(57)【要約】【課題】少ない設置上の負担で、構造強度を確保して炉心溶融物の保持を可能とする。【解決手段】実施形態によれば、炉心溶融物保持装置１００は、炉心の溶融物を受け止めて保持する底部保持構造２０と、その縁部に接続し上方に延びる側部保持構造３０とを有する。側部保持構造３０は、炉心溶融物を保持する際の保持側面を構成し内部に冷却材が流通可能な流路を有する側部構造体３１と、複数の側部構造体３１をそれぞれの流路が連通するように直列に配列した側部上昇ダクト３２と、下端を固定され側部構造体３１をスライド可能に嵌合させて側部上昇ダクト３２を形成させる側部構造体支持レール３５と、側部構造体支持レール３５または側部上昇ダク３２トのいずれかの上端をピット側壁１６ｂから支持する側部上端支持構造４０を有する。側部上昇ダクト３２とピット側壁１６ｂとの間には下降流路となる空間が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心を収容する原子炉圧力容器の下方の下部構造体に形成されたピット内に設けられ、前記炉心の炉心溶融物を受け止めて保持するほぼ水平方向に広がった底部保持構造と、
前記底部保持構造の縁部に接続し上方に延びる側部保持構造と、
を備え、
前記側部保持構造は、
少なくとも１つの側面が前記炉心溶融物を保持する際の保持側面を構成するとともに内部に冷却材が流通可能な流路を有する側部構造体と、
複数の前記側部構造体をそれぞれの前記流路が連通するように上方に向かって複数直列に配列した側部上昇ダクトと、
下端を固定されるとともに上下に延設されて前記側部構造体のそれぞれをスライド可能に嵌合させて前記側部上昇ダクトを形成させる側部構造体支持レールと、
前記側部構造体支持レールまたは前記側部上昇ダクトのいずれかの上端を前記ピットの側壁から支持するための側部上端支持構造と、
を備え、かつ複数の前記側部上昇ダクトを互いに並行に配置し、前記側部上昇ダクトと前記ピットの側壁との間に下降流路となる空間を形成する、
ことを特徴とする炉心溶融物保持装置。
【請求項２】
前記側部上端支持構造は、前記側部構造体支持レールのそれぞれに対応して、
前記ピットの側壁に取り付けられピット側壁から径方向内側に延びる側壁取り付け部材と、
一端を前記側部構造体支持レールの上端に取り付けられ、前記ピット側壁と当該側部構造体支持レールとの間隔に応じて、他端が前記側壁取り付け部材との結合位置が調節可能に形成されているレール取り付け部材と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項３】
前記側部構造体の側部には、嵌合可能な把持部が形成され、
前記側部上端支持構造は、前記把持部と嵌合可能に形成され、互いに隣接する前記側部上昇ダクトの連結を可能するための個別連結板を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項４】
前記側部保持構造は、互いに側面同士を密着させて同一方向に並んでいる複数の前記側部上昇ダクトを含み、
前記側部上端支持構造は、これらの側部上昇ダクトを支持する複数の前記側部構造体支持レールのそれぞれを支持する部分を有し、前記側部構造体支持レールを一括して固定可能な側壁側グループ支持体を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項５】
前記保持側面が前記側部上昇ダクトのみでは周方向で接続されていない開口を有し、
前記側部上昇ダクトの頂部から前記側部上昇ダクトの底部までの高さと、前記開口の両端の前記側部上昇ダクト間とに板状に広がって両端の前記側部上昇ダクト間を接続することにより前記開口を閉止可能な側部開口閉止板を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項６】
前記側部上端支持構造は、
前記ピットの床面から前記側部構造体支持レールに沿って立ち上がり前記側部構造体支持レールを支持するレール固定板と、
前記ピットの床面から前記レール固定板の頂部と同レベルまで立ち上がり前記レール固定板同士を接続する連結板と、
を有し、
前記レール固定板と、前記連結板と、前記ピットの側壁とに囲まれる領域は頂部近傍まで充填物で満たされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項７】
前記側部保持構造は、互いに側面同士を密着させて同一方向に並んでいる複数の前記側部上昇ダクトを含み、
前記側部上端支持構造は、複数の前記側部上昇ダクトの頂部に冠せられて、これらの側部上昇ダクトを支持する複数の前記側部構造体支持レールのそれぞれと結合する複数の把持部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項８】
前記側部上端支持構造は、
複数の前記側部上昇ダクトの前記底部保持構造側の内面側と嵌合し、前記底部保持構造側の内面に沿って全周にわたり設けられた内側支持板と、
前記内側支持板と前記ピットの側壁とを結合する内側支持板固定材と、
を具備することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項５に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項９】
前記底部保持構造は、
前記内部に冷却材が流通可能な流路を有し前記流路を連通するようにほぼ水平方向に向かって直列に配列される底部上昇ダクトを形成し、前記底部上昇ダクトが互いに並行に隣接して配置されることによってそれぞれの上面が前記炉心溶融物を保持する際の底面を形成可能な複数の底部構造体と、
前記底部構造体のそれぞれと長手方向にスライド可能に嵌合し前記底部上昇ダクトのそれぞれを形成するためのガイドおよび支持部となる複数の底部構造体支持レールと、
を具備し、
