流入し、伝熱板６を介した炉心溶融物４から間隙７の冷却水Ｗ２への除熱が継続する。
【００３４】
以上の説明では、十分な冷却水量が注入されてから本格的な炉心溶融による落下が生じた例を述べた。これに対し実施例１では、冷却水Ｗ１の注水完了前に圧力容器１が破損して炉心溶融物４が格納容器床２に落下した場合においても有効に機能する。係る状態では、伝熱板６と格納容器側壁３の間隙にスリット１３を通して冷却水Ｗ１が浸入するため伝熱板６による炉心溶融物４の冷却と格納容器側壁３コンクリートの侵食防止機能は保持される。スリット１３の幅は、冷却水Ｗ１の浸入が容易で、且つ炉心溶融物４がスリット１３を通過する間に冷却水Ｗ２による冷却、凝固が可能な厚さに設定することで炉心溶融物４の間隙７への浸入は防止される。このようにスリット１３は、伝熱板６で形成した内部空間と間隙７の間を連通して冷却水が行き来する連通部として機能している。
【００３５】
なお冷却水Ｗ１の注水開始は、炉心溶融物４の拡がり状態をリアルタイムで把握する計測手段を有し、炉心溶融物４の熱負荷に対して伝熱板６の熱的強度が保たれる範囲の時間内に注水を開始できる場合は、炉心溶融物４の格納容器床２への落下後に炉心溶融物４が十分に拡がった後に、格納容器下部区画注水配管５から格納容器下部区画１０への冷却水Ｗ１の注水を開始しても良い。
【００３６】
図３は、本発明の実施例１の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図である。図１との相違点は、図１では伝熱板６の下端が格納容器床２に達しており、周状の伝熱板６により閉鎖空間を形成していたのに対し、図２では伝熱板６の下端が格納容器床２に達しておらず、周状の伝熱板６により下部が開放された空間を形成している点で相違する。
【００３７】
つまり図３では図１の配置において、伝熱板６の上端高さを炉心全量に相当する炉心溶融物４の上端より上方に設定するとともに、伝熱板６の下端高さを格納容器床２より上方に設定する。図１に示した伝熱板６のように上部のみを開口部とせず、伝熱板６下部も開口することによって、通常運転時の間隙７の外気流通を促進し維持管理性を向上するとともに、事故時の冷却水Ｗ１の間隙７への浸入経路を多様化することができる。この伝熱板６下部の開口もまた、伝熱板６で形成した内部空間と間隙７の間を連通して冷却水が行き来する連通部として機能している。
【００３８】
この場合、伝熱板６下部の開口高さは、冷却水Ｗ１の浸入が容易で、且つ炉心溶融物４が伝熱板６下部の開口部を通過する間に冷却水Ｗ２による冷却、凝固が可能な厚さに設定することで炉心溶融物４の間隙７への浸入は防止される。
【００３９】
図４は、本発明の実施例１の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図である。図３に示す伝熱板６下部開口の配置において、さらに伝熱板６にスリット１３に換えて流通孔１４を設け、伝熱板６を分割せずに円筒状の形状とする。この流通孔１４も、伝熱板６で形成した内部空間と間隙７の間を連通して冷却水が行き来する連通部として機能している。
【００４０】
これによって、伝熱板６の強度が向上し、炉心溶融物４による加重の受容限度を増加できる効果がある。また、伝熱板６の周方向の熱伝導伝熱が可能となり、炉心溶融物４の接触に偏りがある場合においても、伝熱板６の熱負荷の平準化が可能となる。
【００４１】
なお、図１、図３の場合に伝熱板６はパネル平板状であり、格納容器側壁３の内面に沿って複数枚を、スリット１３を与えて配置しているが、図４の場合には伝熱板６は円筒状に形成されスリット１３を備えていない点でも相違している。
【００４２】
以上説明したように、本実施例１とその変形例によれば、格納容器側壁への炉心溶融物の直接接触を防止可能であるだけでなく、炉心溶融物上面のみならず側面も高い熱伝達率で除熱できるので、炉心溶融物の冷却性能が向上する。また、炉心溶融物の冷却性能の向上にともなって、炉心溶融物から格納容器床への熱負荷も減少するため、格納容器床のコンクリート侵食も緩和される。
