(57)【要約】【課題】シビアアクシデントの発生時にも炉心溶融物のドレンサンプへの浸入防止機能を維持できる原子炉格納容器およびそのドレンサンプを提供する。【解決手段】漏水を集めて排水するため底部に設けられ上部に開口部を有するドレンサンプ７と、少なくともセラミックス材料を含む耐熱材１２と耐熱材１２を覆う構造材１１とで形成された蓋部材１０と、蓋部材１０同士を互いに組み合わせる組合手段１３，１４と、を備え、組合手段１３，１４により組み合わせた複数の蓋部材１０により、ドレンサンプ７の開口部が上方から覆われる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏水を集めて排水するため底部に設けられ上部に開口部を有するドレンサンプと、
少なくともセラミックス材料を含む耐熱材と前記耐熱材を覆う構造材とで形成された蓋部材と、
前記蓋部材同士を互いに組み合わせる組合手段と、
を備え、
前記組合手段により組み合わせた複数の前記蓋部材により、前記ドレンサンプの前記開口部が上方から覆われることを特徴とする原子炉格納容器。
【請求項２】
前記構造材は、硬質樹脂材または表面に防錆処理を施した金属材からなることを特徴とする請求項１に記載の原子炉格納容器。
【請求項３】
前記蓋部材が少なくとも６つの面を有するブロック形状を成し、
前記組合手段は、
前記蓋部材の６つの面のうちの隣接する３つの面に設けられた係合部と、
前記係合部が設けられた面の反対側の面に設けられて他の前記蓋部材の前記係合部が係合される被係合部と、
からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の原子炉格納容器。
【請求項４】
前記組合手段は、前記蓋部材に設けられた貫通穴から成り、
前記原子炉格納容器の床面または壁面には支持棒が設けられ、前記貫通穴に前記支持棒が挿入されることで、前記蓋部材同士の組み合わせが可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の原子炉格納容器。
【請求項５】
前記組合手段は、
前記蓋部材の外周面に設けられて穴部を有する筒部材と、
前記筒部材が設けられた部分とは反対側の前記外周面に設けられて他の前記蓋部材の前記筒部材が係合される凹部と、
からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の原子炉格納容器。
【請求項６】
前記蓋部材は、少なくとも上下２枚の積層された前記耐熱材を有し、
前記組合手段は、前記耐熱材同士が水平方向に変位して設けられることで前記蓋部材に形成される段部から成り、
複数の前記蓋部材が水平方向に組み合わせられたときに、１の前記蓋部材の段部に他の前記蓋部材の段部が係合されることで、下方の前記耐熱材同士の間を上方の前記耐熱材が覆うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の原子炉格納容器。
【請求項７】
前記蓋部材は、中性子吸収剤を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の原子炉格納容器。
【請求項８】
原子炉格納容器の底部に設けられるとともに上部に開口部を備え、前記原子炉格納容器の内部で発生する漏水を集めて排水するためのドレンサンプであって、
少なくともセラミックス材料を含む耐熱材と前記耐熱材を覆う構造材とで形成された蓋部材と、
前記蓋部材同士を互いに組み合わせる組合手段と、
を備え、
前記組合手段により組み合わせた複数の前記蓋部材が、前記開口部を上方から覆うように配置されることを特徴とする原子炉格納容器のドレンサンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、内部で発生する漏水を集めて排水するためのドレンサンプと、ドレンサンプを有する原子炉格納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉にてシビアアクシデントが発生した場合に、炉心溶融により生じる溶融コリウムが原子炉格納容器の床面に広がってドレンサンプに浸入して堆積してしまう。ドレンサンプのような狭い空間に堆積した溶融コリウムは冷却され難いので、溶融コリウムの発熱により原子炉格納容器が破損される事態が生じる。このような事態を防ぐために、ドレンサンプを耐熱性のサンプカバーで覆うことで、溶融コリウムがドレンサンプに浸入されないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３０６０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
核燃料ペレットが溶け出した溶融コリウム（炉心溶融物）は高温である。そのため、原子炉格納容器のドレンサンプを覆うサンプカバー（蓋部材）の材料は、高温に耐えられるセラミックスが用いられることが好適である。しかしながら、セラミックスは耐衝撃性が低く、原子炉格納容器の内部でメンテナンスなどを行っているときに、作業員が誤って工具（落下物）などをサンプカバーに落下させてしまうと、サンプカバーが割れてしまうことがある。また、セラミックスのような焼結体は水が浸透し易いので、ドレンサンプに集められる水がサンプカバーの内部に浸透した状態となる。このような状態でシビアアクシデントが発生し、サンプカバーに溶融コリウムが接触すると、サンプカバーに浸透した水が溶融コリウムの高熱によって爆発的に蒸発してしまい、サンプカバーが割れて飛び散ってしまい、溶融コリウムの浸入防止機能を維持できなくなるという課題がある。
