(57)【要約】【課題】貯留量に限りのある冷却水を効率良く用いて、可能な限り長い時間に亘り、原子炉格納容器の内部冷却を続行可能にする。【解決手段】原子炉格納容器内部冷却システム１は、冷却水の供給を受けて原子炉格納容器２の内部を冷却する冷却コイル３と、この冷却コイル３に冷却水を給水する冷却水供給手段８，９，１０と、冷却水の供給量を調整する給水量調整バルブ１１と、冷却水排出バルブ１２と、冷却コイル３の上流側と下流側の冷却水流量を個別に検知する給・排水流量検知部１３，１５と、冷却コイル３における冷却水の圧力を検知する給・排水圧力検知部１４，１６と、原子炉格納容器２の内部温度検知部１８と、原子炉格納容器２の内部圧力検知部１９と、前記各検知部からの検知情報に基づいて、原子炉格納容器２の内部温度が規定温度以下に保たれ、且つ冷却水の流量が必要最小限となるように給水量調整バルブ１１の開度を設定する制御装置２１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水の供給を受けて原子炉格納容器の内部を冷却する原子炉格納容器内部冷却システムに於いて、
前記冷却水の流量を決定する給水量調整バルブを有するとともに、
前記冷却水の流量と、
前記冷却水の圧力と、
前記原子炉格納容器の内部温度と、
前記原子炉格納容器の内部圧力と、を参照し、
前記原子炉格納容器の内部温度、及び同内部圧力が規定値以下に保たれ、且つ、前記冷却水の流量が必要最小限となるように、前記給水量調整バルブの開度を設定する制御手段を有することを特徴とする原子炉格納容器内部冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の原子炉格納容器内部冷却システムを用いて、
前記制御手段は、以下の３つの条件のいずれかに該当する場合に、前記給水量調整バルブの開度を大きくして前記冷却水の流量を増加させることを特徴とする原子炉格納容器の冷却制御方法。
（１）前記原子炉格納容器の内部温度が規定値を超えた場合。
（２）前記原子炉格納容器の内部圧力が規定値を超えた場合。
（３）前記冷却水の供給を受けて前記原子炉格納容器の内部を冷却する熱交換手段の上流側よりも下流側における前記冷却水の流量が多く、且つ、前記熱交換手段における前記冷却水の圧力が前記原子炉格納容器の内部圧力と等しくない場合。
【請求項３】
前記制御手段は、前記冷却水の圧力が前記原子炉格納容器の内部圧力と等しい場合には、前記原子炉格納容器への前記冷却水の供給経路を遮断することを特徴とする請求項２に記載の原子炉格納容器の冷却制御方法。
【請求項４】
前記制御手段は、前記原子炉格納容器の内部温度が規定値未満であり、且つ前記原子炉格納容器の内部圧力が規定値未満である場合には、前記給水量調整バルブの開度を絞って前記冷却水の流量を減少させることを特徴とする請求項２または３に記載の原子炉格納容器の冷却制御方法。
【請求項５】
前記制御手段は、前記原子炉格納容器の内部温度が上昇して前記給水量調整バルブの開度を大きくする必要が生じた場合に先立ち、
前記原子炉格納容器の内部温度を、測定間隔を空けて複数回サンプリング測定し、
前記サンプリング測定の測定結果と、その測定間隔から前記原子炉格納容器の内部発熱量を演算し、
前記内部発熱量の演算値に基づいて、前記原子炉格納容器の内部温度が規定値未満となるために必要な最小限の冷却水流量を演算し、
前記必要最小限の冷却水流量となるように前記給水量調整バルブの開度を決定する温度サンプリング制御を実行することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の原子炉格納容器の冷却制御方法。
【請求項６】
前記冷却水を供給する冷却水供給手段と共に、冷却空気を供給する冷却空気供給手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器内部冷却システム。
【請求項７】
請求項６に記載の原子炉格納容器内部冷却システムを用いて、
前記制御手段は、前記冷却水供給手段と前記冷却空気供給手段を択一的に選択して作動させることを特徴とする原子炉格納容器の冷却制御方法。
【請求項８】
