原子炉格納容器の熱輸送装置およびその方法
【課題】 長期的に原子炉格納容器内部の発生熱を原子炉格納容器外部へ輸送をすることができ、かつ原子炉建屋の耐震性能への影響が少ない原子炉格納容器の熱輸送装置を提供する。
【解決手段】 原子炉格納容器の熱輸送装置１は、原子炉格納容器２２の内側において設けられ、この原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、内部を流れる冷媒３２に受熱した発生熱３１を与える受熱部２と、前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器２３の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材３３を収容し、冷却材３３を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンク３と、内部を流れる冷媒３２の熱を冷却材３３へ放熱する放熱部４と、受熱部２と放熱部４を連結して冷却ループ５１を形成し、この冷却ループ５１内において冷媒３２を循環させるヒートパイプ５とを備える。
【解決手段】 原子炉格納容器の熱輸送装置１は、原子炉格納容器２２の内側において設けられ、この原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、内部を流れる冷媒３２に受熱した発生熱３１を与える受熱部２と、前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器２３の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材３３を収容し、冷却材３３を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンク３と、内部を流れる冷媒３２の熱を冷却材３３へ放熱する放熱部４と、受熱部２と放熱部４を連結して冷却ループ５１を形成し、この冷却ループ５１内において冷媒３２を循環させるヒートパイプ５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉格納容器内部の発生熱を原子炉格納容器外部へ輸送する原子炉格納容器の熱輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所において、極めて稀な確率ではあるが、原子炉圧力容器に接続している主蒸気配管が破断した場合、原子炉格納容器内に高温及び高圧の原子炉一次冷却材が放出される原子炉冷却材喪失事故（以下、「ＬＯＣＡ」という。）が起こる可能性がある。また、ＬＯＣＡが起きた際、冷却材が喪失することで原子炉水位が低下し、炉心が露出して冷却が不十分となり炉心溶融の可能性がある過酷事故（ＳＡ）が起こる可能性がある。
【０００３】
沸騰水型原子力発電所でＬＯＣＡが発生した場合、原子炉格納容器内のドライウェルに高温及び高圧の原子炉一次冷却材が放出されると、ドライウェル内の温度及び圧力が急激に上昇する。ＬＯＣＡ時に放射性物質の原子炉格納容器外への放出を防ぐため、原子力発電所は、原子炉格納容器の設計温度及び設計圧力に至る以前にドライウェル内に放出された高温及び高圧の冷却材を、ベント管を通じてサプレッションチェンバ内に放出し、サプレッションチェンバ内にあるプール水によって凝縮させることで原子炉格納容器内の温度及び圧力を低減させる構造となっている。
【０００４】
また、主蒸気配管破断によって冷却材が原子炉圧力容器に戻らず喪失すると、原子炉水位が低下し、炉心が露出して冷却が不十分になる可能性があるが、非常用炉心冷却系としてサプレッションプール水を水源とした非常用炉心冷却系（以下、「ＥＣＣＳ」という。）等が備えられており、ＥＣＣＳが作動することで、原子炉圧力容器内に冷却水が注入され炉心を冠水することで炉心溶融を防ぐとともに、サプレッションプール水を原子炉格納容器に注入して原子炉格納容器内の熱を自然循環によって徐熱する。
【０００５】
一方、何らかの理由によりＥＣＣＳが作動せず、注水に失敗した場合でも、中央制御室作業員の手動操作で原子炉格納容器内にスプレイを行う残留熱除去系（ＲＨＲ）の注水設備を用いて、原子炉圧力容器冷却時に発生した水蒸気をスプレイによって凝縮することで原子炉格納容器内の温度及び圧力を低減させる構造となっている。
【０００６】
このように、ＬＯＣＡや過酷事故が起きた場合、ＥＣＣＳが作動することで炉心は冷却されるが、さらにＬＯＣＡや過酷事故によって原子炉格納容器内に生じる発生熱を冷却または外部へ輸送し徐熱するために以下の技術が開発されている。
【０００７】
原子炉格納容器の上方に冷却水タンクを設置し、原子炉内部の水位が低下することで炉心溶融等の過酷事故が起きた場合に、タンク内にある水源を重力により原子炉格納容器内に散布して原子炉格納容器内に生じる発生熱を冷却する技術が開発されている（例えば、特許技術１参照。）。
【０００８】
また、原子炉格納容器の内側に受熱部を設け、原子炉格納容器の外側に冷却用プールを設け、さらに冷却用プール内に放熱部を設け、受熱部と放熱部をヒートパイプによって連結して内部に冷媒を循環させることにより、原子炉格納容器内の発生熱を受熱部によって受熱し、この発生熱を放熱部から冷却用プール内に放熱することによって、原子炉格納容器内の発生熱を外部へ輸送し徐熱する技術が開発されている（例えば、特許技術２参照。）。
【０００９】
さらに、ヒートパイプの受熱部が原子炉格納容器内部に位置し、ヒートパイプの放熱部がサプレッションプール内部に位置するように、原子炉格納容器内部とサプレッションプールとを隔てる側壁を貫いてヒートパイプを設け、原子炉格納容器内部の熱をサプレッションプールへ輸送し、サプレッションプール水へ放熱する技術が開発されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２４８１６６
【特許文献２】特開平６−８８８９３
【特許文献３】特開２００２−１２２６８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術は、冷却水タンクの容量は数日分と限界があり、長期間の冷却をすることができないという課題がある。また、上述した特許文献２に記載の技術は、原子炉圧力容器の上方において冷却プールおよび放熱部を設けているため、地震発生時に冷却プールおよび放熱部が原子炉建屋に対して大きなモーメントを及ぼし、耐震設計上不利であるという課題があった。
【００１２】
さらに、上述した特許文献３に記載の技術は、サプレッションプール内にサプレッションプール水の冷却手段を備えておらず、サプレッションプール内に輸送された熱を放熱または冷却することができないため徐熱能力が低い、または長期間の冷却をすることができないという課題がある。
【００１３】
そこで本発明は、長期的に原子炉格納容器内部の発生熱を原子炉格納容器外部へ輸送をすることができ、かつ原子炉建屋の耐震性能への影響が少ない原子炉格納容器の熱輸送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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の原子炉格納容器の熱輸送装置は、原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した発生熱を与える受熱部と、原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、冷却タンク内において設けられ、内部を流れる冷媒の熱を冷却タンク内の冷却材へ放熱する放熱部と、受熱部と放熱部を連結して冷却ループを形成し、この冷却ループ内において冷媒を循環させるヒートパイプとを備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記目的を達成するために、本発明の原子炉格納容器の熱輸送方法は、原子炉格納容器の内側に設けられる受熱部によって原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、前記受熱部の内部を流れる冷媒に受熱した発生熱を与える工程と、原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられる冷却タンク内に収容され、冷却手段によって所定の温度以下に保たれる冷却材へ放熱部の内部を流れる冷媒の熱を放熱する工程と、受熱部と放熱部をヒートパイプによって連結した冷却ループ内において冷媒を循環させる工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、原子炉格納容器の熱輸送装置によって長期的に原子炉格納容器内部の熱を原子炉格納容器外部へ輸送をすることができ、かつ原子炉格納容器の熱輸送装置による原子炉建屋の耐震性能への影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の概略縦断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の概略縦断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の中間熱輸送装置を設けた場合の全体概略縦断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の中間熱輸送装置および第２中間熱輸送装置を設けた場合の全体概略縦断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の受熱部の概略縦断面図。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の中間熱輸送装置および熱媒介装置を示し、（ａ）は概略縦断面図、（ｂ）は概略横断面図。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図１４】本発明の第９の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の概略縦断面図。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置を加圧水型原子力プラントに設けた例を示す概略縦断面図。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置を高速炉プラントに設けた例を示す概略縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置（以下、ＰＣＶ熱輸送装置と称する。）について図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の全体縦断面概略図である。
【００２０】
ＰＣＶ熱輸送装置１が設けられる原子力発電プラントには、沸騰水型原子力プラント、加圧水型原子力プラント、高速炉プラント等、原子炉格納容器２２内部に原子炉容器２３が設けられる形式の原子力発電プラントに適用することができる。
【００２１】
ここで、原子炉容器２３は、内部に核燃料および冷却材（図示せず。）を収容する容器を示し、炉型に応じて原子炉容器、原子炉圧力容器と呼ぶが、以下、総称して原子炉圧力容器と呼ぶ。また、原子炉格納容器２２は、原子炉容器２３を内包し、過酷事故時に原子炉容器２３から漏えいした放射性物質の外部への漏えいを抑制する容器である。原子炉格納容器２２の内部において原子炉圧力容器２３が設けられ、さらに原子炉格納容器２２の外周を取り囲むように原子炉建屋２１が設けられる。
【００２２】
図１は、一般的な沸騰水型原子力プラントを示している。沸騰水型原子力プラントにおける原子炉容器２３は、内部に核燃料および冷却材である水を収容し、内部で発生する蒸気圧力に耐え得るように設計された金属圧力容器である。沸騰水型原子炉における原子炉圧力容器２３には一般的に、下底において制御棒駆動機構が設けられ、上方側面において主蒸気配管が設けられている（図示せず。）。
【００２３】
さらに、沸騰水型原子力プラントにおける原子炉格納容器２２は、鉄筋コンクリート壁によって底部ならびに側壁が形成され、上部がドーム形状の金属鋼板によって覆われることによって構成される。
【００２４】
ＰＣＶ熱輸送装置１は、受熱部２と、冷却タンク３と、放熱部４と、ヒートパイプ５とから構成される。受熱部２は、原子炉格納容器２２の内側であって、原子炉圧力容器２３の側周面と離間した位置において配置される。また、冷却タンク３は、原子炉格納容器２２の外側であって、原子炉建屋２１の床面において配置される。ここで、原子炉格納容器２２の側壁と冷却タンク３の側壁が互いに離間するように冷却タンク３を配置することが望ましい。
【００２５】
また、冷却タンク３は、冷却タンク３のタンク上面が原子炉圧力容器２３の上頂よりも下方に位置するように設けられるものとし、特にタンク上面が原子炉圧力容器２３の重心２４よりも下方に位置することが望ましい。ここで、原子炉圧力容器２３の重心２４は、原子力プラントの耐震評価に用いられる有限要素法を用いたFＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）コードによって算出することができる。FEMコードは、構造物をメッシュと呼ばれる小部分に分割し、メッシュ間の相互作用をシミュレートすることによって、構造物全体の地震発生時の挙動を解析するものである。
放熱部４は、冷却タンク３の内部であって、後述する受熱部２の受熱部排出孔４２がよりも放熱部４の放熱部導入孔４３が上方に位置するように配置される。ヒートパイプ５は、受熱部２と放熱部４を連結して後述する冷却ループ５１を形成する。
【００２６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。受熱部２は、外部の熱を受熱し、内部を流れる冷媒３２に熱を与えることができる装置であり、熱伝導性の高い金属やセラミックス材料を適用することができる。受熱部２には、冷媒３２を内部に導入する受熱導入孔４１が下方に、冷媒３２を内部から排出する受熱部排出孔４２が上方に設けられる。さらに、外部に露出する面積を増やし、受熱効率を高めるためにフィン４５を設けること、または表面に凹凸を有する形状とすることが望ましい。
【００２７】
冷却タンク３は、内部において冷却材３３を保持し、この冷却材３３を所定温度以下に保つ冷却手段を有する容器である。冷却材３３は、水やアンモニア、アルコール等が適用可能である。さらに、冷却材３３を銅やアルミ等の金属材料を適用してもよい。冷却材３３は、ヒートポンプや冷却コンデンサといった冷却手段によって所定の温度以下、例えば３０度の室温程度に保たれるものとする。
