JP2019045329A - 原子炉建屋の保護物体 - Google Patents
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Abstract
【課題】万が一ではあるが、高速で飛来する重量物が原子炉建屋に衝突した場合であっても、飛来物が原子炉建屋外壁を貫通して内部に侵入することを防止し得る原子炉建屋の保護物体を提供する。【解決手段】コンクリート建屋である原子炉建屋4の外壁40に設置し得る飛来物貫通防止用の保護物体1は、薄板鋼板31により形成された容器32と、容器32に充填され容器32の原子炉建屋4の外壁40との設置面への荷重の伝達を分散し得る充填剤33と、を有する。充填剤33は、液体、ゲル、スラリー状物質、砂、及び小粒径のゴム或いは樹脂を含む弾性体の流体のうち、いずれかである。【選択図】 図1
Description
本発明は、原子炉建屋の保護物体に係り、特に万が一飛来物が原子炉建屋に衝突した場合においても安全性を確保し得る原子炉建屋の保護物体に関する。
例えば原子力発電プラントにおいては、テロ組織による攻撃対象となる可能性が考えられる。2001年の米国同時多発テロでは、航空機を使ったテロ攻撃が発生しており、高速で飛来する重量物による原子力発電プラントを構成する原子炉建屋への衝突を想定する必要がある。
原子炉建屋においては、機能維持に必要な機器は、通常建屋内部に設置されており、飛来物衝突時に、飛来物が建屋内部に到達しないことが望ましい。
飛来物から既存の屋外設置物を保護する技術として、例えば特許文献1に記載される技術が知られている。特許文献1では、屋外設置物の外側に並べて屋外設置物を覆うための複数の箱体を設け、複数の箱体それぞれに、屋外設置物の外側に並べた状態で隣接するもの同士を互いに連結自在な連結部を設け、箱体の内側に、箱体に加わる外力を受け止めて吸収可能な衝撃吸収部材を内装してあり、箱体を気密性に構成する旨開示されている。また、特許文献1には、上記衝撃吸収部材として、ケイカル板、ロックウール、グラスウール、金属ウールの中から選択された少なくとも1種で、無機断熱材から成る物であれば、耐火断熱性を備え、気密性の箱体と上記無機断熱材とにより、外力からの保護のみならず、火災からの保護も兼ね備えることができることが記載されている。更には、上記衝撃吸収部材として、座屈変形可能な金属筒や、軟質の金属棒状体を、その軸心が外力の作用する方向に沿わせて箱体内に収容してあってもよく、すなわち、外力によって塑性変形して衝撃力を吸収する部材であればよい旨も記載されている。
原子炉建屋においては、機能維持に必要な機器は、通常建屋内部に設置されており、飛来物衝突時に、飛来物が建屋内部に到達しないことが望ましい。
飛来物から既存の屋外設置物を保護する技術として、例えば特許文献1に記載される技術が知られている。特許文献1では、屋外設置物の外側に並べて屋外設置物を覆うための複数の箱体を設け、複数の箱体それぞれに、屋外設置物の外側に並べた状態で隣接するもの同士を互いに連結自在な連結部を設け、箱体の内側に、箱体に加わる外力を受け止めて吸収可能な衝撃吸収部材を内装してあり、箱体を気密性に構成する旨開示されている。また、特許文献1には、上記衝撃吸収部材として、ケイカル板、ロックウール、グラスウール、金属ウールの中から選択された少なくとも1種で、無機断熱材から成る物であれば、耐火断熱性を備え、気密性の箱体と上記無機断熱材とにより、外力からの保護のみならず、火災からの保護も兼ね備えることができることが記載されている。更には、上記衝撃吸収部材として、座屈変形可能な金属筒や、軟質の金属棒状体を、その軸心が外力の作用する方向に沿わせて箱体内に収容してあってもよく、すなわち、外力によって塑性変形して衝撃力を吸収する部材であればよい旨も記載されている。
万が一ではあるが原子炉建屋に、高速で飛来する重量物が衝突した場合、外壁を貫通して内部に侵入し、原子炉建屋内部に設置されている重要機器を破損する可能性が考えられる。特に飛来物衝突時の衝突面積が原子炉建屋を形成するコンクリート壁の全体表面積に比べて小さい場合、コンクリート壁は衝突面付近のみが局所的に破壊される可能性が生じ得ることが想定される。飛来物の建屋内部への侵入を防ぐために、重量物が高速で衝突した場合でも機能する、保護構造物の設置が必要となる。なお、設置する保護構造物については、建屋の耐震性能への影響や、据付工事の容易さの観点から、できる限り軽量であることが望ましいと考えられる。
しかしながら特許文献1に記載される衝撃吸収部材では、仮に、飛来物が衝突した場合、ある程度の衝撃については吸収可能なものの、当該衝突時における荷重(応力)は、衝撃吸収部材が収容された箱体の内側面と接触する屋外設置物の対応する箇所に集中することとなる。従って、特許文献1では、飛来物の衝突による荷重(応力)を分散させる点については何ら考慮されていない。
そこで、本発明は、万が一ではあるが、高速で飛来する重量物が原子炉建屋に衝突した場合であっても、飛来物が原子炉建屋外壁を貫通して内部に侵入することを防止し得る原子炉建屋の保護物体を提供する。
しかしながら特許文献1に記載される衝撃吸収部材では、仮に、飛来物が衝突した場合、ある程度の衝撃については吸収可能なものの、当該衝突時における荷重(応力)は、衝撃吸収部材が収容された箱体の内側面と接触する屋外設置物の対応する箇所に集中することとなる。従って、特許文献1では、飛来物の衝突による荷重(応力)を分散させる点については何ら考慮されていない。
そこで、本発明は、万が一ではあるが、高速で飛来する重量物が原子炉建屋に衝突した場合であっても、飛来物が原子炉建屋外壁を貫通して内部に侵入することを防止し得る原子炉建屋の保護物体を提供する。
