(57)【要約】【課題】内側の鋼板とコンクリートとの温度差が大きくなった場合にも、コンクリートに伝達される引張力が構造設計上の許容範囲まで低減される構成にすることで、両側鋼板コンクリート造の原子炉格納容器を実現し、これによって、原子炉格納容器の工期短縮およびコスト削減を図ることを目的としている。【解決手段】内外側に配置された鋼板１０，１１の間にコンクリート１２が打設され、鋼板１０，１１のコンクリート１２側の面１０ａ，１１ａにシアコネクタ１３…が付設されてなる両側鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器１において、内側の鋼板１０のコンクリート１２側の面１０ａに炭素繊維層１４が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外側に配置された鋼板の間にコンクリートが打設され、前記鋼板の前記コンクリート側の面にシアコネクタが付設されてなる両側鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器において、
内側の鋼板の前記コンクリート側の面に炭素繊維層が設けられてい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において、
前記炭素繊維層は、前記シアコネクタを通すための孔が開けられたシート状の炭素繊維材が前記内側の鋼板の前記コンクリート側の面に貼着された構成からなることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項３】
請求項１記載の原子炉格納容器において、
前記炭素繊維層は、複数の帯状の炭素繊維材が前記内側の鋼板の前記コンクリート側の面に前記シアコネクタを避けるように格子状にそれぞれ貼着された構成からなる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、鋼板コンクリート造の原子炉格納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所等の原子炉施設において、安全上最も重要なものの１つに原子炉格納容器がある。この原子炉格納容器は、炉心を収容する原子炉容器や蒸気発生器等を収容する容器であって、万一の際には、放射性物質の流出を防ぐ最終障壁となるものである。したがって、原子炉格納容器は、気密性・耐圧性に優れた鋼鉄又は鉄筋コンクリート造で構築される場合が多い（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
近年、原子炉格納容器建設の工期短縮とコスト削減を図るべく、原子炉格納容器を鋼板コンクリート構造で構築する技術が提案されている。この鋼板コンクリート構造には、内外側に配置された鋼板の間にコンクリートが打設されてなる両側鋼板コンクリート構造、つまり、コンクリートを鋼板で挟んだサンドイッチ構造のものがある。また、鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器では、鋼板とコンクリートとの結合のため、鋼板の内側面（コンクリート側の面）に、コンクリートに定着する複数のスタッド等が突設されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
一方、製鉄用溶炉や金属溶解・精錬炉等の炉を、高耐用性断熱材で形成する技術が提案されている。この高耐用性断熱材は、炭素繊維等の無機質断熱ファイバーの表面に耐火セラミックスが溶射皮膜された構成からなる（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平６−９４８７９号公報
【特許文献２】特開２０００−３３８２８４号公報
【特許文献３】特開２００１−３２８８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の両側鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器では、内側の鋼板とコンクリートとの温度差が大きくなったとき、コンクリートに大きな引張力（スラスト力）が作用するという問題が存在する。例えば、万一の事故が発生したとき、原子炉格納容器の内部の温度が急上昇する初期の段階で、内側鋼板のみが温度上昇してコンクリートとの温度差が大きくなり、上記した問題が生じる虞がある。内側鋼板とコンクリートとの温度差が大きくなると、双方の熱膨張量に差が生じ、鋼板の熱膨張による引張力がスタッドを介してコンクリートに伝達される。このコンクリートに伝達された引張力は、鋼板間のコンクリートにクラックを発生させる等の不具合の要因となるため、この引張力を解消しなければ両側鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器を実現することができない。
【０００６】