【００２８】
また、冷却材３３を地中へ循環させ、地熱によって冷却して所定の温度以下に保つ構成としてもよい。さらに、他の装置の冷却水をバイパスしたものや専用の冷却水を冷却タンク３内部へ導入し排出して冷却タンク３内部の温度が常に所定の温度を下回る構成としてもよい。
【００２９】
なお、原子力プラントにおいて上述したＥＣＣＳを作動させるためのサプレッションプールが設けられるときは、冷却タンク３はサプレッションプールと独立して設けられるものとし、冷却タンク３内の冷却材３３は、原子炉格納容器２２内から隔離して冷却タンク３内部に保持され、原子炉格納容器２２内に注入されることはないものとする。
【００３０】
また、放熱部４は、内部を流れる冷媒３２の熱を冷却材３３に放熱することができる装置であり、受熱部２と同様の熱伝導性の高い材料が適用される。放熱部４には、冷媒３２を内部に導入する放熱部導入孔４３が上方に、冷媒３２を内部から排出する放熱部排出孔４４が下方に設けられる。さらに、冷却材３３に露出する面積を増やし、放熱効率を高めるためにフィン４６を設けること、または表面に凹凸を有する形状とすることが望ましい。
【００３１】
ヒートパイプ５は、２本を一組として構成され、２本のヒートパイプ５がそれぞれ原子炉格納容器２２の側壁の上下２箇所を貫通し、２本のうち一方が受熱部２の受熱部排出孔４２と放熱部４の放熱導入孔４３を連結し、さらに２本のうち他方が放熱部４の放熱部排出孔４４と受熱部２の受熱部導入孔４１を連結することによって、冷却ループ５１を形成する。
【００３２】
受熱部２と放熱部４とヒートパイプ５とから構成される冷却ループ５１は、内部において冷媒３２を循環させる。ここで、冷媒３２には、発生熱３１の温度以下で気化し、冷却材３３の温度で凝縮する液体を用いることが望ましく、例えば、水、アンモニア、アルコールなどを適用することができる。
【００３３】
さらに、原子炉圧力容器２３の周囲を取り囲むように同心円状に複数の受熱部２を設け、複数の受熱部２の各々に対して冷却タンク３および放熱部４を設け、受熱部２と放熱部４を連結して複数の冷却ループ５１を形成することが望ましい。
【００３４】
（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。原子炉圧力容器２３にＬＯＣＡや過酷事故が発生したとき、原子炉圧力容器２３内部の核燃料の崩壊熱や、原子炉圧力容器２３および原子炉格納容器２２内部の物質が相互に反応した反応熱である発生熱３１が原子炉格納容器２２内に生じる。
【００３５】
以下、冷却ループ５１内部の冷媒３２として水を用いた場合について説明する。受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、発生熱３１を内部を流れる冷媒３２である水に与える。発生熱３１の熱を受け取った冷媒３２である水は、気化して立ち上り、受熱部排出孔４２から排出され、ヒートパイプ５内を放熱部４の方向へ移動する。放熱部４は、放熱部導入孔４３から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を冷却タンク３の冷却材３３に放熱する。
【００３６】
放熱部４の内部において冷却された冷媒３２は、凝縮して放熱部排出孔４４から排出され、ヒートパイプ５内を受熱部２の方向へ移動し、受熱部導入孔４１から受熱部２内部に導入され、再び受熱部２から発生熱３１の熱を受け取る。
【００３７】
このようにして、冷媒３２である水の気化と凝縮による自然循環によって冷媒３２を冷却ループ５１内で循環させ、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を原子炉格納容器外側へ輸送し、原子炉格納容器２２内の発生熱３１の徐熱を行う。
【００３８】
次に、地震発生時の耐震性能について説明する。ＰＣＶ熱輸送装置１の冷却タンク３は、冷却タンク３のタンク上面が原子炉圧力容器２３の重心２４より下方に位置するように設けられるため、地震発生時に冷却タンク３によって原子炉建屋２１全体に及ぼすモーメントは、冷却タンク３が原子炉圧力容器２３の上方に配置されるときに比べて低減される。
【００３９】
さらに、原子炉格納容器２２の側壁と、冷却タンク４の側壁は独立して離間しているため、地震時の冷却タンク３のモーメントは原子炉格納容器２２の側壁に直接伝達せず、原子炉格納容器２２の耐震性能への影響を低減することができる。
【００４０】
（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱部２によって受熱して冷媒３２に与え、さらに放熱部４によって冷媒３２の熱を冷却タンク３内の冷却材３３に放熱することによって、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を原子炉格納容器２２外側へ輸送し、徐熱することができる。
【００４１】
さらに、冷却タンク３を、タンク上面が原子炉圧力容器２３の重心２４より下方に位置するように設け、さらに原子炉格納容器２２の側壁と冷却タンク４の側壁とを独立して離間させることによって、ＰＣＶ熱輸送装置１による原子炉建屋２１および原子炉格納容器２２の耐震性能への影響を低減することができる。
【００４２】
図１５は、本発明の第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置を加圧水型原子力プラントに設けた例を示す概略縦断面図である。加圧水型原子力プラントにおける原子炉容器２３は、内部に核燃料および冷却材である水（図示せず。）を収容し、加圧された冷却水の圧力に耐え得るように設計された金属容器である。加圧水型原子炉における原子炉容器２３には一般的に、上部において制御棒駆動機構が設けられ、側面において一次冷却水配管が設けられるものとする（図示せず。）。
【００４３】
さらに、加圧水型原子力プラントにおける原子炉格納容器２２は、鉄鋼製のドームによって構成され、内部において原子炉容器２３に加えて、１次冷却水を内部に導入して蒸気を発生させる蒸気発生器２５および１次冷却水に圧力を加える加圧器２６が設けられている。
【００４４】
図１６は、本発明の第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置を高速炉プラントに設けた例を示す概略縦断面図である。高速炉プラントにおける原子炉容器２３は、内部に核燃料および冷却材である液体ナトリウム（図示せず。）を収容する容器である。高速炉プラントにおける原子炉容器２３には一般的に、上部において制御棒駆動機構が設けられ、側面においてナトリウム配管が設けられている（図示せず。）。
【００４５】
さらに、高速炉プラントにおける原子炉格納容器２２は、鉄鋼製のドームによって構成され、内部において原子炉容器２３に加えて一次系ナトリウムと二次系ナトリウムの熱交換を行う中間熱交換器２７が設けられるものとする。なお、高速炉プラントが二次系ナトリウムループを省いた構成である場合、中間熱交換器の構成は省かれる。
【００４６】
（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図３を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００４７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、新たに中間熱輸送装置８を設けた点である。中間熱輸送装置８は、中間放熱部６と中間受熱部７とから構成される。中間熱輸送装置８は、受熱部２と放熱部４の間であって、原子炉格納容器２２の内側において配置される。
【００４８】
中間放熱部６と中間受熱部７は、互いの側面を接触させて配置される。中間放熱部６は、内部を流れる冷媒３２の熱を中間受熱部７へ放熱し、中間受熱部７は、内部を流れる冷媒３２へ中間放熱部６から受け取った熱を与えることができるものとする。
【００４９】
ヒートパイプ５ａによって、受熱部２の受熱部導入孔４１と中間放熱部６の排出孔を連結し、受熱部２の受熱部排出孔４２と中間放熱部６の導入孔を連結することによって受熱部側冷却ループ５２を構成する。さらに、ヒートパイプ５ｂは、原子炉格納容器２２の側壁を貫通し、放熱部４の放熱部導入孔４３と中間受熱部７の排出孔を連結し、放熱部４の放熱部排出孔４４と中間受熱部７の導入孔を連結することによって放熱部側冷却ループ５３を構成する。
【００５０】
（作用）
以下、本発明の第２の実施形態の作用について説明する。受熱部側冷却ループ５２において、受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、発生熱３１を内部を流れる冷媒３２に与える。発生熱３１を受け取った冷媒３２は、受熱部排出孔４２から排出され、ヒートパイプ５ａ内を中間放熱部６の方向へ移動する。中間放熱部６は、導入孔から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を中間受熱部７に放熱する。
【００５１】
さらに、放熱部側冷却ループ５３において、中間受熱部７は、内部を流れる冷媒３２へ中間放熱部６から受け取った熱を与える。中間受熱部７から熱を受け取った冷媒３２は、中間受熱部７の排出孔から排出され、ヒートパイプ５ｂ内を放熱部４の方向へ移動する。放熱部４は、放熱部導入孔４３から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を冷却タンク３の冷却材３３に放熱する。
【００５２】
（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、中間熱輸送装置８を新たに設け、受熱部側冷却ループ５２および放熱部側冷却ループ５３からなる複数の熱サイクルを形成することによって、ＰＣＶ熱輸送装置１全体をより広い温度範囲の熱サイクルとし、発生熱３１の熱輸送効率を高めることができる。
【００５３】
なお、中間放熱部６と中間受熱部７の互いの側面を接触させて中間放熱部６から中間受熱部７へ熱を伝達させるだけでなく、中間放熱部６と中間受熱部７の間に熱伝導性の高い金属やセラミクスを設けて、これらによって中間放熱部６から中間受熱部７への熱の伝達を媒介させてもよい。また、受熱部側冷却ループ５２内部と放熱部側冷却ループ５３内部を流れる冷媒３２に異なる材料を適用することによって、より広い温度範囲の熱サイクルとすることが可能となる。
【００５４】
さらに、中間熱輸送装置８は、受熱部２と放熱部４の間であって、原子炉格納容器２２の内側において配置されるだけでなく、原子炉格納容器２２の外側において配置してもよい。このとき、ヒートパイプ５aが原子炉格納容器２２の側壁を貫通して、受熱部２と中間熱輸送装置８を連結するものとする。
【００５５】
（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図４を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。図４は、本発明の第３の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略断面図である。第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、新たに第２中間熱輸送装置１５を設けた点である。
【００５６】
第２中間熱輸送装置１５は、第２中間放熱部１３と第２中間受熱部１４とから構成される。第２中間熱輸送装置１５は、受熱部２と放熱部４の間であって、原子炉格納容器２２の外側において配置される。
【００５７】
第２中間放熱部１３と第２中間受熱部１４は、互いの側面を接触させて配置される。第２中間放熱部１３は、内部を流れる冷媒３２の熱を第２中間受熱部１４へ放熱し、第２中間受熱部１４は、内部を流れる冷媒３２へ第２中間放熱部１３から受け取った熱を与えることができるものとする。
【００５８】
ヒートパイプ５ａによって、受熱部２の受熱部排出孔４２と中間放熱部６の導入孔を連結し、受熱部２の受熱部導入孔４１と中間放熱部６の排出孔を連結することによって受熱部側冷却ループ５２を構成する。
【００５９】
また、ヒートパイプ５ｂによって、放熱部４の放熱部導入孔４３と第２中間受熱部１４の排出孔を連結し、放熱部４の放熱部排出孔４４と第２中間受熱部１４の導入孔を連結することによって放熱部側冷却ループ５３を構成する。
【００６０】
さらに、ヒートパイプ５ｃによって、中間受熱部７の排出孔と第２中間放熱部１３の導入孔を連結し、中間受熱部７の導入孔と第２中間放熱部１３の排出孔を連結することによって中間冷却ループ５４を構成する。
【００６１】
（作用）
以下、本発明の第３の実施形態の作用について説明する。受熱部側冷却ループ５２において、受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、内部を流れる冷媒３２に発生熱３１を与える。発生熱３１を受け取った冷媒３２は、受熱部排出孔４２から排出され、ヒートパイプ５ａ内を中間放熱部６の方向へ移動する。中間放熱部６は、導入孔から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を中間受熱部７に放熱する。
【００６２】
中間冷却ループ５４において、中間受熱部７は、内部を流れる冷媒３２に中間放熱部６からの熱を与える。中間受熱部７から熱を受け取った冷媒３２は、排出孔から排出され、ヒートパイプ５ｃ内を第２中間放熱部１３の方向へ移動する。第２中間放熱部１３は、導入孔から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を第２中間受熱部１４に放熱する。
【００６３】
放熱部側冷却ループ５３において、第２中間受熱部１４は、内部を流れる冷媒３２に第２中間放熱部１３から受け取った熱を与える。第２中間受熱部１４において熱を受け取った冷媒３２は、排出孔から排出され、ヒートパイプ５ｂ内を放熱部４の方向へ移動する。放熱部４は、放熱部導入孔４３から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を冷却タンク３内の冷却材３３に放熱する。
【００６４】
（効果）
本発明の第３の実施形態によれば、中間熱輸送装置８および第２中間熱輸送装置１５を新たに設け、受熱部側冷却ループ５２および放熱部側冷却ループ５３ならびに中間冷却ループ５４からなる複数の熱サイクルを形成することによって、ＰＣＶ熱輸送装置１全体をより広い温度範囲の熱サイクルとし、発生熱３１の熱輸送効率を高めることができる。
【００６５】