上記課題を解決するため、本発明に係る原子炉建屋の保護物体は、コンクリート建屋である原子炉建屋の外壁に設置し得る飛来物貫通防止用の保護物体であって、前記保護物体は、薄板鋼板により形成された容器と、前記容器に充填され容器の原子炉建屋の外壁との設置面への荷重の伝達を分散し得る充填剤と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、万が一ではあるが、高速で飛来する重量物が原子炉建屋に衝突した場合であっても、飛来物が原子炉建屋外壁を貫通して内部に侵入することを防止し得る原子炉建屋の保護物体を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
図1は、本発明の一実施例に係る実施例1の原子炉建屋の保護物体の概略構成図である。図1に示すように、保護物体1は、薄板鋼板31により形成された容器32、及び容器32内に充填される充填剤33より構成されている。容器32は、6枚の薄板鋼板31にて形成された立方体形状を成し、その内部に充填剤33が満たされ、コンクリート建屋である原子炉建屋の外壁に設置される。
充填剤33として用いられる物質の条件は、(1)衝撃荷重により破断することなく、容器32の内部全体に荷重を伝達(分散)できること、及び、(2)飛来物の衝突により容器32が変形した際、容器32の飛来物衝突面側の薄板鋼板31が、原子炉建屋外壁への設置面側の薄板鋼板31に接触するほどの圧縮性を示さないことの2項目を満たすことである。これらの条件を満足する充填剤33としては、例えば、水或いは水にポリアルキレングリコールを混合したものが挙げられる。その他に、ゲルやスラリー状物質、乾燥砂も充填剤33の候補として挙げられる。また、充填剤33として、例えば小粒径の物体(石、或いは、重量の比較的軽い金属球等)を用いても良い。なおこの場合において球体が望ましいが、これに限らず、多角形状の粒体でも良い。また、小粒径の物体として、石或いは金属球に限らず、ゴム或いは樹脂等の弾性体の粒体でも良い。
なお、充填剤33として用いられる物質として、不凍性及び/又は不燃性の物質を用いることが望ましい。
なお、充填剤33として用いられる物質として、不凍性及び/又は不燃性の物質を用いることが望ましい。
ここで、保護物体1が設置され得る原子炉建屋の構造について説明する。
図2は、図1に示す保護物体1が設置される原子炉建屋の全体概略構成図である。なお、図2では一例として沸騰水型原子力プラントの場合を示している。沸騰水型原子力プラントは、図2に示すように、原子炉2及び原子炉格納容器3を備えている。原子炉格納容器3は、原子炉建屋4内に設置されて、上端部に原子炉格納容器上蓋5が取り付けられて密封されている。原子炉格納容器3は、内部に形成されたドライウェル6、及び冷却水が充填された圧力抑制プールが内部に形成された圧力抑制室(ウェットウェル)7を有する。ドライウェル6に連絡されるベント通路8の一端が、圧力抑制室7内の圧力抑制プールの冷却水中に浸漬されている。原子炉格納容器上蓋5の真上に複数に分割された放射線遮蔽体であるシールドプラグ9が配置され、これらのシールドプラグ9が、原子炉建屋4の運転床29に設置されている。
図2は、図1に示す保護物体1が設置される原子炉建屋の全体概略構成図である。なお、図2では一例として沸騰水型原子力プラントの場合を示している。沸騰水型原子力プラントは、図2に示すように、原子炉2及び原子炉格納容器3を備えている。原子炉格納容器3は、原子炉建屋4内に設置されて、上端部に原子炉格納容器上蓋5が取り付けられて密封されている。原子炉格納容器3は、内部に形成されたドライウェル6、及び冷却水が充填された圧力抑制プールが内部に形成された圧力抑制室(ウェットウェル)7を有する。ドライウェル6に連絡されるベント通路8の一端が、圧力抑制室7内の圧力抑制プールの冷却水中に浸漬されている。原子炉格納容器上蓋5の真上に複数に分割された放射線遮蔽体であるシールドプラグ9が配置され、これらのシールドプラグ9が、原子炉建屋4の運転床29に設置されている。
原子炉建屋4には、原子炉格納容器3が内部に設置されており、この原子炉格納容器3の上部には、原子炉停止時に原子炉圧力容器11の蓋を開けて燃料集合体16を取り出し、隣接する使用済燃料貯蔵プール28へ移す際に通すプールであって、放射線の遮蔽等のために水を張るための原子炉ウェル26が設けられている。なお、燃料集合体16の取り出し及び使用済燃料貯蔵プール28への移送は、燃料交換機30にて行われる。さらに、この原子炉ウェル26を挟み込むように、ドライヤ・セパレータプール27及び使用済みの燃料を一時的に保管する使用済燃料貯蔵プール28が設けられている。ドライヤ・セパレータプール27は、定期検査時に蒸気乾燥器14や気水分離器13といった炉内機器を仮置きする場所として使われる。
原子炉2は、原子炉圧力容器上蓋10が取り付けられて構成される原子炉圧力容器11、核燃料物質を含む複数の燃料集合体16が装荷された炉心12、蒸気乾燥器14及び気水分離器13を備えている。炉心12、蒸気乾燥器14及び気水分離器13は原子炉圧力容器11内に配置される。原子炉圧力容器11内に設置された炉心シュラウド15が、炉心12を取り囲んでいる。炉心12内に装荷された各燃料集合体16は、下端部が炉心支持板17によって支持され、上端部が上部格子板18によって保持される。気水分離器13は炉心12の上端部に位置する上部格子板18よりも上方に配置され、蒸気乾燥器14が気水分離器13の上方に配置される。ここで、燃料集合体16は、図示しない核燃料物質として例えばMOX燃料のペレットを、ステンレス製の被覆管内にその軸方向に複数充填された燃料棒を有する。複数の燃料棒を横断面四角形状のチャンネルボックス内に正方格子状に配列して燃料集合体16が形成されている。
