炉心溶融物保持装置
【課題】簡素な構造により冷却水流路の破損を防止することが可能な炉心溶融物保持装置を提供する。
【解決手段】給水容器１１、給水流路１５、給水容器の外縁に放射状に設けられ流路サポート２１により仕切られた複数の冷却水流路１１を有し、この冷却水流路１１は傾斜冷却水流路底板１７と、流路サポート２１と変形防止板２３との上に載置されており、各々の冷却水流路１１における傾斜冷却水流路底板１７と流路サポート２１とでＬ字型形状を形成し、各々の冷却水流路１１の傾斜冷却水流路底板１７と流路サポート２１とは溶接により接合され、変形防止板２３は傾斜冷却水流路底板１７の上面に溶接により接合されている。
【解決手段】給水容器１１、給水流路１５、給水容器の外縁に放射状に設けられ流路サポート２１により仕切られた複数の冷却水流路１１を有し、この冷却水流路１１は傾斜冷却水流路底板１７と、流路サポート２１と変形防止板２３との上に載置されており、各々の冷却水流路１１における傾斜冷却水流路底板１７と流路サポート２１とでＬ字型形状を形成し、各々の冷却水流路１１の傾斜冷却水流路底板１７と流路サポート２１とは溶接により接合され、変形防止板２３は傾斜冷却水流路底板１７の上面に溶接により接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉心溶融物保持装置に関する。
【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。
【０００３】
このような場合を想定して、原子炉水位の低下を検出して自動的に原子炉を非常停止し、非常用炉心冷却装置（Emergency Core Cooling System）による冷却材の注入により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考慮されている。
【０００４】
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、かつその他の炉心への注水装置も利用できないような事態も想定され得る。このような場合、原子炉水位の低下により炉心は露出し、十分な冷却が行われなくなり原子炉停止後も発生し続ける崩壊熱により燃料棒温度が上昇し、最終的に炉心溶融に至ることが考えられる。
【０００５】
このような事態に至った場合、高温の炉心溶融物が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貫通して格納容器内の床上に落下するに至る。
【０００６】
炉心溶融物は格納容器床に張られたコンクリートを加熱し、接触面が高温状態になるとコンクリートと反応して二酸化炭素、水素等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。発生した非凝縮性ガスは格納容器内の圧力を高め、格納容器を破損させる虞がある。また、コンクリートの溶融浸食により、格納容器バウンダリを破損させたり格納容器の構造強度を低下させる可能性がある。
【０００７】
結果的に、炉心溶融物とコンクリートとの反応が継続すると格納容器の破損に至り、格納容器内の放射性物質が外部環境へ放出される虞がある。この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、炉心溶融物を冷却し、炉心溶融物の底部のコンクリートとの接触面の温度を浸食温度（一般的なコンクリートで１５００Ｋ）以下まで冷却するか、あるいは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。
【０００８】
そのため、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きた。代表的なものがコアキャッチャーと称されるものであり、これは落下した炉心溶融物を耐熱材で受け止めて、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。
【０００９】
原子炉格納容器床に落下した炉心溶融物の上面に冷却水を注水した場合であっても、炉心溶融物の底部での除熱量が小さいと、崩壊熱によって炉心溶融物底部の温度が高温のまま維持され、格納容器床のコンクリート侵食を停止することができない。そこで、炉心溶融物を底面から冷却する手法も提案されている。このような従来の炉心溶融物の冷却に関する特許文献を以下に記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特願２００８−１３９０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来は、炉心溶融物へ注水することにより炉心溶融物上面の水を沸騰させて冷却していた。しかし、上面だけからの冷却では、炉心溶融物堆積厚さが厚い場合に炉心溶融物底部まで十分に冷却することができない。このため、床面積を広くとり、炉心溶融物の堆積厚さを冷却可能な厚さ以下にする必要があった。
【００１２】
しかし、十分大きな床面積を確保することは格納容器構造の設計上困難であった。例えば、典型的な炉心溶融物の崩壊熱は、定格熱出力の約１％と考えられ、定格熱出力が４０００ＭＷの炉の場合では約４０ＭＷの発熱量になる。上面の沸騰熱伝達量には炉心溶融物上面の状態により幅があるが、小さい方の値として約０．４ ＭＷ／ｍ２の熱流束が想定される。このような場合には、炉心溶融物の発熱量を上面の熱伝達のみで除熱しようとすると、約１００ｍ２（円直径で１１．３ｍ）の床面積が必要になる。これまでの格納容器構造を考慮すると、このような面積を確保することは困難であった。
【００１３】
これに対し、炉心溶融物を底面から冷却する手法が提案されている。一例として、炉心溶融物堆積床面の下方に冷却水の流路を設け、ここに冷却水を導くことにより炉心溶融物を底面から除熱する。
【００１４】
しかしながら、高温の炉心溶融物によって冷却水流路の構造材の温度が上昇する。この温度上昇に伴い、冷却水流路の構造材に熱応力が発生し、冷却水流路が破損する可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、原子炉圧力容器の下方に設けられた炉心溶融物保持装置であって、前記炉心溶融物保持装置は、給水容器と、前記給水容器に冷却水を供給するための給水流路と、前記給水容器の外縁を囲むように外半径方向に沿って複数の流路サポートにより仕切られ放射状に配置された複数の冷却水流路とを有し、各々の前記冷却水流路は、傾斜冷却水流路底板と、この傾斜冷却水流路底板の外半径方向に沿う一方の端面にＬ字型形状を成すように設けられた複数の前記流路サポートと前記流路サポート間に配置された変形防止板との上に載置され、前記傾斜冷却水流路底板との間で前記冷却水が流れる空間を形成する傾斜冷却水流路天板とを有し、隣接する一方の前記冷却水流路の前記傾斜冷却水流路底板と他方の前記冷却水流路の前記流路サポートとは溶接により接合されており、前記変形防止板は前記傾斜冷却水流路底板の表面上に溶接により接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態における炉心溶融物保持装置によれば、構造を簡素化したことによる製造コストの削減とともに、傾斜冷却水流路天板と変形防止板との隙間の温度上昇を抑制して熱応力を低減し冷却水流路の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１〜７による炉心溶融物保持装置の適用が可能な原子炉格納容器全体の概略構造を示す縦断面図。
【図２】本発明の実施の形態１による炉心溶融物保持装置の構造を示す縦断面図。
【図３】同実施の形態１による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造を示す平面図。