また、上記した従来の高耐用性断熱材で原子炉格納容器を形成すると、原子炉格納容器の気密性・耐圧性を十分に確保することができないという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、原子炉格納容器の気密性・耐圧性を十分に確保しつつ、内側の鋼板とコンクリートとの温度差が大きくなった場合にも、コンクリートに伝達される引張力が構造設計上の許容範囲まで低減される構成にすることで、両側鋼板コンクリート造の原子炉格納容器を実現し、これによって、原子炉格納容器の工期短縮およびコスト削減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、内外側に配置された鋼板の間にコンクリートが打設され、前記鋼板の前記コンクリート側の面にシアコネクタが付設されてなる両側鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器において、内側の鋼板の前記コンクリート側の面に炭素繊維層が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このような特徴により、炭素繊維の熱膨張率は鋼板の熱膨張率と比べて小さいため、内側の鋼板に設けられた炭素繊維層が当該内側の鋼板の熱膨張を拘束する。これにより、内側の鋼板とコンクリートとの温度差が大きくなった場合にも、内側の鋼板の熱膨張が低減され、内側の鋼板からシアコネクタを介してコンクリートに伝達される引張力が、構造設計上、許容可能な範囲まで低減される。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の原子炉格納容器において、前記炭素繊維層は、前記シアコネクタを通すための孔が開けられたシート状の炭素繊維材が前記内側の鋼板の前記コンクリート側の面に貼着された構成からなることを特徴としている。
【００１１】
このような特徴により、シート状の炭素繊維材を内側鋼板のコンクリート側の面に貼着させるだけで、シアコネクタが付設された内側鋼板の面に炭素繊維層が設けられるため、炭素繊維層の施工が簡単である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の原子炉格納容器において、前記炭素繊維層は、複数の帯状の炭素繊維材が前記内側の鋼板の前記コンクリート側の面に前記シアコネクタを避けるように格子状にそれぞれ貼着された構成からなることを特徴としている。
【００１３】
このような特徴により、帯状の炭素繊維材を内側鋼板のコンクリート側の面に格子状に貼着させるだけで、シアコネクタが付設された内側鋼板の面に炭素繊維層が設けられるため、炭素繊維層の施工が簡単である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る原子炉格納容器によれば、容器内側の鋼板とコンクリートとの温度差が大きくなった場合にも、内側の鋼板に設けられた炭素繊維層が当該内側の鋼板の熱膨張を拘束するため、内側の鋼板からシアコネクタを介してコンクリートに伝達される引張力が、構造設計上の許容可能な範囲まで低減される。これによって、両側鋼板コンクリート造の原子炉格納容器を実現し、原子炉格納容器の工期短縮およびコスト削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る原子炉格納容器の第１，第２の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
まず、本発明に係る原子炉格納容器の第１の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態を説明するための断面図であり、本発明に係る原子炉格納容器１を備えた原子炉施設の図である。
図１に示すように、原子炉格納容器１は、図示せぬ原子炉容器や蒸気発生器等の原子炉の主要な機器を収容する容器であり、その周りは鉄筋コンクリート造の建屋２で覆われている。原子炉格納容器１は、鉄筋コンクリート構造の底盤１ａ上に円筒形状の胴部１ｂが建てられ、この胴部１ｂの上端に円盤形状の上部１ｃが被せられた構成からなる中空構造物である。
【００１８】
図２は原子炉格納容器１の胴部１ｂや上部１ｃの断面図であって、具体的には図１に示すＡ部の拡大断面図である。なお、図２において、原子炉格納容器１の左側の空間が原子炉格納容器１の内部であり、原子炉格納容器１の右側の空間が原子炉格納容器１の外部である。
図２に示すように、原子炉格納容器１の胴部１ｂ及び上部１ｃは、周壁内外側に配置された鋼板１０，１１の間にコンクリート１２が打設されてなる、つまり、コンクリート１２の両側面に鋼板１０，１１がそれぞれ被覆されてなる両側鋼板コンクリート構造の容器である。鋼板１０，１１は、複数枚の図示せぬ鋼板片を吊り鐘状に組み立てて形成されるものである。また、上記コンクリート１２は、無筋コンクリートであってもよく、或いは、鉄筋コンクリートやプレストレストコンクリート等であってもよい。
【００１９】