前記側部上昇ダクトのそれぞれは、前記底部上昇ダクトのそれぞれと連通し、前記底部構造体レールに挟まれた流路は、前記下降流路に連通していることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置を備えることを特徴とする原子炉施設。
【請求項１１】
前記原子炉圧力容器を収納する原子炉格納容器と、
前記原子炉格納容器の外部に設けられた冷却器と、前記原子炉格納容器内の気体を前記冷却器に導入する入口管と、前記冷却器において冷却され凝縮した凝縮水を前記ピットに戻す出口管とを具備し、前記炉心溶融物が発生する熱を蒸発潜熱に転換して生じた蒸気の熱を前記原子炉格納容器外に放出可能な冷却装置と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の原子炉施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、炉心溶融物保持装置およびこれを有する原子炉施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷却型原子炉では、原子炉圧力容器内への給水の停止や、原子炉圧力容器に接続された配管の破断により冷却水が喪失すると、原子炉圧力容器内の水位が低下し、炉心が露出して冷却が不十分になる可能性がある。このような場合を想定して、水位低下の信号により原子炉は自動的に非常停止され、非常用炉心冷却装置（ＥＣＣＳ）による冷却材の注入によって炉心を冠水させて冷却し、炉心溶融事故を未然に防ぐようになっている。
【０００３】
しかしながら、極めて低い確率ではあるが、非常用炉心冷却装置が作動せず、かつ、炉心へのその他の注水装置も利用できない事態も想定され得る。このような場合、原子炉圧力容器内の水位の低下により炉心が露出して十分な冷却が行われないことになる。この結果、原子炉停止後も発生し続ける崩壊熱によって燃料棒の温度が上昇し、最終的には炉心溶融に至る事態が考えられる。このような事態に至った場合、高温の炉心溶融物は原子炉圧力容器の下部に溶け落ち、さらに原子炉圧力容器の下鏡を溶融させて貫通し、原子炉格納容器の床面に落下するに至る。
【０００４】
炉心溶融物は原子炉格納容器のコンクリート製の床面を加熱する。炉心溶融物とコンクリートとの接触面が高温状態になると炉心溶融物はコンクリートと反応する。この反応によって、二酸化炭素や水素等の非凝縮性ガスが大量に発生するとともに、コンクリートが溶融し浸食される。
【０００５】
発生した非凝縮性ガスは、原子炉格納容器内の圧力を高め、この原子炉格納容器を破損させる可能性がある。また、コンクリートの溶融浸食は、原子炉格納容器の構造強度を低下させ、さらには原子炉格納容器バウンダリを破損させる可能性がある。このような炉心溶融物とコンクリートとの反応が継続して原子炉格納容器が破損に至ると、この原子炉格納容器内の放射性物質が外部環境へ放出する恐れがある。
【０００６】
炉心溶融物とコンクリートとの反応を抑制するためには、炉心溶融物に接触するコンクリートの接触面の温度を浸食温度以下（一般的なコンクリートで１５００Ｋ以下）に冷却するか、炉心溶融物とコンクリートとが直接接触しないようにする必要がある。そのために、炉心溶融物が落下した場合に備えて様々な対策が提案されている。
【０００７】
その代表的なものはコアキャッチャーと呼ばれるものであり、落下した炉心溶融物を耐熱材で受け止め、注水手段と組み合わせて炉心溶融物の冷却を図る設備である。ただし、原子炉格納容器の床面に落下した炉心溶融物の上面に冷却水を注水しても、炉心溶融物の底部での除熱量が低いと、崩壊熱によって炉心溶融物の底部の温度が高温のまま維持され、原子炉格納容器のコンクリート製床面の侵食を停止することができないと考えられる。このため、炉心溶融物を底部から冷却する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１４０２８８号公報
【特許文献２】特開平６−１３０１６９号公報
【特許文献３】特表平１１−５０８６７９号公報
【特許文献４】特開２０１２−２４７２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
炉心溶融物を底部から冷却する技術では、炉心溶融物を保持するための構造物を熱的に保護するために耐熱材を敷き詰め、この耐熱材への熱的浸食を抑制するために冷却水を供給する冷却流路が設けられている。
【００１０】
しかしながら、冷却流路となる配管等を設置した上に耐熱材を敷き詰めなければならず、製作が容易ではない。また、冷却流路分の高さが必要となる。また、冷却流路を炉心溶融物保持装置の下部に有しない場合には、炉心溶融物を保持する耐熱材が熱的に浸食されることを見込んで設置するため、炉心溶融物保持装置の高さが高くなってしまう。
【００１１】
新規建設される原子炉設備においては、炉心溶融物の保持対策を行う動向が予想される。一方で、既設炉については、たとえば、アクシデントマネジメントにより安全性を担保しており、ハードウエアによるシビアアクシデント対策がなされている例は、基本的にない。既設炉の原子炉格納容器の下部構造は、前述のような炉心溶融物保持装置を設置するための空間を有していない設計であるため、現在知られている技術による炉心溶融物保持装置は、スペースや設置方法の制約から既設炉への適用が困難である。