【図４】同炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す斜視図。
【図５】同実施の形態１による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す図３のＡ−Ａ線に沿う縦断面図。
【図６】本発明の実施の形態２による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す斜視図。
【図７】同実施の形態２による炉心溶融物保持装置における冷却水流路のライザ部内側板の締結金具用長穴を拡大して示す図６のＢ−Ｂ線に沿う横断面図。
【図８】本発明の実施の形態３による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す斜視図。
【図９】同実施の形態３による炉心溶融物保持装置における冷却水流路のライザ部内側板の締結金具用長穴を拡大して示す図８のＣ−Ｃ線に沿う横断面図。
【図１０】本発明の実施の形態４による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の一部を拡大して示す斜視図。
【図１１】同実施の形態４による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の繋ぎの部分を拡大して示す縦断面図。
【図１２】同実施の形態４の変形例による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の繋ぎの部分を拡大して示す縦断面図。
【図１３】本発明の実施の形態５による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の一部を拡大して示す斜視図。
【図１４】同実施の形態５による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の変形吸収板を拡大して示す縦断面図。
【図１５】本発明の実施の形態６による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す斜視図。
【図１６】本発明の実施の形態７による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態による炉心溶融物保持装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（１）実施の形態１
本発明の実施の形態１による炉心溶融物保持装置について、図１から図５を用いて説明する。
【００２０】
図１に、同実施の形態１による炉心溶融物保持装置を配置した原子炉格納容器全体の縦断面構造を示し、図２に炉心溶融物保持装置の縦断面構造を示す。
【００２１】
図１において、格納容器２に原子炉圧力容器１が収納されており、原子炉圧力容器１の底部の原子炉圧力容器下部ヘッド３の下方に下部ドライウェル７、サンプ床８が設けられ、さらにその下方に炉心溶融物保持装置９が配置されている。原子炉圧力容器１の側面には、格納容器冷却器６、水槽５が配置され、炉心溶融物保持装置９の周囲にはサプレッションプール４が設けられている。
【００２２】
図２に、炉心溶融物保持装置９の縦断面構造が拡大して示されている。傾斜伝熱面を有する中空の冷却水流路１１が円周方向に密に並べられ、全体の縦断面構造として円錐形状に配置されている。冷却水流路１１の外周部は垂直に立ち上がっており、出口は開口している。冷却水流路１１は、下部の円筒形の給水容器１０に接続されている。
【００２３】
このような円錐形状を有する冷却水流路１１の集合体の内側表面上に、耐熱材１２が設置されて内側壁全面と給水容器１０の上面全面が覆われている。図２には、炉心溶融物１３が冷却水流路１１の上部に落下した状態が示されている。
【００２４】
給水容器１０への初期の給水は、炉心溶融物保持装置より上方に設置された水槽５の水を重力落下させ注水配管１４を介して行われる。初期注水の終了後は、溢水した水が冷却水流路１１内の沸騰による生じる自然循環により給水流路１５を経て給水容器１１に供給される。
【００２５】
給水容器１０は、上述のように水槽５と注水配管１４により繋がっており、図示されていない注入弁が途中の経路に設けられている。原子炉圧力容器下部ヘッド３が破損し、下部ヘッド温度の上昇やペデスタル雰囲気温度の上昇が検知されるとこの注入弁が開放され、水槽５の冷却水が重力落下により給水容器１０に供給される。
【００２６】
溶融炉心の冷却により生じた蒸気は、静的格納容器冷却設備やドライウェルクーラ等の格納容器冷却器６に凝縮され、凝縮水が水槽５に戻るようになっており、水が自然循環することにより炉心溶融物１３の冷却が継続される。
【００２７】
図３に、図２に示された炉心溶融物保持装置における冷却水流路１１の平面構造を示す。冷却水流路１１の外周に傾斜冷却水流路底板１６が設けられ、その外周に給水流路１５が配置されている。冷却水流路１１は、流路サポート２１により放射状に分割されており、各流路サポート２１の間には後述する変形防止板２３が設けられている。
【００２８】
尚、変形防止板には、例えばステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、炭素鋼鍛鋼品（ＳＦ４９０Ａ）、ステンレス鋼鍛鋼品（ＳＣＳ１４Ａ、ＳＣＳ１６Ａ）、圧力容器用炭素鋼鍛鋼品（ＳＦＶＣ２Ｂ）等を用いてもよい。
【００２９】
冷却水流路１１の一部を拡大すると図４に示されたような構造を有し、傾斜冷却水流路底板１７の外周にライザ外側板２０が設けられ、これと空間を隔てて対向するように、傾斜冷却水流路天板１８及びその外周に、接続部３２において接続されたライザ部内側板１９が設けられている。傾斜冷却水流路天板１８と傾斜冷却水流路底板１７との間には、図４において示されていないが変形防止板２３が存在する。
【００３０】
図３におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面として、冷却水流路１１の縦断面構造を図５に示す。
【００３１】
傾斜冷却水流路天板１８と空間を隔てて対向するように、傾斜冷却水流路底板１７と流路サポート２１とがＬ字型形状を形成し、複数放射状に配置されている。２本の流路サポート２１の間に、傾斜冷却水流路底板１７の表面上に溶接された変形防止板２３が少なくとも１本ずつ設けられ、１本の変形防止板２３の上端は、流路サポート２１と同様に傾斜冷却水流路天板１８に設けられた２本のサポートガイド２２の間に載置された状態にある。
【００３２】
本実施の形態１によれば、上述の構成を備えたことにより以下のような作用、効果が得られる。炉心溶融事故が発生し、炉心溶融物１３が原子炉圧力容器下部ヘッド３を貫通すると、炉心溶融物保持装置９上に落下する。
【００３３】
炉心溶融物１３の落下後、直ちに給水容器１０へ給水するため、冷却水流路１１に冷却水が供給される。高温の炉心溶融物１３の熱が耐熱材１２に伝わり、さらに冷却水流路１１を介して水に伝えられることで、炉心溶融物１３の冷却が行われる。この時、冷却水流路１１の温度が上昇することによって熱膨張が生じる。
【００３４】
本実施の形態１では、傾斜冷却水流路天板１８が流路サポート２１と変形防止板２３の上に載置されており、円錐形状の傾斜冷却水流路底板１７と流路サポート２１とが複数個のＬ字型形状で構成されそれぞれが溶接されており、変形防止板２３は傾斜冷却水流路底板１７の中央部位置に溶接により接合されている。
【００３５】
このような傾斜冷却水流路天板１８及びライザ部内側板１９が流路サポート２１及び変形防止板２３の上部に載置された構造とすることにより、傾斜冷却水流路天板１８の熱膨張がサポートガイド２２と流路サポート２１及び変形防止板２３との間の隙間で吸収されるため、熱応力が生じることが防止される。また、流路サポート２１と変形防止板２３の溶接線が重なることを避けることができることにより、冷却水流路１１を溶接で設計製造することができ、製造工程を短縮することができる。
