JP6921767B2 - Melt core holding device and nuclear facility - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、原子炉事故時に炉心が溶融した場合に生じる溶融物を保持する溶融炉心保持装置及び原子力施設に関する。 An embodiment of the present invention relates to a molten core holding device and a nuclear facility for holding a melt generated when the core melts at the time of a nuclear accident.
水冷却型原子炉では、一次冷却材喪失事故等が発生して炉心の冷却が不十分な状態が続くと、炉心が溶融する場合がある。このような場合、通常、非常用炉心冷却装置(ECCS:Emergency Core Cooling System)が作動して炉心の残留熱を除去する。これにより、炉心が溶融する事故(以下、炉心溶融事故と記す)を未然に防止している。 In a water-cooled reactor, the core may melt if the core continues to be inadequately cooled due to an accident such as loss of primary coolant. In such a case, an emergency core cooling system (ECCS) is usually operated to remove the residual heat of the core. As a result, an accident in which the core melts (hereinafter referred to as a core meltdown accident) is prevented.
しかし、非常用炉心冷却装置が、何らかの理由により作動せず、かつ炉心に冷却水を注入可能な他の装置も利用できない事態も想定される。実際に炉心溶融事故が発生すると、高温の炉心溶融物(溶融炉心、デブリ)は、原子炉圧力容器の底部(下鏡)に溶け落ち、当該底部を貫通する場合がある。原子炉圧力容器の底部を貫通した炉心溶融物は、原子炉格納容器内において原子炉圧力容器の底部と対向する部分(以下、格納容器床部と記す)に落下する可能性がある。 However, it is assumed that the emergency core cooling system does not operate for some reason and other devices capable of injecting cooling water into the core cannot be used. When a core meltdown accident actually occurs, the high-temperature core melt (molten core, debris) may melt down to the bottom (lower mirror) of the reactor pressure vessel and penetrate the bottom. The core melt penetrating the bottom of the reactor pressure vessel may fall into the portion of the reactor containment vessel facing the bottom of the reactor pressure vessel (hereinafter referred to as the containment vessel floor).
このような格納容器床部は、通常、主にコンクリートで構成されている。格納容器床部に高温の炉心溶融物が接触してコンクリートと反応すると、二酸化炭素、水素等の非凝縮性ガスを発生させるとともに、格納容器床部のコンクリートを溶融して浸食する。そして、格納容器床部のコンクリートと炉心溶融物との反応が継続すると、当該コンクリートの浸食や、コンクリートと反応して発生した非凝縮性ガスによる原子炉格納容器内の圧力上昇により、原子炉格納容器が破損する可能性がある。 The floor of such a containment vessel is usually composed mainly of concrete. When a high-temperature core melt comes into contact with the containment floor and reacts with concrete, non-condensable gas such as carbon dioxide and hydrogen is generated, and the concrete on the containment floor is melted and eroded. When the reaction between the concrete on the floor of the containment vessel and the core melt continues, the reactor is stowed due to the erosion of the concrete and the increase in pressure inside the containment vessel due to the non-condensable gas generated by the reaction with the concrete. The vessel may be damaged.
このため、炉心溶融物が格納容器床部に接触する際に、その接触面の温度がコンクリートの浸食温度以下(例えば、1500K以下)となるように炉心溶融物を冷却することや、炉心溶融物と格納容器床部のコンクリートとが直接接触しないようにすることが要望されている。 Therefore, when the core melt comes into contact with the floor of the containment vessel, the core melt is cooled so that the temperature of the contact surface is equal to or lower than the erosion temperature of concrete (for example, 1500 K or lower), or the core melt is cooled. It is required that the concrete of the containment vessel floor does not come into direct contact with the concrete.
