JP5627245B2 - 原子力施設の建屋の基礎版および原子力施設 - Google Patents

原子力施設の建屋の基礎版および原子力施設 Download PDF

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Description

本発明は、原子力施設の建屋の土台となる原子力施設の建屋の基礎版および原子力施設に関するものである。
従来、原子力施設の建屋として、原子炉格納容器があり、原子炉格納容器は、基礎版上に設けられている。ここで、特許文献1には、原子炉格納容器を有する原子力施設が記載されている。この原子力施設は、原子炉格納容器と、原子炉格納容器の下方に設けられた機器室とを有している。このとき、原子炉格納容器の内部には、サプレッションプールが設けられており、サプレッションプールは、機器室の上方に位置して設けられている。
特開平10−282284号公報
ところで、従来の原子力施設は、基礎版上に、機器室および原子炉格納容器が設けられている。具体的に、機器室は、基礎版の上方に設けられ、原子炉格納容器の下方に設けられていることから、機器室は、基礎版と原子炉格納容器との間に設けられている。このため、従来の原子力施設は、機器室が基礎版の上方にある分、原子炉格納容器の高さが高くなり、耐震性が低減する。ここで、原子力施設の耐震(免震)設計は、十分な剛性を有する基礎版の表面(上面)を基準としており、基礎版に対し、原子力施設の重心位置が高くなればなるほど、耐震(免震)性が低減する。このため、従来の原子力施設は、原子炉格納容器の高さが高くなる分、重心位置が高くなるため、地震等の振動に対して、弱い構造となる。
そこで、本発明は、免震性能を確保しつつ、上面に配設される原子力施設の建屋を小型化することができる原子力施設の建屋の基礎版および原子力施設を提供することを課題とする。
本発明の原子力施設の建屋の基礎版は、地盤上に設けられた下部基礎版と、免震装置を介して下部基礎版の上方に設けられた上部基礎版と、を備え、上部基礎版の内部には、機器を配設可能な機器室が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、上部基礎版の内部に機器室を設けることができる。このため、基礎版上に設けられる原子力施設の建屋に形成される複数の機器室のうち、その一部を、上部基礎版内に設けられる機器室に移設することができる。このため、機器室を移設した分、原子力施設の建屋を小型化することが可能となる。また、機器室を上部基礎版の内部に設けたことにより、従来のように機器室を設けた分、建屋の高さを高くする必要がない。このため、上部基礎版上に設けられる建屋は、免震性能を容易に確保することが可能となる。
この場合、上部基礎版の内部には、一方向に延設された第1補強リブと、第1補強リブに交差して延設された第2補強リブとで格子状に構成された船殻構造部が設けられ、機器室は、第1補強リブと第2補強リブとで区画された基礎版内空間に設けられていることが、好ましい。
この構成によれば、第1補強リブと第2補強リブとで区画された基礎版内空間に機器室を設けることができる。このため、船殻構造部によって得られる上部基礎版の構造強度を損なうことなく、機器室を設けることができる。
この場合、上部基礎版の下部側の面は、全面に亘って平坦となっていることが、好ましい。
この構成によれば、上部基礎版の下部側の面を平坦にすることで、上部基礎版上に設けられた建屋の移設を容易に行うことが可能となる。
本発明の原子力施設は、上記の原子力施設の建屋の基礎版と、上部基礎版上に設けられた建屋としての原子炉格納容器と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、上部基礎版の内部に機器室を設けることができるため、上部基礎版上に設けられる建屋を小型化することができると共に、建屋の免震性能を容易に確保することができる。
この場合、原子炉格納容器の内部には、冷却水を貯留可能な貯水ピットが設けられ、貯水ピットの下方に位置する機器室には、機器として、貯水ピットから流出した冷却水を汲み上げ可能な揚水ポンプが設けられ、貯水ピットと揚水ポンプとを接続する第1接続配管をさらに備えたことが、好ましい。