（第４の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第４の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図５乃至図７を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００６６】
図５は、本発明の第４の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第４の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ヒートパイプ５に代えてウィック式ヒートパイプ１６を設けた点である。ウィック式ヒートパイプ１６は、配管の内周面にウィック１７が内張りされることにより構成される。ここで、ウィック１７には、金属焼結体やセラミックスといった多孔質材料が適用され、毛細管作用によって内部に液体の凝縮冷媒３５を流通させることができるものである。さらに、配管のうちウィック１７より内側の部位を気体流通部１８とする。
【００６７】
ウィック式ヒートパイプ１６は、受熱部２の側面と放熱部４の側面を連結して冷却流路６１を形成する。さらに、凝縮冷媒３５を放熱部４からウィック式ヒートパイプ１６を伝って受熱部２へ移動させることができるように、受熱部２および放熱部４の内部においても、ウィック式ヒートパイプ１６のウィック１７と連続するようにウィック１７を内張りすることが望ましい。
【００６８】
（作用）
以下、本発明の第４の実施形態の作用について説明する。受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱して、内部を流れる凝縮冷媒３５に発生熱３１を与える。凝縮冷媒３５は、発生熱３１を受け取り気化して気化冷媒３４となり、ウィック式ヒートパイプ１６における気体流通部１８内を伝って放熱部４方向に移動する。放熱部４において気化冷媒３４は、熱を冷却タンク３内の冷却材３３へ放熱し、凝縮して凝縮冷媒３５となる。凝縮冷媒３５は、ウィック式ヒートパイプ１６におけるウィック１７内を毛細管作用によって受熱部２方向に移動し、再び受熱部２において発生熱３１を受け取る。
【００６９】
なお、本実施形態は以下の変形が可能である。図６は、本発明の第４の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の中間熱輸送装置を設けた場合の全体概略縦断面図である。この場合、第２の実施形態と同様に中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の内側において設けるものとする。さらに、受熱部２と中間放熱部６をウィック式ヒートパイプ１６aによって連結して受熱部側冷却流路６２を形成し、放熱部４と中間受熱部７をウィック式ヒートパイプ１６ｂによって連結して放熱部側冷却流路６３を形成する。
【００７０】
本構成においては、第２の実施形態と同様に、受熱部２において冷媒３１に与えた発生熱３１を中間熱輸送装置８を介して、放熱部４において冷却タンク３内の冷却材３３への放熱することができる。
【００７１】
図７は、本発明の第４の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の中間熱輸送装置および第２中間熱輸送装置を設けた場合の全体概略縦断面図である。この場合、第３の実施形態と同様に中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の内側において設け、第２中間熱輸送装置１５を原子炉格納容器２２の外側において設けるものとする。さらに、放熱部４と中間受熱部７をウィック式ヒートパイプ１６ｂによって連結して受熱部側冷却流路６２を形成し、中間受熱部７と第２中間放熱部１３をウィック式ヒートパイプ１６ｃによって連結して中間冷却流路６４を形成し、放熱部４と第２中間受熱部１４をウィック式ヒートパイプ１６ｂによって連結して放熱部側冷却流路６３を形成する。
【００７２】
本構成においては、第３の実施形態と同様に、受熱部２において冷媒３１に与えた発生熱３１を中間熱輸送装置８および第２中間熱輸送装置１５を介して、放熱部４において冷却タンク３内の冷却材３３への放熱することができる。
【００７３】
また、１本のウィック式ヒートパイプ１６によって受熱部２と放熱部４を連結するだけでなく、複数のウィック式ヒートパイプ１６によって受熱部２と放熱部４を連結してもよい。さらに、ウィック式ヒートパイプ１６は、配管の内周面にウィック１７を内張りする構成だけでなく、凝縮冷媒３５を流通させる気体流通部１８からなる配管と、気体冷媒３４を流通させるウィック１７からなる配管を独立させた構成としてもよい。
【００７４】
（効果）
本発明の第４の実施形態によれば、ウィック式ヒートパイプ１６によって受熱部２の側面と放熱部４を連結して冷却流路６１を形成し、ウィック式ヒートパイプ１６のウィック１７内において毛細管作用により冷媒３１を受熱部２方向へ移動させることによって、外部動力なしに冷媒３１を冷却流路６１内において循環させることができる。
【００７５】
（第５の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第５の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図８および図９を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。図８は、本発明の第５の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の全体概略縦断面図である。第５の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、受熱部２を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置した点である。
【００７６】
図９は、本発明の第５の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の受熱部の概略縦断面図である。受熱部２は、一面が原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置される。さらに受熱部２は、原子炉格納容器２２の側壁内面に沿う面において受熱部導入孔４１および受熱部排出孔４２が設けられ、受熱部導入孔４１および受熱部排出孔４２にそれぞれヒートパイプ５が接続される。
【００７７】
（作用）
以下、本発明の第５の実施形態の作用について説明する。受熱部２は、原子炉格納容器２２の側壁内面から露出する面において、発生熱３１を受熱し、内部を流れる冷媒３２に発生熱３１を与える。発生熱３１を受け取った冷媒３２はヒートパイプ５内を放熱部４へ移動する。
【００７８】
ここで、ヒートパイプ５は、受熱部２の原子炉格納容器２２の側壁内面に沿う面において設けられる受熱部導入孔４１および受熱部排出孔４２に接続されるため、ヒートパイプ５は、原子炉格納容器２２の内側において露出しない。したがって、原子炉格納容器２２の内側におけるヒートパイプ５の破損による冷媒３２の漏えいを防ぐことができる。
【００７９】
（効果）
本発明の第５の実施形態によれば、受熱部２を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置し、受熱部２のうち原子炉格納容器２２の側壁内面に沿う面において設けられる受熱部導入孔４１および受熱部排出孔４２にヒートパイプ５を接続することによって、原子炉格納容器２２の内側に露出するヒートパイプ５をなくし、原子炉格納容器２２の内側における冷媒３２の漏えいを防ぐことができる。
【００８０】
なお、受熱部２は、一面を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置するだけでなく、受熱部２を原子炉格納容器２２の側壁内側に受熱部２を埋め込むようにして配置してもよい。さらに、受熱部２によって原子炉格納容器２２の側壁の一部を構成してもよい。
【００８１】
なお、第２の実施形態のように中間熱輸送装置８を設けたときは、中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の外側に配置し、受熱部２と中間熱輸送装置８をヒートパイプ５aによって連結するものとする。また、第３の実施形態のように、第２中間熱輸送装置１５を設けたときは、第２中間熱輸送装置１５を原子炉格納容器２２の外側であって、中間熱輸送装置８よりも放熱部４側に設けるものとする。
【００８２】
さらに、第４の実施形態を適用するときは、受熱部２を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置し、受熱部２のうち原子炉格納容器２２の側壁内面に沿う面においてウィック式ヒートパイプ１６を接続するものとする。
【００８３】
（第６の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第６の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図１０を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００８４】
図１０は、本発明の第６の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の全体概略縦断面図である。第６の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、新たに隔離壁９を設けた点である。中間熱輸送装置８は、原子炉格納容器２２の内側において配置される。隔離壁９は、受熱部２と中間熱輸送装置８の間に配置され、中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の側壁および隔離壁９によって包囲するように設けられる。
【００８５】
（作用）
以下、本発明の第６の実施形態の作用について説明する。中間熱輸送装置８およびその近傍のヒートパイプ５に破損が生じ冷媒３２が外部に漏えいしたとき、漏えいした冷媒３２は、原子炉格納容器２２内部の水素や酸素、または原子炉格納容器２２内の構造物と接触して反応を起こす可能性がある。さらに、漏えいした冷媒３２が気化し、原子炉格納容器２２内部の圧力の増大を招く可能性がある。
【００８６】
本実施形態の構成において、中間熱輸送装置８は原子炉格納容器２２の側壁および隔離壁９によって包囲されているので、中間熱輸送装置８およびその近傍のヒートパイプ５から冷媒３２が漏えいしたとき、冷媒３２を原子炉格納容器２２の側壁と隔離壁９との間に留めることができるので、上述した冷媒３２の水素や酸素との反応や、気化した冷媒３２による原子炉格納容器２２内部の圧力の増大を防ぐことができる。
【００８７】
（効果）
本発明の第６の実施形態によれば、中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の側壁および隔離壁９によって包囲することによって、中間熱輸送装置８およびその近傍のヒートパイプ５の破損による影響を低減することができる。
【００８８】
（第７の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第７の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図１１および図１２を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００８９】
図１１は、本発明の第７の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第７の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、新たに熱媒介装置１０を設けた点である。さらに、中間熱輸送装置８の中間放熱部６を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置し、中間熱輸送装置８の中間受熱部７を原子炉格納容器２２の側壁外面に沿って配置する。
【００９０】
図１２は、本発明の第７の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の中間熱輸送装置および熱媒介装置を示し、（ａ）は概略縦断面図、（ｂ）は概略横断面図である。熱媒介装置１０は、原子炉格納容器２２の側壁であって、中間放熱部６と中間受熱部７とが対向する位置に設けられる。熱媒介装置１０は、中間放熱部６から熱を効率よく受け取るために、熱伝導性の高い材料が適用され、中間放熱部６のうち中間受熱部７と対向する面に沿う形状とする。さらに、熱媒介装置１０において中間放熱部６の熱を中間受熱部７へ効率よく伝達させるために、中間放熱部６および原子炉格納容器２２の側壁ならびに中間受熱部７を貫くフィン４７を設け、フィン４７の両端をそれぞれ中間放熱部６および中間受熱部７の内部を流れる冷媒３２に接触させることが望ましい。
【００９１】
（作用）
以下、本発明の第７の実施形態の作用について説明する。受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、発生熱３１を内部を流れる冷媒３２に与える。発生熱３１の熱を受け取った冷媒３２は、受熱部排出孔４２から排出され、ヒートパイプ５ａ内を中間放熱部６の方向へ移動する。
【００９２】
中間放熱部６は、導入孔から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を熱媒介装置１０に与える。熱媒介装置１０は、中間放熱部６から受け取った熱を中間受熱部７へ与える。中間受熱部７は、内部を流れる冷媒３２へ中間放熱部６から受け取った熱を与える。中間受熱部７から熱を受け取った冷媒３２は、排出孔から排出され、ヒートパイプ５ｂ内を放熱部４の方向へ移動する。放熱部４は、放熱部導入孔４３から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を冷却タンク３の冷却材３３に放熱する。
【００９３】
ここで、原子炉格納容器２２の側壁にヒートパイプ５を貫通させて設けると、ヒートパイプ５に破断等が生じたときに、原子炉格納容器２２内部の物質が側壁に設けられたヒートパイプ５用の貫通孔を通って外部に漏えいする可能性がある。しかしながら、本実施形態では、ヒートパイプ５は原子炉格納容器２２の側壁を貫通しないので、原子炉格納容器２２内部の物質の外部への漏えいを防ぐことができる。
【００９４】
（効果）