そこで、従来では、炉心溶融物が原子炉圧力容器から落下した場合に備えて、ドライウェルのうち原子炉圧力容器より鉛直下方に、当該原子炉圧力容器を貫通して落下する炉心溶融物を受け止める炉心溶融物保持装置(いわゆる、コアキャッチャ)を設ける技術が提案されている。この技術は、炉心溶融事故時に圧力抑制プールに貯留されている冷却水を上記炉心溶融物保持装置に導くことで、当該炉心溶融物保持装置と炉心溶融物を冷却するようにしている。 Therefore, conventionally, in case the core melt falls from the reactor pressure vessel, the core melt that falls through the reactor pressure vessel is received vertically below the reactor pressure vessel in the dry well. A technique for providing a core melt holding device (so-called core catcher) has been proposed. In this technique, the cooling water stored in the pressure suppression pool at the time of a core meltdown accident is guided to the core melt holding device to cool the core melt holding device and the core melt.
本実施形態が解決しようとする課題は、炉心溶融物の冷却性能をより高めた溶融炉心保持装置及び原子力施設を提供することにある。 An object to be solved by the present embodiment is to provide a molten core holding device and a nuclear facility having improved cooling performance of the core melt.
上記課題を解決するために、本実施形態に係る炉心溶融物保持装置は、炉心を収容する原子力圧力容器を格納する原子炉格納容器内で前記原子力圧力容器の下方に設置されて、事故時に前記炉心が溶融した場合に生じる炉心溶融物を保持する炉心溶融物保持装置であって、所定の設置面に設置された密閉容器と、前記密閉容器内に収納され、水を含んだ多孔質体と、を備え、前記多孔質体は、上下方向に多層に設置されている。
In order to solve the above problems, the core melt holding device according to the present embodiment is installed below the nuclear pressure vessel in the reactor containment vessel that houses the nuclear pressure vessel that houses the core, and is described in the event of an accident. A core melt holding device that holds the core melt generated when the core melts, and includes a closed container installed on a predetermined installation surface and a porous body contained in the closed container and containing water. , And the porous body is installed in multiple layers in the vertical direction .
本実施形態に係る原子力施設は、炉心と、前記炉心を収容する原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内で前記原子炉圧力容器の下方に設置され、事故時に前記炉心が溶融した場合に生じる炉心溶融物を保持する炉心溶融物保持装置と、を有する原子力施設であって、前記炉心溶融物保持装置は、所定の設置面に設置された密閉容器と、前記密閉容器内に収納され、水を含んだ多孔質体と、を備え、前記多孔質体は、上下方向に多層に設置されている。 The nuclear facility according to the present embodiment is installed in the core, the reactor pressure vessel accommodating the core, and below the reactor pressure vessel in the reactor pressure vessel, and when the core melts at the time of an accident. A nuclear facility having a core melt holding device for holding the generated core melt, the core melt holding device is housed in a closed container installed on a predetermined installation surface and the closed container. A porous body containing water is provided , and the porous body is installed in multiple layers in the vertical direction .
本実施形態によれば、炉心溶融物の冷却性能をより高めることが可能になる。 According to this embodiment, it is possible to further improve the cooling performance of the core melt.
以下、本実施形態に係る炉心溶融物保持装置及び原子力施設について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the core meltdown device and the nuclear facility according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は第1実施形態の炉心溶融物保持装置を適用した原子力施設の構成を示す模式的立断面図である。図2は図1の炉心溶融物保持装置とその周辺を拡大して示す模式的立断面図である。図3は図1の炉心溶融物保持装置の炉心溶融物の落下時の状態を拡大して示す模式的立断面図である。図4は図1の炉心溶融物保持装置の炉心溶融物を保持した状態を拡大して示す模式的立断面図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing the configuration of a nuclear facility to which the core meltdown device of the first embodiment is applied. FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view showing the core meltdown device of FIG. 1 and its surroundings in an enlarged manner. FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged state of the core melt holding device of FIG. 1 when the core melt is dropped. FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged state in which the core melt of the core melt holding device of FIG. 1 is held.
