(57)【要約】【課題】鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器において、格納容器内部の気密性を保持したまま格納容器内部の熱を外部へ放出することにより、原子炉格納容器内並びに格納容器を構成する鋼板及びコンクリートを冷却する。【解決手段】内側鋼板１ａと外側鋼板１ｂとの間にコンクリート２が充填された原子炉格納容器１の冷却装置において、内部に冷却材５が収容された環状容器４の内側外周面４ａと外側外周面４ｂを前記内側鋼板１ａと外側鋼板１ｂにそれぞれ接触させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側鋼板と外側鋼板との間にコンクリートが充填された原子炉格納容器の冷却装置において、
内部に冷却材が収容された環状容器の内側外周面と外側外周面を前記内側鋼板と外側鋼板にそれぞれ接触させたことを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項２】
前記環状容器を原子炉格納容器の周方向及び上下方向に複数配置したことを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項３】
前記環状容器の外側外周面の上端部が内側外周面の上端部よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１又は２記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項４】
前記環状容器に冷却材循環装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項５】
前記外側鋼板に冷却材を散布することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項６】
内側鋼板と外側鋼板との間にコンクリートが充填された原子炉格納容器の冷却装置において、
前記内側鋼板と外側鋼板との間のコンクリート部に設けられた複数の散水・蒸気捕集配管と、各散水・蒸気捕集管に設けられた複数の開口と、各散水・蒸気捕集配管の下部に配管を介して接続されたドレンタンクとを有することを特徴とする原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項７】
前記複数の散水・蒸気捕集配管の代わりに、複数の散水配管と複数の蒸気捕集配管を設けたことを特徴とする請求項６記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【請求項８】
前記散水・蒸気捕集配管、散水配管又は蒸気捕集配管の外面にスタット又はリブを設けたことを特徴とする請求項６又は７記載の原子炉格納容器の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は事故時に原子炉格納容器を冷却するための冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原子力発電所において、事故時に外部への放射性物質の放出を防ぐために、鉄筋コンクリート製の原子炉格納容器が使用されている。このような格納容器として、内面を鋼製ライナで内張りした鉄筋コンクリート構造や内側及び外側にスタッド付き鋼板を配置し、内部にコンクリート部を挟み込んだ鉄筋部を有しない鋼板コンクリート構造か提案されている（特許文献１）。この鋼板コンクリート構造は、内側鋼板と外側鋼板からなる一対の鋼板と、各鋼板の内面に設けられた複数のスタットボルトと、一対の鋼板の間に充填されたコンクリート部から構成される（図２参照）。
【０００３】
このような鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器は、現場で鉄筋部を組立て・建造する必要がないため、工期期間を短縮することができるとともに、内側鋼板が従来の鋼板ライナの代替構造となることで原子炉格納容器内の機密性を確保し、放射性物質の放出を防止する機能を有している。
【０００４】
一方、電源喪失事故等の苛酷事故時において、原子炉の冷却機能が失われたり、原子炉格納容器内に高温の蒸気等が放出されたりすると、原子炉格納容器内が高温となり、最悪の場合、原子炉格納容器の機密性が失われる恐れがある。そのために、従来の原子炉格納容器では、格納容器が高温になるのを防止するために、原子炉格納容器の外周壁に冷却水又は冷却空気を散布して冷却する手段、原子炉格納容器の一部を熱伝導度の高い鋼材等で形成し原子炉格納容器内の熱を外部へ放出する手段（特許文献２）、原子炉格納容器のコンクリート内部に冷却管を配設することにより原子炉格納容器が高温になるのを防止する手段（特許文献３）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３０９２９０号公報