前記制御手段は、前記原子炉格納容器の内部温度が上昇する事象が発生した場合に、前記原子炉格納容器の内部発熱量を演算し、前記原子炉格納容器を空冷により冷却しても前記内部発熱量を緩和できると判断した場合には、前記冷却空気供給手段を作動させて前記原子炉格納容器に冷却空気を供給する空冷選択制御を実行することを特徴とする請求項７に記載の原子炉格納容器の冷却制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉設備の非常時に、特に原子炉格納容器の内部の冷却を行う原子炉格納容器内部冷却システムおよび原子炉格納容器の冷却制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、原子炉格納容器（原子炉建屋）の内部には、内部温度を規定の温度に冷却し、維持するドライウェル冷却装置、もしくはＣＣＷＳ（component cooling water system：冷却水循環装置）とも呼ばれる冷却システムが設置されている。これは、原子炉格納容器の内部に冷却コイル（水冷熱交換手段）が設置され、緊急時には、この冷却コイルに、原子炉格納容器の外部に設置された冷却水タンクや冷却水貯留槽等から冷却水を供給することによって熱交換を行わせ、原子炉格納容器の内部温度を一定に保つ温度調整システムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１５２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原子炉の異常等により、原子炉格納容器の内部温度が上昇した場合には、原子炉格納容器内部冷却システムの冷却コイルに流す冷却水の流量を多くしなければならないが、冷却水タンク等に貯留されている冷却水量には限りがある。しかも、地震や津波等の自然災害時においては全電源喪失状態（ＳＢＯ：Station Black Out）となる可能性もあり、外部から冷却水を追加供給することが困難になる。このため、冷却水が枯渇して原子炉格納容器の内部冷却を行えなくなり、事象の収束が困難となることが想定される。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、貯留量に限りのある冷却水を効率良く用いて、可能な限り長い時間に亘り、原子炉格納容器の内部冷却を続行することのできる原子炉格納容器内部冷却システムおよび原子炉格納容器の冷却制御方法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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る原子炉格納容器内部冷却システムは、以下の構成を備えている。
即ち、本発明に係る原子炉格納容器内部冷却システムは、冷却水の供給を受けて原子炉格納容器の内部を冷却する原子炉格納容器内部冷却システムに於いて、前記冷却水の流量を決定する給水量調整バルブを有するとともに、前記冷却水の流量と、前記冷却水の圧力と、前記原子炉格納容器の内部温度と、前記原子炉格納容器の内部圧力と、を参照し、前記原子炉格納容器の内部温度、及び同内部圧力が規定値以下に保たれ、且つ、前記冷却水の流量が必要最小限となるように、前記給水量調整バルブの開度を設定する制御手段を有することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、冷却水の流量と、冷却水の圧力と、原子炉格納容器の内部温度および内部圧力の情報が制御手段に入力され、これらの検知情報に基づいて、制御手段は、前記原子炉格納容器の内部温度及び内部圧力が規定温度以下に保たれ、且つ、前記冷却水の流量が必要最小限となるように前記給水量調整バルブの開度を自動調整する。
【０００８】
このため、貯留量に限りのある冷却水を節約しながら効率良く使用して原子炉格納容器の内部を冷却し、冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばして冷却水を補充可能になる時点まで冷却を続行できるようにし、ひいては、原子炉格納容器の内部温度と内部圧力の少なくとも一方が上昇するような事象の収束化に貢献することができる。
【０００９】
また、本発明に係る原子炉格納容器の冷却制御方法は、前記の原子炉格納容器内部冷却システムを用いて、前記制御手段は、以下の３つの条件のいずれかに該当する場合に、前記給水量調整バルブの開度を大きくして前記冷却水の流量を増加させることを特徴とする。
（１）前記原子炉格納容器の内部温度が規定値を超えた場合。
（２）前記原子炉格納容器の内部圧力が規定値を超えた場合。
（３）前記冷却水の供給を受けて前記原子炉格納容器の内部を冷却する熱交換手段の上流側よりも下流側における前記冷却水の流量が多く、且つ、前記熱交換手段における前記冷却水の圧力が前記原子炉格納容器の内部圧力と等しくない場合。
【００１０】