複数の制御棒案内管19が炉心12の下方に配置され、複数の制御棒案内管19を含むサポートシリンダが形成されている。炉心12内の燃料集合体16間に出し入れされて原子炉出力を制御する制御棒20が、各制御棒案内管19内に配置されている。複数の制御棒駆動機構ハウジング21が、原子炉圧力容器11の下鏡22に取り付けられている。制御棒駆動機構(図示せず)が、それぞれの制御棒駆動機構ハウジング21内に設置され、制御棒案内管19内の制御棒20と連結されている。原子炉圧力容器11内に設置された蒸気乾燥器14、気水分離器13、炉心シュラウド15、上部格子板18、炉心支持板17、サポートシリンダ、制御棒案内管19、炉心シュラウド下部胴は、炉内構造物である。
原子炉圧力容器11は、原子炉格納容器3内の底部に設けられたコンクリートマット23上に設けられた筒状のペデスタル24上に据え付けられている。筒状のγ線遮蔽体25が、ペデスタル24の上端に設置され、原子炉圧力容器11を取り囲んでいる。
このように、原子炉建屋4内には、上述の炉内構造物を含む重要機器が配されている。図2に示すように、原子炉建屋外壁40であって、少なくとも運転床29を含み鉛直方向上方(上部)に保護物体1が設置される。なお、これに限らず原子炉建屋4内の使用済燃料貯蔵プール28を含み鉛直方向上方(上部)の原子炉建屋外壁40に保護物体1を設置しても良い。また、場合によっては、保護物体1を原子炉建屋外壁40の全面に設置しても良い。原子炉建屋4の耐震性能を考慮した場合には、原子炉建屋外壁40の全面に保護物体1を設置することが好ましく、また、据付工事の容易さ及びコスト面等の観点からは、少なくとも運転床29を含み鉛直方向上方(上部)の原子炉建屋外壁40に保護物体1を設置することが望ましい。
また、原子炉建屋4の立地環境、例えば、原子炉建屋4の背面側に山或いは原子炉建屋4の全高よりも高い崖或いは斜面が存在する環境においては、原子炉建屋4の背面側から飛来物(飛翔体)が原子炉建屋4へ侵入する可能性はほぼないことから、この場合、原子炉建屋4の背面側を除く前面側及び両側面の外壁に保護物体1を設置すれば良い。更には、例えば、上面視略コ字状のように、原子炉建屋4の背面側及び両側面側にせり出すような原子炉建屋4の全高よりも高い崖或いは斜面が存在する立地環境においては、原子炉建屋4の前面側の外壁のみに保護物体1を設置すれば良い。また、仮に、上面視略L字状のように、原子炉建屋4の背面側及び2つの側面側のうちいずれか一方のみにせり出すような原子炉建屋4の全高よりも高い崖或いは斜面が存在する立地環境においては、原子炉建屋4の前面側及び1つの側面側の外壁のみに保護物体1を設置すれば良い。すなわち、保護物体の設置場所については、原子炉建屋4の立地環境に依存するものの、4つの側面(前面及び背面含む)の外壁のうち、少なくとも1つの側面側の外壁に設置される。換言すれば、保護物体1の設置場所については、原子炉建屋4の立地条件或いは周囲環境を考慮し適宜選定されるものである。
次に、コンクリート建屋である原子炉建屋外壁40に設置された保護物体1を構成する、充填剤33を満たした容器32に、高速で飛来した重量物が衝突した場合を考える。重量物として、大型航空機に用いられる航空機エンジンを一例とし、重さ約8000kg、直径4mの円柱を想定する。衝突物体である飛翔体(飛来物)が、上述の大型航空機に用いられる航空機エンジンの場合を想定しており、この場合、保護物体1を構成する充填剤33で満たされた容器32の1辺の長さを、例えば、12mとする。なお、保護物体1を構成する充填剤33で満たされた容器32の衝突面側(前面)の1辺の長さは、飛翔物体(飛来物)の衝突面の代表長さ、例えば直径より大きければ良い。
飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が保護物体1に衝突した場合のシミュレーション結果を図3乃至図6に示す。なお、シミュレーションに用いた解析コードは、Livermore Software Technology Corporation(LSTC)社製のLS−DYNA(登録商標)であり、シミュレーション条件として、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50の重さを8000kg、直径4m、及び衝突速度を160m/sとし、薄板鋼板31の厚さを6mmとし、原子炉建屋外壁40を模擬したコンクリート建屋外壁41の厚さを450mmとした。
図3は充填剤を有しない比較例としての保護物体の飛来物衝突時におけるシミュレーション結果を示す図であり、図4は図3に示す飛来物衝突後の比較例としての保護物体の断面図及びその拡大図である。
図3の左図は、コンクリート建屋外壁41に設置された、充填剤を有しない比較例としての保護物体1を構成する容器32へ飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が衝突する前の状態を示している。また、図3の右図は、充填剤を有しない比較例としての保護物体1を構成する容器32へ飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が衝突した後の表側及び裏側を示している。薄板鋼板31により形成された容器32の内部に充填剤33が満たされていない場合、図4の拡大図に示すように、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50の衝突により薄板鋼板31が破断し、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50はそのままコンクリート建屋外壁41に衝突する。コンクリート建屋外壁41に飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が衝突するとコンクリート建屋外壁41は損傷を受ける。飛翔体が航空機エンジンのように衝突速度が高速でかつ重量物である場合、コンクリート建屋外壁41は衝突面付近のみが局所的に破壊される。図3の右図に示すように、コンクリート建屋外壁41は衝突面において局所的に破壊され、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50がコンクリート建屋外壁41を貫通する。
