(57)【要約】      （修正有）【課題】静止荷重、温度、圧力等の設計上の荷重に加え、地震により印加される荷重が加わった場合、局所的に座屈が発生する可能性を低減することが可能な加圧水型原子炉の格納容器を提供する。【解決手段】加圧水型原子炉の格納容器１のドーム状屋根部の頂部に設けられた冷却水分配容器２３と、前記冷却水分配容器２３の外周から前記格納容器１の胴部３の底まで等間隔に放射状に延びる複数の垂直補強板２０と、前記胴部３の下部に前記胴部３の外側表面を１周囲むように複数設けられた外側水平補強板２１と、前記胴部３の内側表面の全域に渡って、前記胴部３の内周を１周囲むように複数設けられた内側水平補強板と、を備えることを特徴とする加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧水型原子炉の格納容器のドーム状屋根部の頂部に設けられた冷却水分配容器と、
前記冷却水分配容器の外周から前記格納容器の胴部の底まで等間隔に放射状に延びる複数の垂直補強板と、
前記胴部の下部に前記胴部の外側表面を１周囲むように複数設けられた外側水平補強板と、
前記胴部の内側表面の全域に渡って、前記胴部の内周を１周囲むように複数設けられた内側水平補強板と、を備えることを特徴とする加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造。
【請求項２】
前記外側水平補強板は、外側水平板と、外側垂直板と、外側補強板と、を複数備え、
前記外側水平板は、前記胴部の前記外側表面から所定の距離まで前記胴部の径方向外方に延びている略長方形の板状の部材であり、
前記外側垂直板は、前記外側水平板の先端に設けられ、前記外側水平板の先端と前記胴部の周方向に沿って同一の長さを有し、前記胴部の前記外側表面と略平行に前記胴部の高さ方向に所定の長さを有する略長方形の板状の部材であり、
前記外側補強板は、前記胴部の前記外側表面から前記胴部の径方向外方に突出する台形の板状部材であり、長辺が前記胴部の前記外側表面に接合され、短辺が前記外側垂直板に接合され、前記胴部の径方向外方に延びる一辺が前記外側水平板に接合されており、
前記内側水平補強板は、内側水平板と、内側垂直板と、内側補強板と、を複数備え、
前記内側水平板は、前記胴部の前記内側表面から所定の距離まで前記胴部の径方向内方に延びている略長方形の板状の部材であり、
前記内側垂直板は、前記内側水平板の先端に設けられ、前記内側水平板の先端と前記胴部の周方向に沿って同一の長さを有し、前記胴部の前記内側表面と略平行に前記胴部の高さ方向に所定の長さを有する略長方形の板状の部材であり、
前記内側補強板は、前記胴部の前記内側表面から前記胴部の径方向内方に突出する台形の板状部材であり、長辺が前記胴部の前記内側表面に接合され、短辺が前記内側垂直板に接合され、前記胴部の径方向内方に延びる一辺が前記内側水平板に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造。
【請求項３】
前記垂直補強板と前記外側水平補強板の前記胴部の外側表面からの高さと、前記内側水平補強板の前記胴部の内側表面からの高さとが略同一で一定であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造。
【請求項４】
前記垂直補強板の前記胴部の外側表面からの高さが、前記胴部の底から前記胴部の上部に向かって徐々に高くなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造。
【請求項５】
前記外側水平補強板は、前記格納容器のバッフル板よりも下方に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造。
【請求項６】
前記垂直補強板が前記胴部の外周を２０等分するように設けられ、
前記外側水平板と前記外側垂直板とが前記胴部の外周を６０等分するように設けられ、
前記内側水平板と前記内側垂直板とが前記胴部の内周を６０等分するように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造を備える加圧水型原子炉の格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧水型原子炉における格納容器用耐座屈構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉における格納容器は、原子炉、一次冷却設備、及び関連施設を格納する気密性の高い容器である。原子炉格納容器は、一次冷却材喪失事故等に起因して原子炉内の燃料破損による放射性物質の放散が生じた場合、環境に対する圧力障壁及び放射性物質の放散に対する障壁の役目を果たし、発電所周辺の一般公衆及び発電所従業員の安全を確保する。