上記制御方法によれば、原子炉格納容器の内部温度または内部圧力が規定値を超えた場合と、熱交換手段の上流側よりも下流側における冷却水の流量が多く、且つ、熱交換手段における冷却水の圧力が原子炉格納容器の内部圧力と等しくない場合、即ち熱交換手段の内部で水蒸気が発生している場合には、いずれも給水量調整バルブの開度が大きくされて冷却水の流量が増加される。また、そうでない場合には給水量調整バルブの開度が不変または減少される。このため、貯留量に限りのある冷却水を節約して必要以上に消費されることを防止しながら原子炉格納容器の内部を効率良く冷却し、冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばすことができる。
【００１１】
また、前記の原子炉格納容器の冷却制御方法において、御手段は、前記冷却水の圧力が前記原子炉格納容器の内部圧力と等しい場合には、前記原子炉格納容器への前記冷却水の供給経路を遮断することを特徴とするようにしてもよい。
【００１２】
上記のように冷却水の圧力が原子炉格納容器の内部圧力と等しくなった場合とは、原子炉格納容器の内部で熱交換手段が破損した状態であるため、これを放置しておくと、例えば原子炉が破損した場合に、放射線による汚染水が冷却水の流路を逆流して原子炉格納容器の外部に流出してしまう虞がある。本発明ではこのような状態となると同時に、原子炉格納容器への冷却水の供給経路を遮断してしまうため、汚染水の流出を防止して安全を確保することができる。
【００１３】
また、前記の原子炉格納容器の冷却制御方法において、前記制御手段は、前記原子炉格納容器の内部温度が規定値未満であり、且つ前記原子炉格納容器の内部圧力が規定値未満である場合には、前記給水量調整バルブの開度を絞って前記冷却水の流量を減少させるようにしてもよい。
【００１４】
上記制御方法によれば、原子炉格納容器の内部温度と内部圧力の少なくとも一方が上昇する事象が発生していない時には、給水量調整バルブの開度が絞られて冷却水の流量が低減されるため、貯留量に限りのある冷却水が必要以上に消費されることを防止することができる。
【００１５】
また、前記の原子炉格納容器の冷却制御方法において、前記制御手段は、前記原子炉格納容器の内部温度が上昇して前記給水量調整バルブの開度を大きくする必要が生じた場合に先立ち、前記原子炉格納容器の内部温度を、測定間隔を空けて複数回サンプリング測定し、前記サンプリング測定の測定結果と、その測定間隔から前記原子炉格納容器の内部発熱量を演算し、前記内部発熱量の演算値に基づいて、前記原子炉格納容器の内部温度が規定値未満となるために必要な最小限の冷却水流量を演算し、前記必要最小限の冷却水流量となるように前記給水量調整バルブの開度を決定する温度サンプリング制御を実行することを特徴とするようにしてもよい。
【００１６】
上記制御方法によれば、原子炉格納容器の内部発熱量に基づいて冷却水の流量が必要最小限となるように給水量調整バルブの開度が決定されるため、貯留量に限りのある冷却水が必要以上に消費されることを防止し、冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばすことができる。
【００１７】
また、本発明に係る原子炉格納容器内部冷却システムは、前記冷却水を供給する冷却水供給手段と共に、冷却空気を供給する冷却空気供給手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、仮に冷却水が枯渇しても、冷却水の代わりに冷却空気を供給して原子炉格納容器の内部を冷却することができるため、水冷による場合に比べて冷却効果は劣るものの、引き続き原子炉格納容器の内部冷却を続行することができる。なお、冷却空気の供給量を増大することによって冷却効果を高めることができる。
【００１９】
また、本発明に係る原子炉格納容器の冷却制御方法は、前記の原子炉格納容器内部冷却システムを用いて、前記制御手段は、前記冷却水供給手段と前記冷却空気供給手段を択一的に選択して作動させることを特徴とする。
【００２０】
上記制御方法によれば、冷却水の代わりに冷却空気を供給しても原子炉格納容器の内部温度上昇を抑制可能と判断できる場合には、冷却水に代わって冷却空気を供給して冷却を行わせることにより、貯留量に限りのある冷却水の消費を少なくして冷却水を節約し、冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばすことができる。
