(57)【要約】【課題】  本発明は、躯体物量低減が可能な経済性に優れた原子炉建屋の構造を提供する。【解決手段】  原子炉建屋９内の使用済燃料プール２と静的格納容器冷却系プール１とを連絡管１０で連通し、その連通管１０の配置位置を燃料貯蔵ラック１３の上方に放射線の遮蔽上必要な水深１２を確保できる高さ位置とし、静的格納容器冷却系プール１内の静的格納容器冷却系熱交換器３が作動してプール水が減った静的格納容器冷却系プール１内に使用済燃料プール２のプール水を連通管１０を通じて補給することでプール水を補い、その補給は燃料貯蔵ラック１３の上方に放射線の遮蔽上必要な水深１２を確保できる水位で停止できるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に静的格納容器冷却系プール及び使用済燃料プールを設け、前記使用済燃料プール内の水を前記静的格納容器冷却系プールに導く流路を設け、前記流路の前記使用済燃料プール側の開口部を、前記使用済燃料プール内の燃料貯蔵ラックの上端のレベルよりも上の位置に設けてある原子炉建屋。
【請求項２】
請求項１において、前記開口部を、前記燃料貯蔵ラックに貯蔵した燃料からの放射線を遮蔽する上で必要な最低のプール水面の位置よりも上の位置に設けてある原子炉建屋。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記静的格納容器冷却系プールと前記使用済燃料プールとが共通の壁を挟んで水平方向に重なる配置にて隣接し合うように設けられている原子炉建屋。
【請求項４】
請求項３において、前記流路は前記壁を貫通した貫通孔である原子炉建屋。
【請求項５】
請求項１又は請求項２において、前記流路は、前記静的格納容器冷却系プール内の水面の位置が前記使用済燃料プール内の水面の位置よりも低下したときに、前記水を導く流路である原子炉建屋。
【請求項６】
請求項１において、前記静的格納容器冷却系プール内にプール水面下となる位置で設置された静的格納容器冷却系熱交換器と、
前記静的格納容器冷却系熱交換器へドライウェル内の蒸気を供給するように前記静的格納容器冷却系熱交換器と前記ドライウェル内とを連通する静的格納容器冷却系蒸気供給管と、
前記静的格納容器冷却系熱交換器内の凝縮水を圧力抑制プール内に排出するように前記静的格納容器冷却系熱交換器と前記圧力抑制プール内とを連通する静的格納容器冷却系凝縮水排出管とを備えた原子炉建屋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラントの原子炉建屋に関し、特に軽水冷却型原子炉の原子炉建屋に係る。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントである原子力発電所には原子炉建屋が存在する。その原子炉建屋内には、原子炉を格納する原子炉格納容器が構築されていて、その原子炉格納容器には、想定事故発生後も長期にわたって原子炉の炉心から発生する崩壊熱を原子炉格納容器外へ除去するための原子炉格納容器の冷却装置が設けられている。
【０００３】
従来の原子炉格納容器の冷却装置としては、事故発生時にポンプを起動して冷却水を冷却対象領域に供給するものが主流であるが、さらに安全性と信頼性を目指しポンプ等の動的機器を必要とせず静的に原子炉格納容器を冷却する静的格納容器冷却系（以下、PCCSとも言う。）が考えられている。
【０００４】
ＰＣＣＳは、原子炉冷却材喪失事故（以下、ＬＯＣＡとも言う。）時等に、原子炉格納容器内に原子炉から放出された炉蒸気を冷却凝縮して、原子炉格納容器の圧力を設計圧力以下に維持する目的で設けられており、原子炉格納容器内の雰囲気を重力差による自然循環という自然力を利用して静的に冷却することができる。
【０００５】
主なＰＣＣＳの設備としては、原子炉から放出された炉蒸気とプール水との間で熱交換するための熱交換器、そのプール水を貯蔵する大規模な静的格納容器冷却系プール（以下、ＰＣＣＳプールとも言う。）が必要である。そのプールと使用中の燃料を一時的に貯蔵するプールとを大形プールに一体化して共通のプールとした技術が公知である（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、原子炉の炉心から出された使用済燃料の代わりに炉心に装荷する新燃料を一時的に貯蔵する新燃料貯蔵プールとＰＣＣＳプールと連通及び流通遮断自在とし、連通時には両プール間でプール水がプールの底部で往来できるように構成し、新燃料貯蔵プールのプール水をＰＣＣＳプールのプール水に流用する技術が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２６５６７３号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