この構成によれば、貯水ピットの下方の機器室に揚水ポンプを配設することができるため、貯水ピットに貯留した冷却水を、揚水ポンプへ向けて好適に流出させることができる。また、貯水ピットと揚水ポンプとを接続する第1接続配管を短くすることができるため、配管の引き廻しの構成を簡易なものとすることができる。
この場合、原子炉格納容器の内部には、原子炉が設けられ、原子炉の下方に位置する機器室には、機器として、原子炉に冷却水を供給可能な給水ポンプが設けられ、原子炉と給水ポンプとを接続する第2接続配管をさらに備えたことが、好ましい。
この構成によれば、原子炉の下方の機器室に給水ポンプを配設することができるため、原子炉と給水ポンプとを接続する第2接続配管を短くすることができ、これにより、配管の引き廻しの構成を簡易なものとすることができる。
この場合、原子炉格納容器には、上部基礎版と原子炉格納容器とで区画された内部空間の内面を被覆するライナプレートが設けられ、機器室は、ライナプレートの外側にあることが、好ましい。
この構成によれば、原子炉格納容器の内部と機器室とを、ライナプレートによって区画することができる。このため、原子炉格納容器の内部の圧力が上昇した場合、原子炉格納容器の内部の雰囲気が、機器室に流入する虞を低減することができる。
本発明の原子力施設の建屋の基礎版および原子力施設によれば、上部基礎版の内部に機器室を設けたことにより、上部基礎版上に設けられる建屋を小型化することができると共に、免震性能を容易に確保することができる。
図1は、本実施例に係る基礎版を適用した原子力施設を側面から見たときの断面図である。 図2は、図1の基礎版をA−A’線で切断したときの断面図である。 図3は、図1の点線Bで囲んだ原子炉格納容器の基礎版側周りの部分断面図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る原子力施設の建屋の基礎版および原子力施設について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
本実施例に係る基礎版は、原子力施設の建屋の土台となるものであり、免震装置を備えた構成となっている。ここで、原子力施設の建屋としては、例えば、原子炉格納容器や、核燃料の再処理施設等があるが、以下では、原子力施設の建屋として原子炉格納容器および補助建屋を適用した場合について説明する。
図1は、本実施例に係る基礎版を適用した原子力施設を側面から見たときの断面図であり、図2は、図1の基礎版をA−A’線で切断したときの断面図である。図1に示すように、原子力施設1は、地盤7上に設けられた基礎版5と、基礎版5上に設けられた原子炉格納容器6と、原子炉格納容器6を挟むように設けられた2つの補助建屋8と、を備えている。図2に示すように、基礎版5は、平面視方形状に形成されており、原子炉格納容器6は、基礎版5の中央に配設されている。2つの補助建屋8は、原子炉格納容器6を挟んで、基礎版5の両端部(図示左右端部)に配設されている。
原子炉格納容器6は、基礎版5上に設置された円筒部15と、円筒部15上に配設されたドーム部16とで一体に構成されている。円筒部15は、円筒形状に形成されており、基礎版5側からドーム部16側へ向かってストレートに形成され、ドーム部16は、半球状に形成されている。
図3は、図1の点線Bで囲んだ原子炉格納容器の基礎版側周りの部分断面図である。図3に示すように、原子炉格納容器6の壁体10、すなわち、円筒部15およびドーム部16の壁体10は、内壁面となるライナプレート20と、外壁面となる外壁鋼板21と、外壁鋼板21の内壁側に付設された容器側船殻構造部22と、を有しており、ライナプレート20と外壁鋼板21との間には、コンクリート23が打設されている。
ライナプレート20は、鋼板で構成されており、原子炉格納容器6の内部を気密に保持可能なように、原子炉格納容器6の全ての内面に設けられている。ライナプレート20の外壁側には、マトリクス状に配置された複数のライナ用アンカー25が付設されている。これにより、複数のライナ用アンカー25は、コンクリート23に対しライナプレート20を剥離させることなく、ライナプレート20をコンクリート23へ好適に固定することができる。
外壁鋼板21は、ライナプレート20と同様に、鋼板で構成されており、外壁鋼板21の内壁側には、容器側船殻構造部22が溶接により付設されている。容器側船殻構造部22は、水平方向に延在するように配設された複数の水平補強リブ26と、鉛直方向に延在するように配設された複数の鉛直補強リブ(図示省略)とによって、格子状に形成されている。各水平補強リブ26および各鉛直補強リブは、断面T字状に形成された鋼板を用いて構成されている。