【００３６】
（２）実施の形態２
本発明の実施の形態２による炉心溶融物保持装置について、図６、図７を用いて説明する。
【００３７】
図６に、本実施の形態２の炉心溶融物保持装置における冷却水流路１１の傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との接続部付近の縦断面構造を拡大して示す。
【００３８】
傾斜冷却水流路天板１８の表面上に耐熱材１２が設置されており、傾斜冷却水流路天板１８の外周端部において耐熱材１２側に向かってライザ部内側板１９の締結用端部と締結されている。ライザ部内側板１９の締結用端部はＬ字型形状に曲げられており、締結金具用長穴２５が形成されている。この締結金具用長穴２５を貫通する締結金具２４により、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９とが締結されている。耐熱材１２は、傾斜冷却水流路天板１８から締結部周辺を含めてライザ部内側板１９の表面全体を覆うように配置されている。
【００３９】
図６におけるＢ−Ｂ線に沿う横断面であって、締結金具用長穴２５の横断面形状を図７に示す。締結金具用長穴２５は、傾斜冷却水流路天板１８の外半径方向の寸法が長手となるように形成されている。炉心溶融物を保持する際に、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９とがそれぞれが熱膨張により変形する。特に、傾斜冷却水流路天板１８は外半径方向に沿って大きく膨張する。
【００４０】
そこで、傾斜冷却水流路天板１８の外半径方向の寸法が長手となる締結金具用長穴２５を介して傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９とを締結することにより、変形量の大きい傾斜冷却水流路天板１８の変形及び変位が吸収される。この結果、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との間で熱膨張による拘束が緩和されるので、冷却水流路における熱応力を低減することができる。
【００４１】
（３）実施の形態３
本発明の実施の形態３による炉心溶融物保持装置について、図８、図９を参照して説明する。
【００４２】
図８に、本実施の形態３の炉心溶融物保持装置における冷却水流路１１の傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との接続部付近の縦断面構造を拡大して示す。
【００４３】
傾斜冷却水流路天板１８の外周端部においてライザ部内側板１９の締結用端部と締結されている。ここで、上記実施の形態２と本実施の形態３とでは、Ｌ字型形状を有するライザ部内側板１９の締結用端部の向きが異なる。上記実施の形態２ではライザ部内側板１９の締結用端部が耐熱材１２が存在する冷却流路１１の中心部に向かっているのに対し、本実施の形態２では締結用端部が外半径方向に向かうように配置されている。
【００４４】
この実施の形態３においても、ライザ部内側板１９の締結用端部に締結金具用長穴２５が形成されており、この締結金具用長穴２５を貫通する締結金具２４により傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９とが締結されている。耐熱材１２は、傾斜冷却水流路天板１８から締結部周辺を含めてライザ部内側板１９の表面全体を覆うように配置されている。
【００４５】
図８におけるＣ−Ｃ線に沿う横断面であって、締結金具用長穴２５の横断面形状を図９に示す。締結金具用長穴２５は、上記実施の形態２と同様に傾斜冷却水流路天板１８の外半径方向の寸法が長手となるように形成されている。これにより、熱膨張による変形量の大きい傾斜冷却水流路天板１８の変形及び変位が吸収される。この結果、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との間で熱膨張による拘束が緩和されるので、冷却水流路における熱応力を低減することができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態３によれば上記実施の形態２と比較し、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との締結部周辺において締結金具２４が干渉しないため断熱材１２の設置が容易で施工性が向上し、製造コストの低減に寄与することができる。
【００４７】
（４）実施の形態４
本発明の実施の形態４による炉心溶融物保持装置について、図１０〜図１２を参照して説明する。
【００４８】
本実施の形態４では、ライザ部内側板１９及びライザ部外側板２０から成る円環状のライザ部のうち、ライザ部内側板１９が周方向に複数個に分割されて分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…を構成している。
【００４９】
図１０において点線で囲まれたＤの部分の横断面を拡大して図１１に示す。分割ライザ部内側板１９ａと分割ライザ部内側板１９ｂのそれぞれのつなぎの部分が一方が凹、他方が凸の形状を有し相互に嵌め込む構造を有している。ここで、嵌め込み部には相互の間に隙間が設けられている。
【００５０】
炉心溶融の落下により、傾斜冷却水流路天板１８が熱膨張する。この傾斜冷却水流路天板１８が膨張すると、周方向にも膨張する。そして、傾斜冷却水流路天板１８の周方向の熱膨張量と、ライザ部の熱膨張量には相違がある。しかし、周方向に分割された分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…のそれぞれ嵌め込み部に隙間があることにより、傾斜冷却水流路天板１８の周方向への熱膨張を吸収し熱応力を低減することで冷却水流路１１の破損を防止することができる。
【００５１】
尚、嵌め込み部に隙間が存在しても、凹部と凸部とを嵌め込む構造としたことにより、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…におけるそれぞれの間の密封性はある程度保たれる。
【００５２】
尚、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…の嵌め込み構造は、図１２に示されたように相互に向きが異なるＬ字型形状によるものであってもよい。この場合も、相互間に隙間を設けることで熱応力を低減することができると共に必要な密閉性を持たせることができる。
【００５３】
尚、本実施の形態４では、ライザ部におけるライザ部内側板１９、ライザ部外側板２０のうち、ライザ部内側板１９に対して分割構造を適用している。しかし、同様の分割構造を、ライザ部外側板２０に適用することも可能であり、あるいはライザ部内側板１９及びライザ部外側板２０の両方に適用することもできる。
【００５４】
（５）実施の形態５
本発明の実施の形態５による炉心溶融物保持装置について、図１３、図１４を参照し説明する。
【００５５】
本実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様にライザ部内側板１９が周方向に分割されて分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…を構成している。図１３における点線で囲まれたＤの部分の横断面を拡大して図１４に示す。分割ライザ部内側板１９ａと分割ライザ部内側板１９ｂとがある程度隙間を空けた状態で、変形吸収板２９により相互に接続されている。
【００５６】