原子力発電所においても、安全性を確保することはもちろんのこと、これまで以上に原子力発電所の建設コスト削減及び経済性向上に対する要求も高まっている。また、環境への配慮から廃炉時の廃棄物量を低減させることも重要になっている。
【０００９】
以上の観点から原子炉建屋の建物の躯体物量を低減することが希望されているが、静的格納容器冷却系（以下、ＰＣＣＳとも言う。）の設備を設置する場合、静的格納容器冷却系プール（以下、ＰＣＣＳプールとも言う。）等の大規模な配置スペースが原子炉建屋内に必要となり、原子炉建屋の建物の躯体物量を増加させる要因となっている。
【００１０】
そのため、背景技術の欄で述べた従来例のように、ＰＣＣＳプールと新燃料貯蔵プールや使用中の燃料の一時貯蔵のプールとを相互にプール水を流用し合うような構造とすることで、これらの設備を原子炉建屋内に独立したシステムとして設置する場合に比べて、配置スペースが縮小できる。
【００１１】
しかし、そのように両プール水を流用化する従来例では、ＰＣＣＳが作動した際に、プール水の蒸発等により、使用済燃料プールのプール水面下に貯蔵されていた燃料が水面より上に露出し、燃料からの放射線をプール水で遮蔽できなくなる懸念がある。特に、その燃料が、新燃料よりも放射線レベルの高い使用済燃料の場合には深刻な状態になる。そのため、ＰＣＣＳプールと使用済燃料プールのプール水を流用し合う場合、ＰＣＣＳ作動時におけるＰＣＣＳプール内のプール水の蒸発により水位が低下しても、放射線遮蔽上必要となる最低限の水深を確保する必要があるし、貯蔵中の使用済燃料が使用済燃料プールのプール水に浸されて核燃料の反応抑制及び冷却されている必要がある。
【００１２】
本発明は以上の課題に鑑み、貯蔵中の使用済燃料の冷却が可能で、ＰＣＣＳプール容積の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の課題を解決するための手段は、内部に静的格納容器冷却系プール及び使用済燃料プールを設け、前記使用済燃料プール内の水を前記静的格納容器冷却系プールに導く流路を設け、前記流路の前記使用済燃料プール側の開口部を、前記使用済燃料プール内の燃料貯蔵ラックの上端よりも上の位置に設けてある原子炉建屋である。
【発明の効果】
【００１４】
使用済燃料プール内で貯蔵中の使用済燃料をプール水で浸し続けることと、使用済燃料プール水の一部をＰＣＣＳの冷却水として使用することとが両立するので、安全に使用済燃料を貯蔵することと、ＰＣＣＳプール容量の低減との効果を達成できる。その効果は、安全な使用済燃料の貯蔵及びＰＣＣＳプールの配置エリア削減並びに原子炉建屋寸法の縮小をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
使用済燃料プール２の使用済燃料からの放射線を遮蔽する上で必要な水深を使用済燃料プール２に確保出来る高さ位置、即ち使用済燃料を貯蔵する燃料貯蔵ラック１３の上端から上方に放射線遮蔽上必要な水深１２の高さを足した位置、に静的格納容器冷却系プール（以下、ＰＣＣＳプールとも言う。）１との連絡管１０入口を設け、その連絡管１０を通じて使用済燃料プール２のプール水の一部をＰＣＣＳプール１へ供給して静的格納容器冷却系（以下、ＰＣＣＳとも言う。）の冷却水として流用することにより、ＰＣＣＳプール１の配置エリアを削減した原子炉建屋とした。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の実施例を各図に基づいて詳細に説明する。原子力プラントの一つとして原子力発電所が知られている。その原子力発電所には図２に示す原子炉建屋９が存在する。その原子炉建屋９内の中央領域には、点線で示した領域の原子炉格納容器５が構築されている。その原子炉格納容器５は原子炉建屋９の鉄筋コンクリートや鋼板で囲われて放射線漏れの無いように遮蔽されている。
【００１７】
その原子炉格納容器５の内側には、原子炉として、核燃料を装荷した炉心を内蔵している圧力容器２０が、架台２１に設置されている。その架台２１の外周囲は圧力抑制プール８とされ、圧力抑制プール８にプール水として冷却水が蓄えられている。