図3の左図は、コンクリート建屋外壁41に設置された、充填剤を有しない比較例としての保護物体1を構成する容器32へ飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が衝突する前の状態を示している。また、図3の右図は、充填剤を有しない比較例としての保護物体1を構成する容器32へ飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が衝突した後の表側及び裏側を示している。薄板鋼板31により形成された容器32の内部に充填剤33が満たされていない場合、図4の拡大図に示すように、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50の衝突により薄板鋼板31が破断し、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50はそのままコンクリート建屋外壁41に衝突する。コンクリート建屋外壁41に飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が衝突するとコンクリート建屋外壁41は損傷を受ける。飛翔体が航空機エンジンのように衝突速度が高速でかつ重量物である場合、コンクリート建屋外壁41は衝突面付近のみが局所的に破壊される。図3の右図に示すように、コンクリート建屋外壁41は衝突面において局所的に破壊され、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50がコンクリート建屋外壁41を貫通する。
一方、薄板鋼板31により形成された容器32の内部に充填剤33が満たされている場合、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が容器32に衝突した時に内部の充填剤33に大きな圧力が発生する。図5の左図は、コンクリート建屋外壁41に設置された、充填剤33として水60が充填された容器32へ飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が衝突する前の状態を示している。また、図5の右図は、充填剤33として水60が充填された容器32へ飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が衝突した後の表側及び裏側を示している。図5の右図における表側の図面は、充填剤33としての水60に生ずる衝撃波(水の波紋)を示している。水の波紋をより分かり易くするため便宜的に衝突面側(表側)の薄板鋼板31を省略している。図5の右図における表側の図面に示すように、飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50が容器32に衝突した時に容器32内部の水60に大きな圧力が発生する。その後、圧力波は水60中を伝搬し、容器32が設置されたコンクリート建屋外壁41に荷重を分散させつつ伝達する。図6に示すように、衝突後の飛翔体(飛来物)を模擬した円柱50と容器32及びコンクリート建屋外壁41は、上述の図3及び図4とは異なり、容器32が設置されたたコンクリート建屋外壁41の全面が崩落する一方で、飛翔体を模擬した円柱50がコンクリート建屋外壁41を貫通していないことが確認できる。
図3及び図4と、図5及び図6とを比較することで明らかなように、薄板鋼板31により形成された容器32の内部に液体等の充填剤33を満たした保護物体1をコンクリート建屋外壁41に設置することで、高速で飛来する重量物がコンクリート建屋外壁41を貫通することを防止できることがわかる。これは、保護物体1のコンクリート建屋外壁41への設置面積が飛翔体(飛来物)の面積に比べ大きく、かつ保護物体1を構成する容器32内部に荷重を伝達する物質(充填剤33)が充填されていることで、衝突時の荷重を設置面積全体で受け止める効果が現れているためである。換言すれば、衝突時の荷重を設置面内において分散させる効果が現れているためである。なお、ここで、飛翔体(飛来物)の面積とは、上述の大型航空機に用いられる航空機エンジンの横断面積である。そして、薄板鋼板31により形成された容器32の内部に液体等の充填剤33を満たした保護物体1が設置されているコンクリート建屋外壁41の設置面全体を崩落させる代わりに、飛翔体(飛来物)の貫通を防いでいると考えられる。
なお、荷重を広範囲に伝達する方法としては、本実施例の薄板鋼板31により形成された容器32の内部に充填剤33を満たした保護物体1に代えて、鉄板をコンクリート建屋外壁41に直接設置する方法もあるが、鉄板やコンクリート建屋外壁41は飛翔体衝突面内の衝突箇所近傍で局所的に破断する可能性が高く、局所的な破断を防ぐためには板厚の厚い鉄板を使用する必要がある。しかしながら厚い鉄板は重量が大きく、また、仮に鉄板の板厚を厚くしたとしても、鉄板のみでは飛翔体(飛来物)の衝突時における衝突荷重を分散させる効果は得られない。また、原子炉建屋4の鉛直方向上方の外壁に設置することを想定した場合、建物の耐震性が損なわれることから現実的ではない。
これに対し、本実施例の薄板鋼板31により形成された容器32の内部に充填剤33を満たした保護物体1は軽い構造物であり、据付作業が容易であることから、作業性においても、軽量な薄板鋼板31により形成された容器32の内部に充填剤33を満たした保護物体1は、上述の厚い鉄板のみをコンクリート建屋外壁41に直接設置する方法よりも実施しやすいことは明らかである。