変形吸収板２９は、例えば薄肉板やベロー部材等で形成することができる。変形吸収板２９と分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂとは、それぞれ溶接部２９ａ、２９ｂとして図示されたように溶接等により接合される。
【００５７】
炉心溶融物１３が落下すると、傾斜冷却水流路天板１８が熱膨張する。しかし、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…のそれぞれの繋ぎの部分に隙間が存在するため、傾斜冷却水流路天板１８の周方向への熱膨張をこの隙間で吸収し、熱応力が緩和されて冷却水流路１１の破損を防止することができる。
【００５８】
尚、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…の間には隙間が存在するが、変形吸収板２９により相互に繋ぎ合わされているため、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…の内側と外側との間の密封性はある程度保たれる。
【００５９】
（６）実施の形態６
本発明の実施の形態６による炉心溶融物保持装置について、図１５を参照して説明する。
【００６０】
上記実施の形態１〜５では、傾斜冷却水流路天板１８の外周部に設けられたライザ部内側板１９と、傾斜冷却水流路底板１７の外周部に設けられたライザ部外側板２０とでライザ部流路３０を構成し、ライザ部内側板１９の表面上に断熱材１２が設置されている。
【００６１】
これに対し本実施の形態６では、傾斜冷却水流路天板１８の外周部にライザ部内側板１９を設けず、傾斜冷却水流路天板１８上に設置した断熱材１２の角度を曲げて上方へ向けて延在させ、外周部のライザ部内側板に相当する構造を一体化して備えている。ここで、断熱材１２には、例えばアルミナ（Ａｉ２０３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）、ハフニア（ＨｆＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）等の材料を用いてもよい。
【００６２】
このような構造において、ライザ部流路３０内の冷却水が断熱材１２とライザ部外側板２０とで構成されたライザ部流路３０を沸騰しながら上昇する。冷却水の自然循環現象に全く影響を与えることなく、構造の簡素化及び製造コストの低減を実現することができる。
【００６３】
（７）実施の形態７
本発明の実施の形態７による炉心溶融物保持装置について、図１６を参照して説明する。
【００６４】
本実施の形態７では、図１６（ａ）に示されたように、傾斜冷却水流路天板１８の下面において、流路サポート２１ａと変形防止板２３との間の領域に、複数の流路制御板３１ａ１１〜３１ａ１３及び３１ａ２１〜３１ａ２３が設けられ、流路サポート２１ａと変形防止板２３との間の領域に、複数の流路制御板３１ｂ１１〜３１ｂ１３及び３１ｂ２１〜３１ｂ２３が設けられている。これらの流路制御板は、冷却水が矢印で図示された方向に沿って流れていく際に、流路サポート２１ａ、２１ｂ、変形防止板２３へ向けて多くの冷却水が供給されこれらが効率良く冷却されるように冷却水の流れを制御するものである。
【００６５】
尚、これらの流路制御板３１ａ１１〜３１ａ１３及び３１ａ２１〜３１ａ２３、３１ｂ１１〜３１ｂ１３及び３１ｂ２１〜３１ｂ２３の角度は、図１６（ａ）に示されたように一定であってもよい。
【００６６】
しかし、図１６（ｂ）に示されたように、流路制御板３１ａ１１から流路制御板３１ａ１２、さらに流路制御板３１ａ１３という順に外半径側へ向かうに従って流路サポート２１ａ、２１ｂあるいは変形防止板２３となす角度がより大きくなっていくように設定されていてもよい。この場合には、冷却水が外半径側に流れていくに従って、より流路サポート２１ａ、２１ｂあるいは変形防止板２３へ多くの流量が流れることになり、より高い冷却効果が得られる。
【００６７】
上述した実施の形態はいずれも一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形し、また各実施の形態を組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 原子炉圧力容器
２ 格納容器
３ 原子炉圧力容器下部ヘッド
４ サプレッションプール
５ 水槽
６ 格納容器冷却器
７ 下部ドライウェル
８ サンプ床
９ 炉心溶融物保持装置
１０ 給水容器
１１ 冷却水流路
１２ 耐熱材
１３ 炉心溶融物
１４ 注水配管
１５ 給水流路
１７ 傾斜冷却水流路底板
１８ 傾斜冷却水流路天板
１９ ライザ部内側板
１９ａ、１９ｂ 分割ライザ部内側板
２０ ライザ部外側板
２１、２１ａ、２１ｂ 流路サポート
２２ サポートガイド
２３ 変形防止板
２４ 締結金具
２５ 締結金具用長穴
２９ 変形吸収板
３０ ライザ部流路
３１ａ１１〜３１ａ１３及び３１ａ２１〜３１ａ２３ 流路制御板
３２ 接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉心溶融物保持装置に関する。
【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。
【０００３】
このような場合を想定して、原子炉水位の低下を検出して自動的に原子炉を非常停止し、非常用炉心冷却装置（Emergency Core Cooling System）による冷却材の注入により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考慮されている。
【０００４】
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、かつその他の炉心への注水装置も利用できないような事態も想定され得る。このような場合、原子炉水位の低下により炉心は露出し、十分な冷却が行われなくなり原子炉停止後も発生し続ける崩壊熱により燃料棒温度が上昇し、最終的に炉心溶融に至ることが考えられる。
【０００５】
このような事態に至った場合、高温の炉心溶融物が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貫通して格納容器内の床上に落下するに至る。
【０００６】
炉心溶融物は格納容器床に張られたコンクリートを加熱し、接触面が高温状態になるとコンクリートと反応して二酸化炭素、水素等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。発生した非凝縮性ガスは格納容器内の圧力を高め、格納容器を破損させる虞がある。また、コンクリートの溶融浸食により、格納容器バウンダリを破損させたり格納容器の構造強度を低下させる可能性がある。
【０００７】
結果的に、炉心溶融物とコンクリートとの反応が継続すると格納容器の破損に至り、格納容器内の放射性物質が外部環境へ放出される虞がある。この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、炉心溶融物を冷却し、炉心溶融物の底部のコンクリートとの接触面の温度を浸食温度（一般的なコンクリートで１５００Ｋ）以下まで冷却するか、あるいは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。
【０００８】
そのため、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きた。代表的なものがコアキャッチャーと称されるものであり、これは落下した炉心溶融物を耐熱材で受け止めて、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。
【０００９】