また、仮に冷却水が枯渇しても、冷却水の代わりに冷却空気を原子炉格納容器に供給することができ、冷却効果は劣るものの、引き続き原子炉格納容器の内部冷却を続行することができる。
【００２１】
また、前記の原子炉格納容器の冷却制御方法において、前記制御手段は、前記原子炉格納容器の内部温度が上昇する事象が発生した場合に、前記原子炉格納容器の内部発熱量を演算し、前記原子炉格納容器を空冷により冷却しても前記内部発熱量を緩和できると判断した場合には、前記冷却空気供給手段を作動させて前記原子炉格納容器に冷却空気を供給する空冷選択制御を実行することを特徴とする。
【００２２】
上記制御方法によれば、原子炉格納容器の内部温度上昇率が小さく、空冷により熱交換手段を冷却しても原子炉格納容器の内部温度上昇を抑制可能と判断できる場合には、冷却水に代えて冷却空気を原子炉格納容器に供給することによって原子炉格納容器の内部を空冷し、冷却水の消費を抑制することができる。このため、冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばすことができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明に係る原子炉格納容器内部冷却システムおよび原子炉格納容器の冷却制御方法によれば、貯留量に限りのある冷却水を効率良く用いて、可能な限り長い時間に亘り、原子炉格納容器の内部冷却を続行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す原子炉格納容器内部冷却システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】図２中の温度サンプリング制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態を示す原子炉格納容器内部冷却システムの概略構成図である。
【図５】空冷選択制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の複数の実施形態について説明する。
【００２６】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す原子炉格納容器内部冷却システムの概略構成図である。
この原子炉格納容器内部冷却システム１は、原子力発電所等の原子炉設備における原子炉格納容器２の内部に設置された冷却コイル３（熱交換手段）と、原子炉格納容器２の外部から冷却コイル３に接続された給水流路４および排水流路５と、原子炉格納容器２の外部に設置されて給水流路４および排水流路５の他端側が接続されるＣＣＷＳ（冷却水循環装置）６と、一端が給水流路４に接続された冷却水補給管８と、この冷却水補給管８の他端に接続された冷却水供給タンク９と、冷却水補給管８の途中に接続された冷却水補給ポンプ１０および給水量調整バルブ１１と、冷却水排出バルブ１２と、を具備している。
【００２７】
冷却水補給管８と、冷却水供給タンク９と、冷却水補給ポンプ１０と、給水量調整バルブ１１は、冷却コイル３に冷却水を給水する冷却水供給手段を構成するものである。給水量調整バルブ１１は、この冷却水供給手段の給水量を調整するものである。冷却水排出バルブ１２は、冷却コイル３に供給された冷却水を排出するものである。
【００２８】
冷却水供給タンク９が冷却コイル３よりも十分に高い位置にある場合は、その落差によって冷却水を自然落下させて冷却コイル３に供給できるため、冷却水補給ポンプ１０は必ずしも必要ではなくなり、これを省くことによって停電時に有利な構成とすることができる。なお、冷却水供給タンク９としては、原子炉設備に付設された他用途の水タンクを共用してもよい。
【００２９】
また、原子炉格納容器内部冷却システム１は、給水流路４に設置された給水流量検知部１３および給水圧力検知部１４と、排水流路５に設置された排水流量検知部１５および排水圧力検知部１６と、原子炉格納容器２の内部温度を検知する内部温度検知部１８と、原子炉格納容器２の内部圧力を検知する内部圧力検知部１９と、制御装置２１（制御手段）と、を具備している。
【００３０】
給水流量検知部１３と排水流量検知部１５は、冷却コイル３の上流側と下流側における冷却水の流量を個別に検知する流量検知手段である。また、給水圧力検知部１４と排水圧力検知部１６は、冷却コイル３における冷却水の圧力を検知する冷却水圧力検知手段である。なお、冷却コイル３よりも上流側の給水圧力検知部１４を省くことも考えられる。
【００３１】
