JP2011169744A - 炉心溶融物保持装置および格納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱応力による炉心溶融物保持装置の破損の可能性を低減する。
【解決手段】原子炉圧力容器に収められた炉心が溶融し落下した際に発生する炉心溶融物を保持する炉心溶融物保持装置に、原子炉圧力容器の下方に設けられて冷却水が供給される給水容器と、この給水容器から延びる冷却流路を形成する冷却流路形成体と、を設ける。冷却流路形成体は、傾斜流路天板１７と傾斜流路底板１６とライザ部内側板１８とライザ部外側板１９とを有する。傾斜流路天板１７と傾斜流路底板１６との間には、冷却流路の傾斜部が形成される。ライザ部内側板１８とライザ部外側板１９との間には、冷却流路のライザ部が形成される。ライザ部内側板１８は、たとえば溶接などを施さずに傾斜流路天板１７の外周部に単に載置して、炉心溶融物が落下したときに傾斜流路天板１７に対して相対的に移動可能に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉圧力容器に収められた炉心が溶融し落下した際に発生する炉心溶融物を保持する炉心溶融物保持装置およびそれを用いた格納容器に関する。

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。このような場合を想定して、水位低下の信号により自動的に原子炉は非常停止され、非常用炉心冷却装置（ＥＣＣＳ）による冷却材の注入によって炉心を冠水させて冷却し、炉心溶融事故を未然に防ぐようになっている。

しかし、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って燃料棒温度が上昇し、最終的には炉心溶融に至ることが考えられる。

このような事態に至った場合、高温の炉心溶融物（コリウム）が原子炉圧力容器下部に溶け落ち、さらに原子炉圧力容器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。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する。格納容器床と炉心溶融物との接触面が高温状態になると、炉心溶融物とコンクリートとが反応し、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、コンクリートは溶融浸食される。

発生した非凝縮性ガスは格納容器内の圧力を高め、原子炉格納容器を破損させる可能性がある。また、コンクリートの溶融浸食により格納容器バウンダリを破損させたり、格納容器構造強度を低下させる可能性がある。結果的に、炉心溶融物とコンクリートの反応が継続すると格納容器破損に至り、格納容器内の放射性物質が外部環境へ放出させるおそれがある。

この炉心溶融物とコンクリートの反応を抑制するためには、炉心溶融物を冷却し、炉心溶融物底部のコンクリートとの接触面の温度を浸食温度以下に冷却するか、炉心溶融物とコンクリートが直接接触しないようにする必要がある。侵食温度は、一般的なコンクリートで１５００Ｋ以下である。

そのため、炉心溶融物が落下した場合に備えた対策が開示されている（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。代表的なものが炉心溶融物保持装置（コアキャッチャー）と呼ばれるものの設置である。炉心溶融物保持装置は、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。

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という考えから、炉心溶融物を底面から冷却するという方法もある。

特許第３５５４００１号公報 特開２００７−２３２５２９号公報

注水により冷却する場合、炉心溶融物の上からの注水だけでは、炉心溶融物上面の水の沸騰による冷却のみであり、炉心溶融物堆積厚さが厚いと炉心溶融物底部まで十分に冷却できない可能性がある。したがって、床面積を広くとり、コリウムの堆積厚さを冷却可能な厚さ以下にする必要があった。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設計上困難であった。

たとえば、典型的な炉心溶融物の崩壊熱は、定格熱出力の約１％程度であり、定格熱出力４０００ＭＷの炉の場合には、４０ＭＷ程度の発熱量になる。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、すくなくとも０．４ＭＷ／ｍ^２程度の熱流束が想定される。この場合には、炉心溶融物の発熱量を上面の熱伝達のみで取るとすると、１００ｍ^２程度（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の構造を考慮すると、この面積を確保することは困難であった。

これに対し、炉心溶融物堆積床面の下方に冷却水流路を設け、ここに冷却水を導くことによって炉心溶融物を底面から除熱する方法がある。しかし、高温の炉心溶融物によって冷却水流路の構造材の温度は上昇し、温度上昇に伴って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る。