原子炉格納容器床に落下した炉心溶融物の上面に冷却水を注水した場合であっても、炉心溶融物の底部での除熱量が小さいと、崩壊熱によって炉心溶融物底部の温度が高温のまま維持され、格納容器床のコンクリート侵食を停止することができない。そこで、炉心溶融物を底面から冷却する手法も提案されている。このような従来の炉心溶融物の冷却に関する特許文献を以下に記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特願２００８−１３９０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来は、炉心溶融物へ注水することにより炉心溶融物上面の水を沸騰させて冷却していた。しかし、上面だけからの冷却では、炉心溶融物堆積厚さが厚い場合に炉心溶融物底部まで十分に冷却することができない。このため、床面積を広くとり、炉心溶融物の堆積厚さを冷却可能な厚さ以下にする必要があった。
【００１２】
しかし、十分大きな床面積を確保することは格納容器構造の設計上困難であった。例えば、典型的な炉心溶融物の崩壊熱は、定格熱出力の約１％と考えられ、定格熱出力が４０００ＭＷの炉の場合では約４０ＭＷの発熱量になる。上面の沸騰熱伝達量には炉心溶融物上面の状態により幅があるが、小さい方の値として約０．４ ＭＷ／ｍ２の熱流束が想定される。このような場合には、炉心溶融物の発熱量を上面の熱伝達のみで除熱しようとすると、約１００ｍ２（円直径で１１．３ｍ）の床面積が必要になる。これまでの格納容器構造を考慮すると、このような面積を確保することは困難であった。
【００１３】
これに対し、炉心溶融物を底面から冷却する手法が提案されている。一例として、炉心溶融物堆積床面の下方に冷却水の流路を設け、ここに冷却水を導くことにより炉心溶融物を底面から除熱する。
【００１４】
しかしながら、高温の炉心溶融物によって冷却水流路の構造材の温度が上昇する。この温度上昇に伴い、冷却水流路の構造材に熱応力が発生し、冷却水流路が破損する可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、原子炉圧力容器の下方に設けられた炉心溶融物保持装置であって、前記炉心溶融物保持装置は、給水容器と、前記給水容器に冷却水を供給するための給水流路と、前記給水容器の外縁を囲むように外半径方向に沿って複数の流路サポートにより仕切られ放射状に配置された複数の冷却水流路とを有し、各々の前記冷却水流路は、傾斜冷却水流路底板と、この傾斜冷却水流路底板の外半径方向に沿う一方の端面にＬ字型形状を成すように設けられた複数の前記流路サポートと前記流路サポート間に配置された変形防止板との上に載置され、前記傾斜冷却水流路底板との間で前記冷却水が流れる空間を形成する傾斜冷却水流路天板とを有し、隣接する一方の前記冷却水流路の前記傾斜冷却水流路底板と他方の前記冷却水流路の前記流路サポートとは溶接により接合されており、前記変形防止板は前記傾斜冷却水流路底板の表面上に溶接により接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態における炉心溶融物保持装置によれば、構造を簡素化したことによる製造コストの削減とともに、傾斜冷却水流路天板と変形防止板との隙間の温度上昇を抑制して熱応力を低減し冷却水流路の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１〜７による炉心溶融物保持装置の適用が可能な原子炉格納容器全体の概略構造を示す縦断面図。
【図２】本発明の実施の形態１による炉心溶融物保持装置の構造を示す縦断面図。
【図３】同実施の形態１による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造を示す平面図。
【図４】同炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す斜視図。
【図５】同実施の形態１による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す図３のＡ−Ａ線に沿う縦断面図。
【図６】本発明の実施の形態２による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す斜視図。
【図７】同実施の形態２による炉心溶融物保持装置における冷却水流路のライザ部内側板の締結金具用長穴を拡大して示す図６のＢ−Ｂ線に沿う横断面図。
【図８】本発明の実施の形態３による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す斜視図。
【図９】同実施の形態３による炉心溶融物保持装置における冷却水流路のライザ部内側板の締結金具用長穴を拡大して示す図８のＣ−Ｃ線に沿う横断面図。
【図１０】本発明の実施の形態４による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の一部を拡大して示す斜視図。
【図１１】同実施の形態４による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の繋ぎの部分を拡大して示す縦断面図。
【図１２】同実施の形態４の変形例による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の繋ぎの部分を拡大して示す縦断面図。
【図１３】本発明の実施の形態５による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の一部を拡大して示す斜視図。
【図１４】同実施の形態５による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の分割されたライザ部の変形吸収板を拡大して示す縦断面図。
【図１５】本発明の実施の形態６による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す斜視図。
【図１６】本発明の実施の形態７による炉心溶融物保持装置における冷却水流路の構造の一部を拡大して示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態による炉心溶融物保持装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（１）実施の形態１
本発明の実施の形態１による炉心溶融物保持装置について、図１から図５を用いて説明する。
【００２０】
図１に、同実施の形態１による炉心溶融物保持装置を配置した原子炉格納容器全体の縦断面構造を示し、図２に炉心溶融物保持装置の縦断面構造を示す。
【００２１】
図１において、格納容器２に原子炉圧力容器１が収納されており、原子炉圧力容器１の底部の原子炉圧力容器下部ヘッド３の下方に下部ドライウェル７、サンプ床８が設けられ、さらにその下方に炉心溶融物保持装置９が配置されている。原子炉圧力容器１の側面には、格納容器冷却器６、水槽５が配置され、炉心溶融物保持装置９の周囲にはサプレッションプール４が設けられている。
【００２２】
図２に、炉心溶融物保持装置９の縦断面構造が拡大して示されている。傾斜伝熱面を有する中空の冷却水流路１１が円周方向に密に並べられ、全体の縦断面構造として円錐形状に配置されている。冷却水流路１１の外周部は垂直に立ち上がっており、出口は開口している。冷却水流路１１は、下部の円筒形の給水容器１０に接続されている。
【００２３】
このような円錐形状を有する冷却水流路１１の集合体の内側表面上に、耐熱材１２が設置されて内側壁全面と給水容器１０の上面全面が覆われている。図２には、炉心溶融物１３が冷却水流路１１の上部に落下した状態が示されている。
【００２４】
給水容器１０への初期の給水は、炉心溶融物保持装置より上方に設置された水槽５の水を重力落下させ注水配管１４を介して行われる。初期注水の終了後は、溢水した水が冷却水流路１１内の沸騰による生じる自然循環により給水流路１５を経て給水容器１１に供給される。