本発明の第７の実施形態によれば、熱媒介装置１０を原子炉格納容器２２の側壁において設け、熱媒介装置１０によって、中間放熱部６から中間受熱部７への熱輸送を行わせることによって、ヒートパイプ５による原子炉格納容器２２の側壁の貫通孔をなくし、原子炉格納容器２２内の物質の外部への流出を防ぐことができる。
【００９５】
なお、原子炉格納容器２２の側壁が十分な熱伝導性を持つときは、原子炉格納容器２２の側壁を熱媒介装置１０として兼用させることができる。さらに、熱媒介装置１０によって原子炉格納容器２２の側壁の一部を構成してもよい。
【００９６】
（第８の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第８の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図１３を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００９７】
図１３は、本発明の第８の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第８の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、新たに蓄熱体１１を設けた点である。蓄熱体１１は、原子炉格納容器２２の外側に位置するヒートパイプ５ｂのいずれかの位置において接続される。
【００９８】
蓄熱体１１は、ヒートパイプ５内部の冷媒３２の熱を受熱し蓄熱することができる装置である。さらに、蓄熱体１１は、運転員または専用の取替え装置によって着脱可能な構成とする。
【００９９】
（作用）
以下、本発明の第８の実施形態の作用について説明する。ＰＣＶ熱輸送装置１の徐熱容量は、十分な余裕をもって設計されるが、原子炉圧力容器２３の過酷事故によっては、原子炉格納容器２２内の発生熱３１がＰＣＶ熱輸送装置１の熱サイクルの熱輸送容量を超過する可能性がある。
【０１００】
しかしながら、本実施形態では、ＰＣＶ熱輸送装置１の熱容量を超過するときに、ヒートパイプ５に蓄熱体１１を接続して超過分の熱を受熱させ、受熱した蓄熱体１１を取り外すことによって、ＰＣＶ熱輸送装置１の熱サイクルの熱輸送容量の超過時においても原子炉格納容器２２内の発生熱３１の徐熱を行うことができる。
【０１０１】
（効果）
本発明の第８の実施形態によれば、原子炉格納容器２２内の発生熱３１がＰＣＶ熱輸送装置１の熱サイクルの容量を超過したときでも、ヒートパイプ５に蓄熱体１１を接続して超過分の熱を受熱させ、受熱した蓄熱体１１を取り外すことによって、原子炉格納容器２２内の発生熱３１の徐熱を行うことができる。
【０１０２】
なお、第３の実施形態のように、第２中間熱輸送装置８ｂを設けたときにおいても、放熱部側冷却ループ５３を構成するヒートパイプ５ｂおよび中間冷却ループ５４を構成するヒートパイプ５ｃのうち原子炉格納容器２２の外側に位置するいずれかの位置において蓄熱体１１を接続することが可能である。
【０１０３】
（第９の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第９の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図１４を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【０１０４】
図１４は、本発明の第９の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第９の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、受熱部２および放熱部４の内部において、冷媒３２を旋回または蛇行させる曲流機構１２を設けた点である。曲流機構１２は、受熱部２および放熱部４の内部において、複数のフィンまたは凹凸形状として設けられ、冷媒３２の流れを旋回または蛇行させることができるものとする。
【０１０５】
（作用）
以下、本発明の第９の実施形態の作用について説明する。受熱部２および放熱部４の内部において、曲流機構１２は、冷媒３２を旋回または蛇行させる。冷媒３２は、旋回または蛇行することによって受熱部２および放熱部４の内面との接触時間および接触体積を増やし、受熱部２が冷媒３２へ与える熱量、ならびに放熱部４が冷媒３２から受け取る熱量を、曲流機構１２を設けないときに比べて増やすことができる。
【０１０６】
（効果）
本発明の第９の実施形態によれば、曲流機構１２によって受熱部２および放熱部４の内部において冷媒３２を旋回または蛇行させることによって、受熱部２が冷媒３２へ与える熱量、ならびに放熱部４が冷媒３２から受け取る熱量を増やし、ＰＣＶ熱輸送装置１の徐熱効率を高めることができる。
【０１０７】
なお、第２の実施形態における中間熱輸送装置８の中間放熱部６および中間受熱部７、ならびに第３の実施形態における第２中間熱輸送装置１５の第２中間放熱部１３および第２中間受熱部１４においても内部に曲流機構１２を設けることによって受放熱する熱量を増やし、ＰＣＶ熱輸送装置１の徐熱効率を高めることができる。
【０１０８】
なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例えば、受熱部２および冷却タンク３ならびに放熱部４の大きさや形状は、原子力発電所の出力や必要とする徐熱容量によって適宜変更され得るものである。さらに、冷媒３２および冷却材３３の材料ならびに温度も同様に適宜変更され得るものである。
【０１０９】
また、冷却タンク３の冷却材３３を冷却する冷却手段は、原子力プラントの運転中に常に冷却材３３を所定温度以下に下回るように運転する必要はなく、原子力プラントの過酷事故を感知することによって、または運転員による指令によって運転するようにしてもよい。なお、上述した第１から第９の実施形態は適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１・・・ＰＣＶ熱輸送装置
２・・・受熱部
３・・・冷却タンク
４・・・放熱部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・ヒートパイプ
６・・・中間放熱部
７・・・中間受熱部
８・・・中間熱輸送装置
９・・・隔離壁
１０・・・熱媒介装置
１１・・・蓄熱体
１２・・・曲流機構
１３・・・第２中間放熱部
１４・・・第２中間受熱部
１５・・・第２中間熱輸送装置
１６、１６ａ、１６ｂ・・・ウィック式ヒートパイプ
１７・・・ウィック
１８・・・気体流通部
２１・・・原子炉建屋
２２・・・原子炉格納容器
２３・・・原子炉圧力容器
２４・・・重心
２５・・・蒸気発生器
２６・・・加圧器
２７・・・中間熱交換器
３１・・・発生熱
３２・・・冷媒
３３・・・冷却材
３４・・・気化冷媒
３５・・・凝縮冷媒
４１・・・受熱部導入孔
４２・・・受熱部排出孔
４３・・・放熱部導入孔
４４・・・放熱部排出孔
４５、４６、４７・・・フィン
５１・・・冷却ループ
５２・・・受熱部側冷却ループ
５３・・・放熱部側冷却ループ
５４・・・中間冷却ループ
６１・・・冷却流路
６２・・・受熱部側冷却流路
６３・・・放熱部側冷却流路
６４・・・中間冷却流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉格納容器内部の発生熱を原子炉格納容器外部へ輸送する原子炉格納容器の熱輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所において、極めて稀な確率ではあるが、原子炉圧力容器に接続している主蒸気配管が破断した場合、原子炉格納容器内に高温及び高圧の原子炉一次冷却材が放出される原子炉冷却材喪失事故（以下、「ＬＯＣＡ」という。）が起こる可能性がある。また、ＬＯＣＡが起きた際、冷却材が喪失することで原子炉水位が低下し、炉心が露出して冷却が不十分となり炉心溶融の可能性がある過酷事故（ＳＡ）が起こる可能性がある。
【０００３】
沸騰水型原子力発電所でＬＯＣＡが発生した場合、原子炉格納容器内のドライウェルに高温及び高圧の原子炉一次冷却材が放出されると、ドライウェル内の温度及び圧力が急激に上昇する。ＬＯＣＡ時に放射性物質の原子炉格納容器外への放出を防ぐため、原子力発電所は、原子炉格納容器の設計温度及び設計圧力に至る以前にドライウェル内に放出された高温及び高圧の冷却材を、ベント管を通じてサプレッションチェンバ内に放出し、サプレッションチェンバ内にあるプール水によって凝縮させることで原子炉格納容器内の温度及び圧力を低減させる構造となっている。
【０００４】
また、主蒸気配管破断によって冷却材が原子炉圧力容器に戻らず喪失すると、原子炉水位が低下し、炉心が露出して冷却が不十分になる可能性があるが、非常用炉心冷却系としてサプレッションプール水を水源とした非常用炉心冷却系（以下、「ＥＣＣＳ」という。）等が備えられており、ＥＣＣＳが作動することで、原子炉圧力容器内に冷却水が注入され炉心を冠水することで炉心溶融を防ぐとともに、サプレッションプール水を原子炉格納容器に注入して原子炉格納容器内の熱を自然循環によって徐熱する。
【０００５】
一方、何らかの理由によりＥＣＣＳが作動せず、注水に失敗した場合でも、中央制御室作業員の手動操作で原子炉格納容器内にスプレイを行う残留熱除去系（ＲＨＲ）の注水設備を用いて、原子炉圧力容器冷却時に発生した水蒸気をスプレイによって凝縮することで原子炉格納容器内の温度及び圧力を低減させる構造となっている。
【０００６】
このように、ＬＯＣＡや過酷事故が起きた場合、ＥＣＣＳが作動することで炉心は冷却されるが、さらにＬＯＣＡや過酷事故によって原子炉格納容器内に生じる発生熱を冷却または外部へ輸送し徐熱するために以下の技術が開発されている。
【０００７】
原子炉格納容器の上方に冷却水タンクを設置し、原子炉内部の水位が低下することで炉心溶融等の過酷事故が起きた場合に、タンク内にある水源を重力により原子炉格納容器内に散布して原子炉格納容器内に生じる発生熱を冷却する技術が開発されている（例えば、特許技術１参照。）。
【０００８】
また、原子炉格納容器の内側に受熱部を設け、原子炉格納容器の外側に冷却用プールを設け、さらに冷却用プール内に放熱部を設け、受熱部と放熱部をヒートパイプによって連結して内部に冷媒を循環させることにより、原子炉格納容器内の発生熱を受熱部によって受熱し、この発生熱を放熱部から冷却用プール内に放熱することによって、原子炉格納容器内の発生熱を外部へ輸送し徐熱する技術が開発されている（例えば、特許技術２参照。）。
【０００９】
さらに、ヒートパイプの受熱部が原子炉格納容器内部に位置し、ヒートパイプの放熱部がサプレッションプール内部に位置するように、原子炉格納容器内部とサプレッションプールとを隔てる側壁を貫いてヒートパイプを設け、原子炉格納容器内部の熱をサプレッションプールへ輸送し、サプレッションプール水へ放熱する技術が開発されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２４８１６６
【特許文献２】特開平６−８８８９３
【特許文献３】特開２００２−１２２６８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術は、冷却水タンクの容量は数日分と限界があり、長期間の冷却をすることができないという課題がある。また、上述した特許文献２に記載の技術は、原子炉圧力容器の上方において冷却プールおよび放熱部を設けているため、地震発生時に冷却プールおよび放熱部が原子炉建屋に対して大きなモーメントを及ぼし、耐震設計上不利であるという課題があった。
【００１２】
さらに、上述した特許文献３に記載の技術は、サプレッションプール内にサプレッションプール水の冷却手段を備えておらず、サプレッションプール内に輸送された熱を放熱または冷却することができないため徐熱能力が低い、または長期間の冷却をすることができないという課題がある。
【００１３】
そこで本発明は、長期的に原子炉格納容器内部の発生熱を原子炉格納容器外部へ輸送をすることができ、かつ原子炉建屋の耐震性能への影響が少ない原子炉格納容器の熱輸送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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の原子炉格納容器の熱輸送装置は、原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した発生熱を与える受熱部と、原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、冷却タンク内において設けられ、内部を流れる冷媒の熱を冷却タンク内の冷却材へ放熱する放熱部と、受熱部と放熱部を連結して冷却ループを形成し、この冷却ループ内において冷媒を循環させるヒートパイプとを備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記目的を達成するために、本発明の原子炉格納容器の熱輸送方法は、原子炉格納容器の内側に設けられる受熱部によって原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、前記受熱部の内部を流れる冷媒に受熱した発生熱を与える工程と、原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられる冷却タンク内に収容され、冷却手段によって所定の温度以下に保たれる冷却材へ放熱部の内部を流れる冷媒の熱を放熱する工程と、受熱部と放熱部をヒートパイプによって連結した冷却ループ内において冷媒を循環させる工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、原子炉格納容器の熱輸送装置によって長期的に原子炉格納容器内部の熱を原子炉格納容器外部へ輸送をすることができ、かつ原子炉格納容器の熱輸送装置による原子炉建屋の耐震性能への影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の概略縦断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の概略縦断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の中間熱輸送装置を設けた場合の全体概略縦断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の中間熱輸送装置および第２中間熱輸送装置を設けた場合の全体概略縦断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の受熱部の概略縦断面図。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の中間熱輸送装置および熱媒介装置を示し、（ａ）は概略縦断面図、（ｂ）は概略横断面図。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の全体概略縦断面図。
