(57)【要約】【課題】流体が液槽に貯留された液面に向けて勢いよく流れても、液面に発生するスロッシングを抑制して、液面や貯留された液体の流動安定化を図る。【解決手段】液体Ｗが貯留される液槽３１と、上方から該液槽に貯留された液体の液面Ｗａに向けて流体を流通させる流通管３３と、前記液面よりも上方において前記流通管内の流体を前記液面に沿う方向に放出する流体放出手段３４と、を備える液体貯留設備３を提供する。さらに、前記流体放出手段が、前記液面の上方において前記流通管の内部を前記液槽内に連通させるように前記流通管に設けられた流体放出部４１と、該流体放出部による前記流通管の内外の連通を遮る第一位置４２Ａと、前記流通管の内外を連通させる第二位置との間で移動可能に設けられた蓋体４２とを備える液体貯留設備を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が貯留される液槽と、
上方から該液槽に貯留された液体の液面に向けて流体を流通させる流通管と、
前記液面よりも上方において前記流通管内の流体を前記液面に沿う方向に放出する流体放出手段と、を備えることを特徴とする液体貯留設備。
【請求項２】
前記流体放出手段が、
前記液面の上方において前記流通管の内部を前記液槽内に連通させるように前記流通管に設けられた流体放出部と、
該流体放出部による前記流通管の内外の連通を遮る第一位置と、前記流通管の内外を連通させる第二位置との間で移動可能に設けられた蓋体と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体貯留設備。
【請求項３】
前記流体放出手段が、
前記液槽内のうち前記液面の上方の圧力及び前記液槽外の圧力を検出する圧力計と、
該圧力計において前記液槽の内外の圧力の差が所定値以下であると検出されたときに、前記蓋体が前記第一位置に配されるように、また、前記圧力計において前記液槽外の圧力が前記液槽内のうち前記液面の上方の圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差が前記所定値よりも高いと検出されたときに、前記蓋体が前記第二位置に配されるように、前記蓋体の移動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の液体貯留設備。
【請求項４】
前記流体放出手段が、
前記流通管内において前記液面に向けて流れる流体の流量を検出する流量計と、
該流量計において検出された流量が前記所定値以下のときに前記蓋体が前記第一位置に配されるように、また、前記流量計において検出された流量が前記所定値よりも大きいときに前記蓋体が前記第二位置に配されるように、前記蓋体の移動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の液体貯留設備。
【請求項５】
前記流体放出手段が、前記蓋体を前記第一位置に付勢する付勢手段を備え、
前記流通管内の圧力が前記液槽内のうち前記液面の上方の圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差が所定値よりも高いときに、前記蓋体が前記付勢手段の付勢力に抗って前記第二位置に移動させられることを特徴とする請求項２に記載の液体貯留設備。
【請求項６】
前記液面を前記流通管の近傍領域と、前記流通管から離れた離間領域とに区画する仕切部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液体貯留設備。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液体貯留設備と、
原子炉を格納する原子炉格納容器と、
該原子炉格納容器内の下部に配された前記液槽の底部に設けられるサンプと、
該サンプに設けられるデブリ濾過体と、
前記サンプから前記液槽に貯留された液体を吸い込んで前記原子炉格納容器内の上部に吐出するポンプユニットと、を備え、
前記原子炉格納容器のうち前記原子炉を配した原子炉格納室と、該原子炉格納室の下側に配された前記液槽とが、前記流通管によって連通されていることを特徴とする原子炉格納構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体貯留設備及びこれを備える原子炉格納構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）においては、一次冷却材（軽水）が沸騰しないように加圧されており、この一次冷却材を原子炉の核分裂反応によって生じた熱エネルギーで加熱し、高温となった一次冷却材を蒸気発生器に送って二次冷却材（軽水）を沸騰させ、高温・高圧の蒸気によりタービン発電機を回して発電している。
【０００３】
このような加圧水型原子炉においては、一次冷却材の喪失事故発生時に、原子炉が過熱状態になるのを防止するため、以下のような保安構造が採用されている。
保安構造は、例えば特許文献１のように、原子炉を格納した原子炉格納容器の下部に配され、非常用冷却水（液体）を貯留したサンププール（液槽）からなる液体貯留設備と、サンププールの底部に設けられるサンプと、サンプから非常用冷却水を吸い込んで原子炉格納容器内の上部に吐出するポンプユニットとを備えている。
【０００４】
このように構成される保安構造により、前述した喪失事故発生時には、非常用冷却水が原子炉格納容器内の上部に吐出され、原子炉が冷却されることになる。また、原子炉格納容器内の上部に吐出された非常用冷却水は、原子炉格納容器内の下部に流れてサンププールに再流入する。すなわち、この保安構造では、非常用冷却水が循環するように構成されている。