【００２５】
給水容器１０は、上述のように水槽５と注水配管１４により繋がっており、図示されていない注入弁が途中の経路に設けられている。原子炉圧力容器下部ヘッド３が破損し、下部ヘッド温度の上昇やペデスタル雰囲気温度の上昇が検知されるとこの注入弁が開放され、水槽５の冷却水が重力落下により給水容器１０に供給される。
【００２６】
溶融炉心の冷却により生じた蒸気は、静的格納容器冷却設備やドライウェルクーラ等の格納容器冷却器６に凝縮され、凝縮水が水槽５に戻るようになっており、水が自然循環することにより炉心溶融物１３の冷却が継続される。
【００２７】
図３に、図２に示された炉心溶融物保持装置における冷却水流路１１の平面構造を示す。冷却水流路１１の外周に傾斜冷却水流路底板１６が設けられ、その外周に給水流路１５が配置されている。冷却水流路１１は、流路サポート２１により放射状に分割されており、各流路サポート２１の間には後述する変形防止板２３が設けられている。
【００２８】
尚、変形防止板には、例えばステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、炭素鋼鍛鋼品（ＳＦ４９０Ａ）、ステンレス鋼鍛鋼品（ＳＣＳ１４Ａ、ＳＣＳ１６Ａ）、圧力容器用炭素鋼鍛鋼品（ＳＦＶＣ２Ｂ）等を用いてもよい。
【００２９】
冷却水流路１１の一部を拡大すると図４に示されたような構造を有し、傾斜冷却水流路底板１７の外周にライザ外側板２０が設けられ、これと空間を隔てて対向するように、傾斜冷却水流路天板１８及びその外周に、接続部３２において接続されたライザ部内側板１９が設けられている。傾斜冷却水流路天板１８と傾斜冷却水流路底板１７との間には、図４において示されていないが変形防止板２３が存在する。
【００３０】
図３におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面として、冷却水流路１１の縦断面構造を図５に示す。
【００３１】
傾斜冷却水流路天板１８と空間を隔てて対向するように、傾斜冷却水流路底板１７と流路サポート２１とがＬ字型形状を形成し、複数放射状に配置されている。２本の流路サポート２１の間に、傾斜冷却水流路底板１７の表面上に溶接された変形防止板２３が少なくとも１本ずつ設けられ、１本の変形防止板２３の上端は、流路サポート２１と同様に傾斜冷却水流路天板１８に設けられた２本のサポートガイド２２の間に載置された状態にある。
【００３２】
本実施の形態１によれば、上述の構成を備えたことにより以下のような作用、効果が得られる。炉心溶融事故が発生し、炉心溶融物１３が原子炉圧力容器下部ヘッド３を貫通すると、炉心溶融物保持装置９上に落下する。
【００３３】
炉心溶融物１３の落下後、直ちに給水容器１０へ給水するため、冷却水流路１１に冷却水が供給される。高温の炉心溶融物１３の熱が耐熱材１２に伝わり、さらに冷却水流路１１を介して水に伝えられることで、炉心溶融物１３の冷却が行われる。この時、冷却水流路１１の温度が上昇することによって熱膨張が生じる。
【００３４】
本実施の形態１では、傾斜冷却水流路天板１８が流路サポート２１と変形防止板２３の上に載置されており、円錐形状の傾斜冷却水流路底板１７と流路サポート２１とが複数個のＬ字型形状で構成されそれぞれが溶接されており、変形防止板２３は傾斜冷却水流路底板１７の中央部位置に溶接により接合されている。
【００３５】
このような傾斜冷却水流路天板１８及びライザ部内側板１９が流路サポート２１及び変形防止板２３の上部に載置された構造とすることにより、傾斜冷却水流路天板１８の熱膨張がサポートガイド２２と流路サポート２１及び変形防止板２３との間の隙間で吸収されるため、熱応力が生じることが防止される。また、流路サポート２１と変形防止板２３の溶接線が重なることを避けることができることにより、冷却水流路１１を溶接で設計製造することができ、製造工程を短縮することができる。
【００３６】
（２）実施の形態２
本発明の実施の形態２による炉心溶融物保持装置について、図６、図７を用いて説明する。
【００３７】
図６に、本実施の形態２の炉心溶融物保持装置における冷却水流路１１の傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との接続部付近の縦断面構造を拡大して示す。
【００３８】
傾斜冷却水流路天板１８の表面上に耐熱材１２が設置されており、傾斜冷却水流路天板１８の外周端部において耐熱材１２側に向かってライザ部内側板１９の締結用端部と締結されている。ライザ部内側板１９の締結用端部はＬ字型形状に曲げられており、締結金具用長穴２５が形成されている。この締結金具用長穴２５を貫通する締結金具２４により、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９とが締結されている。耐熱材１２は、傾斜冷却水流路天板１８から締結部周辺を含めてライザ部内側板１９の表面全体を覆うように配置されている。
【００３９】
図６におけるＢ−Ｂ線に沿う横断面であって、締結金具用長穴２５の横断面形状を図７に示す。締結金具用長穴２５は、傾斜冷却水流路天板１８の外半径方向の寸法が長手となるように形成されている。炉心溶融物を保持する際に、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９とがそれぞれが熱膨張により変形する。特に、傾斜冷却水流路天板１８は外半径方向に沿って大きく膨張する。
【００４０】
そこで、傾斜冷却水流路天板１８の外半径方向の寸法が長手となる締結金具用長穴２５を介して傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９とを締結することにより、変形量の大きい傾斜冷却水流路天板１８の変形及び変位が吸収される。この結果、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との間で熱膨張による拘束が緩和されるので、冷却水流路における熱応力を低減することができる。
【００４１】
（３）実施の形態３
本発明の実施の形態３による炉心溶融物保持装置について、図８、図９を参照して説明する。
【００４２】
図８に、本実施の形態３の炉心溶融物保持装置における冷却水流路１１の傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との接続部付近の縦断面構造を拡大して示す。
【００４３】
傾斜冷却水流路天板１８の外周端部においてライザ部内側板１９の締結用端部と締結されている。ここで、上記実施の形態２と本実施の形態３とでは、Ｌ字型形状を有するライザ部内側板１９の締結用端部の向きが異なる。上記実施の形態２ではライザ部内側板１９の締結用端部が耐熱材１２が存在する冷却流路１１の中心部に向かっているのに対し、本実施の形態２では締結用端部が外半径方向に向かうように配置されている。
【００４４】
この実施の形態３においても、ライザ部内側板１９の締結用端部に締結金具用長穴２５が形成されており、この締結金具用長穴２５を貫通する締結金具２４により傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９とが締結されている。耐熱材１２は、傾斜冷却水流路天板１８から締結部周辺を含めてライザ部内側板１９の表面全体を覆うように配置されている。
【００４５】
