説明

原子炉格納容器の冷却装置

【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。

【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。

【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。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−2877(P2013−2877A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−132385(P2011−132385)
【出願日】平成23年6月14日(2011.6.14)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)