各検知部１３，１４，１５，１６，１８，１９は制御装置２１に接続され、その各々の検知データが制御装置２１に入力されるようになっている。また、冷却水補給ポンプ１０は制御装置２１に接続されてＯＮ／ＯＦＦ制御され、給水量調整バルブ１１は制御装置２１に接続されて後述する如くバルブ開度を制御される。
【００３２】
以上のように構成された原子炉格納容器内部冷却システム１において、給水流路４を流れる冷却水の流量Ｆ１と圧力Ｐ１が、それぞれ給水流量検知部１３と給水圧力検知部１４により検知され、排水流路５を流れる冷却水の流量Ｆ２と圧力Ｐ２が、それぞれ排水流量検知部１５と排水圧力検知部１６により検知される。一方、原子炉格納容器２の内部温度と内部圧力が、それぞれ内部温度検知部１８と内部圧力検知部１９によって検知される。
【００３３】
ＣＣＷＳ６は、緊急時に冷却コイル３に冷却水を供給して原子炉格納容器２の内部温度を所定の温度に制御する装置である。緊急時においては、ＣＣＷＳ６が作動し、冷却水が、給水流路４→冷却コイル３→排水流路５という順序で流れる。冷却コイル３は、給水流路４から冷却水の供給を受けて原子炉格納容器２の内部を冷却し、原子炉格納容器２の内部温度を所定の温度に保つ。冷却コイル３で熱交換して温度が上昇した冷却水は、ＣＣＷＳ６に還流される。
【００３４】
例えば、地震や津波等の自然災害により、全電源喪失状態となった場合には、ＣＣＷＳ６が動作不能となるため、非常用電源の電力により制御装置２１が作動する。制御装置２１は、各検知部１３，１４，１５，１６，１８，１９からの検知情報に基づいて給水量調整バルブ１１の開度を自動調整し、冷却水補給ポンプ１０を作動させて冷却水供給タンク９に貯留された冷却水を冷却水補給管８から給水流路４に流して冷却コイル３に供給する。この時、制御装置２１は、原子炉格納容器２の内部温度が規定温度以下に保たれ、且つ、冷却水の流量が必要最小限となるように、給水量調整バルブ１１の開度を随時調整する。
【００３５】
例えば、制御装置２１は、以下の（１）〜（３）の条件のいずれかに該当する場合に、給水量調整バルブ１１の開度を大きくして冷却水の流量を増加させる。
（１）原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃが規定値Ｔｃｖを超えた場合。
即ち、Ｔｃ−Ｔｃｖ＞０の式が成立する場合。
（２）原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃが規定値Ｐｃｖを超えた場合。
即ち、Ｐｃ−Ｐｃｖ＞０の式が成立する場合。
（３）冷却コイル３の上流側における冷却水の流量Ｆ１よりも下流側における冷却水の流量Ｆ２が多く、且つ、冷却コイル３における冷却水の圧力Ｐ２が原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃと等しくない場合。
即ち、Ｆ２＞Ｆ１とＰ２≠Ｐｃの式が共に成立する場合。
【００３６】
上記のように制御することにより、原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃまたは内部圧力Ｐｃが規定値Ｔｃｖ，Ｐｃｖを超えた場合と、冷却コイル３の上流側の冷却水の流量Ｆ１よりも下流側の冷却水の流量Ｆ２が多く、且つ、冷却コイル３における冷却水の圧力が原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃと等しくない場合、即ち冷却コイル３の内部で冷却水が沸騰して水蒸気が発生した場合には、いずれも給水量調整バルブ１１の開度が大きくされて冷却水の流量が増加される。
【００３７】
また、上記（１）〜（３）の条件がいずれも成立しない場合には給水量調整バルブ１１の開度が不変もしくは減少される。このため、冷却水供給タンク９における貯留量に限りのある冷却水を節約して必要以上に消費されることを防止しながら原子炉格納容器２の内部を効率良く冷却し、冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばすことができる。
【００３８】
さらに、制御装置２１は、以下の（４）の条件を満足する場合には、給水量調整バルブ１１および冷却水排出バルブ１２を完全に閉じて冷却コイル３への冷却水の供給経路を遮断する。
（４）冷却水の圧力Ｐ２（もしくはＰ１）が原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃと等しい場合。即ちＰ２＝Ｐｃ、もしくはＰ１＝ｐｃの式が成立する場合。
【００３９】