図1に示すように、原子力施設1は、沸騰水型原子炉のプラント施設であって、原子炉格納容器12内に原子炉圧力容器10が設置されている。原子炉圧力容器10内には、炉心11が収容されている。原子炉格納容器12内の空間は、原子炉圧力容器10を収容するドライウェル13と、圧力抑制プール14が形成されたウェットウェル15を含む。ドライウェル13と圧力抑制プール14は、ベント管16を通して連通されている。
As shown in FIG. 1, the nuclear facility 1 is a plant facility for a boiling water reactor, and the
原子炉圧力容器10は、コンクリート製で上部が開放された円筒状のペデスタル17によって支持されている。ペデスタル17の底部にはコンクリート製のペデスタル底部18が形成されている。ドライウェル13のうち、ペデスタル側壁19に囲まれて、原子炉圧力容器10の下方、かつペデスタル底部18の上方の空間をペデスタル空間20と呼ぶ。ペデスタル側壁19の周りを囲んでウェットウェル15が形成されている。
The
なお、本実施形態は、ペデスタル底部18にドレンサンプを形成していない例について説明しているが、ペデスタル底部18の一部を掘り込んでドレンサンプを形成した例にも適用可能である。
Although the present embodiment describes an example in which a drain sample is not formed on the
ペデスタル底部18の上面で、ペデスタル側壁19内には、炉心溶融物保持装置21が配置されている。この炉心溶融物保持装置21は、炉心溶融事故時に、原子炉圧力容器10の底部を突き破って落下する炉心溶融物を保持し、冷却できる構造となっている。
A
本実施形態は、炉心溶融事故時に原子炉格納容器12の外側から炉心溶融物保持装置21の上方に冷却水を供給するための注水配管23が設けられている。この注水配管23は、その途中でペデスタル空間20内に注水弁24が設けられている。図1では原子炉格納容器12の外部から水を導くように図示しているが、これに限られず、原子炉格納容器12の内部に水源を備えてもよい。
In this embodiment, a
炉心溶融物保持装置21は、図2に示すように耐水性の密閉容器30を有する。密閉容器30は、ペデスタル底部18の上面及びペデスタル側壁19の内面(所定の設置面)に沿って設置されている。密閉容器30は、ペデスタル底部18の上面で水平に広がるほぼ円形の底面部31と、この底面部31の周囲に沿って上方に延びる側面部32とを備えている。密閉容器30は、上蓋33によって密閉されている。上蓋33は、上面に凹部33aが形成されている。
The core
密閉容器30の構成材料には、例えば合成樹脂や金属が用いられ、炉心溶融物(デブリ)の成分に対して不活性な材料であることが望ましい。したがって、上蓋33の材質も合成樹脂や金属が用いられる。
For example, synthetic resin or metal is used as the constituent material of the closed
密閉容器30内には、多孔質体35が収納されている。この多孔質体35の構成材料には、例えばアルミナ、ケイ酸カルシウム等の材料が用いられている。多孔質体35の構成材料は、これらの材料に限定されることなく、布、紙等でもよい。多孔質体35とは、小さい気孔が多数開いている材料であって、通気性が良好で、表面積が大きい材料のことである。多孔質体35は、密閉容器30の上面で水平に広がるほぼ円形の水平部36と、この水平部36の周囲に沿って上方に延びる側壁部37とから形成されている。多孔質体35は、原子炉の運転開始前(炉心溶融物保持装置21の設置時や原子炉の定期検査時等)に水が含浸される。
The
密閉容器30は、上蓋33によって密閉されることで、原子炉運転中に多孔質体35から水分が蒸発するのを防止している。上蓋33は、炉心溶融物が落下した際にその衝撃を緩和する機能も有する。また、多孔質体35による水分の保持は長期にわたることから、多孔質体35や密閉容器30に化学的な影響を及ぼさない材質の防腐剤を水に混入させておくことが望ましい。
The
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
図3に示すように、炉心溶融事故が発生すると、原子炉圧力容器10の底部を貫通して炉心溶融物5が落下する。この炉心溶融物5は、炉心溶融物保持装置21の密閉容器30の上蓋33を溶融させ、炉心溶融物5は水を含んだ多孔質体35に接触する。炉心溶融物5が持つ熱の除熱は、多孔質体35に含まれる水の蒸発によって行われる。そのため、多孔質体35に水が存在する間、多孔質体35の温度は、水の沸騰温度程度に保たれる。これにより、図4に示すように多孔質体35が溶融することなく、多孔質体35によって炉心溶融物5を保持することができる。
As shown in FIG. 3, when a core meltdown accident occurs, the
多孔質体35に水が存在する一定時間を過ぎると、乾いてしまった部分の多孔質体35は、温度が上昇し溶融してしまうので、多孔質体35は浸食される。しかし、多孔質体35に水がなくなる前に注水配管23から注水すれば、多孔質体35に水が浸透し、炉心溶融物5による多孔質体35の浸食を未然に防止することができる。より具体的には、炉心溶融物5の落下の衝撃や熱によって上蓋33が破損した箇所から、注水した水が多孔質体35へ浸透する。