【００１８】
その原子炉格納容器５の上側であって原子炉建屋９内には、使用済燃料プール２と静的格納容器冷却系プール（以下、ＰＣＣＳプールとも言う。）１とが鉄筋コンクリート製の共通な壁２２を挟んで、且つ同じ高さで、隣接し合って設けられている。
【００１９】
静的格納容器冷却系（以下、ＰＣＣＳとも言う。）はＰＣＣＳプール１を含んで以下のような系統構成を有する。即ち、ＰＣＣＳプール１内の底部にはＰＣＣＳ熱交換器３が設置される。そのＰＣＣＳ熱交換器３の流体取入れ口にはＰＣＣＳ蒸気供給管６の一端が接続され、ＰＣＣＳ蒸気供給管６の他端は原子炉格納容器５内のドライウェル２３内に開口している。また、ＰＣＣＳ熱交換器３の流体出口にはＰＣＣＳ凝縮水排出管７の一端が接続され、ＰＣＣＳ凝縮水排出管７の他端は原子炉格納容器内の圧力抑制プール８のプール水中に開口している。
【００２０】
一方、使用済燃料プール２には、底部に燃料貯蔵ラック１３が設置されて、その燃料貯蔵ラック１３の設置空間のエリアが使用済燃料貯蔵エリアとされる。その燃料貯蔵ラック１３内には、炉心から取り出された使用済燃料１４が垂直姿勢で入れられて燃料貯蔵ラック１３の内側で保管貯蔵されている。その燃料貯蔵ラック１３の上側には、使用済燃料
１４を図示していない燃料交換機でプール内を移送させる際に、その使用済燃料１４からの放射線を遮蔽するに必要な水面からの水深、即ち燃料移送時の遮蔽上必要な水深１５と、使用済燃料の高さ１６、即ち使用済燃料１４の移送中における上下長さとを足した水深が得られるように、使用済燃料プール２の深さやそのプール水面高さが設定されている。
【００２１】
したがって、使用済燃料プール２のプール水面２４の高さ位置からの下方への水深は、燃料貯蔵ラックの高さ４と使用済燃料の高さ１６と燃料移送時の遮蔽上必要な水深１５とを足した寸法を超える深さとされる。ＰＣＣＳプール内のプール水面の高さ位置は、使用済燃料プールのプール水面２４と同じ高さとされている。
【００２２】
使用済燃料プール２とＰＣＣＳプール１との間の壁２２には、両プールを連通する水平な管が連絡管１０として設置される。その連絡管１０の設置高さは、燃料貯蔵ラック１３の上方に貯蔵中の使用済燃料からの放射線を遮蔽する上で必要な水深、即ち遮蔽上必要な水深１２が確保できる高さとされる。その連絡管１０は図１のように全部で三箇所に設置され、各連絡管１０の右側の開口端は使用済燃料プール２からＰＣＣＳプール１へプール水を通す入口としてその連絡管１０の設置高さで使用済燃料プールに開口している。同じく各連絡管１０の左側の開口端は使用済燃料プール２からＰＣＣＳプール１へプール水を通す出口としてその連絡管１０の設置高さでＰＣＣＳプール１に開口している。
【００２３】
この原子力発電所では、炉心で圧力容器２０内の冷却水が加熱されて生じた高温高圧な蒸気が、圧力容器２０から図示していない配管を通じて原子炉建屋９外に設置されている図示していない発電機の駆動タービンに供給され、その高温高圧の蒸気を受けたタービンが回転して発電機を駆動し、発電作用を成す。
【００２４】
この発電所の原子炉格納容器５内で圧力容器２０や圧力容器２０に通じる配管から高温高圧な蒸気がドライウェル２３内に漏洩して原子炉冷却材漏洩事故（以下、ＬＯＣＡとも言う。）が生じた場合には、原子炉格納容器５内が通常よりも高温且つ高圧になる。この場合には、ドライウェル２３内の高温高圧な蒸気を含む雰囲気はＰＣＣＳ蒸気供給管６を通ってＰＣＣＳ熱交換器３内に入り、ＰＣＣＳ熱交換器３に接しているＰＣＣＳプール１内のプール水で冷却されて凝縮する。ＰＣＣＳ熱交換器３内で凝縮した蒸気は凝縮水となって圧力抑制プール８内へＰＣＣＳ凝縮水排出管７を通じて排出される。これによって、原子炉格納容器５内の高温高圧状態は緩和されて安全が維持される。
【００２５】
このようなＰＣＣＳ熱交換器３による高温高圧蒸気の凝縮を繰り返すうちに、ＰＣＣＳプール１内のプール水はＰＣＣＳ熱交換器３で加熱され、ＰＣＣＳプール１内のプール水は蒸発してそのプール水の水位が低下する。ＰＣＣＳプール１内のプール水の水位が低下すると、使用済燃料プール２内のプール水がＰＣＣＳプール１へ連絡管１０を通じて流入し、ＰＣＣＳプール１内のプール水の水位の低下が遅くなる。そのため、ＰＣＣＳ熱交換器３を利用しての原子炉格納容器５内の高温高圧状況の緩和作用が長期に渡って維持され、安全が長期に渡って維持される。
【００２６】