【０００５】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、シビアアクシデントの発生時にもドレンサンプへの炉心溶融物の浸入防止機能を維持できる原子炉格納容器およびそのドレンサンプ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】
本発明の実施形態に係る原子炉格納容器は、漏水を集めて排水するため底部に設けられ上部に開口部を有するドレンサンプと、少なくともセラミックス材料を含む耐熱材と前記耐熱材を覆う構造材とで形成された蓋部材と、前記蓋部材同士を互いに組み合わせる組合手段と、を備え、前記組合手段により組み合わせた複数の前記蓋部材により、前記ドレンサンプの前記開口部が上方から覆われることを特徴としている。
【０００７】
本発明の実施形態に係る原子炉格納容器のドレンサンプは、原子炉格納容器の底部に設けられるとともに上部に開口部を備え、前記原子炉格納容器の内部で発生する漏水を集めて排水するためのドレンサンプであって、少なくともセラミックス材料を含む耐熱材と前記耐熱材を覆う構造材とで形成された蓋部材と、前記蓋部材同士を互いに組み合わせる組合手段と、を備え、前記組合手段により組み合わせた複数の前記蓋部材が、前記開口部を上方から覆うように配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態により、シビアアクシデントの発生時にもドレンサンプへの炉心溶融物の浸入防止機能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】原子炉格納容器を示す断面図。
【図２】第１実施形態の蓋部材を斜め上方から見た状態を示す斜視図。
【図３】第１実施形態の蓋部材を斜め下方から見た状態を示す斜視図。
【図４】第１実施形態の蓋部材を示す断面図。
【図５】第１実施形態の蓋部材を積み上げた状態を示す図。
【図６】第１実施形態の蓋部材でドレンサンプを覆った状態を示す図。
【図７】第２実施形態の蓋部材を示す斜視図。
【図８】第２実施形態の蓋部材を示す断面図。
【図９】第２実施形態の蓋部材でドレンサンプを覆った状態を示す図。
【図１０】第３実施形態の蓋部材を示す斜視図。
【図１１】第３実施形態の蓋部材を組み合わせた状態を示す平面図。
【図１２】第３実施形態の蓋部材でドレンサンプを覆った状態を示す図。
【図１３】第４実施形態の蓋部材を示す斜視図。
【図１４】第４実施形態の蓋部材でドレンサンプを覆った状態を示す図。
【図１５】第５実施形態の蓋部材を示す斜視図。
【図１６】第５実施形態の蓋部材を示す平面図。
【図１７】第５実施形態の蓋部材を組み合わせた状態を示す平面図。
【図１８】第５実施形態の蓋部材を組み合わせるときの状態を示す図。
【図１９】第５実施形態の蓋部材でドレンサンプを覆った状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように、原子力プラントの一例である沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、原子炉圧力容器１の内部に炉心２が設けられている。この原子炉圧力容器１は、円筒形状を成す胴部の上下の開口を、ほぼ半球形状を成す上蓋および下蓋で塞いだ容器である。なお、上蓋は上鏡とも称され、下蓋は下鏡とも称される。なお、原子炉圧力容器１は、炉心２の入れ物であり、内部の高温高圧に耐えながら外部との間に冷却水などを流通させるステンレス製の構造物である。また、原子炉圧力容器１は、炉心２で発生した放射性物質および放射線が漏れないように外部と遮断する機能も有している。
【００１１】
この原子炉圧力容器１の重量は、胴部の下端付近の支持スカートで支えられる。さらに、原子炉圧力容器１の内面には、多数のブラケットが取り付けられ、ステンレス鋼やニッケル系合金の内張りがなされている。また、原子炉圧力容器１の内部には、炉心２と炉心２を支えるための支持構造の他に、冷却水を循環させるための流路や、その関連装置などの炉内構造物が収められている。
【００１２】
また、原子炉圧力容器１を格納する原子炉格納容器４が設けられている。この原子炉格納容器４は、コンクリートなどを用いて形成されて充分な強度を有している。なお、原子炉格納容器４は、シビアアクシデントの発生時などに圧力障壁となるとともに放射性物質の放散に対する障壁を形成するための構造物である。さらに、原子炉格納容器４の内部には、原子炉圧力容器１から放出された蒸気を水で凝縮して圧力の上昇を防ぐ圧力抑制室などが設けられている。
【００１３】
さらに、原子炉圧力容器１の下方には、制御棒を駆動させるための各種装置が設けられる空間が確保されている。原子力プラントのメンテナンス時には、この原子炉圧力容器１の下方で作業員が作業を行うことができる。なお、緊急時に冷却水を原子炉格納容器４の内部に注水するための注水ライン５などが設けられている。
【００１４】
また、原子炉圧力容器１の下方位置であって、原子炉格納容器４の底部の床面６には、原子炉格納容器４の内部に設けられた各種配管から発生する漏水を集めて排水するためのドレンサンプ７が設けられている。このドレンサンプ７は、上方が開口される溝状を成す排水溝として形成されている。また、ドレンサンプ７には、水位計などが設けられており、漏水を検知するという機能を有している。さらに、ドレンサンプ７には、集めた水を原子炉格納容器４の外部に排水するための排水装置などが設けられている。