【０００３】
加圧水型原子炉における従来型の格納容器の一例が、特開２００９−２３６５７２の図１、特願２０１２−５１６４の図１に開示されている。なお、格納容器のドームの上部には、緊急時の格納容器の冷却用の冷却水散水システムが備わっており、ドーム頂上のバケツから散水する場合（特開２００９−２３６５７２）、ドーム上に流路を形成する場合（特願２０１２−５１６４）等、種々の形態をとる。従来型の格納容器の一例を図１の符号１に示す。この場合、格納容器のドーム上には散水用の配管が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３６５７２号公報
【特許文献２】特願２０１２−５１６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来型の格納容器は、上述の目的を果たすため、適宜最適化され、加圧水型原子力発電所に商業的に適用されてきた。しかしながら、従来型の格納容器は、地震のマグニチュードが小から中程度のレベルの地域では上手く機能するが、日本、インド、インドネシア、タイ、ベトナム等のアジアや、トルコ等の欧州の一部のように、より強い地震が発生する地域においては、従来型の格納容器を適用することができない。なぜならば、従来型の格納容器においては、静止荷重、温度、圧力等の設計上の荷重に加え、地震による荷重が加わった場合、局所的に座屈が発生する可能性があるからである。
【０００６】
座屈は格納容器の胴板の肉厚を厚くすることで解決できる。しかしながら、胴板の肉厚を増やす場合、現在の設計標準では、格納容器に溶接後熱処理工程（ＰＷＨＴ：Ｐｏｓｔ  Ｗｅｌｄ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を加えることが要求されている。従って、溶接後熱処理工程を行うと、格納容器の建設費用が増加してしまう。
【０００７】
本発明は上記事情を鑑みて考案され、その目的は、格納容器の胴板の肉厚を増やさずに格納容器の耐震性を向上させる格納容器用耐座屈構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様は、加圧水型原子炉の格納容器のドーム状屋根部の頂部に設けられた冷却水分配容器と、前記冷却水分配容器の外周から前記格納容器の胴部の底まで等間隔に放射状に延びる複数の垂直補強板と、前記胴部の下部に前記胴部の外側表面を１周囲むように複数設けられた外側水平補強板と、前記胴部の内側表面の全面に渡って、前記胴部の内周を１周囲むように複数設けられた内側水平補強板と、を備えることを特徴とする加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造である。
【０００９】
本発明の第一の態様によれば、垂直補強板と、外側水平補強板と、内側水平補強板とを加圧水型原子炉の格納容器に設けたため、静止荷重、温度、圧力等の設計上の荷重に加え、地震により印加される荷重が加わった場合、局所的に座屈が発生する可能性を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の格納容器用耐座屈構造によれば、加圧水型原子炉の格納容器の胴板の肉厚を増やさずに、格納容器の耐震性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】加圧水型原子炉の従来型の格納容器の一部断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における格納容器の概略図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図２の一部拡大図である。
【図５】図２の一部拡大図である。
【図６】図２の内側の概略図である。
【図７】図２の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の第一の実施形態に係る格納容器用耐座屈構造を説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