これに対し、本実施例の薄板鋼板31により形成された容器32の内部に充填剤33を満たした保護物体1は軽い構造物であり、据付作業が容易であることから、作業性においても、軽量な薄板鋼板31により形成された容器32の内部に充填剤33を満たした保護物体1は、上述の厚い鉄板のみをコンクリート建屋外壁41に直接設置する方法よりも実施しやすいことは明らかである。
次に保護物体1を原子炉建屋外壁40に設置する手順について説明する。
図7は、本実施例の保護物体1の設置手順の第一工程を示す図である。図7に示すように、始めに保護物体1を設置する原子炉建屋外壁40にアンカープレート70及びアンカーボルト80を設置する。続いてアンカーボルト80を挿通するためのボルト穴90が複数設けられた薄板鋼板31を用意する。
図8は、本実施例の保護物体1の設置手順の第二工程を示す図である。図8に示すように、上述の第一工程にて用意されたアンカーボルト80を挿通するためのボルト穴90が複数設けられた薄板鋼板31のボルト穴90に、アンカーボルト80を挿通しアンカーボルト80にナット100を螺合させ取り付けることで、薄板鋼板31を原子炉建屋外壁40に据え付ける。
図7は、本実施例の保護物体1の設置手順の第一工程を示す図である。図7に示すように、始めに保護物体1を設置する原子炉建屋外壁40にアンカープレート70及びアンカーボルト80を設置する。続いてアンカーボルト80を挿通するためのボルト穴90が複数設けられた薄板鋼板31を用意する。
図8は、本実施例の保護物体1の設置手順の第二工程を示す図である。図8に示すように、上述の第一工程にて用意されたアンカーボルト80を挿通するためのボルト穴90が複数設けられた薄板鋼板31のボルト穴90に、アンカーボルト80を挿通しアンカーボルト80にナット100を螺合させ取り付けることで、薄板鋼板31を原子炉建屋外壁40に据え付ける。
図9は、本実施例の保護物体1の設置手順の第三工程を示す図である。図9に示すように、アンカーボルト80を挿通可能とするボルト穴90を複数設けた他の薄板鋼板31を用意する。用意した他の薄板鋼板31に設けられたボルト穴90に、アンカーボルト80を挿通する。
図10は、本実施例の保護物体1の設置手順の第四工程を示す図である。図10に示すように、アンカーボルトの先端100の上面位置と、上記他の薄板鋼板31の表面位置を合わせた状態で、アンカーボルトの先端100と、アンカーボルト先端と薄板鋼板の穴の縁120と、をしっかりと溶接する。溶接後は溶接部をグラインダで磨く等して、表面を仕上げる。これにより、原子炉建屋外壁40にアンカープレート70及びアンカーボルト80並びにナット100により据え付けられた薄板鋼板31と、上記他の薄板鋼板31とは所定の間隔にて離間し対向するよう配される。
図10は、本実施例の保護物体1の設置手順の第四工程を示す図である。図10に示すように、アンカーボルトの先端100の上面位置と、上記他の薄板鋼板31の表面位置を合わせた状態で、アンカーボルトの先端100と、アンカーボルト先端と薄板鋼板の穴の縁120と、をしっかりと溶接する。溶接後は溶接部をグラインダで磨く等して、表面を仕上げる。これにより、原子炉建屋外壁40にアンカープレート70及びアンカーボルト80並びにナット100により据え付けられた薄板鋼板31と、上記他の薄板鋼板31とは所定の間隔にて離間し対向するよう配される。
図11は、本実施例の保護物体1の設置手順の第五工程を示す図である。図11に示すように、原子炉建屋外壁40に据え付けた2枚の薄板鋼板31(薄板鋼板31及び上記他の薄板鋼板31)の周囲に、取り付けるための4枚の容器側面を構成する薄板鋼板130を用意する。4枚の容器側面を構成する薄板鋼板130のうち、2枚は原子炉建屋外壁40の鉛直方向上面及び下面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板130であり、他の2枚は原子炉建屋外壁40の水平方向両側面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板130である。先ず、原子炉建屋外壁40の鉛直方向下面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板130と、2枚の原子炉建屋外壁40の水平方向両側面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板130を、上記原子炉建屋外壁40に据え付けた2枚の薄板鋼板31(薄板鋼板31及び上記他の薄板鋼板31)に溶接にて取付ける。
次に、原子炉建屋外壁40の鉛直方向上面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板130を取り付ける前に、充填剤33を投入し満たす。その後、原子炉建屋外壁40の鉛直方向上面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板130を上記原子炉建屋外壁40に据え付けた2枚の薄板鋼板31(薄板鋼板31及び上記他の薄板鋼板31)に溶接にて取付けることで容器20を形成し、内部が充填剤33で満たされた容器20にて構成される保護物体1の原子炉建屋外壁40への据え付けが完了する。
次に、原子炉建屋外壁40の鉛直方向上面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板130を取り付ける前に、充填剤33を投入し満たす。その後、原子炉建屋外壁40の鉛直方向上面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板130を上記原子炉建屋外壁40に据え付けた2枚の薄板鋼板31(薄板鋼板31及び上記他の薄板鋼板31)に溶接にて取付けることで容器20を形成し、内部が充填剤33で満たされた容器20にて構成される保護物体1の原子炉建屋外壁40への据え付けが完了する。