【００１５】
さらに、原子力プラントには、様々な安全対策が施されている。例えば、原子炉圧力容器１への冷却水の供給が停止されたり、原子炉圧力容器１に接続された配管の破断により冷却水が喪失したりすると、原子炉圧力容器１の内部の水位が低下し、炉心２が露出して冷却が不充分になる。このような場合には、水位低下の信号により自動的に原子炉が非常停止される。さらに、非常用炉心冷却装置（ＥＣＣＳ）による冷却水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。
【００１６】
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、その他の炉心２への注水装置も利用できない事態も想定され得る。例えば、震災などの要因によって外部電源や非常用電源が喪失されることによって、原子炉圧力容器１への冷却水の供給が停止される事態が生じる。このような事態になると、原子炉圧力容器１の内部の水位が低下されることにより炉心２が露出してしまって冷却が行われなくなる。すると、原子炉停止後も発生し続ける崩壊熱によって燃料棒温度が上昇し、炉心２の溶融に至ることが考えられる。
【００１７】
このようなシビアアクシデントが発生した場合に、高温の炉心溶融物が原子炉圧力容器１の下部に溶け落ち、さらに原子炉圧力容器１の底部３（下鏡）を溶融貫通して、原子炉格納容器４の内部の床面６に落下する。このような炉心溶融物は、原子炉格納容器４の床面６を構成するコンクリートを加熱する。炉心溶融物が接触した接触面が高温状態になると、炉心溶融物とコンクリートが反応することで、二酸化炭素や水素などの非凝縮性ガスを大量に発生させるとともにコンクリートを溶融浸食する。
【００１８】
そして、発生した非凝縮性ガスは原子炉格納容器４の内部の圧力を高め、原子炉格納容器４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により原子炉格納容器４のバウンダリを破損させたり、原子炉格納容器４の構造強度を低下させたりする可能性がある。
【００１９】
そして、原子炉格納容器４の破損に至り、原子炉格納容器４の内部の放射性物質が外部に放出させるおそれがある。特に、原子炉格納容器４の下部に位置するドレンサンプ７に炉心溶融物が浸入してしまうと、炉心溶融物の体積に対する炉心溶融物の上面の面積の比率が小さくなるので、注水ライン５で原子炉格納容器４の下部に注水したとしても、ドレンサンプ７の内部の炉心溶融物の温度が低下せず、コンクリートの溶融浸食が継続されるおそれがある。そこで、本実施形態では、シビアアクシデントの発生時に炉心溶融物がドレンサンプ７に浸入してしまうことを防止するために、ドレンサンプ７の上方開口を覆う蓋部材１０が設けられる。
【００２０】
図２から図６を参照して第１実施形態の蓋部材１０について説明する。図２に示すように、第１実施形態の蓋部材１０は、全ての面が長方形で構成される六面体として構成される直方体となっている。この蓋部材１０は、隣接する面が直角に交わっている。このブロック状を成す同一形状の蓋部材１０を複数個設けるようにし、互いの蓋部材１０を組み合わせることでドレンサンプ７の開口を覆うことができる（図６参照）。
【００２１】
この蓋部材１０の外面を構成する構造材１１は、ステンレスなどの金属材料から形成される。なお、構造材１１の表面全体には、塗装、めっき、油塗布などの処理が行われることによる防錆処理が施されても良い。この構造材１１は、６枚の板部材の縁辺同士が互いに溶接された箱体を成している。また、構造材１１の内部には、耐熱材１２が設けられている。この耐熱材１２は、直方体を成し、耐熱性を有する金属酸化物セラミックスなどの材料で形成される。なお、金属酸化物以外のセラミックスを用いて耐熱材１２を形成しても良い。
【００２２】
なお、耐熱材１２の全ての部分が、セラミックスで構成されてなくても良い。例えば、耐熱材１２の一部がセラミックスで形成され、他の部分がセラミックス以外の材料で構成されていても良い。さらに、１つの構造材１１の内部に１つの耐熱材１２が設けられる構成でなくても良い。例えば、１つの構造材１１の内部に複数枚の板状の耐熱材１２が上下方向に積層して設けられても良い。
【００２３】
図２および図３に示すように、第１実施形態の蓋部材１０の上面の四隅には凸部１３（係合部）が設けられるとともに、蓋部材１０の４つの側面のうちの２つの側面のそれぞれの四隅にも凸部１３（係合部）が設けられる。これら凸部１３は、それぞれが設けられた面に対して垂直に突出されている。例えば、蓋部材１０の上面の凸部１３は、上方に突出され、蓋部材１０の側面の凸部１３は、側方に突出される。
【００２４】
さらに、蓋部材１０の下面の四隅には、他の蓋部材１０の上面の凸部１３が係合される凹部１４（被係合部）が設けられる。また、蓋部材１０の４つの側面のうちの２つの側面のそれぞれの四隅にも、他の蓋部材１０の側面の凸部１３が係合される凹部１４（被係合部）が設けられる。このように、蓋部材１０では、６つの面のうちの隣接する３つの面に凸部１３が設けられるとともに、これら凸部１３が設けられた面以外の面、つまり凸部１３が設けられた面の反対側の３つの面に凹部１４が設けられる。
【００２５】
図４に示すように、蓋部材１０は、核反応により生じる中性子線を吸収する中性子吸収剤１５を有する。この中性子吸収剤１５は、ボロンカーバイト（Ｂ４Ｃ：炭化ホウ素）などの材料で構成される。本実施形態では、構造材１１と耐熱材１２の間に粉末状の中性子吸収剤１５が充填されている。