なお、液体を貯留する液体貯留設備には、上述したサンププールの他にも、例えば、石油（液体）を貯留する石油タンク（液槽）や、水（液体）を貯留する貯水槽（液槽）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７１１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したような液体貯留設備では、上方から液槽に貯留された液体の液面に向けて、流体が勢いよく流れることがある。この場合には、液面に大きなうねりや揺れ（スロッシング）が発生する。従来では、このスロッシングに基づく液面や液槽に貯留された液体の流動不安定が問題視されている。
【０００７】
例えば、加圧水型原子炉では、一次冷却材の喪失事故発生時に、高圧の一次冷却材が噴出するため、原子炉格納容器内の上部における気体が高圧となる。このため、高圧気体（流体）がサンププールの液面に向けて勢いよく流れ、サンププールの液面にスロッシングが発生する。また、一次冷却材の喪失事故発生時には、一次冷却材を流通させる原子炉の配管部分が破断するため、断熱材片や金属片等のデブリが生じてサンププールに流入する。
このデブリがポンプユニットに備える再循環ポンプに混入しないように、サンプにはサンプスクリーン等のデブリ濾過体が設けられているが、前述したように、サンププールにおいて非常用冷却水やその液面に大きな流動不安定が生じると、デブリ濾過体に多量のデブリが付着しやすくなる。この場合、再循環ポンプの負荷が増大したり、循環効率が低下したりする虞がある。
【０００８】
また、液体貯留設備が石油タンクである場合、貯留された石油の油面（液面）に向けて高圧ガス（流体）が勢いよく流れることがあり、これによって油面にスロッシングが発生して石油が石油タンクから溢れ出す虞がある。
さらに、液体貯留設備が貯水槽である場合、貯留された水の液面に向けて水（流体）が大量に流れ込む際に、液面にスロッシングが発生して水が貯水槽から溢れ出す虞がある。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、流体が液槽の液面に向けて勢いよく流れてもスロッシングを抑制することが可能な液体貯留設備（及びこれを備える原子炉格納構造）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】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明の液体貯留設備は、液体が貯留される液槽と、上方から該液槽に貯留された液体の液面に向けて流体を流通させる流通管と、前記液面よりも上方において前記流通管内の流体を前記液面に沿う方向に放出する流体放出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記液体貯留設備によれば、流通管内を流通する流体が液面に向けて勢いよく流れる際に、流体放出手段によって、液面の上方において流通管内の流体が液面に沿う方向に放出されるため、液面に向けて流れる流体の勢いを弱めることができる。
したがって、液面に向けて流れる流体によって液面に生じるスロッシングを抑制することができる。言い換えれば、液面に向けて流れる流体によって液面に生じるうねりや揺れを小さくして、液面や液槽に貯留された液体の流動安定化を図ることができる。
【００１２】
そして、前記液体貯留設備においては、前記流体放出手段が、前記液面の上方において前記流通管の内部を前記液槽内に連通させるように前記流通管に設けられた流体放出部と、該流体放出部による前記流通管の内外の連通を遮る第一位置と、前記流通管の内外を連通させる第二位置との間で移動可能に設けられた蓋体と、を備えるとよい。
【００１３】
この液体貯留設備によれば、蓋体を第二位置に配して、液槽内のうち液面上の空間（液面上空間）に連通させることで、前述したように、流通管内の流体が液面に向けて勢いよく流れる際には、流通管内の流体を流体放出部から液面に沿う方向に放出して、液面に向けて流れる流体の勢いを弱めることができる。
さらに、この液体貯留設備によれば、液槽に貯留されている液体が気化（蒸発あるいは揮発）し易い場合であっても、蓋体を第一位置に配して、流通管内部と液槽内の液面上空間との連通を遮ることで、液槽に貯留された液体が気化して、流体放出部から流通管の内部を通じて液槽外に逃げることを防ぐことが可能となる。
【００１４】
さらに、前記液体貯留設備においては、前記流体放出手段が、前記液槽内のうち前記液面の上方の圧力及び前記液槽外の圧力を検出する圧力計と、該圧力計において前記液槽の内外の圧力の差が所定値以下であると検出されたときに、前記蓋体が前記第一位置に配されるように、また、前記圧力計において前記液槽外の圧力が前記液槽内のうち前記液面の上方の圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差が前記所定値よりも高いと検出されたときに、前記蓋体が前記第二位置に配されるように、前記蓋体の移動を制御する制御部と、を備えるとよい。
なお、前記圧力差の所定値は、許容できるスロッシングの大きさの上限値に対応する前記圧力差の上限値である。これは、液槽外の圧力が液槽内の圧力よりも高い場合に、これらの圧力差が、液槽外から流通管を通って液槽内の液面に向けて流れる流体の流量の大きさや、液面に生じるスロッシングの大きさに比例していることに起因する。
【００１５】
そして、この液体貯留設備によれば、液槽外の圧力が液槽内の液面上空間の圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差が所定値よりも高いことで、流通管内の流体が液面に向けて勢いよく流れる際には、制御部によって蓋体を確実に第二位置に配することができる。したがって、前述したように、液面に向けて流れる流体の勢いを弱めて、液面に発生するスロッシングを確実に抑制することができる。