【００１２】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、少ない設置上の負担で、構造強度を確保して炉心溶融物の保持を可能とする炉心溶融物保持装置および原子炉施設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】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本実施形態は、炉心を収容する原子炉圧力容器の下方の下部構造体に形成されたピット内に設けられ、前記炉心の炉心溶融物を受け止めて保持するほぼ水平方向に広がった底部保持構造と、前記底部保持構造の縁部に接続し上方に延びる側部保持構造と、を備え、前記側部保持構造は、少なくとも１つの側面が前記炉心溶融物を保持する際の保持側面を構成するとともに内部に冷却材が流通可能な流路を有する側部構造体と、複数の前記側部構造体のそれぞれの前記流路が連通するように上方に向かって複数直列に配列される側部上昇ダクトと、下端を固定されるとともに上下に延設されて前記側部構造体のそれぞれをスライド可能に嵌合させて前記側部上昇ダクトを形成させる側部構造体支持レールと、前記側部構造体支持レールまたは前記側部上昇ダクトのいずれかの上端を前記ピットの側壁から支持するための側部上端支持構造と、を備え、かつ複数の前記側部上昇ダクトを互いに並行に配置し、前記側部上昇ダクトと前記ピットの側壁との間に下降流路となる空間を形成する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、少ない設置上の負担で、構造強度を確保して炉心溶融物の保持が可能となる炉心溶融物保持装置および原子炉施設を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る原子炉施設を示す立断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の周方向の１／４の部分を示す斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視水平断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の底部構造体および側部構造体まわりの状況を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の底部構造体および側部構造体の変形例まわりの状況を示す斜視図である。
【図６】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の底部上昇ダクトおよび側部上昇ダクトにおける流れを示す部分立断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す斜視図である。
【図８】第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造の詳細を示す斜視図である。
【図９】第２の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す斜視図である。
【図１０】第３の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す平面図である。
【図１１】第４の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す斜視図である。
【図１２】第４の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造である側部連結板と把持部の結合を示す正面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視平断面図である。
【図１４】第４の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造である側部連結板の変形例と把持部の結合を示す正面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線矢視平断面図である。
【図１６】第５の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す斜視図である。
【図１７】第６の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す斜視図である。
【図１８】図１７の上部キャップ部分のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢視立断面図である。
【図１９】第７の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る炉心溶融物保持装置および原子炉施設について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る原子炉施設２００を示す立断面図である。原子炉施設２００は、炉心１１、炉心１１を収納する原子炉圧力容器１２、原子炉圧力容器１２を格納する原子炉格納容器１４、およびこれらの周りに設けられた原子炉建屋１９を有する。原子炉圧力容器１２は、原子炉格納容器１４内であって、原子炉圧力容器１２の下方の床面、すなわち原子炉格納容器床部１４ａの上面から筒状に立ち上がるペデスタル１３により支持されている。また、原子炉格納容器１４内の底部のペデスタル１３の外側には、常時、サプレッションプール水１５ｗを保有するサプレッションプール１５が形成されている。また、原子炉格納容器床部１４ａには、ピット１６が形成されている。
【００１８】
原子炉施設２００は、また、冷却装置１７および炉心溶融物保持装置１００を有する。冷却装置１７は、原子炉施設２００において原子炉冷却材が原子炉格納容器１４内に放出されるような事故が発生した場合に、原子炉格納容器１４内を冷却する。冷却装置１７は、冷却器１７ａ、入口管１７ｂ、および出口管１７ｃを有する。事故時に原子炉格納容器１４内に蒸気となって放出された原子炉冷却材は、入口管１７ｂにより冷却器１７ａに導かれる。
【００１９】
冷却器１７ａ内の図示しない伝熱管内を通過して、伝熱管外の冷却倍体との熱交換により冷却され凝縮水となった原子炉冷却材は、出口管１７ｃにより原子炉格納容器１４内に戻される。凝縮した原子炉冷却材の戻される先は、図１に示すように円筒状のペデスタル１３と原子炉格納容器床部１４ａとに囲まれた原子炉圧力容器１２下方の原子炉圧力容器下部空間１４ｂである。なお、図示していないが、サプレッションプール１５内にも戻し先があってもよい。なお、冷却装置１７について非凝縮性ガスをベント等する機能については説明を省略する。