内外側の鋼板１０，１１のコンクリート１２側の面（以下、内面１０ａ，１１ａと記す。）には、シアコネクタとして複数のスタッド１３…がそれぞれ付設されている。スタッド１３…は、鋼板１０，１１の内面１０ａ，１１ａにスタッド溶接により突設された頭付きのスタッドボルトであり、コンクリート１２中にそれぞれ定着され、鋼板１０，１１とコンクリート１２とのずれ止めとなる。また、複数のスタッド１３…は、互いに所定間隔をあけて配設されており、例えば、後述する図３に示すように２方向（縦横方向）に等間隔に配設されている。
【００２０】
また、内側の鋼板１０の内面１０ａには、炭素繊維層１４が設けられている。この炭素繊維層１４は、内側の鋼板１０の内面１０ａを被覆する被膜層であり、内側の鋼板１０の内面１０ａ全体に設けられている。
【００２１】
図３は第１の実施の形態における炭素繊維層１４の構成を表す平面図である。図２，図３に示すように、炭素繊維層１４は、シート状の炭素繊維材１５を耐熱エポキシ樹脂系の図示せぬ接着剤を介してす内側の鋼板１０の内面１０ａに貼着させた構成からなる。炭素繊維材１５は、炭素繊維を２方向に並べて織ったシート状の部材であり、複数のスタッド１３…をそれぞれ通すための円形の孔１５ａ…がそれぞれ形成されている。勿論、これら複数の孔１５ａ…は円形に限らず、例えば矩形であってもよい。
【００２２】
次に上記した構成からなる原子炉格納容器１の施工方法について説明する。
【００２３】
まず、原子炉格納容器１及び建屋２の基礎構造（底盤１ａ）を形成する工程を行う。具体的には、底盤１ａが構築される箇所の地盤を掘削し、そこに底盤１ａの鉄筋を配筋してコンクリート打設を行う。
【００２４】
次に、形成された底盤１ａの上に原子炉格納容器１の胴部１ｂ及び上部１ｃを建てる工程を行う。
具体的には、まず、内外側の鋼板１０，１１を構成する図示せぬ鋼板片を現場の図示せぬ組立ヤードに搬入する。このとき、鋼板片には予め工場等でスタッド１３…を付設させておく。なお、上記した組立ヤードで、複数のスタッド１３…を鋼板１０の内面１０ａにそれぞれ付設させてもよい。
次に、当該組立ヤードにおいて上記鋼板片を組み立てて内側の鋼板１０を形成し、形成された内側の鋼板１０を底盤１ａ上に設置する。このとき、内側の鋼板１０の内面１０ａに接着剤を介して炭素繊維材１５を貼着して炭素繊維層１４を形成する。なお、工場等で予め炭素繊維材１５を内側の鋼板１０の内面１０ａに貼着させておいてもよい。
次に、組立ヤードにおいて上記鋼板片を組み立てて外側の鋼板１１を形成し、形成された外側の鋼板１１を底盤１ａ上に設置する。このとき、外側の鋼板１１は、内側の鋼板１０に被せるように設置させるとともに、内側の鋼板１０との間にコンクリート１２の厚さ寸法に相当する間隔をあけて配置させる。
次に、外側の鋼板１１に形成された図示せぬ打設口から内外側の鋼板１０，１１の中にコンクリート１２を打設する。このコンクリート１２が硬化して原子炉格納容器１の胴部１ｂ及び上部１ｃが形成される。
【００２５】
なお、コンクリート１２が鉄筋コンクリート造である場合は、内側の鋼板１０を組み立てて炭素繊維層１４を形成した後、コンクリート１２の図示せぬ鉄筋を組み立てて、その後、外側の鋼板１１を形成する。また、コンクリート１２がプレストレストコンクリート造である場合は、内側の鋼板１０を組み立てて炭素繊維層１４を形成した後、ＰＣ鋼材やシース管を所定の位置に配設し、その後、外側の鋼板１１を形成する。
【００２６】
上記した原子炉格納容器１を建てる工程と同時進行で、或いは原子炉格納容器１を建てる工程の後に、建屋２を建てる工程を行う。建屋２は、周知の工法によって建てることができ、例えば、在来工法によって建てることができる。勿論、建屋２は、在来工法以外の工法で建ててもよく、例えばプレキャスト工法等で建ててもよい。
【００２７】
上記した構成からなる原子炉格納容器１によれば、内側の鋼板１０の内面１０ａに炭素繊維層１４が設けられた構成となっていることにより、内側の鋼板１０に設けられた炭素繊維層１４が内側の鋼板１０の熱膨張を拘束する。このため、内側の鋼板１０とコンクリート１２との温度差が大きくなった場合にも、内側の鋼板１０の熱膨張が低減され、内側の鋼板１０からスタッド１３…を介してコンクリート１２に伝達される引張力が、構造設計上の許容可能な範囲まで低減される。これにより、両側鋼板コンクリート造の原子炉格納容器１を実現することができ、原子炉格納容器１の工期短縮およびコスト削減を図ることができる。
【００２８】
また、上記した構成からなる原子炉格納容器１によれば、スタッド１３…を通すための孔１５ａ…が開けられたシート状の炭素繊維材１５を内側の鋼板１０の内面１０ａに貼着させることで、炭素繊維層１４が設けられているため、炭素繊維層１４を簡単に施工することができる。
【００２９】
［第２の実施の形態］