上記のように形成された原子炉格納容器6には、図1に示すように、原子炉28を含む一次冷却系統が収容されている。原子炉28は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)である。また、原子炉格納容器6には、核燃料を取り替える際に使用される冷却水を貯留可能な貯水ピット29が設けられている。図2に示すように、原子炉28は、原子炉格納容器6の中心に設けられ、また、貯水ピット29は、原子炉28の周囲を取り囲むように設けられている。
次に、図1および2を参照して、補助建屋8について説明する。各補助建屋8は、原子炉格納容器6に隣接して、基礎版5上に設置されている。各補助建屋8は、その内部に、原子力施設1をコントロールするための制御室や、原子炉28内の核燃料を交換するための燃料取扱室等が設けられている。
続いて、地盤7上に配設された基礎版5について説明する。基礎版5は、例えば、水平面内における横方向の長さおよび縦方向の長さが80m〜120mとなる大きなものであり、上記した原子炉格納容器6を設置可能に構成されている。基礎版5は、地盤7上に配設された下部基礎版30と、下部基礎版30の鉛直方向の上方側に間を空けて配設された上部基礎版31と、下部基礎版30と上部基礎版31との間に介設された複数の免震装置32と、で構成されている。
下部基礎版30は、内部に鉄筋を組み込んだ鉄筋コンクリート構造(RC構造)となっている。下部基礎版30は、平坦に造成した地盤7上に、その表面(上面)が平坦となるように、正方体状または長方体状に建造される。
免震装置32は、周知の構成であり、下部基礎版30の上面と上部基礎版31の下面との間に設けられている。免震装置32は、円盤状のゴム材と円盤状の鋼板とを交互に積層した多層免震構造を有しており、その下側を下部基礎版30の上面に固定し、その上側を上部基礎版31の下面に固定して配設されている。
上部基礎版31は、内部に基礎側船殻構造部41を組み込んだ鋼板コンクリート構造(SC構造)となっている。上部基礎版31は、複数の免震装置32を介して下部基礎版30と対向する下側版部31bと、下側版部31bの上方に設けられた上側版部31aとで、一体に形成されている。下側版部31bは、その裏面(下面)が平坦となるように、長方体形状に形成されている。上側版部31aは、長方体形状に形成され、下側版部31bの上面から上方へ向けて突出するように下側版部31bの中央に設けられている。つまり、上部基礎版31は、その中央が高く、その両端部が低い、段付きの基礎版となっている。
また、上部基礎版31の内部、すなわち上側版部31aの内部には、上記した基礎側船殻構造部41と、原子炉格納容器6の基礎となる容器基礎部39と、原子力施設1で使用される機器Kを収容可能な複数の機器室Sと、が設けられている。
容器基礎部39は、上方に配設される原子炉格納容器6に沿って円環状に設けられている(図2参照)。容器基礎部39の径方向における厚みは、原子炉格納容器6の壁体10の厚みよりも、厚く形成されている。ここで、図3に示すように、原子炉格納容器6の基端部は、容器基礎部39の内部に嵌め込んで設けられている。
また、原子炉格納容器6の内部における底面、すなわち原子炉格納容器6で囲われた上部基礎版31(上側版部31a)の上面には、底部ライナプレート50が配設されている。底部ライナプレート50は、原子炉格納容器6の底面の全域に設けられ、原子炉格納容器6の内壁に設けられたライナプレート20に、溶接によって気密に接合される。これにより、原子炉格納容器6の内側は、ライナプレート20と底部ライナプレート50とにより覆われるため、原子炉格納容器6の内部は気密に保持される。また、底部ライナプレート50の上方には、原子炉格納容器6内のフロア面となるグラウト51がコンクリートを打設することによって構成されている。