そこで、本発明は、熱応力による炉心溶融物保持装置の破損の可能性を低減することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、原子炉圧力容器に収められた炉心が溶融し落下した際に発生する炉心溶融物を保持する炉心溶融物保持装置において、前記原子炉圧力容器の下方に設けられて冷却水が供給される給水容器と、前記給水容器から上昇しながら放射状に広がる天板と前記炉心溶融物が落下したときに前記天板に対して相対的に移動可能に設けられて前記天板の外周部から立ち上がる筒状のライザ部内側板とを備えて前記天板の下面に接する傾斜部と前記傾斜部に接続されて前記ライザ部内側板の外側面に接するライザ部とを通過して前記給水容器から延びる冷却流路を形成する冷却流路形成体と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、炉心を収めた原子炉圧力容器を格納する格納容器において、ペデスタル床と、前記ペデスタル床を囲み鉛直上方に広がって前記原子炉圧力容器を支持するペデスタル側壁と、前記ペデスタル床の上に設けられて冷却水が供給される給水容器と、前記給水容器から上昇しながら放射状に広がる天板と前記炉心溶融物が落下したときに前記天板に対して相対的に移動可能に設けられて前記天板の外周部から立ち上がる筒状のライザ部内側板とを備えて前記天板の下面に接する傾斜部と前記傾斜部に接続されて前記ライザ部内側板の外側面に接するライザ部とを通過して前記給水容器から延びる冷却流路を形成する冷却流路形成体と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、熱応力による炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。

本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態における炉心溶融物保持装置近傍の立断面図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態の一部の断面図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態を収容した格納容器の立断面図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第２の実施の形態における一部拡大立断面図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第３の実施の形態における一部拡大立断面図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第４の実施の形態の一部を抜き出した拡大立断面図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第５の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第６の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第７の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第８の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第９の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。 本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１０の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。

本発明に係る炉心溶融物保持装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１の実施の形態］
図４は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１の実施の形態を収容した格納容器の立断面図である。

炉心４３は、原子炉圧力容器１の内部に収められている。原子炉圧力容器１は、格納容器２の内部に設けられている。格納容器２は、ペデスタル床４１およびペデスタル床４１から上方に延びる円筒状のペデスタル側壁４２を有している。

原子炉圧力容器１は、ペデスタル側壁４２に支持されている。原子炉圧力容器１の下方のペデスタル床４１およびペデスタル側壁４２で囲まれる空間は下部ドライウェル７と呼ばれる。つまり、原子炉圧力容器１は、下部ドライウェル７の上方に設けられている。また、格納容器２の内部には、ペデスタル側壁４２の外周面を取り囲むように、サプレッションプール４が形成されている。

原子炉圧力容器１の下方の下部ドライウェル７には、炉心溶融物保持装置９が設けられている。炉心溶融物保持装置９と原子炉圧力容器１との間には、サンプ床８が設けられている。

また、格納容器２は、水槽５を有している。水槽５から炉心溶融物保持装置９には、注水配管１４が延びている。注水配管１４の途中には、弁４０が設けられている。さらに、格納容器２は、格納容器冷却器６を有している。格納容器冷却器６は、ドライウェルに開口した端部から水中に沈められた熱交換器を通って水槽５に延びる配管を有している。格納容器冷却器６とは、静的格納容器冷却設備やドライウェルクーラーなどである。

図１は、本実施の形態における炉心溶融物保持装置の一部を抜き出した斜視図である。図２は、本実施の形態における炉心溶融物保持装置近傍の立断面図である。図３は、本実施の形態における炉心溶融物保持装置の一部の断面図である。なお、図２は、炉心溶融物１３が炉心溶融物保持装置９の上に落下し、水槽５から炉心溶融物保持装置９に給水された状態を示している。

炉心溶融物保持装置９は、給水容器１０を有している。給水容器１０は、たとえば円筒形に形成され、ペデスタル床４１のたとえば中央に配置されている。水槽５から延びる注水配管１４は、給水容器１０に接続されている。

炉心溶融物保持装置９の内部には、炉心溶融物１３を冷却する冷却水が流れる冷却流路１１が形成されている。冷却流路１１を形成する冷却流路形成体５１は、少なくとも傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８とを有している。

傾斜流路天板１７は、給水容器１０から上昇しながら放射状に広がっている。傾斜流路天板１７は、たとえば扇型に形成された複数の部分を給水容器１０の周囲に密に並べて形成する。傾斜流路天板１７の上面は、全体として中央から外周に向かって上昇する円錐面の頂部を切り取った形状をなしている。傾斜流路天板１７の下面には、下方向に突出し、平行に延びる一対の流路サポートガイド２２が設けられている。