上記のように、冷却水の圧力Ｐ２（Ｐ１）が原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃと等しくなった場合とは、原子炉格納容器２の内部に配置されている冷却コイル３が破損したことを意味する。したがって、これを放置しておくと、例えば原子炉が破損した場合に、放射線による汚染水が冷却水の流路である冷却水補給管８を逆流して原子炉格納容器２の外部に流出してしまう懸念がある。そこで、上記のように制御することにより、冷却コイル３が破損すると同時に、原子炉格納容器２の外部に設けられた給水量調整バルブ１１および冷却水排出バルブ１２が閉じられて冷却水の供給経路が遮断され、汚染水の流出が防止されるので、周辺地域の安全を確保することができる。
【００４０】
また、制御装置２１は、以下の（５），（６）の条件を共に満足する場合には、給水量調整バルブ１１の開度を絞って冷却水の流量を減少させる。
（５）原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃが規定値Ｔｃｖ未満である場合。
即ち、Ｔｃ−Ｔｃｖ＜０の式が成立する場合。
（６）原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃが規定値Ｐｃｖ未満である場合。
即ち、Ｐｃ−Ｐｃｖ＜０の式が成立する場合。
【００４１】
上記のように制御することにより、原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃと内部圧力Ｐｃの少なくとも一方が上昇する事象が発生していない時には、給水量調整バルブ１１の開度が絞られて冷却水の流量が低減されるため、冷却水の流量を必要最小限とし、貯留量に限りのある冷却水が必要以上に消費されることを防止することができる。
【００４２】
図２は、上述した一連の制御の流れを示すフローチャートである。
制御の開始後、ステップＳ１で、原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃと内部圧力Ｐｃ、および冷却コイル３の上流側における冷却水の流量Ｆ１と圧力Ｐ１、ならびに冷却コイル３の下流側における冷却水の流量Ｆ２と圧力Ｐ２が計測される。
【００４３】
次に、ステップＳ２に移行し、冷却コイル３の上流側における冷却水の圧力Ｐ１、もしくは冷却コイル３の下流側における冷却水の圧力Ｐ２が原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃと等しいか否かが判定される。この判定結果が肯定判定であれば、冷却コイル３が破損しているということになる（前述の条件（４）の状態）。この場合はステップＳ３に移行し、給水量調整バルブ１１および冷却水排出バルブ１２の開度が全閉にされ、冷却水の逆流が阻止されて制御は終了となる。
【００４４】
ステップＳ２における判定結果が否定判定であればステップＳ４に移行し、冷却コイル３の下流側における冷却水の流量Ｆ２が、冷却コイル３の上流側における冷却水の流量Ｆ１よりも大きい（Ｆ２＞Ｆ１）か否かが判定される。この判定結果が肯定判定であれば、冷却コイル３の冷却水が沸騰して水蒸気が発生しているということになる（前述の条件（３）の状態）。この場合はステップＳ７に移行し、給水量調整バルブ１１の開度が拡大、又は全開にされる。
【００４５】
ステップＳ４における判定結果が否定判定であればステップＳ５に移行し、原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃが規定値Ｔｃｖを超えている状態（Ｔｃ−Ｔｃｖ＞０）にあるか否かが判定される。この判定結果が肯定判定であれば、原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃが規定値Ｔｃｖを超えて上昇している可能性があるということになる（前述の条件（１）の状態）。この場合もステップＳ７に移行し、給水量調整バルブ１１の開度が拡大、又は全開にされる。
【００４６】
ステップＳ５における判定結果が否定判定であればステップＳ６に移行し、原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃが規定値Ｐｃｖを超えている状態（Ｐｃ−Ｐｃｖ＞０）にあるか否かが判定される。この判定結果が肯定判定であれば、原子炉格納容器２の内部圧力Ｐｃが規定値Ｐｃｖを超えて上昇している可能性があるということになる（前述の条件（２）の状態）。この場合もステップＳ７に移行し、給水量調整バルブ１１の開度が拡大、又は全開にされる。