図１は、加圧水型原子炉の従来型の格納容器１を含む冷却構造体１０を示す概略図である。
格納容器１は、その頂部に所定の勾配角を有するドーム状屋根部２と、このドーム状屋根部２の下部に連結する筒状の胴部３とを備えている。この格納容器１内には原子炉４、蒸気発生器５等が収納されている。
【００１４】
冷却構造体１０は、所定間隙をあけて格納容器１の外側を遮蔽壁１２で覆う建屋構造体１１を有する。建屋構造体１１には、その側部に吸気口１３が形成され、その頂部に排気口１４が形成されている。建屋構造体１１は、排気口１４の周りを囲むよう設けられた貯水槽１５を備える。貯水槽１５の底部には格納容器１のドーム状屋根部２の頂部の上方に延びる散水管１６が取り付けられている。
【００１５】
冷却構造体１０は、格納容器１と建屋構造体１１との間隙を仕切って２重のアニュラス部（環状の空間）を形成し、冷却用通風経路を形成するバッフル板（仕切板）１７を有する。バッフル板１７は、上記間隙を仕切ることで、建屋構造体１１側の空間に吸気口１３から吸気された冷却風（空気）が下降する第１流路１８を形成し、格納容器１側の空間に第１流路１８を流通した冷却風が排気口１４に向かって上昇する第２流路１９を形成する。
【００１６】
この構成によれば、高温の格納容器１との間で熱交換して高温となった冷却風が、第２流路１９において上昇気流となり、排気口１４から外部に順次排気される。そうすると、吸気口１３から吸気され第１流路１８を下降した冷却風が、第２流路１９に自然に流れこむ。したがって、この構成によれば、冷却水散水システムから格納容器１に散水された冷却水の蒸発時の吸熱作用による格納容器１の冷却に加え、冷却風が吸気口１３から入り排気口１４から抜ける自然通風による格納容器１の冷却が可能となる。図１における矢印は、上記冷却水の蒸発時における蒸気の流れ及び冷却風の向きを例示している。
【００１７】
以下、本発明の第一の実施形態に係る格納容器用耐座屈構造を備える加圧型原子炉の格納容器１の構成について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図２は、本発明の第一の実施形態に係る格納容器用耐座屈構造を備える加圧型原子炉の格納容器１を示す。図１の従来型の格納容器と比較すると、格納容器１のドーム状屋根部２の頂部に円筒形の冷却水分配容器２３が設けられている点、冷却水分配容器２３の外周から放射状に格納容器１の胴部３の底にまで伸びる垂直補強板２０が設けられている点、格納容器１の胴部３の下部の外側表面（外周）を１周に渡って覆うように設けられている外側水平補強板２１が複数設けられている点、が相違点である。以下に、垂直補強板２０と外側水平補強板２１について詳細に説明する。
【００１９】
垂直補強板２０は、厚さが略一定の板状の部材である。本実施形態では、２０本の垂直補強板２０が、冷却水分配容器２３の外周に周方向に沿って等間隔に設けられており、冷却水分配容器２３の外周から放射状に延びて、格納容器１の胴部１の外周（外側表面）を２０等分している。また、個々の垂直補強板２０は、格納容器１の胴部３の底に達するまで、胴部３の外側表面上を上下に伸びている。
なお、胴部３の外側表面には、エアロック２７やハッチ２８のような構造が、胴部３の外側表面から突出するように設けられている。従って、垂直補強板２０は、胴部３の外側表面から突出する構造を避けるように設けられている。また、胴部３の底まで達する垂直補強板２０もあれば、胴部３の底まで達することなく、胴部３の外側表面から突出する構造付近まで伸びている垂直補強板２０もある。また、後述する外側水平補強板２１に交わるまで伸びている垂直補強板２０もある。即ち、垂直補強板２０の配置は、胴部３の外側表面の構造によって、適宜調整可能となっている。
また、胴部３の外側表面と、垂直補強板２０との間には隙間が形成されないよう垂直補強板２０は、胴部３の外側表面に対して溶接により接合されている。本実施形態では、垂直補強板２０の厚みは略４０ｍｍである。垂直補強板２０の胴部３の外側表面からの高さは、図３に示すように、冷却水分配容器２３の高さと略同一とされ、かつ胴部３の底まで一定に設定されている。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態では、外側水平補強板２１は、格納容器１の胴部３の下部に２本設けられている。個々の外側水平補強板は、胴部３の下部において、胴部３の外周を１周囲むように設けられている。外側水平補強板２１は、垂直補強板２０と異なり、複数の板状の部材の組み合わせにより構成されている。