ライザ部内側板１８は、傾斜流路天板１７の外周部から鉛直上方に立ち上がっている。ライザ部内側板１８は、傾斜流路天板１７の外周部に載置され、傾斜流路天板１７に対して相対的に移動可能に設けられている。

円錐面の頂部を切り取った形状の傾斜流路天板１７の上面および円筒状のライザ部内側板１８の内面、すなわち炉心溶融物１３を保持する容器部分の内側壁全面と給水容器上面全面は、耐熱材１２で覆われている。

冷却流路形成体５１は、さらに、傾斜流路底板１６とライザ部外側板１９とを有している。傾斜流路底板１６は、上面が傾斜流路天板１７の下面と対向するように設けられている。傾斜流路底板１６は、たとえば扇型に形成された複数の部分を給水容器１０の周囲に密に並べて形成する。傾斜流路底板１６の上面は、全体として中央から外周に向かって上昇する円錐面の頂部を切り取った形状をなしている。

傾斜流路底板１６の上面には、鉛直上方に突き出し、径方向に延びる流路サポート２１が設けられている。傾斜流路天板１７は、一対の流路サポートガイド２２の間に流路サポート２１の上端が位置するほうに配置され、流路サポート２１の上に載置されている。ライザ部外側板１９は、傾斜流路底板１６の外周部から鉛直上方に立ち上がり、内面がライザ部内側板１８の外面と対向するように設けられている。

このような冷却流路形成体５１により、傾斜流路底板１６と傾斜流路天板１７との間の傾斜部、および、ライザ部外側板１９とライザ部内側板１８との間のライザ部とを通過して給水容器１０からライザ部の上端で下部ドライウェル７に開いた開口部まで延びる冷却流路１１が形成されている。また、ライザ部外側板１９とペデスタル側壁４２との間には、給水流路１５が形成されている。給水流路１５は、下部ドライウェル７に開いた開口から給水容器１０まで延びている。

炉心溶融事故が発生し、炉心溶融物１３が原子炉圧力容器１の下部ヘッド３を貫通すると炉心溶融物保持装置９上に落下する。炉心溶融物１３の落下後すぐに注入弁４０が開き、水槽５の冷却水が重力落下により、注水配管１４を介して給水容器１０へ供給される。注入弁４０は、たとえば原子炉圧力容器１の下部ヘッド３の破損を検知する信号により開放される。原子炉圧力容器１の下部ヘッド３の破損を検知する信号とは、たとえば下部ヘッド温度高やペデスタル雰囲気温度高の信号である。このようにして炉心溶融物１３の落下後すぐに給水容器１０への初期の給水が行われ、冷却流路１１に冷却水が供給される。

冷却流路１１に供給された水は、ライザ部上端の開口部から、溶融炉心冷却装置９の炉心溶融物を保持する容器部分、すなわち傾斜流路天板１７の上面およびライザ部内側板１８の内面で囲まれる領域へ溢れ出る。さらに、炉心溶融物保持装置９の全体は、水没する。

初期注水終了後は、炉心溶融物保持装置９の炉心溶融物１３を保持する容器部分へ溢水した水が、冷却流路１１内の沸騰による生じる自然循環によって給水流路１５を通って給水容器１０に供給される。

炉心溶融物１３の冷却により生じた蒸気は、格納容器２上部の格納容器冷却器６で凝縮され、凝縮水は水槽５に戻される。このようにして、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。

高温の炉心溶融物１３の熱は耐熱材１２に伝わり、さらに冷却流路１１を介して冷却水に伝えられる。これにより、炉心溶融物１３が冷却される。この際、冷却流路形成体５１の温度が上昇することによって熱膨張が生じる。特に、炉心溶融物１３に近い傾斜流路天板１７の熱膨張量は大きい。一方、ライザ部内側板１８は、傾斜流路天板１７に比べて、炉心溶融物１３から離れているため温度上昇は小さく、熱膨張量は小さい。

冷却流路形成体５１の各部分が拘束されていると、熱応力が発生する。しかし、本実施の形態では、ライザ部内側板１８が傾斜流路天板１７の上に単に乗せられている構造である、すなわち、両者を溶接などして変形を拘束していないため、傾斜流路天板１７の熱膨張がライザ部内側板１８で拘束されることがない。つまり、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の熱膨張差は、両者の接続部２０で吸収することができる。