【００２０】
炉心溶融物保持装置１００は、原子炉圧力容器１２の下方に設けられた下部構造体内に設けられる。ここで、下部構造体は、原子炉格納容器床部１４ａであり、下部構造体である原子炉格納容器床部１４ａには前述のようにピット１６が形成されている。なお、ピット１６が形成される下部構造体は原子炉格納容器床部１４ａには限定されない。原子炉格納容器１４の内部であって、原子炉圧力容器１２の下方であれば、たとえば原子炉格納容器床部１４ａの上方の中間床を形成するスラブであってもよい（図示せず）。この場合は、前記冷却器１７ａでの凝縮水の戻し先は、この空間床に形成されたピット１６となる。
【００２１】
冷却材が原子炉格納容器１４内に放出される事故においては、原子炉格納容器１４内に放出された原子炉冷却材は、原子炉圧力容器下部空間１４ｂに戻されるため、原子炉圧力容器下部空間１４ｂ内には、ピット水１６ｗ、すなわち漏えいした原子炉冷却材が保有された状態となる。したがって、ピット１６内の炉心溶融物保持装置１００は、ピット水１６ｗに浸漬した状態となる。
【００２２】
図２は、第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置１００の周方向の１／４の部分を示す斜視図である。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視水平断面図である。
【００２３】
原子炉格納容器床部１４ａに形成されたピット１６には、ほぼ円形のピット床１６ａと、その周囲のピット側壁１６ｂが形成されている。このピット１６内に設けられている炉心溶融物保持装置１００は、底部保持構造２０および側部保持構造３０を有する。底部保持構造２０は、ピット床１６ａ上にほぼ円形に広がっている。側部保持構造３０は、底部保持構造２０の外周上から上方に延びている。底部保持構造２０と側部保持構造３０とが相俟って、上方の原子炉圧力容器１２から落下した炉心溶融物１を受け止めかつ保持可能に、全体として桶状に形成されている。
【００２４】
底部保持構造２０は、全体としてほぼ円板状に広がっているが、図２に示すように、１つの中心線を挟んで両側が若干持ち上がった形状となっている。底部保持構造２０は、複数の底部上昇ダクト２２を有する。複数の底部上昇ダクト２２のそれぞれは、互いに平行に、前記の中心線の位置から左右に中心線に垂直の方向に延びている。それぞれの底部上昇ダクト２２は、複数の底部構造体２１を有する。それぞれの底部構造体２１は、その下側に設けられた底部構造体支持レール２５に支持されている。
【００２５】
側部保持構造３０は、互いに平行に上方に延びた複数の側部上昇ダクト３２を有する。複数の側部上昇ダクト３２のそれぞれは、複数の側部構造体３１を有する。それぞれの側部構造体３１は、側部構造体支持レール３５により支持されている。側部構造体支持レール３５は、下端を底部構造体支持レール２５に支持されている。なお、側部構造体支持レール３５の下端を、原子炉格納容器床部１４ａから支持してもよい。
【００２６】
また、側部構造体支持レール３５は、上端付近を側部上端支持構造４０により固定されている。側部上端支持構造４０は、ピット側壁１６ｂにより支持されている。なお、図２では、側部上端支持構造４０は、図の表示上、一部のみを表示している。
【００２７】
図４は、底部構造体２１および側部構造体３１まわりの状況を示す斜視図である。底部構造体支持レール２５は、水平に対して勾配をもって設けられている。勾配は、中央より外側（図４の右側）が高くなる方向に設定される。底部構造体支持レール２５は、角管の上面に長手方向の開口が形成された凹型形状である。
【００２８】
底部構造体２１はそれぞれ中空の角筒形状であり、内部に流路２１ｂが貫通するように形成されている。底部構造体２１の底部の下面の中央には下方に突出する嵌合用突起２１ａが流路方向に沿って形成されている。嵌合用突起２１ａが底部構造体支持レール２５に差し込まれた状態では、底部構造体支持レール２５の長手方向に底部構造体２１がスライド可能である。また、底部構造体支持レール２５の端部、すなわち、側部構造体支持レール３５近傍の部分は、上方から底部構造体２１の嵌合用突起２１ａを底部構造体支持レール２５に嵌め込み可能なように底部構造体支持レール２５の上面に図示しない開口が形成されている。
【００２９】
このため、底部構造体支持レール２５の端部で、底部構造体２１の嵌合用突起２１ａを底部構造体支持レール２５に嵌め込み、中央側、すなわち図４の左方向にスライドさせて、底部構造体支持レール２５上で、順次、底部構造体２１を連結する。これにより、底部構造体２１それぞれの流路２１ｂが連結され、内部に連続した流路を有する底部上昇ダクト２２が形成される。
【００３０】
側部構造体支持レール３５は、断面がＩ型のレールである。側部構造体３１は、それぞれ中空の角筒形状であり、内部に上下に貫通する流路３１ｂが形成されている。側部構造体３１は、流路３１ｂが上下方向となるように積み上げられ、側部構造体支持レール３５により支持される。側部構造体３１の側部構造体支持レール３５側の側面には側面から突出する嵌合用突起３１ａが流路方向に沿って形成されている。嵌合用突起３１ａは、側部構造体支持レール３５の一端を抱き込むような形状に形成されている。
【００３１】
側部構造体３１の側面のうち、少なくとも１つの面は、炉心溶融物を保持する際の保持側面となる。また、側部構造体３１の少なくとも１つの側面は保持側面とはならない。この保持側面とならない側面のうちのいずれかの側面に嵌合用突起３１ａが設けられ、この、保持側面とならない側面のうちのいずれかの側面とピット側壁１６ｂとの間に後述する下降流路である空間が形成される。
【００３２】