After a certain period of time in which water is present in the
具体的には、例えば炉心溶融物5が落下してから注水するまでの時間が10分間かかるとする。炉心溶融物5の崩壊熱が10MWであれば、炉心溶融物5を保持するために必要な蒸発水量は、水の潜熱から2.66×103kgとなる。水の100℃における密度は、約960kg/m3であるので、2.77m3の水の蒸発が必要である。
Specifically, for example, it is assumed that it takes 10 minutes from the fall of the
ペデスタル17の内径を6mとし、多孔質体35の気孔率を0.7とすれば、その厚さ(上下方向の高さ)が14cm程度の多孔質体35であればよい。実際には、全ての水が有効活用されるとは限らないので、余裕をもって多孔質体35の厚さを設定する必要がある。しかし、10分程度、注水しないで炉心溶融物5を保持することは、多孔質体35の現実的な厚さで十分に対応できることが分かる。
Assuming that the inner diameter of the
このように本実施形態によれば、所定の設置面に密閉容器30が設置され、この密閉容器30内に多孔質体35が収納され、この多孔質体35が水を含んでいるため、炉心溶融物5を冷却する冷却水が注入される前でも多孔質体35に含まれた水によって炉心溶融物5を冷却することができる。その結果、冷却水注入前の炉心溶融物5に対する冷却性能を高めることが可能になり、ひいては、炉心溶融物5の保持機能を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、炉心溶融物保持装置21は、製造性、保守性、経済性等の観点から、物量抑制や低廉な材料で高い冷却性能を実現することが求められる。本実施形態によれば、物量の大幅な増加を伴うことがない。また犠牲材や耐熱材のみで侵食に耐える構造に比較して、高額な犠牲材や耐熱材を削減ないし不要とすることができる炉心溶融物保持装置21を提供することが可能になる。
Further, the core
さらに、本実施形態によれば、密閉容器30の上蓋33に凹部33aが形成されているので、炉心溶融物5が落下した際に、炉心溶融物5を確実に保持することができる。
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、原子炉の運転開始前に予め多孔質体35に水を含漬させておけばよく、事故の予兆や発生の検出、注水量の制御等を伴わずに冷却性能を高めることができる。
Further, according to the present embodiment, the
(第1実施形態の変形例)
図5を用いて第1実施形態の変形例について説明する。本変形例では、注水配管23が密閉容器30に直接接続されており、密閉容器30内に直接注水する構成となっている。本変形例の構成により、落下後の上蓋33の状態に関わらず確実に多孔質体35に水を供給することができる。
(Modified example of the first embodiment)
A modified example of the first embodiment will be described with reference to FIG. In this modification, the
ここで、第1実施形態と本変形例を併用してもよい。より具体的には、注水配管23が途中で分岐して一方の分岐管が炉心溶融物保持装置21の上方から注水し、他方の分岐管が密閉容器30に直接接続された構成する構成としてもよい。当然ながら、炉心溶融物保持装置21の上方から注水する注水配管23と、密閉容器30に直接接続された注水配管23とをそれぞれ独立した配管系統として備えてもよい。
Here, the first embodiment and the present modification may be used together. More specifically, the
(第2実施形態)
図6は第2実施形態の炉心溶融物保持装置を拡大して示す模式的立断面図である。なお、前記第1実施形態と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略し、前記第1実施形態と異なる構成及び作用について説明する。その他の実施形態及び変形例も同様とする。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged view of the core meltdown device of the second embodiment. The same or corresponding parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted, and configurations and operations different from those in the first embodiment will be described. The same applies to other embodiments and modifications.