一方、液槽の内外の圧力差が所定値以下であることで、流通管内の流体が液面に向けて流れていない場合、あるいは、流通管内において液面に向けて流れる流体の勢いが弱い場合には、制御部によって蓋体を確実に第一位置に配することができる。したがって、前述したように、液槽に貯留された液体が気化し易い場合でも、液槽に貯留された液体が気化して液槽外に逃げることを確実に防止できる。
【００１６】
また、前記液体貯留設備においては、前記流体放出手段が、前記流通管内において前記液面に向けて流れる流体の流量を検出する流量計と、該流量計において検出された流量が前記所定値以下のときに前記蓋体が前記第一位置に配されるように、また、前記流量計において検出された流量が前記所定値よりも大きいときに前記蓋体が前記第二位置に配されるように、前記蓋体の移動を制御する制御部と、を備えていてもよい。
なお、前記流量の所定値は、許容できるスロッシングの大きさの上限値に対応する前記流量の上限値である。これは、前記流量の大きさが液面に生じるスロッシングの大きさに比例していることに起因する。
【００１７】
この液体貯留設備によれば、流通管内の流体が液面に向けて勢いよく流れる際、すなわち、流体の流量が所定値よりも大きいときには、制御部によって蓋体を確実に第二位置に配することができる。したがって、前述したように、液面に向けて流れる流体の勢いを弱めて、液面に発生するスロッシングを確実に抑制することができる。
一方、流通管内の流体が液面に向けて流れていない場合、あるいは、流通管内において液面に向けて流れる流体の勢いが弱い場合、すなわち、流体の流量が所定値以下である場合には、制御部によって蓋体を確実に第一位置に配することができる。したがって、前述したように、液槽に貯留された液体が気化し易い場合でも、液槽に貯留された液体が気化して液槽外に逃げることを確実に防止できる。
【００１８】
さらに、前記液体貯留設備においては、前記流体放出手段が、前記蓋体を前記第一位置に付勢する付勢手段を備え、前記流通管内の圧力が前記液槽内のうち前記液面の上方の圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差が所定値よりも高いときに、前記蓋体が前記付勢手段の付勢力に抗って前記第二位置に移動させられるようにしてもよい。
なお、前記圧力差の所定値は、許容可能なスロッシングの大きさの上限値に対応する前記圧力差の上限値である。これは、流通管内の圧力が液槽内の液面上空間の圧力よりも高い場合に、これらの圧力差が、流通管内において液槽内の液面に向けて流れる流体の流量の大きさや、液面に生じるスロッシングの大きさに比例していることに起因する。
【００１９】
そして、この液体貯留設備によれば、流通管内の流体が液面に向けて勢いよく流れる際には、流通管内と液槽内の液面上空間との圧力差が所定値よりも高くなって、蓋体を確実に第二位置に配することができる。したがって、前述したように、液面に向けて流れる流体の勢いを弱めて、液面に発生するスロッシングを確実に抑制することができる。
また、流通管内の流体が液面に向けて流れない場合、あるいは、流通管内において液面に向けて流れる流体の勢いが弱い場合には、流通管内と液槽内の液面上空間との圧力差が所定値以下となり、付勢手段の付勢力によって蓋体を確実に第一位置に配することができる。したがって、前述したように、液槽に貯留された液体が気化し易い場合でも、液槽に貯留された液体が気化して液槽外に逃げることを確実に防止できる。
【００２０】
また、前記液体貯留設備は、を前記液面を前記流通管の近傍領域と、前記流通管から離れた離間領域とに区画する仕切部材を備えると、さらによい。
【００２１】
この構成では、流体放出手段によって勢いが弱められた流体の流れが液面に到達することで、液面のうち流通管の近傍領域にスロッシング（液面の揺れやうねり）が発生したとしても、このスロッシングは仕切部材によって遮断されて離間領域には伝播しない。すなわち、液面全体にスロッシングが発生することを防止して、液面や液槽に貯留された液体の流動安定化をさらに図ることができる。
【００２２】
そして、本発明の原子炉格納構造は、前記液体貯留設備と、原子炉を格納する原子炉格納容器と、該原子炉格納容器内の下部に配された前記液槽の底部に設けられるサンプと、該サンプに設けられるデブリ濾過体と、前記サンプから前記液槽に貯留された液体を吸い込んで前記原子炉格納容器内の上部に吐出するポンプユニットと、を備え、前記原子炉格納容器のうち前記原子炉を配した原子炉格納室と、該原子炉格納室の下側に配された前記液槽とが、前記流通管によって連通されていることを特徴とする。
【００２３】
上記原子炉格納構造では、一次冷却材の喪失事故発生時に、ポンプユニットによって液槽に貯留された液体が原子炉格納容器内の上部に吐出されることで、原子炉格納室に配された原子炉を冷却することができる。また、原子炉格納容器内の上部から吐出された液体は、原子炉格納容器の下部に流れ、流通管を通じて液槽に再流入する。すなわち、液槽に貯留された液体は非常用冷却水として循環することになる。また、一次冷却材の喪失事故発生時には、断熱材片や金属片等のデブリも流通管を通じて液槽に流入する。
【００２４】
さらに、一次冷却材の喪失事故発生時には、原子炉格納室における気体の圧力が、液槽内のうち液面よりも上方の空間（液面上空間）における気体の圧力よりも高くなる。このため、原子炉格納室の高圧気体が、流通管を通して液槽内の液面に向けて勢いよく流れることになる。
ただし、この際には、液体貯留設備に備える流体放出手段によって、流通管内の高圧気体が液面の上方において液面に沿う方向に放出されるため、液面に向かう高圧気体の流れの勢いを弱めて、液面に発生するスロッシングを抑制することができる。すなわち、液面や液槽に貯留された液体の流動安定化を図ることが可能となる。その結果、液槽に流入したデブリがデブリ濾過体に多量に付着することを防いで、ポンプユニットに備える再循環ポンプの負荷の増大や、液体の循環効率の低下を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流体が流通管を通して液槽に貯留された液体の液面に向けて勢いよく流れても、液面に発生するスロッシングを抑制し、液面や液槽に貯留された液体の流動安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る原子炉格納構造の概略構成図である。