嵌合用突起３１ａが側部構造体支持レール３５の一端を抱き込んだ状態では、側部構造体支持レール３５の長手方向に側部構造体３１がスライド可能である。側部構造体３１は、側部構造体支持レール３５の上端から側部構造体支持レール３５に嵌め込み可能である。側部構造体支持レール３５の上端から側部構造体３１を嵌め込み、側部構造体支持レール３５の下端の高さまでスライドさせ、順次、側部構造体３１を積み上げることによって、側部構造体３１の流路３１ｂが連結する。このようにして内部に連続した流路を有する側部上昇ダクト３２が形成される。
【００３３】
最も下に設置される側部構造体３１については、流路３１ｂは、９０度折れ曲がるようになっている。具体的には、この側部構造体３１は、中空の六面体のうち、互いに隣接する２つのみが外部と連通するように開放されている。この開放された２つの面の一方が側部上昇ダクト３２の流路に接続され、他方が底部上昇ダクト２２の流路に接続される。このようにして、底部上昇ダクト２２内の流路と側部上昇ダクト３２内の流路が連通している。
【００３４】
図５は、底部構造体および側部構造体の変形例まわりの状況を示す斜視図である。この変形例では、側部構造体支持レール３５は、底部構造体支持レール２５と同様に凹型形状である。また、それぞれの側部構造体３１の側部構造体支持レール３５側の側面には、嵌合用突起３１ａが上下方向に沿って形成されている。嵌合用突起３１ａが側部構造体支持レール３５に嵌め込まれた状態において、側部構造体３１は、側部構造体支持レール３５にそって上下にスライド可能である。
【００３５】
側部構造体支持レール３５の側部構造体３１側からみた奥行きを長くすることによって、側部構造体支持レール３５の内部を下降流路とすることができる。このように、側部構造体支持レール３５は、Ｉ型レールに限らず、凹型レールでもよい。下降流路の形成、後述する側部構造体支持レール３５の上端支持のための側部上端支持構造４０（図２）の設置との整合性等を考慮して、Ｉ型レールおよび凹型レール以外の形状のレールを用いてもよい。
【００３６】
図６は、第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置１００の底部上昇ダクト２２および側部上昇ダクト３２における流れを示す部分立断面図である。事故時に炉心溶融物１を保持している状態におけるピット水１６ｗの流れの状況を示している。このとき、炉心溶融物保持装置１００は、前述のように、ピット水１６ｗ内に浸漬している。
【００３７】
各底部構造体２１の上面すなわち底部上昇ダクト２２の上面と、各側部構造体３１の内側側面すなわち側部構造体支持レール３５と反対側の側部上昇ダクト３２の内側側面は、堆積している炉心溶融物１に接している。炉心溶融物１に含まれる核分裂生成物の崩壊熱により炉心溶融物１は発熱している。このため、底部上昇ダクト２２および側部上昇ダクト３２内の水は加熱され比重が低下することから浮力を得る。この結果、矢印Ａ、矢印Ｂと上昇し、側部上昇ダクト３２の頂部から矢印Ｃのようにピット１６内に流出する。
【００３８】
一方、各底部構造体２１の下面すなわち底部上昇ダクト２２下面とピット床１６ａの間の空間、および各側部上昇ダクト３２の外側側面すなわち側部構造体支持レール３５側の側面とピット側壁１６ｂの間の空間は、直接加熱源が無いため、この空間に充満しているピット水１６ｗの比重は、底部上昇ダクト２２および側部上昇ダクト３２の内部のピット水の比重よりも大きい。このため、この空間においては、矢印Ｄ、矢印Ｅの方向の力が働く。
【００３９】
底部保持構造２０において最も低い中心線に沿った部分に配された各底部構造体２１は、その底面に底部開口２１ｄが形成されている。矢印Ｅの方向に流れたピット水１６ｗは、底部開口２１ｄから底部上昇ダクト２２に矢印Ｆのように流入する。このように、底部保持構造２０内、側部保持構造３０内、側部保持構造３０とピット側壁１６ｂの間、および底部保持構造２０とピット床１６ａの間を循環する流路が形成される。ただし、この流路を流れるピット水１６ｗとしては、常に同じ水が循環するのではなく、ピット１６内のピット水１６ｗが全体としてかかわると考えられる。これは、炉心溶融物１の上方のピット水１６ｗも対流によって移動しているからである。
【００４０】
ピット水１６ｗの一部は、炉心溶融物１からの熱により蒸発して原子炉格納容器１４内を上昇あるいは拡散する。原子炉格納容器１４内の蒸気は、冷却装置１７（図１）により冷却され、ピット１６に戻される。このように、ピット水１６ｗは蒸発潜熱により冷却され、冷却された熱は、冷却装置１７により系外に放出される。
【００４１】
図７は、第１の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造４０を示す斜視図である。複数の側部上昇ダクト３２のそれぞれは、側部構造体支持レール３５によって支持されている。それぞれの側部構造体支持レール３５は、下端を固定支持されている。また、それぞれの側部構造体支持レール３５は、上端を、側部上端支持構造４０により固定支持されている。
【００４２】
本実施形態において、側部上端支持構造４０は、具体的には、可変長支持構造体４１である。基本的に、側部構造体３１の断面サイズは一律である。また、側部構造体支持レール３５についても断面形状は一律である。図７に示すように、側部上昇ダクト３２が一列にほぼ周方向に並んでいる場合でも、ピット側壁１６ｂは二点鎖線の曲線Ｌで示すように曲率を有しているので、可変長支持構造体４１の奥行きは場所によって異なる。
【００４３】
図８は、側部上端支持構造４０の詳細を示す斜視図である。側部上端支持構造４０としての、それぞれの可変長支持構造体４１は、レール取り付け部材４１ａおよび側壁取り付け部材４１ｂを有する。
【００４４】
レール取り付け部材４１ａは、板状であり、折れ曲がって、水平に延びた部分４１ｃと、上方に向いた部分４１ｄが形成されている。水平部分４１ｃには長手方向に延びる長穴４１ｆが形成されている。レール取り付け部材４１ａは、上方に向いた部分４１ｄにおいて側部構造体支持レール３５の上端近傍に取り付けられる。レール取り付け部材４１ａの側部構造体支持レール３５への取り付けは、側部構造体支持レール３５に図示しないスタッドボルトを溶接し図８に示すようなレール取り付け部材４１ａに形成された丸穴を貫通させて図示しないナットで締めこむ。なお、レール取り付け部材４１ａと側部構造体支持レール３５との結合方法はこれに限定されない。たとえば、溶接によって結合させてもよい。あるいは、側部構造体支持レール３５側にも貫通孔を形成し、ボルトとナットで締結してもよい。