ここで、アンカープレート70は、例えば、鉄製或いはアルミ合金製等のプレートが用いられる。また、アンカーボルト80の材質としては、強度の小さい例えばアルミ合金等が用いられる。これは、飛翔体(飛来物)が薄板鋼板31のアンカーボルト80設置位置に直接衝突した場合、アンカーボルト70の強度が高い場合、アンカーボルト80を介して原子炉建屋外壁40に大きな荷重が伝達し、アンカープレート70を設置した位置から選択的にコンクリート製の原子炉建屋外壁40が破壊される可能性があるためである。換言すれば、アンカーボルト80の強度が高い場合、アンカーボルト80に衝突荷重(応力)が集中することに因り、アンカーボルト80の位置に対応するコンクリート製の原子炉建屋外壁40の個所が破壊される可能性があるためである。コンクリート製の原子炉建屋外壁40が局所的に崩壊することによる保護物体1の機能不全を防止するため、アンカーボルト80の材質は強度の小さいものを用いる。
図12は、本実施例の保護物体1の原子炉建屋外壁40への設置位置を示す斜視図である。図12に示すように、保護物体1を構成する容器側面を構成する薄板鋼板130は、コンクリート梁140が設けられた位置に設置する。保護物体1を構成する容器32の側面も容器32表面や裏面(原子炉建屋外壁40への設置面)と同様に薄板鋼板であるため、万が一、側面付近に飛翔体(飛来物)が衝突した場合、容器側面を構成する薄板鋼板130が破壊され、容器32の内部に満たされた充填物33が漏れ出る可能性が考えられる。この場合、荷重(衝突荷重)を広範囲に伝搬(分散)するという保護物体1としての機能が十分に果たされない状況に陥る可能性を有するものと考えられる。よって、容器側面を構成する薄板鋼板130の設置位置は、仮に保護物体1がなくとも頑丈(堅牢)なコンクリート梁140が設けられた箇所とすることが望ましい。コンクリート梁140が存在しない位置に容器側面を構成する薄板鋼板130を設置してもよいが、飛翔体(飛来物)が衝突した場合、保護物体1として機能せず、飛翔体(飛来物)が原子炉建屋外壁40を貫通する可能性が生じ得るため、仮に飛翔体(飛来物)が原子炉建屋外壁40を貫通したとしても、原子炉建屋4における安全機能への影響がほとんど生じない位置に設置することが必要となる。
図13は、本実施例の保護物体1の原子炉建屋外壁40への他の設置形態を示す正面図である。図13に示すように、保護物体1を構成する容器32の据付時の作業性の観点より、仮に容器32の衝突面若しくは原子炉建屋外壁40への設置面を構成する薄板鋼板31を分割して原子炉建屋外壁40に取り付ける場合は、分割された薄板鋼板31を溶接にて接続する。溶接を用いることで各薄板鋼板31の継ぎ目から充填剤33が漏れ出ることを防止できる。
なお、ユニット化された複数の保護物体1を原子炉建屋外壁40に設置する場合においては、相互に隣接する保護物体(ユニット)1間の連結部に飛翔物体(飛来物)が衝突した場合、当該保護物体1間の連結部に衝突荷重(応力)が集中することになるため、保護物体1の重量及び保護物体1の設置作業における作業性を考慮し、保護物体1を構成する容器32を形成する薄板鋼板31の衝突面側(前面)の1辺の長さを設定することが望ましい。
以上の通り本実施例によれば、万が一ではあるが、高速で飛来する重量物が原子炉建屋に衝突した場合であっても、飛来物が原子炉建屋外壁を貫通して内部に侵入することを防止し得る原子炉建屋の保護物体を提供することが可能となる。
また、本実施例によれば、原子炉建屋外壁の局所破壊を防止することが可能となる。
また、本実施例によれば、原子炉建屋外壁の局所破壊を防止することが可能となる。
図14は、本発明の他の実施例に係る実施例2の原子炉建屋の保護物体1の断面図である。本実施例では、充填剤33が満たされた薄板鋼板31により形成された容器32により構成される保護物体1において、薄板鋼板31の内面側に貼付された高延性材を備える点が、上述の実施例1と異なる。その他の構成については上述の実施例1と同様であり、実施例1と同様の構成要素に同一の符号を付し、以下では実施例1と重複する説明を省略する。
先ず、上述の実施例1の保護物体1では、側面を除く容器32の表面に飛翔体(飛来物)が衝突した場合を想定し、容器32内部の充填剤33により、原子炉建屋外壁40への保護物体1の設置面へ衝突時の荷重(衝突荷重)を分散させつつ伝達させることにより、保護物体1が設置された原子炉建屋外壁40の壁面は崩落するものの、飛翔体(飛来物)が原子炉建屋外壁40を局所的に貫通することを防止できる構成とした。上述の実施例1では、少なくとも衝突荷重が原子炉建屋外壁40への保護物体1の設置面に分散しつつ伝達され、原子炉建屋外壁40の崩落が開始されるまで、充填剤33が容器32より漏れないことを前提としている。
本実施例の保護物体1は、充填剤33の漏れをできる限り抑制し得る構造を備える。具体的には、図14に示すように、保護物体1を構成する、内部に充填剤33が満たされた薄板鋼板31により形成された容器32において、薄板鋼板31の内面側に、破断に至るまでに十分伸びることが可能な高延性材料150が貼付されている。なお、図14では、容器32を形成する薄板鋼板31の内面と高延性材料150との間にあたかも間隙(空隙)が存在するかのように示しているが、これは、薄板鋼板31及び高延性材料150をわかりやすく表記するためのものであり、実際は、薄板鋼板31の内面に高延性材料150が例えば接着剤等を介して貼付されている。
高延性材料150の材料としては、例えば強化ゴム或いは樹脂などが用いられる。