【図２】図１に示す原子炉格納構造のうち液体貯留設備の要部を示す断面図である。
【図３】図１，２に示す液体貯留設備を構成する流通管及び蓋体を示す側面図である。
【図４】図１，２に示す液体貯留設備において、蓋体が第二位置に配された状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る液体貯留設備の要部を示す断面図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る液体貯留設備の要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係る液体貯留設備の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔第一実施形態〕
以下、図１〜４を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る原子炉格納構造１は、原子炉５を格納する原子炉格納容器２と、非常用冷却水（液体）Ｗを貯留する液体貯留設備３と、非常用冷却水Ｗを原子炉格納容器２内の上部に供給するポンプユニット４とを備えている。
原子炉格納容器２内の空間は、区画壁部３２によって上部側の空間と下部側の空間とに区画されている。上部側の空間は原子炉５を格納する原子炉格納室１１となっている。一方、下部側の空間には、非常用冷却水Ｗを貯留した液体貯留設備３のサンププール（液槽）３１が設けられている。なお、図示例では、サンププール３１が、原子炉格納容器２の下部側の空間全体によって構成されているが、例えば下部側の空間の一部によって構成されてもよい。
【００２８】
サンププール３１の底部３１ａには、再循環サンプ（サンプ）１２が設けられており、サンププール３１側に開口している。さらに、再循環サンプ１２の開口部には、サンプスクリーン（デブリ濾過体）１３が設けられている。このサンプスクリーン１３は、サンププール３１から再循環サンプ１２に非常用冷却水Ｗのみを流入させ、デブリを再循環サンプ１２に入り込ませないように捕捉する機能を有している。
【００２９】
ポンプユニット４は、再循環ポンプ１４と、再循環ポンプ１４を再循環サンプ１２に接続する吸込側配管１５、及び、再循環ポンプ１４を原子炉格納室１１に接続する吐出側配管１６を備えている。吐出側配管１６は、原子炉格納室１１内まで延びており、原子炉格納室１１内に位置するスプレイノズル１６ａを有している。スプレイノズル１６ａは、原子炉５やその配管部分５ａよりも上方に位置している。
このように構成されるポンプユニット４では、再循環ポンプ１４が作動することで、再循環サンプ１２から非常用冷却水Ｗを吸い込んでスプレイノズル１６ａから原子炉格納室１１内に吐出させることができる。
【００３０】
液体貯留設備３は、図１，２に示すように、前述したサンププール３１及び区画壁部３２の他、流通管３３及び流体放出手段３４を備えて構成されている。
サンププール３１は、前述したポンプユニット４により原子炉格納室１１内に吐出するための非常用冷却水Ｗを貯留しておく役割の他、原子炉５内の燃料（不図示）を交換する際に、燃料を非常用冷却水Ｗに沈めて冷却する役割も果たす。
区画壁部３２は、サンププール３１の上部開口を塞ぐものであり、サンププール３１に貯留された非常用冷却水Ｗの液面Ｗａよりも上方に間隔をあけた位置に配されている。このように区画壁部３２が配されることで、サンププール３１には、貯留された非常用冷却水Ｗの液面Ｗａと区画壁部３２との間に空間（液面上空間３５）が画成されている。
【００３１】
流通管３３は、区画壁部３２に設けられて、原子炉格納室１１とサンププール３１とを連通させている。この流通管３３は、区画壁部３２からサンププール３１に入り込むように下方に延びている。流通管３３の延在方向の先端（下端）は、貯留された非常用冷却水Ｗの液面Ｗａよりも下方に位置している。ただし、流通管３３の延在方向の先端は、サンププール３１の底部３１ａには到達していない。このように設けられる流通管３３は、上方からサンププール３１に貯留された非常用冷却水Ｗの液面Ｗａに向けて流体（非常用冷却水Ｗや気体）を流通させる役割を果たす。
【００３２】
また、本実施形態の流通管３３は、再循環サンプ１２やサンプスクリーン１３に対して液面Ｗａに沿う方向にずれた位置に配されており、流通管３３の下端から流出した流体の流れが、再循環サンプ１２やサンプスクリーン１３に直接到達しないようになっている。
なお、図示例では、原子炉格納室１１とサンププール３１とが上記流通管３３のみによって連通されているが、これに限ることはない。原子炉格納室１１とサンププール３１とは、例えば、サンププール３１内の液面上空間３５における気体の圧力が原子炉格納室１１における気体の圧力よりも高くなった際に、液面Ｗａ上の高圧気体を原子炉格納室１１側に抜くベント管によって連通されていてもよい。
【００３３】
流体放出手段３４は、流通管３３内の流体（非常用冷却水Ｗや気体）を、液面Ｗａよりも上方（液面上空間３５）において液面Ｗａに沿う方向に放出するものであり、放出孔（流体放出部）４１、蓋体４２、圧力計４３及び制御部４４を備えている。
放出孔４１は、図２〜４に示すように、流通管３３の周壁部を貫通して形成されるものであり、液面Ｗａよりも上方に位置している。すなわち、放出孔４１は、液面Ｗａの上方において流通管３３の内部をサンププール３１内の液面上空間３５に連通させている。
【００３４】