図6に示すように、本実施形態では、密閉容器30の底面部31の上面及び側面部32の内面(所定の設置面)に沿って、複数に分割された多孔質体35が敷き詰められている。各多孔質体35は、ブロック状に形成されている。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, a plurality of divided
なお、底面部31の上面が全体でほぼ円形の場合は、多孔質体35の上面形状を例えば台形にして、全体で円形となるように並べればよい。この場合、径方向中央には、例えば、正多角柱状の多孔質体35(図示せず)を配置すればよい。
When the upper surface of the
したがって、本実施形態では、ペデスタル17内に密閉容器30の底面部31と側面部32を設置した後、密閉容器30内に多孔質体35を複数並べる。そして、これらの多孔質体35に水を所定量含ませたのち、密閉容器30の開口部を上蓋33によって密閉する。上蓋33は、通常時に複数の多孔質体35に含まれた水の蒸発を防止する機能を果たし、また炉心溶融物5の落下時の衝撃や作業員が上蓋33上で作業すること等を考慮された強度であればよい。
Therefore, in the present embodiment, after the
本実施形態では、ペデスタル17への炉心溶融物保持装置21の設置時に、密閉容器30内に複数に分割された多孔質体35を搬入して設置することができる。このため、第1実施形態の効果に加え、既存の原子力施設への追設が容易になる。
In the present embodiment, when the core
(第2実施形態の変形例)
図7は第2実施形態の変形例の炉心溶融物保持装置を拡大して示す模式的立断面図である。
(Modified example of the second embodiment)
FIG. 7 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged core melt holding device of a modified example of the second embodiment.
図7に示すように、本変形例は、多孔質体35が複数に分割構成され、かつ上下方向に多層に設置されている。これらの多孔質体35はブロック状に形成されている。上下各層の多孔質体35は、上下方向において同じ位置にならないように交互に配置されている。
As shown in FIG. 7, in this modified example, the
このように本変形例によれば、多孔質体35が複数に分割構成され、かつ上下方向に多層に設置されているので、前記第2実施形態の効果に加え、1個あたりの多孔質体35の大きさを小さくすることが可能になる。これにより、多孔質体35の搬入作業が一段と容易になる。
As described above, according to the present modification, since the
(第3実施形態)
図8は第3実施形態の炉心溶融物保持装置を拡大して示す模式的立断面図である。
(Third Embodiment)
FIG. 8 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged view of the core meltdown device of the third embodiment.