次いで、本発明に係る原子炉格納容器の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態と比較して炭素繊維層１４の構成が異なるだけであり、その他の構成については第１の実施の形態と同様である。したがって、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図４は第２の実施の形態における炭素繊維層１４´の構成を表す平面図である。図３に示すように、炭素繊維層１４´は、複数の帯状の炭素繊維材１５´…が図示せぬ接着剤を介して内側の鋼板１０の内面１０ａにスタッド１３…を避けるように格子状（ラチス状）にそれぞれ貼着された構成からなる。つまり、複数の炭素繊維材１５´…は、スタッド１３…を避けるようにして一方向に延在する一方の炭素繊維材１５ａ´…と、スタッド１３…を避けるようにして一方の炭素繊維材１５ａ´…に直交する方向に延在する他方の炭素繊維材１５ｂ´…とを互いに交差させて配設されている。そして、一方の炭素繊維材１５ａ´…と他方の炭素繊維材１５ｂ´…とで囲まれた隙間（開口）１４ａ´…に、スタッド１３…がそれぞれ通された構成になっている。
【００３１】
上記した炭素繊維層１４´を備える原子炉格納容器１によれば、炭素繊維層１４´が内側の鋼板１０の熱膨張を拘束し、コンクリート１２に伝達される引張力が、構造設計上の許容可能な範囲まで低減され、両側鋼板コンクリート造の原子炉格納容器１を実現することができ、原子炉格納容器１の工期短縮およびコスト削減を図ることができるという第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
さらに、複数の帯状の炭素繊維材１５´を、スタッド１３…を避けるように格子状にそれぞれ貼着させることで、炭素繊維層１４´が設けられているため、炭素繊維層１４´を簡単に施工することができる。
【００３２】
以上、本発明に係る原子炉格納容器の第１、第２の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、シート状或いは帯状の炭素繊維材１５，１５´…により、内側の鋼板１０の内面１０ａに炭素繊維層１４，１４´を形成しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、炭素繊維を吹付けることで、内側の鋼板のコンクリート側の面に炭素繊維層を形成してもよい。
【００３３】
また、上記した実施の形態では、接着剤を介してシート状或いは帯状の炭素繊維材１５，１５´…を内側の鋼板１０の内面１０ａに貼着させているが、本発明は、他の貼着方法によってシート状或いは帯状の炭素繊維材を内側の鋼板のコンクリート側の面に貼着させてもよく、例えば、ビスなどの機械式固定具によって貼着させてもよく、溶着により貼着させてもよい。
【００３４】
また、上記した実施の形態では、鋼板１０，１１の内面１０ａ，１１ａに付設されるシアコネクタとしてスタッドボルトからなるスタッド１３…を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば鉄筋材や山形鋼等の鋼材、スタッドジベル等をシアコネクタとして用いてもよく、これらを組み合わせて用いてもよい。
【００３５】
また、上記した実施の形態では、原子炉格納容器１が、円筒形状の胴部１ｂの上端に円盤形状の上部１ｃが載せられた円筒形状になっているが、本発明は、上記した形状の原子炉格納容器に限定されるものではなく、例えば、円筒形状の胴部の上端に半球シェル形状の上部が載せられた形状の原子炉格納容器や、矩形箱型の原子炉格納容器、円錐型の原子炉格納容器等であってもよい。
【００３６】
また、上記した実施の形態では、内外側の鋼板１０，１１はそれぞれ組立ヤードで組み立てられた後、底盤１ａ上に設置されているが、本発明は、内外側の鋼板を原子炉格納容器の底盤上で組み立ててもよい。また、上記した実施の形態では、複数の鋼板片を現場で組み立てて内外側の鋼板１０，１１が形成されているが、本発明は、工場等で予め組み立てられた鋼板を搬入してもよく、また、予め吊り鐘状に成形された鋼板を用いてもよい。さらに、本発明は、原子炉格納容器の全体又は一部をプレキャスト化して現場で組み立てるプレキャスト工法により原子炉格納容器を構築してもよい。
【００３７】
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するための原子炉格納容器を表す断面図である。
【図２】図１に示すＡ部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における炭素繊維層を表す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における炭素繊維層を表す平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  原子炉格納容器
１０  鋼板（内側の鋼板）
１０ａ  内面（コンクリート側の面）
１１  鋼板（外側の鋼板）
１１ａ  内面（コンクリート側の面）
１２  コンクリート
１３  スタッド（シアコネクタ）
１４，１４´  炭素繊維層
１５  シート状の炭素繊維材
１５ａ  孔
１５´  帯状の炭素繊維材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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