蓋体４２は、放出孔４１を流通管３３の外周面側から塞ぐ第一位置４２Ａと、第一位置４２Ａから退避して流通管３３の内部をサンププール３１内の液面上空間３５に連通させる第二位置４２Ｂとの間で移動可能となるように、流通管３３の外周面に設けられている。この蓋体４２は、例えば図３に示すように、流通管３３の径方向に延びる軸線を中心に回動可能となるように流通管３３に取り付けられてもよいが、例えば流通管３３の径方向に直交する軸線を中心に回動可能となるように流通管３３に取り付けられてもよい（図６参照）。
【００３５】
圧力計４３は、原子炉格納室１１（液槽外）における気体や非常用冷却水Ｗ（流体）の圧力を検出する外側圧力センサ４３Ａ、及び、液面上空間３５（液槽内）における気体（流体）の圧力を検出する内側圧力センサ４３Ｂを備えている。また、圧力計４３は、これら二つの圧力センサ４３Ａ，４３Ｂの検出結果に基づいて、原子炉格納室１１及び液面上空間３５の圧力の差を検出できるように構成されている。
【００３６】
制御部４４は、圧力計４３において検出された圧力や圧力差に基づいて、蓋体４２の移動を制御するものである。
制御部４４では、圧力計４３において原子炉格納室１１及び液面上空間３５の圧力差が所定値以下であると検出されたときに、蓋体４２が第一位置４２Ａに配されるように、蓋体４２の移動を制御する。また、制御部４４では、圧力計４３において原子炉格納室１１の圧力が液面上空間３５の圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差が所定値よりも高いと検出されたときに、蓋体４２が第二位置４２Ｂに配されるように、蓋体４２の移動を制御する。
なお、このような蓋体４２の移動制御は、流通管３３と蓋体４２との間に蓋体４２を駆動するアクチュエータ（不図示）を設け、制御部４４からの信号に応じてアクチュエータが蓋体４２を第一位置４２Ａと第二位置４２Ｂとの間で移動させることで行われる。
【００３７】
また、前述した圧力計４３において検出される圧力差の所定値は、本実施形態の原子炉格納構造１において許容可能なスロッシングの大きさの上限値に対応する圧力差の上限値である。これは、原子炉格納室１１の圧力が液面上空間３５の圧力よりも高い場合に、これらの圧力差が、原子炉格納室１１から流通管３３を通ってサンププール３１内の液面Ｗａに向けて流れる高圧気体や非常用冷却水Ｗ（流体）の流量の大きさや、高圧気体や非常用冷却水Ｗが液面Ｗａに到達することで液面Ｗａに生じるスロッシングの大きさに比例していることに起因する。
なお、本実施形態の原子炉格納構造１においてスロッシングの発生自体を許容できない場合には、前述した圧力差の所定値が「０」に設定されていればよい。
【００３８】
以上のように構成される原子炉格納構造１において、原子炉格納室１１と液面上空間３５との圧力差が所定値以下となっていることで、流通管３３内において気体や非常用冷却水Ｗが液面Ｗａに向けて流れていない場合、あるいは、液面Ｗａに向けて流れる気体や非常用冷却水Ｗの勢いが弱い場合には、制御部４４が、圧力計４３の検出結果に基づいて、蓋体４２が第一位置４２Ａに配されるように蓋体４２の移動を制御している。すなわち、この状態においては、蓋体４２が放出孔４１を塞いでいる、言い換えれば、流通管３３と液面上空間３５との連通が蓋体４２によって遮られている。
【００３９】
このように放出孔４１が塞がれている状態では、サンププール３１内の非常用冷却水Ｗに原子炉５内の燃料が沈められる等して、貯留された非常用冷却水Ｗが蒸発（気化）し易い状態であっても、蒸発した非常用冷却水Ｗがサンププール３１の外側に逃げることを抑制し、サンププール３１に貯留された非常用冷却水Ｗの水位が低下することを抑えることができる。
すなわち、放出孔４１が塞がれている状態では、貯留された非常用冷却水Ｗが蒸発して、放出孔４１から流通管３３の内部を通じてサンププール３１の外側に逃げることを防止できる。さらに、本実施形態では、流通管３３の下端が液面Ｗａよりも下方に位置しているため、非常用冷却水Ｗの液面Ｗａのうち流通管３３によって囲まれた領域において蒸発した非常用冷却水Ｗだけが、サンププール３１の外側に逃げることになる。したがって、蒸発によってサンププール３１の外側に逃げる非常用冷却水Ｗの量を最小限に抑えることができる。
【００４０】
また、この原子炉格納構造１において、原子炉５の配管部分５ａに破断が起きるような一次冷却材の喪失事故が生じると、再循環ポンプ１４が作動する。これによって、サンププール３１に貯留された非常用冷却水Ｗが、再循環サンプ１２から吸い込まれ、スプレイノズル１６ａから原子炉格納室１１内に吐出される。このようにして非常用冷却水Ｗが原子炉５に供給され、原子炉５を冷却することができる。
【００４１】
そして、原子炉５を冷却した非常用冷却水Ｗは、区画壁部３２上まで落下するように流れ、流通管３３を流通してサンププール３１に再流入する。すなわち、サンププール３１に貯留された非常用冷却水Ｗは再循環することになる。また、一次冷却材の喪失事故発生時には、原子炉５の配管部分５ａの破断によって生じる断熱材片や金属片等のデブリもサンププール３１に流入する。
【００４２】
さらに、一次冷却材の喪失事故発生時には、高圧の一次冷却材が噴出するため、原子炉格納室１１における気体の圧力が、液面上空間３５における気体の圧力よりも高くなる。これにより、原子炉格納室１１の高圧気体が、図２，４において矢印ａで示すように、流通管３３を通してサンププール３１の液面に向けて勢いよく流れることになる。
ただし、この際には流体放出手段３４によって、流通管３３内の高圧気体が液面Ｗａの上方において液面Ｗａに沿う方向に放出されるため、液面Ｗａに向かう高圧気体の流れを弱めることができる。
【００４３】