図8に示すように、本実施形態は、前記第2実施形態の構成に加え、各多孔質体35が内部にタンク(水タンク)40を保持している。これらのタンク40内には、水又は水を含む吸水材が収容されている。タンク40の構成材料は、例えば密閉容器30と同様に合成樹脂や金属が用いられ、炉心溶融物5に対して不活性な材料であることが望ましい。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, in addition to the configuration of the second embodiment, each
なお、本実施形態は、タンク40内に水又は水を含む吸水材が収容されているので、多孔質体35は、水を含んでいなくてもよい。
In this embodiment, since the
また、本実施形態の多孔質体35及びタンク40は、それぞれ複数に分割構成されている例を示しているが、これに限らずそれぞれ一体に構成しても構わない。また、タンク40は、多孔質体35を設置した後に設置できるように、タンク40の上部を覆う構造物は、蓋構造になっていてもよい。その場合、蓋は多孔質体でなくても構わない。また、タンク40の上部に蓋を設置することなく、タンク40の内部が露出していても構わない。
Further, although the example in which the
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
炉心溶融事故が発生し、炉心溶融物5が炉心溶融物保持装置21の上部へ落下すると、その熱伝導によりタンク40内の水が熱を吸収し、体積膨張した後に沸騰を開始する。そして、タンク40の上面が溶融しても、炉心溶融物5がタンク40内に落下して水没し、冷却される。
When a core meltdown accident occurs and the
前述したように、例えば炉心溶融物5が落下してから注水するまでの時間が10分間かかるとする。炉心溶融物5の崩壊熱が10MWであれば、炉心溶融物5を保持するために必要な蒸発水量は、水の潜熱から2.66×103kgとなる。水の100℃における密度は、約960kg/m3であるので、2.77m3の水の蒸発が必要である。
As described above, for example, it takes 10 minutes from the fall of the
そして、ペデスタル17の内径を6mとすれば、ペデスタル底部18の面積あたりの水深は10cm程度でよいので、注水までの10分間を保持する場合、タンク40の水深は0.9m以下としても十分に成立する見込みがある。
If the inner diameter of the
さらに、タンク40内の水が蒸発し終わる前に、注水配管23から注水を開始し、多孔質体35に水を含ませるようにすれば、炉心溶融物5はペデスタル底部18へ到達することなく、多孔質体35により冷却されて保持される。
Further, if water injection is started from the
なお、本実施形態は、タンク40の内部に収容した水に代えて、水を十分に吸収させた高吸水性高分子、布、あるいは紙等の吸水材としてもよい。
In this embodiment, instead of the water contained in the
このように本実施形態によれば、多孔質体35が内部にタンク40を保持し、このタンク40内に水又は水を含む吸水材が収容されているので、冷却水の注入前でも炉心溶融物5に対する冷却性能を一段と高めることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態の変形例として、タンク40は所定の内圧でその下部が破損するように構成としてもよい。より具体的には、タンク40は、炉心溶融物5が落下する以前の設置には密閉されており、内部の圧力上昇によりその密閉が破壊され、内部の水を漏洩させる安全装置(図示せず)が設けられている。この安全装置としては、例えば可溶栓等が用いられる。
Further, as a modification of the present embodiment, the
このように構成すれば、水の体積膨張や沸騰によりタンク40の内圧は上昇してタンク40が破損する。すると、タンク40内の水は多孔質体35へ浸透するため、前記第1実施形態で説明した状態に移行して、炉心溶融物5がペデスタル底部18へ到達するのを未然に防止することができる。
With this configuration, the internal pressure of the
(第4実施形態)
図9は第4実施形態の炉心溶融物保持装置の要部を拡大して示す模式的拡大立断面図である。
(Fourth Embodiment)
FIG. 9 is a schematic enlarged vertical cross-sectional view showing an enlarged main part of the core melt holding device of the fourth embodiment.