図８におけるＣ−Ｃ線に沿う横断面であって、締結金具用長穴２５の横断面形状を図９に示す。締結金具用長穴２５は、上記実施の形態２と同様に傾斜冷却水流路天板１８の外半径方向の寸法が長手となるように形成されている。これにより、熱膨張による変形量の大きい傾斜冷却水流路天板１８の変形及び変位が吸収される。この結果、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との間で熱膨張による拘束が緩和されるので、冷却水流路における熱応力を低減することができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態３によれば上記実施の形態２と比較し、傾斜冷却水流路天板１８とライザ部内側板１９との締結部周辺において締結金具２４が干渉しないため断熱材１２の設置が容易で施工性が向上し、製造コストの低減に寄与することができる。
【００４７】
（４）実施の形態４
本発明の実施の形態４による炉心溶融物保持装置について、図１０〜図１２を参照して説明する。
【００４８】
本実施の形態４では、ライザ部内側板１９及びライザ部外側板２０から成る円環状のライザ部のうち、ライザ部内側板１９が周方向に複数個に分割されて分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…を構成している。
【００４９】
図１０において点線で囲まれたＤの部分の横断面を拡大して図１１に示す。分割ライザ部内側板１９ａと分割ライザ部内側板１９ｂのそれぞれのつなぎの部分が一方が凹、他方が凸の形状を有し相互に嵌め込む構造を有している。ここで、嵌め込み部には相互の間に隙間が設けられている。
【００５０】
炉心溶融の落下により、傾斜冷却水流路天板１８が熱膨張する。この傾斜冷却水流路天板１８が膨張すると、周方向にも膨張する。そして、傾斜冷却水流路天板１８の周方向の熱膨張量と、ライザ部の熱膨張量には相違がある。しかし、周方向に分割された分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…のそれぞれ嵌め込み部に隙間があることにより、傾斜冷却水流路天板１８の周方向への熱膨張を吸収し熱応力を低減することで冷却水流路１１の破損を防止することができる。
【００５１】
尚、嵌め込み部に隙間が存在しても、凹部と凸部とを嵌め込む構造としたことにより、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…におけるそれぞれの間の密封性はある程度保たれる。
【００５２】
尚、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…の嵌め込み構造は、図１２に示されたように相互に向きが異なるＬ字型形状によるものであってもよい。この場合も、相互間に隙間を設けることで熱応力を低減することができると共に必要な密閉性を持たせることができる。
【００５３】
尚、本実施の形態４では、ライザ部におけるライザ部内側板１９、ライザ部外側板２０のうち、ライザ部内側板１９に対して分割構造を適用している。しかし、同様の分割構造を、ライザ部外側板２０に適用することも可能であり、あるいはライザ部内側板１９及びライザ部外側板２０の両方に適用することもできる。
【００５４】
（５）実施の形態５
本発明の実施の形態５による炉心溶融物保持装置について、図１３、図１４を参照し説明する。
【００５５】
本実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様にライザ部内側板１９が周方向に分割されて分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…を構成している。図１３における点線で囲まれたＤの部分の横断面を拡大して図１４に示す。分割ライザ部内側板１９ａと分割ライザ部内側板１９ｂとがある程度隙間を空けた状態で、変形吸収板２９により相互に接続されている。
【００５６】
変形吸収板２９は、例えば薄肉板やベロー部材等で形成することができる。変形吸収板２９と分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂとは、それぞれ溶接部２９ａ、２９ｂとして図示されたように溶接等により接合される。
【００５７】
炉心溶融物１３が落下すると、傾斜冷却水流路天板１８が熱膨張する。しかし、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…のそれぞれの繋ぎの部分に隙間が存在するため、傾斜冷却水流路天板１８の周方向への熱膨張をこの隙間で吸収し、熱応力が緩和されて冷却水流路１１の破損を防止することができる。
【００５８】
尚、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…の間には隙間が存在するが、変形吸収板２９により相互に繋ぎ合わされているため、分割ライザ部内側板１９ａ、１９ｂ、…の内側と外側との間の密封性はある程度保たれる。
【００５９】
（６）実施の形態６
本発明の実施の形態６による炉心溶融物保持装置について、図１５を参照して説明する。
【００６０】
上記実施の形態１〜５では、傾斜冷却水流路天板１８の外周部に設けられたライザ部内側板１９と、傾斜冷却水流路底板１７の外周部に設けられたライザ部外側板２０とでライザ部流路３０を構成し、ライザ部内側板１９の表面上に断熱材１２が設置されている。
【００６１】
これに対し本実施の形態６では、傾斜冷却水流路天板１８の外周部にライザ部内側板１９を設けず、傾斜冷却水流路天板１８上に設置した断熱材１２の角度を曲げて上方へ向けて延在させ、外周部のライザ部内側板に相当する構造を一体化して備えている。ここで、断熱材１２には、例えばアルミナ（Ａｉ２０３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）、ハフニア（ＨｆＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）等の材料を用いてもよい。
【００６２】
このような構造において、ライザ部流路３０内の冷却水が断熱材１２とライザ部外側板２０とで構成されたライザ部流路３０を沸騰しながら上昇する。冷却水の自然循環現象に全く影響を与えることなく、構造の簡素化及び製造コストの低減を実現することができる。
【００６３】
（７）実施の形態７
本発明の実施の形態７による炉心溶融物保持装置について、図１６を参照して説明する。
【００６４】
本実施の形態７では、図１６（ａ）に示されたように、傾斜冷却水流路天板１８の下面において、流路サポート２１ａと変形防止板２３との間の領域に、複数の流路制御板３１ａ１１〜３１ａ１３及び３１ａ２１〜３１ａ２３が設けられ、流路サポート２１ａと変形防止板２３との間の領域に、複数の流路制御板３１ｂ１１〜３１ｂ１３及び３１ｂ２１〜３１ｂ２３が設けられている。これらの流路制御板は、冷却水が矢印で図示された方向に沿って流れていく際に、流路サポート２１ａ、２１ｂ、変形防止板２３へ向けて多くの冷却水が供給されこれらが効率良く冷却されるように冷却水の流れを制御するものである。
【００６５】
尚、これらの流路制御板３１ａ１１〜３１ａ１３及び３１ａ２１〜３１ａ２３、３１ｂ１１〜３１ｂ１３及び３１ｂ２１〜３１ｂ２３の角度は、図１６（ａ）に示されたように一定であってもよい。
【００６６】
しかし、図１６（ｂ）に示されたように、流路制御板３１ａ１１から流路制御板３１ａ１２、さらに流路制御板３１ａ１３という順に外半径側へ向かうに従って流路サポート２１ａ、２１ｂあるいは変形防止板２３となす角度がより大きくなっていくように設定されていてもよい。この場合には、冷却水が外半径側に流れていくに従って、より流路サポート２１ａ、２１ｂあるいは変形防止板２３へ多くの流量が流れることになり、より高い冷却効果が得られる。
【００６７】
上述した実施の形態はいずれも一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形し、また各実施の形態を組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 原子炉圧力容器