具体的に説明すれば、一次冷却材の喪失事故発生時には、圧力計４３において原子炉格納室１１の圧力が液面上空間３５の圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差が所定値よりも高いと検出されるため、制御部４４が、圧力計４３の検出結果に基づいて蓋体４２を第一位置４２Ａから第二位置４２Ｂに移動させる。これにより、流通管３３の内部とサンププール３１内の液面上空間３５とが図４に示すように連通し、流通管３３を流通する高圧気体が、図４において矢印ｂで示すように、流通管３３内から液面上空間３５に向けて、液面Ｗａに沿う方向に放出されることになる。以上により、流通管３３において液面Ｗａに向けて流れる高圧気体の勢いを弱めることができる。
なお、高圧気体が液面上空間３５に流れ込むことで、液面上空間３５における気体の圧力が原子炉格納室１１における気体の圧力よりも高くなった際には、制御部４４によって蓋体４２が第一位置４２Ａに配されることになるが、この場合には、例えば前述したベント管等を利用して液面上空間３５の気体を原子炉格納室１１側に抜けばよい。
【００４４】
また、本実施形態の構成では、図２に示すように、外側圧力センサ４３Ａが区画壁部３２の近傍（原子炉格納室１１の下部）に配されているため、例えば、原子炉格納室１１の区画壁部３２上に非常用冷却水Ｗが溜まってしまうことで、非常用冷却水Ｗが流通管３３を通して液面Ｗａに向けて勢いよく流れる場合でも、この勢いを弱めることできる。
すなわち、区画壁部３２上に非常用冷却水Ｗが溜まってしまい、外側圧力センサ４３Ａが水没した場合には、外側圧力センサ４３Ａにおいて検出される非常用冷却水Ｗの圧力が、内側圧力センサ４３Ｂにおいて検出される気体の圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差は所定値よりも高くなる。したがって、前述した高圧気体の場合と同様に、蓋体４２が第二位置４２Ｂに配されて、流通管３３内を流れる非常用冷却水Ｗが液面Ｗａの上方において液面Ｗａに沿う方向に放出されるため、液面Ｗａに向かう高圧気体の流れを弱めることができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の原子炉格納構造１及びこれに備える液体貯留設備３によれば、原子炉格納室１１の高圧気体や非常用冷却水Ｗが流通管３３を通して液面Ｗａに向けて勢いよく流れても、流体放出手段３４によってこの勢いを弱めることができるため、高圧気体や非常用冷却水Ｗが液面Ｗａに到達した際に液面Ｗａに生じるスロッシングを抑制することができる。すなわち、液面Ｗａに生じるうねりや揺れを小さくして、液面Ｗａやサンププール３１内の非常用冷却水Ｗの流動安定化を図ることができる。その結果、サンププール３１内に流入したデブリがサンプスクリーン１３に多量に付着することを防いで、再循環ポンプ１４の負荷の増大や、非常用冷却水Ｗの循環効率の低下を抑えることができる。
【００４６】
〔第二実施形態〕
次に、図５を参照して本発明の第二実施形態について説明する。
この実施形態の原子炉格納構造は、第一実施形態の原子炉格納構造１と比較して、流体放出手段３４の構成のみが異なっており、その他の構成については第一実施形態と同様である。本実施形態では、第一実施形態と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００４７】
図５に示すように、本実施形態の流体放出手段３４は、第一実施形態と同様の放出孔４１及び蓋体４２を備えると共に、流通管３３内において液面Ｗａに向けて流れる気体や非常用冷却水Ｗ（流体）の流量を検出する流量計４５と、この流量計４５の検出結果に基づいて蓋体４２の移動を制御する制御部４６とを備えている。
そして、制御部４６では、流量計４５において検出された流量が所定値以下のときに、蓋体４２が第一位置４２Ａに配されるように、蓋体４２の移動を制御する。また、制御部４６では、流量計４５において検出された流量が所定値よりも大きいときに、蓋体４２が第二位置４２Ｂに配されるように、蓋体４２の移動を制御する。
【００４８】
なお、流量計４５において検出される流量の所定値は、本実施形態の原子炉格納構造において許容可能なスロッシングの大きさの上限値に対応する流量の上限値である。これは、原子炉格納室１１から流通管３３を通ってサンププール３１内の液面Ｗａに向けて流れる高圧気体や非常用冷却水Ｗ（流体）の流量の大きさが、気体や非常用冷却水Ｗの液面Ｗａへの到達によって液面Ｗａに生じるスロッシングの大きさに比例していることに起因する。
【００４９】
以上のように構成される原子炉格納構造では、流通管３３内において気体や非常用冷却水Ｗが液面Ｗａに向けて流れていない場合、あるいは、液面Ｗａに向けて流れる気体や非常用冷却水Ｗの勢いが弱い場合、すなわち、液面Ｗａに向けて流れる気体や非常用冷却水Ｗの流量が所定値以下である場合に、制御部４６が、流量計４５の検出結果に基づいて、蓋体４２が第一位置４２Ａに配されるように蓋体４２の移動を制御して、蓋体４２が放出孔４１を塞ぐ。
この状態では、第一実施形態の場合と同様に、貯留された非常用冷却水Ｗが蒸発し易い状態であっても、蒸発した非常用冷却水Ｗがサンププール３１の外側に逃げることを抑制し、サンププール３１に貯留された非常用冷却水Ｗの水位が低下することを抑えることができる。
【００５０】
一方、この原子炉格納構造において一次冷却材の喪失事故が発生した場合には、第一実施形態の場合と同様に、高圧の一次冷却材が噴出することで、原子炉格納室１１の高圧気体が、流通管３３を通してサンププール３１の液面Ｗａに向けて勢いよく流れる。この際には、流量計４５によって流通管３３を流れる高圧気体の流量が所定値よりも高いと検出されるため、制御部４６が、流量計４５の検出結果に基づいて蓋体４２を第一位置４２Ａから第二位置４２Ｂに移動させる。これにより、流通管３３を流通する高圧気体が、流通管３３内から液面上空間３５に向けて、液面Ｗａに沿う方向に放出され、流通管３３において液面Ｗａに向けて流れる高圧気体の勢いを弱めることができる（図４参照）。
なお、本実施形態の構成では、非常用冷却水Ｗが流通管３３を通して液面Ｗａに向けて勢いよく流れる場合でも、前述した高圧気体のときと同様に、非常用冷却水Ｗの勢いを弱めることもできる。