図9に示すように、本実施形態は、前記第1実施形態の構成に加えて、多孔質体35内に水平方向に連通する連通流路41が上下方向に複数設けられている。これらの連通流路41は、注水流路42と連結されている。注水流路42は、注水配管23と連結されている。すなわち、注水流路42の流入口と注水配管23の注水口とが連結されている。したがって、各連通流路41は、注水流路42を通して注水配管23と連通している。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a plurality of
各連通流路41は、水平方向において縦横に配置されている。注水流路42は、多孔質体35の側壁部37及び水平部36内において上下方向に設けられている。
Each
連通流路41は、例えば多孔質体35がアルミナやケイ酸カルシウム等のブロックの場合は、掘削等によって連通流路41を設ければよい。あるいは、多孔質体35を複数のブロックを積層するものとして、下方のブロックの上に載置されるブロックに下方向の凸部を設ける等して隙間を形成するように積層し、この隙間を連通流路41としてもよい。
As for the
前記第1実施形態で説明した図3に示す状態になった場合、炉心溶融物5に接触する多孔質体35内の水は蒸発してしまうものの、多孔質体35内における水位の高い水は、重力により水位の低い下方へ流れる。
In the state shown in FIG. 3 described in the first embodiment, the water in the
しかし、多孔質体35の流動抵抗が大きいことから、水の流れる速度が遅く、また落下した炉心溶融物5の炉心溶融物保持装置21上での分布によって冷却が必要な位置に偏りが生じる。
However, since the flow resistance of the
そこで、本実施形態のように多孔質体35内に連通流路41を設けることにより、炉心溶融物5との接触部への水の供給速度を速める。これにより、炉心溶融物5を冷却するのに多孔質体35内に含ませた水を有効活用できる。
Therefore, by providing the
また、本実施形態では、多孔質体35内に注水流路42を設け、この注水流路42の流入口と注水配管23の注水口とが連結されている。そのため、注水開始後の注水が、注水流路42と連通する連通流路41を通して、速やかに多孔質体35内に流入する。これにより、炉心溶融物5とペデスタル17との間の多孔質体35を水で満たし、炉心溶融物5を冷却して保持する。その結果、ペデスタル17を保護することができる。
Further, in the present embodiment, the water
このように本実施形態によれば、多孔質体35内に連通流路41を設けることにより、前記第1実施形態の効果に加え、炉心溶融物5を冷却する多孔質体35内の水を有効活用することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the
また、本実施形態によれば、注水配管23が注水流路42を通して連通流路41と連通しているので、多孔質体35内に速やかに水を供給することができる。その結果、炉心溶融物5に対する冷却効果を高めることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
(第5実施形態)
図10は第5実施形態の炉心溶融物保持装置を拡大して示す模式的立断面図である。
(Fifth Embodiment)
FIG. 10 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged view of the core meltdown device of the fifth embodiment.
図10に示すように、本実施形態は、前記第1実施形態の構成に加えて、多孔質体35の内部に、金属格子板43が水平であって、かつ上下方向にわたって複数設置されている。この金属格子板43は、例えばパンチングプレートや、金属棒を平行に、あるいは格子状に複数並べた金属部材でもよく、これらに限定されるものではない。ただし、金属格子板43を設置した状態において、金属格子板43は上下(垂直)方向に水が通過可能であることが望ましい。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a plurality of
前記第1実施形態で説明した図3に示す状態になった場合、炉心溶融物5に接触する多孔質体35内の水は蒸発してしまうものの、多孔質体35内の水位の高い水は、重力により水位の低い下方へ流れる。
In the state shown in FIG. 3 described in the first embodiment, the water in the
しかし、多孔質体35の流動抵抗が大きいことから、水の流れる速度が遅く、炉心溶融物5と多孔質体35との接触部への水の供給が間に合わない可能性がある。
However, since the flow resistance of the
そこで、本実施形態のように多孔質体35より熱伝導率の高い金属格子板43を多孔質体35に設けることにより、炉心溶融物5による熱を水平方向へ拡散させ、多孔質体35内の水の蒸発の偏りを小さくする。これにより、炉心溶融物5を冷却するのに多孔質体35内に含ませた水を、炉心溶融物5を冷却するために有効活用できる。
Therefore, by providing the
このように本実施形態によれば、多孔質体35内に金属格子板43を設けることにより、前記第4実施形態と同様に、多孔質体35内の水を炉心溶融物5の冷却に有効活用することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the
(第6実施形態)
図11は第6実施形態の炉心溶融物保持装置を拡大して示す模式的立断面図である。
(Sixth Embodiment)
FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged view of the core meltdown device of the sixth embodiment.