【００４５】
側壁取り付け部材４１ｂは、２つの板状の要素を結合した形状である。すなわち、水平板４１ｈとこの水平板４１ｈの長手方向の端部に接合された上下に広がる立て板４１ｇとを有する。水平板４１ｈには図示しない穴が形成されており、レール取り付け部材４１ａの長穴４１ｆを貫通した図示しないボルトが貫通して締結可能に形成されている。水平板４１ｈに形成される穴は、長手方向に延びる長穴でもよい。
【００４６】
側壁取り付け部材４１ｂは、ピット側壁１６ｂに取り付けられる。側壁取り付け部材４１ｂのピット側壁１６ｂへの取り付けは、側壁取り付け部材４１ｂの立て板４１ｇに図示しないスタッドを溶接し、スタッドをピット側壁１６ｂに埋め込むことでよい。あるいは、すでにピット側壁１６ｂが形成された後であれば、ケミカルアンカー方式等によりスタッドを埋め込み固定することができる。ピット側壁１６ｂの表面に図示しない鋼板ライナが布設されている場合には、鋼板ライナがペデスタル壁の一部を構成し鋼板ライナを貫通加工等することが許されない場合がある。この場合は、側壁取り付け部材４１ｂをライナに接着剤で固定する方法を用いることができる。
【００４７】
それぞれを取り付け相手に取り付け固定する際には、互いに対応する一対のレール取り付け部材４１ａと側壁取り付け部材４１ｂとが結合可能な状態からずれたりしないように施工することは可能である。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係る炉心溶融物保持装置１００においては、側部上端支持構造４０である可変長支持構造体４１は、側部構造体支持レール３５とピット側壁１６ｂの間の間隔がそれぞれの側部構造体支持レール３５について異なる場合でも、同一の構成でそれぞれの間隔に応じて調整可能である。このように、下端が固定された側部構造体支持レール３５の頂部を可変長支持構造体４１で支持することにより、下端での片持ちの状態から両端固定の状態に改善できる。この結果、側部構造体支持レール３５の地震や水蒸気爆発に伴う外的かつ動的荷重に対しても構造強度上の余裕が確保され、炉心溶融物１の保持機能の信頼性が向上する。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係る炉心溶融物保持装置により、少ない設置上の負担で、構造強度を確保して炉心溶融物の保持が可能となる。
【００５０】
［第２の実施形態］
図９は、第２の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造４０を示す斜視図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態における側部上端支持構造４０は、側壁側グループ支持体４２である。側壁側グループ支持体４２は、側部上昇ダクト３２が一列に並んでいる場合に適用される。すなわち、一列に並んでいる側部上昇ダクト３２のそれぞれを支持する側部構造体支持レール３５を一つのグループとして、これらを一括して共通の支持部で支持するものである。
【００５１】
側壁側グループ支持体４２は、上下に同一の断面形状である。側部構造体支持レール３５と結合する側の側面は平板状に形成されている。この側面に対向する側面は、ピット側壁１６ｂの局面に沿った形状に形成されている。
【００５２】
このように構成された本実施形態による壁側部保持構造体４０としての側壁側グループ支持体４２を用いることにより、一括して据え付け調整が可能であり、個々の調整が不要であることから、現地での作業期間の短縮化を図ることができる。また、側壁側グループ支持体４２相互間を結合することにより、さらに側部上端支持構造４０の剛性を高めることができ、耐震性が向上し、信頼性をより向上させることができる。
【００５３】
［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造４０を示す平面図である。本実施形態は第１の実施形態の変形である。本実施形態における側部上端支持構造４０は、ギャップ充填構造４３である。ギャップ充填構造４３は、レール固定板４３ａ、連結板４３ｃ、および充填物４３ｂを有する。
【００５４】
レール固定板４３ａは、ピット床１６ａ上に設けられ、その頂部は側部構造体支持レール３５の頂部とほぼ同じ高さの直立平板である。レール固定板４３ａは、側部構造体支持レール３５がレール固定板４３ａに固定可能な位置に配される。また、それぞれのレール固定板４３ａは、それに隣接する他のレール固定板４３ａと連結板４３ｃによって連結されている。連結板４３ｃは、レール固定板４３ａと同じ高さを有する直立平板である。
【００５５】
レール固定板４３ａと連結板４３ｃは、ピット側壁１６ｂと相俟って、上方のみ開放された充填用空間を形成する。充填物４３ｂは、この充填空間に充填される。充填物４３ｂとしては、たとえば、コンクリート、モルタル、あるいは樹脂系の充填剤を用いることができる。樹脂系の充填剤は必要に応じて、不燃性あるいは難燃性とする。
【００５６】
側部構造体支持レール３５のレール固定板４３ａとの結合は、両者に貫通孔を形成し、図示しないボルトとナットで締結することでもよい。この際、ボルトは、充填用空間側に突出させるようにする。また、ピット側壁１６ｂに頭付スタッドや、表面に滑り止めの突起が形成された縞鋼板などをあらかじめ取り付けておいてもよい。このようにすることで、充填物４３ｂとの結合強度を向上させることができる。
【００５７】
以上のような本実施形態においては、側部構造体支持レール３５の支持点位置を、頂部のみでなく、レール固定板４３ａの高さ方向にわたり選定できるため、支持機能の信頼性が向上する。また、充填物４３ｂを用いるため、施工が容易であり現地での作業期間の短縮化を図ることができる。
