原子炉圧力容器

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【発明の名称】	原子炉圧力容器
【発明者】	【氏名】池田達實【住所又は居所】神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内【氏名】岩城智香子【住所又は居所】神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内【氏名】秋永誠【住所又は居所】神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内
【要約】	【課題】原子炉の炉心溶融事故を想定し、堆積デブリと圧力容器内面との間に強制的に冷却材流路隙間を形成させ、これによって堆積デブリの冷却を促進させる。【解決手段】圧力容器２の底部の内表面に沿って、この内表面との間に冷却材流路隙間９を形成するように内壁１０を設け、溶融堆積物が内壁１０の上に堆積するように構成されている。内壁は複数の孔１２を有する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】原子炉圧力容器の底部の内表面に沿って、この内表面との間に冷却材流路隙間を形成するように内壁を設け、当該原子炉の想定事故時に生じる溶融堆積物が前記内壁の上に堆積するように構成されていること、を特徴とする原子炉圧力容器。
【請求項２】請求項１記載の原子炉圧力容器において、前記内壁は複数の孔を有すること、を特徴とする原子炉圧力容器。
【請求項３】請求項１記載の原子炉圧力容器において、前記内壁は波板形状であること、を特徴とする原子炉圧力容器。
【請求項４】請求項１記載の原子炉圧力容器において、前記内壁は金属製の網で構成されていること、を特徴とする原子炉圧力容器。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉圧力容器に関し、特に、炉心溶融事故を想定した場合に溶融堆積物を炉内保持するための安全性を備えた原子炉圧力容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）などの原子炉においてはシビアアクシデントが発生すると、炉心で溶融などが発生して、その溶融物と水が爆発的に反応して燃料を小片に粉砕し、原子炉圧力容器（以下、単に「圧力容器」と呼ぶ）の下部に落下して堆積（デブリ）を生じることが考えられる。従来は、このデブリは圧力容器を貫通して容器外に流出するものとされていたため、圧力容器外でのデブリ冷却手段を設置することが必要であった。
【０００３】ところが、１９７９年のＴＭＩ（スリーマイル島原子力発電所）－２号機の炉心損傷事故の分析により、溶融炉が下部ヘッドに到達しても、直ちに圧力容器の破損には至らず、圧力容器内に溶融炉心が維持されるという可能性のあることが示された。
【０００４】図５に、従来の圧力容器２の下部構造を示す。圧力容器２の内部に炉心１が配置され、炉心１に挿入引抜きされる制御棒（図示せず）を駆動するための制御棒駆動機構のハウジング４が圧力容器２の底部を貫通している。原子炉の運転時には、冷却材である水が圧力容器２内で、炉心１の下方から上方に向かって流れている。
【０００５】シビアアクシデントでは、冷却材が圧力容器２外に流出し、炉心１の一部が溶融することが想定される。しかし、圧力容器２内の冷却材が完全になくなるわけではない。
【０００６】溶融炉の圧力容器２内での冷却メカニズムは次のように説明される。まず炉心１が溶融して圧力容器２の底部に落下する時には圧力容器２の底部（下部プレナム）には水深４ｍ以上の冷却水プール３が存在するとされている。したがって、溶融炉心はこのプール中に落下する過程で分散・粒子化することによって冷却が促進され、圧力容器２の底部壁（下部ヘッド）への到達時には溶融炉心の温度は低下し、圧力容器２の底部に堆積すると考えられる。
【０００７】また、圧力容器２自体もヒートシンク（冷熱源）としての効果がある。ＢＷＲではＴＭＩ－２に比べても内径約７ｍと大型の圧力容器を使用しているため、さらにこの効果が大きいと期待できる。加えてＢＷＲの場合は、圧力容器２の底部に制御棒駆動機構ハウジング４の貫通部が多数存在するため、これらの貫通部からの放熱も期待される。さらに、堆積したデブリ５と圧力容器の間に狭隘なギャップが形成され、このギャップに水が浸入することによる沸騰冷却の可能性も指摘されている。現状のＢＷＲではこうしたメカニズムにより、シビアアクシデントに至った場合でも溶融炉心が圧力容器２内で良好に冷却されることによって、圧力容器２内に維持される可能性があるとされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＢＷＲは万が一シビアアクシデントに至った場合でも前述のような冷却メカニズムにより圧力容器の健全性が維持される可能性がある。これが確実に達成できれば、圧力容器外での過剰なデブリ冷却手段を設置する必要性はなく、合理的な設備とすることができ、さらに、一層の安全性の向上をはかることができる。しかしながら、堆積デブリと圧力容器の間の狭隘なギャップは確実に形成されるとは限らず、またその形態についても明かではない。そこで、本発明は、堆積デブリと圧力容器内面との間に強制的に冷却材流路隙間を形成させ、これによって堆積デブリの冷却を促進させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、原子炉圧力容器の底部の内表面に沿って、この内表面との間に冷却材流路隙間を形成するように内壁を設け、当該原子炉の想定事故時に生じる溶融堆積物が前記内壁の上に堆積するように構成されていること、を特徴とする原子炉圧力容器である。