また、傾斜流路底板１６は、傾斜流路天板１７に比べて、炉心溶融物１３から離れているため温度上昇は小さく、熱膨張量は小さい。しかし、傾斜流路天板１７は、流路サポート２１の上に単に乗せられていて、傾斜流路天板１７と傾斜流路底板１６は、互いに変形を拘束しない構造となっている。このため、傾斜流路天板１７と傾斜流路底板１６の熱膨張差は、傾斜流路天板１７が流路サポート２１に沿ってすべることにより給することができる。

このように、本実施の形態では、炉心溶融物１３の落下の際に冷却流路１１を形成する構造物に発生する熱応力を低減することができる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第２の実施の形態における一部拡大立断面図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第１の実施の形態と、耐熱材１２（図３参照）の構造が異なる。本実施の形態の炉心溶融物保持装置では、耐熱材は、傾斜部耐熱材６１とライザ部耐熱材６２と粒状耐熱材２３とからなっている。傾斜部耐熱材６１は、傾斜流路天板１７上に敷設されている。ライザ部耐熱材６２は、ライザ部内側板１８の内面に敷設されている。粒状耐熱材２３は、傾斜部耐熱材６１とライザ部耐熱材６２との境界部分に配置されている。

炉心溶融物１３（図３参照）を保持する際、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８のそれぞれが熱膨張により変形する。耐熱材傾斜部６１は、傾斜流路天板１７の変形に合わせて移動および変形するように敷設し、耐熱材ライザ部６２はライザ部内側板１８の変形に合わせて移動するおよび変形するように敷設する。

本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の熱膨張を拘束しあわない構造とすることにより、冷却流路１１における熱応力を低減することができる。

また、熱膨張などによる耐熱材の変形および変位が拘束されると、それに伴って、傾斜流路天板１７およびライザ部内側板１８の変形および変位が拘束される場合がある。しかし、本実施の形態では、傾斜部耐熱材６１とライザ部耐熱材６２との境界部分、すなわち傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の接続部２０の上側に敷設された粒状耐熱材２３は、粒状であるから容易に移動可能である。このため、粒状耐熱材２３が敷設された部分で耐熱材傾斜部６１と耐熱材ライザ部６２の変形および変位を吸収することができる。その結果、炉心溶融物の落下の際に冷却流路１１を形成する構造物に発生する熱応力をより低減することができる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第３の実施の形態における一部拡大立断面図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第２の実施の形態における粒状耐熱材２３（図５参照）の代わりに、繊維状耐熱材２４を用いたものである。本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の熱膨張を拘束しあわない構造とすることにより、冷却流路１１における炉心溶融物が落下したときの熱応力を低減することができる。

また、第２の実施の形態と同様に、繊維状耐熱材２４が敷設された部分で耐熱材傾斜部６１と耐熱材ライザ部６２の変形および変位を吸収することができる。その結果、炉心溶融物の落下の際に冷却流路１１を形成する構造物に発生する熱応力をより低減することができる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。

［第４の実施の形態］
図７は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第４の実施の形態の一部を抜き出した拡大立断面図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第１の実施の形態と、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の相対的な大小関係が異なる。本実施の形態では、外縁がライザ部内側板１８との接続部２０よりも外周側となった傾斜流路天板１７を用いている。

円筒状であるライザ部内側板１８を皿状の傾斜流路天板１７の外縁よりも内側に設置していることにより、地震が発生した場合であっても、ライザ部内側板１８と傾斜流路天板１７とがずれる可能性を低減することができる。

このように、本実施の形態では、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８との炉心溶融物が落下したときの熱膨張を拘束しあわない構造とすることにより冷却流路１１における熱応力を低減できる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。さらに、地震時のライザ部のずれを低減することができる。

［第５の実施の形態］
図８は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第５の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第１の実施の形態に、支持部２５、流路支持部２６および浮上り防止部２７を追加したものである。支持部２５は、傾斜流路天板１７の上面のライザ部内側板１８の内面と接する位置に固定されている。流路支持部２６は、ライザ部外側板１９の内面に固定され、ライザ部内側板１８の外面と接する位置まで延びている。浮上り防止部２７は、ライザ部外側板１９の上端に固定され、ライザ部内側板１８の上端と接する位置まで延びている。

