JP2015203590A - 床材ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
(構成)
1.原子炉格納容器
図1は本実施形態に係る床材ユニットを適用する原子炉格納容器の一構成例の概略構成を表す縦断面図、図2は図1のII−II矢視断面図である。
図3は本実施形態に係る床材ユニットのセグメントを示す上面図、図4は図3のIV−IV矢視縦断面図である。図3及び図4に示すように、セグメント6aは、第1伝熱板7、炉心溶融物保持室18及び炉心溶融物導入流路15を備えている。以降、炉心溶融物保持室18、炉心溶融物導入流路15をそれぞれ保持室18、導入流路15と呼ぶ。
図5A乃至図5Dは本実施形態に係る床材ユニットに対する炉心溶融物の動作を説明する図である。
(1)炉心溶融物の床部への侵食抑制
まず、下側に第1の空間17がある第1伝熱板7で炉心溶融物4を受けることにより、格納容器下部空間10内の冷却水W1により第1伝熱板7上の炉心溶融物4を上側から冷却することができる。加えて、格納容器床2との熱交換に代えて、第1伝熱板7上の炉心溶融物4を第1の空間17内の冷却水W1との熱交換により下側からも次の作用により効果的に冷却することができる。すなわち、導入流路15を介して一部の炉心溶融物4(溶融デブリ)を保持室18に導くことにより、溶融デブリとの熱交換により第1の空間17内に蒸気泡を発生させ、この蒸気泡と第1の空間17内の冷却水W1との気液二相流を第1伝熱面の下面7Bに衝突させることができる。そのため、第1伝熱板7を継続的に冷却し、第1伝熱板7上の炉心溶融物4を下側からも効果的に冷却することができる。仮に保持室18を設けず第1伝熱板7上の炉心溶融物4との熱交換により第1の空間17内の冷却水W1の上部のみを加熱する場合、第1の空間17内の冷却水W1の流動は自然対流に依存することになる。それに対し、本実施形態では保持室18に溶融デブリを導くことにより、第1の空間17内の冷却水W1を下からも過熱して強制的に対流させることができるので、冷却水W1の自然対流に依存する場合よりも大きな除熱量が得られる。
本実施形態の床材ユニット6は基本的に第1伝熱板7上で炉心溶融物4を冷却する構造であり、第1の空間17内の冷却水W1を下から加熱するのに必要な量の溶融デブリが保持室18に導かれれば、導入流路15及び保持室18が満たされて炉心溶融物4の大部分は第1伝熱板7上に保持される。このように保持室18はあくまで第1の空間17内の冷却水W1を下から加熱するための一部の炉心溶融物4を導き入れる程度の容積で足りるので床材ユニット6をコンパクトに構成することができる。
第1の空間17内では溶融デブリとの熱交換により冷却水W1の蒸気泡が連続的に発生し得る。そのため、第1伝熱板7の下面7B付近で複数の蒸気泡が合体して蒸気膜を形成してしまうと、この蒸気膜が第1伝熱板7の下面7Bを覆うことにより蒸気泡と冷却水W1との気液二相流を第1伝熱板7の下面7Bに衝突させることができない可能性がある。これに対し、本実施形態では、セグメント6aは格納容器下部空間10と第1の空間17とを連通する第1蒸気抜き孔20を備えている。これにより、第1の空間17内で発生した蒸気泡を第1蒸気抜き孔20を通して第1の空間17から第1の伝熱板7の上方に円滑に抜くことができる。また、上記蒸気泡を隣接するセグメント6a間の隙間を通して第1の伝熱板7の上方に円滑に抜くこともできる。したがって、第1伝熱板7の下面7Bが蒸気膜で覆われることを抑制することができる。その結果、蒸気泡と冷却水W1との気液二相流をより確実に第1伝熱板7の下面7Bに衝突させることができる。
本実施形態では、第2伝熱板13にガス抜き孔24を形成し、第1の空間17と保持室18とを連通させている。そのため、保持室18内の気体をガス抜き孔24を介して保持室18内から第1の空間17に抜くことができ、保持室18内の気体により溶融デブリの保持室18内への広がりが損なわれることを抑制できる。