【００２６】
また、蓋部材１０の６つの全ての面は、構造材１１により構成された面である。つまり、耐熱材１２および中性子吸収剤１５は、構造材１１により覆われている。なお、凸部１３および凹部１４は、構造材１１と一体となっている部分である。特に、凹部１４の内面も構造材１１で覆われた部分となっている。このように耐熱材１２や中性子吸収剤１５が構造材１１により覆われることで、耐熱材１２や中性子吸収剤１５に外部の水が浸透しないようになっている。本実施形態では、蓋部材１０の上面や側面のみならず、蓋部材１０の下面も構造材１１で形成されることで、ドレンサンプ７を流れる水の水位が上昇されても、耐熱材１２や中性子吸収剤１５が濡れないようになっている。また、中性子吸収剤１５が漏れ出すことを構造材１１が防いでいる。
【００２７】
図５に示すように、複数個の蓋部材１０を床面６に積み上げる場合には、下方の蓋部材１０の上面の４つの凸部１３が、その上方に積み上げられた蓋部材１０の下面の４つの凹部１４に係合される。また、蓋部材１０同士が左右に並べて配置された場合には、１の蓋部材１０の側面の４つの凸部１３が、他の蓋部材１０の側面の４つの凹部１４に係合される。
【００２８】
なお、凹部１４の奥行寸法は、凸部１３の突出寸法よりも若干小さく形成されている。そのため、複数の蓋部材１０を組み合わせた場合に、各蓋部材１０の面の間に、水が通過可能な隙間が形成される。そして、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材１０で塞いだ場合には、原子炉格納容器４の内部で生じた漏水が蓋部材１０同士の隙間を通過してドレンサンプ７に浸入可能となっている。
【００２９】
図６に示すように、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材１０で覆う場合には、互いの側面同士を離間させた状態で積み上げることができる。例えば、上段、中段、下段の３段に積み上げられた蓋部材１０でドレンサンプ７を覆うことができる。この場合には、まず、ドレンサンプ７の近傍の床面６に下段の蓋部材１０を設置する。そして、下段の蓋部材１０の上面に、側面同士を離間させた２つの中段の蓋部材１０を積み上げる。下段の蓋部材１０の上面の４つの凸部１３のうち、２つの凸部１３には、１の中段の蓋部材１０の下面の凹部１４が係合され、他の２つの凸部１３には、他の中段の蓋部材１０の下面の凹部１４が係合される。
【００３０】
そして、中段の２つの蓋部材１０の上面に上段の蓋部材１０を積み上げる。また、中段の２つの蓋部材１０の上面の凸部１３は、上段の蓋部材１０の下面の凹部１４に係合される。つまり、上段の蓋部材１０によって中段の２つの蓋部材１０が互いに離れないように保持される。つまり、凸部１３と凹部１４とにより離間防止手段が構成される。さらに、蓋部材１０の上面の遊端側の凸部１３に、他の上段の蓋部材１０の下面の凹部１４を係合させることで、蓋部材１０の設置領域を広げてゆくことができる。このように、複数個の蓋部材１０を互いの側面同士を離間させた状態で積み上げることで、上方から流れてくる水がドレンサンプ７に入り込み易くなっている。さらに、各蓋部材１０の凸部１３と凹部１４とが互いに係合されるので、地震などが発生して蓋部材１０に外力が加わっても、蓋部材１０同士が組み合わされた状態を維持できる。この凸部１３と凹部１４とにより蓋部材１０同士を並べたり積み重ねたりする組み合わせができる。なお、第１実施形態では、凸部１３と凹部１４とにより組合手段が構成される。
【００３１】
なお、１つの蓋部材１０は、作業員が持ち運べる程度の大きさや重さに形成されている。そのため既存の原子炉格納容器４の内部に容易に搬入することができる。また、原子炉格納容器４の床面６や壁面などの既存の設備を変更することなく、蓋部材１０を設置することが可能になっている。また、定期点検などを行うときには、ドレンサンプ７の開口を覆っている蓋部材１０を撤去することを容易に行うことができる。
【００３２】
本実施形態では、金属酸化物セラミックスの耐熱材１２の表面が、この耐熱材１２よりも高い靱性を有しているステンレスで形成された構造材１１により覆われることで、耐衝撃性を有する蓋部材１０とすることができる。そのため、メンテナンス時に作業員が誤って工具（落下物）などを蓋部材１０に落下させてしまっても、蓋部材１０が割れてしまうようなことがない。さらに、地震などが発生して蓋部材１０に衝撃などが加わっても、耐熱材１２がひび割れたり砕けたりすることがない。
【００３３】
また、シビアアクシデントが発生した場合に、炉心溶融物が蓋部材１０に接触して構造材１１が熔解しても、積み上げられた耐熱材１２によりドレンサンプ７への浸入を阻止できる。なお、炉心溶融物が接触して構造材１１が熔解した場合には、蓋部材１０の内部の中性子吸収剤１５が炉心溶融物に混ざり込むようになるので、核反応（核物質の連鎖反応）を抑制することができる。さらに、炉心溶融物が構造材１１を熔解するときには、構造材１１に熱が奪われるため、炉心溶融物が冷えて固まり、ドレンサンプ７の底部に炉心溶融物が落ちることがない。
【００３４】
また、耐熱材１２が構造材１１により覆われており、耐熱材１２に水が浸透していない状態で維持されるので、高温の炉心溶融物が耐熱材１２に接触しても、耐熱材１２の内部で水蒸気爆発が起きることがなく、耐熱材１２の形状が保たれるので、ドレンサンプ７への炉心溶融物の浸入防止機能を維持できる。
【００３５】
本実施形態では、蓋部材１０が直方体（六面体）として形成されているが、一部の面が傾斜した六面体として蓋部材１０を形成しても良い。例えば、蓋部材１０を平行六面体などの形状にしても良い。