【図１４】本発明の第９の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置の概略縦断面図。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置を加圧水型原子力プラントに設けた例を示す概略縦断面図。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置を高速炉プラントに設けた例を示す概略縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器の熱輸送装置（以下、ＰＣＶ熱輸送装置と称する。）について図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の全体縦断面概略図である。
【００２０】
ＰＣＶ熱輸送装置１が設けられる原子力発電プラントには、沸騰水型原子力プラント、加圧水型原子力プラント、高速炉プラント等、原子炉格納容器２２内部に原子炉容器２３が設けられる形式の原子力発電プラントに適用することができる。
【００２１】
ここで、原子炉容器２３は、内部に核燃料および冷却材（図示せず。）を収容する容器を示し、炉型に応じて原子炉容器、原子炉圧力容器と呼ぶが、以下、総称して原子炉圧力容器と呼ぶ。また、原子炉格納容器２２は、原子炉容器２３を内包し、過酷事故時に原子炉容器２３から漏えいした放射性物質の外部への漏えいを抑制する容器である。原子炉格納容器２２の内部において原子炉圧力容器２３が設けられ、さらに原子炉格納容器２２の外周を取り囲むように原子炉建屋２１が設けられる。
【００２２】
図１は、一般的な沸騰水型原子力プラントを示している。沸騰水型原子力プラントにおける原子炉容器２３は、内部に核燃料および冷却材である水を収容し、内部で発生する蒸気圧力に耐え得るように設計された金属圧力容器である。沸騰水型原子炉における原子炉圧力容器２３には一般的に、下底において制御棒駆動機構が設けられ、上方側面において主蒸気配管が設けられている（図示せず。）。
【００２３】
さらに、沸騰水型原子力プラントにおける原子炉格納容器２２は、鉄筋コンクリート壁によって底部ならびに側壁が形成され、上部がドーム形状の金属鋼板によって覆われることによって構成される。
【００２４】
ＰＣＶ熱輸送装置１は、受熱部２と、冷却タンク３と、放熱部４と、ヒートパイプ５とから構成される。受熱部２は、原子炉格納容器２２の内側であって、原子炉圧力容器２３の側周面と離間した位置において配置される。また、冷却タンク３は、原子炉格納容器２２の外側であって、原子炉建屋２１の床面において配置される。ここで、原子炉格納容器２２の側壁と冷却タンク３の側壁が互いに離間するように冷却タンク３を配置することが望ましい。
【００２５】
また、冷却タンク３は、冷却タンク３のタンク上面が原子炉圧力容器２３の上頂よりも下方に位置するように設けられるものとし、特にタンク上面が原子炉圧力容器２３の重心２４よりも下方に位置することが望ましい。ここで、原子炉圧力容器２３の重心２４は、原子力プラントの耐震評価に用いられる有限要素法を用いたFＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）コードによって算出することができる。FEMコードは、構造物をメッシュと呼ばれる小部分に分割し、メッシュ間の相互作用をシミュレートすることによって、構造物全体の地震発生時の挙動を解析するものである。
放熱部４は、冷却タンク３の内部であって、後述する受熱部２の受熱部排出孔４２がよりも放熱部４の放熱部導入孔４３が上方に位置するように配置される。ヒートパイプ５は、受熱部２と放熱部４を連結して後述する冷却ループ５１を形成する。
【００２６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。受熱部２は、外部の熱を受熱し、内部を流れる冷媒３２に熱を与えることができる装置であり、熱伝導性の高い金属やセラミックス材料を適用することができる。受熱部２には、冷媒３２を内部に導入する受熱導入孔４１が下方に、冷媒３２を内部から排出する受熱部排出孔４２が上方に設けられる。さらに、外部に露出する面積を増やし、受熱効率を高めるためにフィン４５を設けること、または表面に凹凸を有する形状とすることが望ましい。
【００２７】
冷却タンク３は、内部において冷却材３３を保持し、この冷却材３３を所定温度以下に保つ冷却手段を有する容器である。冷却材３３は、水やアンモニア、アルコール等が適用可能である。さらに、冷却材３３を銅やアルミ等の金属材料を適用してもよい。冷却材３３は、ヒートポンプや冷却コンデンサといった冷却手段によって所定の温度以下、例えば３０度の室温程度に保たれるものとする。
【００２８】
また、冷却材３３を地中へ循環させ、地熱によって冷却して所定の温度以下に保つ構成としてもよい。さらに、他の装置の冷却水をバイパスしたものや専用の冷却水を冷却タンク３内部へ導入し排出して冷却タンク３内部の温度が常に所定の温度を下回る構成としてもよい。
【００２９】
なお、原子力プラントにおいて上述したＥＣＣＳを作動させるためのサプレッションプールが設けられるときは、冷却タンク３はサプレッションプールと独立して設けられるものとし、冷却タンク３内の冷却材３３は、原子炉格納容器２２内から隔離して冷却タンク３内部に保持され、原子炉格納容器２２内に注入されることはないものとする。
【００３０】
また、放熱部４は、内部を流れる冷媒３２の熱を冷却材３３に放熱することができる装置であり、受熱部２と同様の熱伝導性の高い材料が適用される。放熱部４には、冷媒３２を内部に導入する放熱部導入孔４３が上方に、冷媒３２を内部から排出する放熱部排出孔４４が下方に設けられる。さらに、冷却材３３に露出する面積を増やし、放熱効率を高めるためにフィン４６を設けること、または表面に凹凸を有する形状とすることが望ましい。
【００３１】
ヒートパイプ５は、２本を一組として構成され、２本のヒートパイプ５がそれぞれ原子炉格納容器２２の側壁の上下２箇所を貫通し、２本のうち一方が受熱部２の受熱部排出孔４２と放熱部４の放熱導入孔４３を連結し、さらに２本のうち他方が放熱部４の放熱部排出孔４４と受熱部２の受熱部導入孔４１を連結することによって、冷却ループ５１を形成する。
【００３２】
受熱部２と放熱部４とヒートパイプ５とから構成される冷却ループ５１は、内部において冷媒３２を循環させる。ここで、冷媒３２には、発生熱３１の温度以下で気化し、冷却材３３の温度で凝縮する液体を用いることが望ましく、例えば、水、アンモニア、アルコールなどを適用することができる。
【００３３】
さらに、原子炉圧力容器２３の周囲を取り囲むように同心円状に複数の受熱部２を設け、複数の受熱部２の各々に対して冷却タンク３および放熱部４を設け、受熱部２と放熱部４を連結して複数の冷却ループ５１を形成することが望ましい。
【００３４】
（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。原子炉圧力容器２３にＬＯＣＡや過酷事故が発生したとき、原子炉圧力容器２３内部の核燃料の崩壊熱や、原子炉圧力容器２３および原子炉格納容器２２内部の物質が相互に反応した反応熱である発生熱３１が原子炉格納容器２２内に生じる。
【００３５】
以下、冷却ループ５１内部の冷媒３２として水を用いた場合について説明する。受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、発生熱３１を内部を流れる冷媒３２である水に与える。発生熱３１の熱を受け取った冷媒３２である水は、気化して立ち上り、受熱部排出孔４２から排出され、ヒートパイプ５内を放熱部４の方向へ移動する。放熱部４は、放熱部導入孔４３から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を冷却タンク３の冷却材３３に放熱する。
【００３６】
放熱部４の内部において冷却された冷媒３２は、凝縮して放熱部排出孔４４から排出され、ヒートパイプ５内を受熱部２の方向へ移動し、受熱部導入孔４１から受熱部２内部に導入され、再び受熱部２から発生熱３１の熱を受け取る。
【００３７】
このようにして、冷媒３２である水の気化と凝縮による自然循環によって冷媒３２を冷却ループ５１内で循環させ、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を原子炉格納容器外側へ輸送し、原子炉格納容器２２内の発生熱３１の徐熱を行う。
【００３８】
次に、地震発生時の耐震性能について説明する。ＰＣＶ熱輸送装置１の冷却タンク３は、冷却タンク３のタンク上面が原子炉圧力容器２３の重心２４より下方に位置するように設けられるため、地震発生時に冷却タンク３によって原子炉建屋２１全体に及ぼすモーメントは、冷却タンク３が原子炉圧力容器２３の上方に配置されるときに比べて低減される。
【００３９】
さらに、原子炉格納容器２２の側壁と、冷却タンク４の側壁は独立して離間しているため、地震時の冷却タンク３のモーメントは原子炉格納容器２２の側壁に直接伝達せず、原子炉格納容器２２の耐震性能への影響を低減することができる。
【００４０】
（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱部２によって受熱して冷媒３２に与え、さらに放熱部４によって冷媒３２の熱を冷却タンク３内の冷却材３３に放熱することによって、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を原子炉格納容器２２外側へ輸送し、徐熱することができる。
【００４１】
さらに、冷却タンク３を、タンク上面が原子炉圧力容器２３の重心２４より下方に位置するように設け、さらに原子炉格納容器２２の側壁と冷却タンク４の側壁とを独立して離間させることによって、ＰＣＶ熱輸送装置１による原子炉建屋２１および原子炉格納容器２２の耐震性能への影響を低減することができる。
【００４２】
図１５は、本発明の第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置を加圧水型原子力プラントに設けた例を示す概略縦断面図である。加圧水型原子力プラントにおける原子炉容器２３は、内部に核燃料および冷却材である水（図示せず。）を収容し、加圧された冷却水の圧力に耐え得るように設計された金属容器である。加圧水型原子炉における原子炉容器２３には一般的に、上部において制御棒駆動機構が設けられ、側面において一次冷却水配管が設けられるものとする（図示せず。）。
【００４３】
さらに、加圧水型原子力プラントにおける原子炉格納容器２２は、鉄鋼製のドームによって構成され、内部において原子炉容器２３に加えて、１次冷却水を内部に導入して蒸気を発生させる蒸気発生器２５および１次冷却水に圧力を加える加圧器２６が設けられている。
【００４４】
図１６は、本発明の第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置を高速炉プラントに設けた例を示す概略縦断面図である。高速炉プラントにおける原子炉容器２３は、内部に核燃料および冷却材である液体ナトリウム（図示せず。）を収容する容器である。高速炉プラントにおける原子炉容器２３には一般的に、上部において制御棒駆動機構が設けられ、側面においてナトリウム配管が設けられている（図示せず。）。
【００４５】
さらに、高速炉プラントにおける原子炉格納容器２２は、鉄鋼製のドームによって構成され、内部において原子炉容器２３に加えて一次系ナトリウムと二次系ナトリウムの熱交換を行う中間熱交換器２７が設けられるものとする。なお、高速炉プラントが二次系ナトリウムループを省いた構成である場合、中間熱交換器の構成は省かれる。
【００４６】
（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図３を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００４７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、新たに中間熱輸送装置８を設けた点である。中間熱輸送装置８は、中間放熱部６と中間受熱部７とから構成される。中間熱輸送装置８は、受熱部２と放熱部４の間であって、原子炉格納容器２２の内側において配置される。
【００４８】
中間放熱部６と中間受熱部７は、互いの側面を接触させて配置される。中間放熱部６は、内部を流れる冷媒３２の熱を中間受熱部７へ放熱し、中間受熱部７は、内部を流れる冷媒３２へ中間放熱部６から受け取った熱を与えることができるものとする。
【００４９】
ヒートパイプ５ａによって、受熱部２の受熱部導入孔４１と中間放熱部６の排出孔を連結し、受熱部２の受熱部排出孔４２と中間放熱部６の導入孔を連結することによって受熱部側冷却ループ５２を構成する。さらに、ヒートパイプ５ｂは、原子炉格納容器２２の側壁を貫通し、放熱部４の放熱部導入孔４３と中間受熱部７の排出孔を連結し、放熱部４の放熱部排出孔４４と中間受熱部７の導入孔を連結することによって放熱部側冷却ループ５３を構成する。
【００５０】
（作用）
以下、本発明の第２の実施形態の作用について説明する。受熱部側冷却ループ５２において、受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、発生熱３１を内部を流れる冷媒３２に与える。発生熱３１を受け取った冷媒３２は、受熱部排出孔４２から排出され、ヒートパイプ５ａ内を中間放熱部６の方向へ移動する。中間放熱部６は、導入孔から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を中間受熱部７に放熱する。
【００５１】
さらに、放熱部側冷却ループ５３において、中間受熱部７は、内部を流れる冷媒３２へ中間放熱部６から受け取った熱を与える。中間受熱部７から熱を受け取った冷媒３２は、中間受熱部７の排出孔から排出され、ヒートパイプ５ｂ内を放熱部４の方向へ移動する。放熱部４は、放熱部導入孔４３から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を冷却タンク３の冷却材３３に放熱する。
【００５２】