図6は本実施形態に係る床材ユニットのセグメントを示す上面図、図7は図6のVII−VII矢視縦断面図である。図6及び図7において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図8は本実施形態に係る床材ユニットのセグメントを示す上面図、図9は図8のIX−IX矢視縦断面図である。図8及び図9において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図10は本実施形態に係る床材ユニットのセグメントを示す上面図、図11は図10のXI−XI矢視縦断面図である。図10及び図11において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図12は本実施形態に係る床材ユニットのセグメントを示す上面図、図13は図12のXIII−XIII矢視縦断面図である。図12及び図13において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図14は本実施形態に係る床材ユニットのセグメントを示す上面図、図15は図14のXV−XV矢視縦断面図、図16は図14のXVI−XVI矢視縦断面図である。図14乃至図16において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
6 床材ユニット
7 第1伝熱板
13 第2伝熱板
14 第3伝熱板
15 炉心溶融物導入流路
17 第1の冷却水対流空間(第1の空間)
18 炉心溶融物保持室
50 原子炉格納容器(格納容器)
Claims (10)
- 原子炉格納容器の床面に配置される床材ユニットにおいて、
前記床面に向かって落下する炉心溶融物を受ける第1伝熱板と、
天井面及び底面をそれぞれ第2伝熱板及び第3伝熱板とし、前記第1伝熱板の下側に前記第2伝熱板が第1の空間を挟んで対向する少なくとも1つの炉心溶融物保持室と、
前記第1伝熱板に設けた導入孔と前記炉心溶融物保持室とを接続する炉心溶融物導入流路とを備えることを特徴とする床材ユニット。 - 請求項1に記載の床材ユニットにおいて、
前記第1伝熱板に形成され、前記第1伝熱板の上側の空間と前記第1の空間とを連通する蒸気抜き孔を備えることを特徴とする床材ユニット。 - 請求項1に記載の床材ユニットにおいて、
前記第2伝熱板に形成され、前記第1の空間と前記炉心溶融物保持室の内部とを連通するガス抜き孔を備えることを特徴とする床材ユニット。 - 請求項1に記載の床材ユニットにおいて、
前記第3伝熱板と前記原子炉格納容器の床面との間に第2の空間を確保するスペーサと、
前記第1の空間と前記第2の空間とを連通する蒸気抜き管とを備えることを特徴とする床材ユニット。 - 請求項1に記載の床材ユニットにおいて、
前記炉心溶融物導入流路は流路幅が下方に向かって拡大することを特徴とする床材ユニット。 - 請求項1に記載の床材ユニットにおいて、
前記第3伝熱板の下側に第2の空間を挟んで対向する第4伝熱板と、
前記第4伝熱板と前記原子炉格納容器の床面との間に第3の空間を確保するスペーサとを備え、
前記炉心溶融物保持室が管路形状に形成されていて前記第1の空間と前記第2の空間とが接続していることを特徴とする床材ユニット。 - 請求項1に記載の床材ユニットにおいて、
前記第1伝熱板が前記導入孔に向かって下り傾斜に形成されていることを特徴とする床材ユニット。 - 請求項1に記載の床材ユニットにおいて、
前記第1伝熱板、前記炉心溶融物保持室及び前記炉心溶融物導入流路をそれぞれ有する複数のセグメントの集合体であることを特徴とする床材ユニット。 - 請求項8に記載の床材ユニットにおいて、
前記セグメントは、前記第1伝熱板の縁部に形成された切り欠きをそれぞれ備えることを特徴とする床材ユニット。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の床材ユニットを備えることを特徴とする原子炉格納容器。
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