２ 格納容器
３ 原子炉圧力容器下部ヘッド
４ サプレッションプール
５ 水槽
６ 格納容器冷却器
７ 下部ドライウェル
８ サンプ床
９ 炉心溶融物保持装置
１０ 給水容器
１１ 冷却水流路
１２ 耐熱材
１３ 炉心溶融物
１４ 注水配管
１５ 給水流路
１７ 傾斜冷却水流路底板
１８ 傾斜冷却水流路天板
１９ ライザ部内側板
１９ａ、１９ｂ 分割ライザ部内側板
２０ ライザ部外側板
２１、２１ａ、２１ｂ 流路サポート
２２ サポートガイド
２３ 変形防止板
２４ 締結金具
２５ 締結金具用長穴
２９ 変形吸収板
３０ ライザ部流路
３１ａ１１〜３１ａ１３及び３１ａ２１〜３１ａ２３ 流路制御板
３２ 接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の下方に設けられた炉心溶融物保持装置であって、
前記炉心溶融物保持装置は、給水容器と、前記給水容器に冷却水を供給するための給水流路と、前記給水容器の外縁を囲むように外半径方向に沿って複数の流路サポートにより仕切られ放射状に配置された複数の冷却水流路とを有し、
各々の前記冷却水流路は、傾斜冷却水流路底板と、この傾斜冷却水流路底板の外半径方向に沿う一方の端面にＬ字型形状を成すように設けられた複数の前記流路サポートと前記流路サポート間に配置された変形防止板との上に載置され、前記傾斜冷却水流路底板との間で前記冷却水が流れる空間を形成する傾斜冷却水流路天板とを有し、
隣接する一方の前記冷却水流路の前記傾斜冷却水流路底板と他方の前記冷却水流路の前記流路サポートとは溶接により接合されており、前記変形防止板は前記傾斜冷却水流路底板の表面上に溶接により接合されていることを特徴とする炉心溶融物保持装置。
【請求項２】
各々の前記傾斜冷却水流路天板の外周にはライザ部内側板が設けられ、各々の前記傾斜冷却水流路底板の外周にはライザ部外側板が設けられてライザ部を形成し、
前記傾斜冷却水流路天板と前記ライザ部内側板の表面上に耐熱材が設置されており、
前記傾斜冷却水流路天板と前記ライザ部内側板とは、前記ライザ部内側板の締結用端部に設けられた外半径方向に長い長穴を貫通する締結金具により締結されていることを特徴とする請求項１記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項３】
前記ライザ部内側板の前記締結用端部は、前記傾斜冷却水流路天板の内径方向に向かってＬ字型形状に曲げられた形状を有し、前記締結用端部の表面上に前記耐熱材が設置されており、あるいは
前記ライザ部内側板の前記締結用端部は、前記傾斜冷却水流路天板の外径方向に向かってＬ字型形状に曲げられた形状を有することを特徴とする請求項２記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項４】
前記ライザ部を形成している前記ライザ部内側板、前記ライザ部外側板のうちの少なくともいずれかは円周方向に複数個に分割されており、それぞれの繋ぎの部分が、隙間が存在する凹凸形状又はＬ字型形状から成る嵌め込み構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項５】
前記ライザ部を形成している前記ライザ部内側板、前記ライザ部外側板のうちの少なくともいずれかは円周方向に複数個に分割されており、隣接しているもの同士の間に隙間が存在し変形吸収板により相互に繋がれた構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項６】
前記傾斜冷却水流路天板の下面における前記流路サポートと前記変形防止板との間に設けられた、冷却水の流れを前記流路サポートあるいは前記変形防止板に向けるための流路制御板をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項１】
原子炉圧力容器の下方に設けられた炉心溶融物保持装置であって、
前記炉心溶融物保持装置は、給水容器と、前記給水容器に冷却水を供給するための給水流路と、前記給水容器の外縁を囲むように外半径方向に沿って複数の流路サポートにより仕切られ放射状に配置された複数の冷却水流路とを有し、
各々の前記冷却水流路は、傾斜冷却水流路底板と、この傾斜冷却水流路底板の外半径方向に沿う一方の端面にＬ字型形状を成すように設けられた複数の前記流路サポートと前記流路サポート間に配置された変形防止板との上に載置され、前記傾斜冷却水流路底板との間で前記冷却水が流れる空間を形成する傾斜冷却水流路天板とを有し、
隣接する一方の前記冷却水流路の前記傾斜冷却水流路底板と他方の前記冷却水流路の前記流路サポートとは溶接により接合されており、前記変形防止板は前記傾斜冷却水流路底板の表面上に溶接により接合されていることを特徴とする炉心溶融物保持装置。
【請求項２】
各々の前記傾斜冷却水流路天板の外周にはライザ部内側板が設けられ、各々の前記傾斜冷却水流路底板の外周にはライザ部外側板が設けられてライザ部を形成し、
前記傾斜冷却水流路天板と前記ライザ部内側板の表面上に耐熱材が設置されており、
前記傾斜冷却水流路天板と前記ライザ部内側板とは、前記ライザ部内側板の締結用端部に設けられた外半径方向に長い長穴を貫通する締結金具により締結されていることを特徴とする請求項１記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項３】
前記ライザ部内側板の前記締結用端部は、前記傾斜冷却水流路天板の内径方向に向かってＬ字型形状に曲げられた形状を有し、前記締結用端部の表面上に前記耐熱材が設置されており、あるいは
前記ライザ部内側板の前記締結用端部は、前記傾斜冷却水流路天板の外径方向に向かってＬ字型形状に曲げられた形状を有することを特徴とする請求項２記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項４】
前記ライザ部を形成している前記ライザ部内側板、前記ライザ部外側板のうちの少なくともいずれかは円周方向に複数個に分割されており、それぞれの繋ぎの部分が、隙間が存在する凹凸形状又はＬ字型形状から成る嵌め込み構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項５】
前記ライザ部を形成している前記ライザ部内側板、前記ライザ部外側板のうちの少なくともいずれかは円周方向に複数個に分割されており、隣接しているもの同士の間に隙間が存在し変形吸収板により相互に繋がれた構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の炉心溶融物保持装置。
【請求項６】
前記傾斜冷却水流路天板の下面における前記流路サポートと前記変形防止板との間に設けられた、冷却水の流れを前記流路サポートあるいは前記変形防止板に向けるための流路制御板をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の炉心溶融物保持装置。
【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２０１２−４２３３６（Ｐ２０１２−４２３３６Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３７３１（Ｐ２０１０−１８３７３１）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【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３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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