以上のように、本実施形態の原子炉格納構造及びこれに備える液体貯留設備３によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００５１】
〔第三実施形態〕
次に、図６を参照して本発明の第三実施形態について説明する。
この実施形態の原子炉格納構造は、第一実施形態の原子炉格納構造１と比較して、流体放出手段３４の構成のみが異なっており、その他の構成については第一実施形態と同様である。本実施形態では、第一実施形態と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００５２】
図６に示すように、本実施形態の流体放出手段３４は、第一実施形態と同様の放出孔４１及び蓋体４２を備えると共に、蓋体４２を第一位置４２Ａに付勢する付勢手段（不図示）も備えている。なお、図６に示す蓋体４２は、流通管３３の径方向に直交する軸線を中心に回動可能となるように、流通管３３の外周面のうち放出孔４１の上端側に取り付けられているが、これに限ることはない。
そして、付勢手段は、例えば流通管３３と蓋体４２との間に設けられるバネであり、蓋体４２を流通管３３の外周面に押し付けるように付勢する。
【００５３】
この付勢手段の付勢力は、流通管３３内の圧力が液面上空間３５における圧力よりも高く、かつ、これらの圧力差が所定値よりも高いときに、蓋体４２が第一位置４２Ａから第二位置４２Ｂに移動するように設定されている。
なお、この圧力差の所定値は、本実施形態の原子炉格納構造において許容可能なスロッシングの大きさの上限値に対応する圧力差の上限値である。これは、流通管３３内の圧力が液面上空間３５の圧力よりも高い場合に、これらの圧力差が、流通管３３内において液面Ｗａに向けて流れる気体や非常用冷却水Ｗ（流体）の流量の大きさや、液面Ｗａに生じるスロッシングの大きさに比例していることに起因する。
【００５４】
以上のように構成される原子炉格納構造では、流通管３３内において気体や非常用冷却水Ｗが液面Ｗａに向けて流れていない場合、あるいは、液面Ｗａに向けて流れる気体や非常用冷却水Ｗの勢いが弱い場合に、流通管３３内と液面上空間３５との圧力差が所定値以下となるため、付勢手段の付勢力によって蓋体４２を第一位置４２Ａに配することができる。
したがって、第一実施形態の場合と同様に、貯留された非常用冷却水Ｗが蒸発し易い状態であっても、蒸発した非常用冷却水Ｗがサンププール３１の外側に逃げることを抑制し、サンププール３１に貯留された非常用冷却水Ｗの水位が低下することを抑えることができる。
【００５５】
一方、この原子炉格納構造において一次冷却材の喪失事故が発生した場合には、第一実施形態の場合と同様に、高圧の一次冷却材が噴出して、原子炉格納室１１の高圧気体が、流通管３３を通してサンププール３１の液面Ｗａに向けて勢いよく流れる。この際には、流通管３３内と液面上空間３５との圧力差が所定値よりも高くなり、その結果として、蓋体４２が付勢手段の付勢力に抗って第一位置４２Ａから第二位置４２Ｂに移動させられる。これにより、第一実施形態の場合と同様に、流通管３３を流通する高圧気体が、流通管３３内から液面上空間３５に向けて、液面Ｗａに沿う方向に放出され、流通管３３において液面Ｗａに向けて流れる高圧気体の勢いを弱めることができる（図４参照）。
なお、本実施形態の構成では、非常用冷却水Ｗが流通管３３を通して液面Ｗａに向けて勢いよく流れる場合でも、前述した高圧気体のときと同様に、非常用冷却水Ｗの勢いを弱めることができる。
以上のように、本実施形態の原子炉格納構造及びこれに備える液体貯留設備３によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００５６】
なお、上記第三実施形態において、付勢手段は、流通管３３と蓋体４２との間に設けられるものに限らず、少なくとも蓋体４２を第一位置４２Ａに付勢する機能を有していればよい。したがって、付勢手段は、例えばゴム等の弾性体によって形成された蓋体４２であってもよい。この場合には、蓋体４２が弾性変形することで生じる弾性力（付勢力）によって、蓋体４２自身が流通管３３の外周面に押し付けられるように、蓋体４２を流通管３３に取り付ければよい。
【００５７】
〔第四実施形態〕
次に、図７を参照して本発明の第四実施形態について説明する。
この実施形態の原子炉格納構造は、第一〜第三実施形態の原子炉格納構造と比較して、液体貯留設備３の構成のみが異なっている。本実施形態では、第一〜第三実施形態と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００５８】
図７に示すように、本実施形態の液体貯留設備３は、第一〜第三実施形態と同様のサンププール３１、区画壁部３２、流通管３３及び流体放出手段３４を備えると共に、仕切部材３７をさらに備えている。
仕切部材３７は、流通管３３よりも大きな径寸法の筒状に形成されている。この仕切部材３７は、流通管３３を囲繞するように、また、液面Ｗａを流通管３３の近傍領域Ｗａ１と流通管３３から離れた離間領域Ｗａ２とに区画するように配されている。
【００５９】
より具体的に説明すれば、仕切部材３７の上端は、液面Ｗａよりも上方に位置している。液面Ｗａに対する仕切部材３７の上端の高さ位置は、近傍領域Ｗａ１においてスロッシングが発生しても、非常用冷却水Ｗが仕切部材３７の上端を乗り越えて近傍領域Ｗａ１から離間領域Ｗａ２に漏れ出さないように設定されている。なお、図示例では、仕切部材３７の上端が区画壁部３２に到達していないが、例えば仕切部材３７の上端のうち周方向の一部が区画壁部３２に到達していてもよい。
一方、仕切部材３７の下端は、液面Ｗａよりも下方に位置しているが、サンププール３１の底部３１ａには到達していない。なお、仕切部材３７の下端は、例えば流通管３３の下端よりも上方に位置していてもよいが、図示例のように、流通管３３の下端よりも下方に位置することがより好ましい。