【００４７】
ステップＳ６における判定結果が否定判定であれば、原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃおよび内部圧力Ｐｃが、共に規定値Ｔｃｖ・Ｐｃｖ未満であるということになる（前述の条件（５），（６）の状態）。この場合はステップＳ８に移行し、給水量調整バルブ１１の開度が現状維持、又は縮小されて制御はステップＳ１に戻る。
【００４８】
以上のように制御することにより、非常時においては、貯留量に限りのある冷却水を節約しながら効率良く使用して原子炉格納容器２の内部を冷却し、冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばして冷却水を補充可能になる時点まで冷却を続行できるようにし、ひいては事象の収束化に貢献することができる。
【００４９】
ところで、前記ステップＳ７において、給水量調整バルブ１１の開度を大きくする前に、下記の「温度サンプリング制御Ａ」を実行するようにしてもよい。
【００５０】
図３は、「温度サンプリング制御Ａ」の流れを示すフローチャートである。
この制御では、図２のステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６から移行してきたステップＳ１１において、原子炉格納容器２の内部温度を、測定間隔Δｔを空けて複数回（例えば２回）サンプリング測定し、サンプリング温度Ｔｃ１，Ｔｃ２を求める。
【００５１】
次に、ステップＳ１２に移行し、サンプリング温度Ｔｃ１，Ｔｃ２の値と、その測定間隔Δｔから原子炉格納容器２の内部発熱量Ｑを演算する。この内部発熱量Ｑは次式により求められる。
Ｑ＝（Ｔｃ２−Ｔｃ１）・Ｍ／Δｔ〔Ｗ〕
ここで、Ｍは原子炉格納容器２の内部熱容量である。
【００５２】
次に、ステップＳ１３に移行し、原子炉格納容器２の内部発熱量Ｑの演算値に基づいて、原子炉格納容器２の内部温度Ｔｃが規定値Ｔｃｖ未満となるために必要な最小限の冷却水水量を演算する。
【００５３】
次に、ステップＳ１４に移行し、必要最小限の冷却水量となるように給水量調整バルブ１１の開度を決定する。
【００５４】
このように、給水量調整バルブ１１の開度を大きくしなければならない事象が発生した場合に、原子炉格納容器２の内部温度をサンプリング測定して内部発熱量Ｑを演算してから、この内部発熱量Ｑに基づいて、冷却水の流量が必要最小限となるように給水量調整バルブ１１の開度を決定すれば、貯留量に限りのある冷却水を最も効率良く使って、冷却水が必要以上に消費されることを防止し、冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばすことができる。
【００５５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図４、図５を参照しながら説明する。
図４は、本発明の第２実施形態を示す原子炉格納容器内部冷却システムの概略構成図である。この原子炉格納容器内部冷却システム３１において、図１に示した第１実施形態に係る原子炉格納容器内部冷却システム１と異なる点は、冷却コイル３に冷却水を供給する給水流路４に冷却空気供給管３２が接続され、この冷却空気供給管３２に冷却空気供給ポンプ３３と給気量調整バルブ３４が設けられている点のみであり、その他の各部には、同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
冷却空気供給管３２と冷却空気供給ポンプ３３と給気量調整バルブ３４は、冷却コイル３に冷却水の代わりに外気を冷却空気として供給する冷却空気供給手段を構成している。冷却空気供給ポンプ３３と給気量調整バルブ３４は制御装置２１に接続されており、制御装置２１は、冷却水供給手段（冷却水補給管８、冷却水供給タンク９、冷却水補給ポンプ１０、給水量調整バルブ１１）と、冷却空気供給手段（冷却空気供給管３２、冷却空気供給ポンプ３３、給気量調整バルブ３４）とを択一的に選択して作動させることができ、冷却水供給手段（８，９，１０，１１）を選択した時は冷却コイル３が水冷され、冷却空気供給手段（３２，３３，３４）を選択した時は冷却コイル３が空冷される。
【００５７】
本構成によれば、仮に冷却水供給タンク９の冷却水が枯渇しても、冷却水の代わりに冷却空気を冷却コイル３に供給して冷却コイル３を空冷することができるため、冷却コイル３を水冷した場合に比べて冷却効果は劣るものの、引き続き冷却コイル３によって原子炉格納容器２の内部冷却を続行することができる。なお、冷却空気供給ポンプ３３の回転速度を速くして冷却空気の供給量を増大することにより、冷却コイル３の冷却効果を高めることができる。