【００３６】
本実施形態では、凸部１３と凹部１４とにより組合手段が構成されるが、その他の手段により組合手段を構成しても良い。例えば、蓋部材１０のそれぞれの面に磁石を固定しておき、互いの蓋部材１０同士が磁力により接続される構成としても良い。また、各蓋部材１０を組み合わせるときに、接着剤を用いて互いの蓋部材１０を接着しても良い。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の蓋部材２０について図７から図９を用いて説明する。図７に示すように、第２実施形態の蓋部材２０は、六面体として構成される直方体となっている。このブロック状を成す蓋部材２０の外面を構成する構造材２１は、ステンレスなどの金属材料から形成される。さらに、構造材２１の内部には、金属酸化物セラミックスなどの材料で形成された耐熱材２２が設けられている。また、蓋部材２０は、上面から下面まで直線状に貫通された貫通穴２４を有している。この貫通穴２４は、蓋部材２０の中央位置から変位した位置に設けられている。なお、貫通穴２４を蓋部材２０の中央位置に設けても良い。
【００３８】
図８に示すように、構造材２１と耐熱材２２の間に粉末状の中性子吸収剤２５が充填されている。また、耐熱材２２には、上下方向に貫通する貫通穴２６が設けられている。この貫通穴２６の内面が構造材２１で覆われることで、前述の貫通穴２４が形成されている。このように耐熱材２２や中性子吸収剤２５が構造材２１により覆われることで、耐熱材２２や中性子吸収剤２５に外部の水が浸透しないようになっている。
【００３９】
図９に示すように、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材２０で覆う場合には、まず、ドレンサンプ７の近傍の床面６に穴をあけて固定部２７を形成する。この固定部２７に支持棒２８を固定する。この支持棒２８は、鉛直方向に延びている。
【００４０】
また、蓋部材２０の貫通穴２４は、円形状を成す穴であるとともに、支持棒２８は、円柱状を成す部材となっている。なお、支持棒２８の直径は、蓋部材２０の貫通穴２４よりも小さい径となっている。そして、蓋部材２０は、貫通穴２４に支持棒２８を挿通させた状態で設置される。第２実施形態では、支持棒２８の上端に貫通穴２４を挿通させて、複数個の蓋部材２０を積み上げている。なお、第２実施形態では、貫通穴２４と支持棒２８とにより組合手段が構成される。なお、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材２０で塞いだ場合には、原子炉格納容器４の内部で生じた漏水が蓋部材２０同士の隙間を通過してドレンサンプ７に浸入可能となっている。また、蓋部材２０の側面に、水が通過可能な隙間を形成するための凹凸を形成しても良い。
【００４１】
また、支持棒２８の長さは、蓋部材２０の上下寸法よりも長く形成されている。そのため、それぞれの支持棒２８により複数個の蓋部材２０を上下方向に積み上げることができる。このように積み上げられた蓋部材２０は、地震などの外力が加わっても、積み上げられた状態を維持できる。なお、本例では、上下方向に３段の蓋部材２０を積み上げているが、蓋部材２０を上下方向に積み上げずに、１段の蓋部材２０によりドレンサンプ７の開口を覆っても良い。
【００４２】
なお、第２実施形態では、蓋部材２０の貫通穴２４が円形状を成すとともに、支持棒２８が円柱状を成しているが、蓋部材２０の貫通穴２４が四角形状を成すとともに、支持棒２８が角柱状を成していても良い。支持棒２８が角柱状を成すことで、蓋部材２０が回転されないようにできる。
【００４３】
このように、支持棒２８により蓋部材２０を原子炉格納容器４の床面６または壁面に安定的に設けることができる。また、１の蓋部材２０の貫通穴２４を貫いた支持棒２８を、他の蓋部材２０の貫通穴２４に挿入することができるので、１の支持棒２８により複数の蓋部材２０を組み合わせて支持することができる。
【００４４】
また、耐熱材２２が構造材２１により覆われており、耐熱材２２に水が浸透していない状態で維持されるので、高温の炉心溶融物が耐熱材２２に接触しても、耐熱材２２の内部で水蒸気爆発が起きることがなく、耐熱材２２の形状が保たれるので、ドレンサンプ７への炉心溶融物の浸入防止機能を維持できる。また、蓋部材２０が中性子吸収剤２５を有することで、核反応を抑制することができる。
【００４５】
なお、構造材３１の四隅の角部のうちの３つの角部に凹部３３が設けられるとともに１つの角部に筒部材３４が設けられているが、その他の形態としても良い。例えば、構造材３１の四隅の角部のうちの２つの角部に凹部３３が設けられるとともに２つの角部に筒部材３４が設けられる構成であっても良い。また、凹部３３および筒部材３４を構造材３１の四隅の角部に設ける構成でなくても良い。例えば、凹部３３および筒部材３４を構造材３１の四辺の各中央位置に設けるようにしても良い。
【００４６】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の蓋部材３０について図１０から図１２を用いて説明する。図１０に示すように、第３実施形態の蓋部材３０は、所定の厚みを有する板状の部材を成し、ほぼ六面体のブロック形状となっている。この蓋部材３０の外面を構成する構造材３１は、ステンレスなどの金属材料から形成される。さらに、構造材３１の内部には、金属酸化物セラミックスなどの材料で形成された耐熱材３２が設けられている。なお、構造材３１と耐熱材３２の間に粉末状の中性子吸収剤が充填されている。