図2に示すように、上部基礎版31に組み込まれた基礎側船殻構造部41は、水平面内において横方向(図示左右方向)に延設された複数の横断補強リブ42(第1補強リブ)と、各横断補強リブ42に直交するように縦方向(図示上下方向)に延設された複数の縦断補強リブ43(第2補強リブ)とで格子状に構成されている。各横断補強リブ42および各縦断補強リブ43は、断面T字状に形成された鋼板を用いて構成されている。このとき、上側版部31aの内部には、各横断補強リブ42および縦断補強リブ43によって区画された基礎版内空間が複数設けられている。そして、区画された複数の基礎版内空間内に、上記の複数の機器室Sが形成されている。このため、横断補強リブ42および縦断補強リブ43の一部は、機器室Sを区画する壁体として用いられている。このとき、複数の機器室Sは、原子炉格納容器6の内部を気密に覆うライナプレート20および底部ライナプレート50の外側に設けられている。
上記のように構成された各機器室Sは、その内部に各種機器Kを収容可能に構成されている。このとき、各機器室Sの内部に配設される機器Kは、原子炉格納容器6の内部に配設される原子炉28や貯水ピット29の位置に応じて、適切なものが配置される。具体的には、図2に示すように、容器基礎部39内において、横方向の一方側(図示左側)に配設された上下2つの機器室S1の内部と、横方向の他方側(図示右側)に配設された上下2つの機器室S1の内部とには、機器K1として揚水ポンプが設けられている。揚水ポンプK1は、原子炉格納容器6の上方内部に設けられた図示しない設備に冷却水を供給するものである。このため、上記した計4つの機器室S1は、ポンプ室S1としてそれぞれ用いられている。
各ポンプ室S1は、上記した貯水ピット29の直下に位置している。そして、ポンプ室S1に配置された揚水ポンプK1の流入口側には、流入側接続配管(第1接続配管)60を介して貯水ピット29が接続されている。以上から、貯水ピット29の直下に位置する機器室S1に、揚水ポンプK1を配置したため、流入側接続配管60を短くすることができ、配管の引き廻しを簡易な構成とすることができる。なお、揚水ポンプK1の流出口側には、流出側接続配管(図示省略)を介して、上記した設備が接続されている。
従って、貯水ピット29から流出した冷却水が、流入側接続配管60を介して揚水ポンプK1に送り込まれると、揚水ポンプK1は、送り込まれた冷却水を、流出側接続配管を介して原子炉格納容器6内の上方にある設備へ供給する。
また、図2に示すように、容器基礎部39内における他の機器室Sについても、上記と同様に、原子炉格納容器6の内部に配設される設備の位置に応じて、適切な機器Kが配置される。以下、簡単に説明するに、中央の2つの機器室S2の内部には、機器Kとして給水ポンプK2が設けられている。給水ポンプK2は、原子炉28へ向けて冷却水を供給するものである。このため、2つの機器室S2は、ポンプ室S2としてそれぞれ用いられている。そして、このポンプK2の流出口側には、流出側接続配管(第2接続配管)62を介して原子炉28が接続されている。以上から、原子炉28の下方に位置する機器室S2に、給水ポンプK2を配置したため、流出側接続配管62を短くすることができ、配管の引き廻しを簡易な構成とすることができる。
さらに、図2に示すように、中央の2つの機器室S3の内部には、機器Kとして冷却器K3が設けられている。このため、2つの機器室S3は、冷却室S3としてそれぞれ用いられている。
このように形成された機器室Sには、機器室出入口65を介して、基礎版5の外部と往来するための機器室側通路67が、上部基礎版31の上側版部31aに連通して設けられている。また、下側版部31b上に設けられた補助建屋8の最下にある機器室には、補助建屋出入口66を介して、補助建屋8の外部と往来するための補助建屋側通路68が、補助建屋8に連通して設けられている。そして、この機器室側通路67と補助建屋側通路68とは、連なって設けられており、これにより、上部基礎版31の内部に設けられた機器室Sと、補助建屋8に設けられた機器室との往来を可能にしている。
ここで、上記のように構成された基礎版5の上方に、原子炉格納容器6や補助建屋8等の建屋を建造する際の免震設計について説明する。免震設計を行う場合、建屋は、基礎版5の上面から大きな振動が発生するため、基礎版5の上方に設けられる建屋の重心がどのくらいの高さにあるか、建屋の重心における質量がどのくらいであるか等を考慮して設計される。この場合、機器室Sは、基礎版5の内部に設けられているため、大きな振動を考慮する必要はない。