【００１０】請求項１に記載の発明によれば、万が一シビアアクシデントにより炉心が溶融して圧力容器の底部に堆積した場合でも、デブリと圧力容器内面の間の冷却材流路が確保できる。
【００１１】また請求項２に記載の発明は、請求項１記載の原子炉圧力容器において、前記内壁は複数の孔を有すること、を特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用・効果に加えて、冷却材の出入り口を多数確保することができるので効果向上が期待できる。
【００１２】また請求項３に記載の発明は、請求項１記載の原子炉圧力容器において、前記内壁は波板形状であること、を特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用・効果に加えて、内壁を薄くしても必要な剛性を確保でき、また、スペーサがなくとも、デブリと圧力容器内面の間の冷却材流路を確保することができる。
【００１３】また請求項４に記載の発明は、請求項１記載の原子炉圧力容器において、前記内壁は金属製の網で構成されていること、を特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用・効果に加えて、スペーサを必要としないで、デブリと圧力容器内面との間に冷却材流路を確保することができる。また、網目からの冷却材の出入りも期待できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明に係る第１ないし第３の実施の形態を説明する。ここで、従来技術と、または各実施の形態同士で共通または類似の部分には同一の符号を付して重複説明は省略する。
【００１５】図１および図２は、本発明に係る原子炉圧力容器の第１の実施の形態を示す。図示のように、第１の実施の形態では、圧力容器２の底部の内面に沿って隙間９を設けて、内壁１０を設ける構成になっている。隙間９は、スペーサ１１を圧力容器２の内面に溶接等で固定して、その上に内壁１０を固定することによって形成される。内壁１０には、多数の孔１２が設けられている。
【００１６】この原子炉で、万が一、シビアアクシデント（想定事故）に至ってデブリ（溶融堆積物）５が堆積した場合、デブリ５は内壁１０の上に堆積し、隙間９には冷却材の流路が形成される。このためこの隙間９に浸入する水の沸騰伝熱によって堆積デブリの冷却を促進することができる。また孔１２は、隙間９に出入りする冷却材の通路になる。なお、上記実施の形態の変形例として、内壁１０に孔１２を設けず、隙間９に出入りする冷却材がすべて内壁１０の周辺部を通る構成にすることもできる。
【００１７】次に、図３は、本発明に係る原子炉圧力容器の第２の実施の形態を示す。図示のように、第２の実施の形態では、圧力容器２の底部の内面に沿って、波板状の内壁１３を設ける構成になっている。波板状の内壁１３の谷の部分を圧力容器２の内面に溶接等で固定する。このとき、山の部分に隙間２０が形成される。この場合は、スペーサ１１（図２）を必要としない。一般的に、波板は平板に比べて、同じ剛性を得るために薄い材料にすることができ、軽くできる等の利点がある。
【００１８】なお、図３では三角形状の波板にしているが、上記実施の形態の変形例として、矩形状の波板、あるいは山部および谷部が丸く湾曲した形状の波板（図示せず）を使用しても同様な作用・効果がある。
【００１９】次に、図４は、本発明に係る原子炉圧力容器の第３の実施の形態を示す。図示のように、第３の実施の形態では、金属製の網１４を圧力容器２の底部の内面に溶接等で貼りつけた構成である。この網１４により内壁を形成する。網１４には多数の隙間１５が形成される。このため、網１４の上にデブリ５が堆積しても冷却材流路が確保される。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、堆積デブリの冷却を促進することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３０７８【氏名又は名称】株式会社東芝【住所又は居所】東京都港区芝浦一丁目１番１号
【出願日】	平成１４年２月１５日（２００２．２．１５）
【代理人】	【識別番号】１０００８７３３２【弁理士】【氏名又は名称】猪股祥晃（外２名）
【公開番号】	特開２００３－２４０８８７（Ｐ２００３－２４０８８７Ａ）
【公開日】	平成１５年８月２７日（２００３．８．２７）
【出願番号】	特願２００２－３８８６２（Ｐ２００２－３８８６２）