【特許文献２】特開平１１−８４０５６号公報
【特許文献３】特開２００５−１８９０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の鋼板又は鋼製ライナを用いた原子炉格納容器は内側鋼板と外側鋼板の間にコンクリートを充填した構造となっているが、コンクリートは高温状態では内部の水分が蒸散し、強度低下が発生する懸念があり、また、コンクリート自体の熱伝達率が低いため、原子炉格納容器内部が高温となる事故時に内側の鋼製ライナや鋼板が熱により座屈変形し、鋼製ライナや鋼板とコンクリートとの間に空隙が発生する可能性があり、その際、熱伝達性能はさらに悪化する可能性がある。
【０００７】
一方、原子炉格納容器内の熱を外部へ逃がすために、冷却水プールの壁面となる原子炉格納容器の一部を高熱伝導の材料で形成したり（特許文献２）、原子炉格納容器床面のコンクリート部に冷却管を埋設すること（特許文献３）が提案されているが、これらの除熱手段は、原子炉格納容器内の局所的な高温発生部の熱を外部に逃すためのもので、原子炉格納容器を構成する鋼板及びコンクリート自体を冷却する機能は有していない。このように、従来の原子炉格納容器の冷却手段は、局部的なもので、除熱能力も小さく、原子炉格納容器を構成する鋼板及びコンクリートを全体にわたって冷却することは困難であった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、鋼板コンクリート構造の原子炉格納容器において、格納容器内部の気密性を保持したまま格納容器内部の熱を外部へ放出することにより、原子炉格納容器内並びに格納容器を構成する鋼板及びコンクリートを冷却することができる原子炉格納容器の冷却装置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】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置は、内側鋼板と外側鋼板との間にコンクリートが充填された原子炉格納容器の冷却装置において、内部に冷却材が収容された環状容器の内側外周面と外側外周面を前記内側鋼板と外側鋼板にそれぞれ接触させたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置は、内側鋼板と外側鋼板との間にコンクリートが充填された原子炉格納容器の冷却装置において、前記内側鋼板と外側鋼板との間のコンクリート部に設けられた複数の散水・蒸気捕集配管と、各散水・蒸気捕集管に設けられた複数の開口と、各散水・蒸気捕集配管の下部に配管を介して接続されたドレンタンクとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、苛酷事故時等において、原子炉格納容器内部の気密性を保持したまま格納容器内部の熱を外部へ放出することにより、原子炉格納容器内並びに格納容器を構成する鋼板及びコンクリートを効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る冷却装置を備えた原子炉格納容器の模式図。
【図２】第１の実施形態に係る冷却装置の断面図。
【図３】第２の実施形態に係る冷却装置を備えた原子炉格納容器の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る原子炉格納容器の冷却装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図１及び図２により説明する。  
図１は本実施形態に係る冷却装置が配置された原子炉格納容器１の模式図であり、複数のリブ３を有する内側鋼板１ａ及び外側鋼板１ｂと、その間に充填されるコンクリート部２と、内側鋼板１ａと外側鋼板１ｂの間に設置される環状容器４からなる冷却装置とから構成される。
【００１５】
環状容器４は高熱伝導性部材からなり、図２に示すように断面が略平行四辺形状であり、その内側外周面４ａが内側鋼板１ａに、外側外周面４ｂが外側鋼板１ｂに接するように配置され、内部には冷却材５が封入されている。また、環状容器４内の冷却材５が対流による循環流を形成するように、少なくとも外側外周面４ｂの上端部が内側外周面４ａの上端部よりも高く位置するように構成されている。
【００１６】
このように構成された本第１の実施形態において、内側鋼板１ａからの熱は内側外周面４ａを介して冷却材５に伝わり、冷却材５は対流により環状容器４内を循環することで、外側外周面４ｂ、外側鋼板１ｂを介して外部に放熱される。