高延性材料150の材料としては、例えば強化ゴム或いは樹脂などが用いられる。
飛翔体160が保護物体1に衝突した際、保護物体1を構成する容器32を形成する薄板鋼板31のうち、飛翔体160の衝突面の薄板鋼板31が破断した場合であっても、その内面側に貼付された高延性材150については破断することなく容器32の内部に満たされた充填剤33が漏れ出ることを防止する。最終的には高延性材150も破断に至り、容器32の内部に満たされた充填剤33が漏れ出すことになるものの、高延性材150を有しない場合と比較し、飛翔体160の衝突開始から充填剤33の漏れ出しに至るまでの時間を長く確保することが可能となり、荷重(衝突荷重)を更に確実に分散しつつ、原子炉建屋外壁40への保護物体1の設置面へ伝達させることが可能となる。
充填剤33としては、水或いは水にポリアルキレングリコールを混合したものやゲルやスラリー状物質、乾燥砂等が用いられる。また、充填剤33として、例えば小粒径の物体(石、或いは、重量の比較的軽い金属球等)を用いても良い。なおこの場合において球体が望ましいが、これに限らず、多角形状の粒体でも良い。また、小粒径の物体として、石或いは金属球に限らず、ゴム或いは樹脂等の弾性体の粒体でも良い。なお、充填剤33の漏れを可能な限り抑制するためには、充填剤33にはできるだけ粘性が高い、例えばシリコーンゲル等のゲルを用いることが好ましい。充填剤33には飛翔体160衝突時に保護物体1を構成する容器32が潰れ、衝突面側の薄板鋼板31と保護物体1の設置面側の薄板鋼板31とが接することがないよう、水よりも圧力負荷時における体積圧縮率が小さいことが望ましい。シリコーンゲル等のゲルは、この条件も満足する。
以上の通り本実施例によれば、実施例1の効果に加え、充填剤の漏れを防止することが可能となり、より確実に荷重(衝突荷重)を分散しつつ、原子炉建屋外壁への保護物体の設置面へ伝達させることができる。
なお、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。
1…保護物体
2…原子炉
3…原子炉格納容器
4…原子炉建屋
5…原子炉格納容器上蓋
6…ドライウェル
7…圧力抑制室(ウェットウェル)
8…ベント通路
9…シールドプラグ
10…原子炉圧力容器上蓋
11…原子炉圧力容器
12…炉心
13…気水分離器
14…蒸気乾燥器
15…炉心シュラウド
16…燃料集合体
17…炉心支持板
18…上部格子板
19…制御棒案内管
20…制御棒
21…制御棒駆動機構ハウジング
22…下鏡
23…コンクリートマット
24…ペデスタル
25…γ線遮蔽体
26…原子炉ウェル
27…ドライヤ・セパレータプール
28…使用済燃料貯蔵プール
29…運転床
30…燃料交換機
31…薄板鋼板
32…容器
33…充填剤
40…原子炉建屋外壁
41…コンクリート建屋外壁
50…飛翔体を模擬した円柱
60…水
70…アンカープレート
80…アンカーボルト
90…ボルト穴
100…ナット
110…アンカーボルトの先端
120…アンカーボルト先端と薄板鋼板の穴の縁
130…容器側面を構成する薄板鋼板
140…コンクリート梁
150…高延性材
160…飛翔体
2…原子炉
3…原子炉格納容器
4…原子炉建屋
5…原子炉格納容器上蓋
6…ドライウェル
7…圧力抑制室(ウェットウェル)
8…ベント通路
9…シールドプラグ
10…原子炉圧力容器上蓋
11…原子炉圧力容器
12…炉心
13…気水分離器
14…蒸気乾燥器
15…炉心シュラウド
16…燃料集合体
17…炉心支持板
18…上部格子板
19…制御棒案内管
20…制御棒
21…制御棒駆動機構ハウジング
22…下鏡
23…コンクリートマット
24…ペデスタル
25…γ線遮蔽体
26…原子炉ウェル
27…ドライヤ・セパレータプール
28…使用済燃料貯蔵プール
29…運転床
30…燃料交換機
31…薄板鋼板
32…容器
33…充填剤
40…原子炉建屋外壁
41…コンクリート建屋外壁
50…飛翔体を模擬した円柱
60…水
70…アンカープレート
80…アンカーボルト
90…ボルト穴
100…ナット
110…アンカーボルトの先端
120…アンカーボルト先端と薄板鋼板の穴の縁
130…容器側面を構成する薄板鋼板
140…コンクリート梁
150…高延性材
160…飛翔体
Claims (14)
- コンクリート建屋である原子炉建屋の外壁に設置し得る飛来物貫通防止用の保護物体であって、
前記保護物体は、薄板鋼板により形成された容器と、前記容器に充填され容器の原子炉建屋の外壁との設置面への荷重の伝達を分散し得る充填剤と、を有することを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項1に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記容器を形成する薄板鋼板の内側に貼付される高延性材を有することを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項1に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記充填剤は、液体、ゲル、スラリー状物質、砂、及び小粒径のゴム或いは樹脂を含む弾性体の流体のうち、いずれかであることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項2に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記充填剤は、液体、ゲル、スラリー状物質、砂、及び小粒径のゴム或いは樹脂を含む弾性体の流体のうち、いずれかであることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項2に