【００４７】
また、構造材３１は、平面視でほぼ正方形状の箱体を成し、その四隅の角部が湾曲状に切り欠かれた凹部３３が形成されている。つまり、構造材３１の外周面に凹部３３が設けられている。なお、構造材３１の内部の耐熱材３２の四隅の角部も湾曲状に切り欠かれた凹部が設けられている。
【００４８】
また、構造材３１の切り欠かれた四隅の角部のうちの１の角部には、円筒形状を成す筒部材３４が設けられている。この筒部材３４は、ステンレスなどの金属材料により形成され、上下方向に貫通された貫通穴３５（穴部）を有している。また、筒部材３４は、溶接により構造材３１の角部に固定されている。このように、筒部材３４および凹部３３は、蓋部材３０の外周面に沿って設けられている。そのため、図１１に示すように、複数の蓋部材３０を平面的に並べたときに、それぞれの蓋部材３０の外周面同士が接触するとともに、１の蓋部材３０の筒部材３４が、その周囲の蓋部材３０の凹部３３に係合される。
【００４９】
また、蓋部材３０の平面視において、湾曲された凹部３３の曲率は、筒部材３４の外周の曲率と同一である。さらに、筒部材３４の外周を３つの蓋部材３０の凹部３３で囲むことができる。そのため、１の蓋部材３０の筒部材３４が、その周囲の蓋部材３０の凹部３３が係合されると、蓋部材３０同士を密に並べることができる。
【００５０】
図１２に示すように、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材３０で覆う場合には、まず、ドレンサンプ７の近傍の床面６およびドレンサンプ７の底部に穴をあけて固定部３７を形成する。この固定部３７に支持棒３８を固定する。この支持棒３８は、鉛直方向に延びている。なお、ドレンサンプ７の底部の固定部３７から立設する支持棒３８において、床面６と同じ高さ位置となる部分には、蓋部材３０を保持する保持部材３９が固定されている。
【００５１】
また、筒部材３４の貫通穴３５は、円形状を成す穴であるとともに、支持棒３８は、円柱状を成す部材となっている。なお、支持棒３８の直径は、筒部材３４の貫通穴３５よりも小さい径となっている。そして、蓋部材３０は、筒部材３４の貫通穴３５に支持棒３８を挿通させた状態で設置される。第３実施形態では、支持棒３８の上端に貫通穴３５を挿通させて、複数個の蓋部材３０を積み上げている。なお、第３実施形態では、貫通穴３５と支持棒３８とにより組合手段が構成される。なお、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材３０で塞いだ場合には、原子炉格納容器４の内部で生じた漏水が蓋部材３０同士の隙間を通過してドレンサンプ７に浸入可能となっている。また、蓋部材３０の側面に、水が通過可能な隙間を形成するための凹凸を形成しても良い。
【００５２】
また、床面６の固定部３７から立設された支持棒３８の長さは、蓋部材３０の上下寸法よりも長く形成されている。さらに、ドレンサンプ７の底部の固定部３７から立設する支持棒３８において、保持部材３９から支持棒３８の上端部までの長さは、蓋部材３０の上下寸法よりも長く形成されている。そのため、それぞれの支持棒３８により複数個の蓋部材３０を上下方向に積み上げることができる。このように積み上げられた蓋部材３０は、地震などの外力が加わっても、積み上げられた状態を維持できる。なお、本例では、上下方向に３段の蓋部材３０を積み上げているが、蓋部材３０を上下方向に積み上げずに、１段の蓋部材３０によりドレンサンプ７の開口を覆っても良い。
【００５３】
また、蓋部材３０において、支持棒３８により支持されていない側の縁辺は、ドレンサンプ７の近傍の床面６に載置される。さらに、支持棒３８により支持されていない側の縁辺の凹部３３が、他の蓋部材３０の筒部材３４と係合されることで、蓋部材３０が水平方向に回転されないようになっている。
【００５４】
なお、第３実施形態では、筒部材３４の貫通穴３５が円形状を成すとともに、支持棒３８が円柱状を成しているが、筒部材３４の貫通穴３５が四角形状を成すとともに、支持棒３８が角柱状を成していても良い。支持棒３８が角柱状を成すことで、蓋部材３０が回転されないようにできる。また、本例では、筒部材３４を円筒形状に形成しているが、筒部材３４を角筒形状に形成しても良い。
【００５５】
また、耐熱材３２が構造材３１により覆われており、耐熱材３２に水が浸透していない状態で維持されるので、高温の炉心溶融物が耐熱材３２に接触しても、耐熱材３２の内部で水蒸気爆発が起きることがなく、耐熱材３２の形状が保たれるので、ドレンサンプ７への炉心溶融物の浸入防止機能を維持できる。また、蓋部材３０が中性子吸収剤を有することで、核反応を抑制することができる。
【００５６】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の蓋部材４０について図１３から図１４を用いて説明する。図１３に示すように、第４実施形態の蓋部材４０は、ほぼ六面体のブロック形状となっている。この蓋部材４０の外面を構成する構造材４１は、ステンレスなどの金属材料から形成される。さらに、構造材４１の内部には、金属酸化物セラミックスなどの材料で形成された耐熱材４２が設けられている。なお、構造材４１と耐熱材４２の間に粉末状の中性子吸収剤が充填されている。
【００５７】
また、構造材４１は、側面視でほぼ長方形状の箱体を成し、その四隅の角部が湾曲状に切り欠かれた凹部４３が形成されている。つまり、構造材４１において、上面および下面を含む外周面に凹部４３が設けられている。なお、構造材４１の内部の耐熱材４２の四隅の角部も湾曲状に切り欠かれた凹部が設けられている。