【００２１】
図４、及び図５に、外側水平補強板２１の詳細な構成を示す。外側水平補強板２１は、外側水平板２５と、外側垂直板２４と、外側補強板２６と、を備える。外側水平板２５は、格納容器１の胴部３の外側表面から所定の距離まで胴部３の径方向外方に延びている略長方形の板状の部材である。外側垂直板２４は、外側水平板２５の先端に設けられ、外側水平板２５の先端と胴部３の周方向に沿って同一の長さを有し、胴部３の外側表面と略平行に胴部３の高さ方向に所定の長さを有する略長方形の板状の部材である。外側補強板２６は、胴部３の外側表面から胴部３の径方向外方に突出する台形の板状部材であり、長辺が胴部３の外側表面に接合され、短辺が外側垂直板２４に接合され、胴部３の径方向外方に延びる一辺が外側水平板２５に接合されている。外側補強板２６は、胴部３の外周（外側表面）に胴部３の周方向に沿って所定の間隔を空けて複数設けられ、外側水平板２５と外側垂直板２４とを支持する。
本実施形態では、外側水平板２５と外側垂直板２４とがそれぞれ６０個設けられている。即ち、格納容器１の胴部３の外周を６０等分するように外側水平板２５と外側垂直板２４とが胴部３の外周に設けられている。また、外側水平板２５、外側垂直板２４、外側補強板２６は、互いに溶接により接合されており、胴部３の外側表面と外側水平板２５との間には隙間がない。また外側水平補強板２１の胴部３の外側表面からの高さは、胴部３の底からの高さに係らず一定に設定されている。
ここで、本明細書において、胴部３の径方向外方は、胴部３の外側表面の法線方向と同意であることとする。同様に、胴部３の径方向内方は、胴部３の内側表面の法線方向と同意であることとする。
【００２２】
ここで、外側水平補強板２１が胴部３のバッフル板１７の設置されている領域に設置されると、外側水平補強板２１が第２流路１９を流れる上昇気流を妨害する。そのため、外側水平補強板２１は、胴部３において、図１に示すバッフル板１７の下方に設置される。
【００２３】
図４に示すように、垂直補強板２０と外側水平補強板２１の胴部３の外側表面からの高さは、略同一で一定とされている。
本実施形態では、垂直補強板２０は２０本設けられており、冷却水分配容器２３の外周を２０等分している。また、外側水平板２５と外側垂直板２４とが胴部３の外側表面に６０個設けられている。従って、図２、及び図４に示されるように、外側水平板２５と外側垂直板２４の組み合わせが３個並ぶと垂直補強板２０が１個設置される構成となる。図４に示すように、垂直補強板２０が設置される箇所にも外側補強板２６が設置される。従って、垂直補強板２０が存在する箇所には、垂直補強板２０に加え、外側補強板２６も設けられている。
【００２４】
次に、内側水平補強板２２について説明する。図６に示すように、格納容器１の胴部３の内側には、内側水平補強板２２が複数設けられている。内側水平補強板２２は、外側水平補強板２１と同様に、図７に示すように、内側水平板２５’と、内側垂直板２４’と、内側補強板２６’と、を備える。
内側水平板２５’は、格納容器１の胴部３の内側表面（内周）から所定の距離まで胴部３の径方向内方に延びている略長方形の板状の部材である。内側垂直板２４’は、内側水平板２５’の先端に設けられ、内側水平板２５’の先端と胴部３の周方向に沿って同一の長さを有し、胴部３の内側表面と略平行に胴部３の高さ方向に所定の長さを有する略長方形の板状の部材である。内側補強板２６’は、胴部３の内側表面から胴部３の径方向内方に突出する台形の板状部材であり、長辺が胴部３の内側表面に接合され、短辺が内側垂直板２４’に接合され、胴部３の径方向内方に延びる一辺が内側水平板２５’に接合されている。内側補強板２６’は、胴部３の内周（内側表面）に胴部３の周方向に沿って所定の間隔を空けて複数設けられ、内側水平板２５’と内側垂直板２４’とを支持する。
本実施形態では、内側水平板２５’と内側垂直板２４’とが６０個設けられている。即ち、格納容器１の胴部３の内周を６０等分するように内側水平板２５’と内側垂直板２４’とが胴部３の内周に設けられている。また、内側水平板２５’、内側垂直板２４’、内側補強板２６’は、互いに溶接により接合されており、胴部３の内側表面と内側水平板２５’との間には隙間がない。また内側水平補強板２２の胴部３の内側表面からの高さは胴部３の底からの高さに係らず一定に設定されている。