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記充填剤は、水に比べて粘性が高く、且つ、水よりも圧力負荷時における体積圧縮率が小さい物質であることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項4または請求項5に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記高延性材は、強化ゴム製又は樹脂製であることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項3に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記容器の原子炉建屋の外壁との設置面の面積は、飛来物である航空機エンジンの前記容器への衝突面積よりも大きいことを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項6に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記容器の原子炉建屋の外壁との設置面の面積は、飛来物である航空機エンジンの前記容器への衝突面積よりも大きいことを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項7に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記容器は6枚の薄板鋼板により形成された直方体形状を成し、原子炉建屋の外壁との設置面に配される薄板鋼板はアンカーボルトにより原子炉建屋の外壁に据え付けられ、前記アンカーボルトはアルミ合金製であることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項8に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記容器は6枚の薄板鋼板により形成された直方体形状を成し、原子炉建屋の外壁との設置面に配される薄板鋼板はアンカーボルトにより原子炉建屋の外壁に据え付けられ、前記アンカーボルトはアルミ合金製であることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項9に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記6枚の薄板鋼板のうち、前記原子炉建屋の外壁の水平方向両側面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板が原子炉建屋のコンクリート梁設置箇所に配されるよう、前記容器が前記原子炉建屋の外壁に設置されることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項10に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記6枚の薄板鋼板のうち、前記原子炉建屋の外壁の水平方向両側面に取り付けられる容器側面を構成する薄板鋼板が原子炉建屋のコンクリート梁設置箇所に配されるよう、前記容器が前記原子炉建屋の外壁に設置されることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項11に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記容器は、少なくとも運転床を含み鉛直方向上方の前記原子炉建屋の外壁に設置されることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。 - 請求項12に記載の原子炉建屋の保護物体において、
前記容器は、少なくとも運転床を含み鉛直方向上方の前記原子炉建屋の外壁に設置されることを特徴とする原子炉建屋の保護物体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017169335A JP2019045329A (ja) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | 原子炉建屋の保護物体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017169335A JP2019045329A (ja) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | 原子炉建屋の保護物体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019045329A true JP2019045329A (ja) | 2019-03-22 |
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ID=65815732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017169335A Pending JP2019045329A (ja) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | 原子炉建屋の保護物体 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2019045329A (ja) |
-
2017
- 2017-09-04 JP JP2017169335A patent/JP2019045329A/ja active Pending
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