【００５８】
また、構造材４１の切り欠かれた四隅の角部のうちの１の角部には、円筒形状を成す筒部材４４が設けられている。この筒部材４４は、ステンレスなどの金属材料により形成され、水平方向に貫通された貫通穴４５（穴部）を有している。また、筒部材４４は、溶接により構造材４１の角部に固定されている。このように、筒部材４４および凹部４３は、蓋部材４０の外周面に沿って設けられている。そのため、図１４に示すように、複数の蓋部材４０を平面的に並べたときに、それぞれの蓋部材４０の側面同士が接触するとともに、１の蓋部材４０の筒部材４４が、隣接する他の蓋部材４０の凹部４３に係合される。
【００５９】
また、蓋部材４０の側面視において、湾曲された凹部４３の曲率は、筒部材４４の外周の曲率と同一である。そのため、１の蓋部材４０の筒部材４４が、隣接する他の蓋部材４０の凹部４３が係合されると、蓋部材４０同士を密に並べることができる。
【００６０】
図１４に示すように、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材４０で覆う場合には、まず、水平方向に延びる支持棒４７を筒部材４４の貫通穴４５に挿入する。そして、この支持棒４７の端部をドレンサンプ７の近傍の床面６などに固定する。なお、支持棒４７は、その長手方向がドレンサンプ７の延設方向と直行する方向に設置される。さらに、本例では図示を省略するが、支持棒４７を固定するための複数本のフレーム部材をドレンサンプ７に架け渡しても良い。また、これらフレーム部材に支持棒４７を支持させることで、その長手方向がドレンサンプ７の延設方向と同じ方向に向くように設置しても良い。
【００６１】
また、筒部材４４の貫通穴４５は、円形状を成す穴であるとともに、支持棒４７は、円柱状を成す部材となっている。なお、支持棒４７の直径は、筒部材４４の貫通穴４５よりも小さい径となっている。そして、蓋部材４０は、筒部材４４の貫通穴４５に支持棒４７を挿通させた状態で設置される。なお、第３実施形態では、貫通穴４５と支持棒４７とにより組合手段が構成される。なお、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材４０で塞いだ場合には、原子炉格納容器４の内部で生じた漏水が蓋部材４０同士の隙間を通過してドレンサンプ７に浸入可能となっている。また、蓋部材４０の側面に、水が通過可能な隙間を形成するための凹凸を形成しても良い。
【００６２】
また、支持棒４７の長さは、蓋部材４０の左右寸法よりも長く形成されている。そのため、それぞれの支持棒４７により複数個の蓋部材４０を左右方向に並設した状態で支持できる。このように支持された蓋部材４０は、地震などの外力が加わっても、積み上げられた状態を維持できる。なお、本例では、筒部材４４を蓋部材４０の下部側に設けて設置しているが、筒部材４４を蓋部材４０の上部側に設けて設置しても良い。つまり、図１４の蓋部材４０の上下を反転させた状態で設置しても良い。
【００６３】
また、蓋部材４０において、支持棒４７により支持されていない側の縁辺は、他の蓋部材４０の筒部材４４と係合されることで、蓋部材４０が縦方向に回転されないようになっている。
【００６４】
なお、第４実施形態では、筒部材４４の貫通穴４５が円形状を成すとともに、支持棒４７が円柱状を成しているが、筒部材４４の貫通穴４５が四角形状を成すとともに、支持棒４７が角柱状を成していても良い。支持棒４７が角柱状を成すことで、蓋部材４０が回転されないようにできる。
【００６５】
また、耐熱材４２が構造材４１により覆われており、耐熱材４２に水が浸透していない状態で維持されるので、高温の炉心溶融物が耐熱材４２に接触しても、耐熱材４２の内部で水蒸気爆発が起きることがなく、耐熱材４２の形状が保たれるので、ドレンサンプ７への炉心溶融物の浸入防止機能を維持できる。また、蓋部材４０が中性子吸収剤を有することで、核反応を抑制することができる。
【００６６】
なお、構造材４１の四隅の角部のうちの３つの角部に凹部４３が設けられるとともに１つの角部に筒部材４４が設けられているが、その他の形態としても良い。例えば、構造材４１の四隅の角部のうちの２つの角部に凹部４３が設けられるとともに２つの角部に筒部材４４が設けられる構成であっても良い。また、凹部４３および筒部材４４を構造材４１の四隅の角部に設ける構成でなくても良い。例えば、凹部４３および筒部材４４を構造材４１の四辺の各中央位置に設けるようにしても良い。
【００６７】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態の蓋部材５０について図１５から図１９を用いて説明する。図１５に示すように、第５実施形態の蓋部材５０は、上下に積層された２つの構造材５１を有している。それぞれの構造材５１は、平面視でほぼ正方形状の箱体を成す六面体のブロック形状となっている。これらの構造材５１は、ステンレスなどの金属材料から形成される。さらに、それぞれの構造材５１の内部には、金属酸化物セラミックスなどの材料で形成された耐熱材５２が設けられている。なお、構造材５１と耐熱材５２の間に粉末状の中性子吸収剤が充填されている。
【００６８】