（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、中間熱輸送装置８を新たに設け、受熱部側冷却ループ５２および放熱部側冷却ループ５３からなる複数の熱サイクルを形成することによって、ＰＣＶ熱輸送装置１全体をより広い温度範囲の熱サイクルとし、発生熱３１の熱輸送効率を高めることができる。
【００５３】
なお、中間放熱部６と中間受熱部７の互いの側面を接触させて中間放熱部６から中間受熱部７へ熱を伝達させるだけでなく、中間放熱部６と中間受熱部７の間に熱伝導性の高い金属やセラミクスを設けて、これらによって中間放熱部６から中間受熱部７への熱の伝達を媒介させてもよい。また、受熱部側冷却ループ５２内部と放熱部側冷却ループ５３内部を流れる冷媒３２に異なる材料を適用することによって、より広い温度範囲の熱サイクルとすることが可能となる。
【００５４】
さらに、中間熱輸送装置８は、受熱部２と放熱部４の間であって、原子炉格納容器２２の内側において配置されるだけでなく、原子炉格納容器２２の外側において配置してもよい。このとき、ヒートパイプ５aが原子炉格納容器２２の側壁を貫通して、受熱部２と中間熱輸送装置８を連結するものとする。
【００５５】
（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図４を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。図４は、本発明の第３の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略断面図である。第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、新たに第２中間熱輸送装置１５を設けた点である。
【００５６】
第２中間熱輸送装置１５は、第２中間放熱部１３と第２中間受熱部１４とから構成される。第２中間熱輸送装置１５は、受熱部２と放熱部４の間であって、原子炉格納容器２２の外側において配置される。
【００５７】
第２中間放熱部１３と第２中間受熱部１４は、互いの側面を接触させて配置される。第２中間放熱部１３は、内部を流れる冷媒３２の熱を第２中間受熱部１４へ放熱し、第２中間受熱部１４は、内部を流れる冷媒３２へ第２中間放熱部１３から受け取った熱を与えることができるものとする。
【００５８】
ヒートパイプ５ａによって、受熱部２の受熱部排出孔４２と中間放熱部６の導入孔を連結し、受熱部２の受熱部導入孔４１と中間放熱部６の排出孔を連結することによって受熱部側冷却ループ５２を構成する。
【００５９】
また、ヒートパイプ５ｂによって、放熱部４の放熱部導入孔４３と第２中間受熱部１４の排出孔を連結し、放熱部４の放熱部排出孔４４と第２中間受熱部１４の導入孔を連結することによって放熱部側冷却ループ５３を構成する。
【００６０】
さらに、ヒートパイプ５ｃによって、中間受熱部７の排出孔と第２中間放熱部１３の導入孔を連結し、中間受熱部７の導入孔と第２中間放熱部１３の排出孔を連結することによって中間冷却ループ５４を構成する。
【００６１】
（作用）
以下、本発明の第３の実施形態の作用について説明する。受熱部側冷却ループ５２において、受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、内部を流れる冷媒３２に発生熱３１を与える。発生熱３１を受け取った冷媒３２は、受熱部排出孔４２から排出され、ヒートパイプ５ａ内を中間放熱部６の方向へ移動する。中間放熱部６は、導入孔から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を中間受熱部７に放熱する。
【００６２】
中間冷却ループ５４において、中間受熱部７は、内部を流れる冷媒３２に中間放熱部６からの熱を与える。中間受熱部７から熱を受け取った冷媒３２は、排出孔から排出され、ヒートパイプ５ｃ内を第２中間放熱部１３の方向へ移動する。第２中間放熱部１３は、導入孔から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を第２中間受熱部１４に放熱する。
【００６３】
放熱部側冷却ループ５３において、第２中間受熱部１４は、内部を流れる冷媒３２に第２中間放熱部１３から受け取った熱を与える。第２中間受熱部１４において熱を受け取った冷媒３２は、排出孔から排出され、ヒートパイプ５ｂ内を放熱部４の方向へ移動する。放熱部４は、放熱部導入孔４３から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を冷却タンク３内の冷却材３３に放熱する。
【００６４】
（効果）
本発明の第３の実施形態によれば、中間熱輸送装置８および第２中間熱輸送装置１５を新たに設け、受熱部側冷却ループ５２および放熱部側冷却ループ５３ならびに中間冷却ループ５４からなる複数の熱サイクルを形成することによって、ＰＣＶ熱輸送装置１全体をより広い温度範囲の熱サイクルとし、発生熱３１の熱輸送効率を高めることができる。
【００６５】
（第４の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第４の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図５乃至図７を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００６６】
図５は、本発明の第４の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第４の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ヒートパイプ５に代えてウィック式ヒートパイプ１６を設けた点である。ウィック式ヒートパイプ１６は、配管の内周面にウィック１７が内張りされることにより構成される。ここで、ウィック１７には、金属焼結体やセラミックスといった多孔質材料が適用され、毛細管作用によって内部に液体の凝縮冷媒３５を流通させることができるものである。さらに、配管のうちウィック１７より内側の部位を気体流通部１８とする。
【００６７】
ウィック式ヒートパイプ１６は、受熱部２の側面と放熱部４の側面を連結して冷却流路６１を形成する。さらに、凝縮冷媒３５を放熱部４からウィック式ヒートパイプ１６を伝って受熱部２へ移動させることができるように、受熱部２および放熱部４の内部においても、ウィック式ヒートパイプ１６のウィック１７と連続するようにウィック１７を内張りすることが望ましい。
【００６８】
（作用）
以下、本発明の第４の実施形態の作用について説明する。受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱して、内部を流れる凝縮冷媒３５に発生熱３１を与える。凝縮冷媒３５は、発生熱３１を受け取り気化して気化冷媒３４となり、ウィック式ヒートパイプ１６における気体流通部１８内を伝って放熱部４方向に移動する。放熱部４において気化冷媒３４は、熱を冷却タンク３内の冷却材３３へ放熱し、凝縮して凝縮冷媒３５となる。凝縮冷媒３５は、ウィック式ヒートパイプ１６におけるウィック１７内を毛細管作用によって受熱部２方向に移動し、再び受熱部２において発生熱３１を受け取る。
【００６９】
なお、本実施形態は以下の変形が可能である。図６は、本発明の第４の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の中間熱輸送装置を設けた場合の全体概略縦断面図である。この場合、第２の実施形態と同様に中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の内側において設けるものとする。さらに、受熱部２と中間放熱部６をウィック式ヒートパイプ１６aによって連結して受熱部側冷却流路６２を形成し、放熱部４と中間受熱部７をウィック式ヒートパイプ１６ｂによって連結して放熱部側冷却流路６３を形成する。
【００７０】
本構成においては、第２の実施形態と同様に、受熱部２において冷媒３１に与えた発生熱３１を中間熱輸送装置８を介して、放熱部４において冷却タンク３内の冷却材３３への放熱することができる。
【００７１】
図７は、本発明の第４の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の中間熱輸送装置および第２中間熱輸送装置を設けた場合の全体概略縦断面図である。この場合、第３の実施形態と同様に中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の内側において設け、第２中間熱輸送装置１５を原子炉格納容器２２の外側において設けるものとする。さらに、放熱部４と中間受熱部７をウィック式ヒートパイプ１６ｂによって連結して受熱部側冷却流路６２を形成し、中間受熱部７と第２中間放熱部１３をウィック式ヒートパイプ１６ｃによって連結して中間冷却流路６４を形成し、放熱部４と第２中間受熱部１４をウィック式ヒートパイプ１６ｂによって連結して放熱部側冷却流路６３を形成する。
【００７２】
本構成においては、第３の実施形態と同様に、受熱部２において冷媒３１に与えた発生熱３１を中間熱輸送装置８および第２中間熱輸送装置１５を介して、放熱部４において冷却タンク３内の冷却材３３への放熱することができる。
【００７３】
また、１本のウィック式ヒートパイプ１６によって受熱部２と放熱部４を連結するだけでなく、複数のウィック式ヒートパイプ１６によって受熱部２と放熱部４を連結してもよい。さらに、ウィック式ヒートパイプ１６は、配管の内周面にウィック１７を内張りする構成だけでなく、凝縮冷媒３５を流通させる気体流通部１８からなる配管と、気体冷媒３４を流通させるウィック１７からなる配管を独立させた構成としてもよい。
【００７４】
（効果）
本発明の第４の実施形態によれば、ウィック式ヒートパイプ１６によって受熱部２の側面と放熱部４を連結して冷却流路６１を形成し、ウィック式ヒートパイプ１６のウィック１７内において毛細管作用により冷媒３１を受熱部２方向へ移動させることによって、外部動力なしに冷媒３１を冷却流路６１内において循環させることができる。
【００７５】
（第５の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第５の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図８および図９を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。図８は、本発明の第５の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の全体概略縦断面図である。第５の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、受熱部２を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置した点である。
【００７６】
図９は、本発明の第５の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の受熱部の概略縦断面図である。受熱部２は、一面が原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置される。さらに受熱部２は、原子炉格納容器２２の側壁内面に沿う面において受熱部導入孔４１および受熱部排出孔４２が設けられ、受熱部導入孔４１および受熱部排出孔４２にそれぞれヒートパイプ５が接続される。
【００７７】
（作用）
以下、本発明の第５の実施形態の作用について説明する。受熱部２は、原子炉格納容器２２の側壁内面から露出する面において、発生熱３１を受熱し、内部を流れる冷媒３２に発生熱３１を与える。発生熱３１を受け取った冷媒３２はヒートパイプ５内を放熱部４へ移動する。
【００７８】
ここで、ヒートパイプ５は、受熱部２の原子炉格納容器２２の側壁内面に沿う面において設けられる受熱部導入孔４１および受熱部排出孔４２に接続されるため、ヒートパイプ５は、原子炉格納容器２２の内側において露出しない。したがって、原子炉格納容器２２の内側におけるヒートパイプ５の破損による冷媒３２の漏えいを防ぐことができる。
【００７９】
（効果）
本発明の第５の実施形態によれば、受熱部２を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置し、受熱部２のうち原子炉格納容器２２の側壁内面に沿う面において設けられる受熱部導入孔４１および受熱部排出孔４２にヒートパイプ５を接続することによって、原子炉格納容器２２の内側に露出するヒートパイプ５をなくし、原子炉格納容器２２の内側における冷媒３２の漏えいを防ぐことができる。
【００８０】
なお、受熱部２は、一面を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置するだけでなく、受熱部２を原子炉格納容器２２の側壁内側に受熱部２を埋め込むようにして配置してもよい。さらに、受熱部２によって原子炉格納容器２２の側壁の一部を構成してもよい。
【００８１】
なお、第２の実施形態のように中間熱輸送装置８を設けたときは、中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の外側に配置し、受熱部２と中間熱輸送装置８をヒートパイプ５aによって連結するものとする。また、第３の実施形態のように、第２中間熱輸送装置１５を設けたときは、第２中間熱輸送装置１５を原子炉格納容器２２の外側であって、中間熱輸送装置８よりも放熱部４側に設けるものとする。
【００８２】
さらに、第４の実施形態を適用するときは、受熱部２を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置し、受熱部２のうち原子炉格納容器２２の側壁内面に沿う面においてウィック式ヒートパイプ１６を接続するものとする。
【００８３】
（第６の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第６の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図１０を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００８４】
図１０は、本発明の第６の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の全体概略縦断面図である。第６の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、新たに隔離壁９を設けた点である。中間熱輸送装置８は、原子炉格納容器２２の内側において配置される。隔離壁９は、受熱部２と中間熱輸送装置８の間に配置され、中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の側壁および隔離壁９によって包囲するように設けられる。