この仕切部材３７は、サンププール３１に固定されている。
【００６０】
以上のように構成される原子炉格納構造では、第一〜第三実施形態の場合と同様に、蓋体４２が第一位置４２Ａに配されている場合、貯留された非常用冷却水Ｗが蒸発し易い状態であっても、蒸発した非常用冷却水Ｗがサンププール３１の外側に逃げることを抑制できる。
また、高圧気体や非常用冷却水Ｗが流通管３３を通して液面Ｗａに向けて勢いよく流れる場合には、蓋体４２が第二位置４２Ｂに配されることで、これら高圧気体や非常用冷却水Ｗの勢いを弱めて、液面Ｗａに生じるスロッシングを抑制することができる。
すなわち、本実施形態の原子炉格納構造及びこれに備える液体貯留設備３では、第一〜第三実施形態と同様の効果を奏する。
【００６１】
さらに、本実施形態の液体貯留設備３では、上述したように流体放出手段３４によって勢いが弱められた高圧気体や非常用冷却水Ｗの流れが液面Ｗａに到達することで、液面Ｗａのうち流通管３３の近傍領域Ｗａ１にスロッシング（液面の揺れやうねり）が発生したとしても、このスロッシングは仕切部材３７によって遮断されて離間領域Ｗａ２には伝播しない。すなわち、液面Ｗａ全体にスロッシングが発生することを防止して、液面Ｗａやサンププール３１に貯留された非常用冷却水Ｗの流動安定化をさらに図ることが可能である。
【００６２】
なお。上記第四実施形態において、仕切部材３７は、流通管３３を囲繞する筒状に形成されることに限らず、少なくとも液面Ｗａを流通管３３の近傍領域Ｗａ１と流通管３３から離れた離間領域Ｗａ２とに区画するように形成されていればよい。したがって、仕切部材３７は、例えば板状に形成されてもよい。この場合には、例えば、仕切部材３７の両側部をサンププール３１の内側面に固定することで、液面Ｗａを近傍領域Ｗａ１と離間領域Ｗａ２とに区画してもよい。
【００６３】
以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、サンププール３１は、上記実施形態のように原子炉格納容器２の下部によって構成されることに限らず、例えば原子炉格納容器２と別個に形成されて、原子炉格納容器２の下部に配されてもよい。この場合、区画壁部３２は、原子炉格納容器２に形成されることに限らず、例えばサンププール３１の上部開口に形成されてもよい。
また、上記実施形態では、流通管３３の延在方向の先端が、非常用冷却水Ｗの液面Ｗａよりも下方に位置しているが、貯留された非常用冷却水Ｗの蒸発を考慮する必要がない場合には、例えば液面Ｗａよりも上方に位置していてもよい。
【００６４】
さらに、流通管３３には、放出孔４１が形成されるとしたが、少なくとも液面Ｗａよりも上方において流通管３３の内部をサンププール３１内の液面上空間３５に連通させる流体放出部が設けられていればよい。したがって、流通管３３には、例えば外周面から径方向外側（液面Ｗａに沿う方向）に延びる放出管が、流体放出部として設けられていてもよい。
また、蓋体４２は、上記実施形態のように放出孔４１や放出管の開口を流通管３３の外周面側から塞ぐように設けられることに限らず、少なくとも流体放出部による流通管３３の内外の連通を遮るように設けられればよい。したがって、蓋体４２は、例えば放出管の延在方向の中途部に設けられてもよい。
【００６５】
そして、本発明の液体貯留設備３は、上記実施形態のような原子炉格納構造１に適用されることに限らず、少なくとも液体を貯留する液槽を備える任意の構造に適用することが可能である。すなわち、本発明の液体貯留設備３は、例えば石油（液体）を貯留する石油タンク（液槽）や、水道水等の水（液体）を貯留する貯水槽（液槽）適用することもできる。
【００６６】
なお、本発明の液体貯留設備３を石油タンクに適用した場合には、高圧ガス（流体）が流通管３３内を通って貯留された石油の油面（液面）に向けて勢いよく流れても、流体放出手段３４によって油面に向けて流れる高圧ガスの勢いを弱めて、油面に生じるスロッシングを抑制することができる。したがって、石油が石油タンクから溢れ出すことを防止できる。
また、本発明の液体貯留設備３を貯水槽に適用した場合には、大量の水（流体）が流通管３３内を通って貯留された水の液面に向けて勢いよく流れても、流体放出手段３４によって液面に向けて流れる水の勢いを弱めて、液面に生じるスロッシングを抑制することができる。したがって、水が貯水槽から溢れ出すことを防止できる。
【００６７】
そして、液槽が貯水槽である場合、液体貯留設備３は、貯水槽の上部開口を塞ぐ上記実施形態のような区画壁部３２を備えていなくてもよく、少なくとも貯水槽に加え、上記実施形態と同様の流通管３３及び流体放出手段３４を備えていればよい。
一方、液槽が石油タンクである場合には、揮発性の高い石油が貯留されるため、石油タンクの上部開口には上記実施形態と同様の区画壁部３２が設けられていてもよい。この場合には、流通管３３や放出孔４１の配置を上記実施形態と同様に設定することで、揮発（気化）した石油が石油タンクの外側に逃げることを抑制できる。
【符号の説明】
【００６８】
１…原子炉格納構造、２…原子炉格納容器、３…液体貯留設備、４…ポンプユニット、５…原子炉、１１…原子炉格納室、１２…再循環サンプ（サンプ）、１３…サンプスクリーン（デブリ濾過体）、１４…再循環ポンプ、３１…サンププール（液槽）、３３…流通管、３２…区画壁部、３４…流体放出手段、３５…液面上空間、３７…仕切部材、４１…放出孔（流体放出部）、４２…蓋体、４２Ａ…第一位置、４２Ｂ…第二位置、４３…圧力計、４４，４６…制御部、４５…流量計、Ｗ…非常用冷却水（液体）、Ｗａ…液面、Ｗａ１…近傍領域、Ｗａ２…離間領域
【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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