【００５８】
そして、制御装置２１は、原子炉格納容器２の内部温度が上昇する事象が発生した場合に、第１実施形態で説明したサンプリング制御（図３参照）の場合と同様に、原子炉格納容器２の内部発熱量Ｑを演算し、冷却コイル３を空冷により冷却しても内部発熱量Ｑを冷却できると判断した場合には、下記の通り、冷却空気供給手段（８，９，１０）を作動させて冷却コイル３に冷却空気を供給する「空冷選択制御Ｂ」を実行して冷却コイル３を空冷する。
【００５９】
図５は、「空冷選択制御Ｂ」の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２１において、原子炉格納容器２の内部発熱量Ｑを演算する。その演算方法は、第１実施形態の図３で説明した「温度サンプリング制御Ａ」における演算方法と同じく、原子炉格納容器２の内部温度を、測定間隔を空けて複数回サンプリング測定した温度から演算すればよい。
【００６０】
次に、ステップＳ２２に移行し、冷却コイル３を空冷により冷却した場合に、ステップＳ２１で演算された内部発熱量Ｑを冷却できるか否かが判定される。この判定結果が肯定判定であればステップＳ２３に移行し、冷却空気供給手段が選択される。これにより、冷却空気供給ポンプ３３が起動されるとともに給気量調整バルブ３４が開かれ、外気が冷却空気供給管３２から吸気されて給水流路４を経て冷却コイル３に供給され、冷却コイル３が空冷される。冷却空気の供給量は、給気量調整バルブ３４の開度を調整すること、もしくは冷却空気供給ポンプ３３の回転数を調整によって適宜設定される。
【００６１】
一方、ステップＳ２２が否定判定であれば、ステップＳ２４に移行し、冷却水供給手段が選択される。これにより、冷却水補給ポンプ１０が起動されるとともに給水量調整バルブ１１が開かれ、冷却水が冷却水供給タンク９から冷却水補給管８と給水流路４を経て冷却コイル３に供給され、冷却コイル３が水冷される。
【００６２】
この「空冷選択制御Ｂ」によれば、原子炉格納容器２の内部発熱量Ｑが小さく、冷却水の代わりに冷却空気を冷却コイル３に供給しても原子炉格納容器２の内部温度を冷却可能と判断できる場合には、冷却水に代わって空気を冷却コイル３に供給して冷却を行わせることにより、貯留量に限りのある冷却水の消費を少なくして冷却水を節約し、冷却水供給タンク９の冷却水が枯渇するまでの時間を引き延ばすことができる。
【００６３】
以上のように、本発明の各実施形態に係る原子炉格納容器内部冷却システム１，３１によれば、貯留量に限りのある冷却水を効率良く用いて、可能な限り長い時間に亘り、原子炉格納容器２の内部冷却を続行することができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば冷却コイル３とＣＣＷＳ６の構成や位置関係、さらに他の部材との配置関係等は、上記実施形態のものと異なるものであってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１，３１  原子炉格納容器内部冷却システム
２  原子炉格納容器
３  冷却コイル（熱交換手段）
８  冷却水補給管（冷却水供給手段）
９  冷却水供給タンク（冷却水供給手段）
１０  冷却水補給ポンプ（冷却水供給手段）
１１  給水量調整バルブ（冷却水供給手段）
１２  冷却水排出バルブ
１３  給水流量検知部
１４  給水圧力検知部
１５  排水流量検知部
１６  排水圧力検知部
１８  内部温度検知部
１９  内部圧力検知部
２１  制御装置（制御手段）
３２  冷却空気供給管（冷却空気供給手段）
３３  冷却空気供給ポンプ（冷却空気供給手段）
３４  給気量調整バルブ（冷却空気供給手段）
Ａ  温度サンプリング制御
Ｂ  空冷選択制御
Ｆ１，Ｆ２  冷却水の流量
Ｐ１，Ｐ２  冷却水の圧力
Ｐｃ  原子炉格納容器の内部圧力
Ｐｃｖ  原子炉格納容器の内部圧力の規定値
Ｔｃ  原子炉格納容器の内部温度
Ｔｃｖ  原子炉格納容器の内部温度の規定値
Ｔｃ１，Ｔｃ２  原子炉格納容器内部のサンプリング温度
Δｔ  サンプリング温度の測定間隔
Ｑ  原子炉格納容器の内部発熱量
Ｍ  原子炉格納容器の内部熱容量
【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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