【００８５】
（作用）
以下、本発明の第６の実施形態の作用について説明する。中間熱輸送装置８およびその近傍のヒートパイプ５に破損が生じ冷媒３２が外部に漏えいしたとき、漏えいした冷媒３２は、原子炉格納容器２２内部の水素や酸素、または原子炉格納容器２２内の構造物と接触して反応を起こす可能性がある。さらに、漏えいした冷媒３２が気化し、原子炉格納容器２２内部の圧力の増大を招く可能性がある。
【００８６】
本実施形態の構成において、中間熱輸送装置８は原子炉格納容器２２の側壁および隔離壁９によって包囲されているので、中間熱輸送装置８およびその近傍のヒートパイプ５から冷媒３２が漏えいしたとき、冷媒３２を原子炉格納容器２２の側壁と隔離壁９との間に留めることができるので、上述した冷媒３２の水素や酸素との反応や、気化した冷媒３２による原子炉格納容器２２内部の圧力の増大を防ぐことができる。
【００８７】
（効果）
本発明の第６の実施形態によれば、中間熱輸送装置８を原子炉格納容器２２の側壁および隔離壁９によって包囲することによって、中間熱輸送装置８およびその近傍のヒートパイプ５の破損による影響を低減することができる。
【００８８】
（第７の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第７の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図１１および図１２を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００８９】
図１１は、本発明の第７の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第７の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、新たに熱媒介装置１０を設けた点である。さらに、中間熱輸送装置８の中間放熱部６を原子炉格納容器２２の側壁内面に沿って配置し、中間熱輸送装置８の中間受熱部７を原子炉格納容器２２の側壁外面に沿って配置する。
【００９０】
図１２は、本発明の第７の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の中間熱輸送装置および熱媒介装置を示し、（ａ）は概略縦断面図、（ｂ）は概略横断面図である。熱媒介装置１０は、原子炉格納容器２２の側壁であって、中間放熱部６と中間受熱部７とが対向する位置に設けられる。熱媒介装置１０は、中間放熱部６から熱を効率よく受け取るために、熱伝導性の高い材料が適用され、中間放熱部６のうち中間受熱部７と対向する面に沿う形状とする。さらに、熱媒介装置１０において中間放熱部６の熱を中間受熱部７へ効率よく伝達させるために、中間放熱部６および原子炉格納容器２２の側壁ならびに中間受熱部７を貫くフィン４７を設け、フィン４７の両端をそれぞれ中間放熱部６および中間受熱部７の内部を流れる冷媒３２に接触させることが望ましい。
【００９１】
（作用）
以下、本発明の第７の実施形態の作用について説明する。受熱部２は、原子炉格納容器２２内の発生熱３１を受熱し、発生熱３１を内部を流れる冷媒３２に与える。発生熱３１の熱を受け取った冷媒３２は、受熱部排出孔４２から排出され、ヒートパイプ５ａ内を中間放熱部６の方向へ移動する。
【００９２】
中間放熱部６は、導入孔から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を熱媒介装置１０に与える。熱媒介装置１０は、中間放熱部６から受け取った熱を中間受熱部７へ与える。中間受熱部７は、内部を流れる冷媒３２へ中間放熱部６から受け取った熱を与える。中間受熱部７から熱を受け取った冷媒３２は、排出孔から排出され、ヒートパイプ５ｂ内を放熱部４の方向へ移動する。放熱部４は、放熱部導入孔４３から冷媒３２を内部に導入し、冷媒３２の熱を冷却タンク３の冷却材３３に放熱する。
【００９３】
ここで、原子炉格納容器２２の側壁にヒートパイプ５を貫通させて設けると、ヒートパイプ５に破断等が生じたときに、原子炉格納容器２２内部の物質が側壁に設けられたヒートパイプ５用の貫通孔を通って外部に漏えいする可能性がある。しかしながら、本実施形態では、ヒートパイプ５は原子炉格納容器２２の側壁を貫通しないので、原子炉格納容器２２内部の物質の外部への漏えいを防ぐことができる。
【００９４】
（効果）
本発明の第７の実施形態によれば、熱媒介装置１０を原子炉格納容器２２の側壁において設け、熱媒介装置１０によって、中間放熱部６から中間受熱部７への熱輸送を行わせることによって、ヒートパイプ５による原子炉格納容器２２の側壁の貫通孔をなくし、原子炉格納容器２２内の物質の外部への流出を防ぐことができる。
【００９５】
なお、原子炉格納容器２２の側壁が十分な熱伝導性を持つときは、原子炉格納容器２２の側壁を熱媒介装置１０として兼用させることができる。さらに、熱媒介装置１０によって原子炉格納容器２２の側壁の一部を構成してもよい。
【００９６】
（第８の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第８の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図１３を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００９７】
図１３は、本発明の第８の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第８の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、新たに蓄熱体１１を設けた点である。蓄熱体１１は、原子炉格納容器２２の外側に位置するヒートパイプ５ｂのいずれかの位置において接続される。
【００９８】
蓄熱体１１は、ヒートパイプ５内部の冷媒３２の熱を受熱し蓄熱することができる装置である。さらに、蓄熱体１１は、運転員または専用の取替え装置によって着脱可能な構成とする。
【００９９】
（作用）
以下、本発明の第８の実施形態の作用について説明する。ＰＣＶ熱輸送装置１の徐熱容量は、十分な余裕をもって設計されるが、原子炉圧力容器２３の過酷事故によっては、原子炉格納容器２２内の発生熱３１がＰＣＶ熱輸送装置１の熱サイクルの熱輸送容量を超過する可能性がある。
【０１００】
しかしながら、本実施形態では、ＰＣＶ熱輸送装置１の熱容量を超過するときに、ヒートパイプ５に蓄熱体１１を接続して超過分の熱を受熱させ、受熱した蓄熱体１１を取り外すことによって、ＰＣＶ熱輸送装置１の熱サイクルの熱輸送容量の超過時においても原子炉格納容器２２内の発生熱３１の徐熱を行うことができる。
【０１０１】
（効果）
本発明の第８の実施形態によれば、原子炉格納容器２２内の発生熱３１がＰＣＶ熱輸送装置１の熱サイクルの容量を超過したときでも、ヒートパイプ５に蓄熱体１１を接続して超過分の熱を受熱させ、受熱した蓄熱体１１を取り外すことによって、原子炉格納容器２２内の発生熱３１の徐熱を行うことができる。
【０１０２】
なお、第３の実施形態のように、第２中間熱輸送装置８ｂを設けたときにおいても、放熱部側冷却ループ５３を構成するヒートパイプ５ｂおよび中間冷却ループ５４を構成するヒートパイプ５ｃのうち原子炉格納容器２２の外側に位置するいずれかの位置において蓄熱体１１を接続することが可能である。
【０１０３】
（第９の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第９の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置について図１４を参照して説明する。第１の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【０１０４】
図１４は、本発明の第９の実施形態に係るＰＣＶ熱輸送装置の概略縦断面図である。第９の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、受熱部２および放熱部４の内部において、冷媒３２を旋回または蛇行させる曲流機構１２を設けた点である。曲流機構１２は、受熱部２および放熱部４の内部において、複数のフィンまたは凹凸形状として設けられ、冷媒３２の流れを旋回または蛇行させることができるものとする。
【０１０５】
（作用）
以下、本発明の第９の実施形態の作用について説明する。受熱部２および放熱部４の内部において、曲流機構１２は、冷媒３２を旋回または蛇行させる。冷媒３２は、旋回または蛇行することによって受熱部２および放熱部４の内面との接触時間および接触体積を増やし、受熱部２が冷媒３２へ与える熱量、ならびに放熱部４が冷媒３２から受け取る熱量を、曲流機構１２を設けないときに比べて増やすことができる。
【０１０６】
（効果）
本発明の第９の実施形態によれば、曲流機構１２によって受熱部２および放熱部４の内部において冷媒３２を旋回または蛇行させることによって、受熱部２が冷媒３２へ与える熱量、ならびに放熱部４が冷媒３２から受け取る熱量を増やし、ＰＣＶ熱輸送装置１の徐熱効率を高めることができる。
【０１０７】
なお、第２の実施形態における中間熱輸送装置８の中間放熱部６および中間受熱部７、ならびに第３の実施形態における第２中間熱輸送装置１５の第２中間放熱部１３および第２中間受熱部１４においても内部に曲流機構１２を設けることによって受放熱する熱量を増やし、ＰＣＶ熱輸送装置１の徐熱効率を高めることができる。
【０１０８】
なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例えば、受熱部２および冷却タンク３ならびに放熱部４の大きさや形状は、原子力発電所の出力や必要とする徐熱容量によって適宜変更され得るものである。さらに、冷媒３２および冷却材３３の材料ならびに温度も同様に適宜変更され得るものである。
【０１０９】
また、冷却タンク３の冷却材３３を冷却する冷却手段は、原子力プラントの運転中に常に冷却材３３を所定温度以下に下回るように運転する必要はなく、原子力プラントの過酷事故を感知することによって、または運転員による指令によって運転するようにしてもよい。なお、上述した第１から第９の実施形態は適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１・・・ＰＣＶ熱輸送装置
２・・・受熱部
３・・・冷却タンク
４・・・放熱部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・ヒートパイプ
６・・・中間放熱部
７・・・中間受熱部
８・・・中間熱輸送装置
９・・・隔離壁
１０・・・熱媒介装置
１１・・・蓄熱体
１２・・・曲流機構
１３・・・第２中間放熱部
１４・・・第２中間受熱部
１５・・・第２中間熱輸送装置
１６、１６ａ、１６ｂ・・・ウィック式ヒートパイプ
１７・・・ウィック
１８・・・気体流通部
２１・・・原子炉建屋
２２・・・原子炉格納容器
２３・・・原子炉圧力容器
２４・・・重心
２５・・・蒸気発生器
２６・・・加圧器
２７・・・中間熱交換器
３１・・・発生熱
３２・・・冷媒
３３・・・冷却材
３４・・・気化冷媒
３５・・・凝縮冷媒
４１・・・受熱部導入孔
４２・・・受熱部排出孔
４３・・・放熱部導入孔
４４・・・放熱部排出孔
４５、４６、４７・・・フィン
５１・・・冷却ループ
５２・・・受熱部側冷却ループ
５３・・・放熱部側冷却ループ
５４・・・中間冷却ループ
６１・・・冷却流路
６２・・・受熱部側冷却流路
６３・・・放熱部側冷却流路
６４・・・中間冷却流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部を連結して冷却ループを形成するヒートパイプとを備え、前記冷却ループ内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項２】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
気化した前記冷媒が流通する気体流通部と、凝縮した前記冷媒が流通するウィックとを有し、前記受熱部と前記放熱部を連結して冷却流路を形成するヒートパイプとを備え、
前記冷却流路内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項３】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間において設けられ、中間受熱部と中間放熱部とを有し、前記中間受熱部の内部を流れる前記冷媒の熱を前記中間放熱部の内部を流れる前記冷媒へ与える中間熱輸送装置と、
前記受熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部を連結して受熱部側冷却ループを形成し、さらに前記放熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して放熱部側冷却ループを形成するヒートパイプとを備え、前記受熱部側冷却ループおよび前記放熱部側冷却ループ内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項４】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間において設けられ、中間受熱部と中間放熱部とを有し、前記中間受熱部の内部を流れる前記冷媒の熱を前記中間放熱部の内部を流れる前記冷媒へ与える中間熱輸送装置と、
気化した前記冷媒が流通する気体流通部と、凝縮した前記冷媒が流通するウィックとを有し、前記受熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部を連結して受熱部側冷却流路を形成し、さらに前記放熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して放熱部側冷却流路を形成するヒートパイプとを備え、
前記受熱部側冷却流路および前記放熱部側冷却流路内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項５】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間において設けられ、中間受熱部と中間放熱部とを有し、前記中間受熱部の内部を流れる冷媒の熱を前記中間放熱部の内部を流れる冷媒へ与える中間熱輸送装置と、