【００５８】
［第４の実施形態］
図１１は、第４の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す斜視図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第４の実施形態における側部上端支持構造４０は、個別連結構造４４をさらに有する。個別連結構造４４では、把持部４４ａおよび側部連結板４４ｂを有する。側部連結板４４ｂは、頂部に落下防止部分を有する平板である。落下防止部分は、側部上昇ダクト３２の流路出口と干渉しないような形状である。
【００５９】
個別連結構造４４においては、側部上昇ダクト３２の側部構造体支持レール３５に面する側面に対向する側面の頂部付近の範囲に、把持部４４ａが形成されている。把持部４４ａは、上下に延びる凹部であり、それぞれ２列形成されている。図１１に示すように、互いに隣接する側部上昇ダクト３２のそれぞれに形成された把持部４４ａのうちの１列は互いに相俟って、上方から挿入される側部連結板４４ｂを抱きかかえるように形成されている。
【００６０】
把持部４４ａが設けられる側部上昇ダクト３２の頂部付近の範囲としては、図１１に示すように、たとえば最上部の側部構造体３１のみとしてもよい。また、最上部の側部構造体３１に設ける場合も、高さの全長にわたり設けなくとも、強度上必要な範囲に設ければよいが、全高にわたり設ければ、施工時に側部構造体３１について上下の区別をする必要なく使用できるメリットがある。
【００６１】
図１２は、側部連結板４４ｂと把持部４４ａの結合を示す正面図である。また、図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視平断面図である。側部連結板４４ｂを把持部４４ａに挿入後は、側部連結板４４ｂは把持部４４ａと結合して固定される。結合は、たとえば、図１２、図１３に示すように、側部連結板４４ｂと把持部４４ａに貫通孔を形成し、ピン４４ｃを挿入することで可能である。あるいは、ボルトとナット、あるいはねじ等によって締結することでもよい。
【００６２】
図１４は、側部連結板の変形例と把持部の結合を示す正面図である。図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線矢視平断面図である。ただし、図１５は、個別連結板４４ｄが把持部４４ａに挿入された状態での断面図である。この変形例においては、個別連結板４４ｄは、把持部４４ａを跨ぐように形成されている。したがって、ピン等で固定しなくとも、個別連結板４４ｄと把持部４４ａは、水平方向にいずれの方向にも互いに後続されている。
【００６３】
以上のように、本実施形態における側部上端支持構造では、互いに隣接する側部構造体３１同士が、個別連結構造４４によって機械的に結合されるため、さらに地震時等に発生する動的荷重に対しての構造強度上の余裕を確保することができる。
【００６４】
［第５の実施形態］
図１６は、第５の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造４０を示す斜視図である。本実施形態は第４の実施形態の変形である。本第５の実施形態における側部上端支持構造４０は、側部開口閉止板４５をさらに有する。側部開口閉止板４５は、側部上昇ダクト３２と同じ高さを有する平板である。
【００６５】
側部開口閉止板４５の両側部は、水平断面がＬ字となるように折り曲げられ縦折れ部４５ａ、４５ｂが形成されている。縦折れ部４５ａと縦折れ部４５ｂとは、折れ曲がる方向が反対である。縦折れ部４５ａと縦折れ部４５ｂは、それぞれ、側部上昇ダクト３２に形成された把持部４４ａに差し込まれ、結合される。結合方法は、側部連結構造４４の場合と同様である。
【００６６】
本実施形態における側部開口閉止板４５は、いずれの側部上昇ダクト３２同士も、それぞれの側面あるいは側面の稜線を互いに接していない箇所がある場合、すなわち側部上昇ダクト３２のみでは側部保持構造３０の保持機能として補完すべき部分がある場合に、その部分を閉止するために使用される。したがって、側部開口閉止板４５の形状は、その部分の側部上昇ダクト３２の相互の配置の状況によって、折れ目を追加する等、適切な形状を選択すればよい。また、２つの側部上昇ダクト３２の間を直接閉止するのではなく、２分割して、側部構造体支持レール３５を中間においてそれぞれ側部構造体支持レール３５と結合させることでもよい。
【００６７】
以上のように本実施形態においては、側部開口閉止板４５を用いることにより、側部保持構造３０の保持機能を確実に具備するための手段を比較的容易に確保することができる。
【００６８】
［第６の実施形態］
図１７は、第６の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造４０を示す斜視図である。本実施形態は、第４の実施形態の変形である。本第６の実施形態における側部上端支持構造４０は、グループ連結構造体４６をさらに有する。グループ連結構造体４６は、一列に配された複数の側部上昇ダクト３２を連結する構造体である。グループ連結構造体４６は、上部キャップ４６ａ、差し込み部４６ｂ、および把持部４６ｃを有する。
【００６９】
図１８は、図１７の上部キャップ部分のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢視立断面図である。側部構造体支持レール３５側から側部上昇ダクト３２を見た場合を示している。
【００７０】
上部キャップ４６ａは、対象とする複数の側部上昇ダクト３２の出口開口の上部を覆うように搭載される。上部キャップ４６ａは、平板状でその平面部分に複数の側部上昇ダクト３２の出口開口と同じ大きさの複数の開口４６ｄが形成されている。上部キャップ４６ａの外縁の下部は段付きであり、段付き面のうちの外側の外側下面４６ｅが、段付き面のうちの内側の内側下面４６ｆより下側に延びている。段付き面のうちの内側の内側下面４６ｆは、側部上昇ダクト３２の上端面と対向して密着している。このため、対象とする複数の側部上昇ダクト３２は、これら全体の外周を上部キャップ４６ａによって拘束されている。