【実施例２】
【００４３】
本発明の実施例２について、図５、図６、図７を参照して詳細に説明する。図５は本発明の実施例２に係る原子炉格納容器の縦断面図である。図５の構成では基本的に実施例１の格納容器下部区画構造において、図１の下端部閉止構造を適用している。さらに格納容器側壁３と伝熱板６の間の間隙７に、伝熱板６に平行に対流板１５を設けている。対流板１５は低熱伝導性材を用いて製作され、間隙７に沿って複数枚がスリットを与えて配置されている。
【００４４】
係る構成により、炉心が溶融し、圧力容器１が破損するようなシビアアクシデント時には以下のように機能する。まずアクシデントマネジメント対策として格納容器下部区画１０に、冷却水Ｗ１が伝熱板６より上方の水位Ｌ１に達するまで注水される。
【００４５】
この状態で圧力容器１が破損し、落下した炉心溶融物４は伝熱板６に到達するまで格納容器床２に拡がる。炉心溶融物４が接触すると伝熱板６壁面の熱伝達によって炉心溶融物４は除熱され、伝熱板６と対流板１５の間隙７ａの冷却水Ｗ２に沸騰熱伝達で熱が伝わる。発生した蒸気Ｓが間隙７ａを上昇して伝熱板６の上方に抜ける。これによって、間隙７内において気液対向流制限（ＣＣＦＬ：Ｃｏｕｎｔｅｒ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｆｌｏｗ  Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）現象による液相の流入制限を防止できるため、冷却水Ｗ１の間隙７への流入が円滑になり、伝熱板６による炉心溶融物４の冷却が促進される。
【００４６】
また、格納容器側壁３と対流板１５の間の間隙７ｂの冷却水Ｗ２は、伝熱板６から直接加熱されず、格納容器側壁３の表面から冷却されており、ほぼ単相流状態を保つ。これによって、対流板１５を挟んで蒸気の存在する間隙７ａと間隙７ｂ間に密度差が生じるため、自然循環が発生し、伝熱板６側は上昇流、格納容器側壁３側は下降流となる。
【００４７】
対流板１５を設けない場合は、上昇流路と下降流路が同一空間を占めるため自然循環が比較的弱いが、対流板１５によって自然循環力が増加するため、伝熱板６側の加熱と格納容器側壁３側の冷却はともに熱伝達率が増加し、炉心溶融物４の冷却性能が向上する。本実施例では、対流板１５を低熱伝導材で製作することによって、間隙７ａと間隙７ｂの冷却水Ｗ２の間の伝熱量が減少するため、対流板１５を挟んだ自然循環力が確保される。
【００４８】
図６は、本発明の実施例２の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図である。この構造は図５の配置において、対流板１５の上端高さを伝熱板６の上端より上方に設定したものである。これによって、間隙７上端部における気液対向流制限現象を防止できるため、冷却水Ｗ１の間隙７への流入がより円滑になり、伝熱板６による炉心溶融物４の冷却が促進される。
【００４９】
図７も本発明の実施例２の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図である。この構造は図６の配置において、さらに対流板１５の上端に格納容器下部区画中心に指向する邪魔板１７を設けたものである。これによって、間隙７を上昇する蒸気が格納容器下部区画中心向きに流れるため、間隙７上端部における気液対向流制限現象の防止効果が上がるため、冷却水Ｗ１の間隙７への流入がさらに円滑になり、伝熱板６による炉心溶融物４の冷却が促進される。
【００５０】
以上説明したように、実施例２によれば、実施例１に加えて炉心溶融物側面をさらに高い熱伝達率で除熱できるので、炉心溶融物の冷却性能が向上する。また、炉心溶融物の冷却性能の向上にともなって、炉心溶融物から格納容器床への熱負荷も減少するため、格納容器床のコンクリート侵食もさらに緩和される。
【実施例３】