前記受熱部と前記放熱部との間であって前記中間熱輸送装置よりも前記放熱部側において設けられ、第２中間受熱部と第２中間放熱部とを有し、前記第２中間受熱部の内部を流れる冷媒の熱を前記第２中間放熱部の内部を流れる冷媒へ与える第２中間熱輸送装置と、
前記受熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部を連結して受熱部側冷却ループを形成し、さらに前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部と前記第２中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して中間冷却ループを形成し、さらに前記放熱部と前記第２中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して放熱部側冷却ループを形成するヒートパイプとを備え、前記受熱部側冷却ループおよび前記中間冷却ループおよび前記放熱部側冷却ループ内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項６】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間において設けられ、中間受熱部と中間放熱部とを有し、前記中間受熱部の内部を流れる冷媒の熱を前記中間放熱部の内部を流れる冷媒へ与える中間熱輸送装置と、
前記受熱部と前記放熱部との間であって前記中間熱輸送装置よりも前記放熱部側において設けられ、第２中間受熱部と第２中間放熱部とを有し、前記第２中間受熱部の内部を流れる冷媒の熱を前記第２中間放熱部の内部を流れる冷媒へ与える第２中間熱輸送装置と、
気化した前記冷媒が流通する気体流通部と、凝縮した前記冷媒が流通するウィックとを有し、前記受熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部を連結して受熱部側冷却流路を形成し、さらに前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部と前記第２中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して中間冷却流路を形成し、さらに前記放熱部と前記第２中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して放熱部側冷却流路を形成するヒートパイプとを備え、
前記受熱部側冷却ループおよび前記中間冷却ループおよび前記放熱部側冷却ループ内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項７】
前記受熱部は、前記原子炉格納容器の側壁内面に沿って配置され、
前記ヒートパイプは、前記受熱部のうち前記原子炉格納容器の側壁内面に沿う面において前記受熱部と連結されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項８】
前記中間熱輸送装置は、前記原子炉格納容器の内側において設けられ、
さらに前記原子炉格納容器の内側において、前記原子炉格納容器の側壁内面とともに前記中間熱輸送装置を包囲する隔離壁を備えることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項９】
前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部は、前記原子炉格納容器の側壁内面に沿って配置され、
前記中間熱輸送装置の前記中間受熱部は、前記原子炉格納容器の側壁外面に沿って配置され、
前記原子炉格納容器の側壁であって、前記中間放熱部と前記中間受熱部とが対向する位置において、前記中間放熱部から熱を受け取り、前記中間受熱部へ熱を与える熱媒介装置をさらに備えることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項１０】
前記ヒートパイプのうち前記原子炉格納容器の外側に位置する部分のいずれかにおいて、前記冷媒の熱を受け取り蓄熱し、さらに着脱可能な蓄熱体をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項１１】
前記受熱部および前記放熱部の内部において、前記冷媒を蛇行または旋回させる曲流機構を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項１２】
前記冷却タンクは、前記タンク上面がさらに前記原子炉圧力容器の重心より下方に位置するように設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項１３】
原子炉格納容器の内側に設けられる受熱部によって原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、前記受熱部の内部を流れる冷媒に受熱した発生熱を与える工程と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられる冷却タンク内に収容され、冷却手段によって所定の温度以下に保たれる冷却材へ放熱部の内部を流れる前記冷媒の熱を放熱する工程と、
前記受熱部と前記放熱部をヒートパイプによって連結した冷却ループ内において前記冷媒を循環させる工程とを備えることを特徴とする原子炉格納容器内の熱輸送方法。
【請求項１】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部を連結して冷却ループを形成するヒートパイプとを備え、前記冷却ループ内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項２】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
気化した前記冷媒が流通する気体流通部と、凝縮した前記冷媒が流通するウィックとを有し、前記受熱部と前記放熱部を連結して冷却流路を形成するヒートパイプとを備え、
前記冷却流路内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項３】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間において設けられ、中間受熱部と中間放熱部とを有し、前記中間受熱部の内部を流れる前記冷媒の熱を前記中間放熱部の内部を流れる前記冷媒へ与える中間熱輸送装置と、
前記受熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部を連結して受熱部側冷却ループを形成し、さらに前記放熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して放熱部側冷却ループを形成するヒートパイプとを備え、前記受熱部側冷却ループおよび前記放熱部側冷却ループ内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項４】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間において設けられ、中間受熱部と中間放熱部とを有し、前記中間受熱部の内部を流れる前記冷媒の熱を前記中間放熱部の内部を流れる前記冷媒へ与える中間熱輸送装置と、
気化した前記冷媒が流通する気体流通部と、凝縮した前記冷媒が流通するウィックとを有し、前記受熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部を連結して受熱部側冷却流路を形成し、さらに前記放熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して放熱部側冷却流路を形成するヒートパイプとを備え、
前記受熱部側冷却流路および前記放熱部側冷却流路内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項５】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間において設けられ、中間受熱部と中間放熱部とを有し、前記中間受熱部の内部を流れる冷媒の熱を前記中間放熱部の内部を流れる冷媒へ与える中間熱輸送装置と、
前記受熱部と前記放熱部との間であって前記中間熱輸送装置よりも前記放熱部側において設けられ、第２中間受熱部と第２中間放熱部とを有し、前記第２中間受熱部の内部を流れる冷媒の熱を前記第２中間放熱部の内部を流れる冷媒へ与える第２中間熱輸送装置と、
前記受熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部を連結して受熱部側冷却ループを形成し、さらに前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部と前記第２中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して中間冷却ループを形成し、さらに前記放熱部と前記第２中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して放熱部側冷却ループを形成するヒートパイプとを備え、前記受熱部側冷却ループおよび前記中間冷却ループおよび前記放熱部側冷却ループ内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項６】
原子炉格納容器の内側において設けられ、この原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、内部を流れる冷媒に受熱した前記発生熱を与える受熱部と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられ、内部において冷却材を収容し、この冷却材を所定温度以下に保つ冷却手段を有する冷却タンクと、
前記冷却タンク内において設けられ、内部を流れる前記冷媒の熱を前記冷却タンク内の前記冷却材へ放熱する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間において設けられ、中間受熱部と中間放熱部とを有し、前記中間受熱部の内部を流れる冷媒の熱を前記中間放熱部の内部を流れる冷媒へ与える中間熱輸送装置と、
前記受熱部と前記放熱部との間であって前記中間熱輸送装置よりも前記放熱部側において設けられ、第２中間受熱部と第２中間放熱部とを有し、前記第２中間受熱部の内部を流れる冷媒の熱を前記第２中間放熱部の内部を流れる冷媒へ与える第２中間熱輸送装置と、
気化した前記冷媒が流通する気体流通部と、凝縮した前記冷媒が流通するウィックとを有し、前記受熱部と前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部を連結して受熱部側冷却流路を形成し、さらに前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部と前記第２中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して中間冷却流路を形成し、さらに前記放熱部と前記第２中間熱輸送装置の前記中間受熱部を連結して放熱部側冷却流路を形成するヒートパイプとを備え、
前記受熱部側冷却ループおよび前記中間冷却ループおよび前記放熱部側冷却ループ内において前記冷媒を循環させることを特徴とする原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項７】
前記受熱部は、前記原子炉格納容器の側壁内面に沿って配置され、
前記ヒートパイプは、前記受熱部のうち前記原子炉格納容器の側壁内面に沿う面において前記受熱部と連結されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項８】
前記中間熱輸送装置は、前記原子炉格納容器の内側において設けられ、
さらに前記原子炉格納容器の内側において、前記原子炉格納容器の側壁内面とともに前記中間熱輸送装置を包囲する隔離壁を備えることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項９】
前記中間熱輸送装置の前記中間放熱部は、前記原子炉格納容器の側壁内面に沿って配置され、
前記中間熱輸送装置の前記中間受熱部は、前記原子炉格納容器の側壁外面に沿って配置され、
前記原子炉格納容器の側壁であって、前記中間放熱部と前記中間受熱部とが対向する位置において、前記中間放熱部から熱を受け取り、前記中間受熱部へ熱を与える熱媒介装置をさらに備えることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項１０】
前記ヒートパイプのうち前記原子炉格納容器の外側に位置する部分のいずれかにおいて、前記冷媒の熱を受け取り蓄熱し、さらに着脱可能な蓄熱体をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項１１】
前記受熱部および前記放熱部の内部において、前記冷媒を蛇行または旋回させる曲流機構を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項１２】
前記冷却タンクは、前記タンク上面がさらに前記原子炉圧力容器の重心より下方に位置するように設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項記載の原子炉格納容器の熱輸送装置。
【請求項１３】
原子炉格納容器の内側に設けられる受熱部によって原子炉格納容器内の発生熱を受熱し、前記受熱部の内部を流れる冷媒に受熱した発生熱を与える工程と、
前記原子炉格納容器の外側であって、タンク上面が原子炉圧力容器の上頂よりも下方に位置するように設けられる冷却タンク内に収容され、冷却手段によって所定の温度以下に保たれる冷却材へ放熱部の内部を流れる前記冷媒の熱を放熱する工程と、
前記受熱部と前記放熱部をヒートパイプによって連結した冷却ループ内において前記冷媒を循環させる工程とを備えることを特徴とする原子炉格納容器内の熱輸送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１５４６４４（Ｐ２０１２−１５４６４４Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３５５（Ｐ２０１１−１１３５５）
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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