このような構造であっても、炉心溶融物が落下したときに、傾斜流路天板１７は、ライザ部内側板１８に対して相対的に移動可能である。つまり、傾斜流路天板１７は、ライザ部内側板１８とは固定されてないため、熱膨張により外周方向に大きくなる。また、流路支持部２６は、傾斜流路天板１７が熱膨張しても干渉しない位置に設けられている。

円筒状のライザ部内側板１８を支持部２５と流路支持部２６で支持していることにより、地震が発生した場合のライザ部内側板１８と傾斜流路天板１７の水平方向のずれを低減できる。また、浮上り防止部２７により、地震が発生した場合のライザ部内側板１８の浮き上がりを防ぐことができる。

本実施の形態では、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の熱膨張を拘束しあわない構造とすることにより冷却流路１１における熱応力を低減できる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。さらに、地震時のライザ部のずれを低減することができる。

［第６の実施の形態］
図９は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第６の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第１の実施の形態における傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８との接続部に可変接続部２８を設け、さらに荷重支持部２９を追加したものである。可変接続部２８は、たとえばベローズがある。荷重支持部２９は、たとえばライザ部外側板１９の内面に固定され、径方向の内側に向かって延びる棒である。ライザ部内側板１８は、荷重支持部２９で支持されている。

傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８それぞれの炉心溶融物が落下したときの熱膨張は、可変接続部２８で吸収できる。また、ライザ部内側板１８は、荷重支持部２９で支持されているため、地震が発生した場合のライザ部内側板１８と傾斜流路天板１７のずれを低減できる。

本実施の形態では、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の熱膨張を拘束しあわない構造とすることにより冷却流路１１における熱応力を低減できる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。さらに、地震時のライザ部のずれを低減することができる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。

［第７の実施の形態］
図１０は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第７の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第１の実施の形態における傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８との接続部に変形吸収部３０を設けたものである。変形吸収部３０は、傾斜流路天板１７の外周部分を内側上方に折り返したものであり、折り返した端部はライザ部内側板１８と結合している。

このように傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８とが結合していても、傾斜冷却流路天板１７とライザ部内側板１８それぞれの炉心溶融物が落下したときの熱膨張を変形吸収部３０で吸収することは可能である。また、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８とが変形吸収部３０を介して結合しているため、地震が発生した場合にライザ部内側板１８と傾斜流路天板１７とがずれる可能性を低減することができる。

本実施の形態では、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の熱膨張を拘束しあわない構造とすることにより冷却流路１１における熱応力を低減できる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。さらに、地震時のライザ部のずれを低減することができる。

［第８の実施の形態］
図１１は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第８の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第１の実施の形態における傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８との接続部２０の冷却流路１１側に防水膜３１を貼り付けたものである。防水膜３１としては、容易に変形する耐熱ゴムなどを用いることができる。

傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８とを防水膜３１で結合しても、防水膜３１が容易に変形すれば、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の炉心溶融物が落下したときの熱膨張を拘束することはない。このため、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８それぞれの熱膨張を接続部２０で吸収し、冷却流路１１における熱応力を低減することができる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。また、防水膜３１によって、炉心溶融物を保持する容器部分への冷却流路１１からの冷却水の漏洩を防ぐことができる。

［第９の実施の形態］
図１２は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第９の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第１の実施の形態における傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８との間にシール材３２を挟み込んだものである。

傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８との間にシール材３２を挟み込んでも、シール材３２が容易に変形すれば、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の炉心溶融物が落下したときの熱膨張を拘束することはない。このため、傾斜冷却流路天板１７とライザ部内側板１８それぞれの熱膨張を接続部２０で吸収し、冷却流路１１における熱応力を低減することができる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。また、シール材３２によって、炉心溶融物を保持する容器部分への冷却流路１１からの冷却水の漏洩を防ぐことができる。

［第１０の実施の形態］
図１３は、本発明に係る炉心溶融物保持装置の第１０の実施の形態の一部を抜き出した斜視図である。

本実施の形態の炉心溶融物保持装置は、第１の実施の形態における傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８との間を低融点金属３３で接着したものである。低融点金属３３は、炉心溶融物１３（図３参照）が炉心溶融物保持容器に落下した際の温度上昇によって、溶融するものを用いる。低融点金属３３の代わりに、高温で接着力を失う接着剤を用いてもよい。

傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８とを低融点金属３３で接着しても、炉心溶融物保持容器に落下した際の温度上昇によって低融点金属３３が溶融すれば、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の炉心溶融物が落下したときの熱膨張を拘束することはない。このため、傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８それぞれの熱膨張を接続部２０で吸収し、冷却流路１１における熱応力を低減することができる。よって、炉心溶融物保持装置の破損の可能性が低減する。また、地震時でも低融点金属３３は接着力を失わないため、地震時に傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８がずれることを防ぐことができる。

このように、本実施の形態では、炉心溶融物落下時の傾斜流路天板１７とライザ部内側板１８の熱膨張を拘束しあわない構造とすることにより冷却流路１１における熱応力を低減できるとともに、地震時のライザ部のずれを低減することができる。

［その他の実施の形態］
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。

１…原子炉圧力容器、２…格納容器、３…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…冷却流路、１２…耐熱材、１３…炉心溶融物、１４…注水配管、１５…給水流路、１６…傾斜流路底板、１７…傾斜流路天板、１８…ライザ部内側板、１９…ライザ部外側板、２０…接続部、２１…流路サポート、２２…流路サポートガイド、２３…粒状耐熱材、２４…繊維状耐熱材、２５…支持部、２６…流路支持部、２７…浮上り防止部、２８…可変接続部、２９…荷重支持部、３０…変形吸収部、３１…防水膜、３２…シール材、３３…低融点金属、４０…弁、４１…ペデスタル床、４２…ペデスタル側壁、４３…炉心、５１…冷却流路形成体、６１…傾斜部耐熱材、６２…ライザ部耐熱材

Claims (9)

1. 原子炉圧力容器に収められた炉心が溶融し落下した際に発生する炉心溶融物を保持する炉心溶融物保持装置において、
   前記原子炉圧力容器の下方に設けられて冷却水が供給される給水容器と、
   前記給水容器から上昇しながら放射状に広がる天板と前記炉心溶融物が落下したときに前記天板に対して相対的に移動可能に設けられて前記天板の外周部から立ち上がる筒状のライザ部内側板とを備えて前記天板の下面に接する傾斜部と前記傾斜部に接続されて前記ライザ部内側板の外側面に接するライザ部とを通過して前記給水容器から延びる冷却流路を形成する冷却流路形成体と、
   を有することを特徴とする炉心溶融物保持装置。
2. 前記天板の上面に敷設された傾斜部耐熱材と、
   前記ライザ部内側板の内側面に敷設されたライザ部耐熱材と、
   前記傾斜部耐熱材と前記ライザ部耐熱材との間に敷設された粒状および繊維状のいずれかの耐熱材と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の炉心溶融物保持装置。
3. 前記ライザ部内側板は、前記天板の外縁よりも内側に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炉心溶融物保持装置。
4. 前記ライザ部内側板よりも前記給水容器に近い位置で前記天板の上面から上方に向かって突出する支持部と、
   前記ライザ部外側板から前記ライザ部内側板に向かって突出した流路支持部と、
   前記ライザ部外側板に固定されてライザ部内側板の上辺を押える浮き上がり防止部と、
   を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置。
5. 前記天板と前記ライザ部内側板とは、変形可能な接続部を介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置。
6. 前記天板と前記ライザ部内側板との境界部分を覆う防水膜を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置。
7. 前記天板と前記ライザ部内側板との境界に挟みこまれたシール材を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置。
8. 前記炉心溶融物によって加熱された際に溶融する低融点金属および前記炉心溶融物によって加熱された際に接着力を失う接着剤のいずれかで前記天板と前記ライザ部内側板との境界が結合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の炉心溶融物保持装置。
9. 炉心を収めた原子炉圧力容器を格納する格納容器において、
   ペデスタル床と、
   前記ペデスタル床を囲み鉛直上方に広がって前記原子炉圧力容器を支持するペデスタル側壁と、
   前記ペデスタル床の上に設けられて冷却水が供給される給水容器と、
   前記給水容器から上昇しながら放射状に広がる天板と前記炉心溶融物が落下したときに前記天板に対して相対的に移動可能に設けられて前記天板の外周部から立ち上がる筒状のライザ部内側板とを備えて前記天板の下面に接する傾斜部と前記傾斜部に接続されて前記ライザ部内側板の外側面に接するライザ部とを通過して前記給水容器から延びる冷却流路を形成する冷却流路形成体と、
   を有することを特徴とする格納容器。

Images