以上の構成によれば、原子力施設1は、上部基礎版31の内部に機器室Sを設けた分、補助建屋8の大きさを小さくすることができる。また、従来のように原子炉格納容器6の内部に機器室Sを設ける必要がないため、機器室Sを設けた分、原子炉格納容器6の高さを高くする必要もない。これにより、原子炉格納容器6の高さを変える必要がないため、より高い免震性能を確保することができる。以上から、原子力施設1は、免震性能を確保しつつ、補助建屋8の大きさを小さくすることができる。
また、上部基礎版31において、横断補強リブ42と縦断補強リブ43とで区画された空間に機器室Sを設けることができる。このため、基礎側船殻構造部41によって得られる上部基礎版31の構造強度を損なうことなく、機器室Sを設けることができる。
また、上部基礎版31の下面を平坦にすることで、免震装置32の取替えを容易に行うことが可能となり、また、プラント(原子力施設)のリプレースの際の作業の負担を軽減することができる。
また、貯水ピット29の直下の機器室S1に揚水ポンプK1を配設することができるため、貯水ピット29に貯留した冷却水を、揚水ポンプK1へ向けて好適に流出させることができる。また、貯水ピット29と揚水ポンプK1とを接続する流入側接続配管60を短くすることができるため、配管の引き廻しの構成を簡易なものとすることができる。
また、機器室Sは、ライナプレート20および底部ライナプレート50によって覆われた原子炉格納容器6の外側に形成することができる。このため、原子炉格納容器6の内部の圧力が上昇した場合、原子炉格納容器6の内部の雰囲気が、機器室Sに流入する虞を低減することができる。
以上のように、本発明に係る原子力施設の建屋の基礎版および原子力施設は、原子炉格納容器の土台となる基礎版に用いることが有用であり、特に、内部に船殻構造部が組み込まれた上部基礎版に適用する場合に適している。
1 原子力施設
5 基礎版
6 原子炉格納容器
7 地盤
8 補助建屋
20 ライナプレート
22 容器側船殻構造部
28 原子炉
29 貯水ピット
30 下部基礎版
31 上部基礎版
32 免震装置
39 容器基礎部
41 基礎側船殻構造部
42 横断補強リブ
43 縦断補強リブ
50 底部ライナプレート
51 グラウト
60 流入側接続配管
62 流出側接続配管
S 機器室
S1 ポンプ室
S2 ポンプ室
S3 冷却室
K 機器
K1 揚水ポンプ
K2 給水ポンプ
K3 冷却器

Claims (6)

  1. 地盤上に設けられた下部基礎版と、
    免震装置を介して前記下部基礎版の上方に設けられた上部基礎版と、を備え、
    前記上部基礎版の内部には、機器を配設可能な機器室が設けられており、
    前記上部基礎版の内部には、一方向に延設された第1補強リブと、前記第1補強リブに交差して延設された第2補強リブとで格子状に構成された船殻構造部が設けられ、
    前記機器室は、前記第1補強リブと前記第2補強リブとで区画された基礎版内空間に設けられていることを特徴とする原子力施設の建屋の基礎版。
  2. 前記上部基礎版の下部側の面は、全面に亘って平坦となっていることを特徴とする請求項に記載の原子力施設の建屋の基礎版。
  3. 請求項1または2に記載の原子力施設の建屋の基礎版と、
    前記上部基礎版上に設けられた建屋としての原子炉格納容器と、を備えたことを特徴とする原子力施設。
  4. 前記原子炉格納容器の内部には、冷却水を貯留可能な貯水ピットが設けられ、
    前記貯水ピットの下方に位置する前記機器室には、前記機器として、前記貯水ピットから流出した前記冷却水を汲み上げ可能な揚水ポンプが設けられ、
    前記貯水ピットと前記揚水ポンプとを接続する第1接続配管をさらに備えたことを特徴とする請求項に記載の原子力施設。
  5. 前記原子炉格納容器の内部には、原子炉が設けられ、
    前記原子炉の下方に位置する前記機器室には、前記機器として、前記原子炉に冷却水を供給可能な給水ポンプが設けられ、
    前記原子炉と前記給水ポンプとを接続する第2接続配管をさらに備えたことを特徴とする請求項またはに記載の原子力施設。
  6. 前記原子炉格納容器には、前記上部基礎版と前記原子炉格納容器とで区画された内部空間の内面を被覆するライナプレートが設けられ、
    前記機器室は、前記ライナプレートの外側にあることを特徴とする請求項ないしのいずれか1項に記載の原子力施設。
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