【００７１】
差し込み部４６ｂは、上部キャップ４６ａの側部構造体支持レール３５と反対側の辺から下方に延び上部キャップ４６ａの長手方向に広がる平板状であり、複数の側部上昇ダクト３２に形成された把持部４４ａに挿入される位置と幅とになるように形成される。
【００７２】
把持部４６ｃは側部構造体支持レール３５側の面に、それぞれの側部構造体支持レール３５に対応するように設けられている。それぞれの把持部４６ｃは側部構造体支持レール３５を抱きかかえるかたちで、側部構造体支持レール３５と結合している。
【００７３】
以上のように本実施形態における側部上端支持構造４０は、上部キャップ４６ａおよび差し込み部４６ｂにより対象とする複数の側部上昇ダクト３２の互いに隣接するもの同士が確実に結合されるとともに、把持部４６ｃによってそれぞれの側部上昇ダクト３２に対応する側部構造体支持レール３５と結合する。このため、耐震性など、動的荷重に対する構造強度の余裕をさらに向上できる。また、グループ連結構造体４６は上方から容易に取り付けが可能であり、施工期間の短縮化を図ることができる。
【００７４】
［第７の実施形態］
図１９は、第７の実施形態に係る炉心溶融物保持装置の側部上端支持構造を示す平面図である。本実施形態は、第４の実施形態の変形である。本第７の実施形態においては、第４の実施形態における側部上端支持構造４０である側部構造体支持レール３５の上端の支持はなされない。本第７の実施形態における側部上端支持構造４０は、内側支持構造体４７である。内側支持構造体４７は、内側支持板４７ａおよび内側支持板固定材４７ｂを有する。
【００７５】
内側支持板４７ａは、それぞれの側部上昇ダクト３２の側部構造体支持レール３５の反対側の側面に形成された把持部４４ａ（図１１）に挿入され嵌合可能な複数の挿入部を有する。内側支持板４７ａは、内側支持板固定材４７ｂによってピット側壁１６ｂから支持される。また、内側支持板４７ａは、これと隣接する内側支持板４７ａと機械的に結合されてもよい。これによって、周方向の全周にわたり結合することにより、側部保持構造３０が全体として剛性が向上する。
【００７６】
また、内側支持板固定材４７ｂは、たとえばターンバックルのような要素を含むことにより、内側支持板４７ａが全周にわたり連結している場合には、外側方向の荷重を付加し、動的荷重に対し安定となる。
【００７７】
［その他の実施形態］
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。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、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、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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００７８】
１…炉心溶融物、１１…炉心、１２…原子炉圧力容器、１３…ペデスタル、１４…原子炉格納容器、１４ａ…原子炉格納容器床部、１４ｂ…原子炉圧力容器下部空間、１５…サプレッションプール、１５ｗ…サプレッションプール水、１６…ピット、１６ａ…ピット床、１６ｂ…ピット側壁、１６ｗ…ピット水、１７…冷却装置、１７ａ…冷却器、１７ｂ…入口管、１７ｃ…出口管、１９…原子炉建屋、２０…底部保持構造、２１…底部構造体、２１ａ…嵌合用突起、２１ｂ…流路、２１ｄ…底部開口、２２…底部上昇ダクト、２５…底部構造体支持レール、３０…側部保持構造、３１…側部構造体、３１ａ…嵌合用突起、３１ｂ…流路、３２…側部上昇ダクト、３５…側部構造体支持レール、４０…側部上端支持構造、４１…可変長支持構造体、４１ａ…レール取り付け部材、４１ｂ…側壁取り付け部材、４２…側壁側グループ支持体、４３…ギャップ充填構造、４３ａ…レール固定板、４３ｂ…充填物、４３ｃ…連結板、４４…個別連結構造、４４ａ…把持部、４４ｂ…側部連結板、４４ｃ…ピン、４４ｄ…個別連結板、４５…側部開口閉止板、４５ａ、４５ｂ…縦折れ部、４６…グループ連結構造体、４６ａ…上部キャップ、４６ｂ…差し込み部、４６ｃ…把持部、４６ｄ…開口、４６ｅ…外側下面、４６ｆ…内側下面、４７…内側支持構造体、４７ａ…内側支持板、４７ｂ…内側支持板固定材、１００…炉心溶融物保持装置、２００…原子炉施設
【図１】
2016197034.tif 000003
【図２】
2016197034.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016197034.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016197034.tif 000009
【図８】
2016197034.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2016197034.tif 000012
【図１１】
2016197034.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2016197034.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2016197034.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2016197034.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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