【００１７】
本第１の実施形態によれば、原子炉格納容器内が事故等によって高温になった場合、電源、駆動機器等の動的機器を用いることなく、受動的な装置構成によって原子炉格納容器内の熱並びに格納容器を構成する鋼板及びコンクリートの熱を外部に放熱し、原子炉格納容器内及び格納容器を冷却することができる。
【００１８】
なお、環状容器４は、原子炉格納容器１の全体にわたって円周方向及び上下方向に複数個設けられる。また、冷却装置は平行四辺形状の環状容器４に限らず、内側と外側の側面が鋼板に接触可能であれば、楕円形等の形状であってもよく、また、円形、楕円形又は矩形のパイプ状部材から構成してもよい。
【００１９】
さらに、環状容器４内に非常用又は常用の電源によって駆動するファン等の循環装置を設け（図示せず）、冷却材５の循環を促進するようにしてもよい。  
また、環状容器４が設置された原子炉格納容器の外側鋼板１ｂの上部に雨水等の水を収容する貯蔵容器を設け（図示せず）、冷却材５の放熱時に貯蔵容器内の水を外側鋼板１ｂ、特に環状容器４が配置された箇所近傍に散布し、冷却機能を促進するように構成してもよい。
【００２０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る原子炉格納容器の冷却装置を図３により説明する。  
本実施形態では、図３に示すように、内側鋼板１ａと外側鋼板１ｂの間のコンクリート部２に複数の散水・蒸気捕集配管６を周方向に複数配置した構成としている。
【００２１】
各散水・蒸気捕集配管６は原子炉格納容器１の側壁と略同等の高さを有し、長手方向に蒸気捕集又は散水のための開口８が複数設けられている。また、各散水・蒸気捕集配管６の上部には蒸気を貯留するための貯留部９がそれぞれ設けられ、下部は配管１１を介してドレンタンク１２に接続される。
【００２２】
このように構成された本実施形態において、事故時に原子炉格納容器１が高温になった場合、コンクリート部２で発生した蒸気は、矢印７ａで示すように開口８を介して散水・蒸気捕集配管６に捕集され、コンクリート部２の内圧が上昇するのを防止するとともに、コンクリート部２が高熱により劣化するのを防止する。
【００２３】
また、捕集された蒸気は貯留部９又は配管１１に導かれるが、その際、蒸気は上記第１の実施形態に示す冷却装置４または自然冷却によって凝縮され、凝縮水はドレンタンク１２に貯留される。
【００２４】
一方、コンクリート部２の水分が僅少になるとコンクリート部２が高温になり強度が低下するので、ドレンタンク１２からポンプ等（図示せず）によって配管１１、散水・蒸気捕集配管の開口８を介して水をコンクリート部２内に散水し冷却する（矢印７ｂ）。
【００２５】
このように散水・蒸気捕集配管６は散水及び蒸気捕集機能を併せ持ち、コンクリート部の状態に応じて、コンクリート部２からの蒸気捕集又は散水をおこなう。  
また、鋼製コンクリート構造の補強のために、各散水・蒸気捕集配管６の外面にスタット又はリブを設け、散水・蒸気捕集配管を構造材として用いてもよい。
【００２６】
以上説明したよう、本実施形態によれば、コンクリート部が事故等によって高温になった場合、散水・蒸気捕集配管により適時蒸気捕集又は散水をおこなうことにより、コンクリート部の内圧上昇による破損、劣化及び強度低下を防止することができる。また、捕集した蒸気をドレンタンクに貯留し、散水冷却水として有効に活用することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、散水・蒸気捕集管６は散水及び蒸気捕集機能を併せ持つが、散水管と蒸気捕集管を別系統とし、それぞれ原子炉格納容器１のコンクリート部２に複数配置するようにしてもよい。その際、散水管と蒸気捕集管は系統が異なる配管でドレンタンク１２に接続されるか、又は各管と配管１１の間に開閉弁（図示せず）を設置して、開閉弁を操作することにより散水又は蒸気捕集操作を実施してもよい。  
また、ドレンタンク１２には蒸気凝縮水のみならず、雨水等外部からの水を貯留するようにしてもよい。
【００２８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１…原子炉格納容器、１ａ…内側鋼板、１ｂ…外側鋼板、２…コンクリート部、３…スタッド、４…環状容器、４ａ…内側外周面、４ｂ…外側外周面、５…冷却材、６…散水・蒸気捕集配管、８…開口、９…貯留部、１０…原子炉圧力容器、１１…配管、１２…ドレンタンク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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