ここで、本実施形態の外側水平補強板２１を構成する外側水平板２５と、外側垂直板２４と、外側補強板２６の厚みと、内側水平補強板２２を構成する内側水平板２５’と、内側垂直板２４’と、内側補強板２６’の厚みは略４０ｍｍである。
【００２５】
外側水平補強板２１がバッフル板１７の設置領域よりも下方に設置されているのに対して、内側水平補強板２２は、胴部３の内側表面の全域に渡って設けられている。これは、胴部３の内側においては、胴部３の外側のように、内側水平補強板２２が格納容器１の冷却用の気流を妨害する可能性が無いからである。
本実施形態では、内側水平補強板２２の胴部３の内側表面からの高さと、外側水平補強板２１の胴部３の外側表面からの高さとは、略同一で一定とされている。
【００２６】
一方、垂直補強板２０は格納容器１の胴部３の内側には設けられていない。これは、垂直補強板２０が胴部３の内側に設置されると、格納容器１に格納される各種装置の設置スペースを減らしてしまうためである。
【００２７】
上述のような、垂直補強板２０、外側水平補強板２１、内側水平補強板２２を備える本実施形態の格納容器用耐座屈構造を備える格納容器１によれば、従来型の格納容器に比べ、静止荷重、温度、圧力等の設計上の荷重に加え、地震による荷重が加わった場合、局所的に座屈が発生する可能性を低減することができる。
【００２８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々の変更が可能である。
【００２９】
例えば、本実施形態では垂直補強板２０の格納容器１の胴部３の外側表面からの高さを一定としたが、胴部３の底から胴部３の上部に向かって、徐々に高さが高くなるように設定しても良い。これは、格納容器１の下部は、地中に埋まっている格納容器１の基礎に近く、地震などの荷重に対して強いので、基礎から離れている場所をより重点的に補強するためである。
【００３０】
また、外側水平補強板２１の格納容器１の外側表面からの高さと、内側水平補強板２２の格納容器１の胴部３の内側表面からの高さを、胴部３の底からの高さに係りなく一定としたが、胴部３の底からの高さが高くなるにつれて、外側水平補強板２１の格納容器１の外側表面からの高さ、及び内側水平補強板２２の格納容器１の胴部３の内側表面からの高さを高くしても良い。これも、格納容器１の下部は、地中に埋まっている格納容器１の基礎に近く、地震などの荷重に対して強いので、基礎から離れている場所をより重点的に補強するためである。
【００３１】
本実施形態では、垂直補強板２０の厚み、及び外側水平補強板２１を構成する外側水平板２５と、外側垂直板２４と、外側補強板２６の厚みと、内側水平補強板を構成する内側水平板２５’と、内側垂直板２４’と、内側補強板２６’の厚みを略４０ｍｍとしたが、格納容器１のサイズや達成したい強度等に応じて適宜調整しても良い。
【００３２】
本実施形態では、垂直補強板２０は２０本設けられており、冷却水分配容器２３の外周を２０等分し、外側水平板２５と外側垂直板２４が格納容器１の胴部３の外側表面に６０個設けられており、胴部３の外周を６０等分しているが、格納容器１のサイズや達成したい強度等に応じて適宜調整可能である。
【００３３】
また、本発明に係る加圧水型原子炉の格納容器用耐座屈構造は、特開２００９−２３６５７２や特願２０１２−５１６４に示す冷却水散水システムを備える従来技術の格納容器と容易に組み合わせて使用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  格納容器、２  ドーム状屋根部、３  胴部、４  原子炉、５  蒸気発生器、１０  冷却構造体、１６  散水管、１７  バッフル板、１８  第一流路、１９  第二流路、２０  垂直補強板、２１  外側水平補強板、２２  内側水平補強板、２３  冷却水分配容器、２４  外側垂直板、２４’  内側垂直板、２５  外側水平板、２５’  内側水平板、２６  外側補強板、２６’  内側補強板、２７  エアロック、２８  ハッチ
【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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