図１６に示すように、上下の構造材５１は、水平方向に変位して（ずれて）設けられる。本例では、平面視において、上方の構造材５１の１つの角部が、下方の構造材５１の中央位置に配置されるように、上下の構造材５１が水平方向に変位して設けられる。そして、上方の構造材５１の下面と下方の構造材５１の上面との接触面が互いに溶接された溶接部５３が設けられている。つまり、上下の構造材５１の上面、下面、および側面よって、段部（階段状の部分）が形成される。
【００６９】
図１８に示すように、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材５０で覆う場合には、まず、１の蓋部材５０の下方の構造材５１の上面に、他の蓋部材５０の上方の構造材５１の下面を載置するようにする。このように、互いの蓋部材５０において、上方の構造材５１の側面同士および下方の構造材５１の側面同士を接触させる。つまり、複数の蓋部材５０が水平方向に組み合わせられたときに、１の蓋部材５０の段部に他の蓋部材５０の段部が係合されることで、蓋部材５０同士を密に並べることができる。なお、ドレンサンプ７の開口を複数個の蓋部材５０で塞いだ場合には、原子炉格納容器４の内部で生じた漏水が蓋部材５０同士の隙間を通過してドレンサンプ７に浸入可能となっている。また、蓋部材５０の側面に、水が通過可能な隙間を形成するための凹凸を形成しても良い。
【００７０】
図１７および図１９に示すように、複数の蓋部材５０を平面的に並べたときに、下方の構造材５１同士の間を上方の構造材５１が覆うようになっている。なお、それぞれの構造材５１の内部には、耐熱材５２が設けられているので（図１６参照）、複数の蓋部材５０を平面的に並べたときに、下方の耐熱材５２同士の間を上方の耐熱材５２が覆うようになっている。そのため、シビアアクシデントの発生時に炉心溶融物が構造材５１を溶かしても、下方の耐熱材５２同士の隙間を上方の耐熱材５２が塞ぐので、炉心溶融物がドレンサンプ７に浸入されることを防止できる。
【００７１】
また、耐熱材５２が構造材５１により覆われており、耐熱材５２に水が浸透していない状態で維持されるので、高温の炉心溶融物が耐熱材５２に接触しても、耐熱材５２の内部で水蒸気爆発が起きることがなく、耐熱材５２の形状が保たれるので、ドレンサンプ７への炉心溶融物の浸入防止機能を維持できる。また、蓋部材５０が中性子吸収剤を有することで、核反応を抑制することができる。
【００７２】
なお、複数の蓋部材５０を支持するための複数本のフレーム部材をドレンサンプ７に架け渡しても良い。また、ドレンサンプ７の底面から上方に延びる支持棒を設けるようにし、この支持棒の上端部に蓋部材５０を支持させても良い。
【００７３】
このように、本実施形態では、セラミックスなどの材料で構成され耐熱材１２，２２，３２，４２，５２を有し、この耐熱材１２，２２，３２，４２，５２の表面の全てが、金属材からなる構造材１１，２１，３１，４１，５１で覆われることで、耐熱性、耐衝撃性、設置容易性、非透水性（水の浸透防止機能）の全てを満たす蓋部材１０，２０，３０，４０，５０を形成できる。
【００７４】
なお、前述した実施形態では、構造材１１，２１，４１，５１は、ステンレスなどの金属材料から形成されているが、その他の材質で構造材を形成しても良い。例えば、硬質樹脂材で構造材を形成しても良い。さらに、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などを用いて構造材を形成しても良い。このような繊維強化プラスチックの構造材を用いることで、炉心溶融物が構造材を熔解して蒸発するときの蒸発熱として、炉心溶融物の熱が奪われるようになるため、炉心溶融物が冷えて固まり、ドレンサンプ７の底部に炉心溶融物が落ちることがない。
【００７５】
なお、前述した実施形態を組み合わせても良い。例えば、第２実施形態の蓋部材２０の上面、下面、および側面に、第１実施形態の凸部１３および凹部１４を設けるようにして、互いの蓋部材２０同士を連結しても良い。さらに、第５実施形態の蓋部材５０に対して、第２実施形態の貫通穴２４を形成して、この貫通穴２４に支持棒を挿通することで、支持棒を用いて蓋部材５０を支持しても良い。
【００７６】
以上説明した実施形態によれば、セラミックス材料を含む耐熱材、この耐熱材よりも高い靱性を有して耐熱材の表面の全てを覆う構造材と、で形成された蓋部材を持つことにより、落下物による衝撃が加わっても破損しないようにできるとともに、水が耐熱材に浸透されないようにすることで、シビアアクシデントの発生時にも炉心溶融物の浸入防止機能を維持できる。
【００７７】
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、組み合わせ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…原子炉圧力容器、２…炉心、３…底部、４…原子炉格納容器、５…注水ライン、６…床面、７…ドレンサンプ、１０…蓋部材、１１…構造材、１２…耐熱材、１３…凸部、１４…凹部、１５…中性子吸収剤、２０…蓋部材、２１…構造材、２２…耐熱材、２４…貫通穴、２５…中性子吸収剤、２６…貫通穴、２７…固定部、２８…支持棒、３０…蓋部材、３１…構造材、３２…耐熱材、３３…凹部、３４…筒部材、３５…貫通穴、３７…固定部、３８…支持棒、３９…保持部材、４０…蓋部材、４１…構造材、４２…耐熱材、４３…凹部、４４…筒部材、４５…貫通穴、４７…支持棒、５０…蓋部材、５１…構造材、５２…耐熱材、５３…溶接部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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