【００５１】
本発明の実施例３について、図８と図９を参照して詳細に説明する。図８は、本発明の実施例３に係る原子炉格納容器の縦断面図である。図８の構造は、実施例１、２の格納容器下部区画構造において、さらに伝熱板６の間隙７側の表面にフィン１８を取り付けたものである。
【００５２】
図８において、フィン１８は高熱伝導性材を用いて製作する。伝熱促進体としてフィン１８を取り付けることにより伝熱面積が増加し、伝熱板６による炉心溶融物４からの除熱量を増加できる。また、フィン１８を鉛直方向に取り付けることによって、伝熱板６の鉛直方向の曲げ強度が増加するため、炉心溶融物４による加重の受容限度を増加できる効果がある。
【００５３】
また図９は、本発明の実施例３の変形例に係る原子炉格納容器の縦断面図である。この構造は実施例１、２の格納容器下部区画構造において、伝熱板６の間隙７側の表面に伝熱促進体としての突起部１９を取り付ける。突起部１９が間隙７の冷却水Ｗ２の流動を乱すことによって、伝熱板６の熱伝達率が増加するため、炉心溶融物４からの除熱量を増加できる。
【００５４】
以上説明したように、実施例３によれば、第１と第２の実施形態に加えて炉心溶融物側面をさらに高い熱伝達率で除熱できるので、炉心溶融物の冷却性能が向上する。また、炉心溶融物の冷却性能の向上にともなって、炉心溶融物から格納容器床への熱負荷も減少するため、格納容器床のコンクリート侵食もさらに緩和される。
【００５５】
以上述べた本発明によれば、炉心溶融と圧力容器破損が発生するシビアアクシデント時に格納容器下部区画への事前注水で炉心溶融物を冷却するアクシデントマネジメント対策において、炉心全量落下時の炉心溶融物高さより上方に上部開口部を有し、床面近傍に下部開口部有す少なくとも１枚以上の伝熱板を側壁に間隙を形成する。
【００５６】
また、前記伝熱板に伝熱板内外面を貫通する流通孔、あるいはスリットを設けるか、あるいは伝熱板を格納容器下部区画の周方向に複数に分割する。
【００５７】
または、前記伝熱板と格納容器下部区画側壁の間に対流板を設け、蒸気の上昇流路と水の下降流路を分ける。
【００５８】
または、前記伝熱板に突起部、あるいはフィン構造の伝熱促進体を設ける。
【００５９】
または、前記対流板の上端を前記伝熱板の上端より上方に位置し、または前記対流板で仕切られる蒸気の上昇流路端部に格納容器ペデスタル中心に指向する邪魔板を設ける。
【００６０】
上記構成の本発明によれば、格納容器下部区画への注水による炉心溶融物冷却対策において、炉心溶融物による下部区画側壁コンクリートへの伝熱を伝熱板による冷却水への熱伝達に変えることが出来るので、下部区画側壁コンクリートの侵食が防止される効果がある。
【００６１】
また、下部区画側壁コンクリートへの伝熱が、より除熱量の大きい冷却水への伝熱に置き換わるため、炉心溶融物の冷却性能が向上し、格納容器床面へのコンクリート侵食を緩和できる効果がある。
【００６２】
また、伝熱促進体や前記対流板の設置によって、炉心溶融物の冷却性能がさらに向上するため、格納容器床面へのコンクリート侵食をさらに緩和できる効果がある。
【００６３】
以上の効果によって、原子炉の安全性と事故収束性を向上させた原子炉格納容器を提供できる。
【符号の説明】
【００６４】
１：圧力容器
２：格納容器床
３：格納容器側壁
４：炉心溶融物
５：格納容器下部区画注水配管
６：伝熱板
７：間隙
８：破損口
９：炉心溶融物
１０：格納容器下部区画
１１：格納容器下部区画扉
１２：圧力容器下部構造物
１３：間隙
１４：流通孔
１５：対流板
１６：注水口
１７：邪魔板
１８：フィン
１９：突起部
２１：圧力容器支持構造物
２２：伝熱板支持構造物
２３：蝶番
Ｌ１：注水水面
Ｗ１：冷却水
Ｗ２：冷却水
【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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