使用済燃料プール２内のプール水がＰＣＣＳプール１へ連絡管１０を通じて流入すると、使用済燃料プール２内のプール水の水位も低下し、その水位が連絡管１０の開口位置以下になる。このように成ると、使用済燃料プール２内のプール水がＰＣＣＳプール１へ連絡管１０を通じて流入する作用が停止し、使用済燃料プール２内のプール水の水位降下が、図２の点線で示した水位２５で止まって維持される。この水位２５の位置は、図２のように、燃料貯蔵ラック１３の上方に放射線の遮蔽上必要な水深１２を確保できる位置である。そのため、燃料貯蔵ラック１３に貯蔵されている使用済燃料からの放射線のプール水面から上方への漏洩は、遮蔽上必要な水深１２の水の層で遮蔽され、原子炉建屋９内での危険な状態の放射線漏れを防止できる。
【００２７】
このように、使用済燃料プール２からの放射線漏れを達成しながらも、使用済燃料プール２内のプール水をＰＣＣＳプール１へ自動的に注ぎ足すことが出来るので、ＰＣＣＳプール１の大型化を企てなくともＬＯＣＡ時における長期の安全を確保できる。
【００２８】
そのため、本来ならば、図１の点線で示した領域にまで拡大されなければならないPCCSプール１の大型化を、図１の点線で示したＰＣＣＳプールの配置スペース削減範囲１１からＰＣＣＳプール１を削除して原子炉建屋９の建設物量を低減できる。
【００２９】
また、燃料貯蔵ラック１３からＰＣＣＳプール１の方向へ放射された放射線は、使用済燃料プール２に隣接するＰＣＣＳプール１のプール水でも遮蔽されることから、壁２２による放射線遮蔽の機能を大きく期待する必要が無くなり、その分、壁２２の水平方向の厚み２６が薄く出来る。そのため、一層のこと原子炉建屋９の建設物量が低減される。
【００３０】
本実施例では、図２に示すＰＣＣＳプール１が設置される原子炉建屋９において、PCCSプール１と使用済燃料プール２の間を放射線の遮蔽上必要な水深１２を確保する位置以上に連絡管１０で連絡することで、ＰＣＣＳの作動時の使用済燃料プール２の水位低下に対する安全性を確保することができ、かつ、使用済燃料プール水の一部をＰＣＣＳプール冷却水として使用することで、ＰＣＣＳプール１の容量を低減できた。これによって、図１のＰＣＣＳプールの配置スペース削除範囲１１に示すとおりＰＣＣＳプール１配置エリアの削減化を図ることができる。
【００３１】
更なるＰＣＣＳプール１配置エリアの削減を達成するためには、図２の水位２５の状態に使用済燃料プール２内のプール水が低下した後に、放射線の遮蔽上必要な水深１２の使用済燃料プール２内のプール水をＰＣＣＳプール１内へ連通管１０を通じて補給できるようにすることが必要である。そのためには、図２で示した連通管１０の高さ位置を遮蔽上必要な水深１２だけ下方に下げた位置とし、燃料貯蔵ラック１３の上端高さに使用済燃料プール２内のプール水の水位が一致して維持されるるように連通管１０の高さを変更する。
【００３２】
このように、燃料貯蔵ラック１３の上端高さに使用済燃料プール２内のプール水の水位が維持されるようにすれば、燃料貯蔵ラック１３内の貯蔵中の燃料はプール水に浸されて冷却される状態が維持できる上、その燃料から放射された中性子も減速されて燃料の核反応が臨界に達することを抑制できる状態も維持できる。そのため、ＰＣＣＳプール１の小型化によってもＰＣＣＳ作動期間を極力長く維持しつつ、燃料の貯蔵状態を極力安全に維持できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、原子力発電所の原子炉建屋に利用分野が存在している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例による原子炉建屋内の使用済燃料プールとＰＣＣＳプールの平面配置を示した図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…ＰＣＣＳプール、２…使用済燃料プール、３…ＰＣＣＳ熱交換器、４…燃料貯蔵ラックの高さ、５…原子炉格納容器、６…ＰＣＣＳ蒸気供給管、７…ＰＣＣＳ凝縮水排出管、８…圧力抑制プール、９…原子炉建屋、１０…連絡管、１１…ＰＣＣＳプールの配置スペース削減範囲、１２…遮蔽上必要な水深、１３…燃料貯蔵ラック、１４…使用済燃料、１５…燃料移送時の遮蔽上必要な水深、１６…使用済燃料の高さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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