図11に示すように、本実施形態は、前記第1実施形態の構成に加えて、多孔質体35の上面に、複数に分割されかつ水を含ませた多孔質ブロック44が敷き詰められている。多孔質体35は、前記第1実施形態と同様に一体構造である。
As shown in FIG. 11, in this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, the
多孔質体35の上面に多孔質ブロック44が敷き詰められていない場合、炉心溶融物5が落下した直後は、炉心溶融物保持装置21に急激な熱負荷がかかり、急激な温度変化を生ずる。したがって、多孔質体35の上面は急激な温度上昇により膨張し、大きな熱応力を生ずる。
When the porous block 44 is not spread on the upper surface of the
なお、多孔質体35に亀裂が形成されても、炉心溶融物5は水を含んだ多孔質体35の亀裂に侵入すると直ちに固化してしまう。そのため、炉心溶融物5は、多孔質体35の内部まで侵入しにくいと考えられるものの、多孔質体35の亀裂自体は、好ましいものではない。
Even if cracks are formed in the
そこで、本実施形態では、熱負荷が大きい上面に多孔質ブロック44を敷設し、あるいは砕いた多孔質体を敷設することで、過大な熱応力を緩和するようにしている。 Therefore, in the present embodiment, the excessive thermal stress is alleviated by laying the porous block 44 on the upper surface having a large heat load or laying the crushed porous body.
このように本実施形態によれば、多孔質体35の上面に、複数に分割されかつ水を含ませた多孔質ブロック44が敷き詰められているので、前記第1実施形態の効果に加え、過大な熱応力を緩和することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the porous block 44 divided into a plurality of pieces and containing water is spread on the upper surface of the
なお、本実施形態において多孔質体35の上面には、分割した多孔質ブロック44の代わりに水を含ませた砂、砂利等を重ねてもよい。
In this embodiment, sand, gravel, or the like containing water may be layered on the upper surface of the
(第6実施形態の変形例)
図12は第6実施形態の変形例の炉心溶融物保持装置を拡大して示す模式的立断面図である。
(Modified example of the sixth embodiment)
FIG. 12 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged core melt holding device of a modified example of the sixth embodiment.
図12に示すように、本変形例は、多孔質体35の上面に、あらかじめ水を吸収させた吸水部材45が敷設されている。この吸水部材45は、例えば濡れた布により構成されている。なお、吸水部材45は、布でなくとも、水を吸収する柔らかい材質のもの、例えば紙、スポンジ等でも同様の効果が得られる。
As shown in FIG. 12, in this modified example, a
このように本変形例によれば、多孔質体35の上面に例えば濡れた布により構成された吸水部材45を敷設したことにより、前記第6実施形態と同様の効果が得られる。
As described above, according to the present modification, by laying the
(第7実施形態)
図13は第7実施形態の炉心溶融物保持装置を拡大して示す模式的立断面図である。
(7th Embodiment)
FIG. 13 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged view of the core meltdown device of the seventh embodiment.
多孔質体35内に保持することのできる水の量は、多孔質体35の体積と空隙率に依存する。長時間にわたって炉心溶融物5を保持するためには、多孔質体35の体積を増加させ、より高い空隙率のものを用いる必要がある。しかし、空隙率には上限があり、多孔質体35の体積も設置場所の制約を受ける。
The amount of water that can be retained in the
これらの制約を回避するため、図13に示すように、本実施形態では、多孔質体35内と連通する給水配管46を設置し、この給水配管46に水源である給水タンク47が接続されている。給水タンク47は、給水配管46を通して多孔質体35内と連通する以外には外部空間と隔てられている。給水タンク47は、例えばペデスタル側壁19に設置されている。
In order to avoid these restrictions, as shown in FIG. 13, in the present embodiment, a
このように構成することで、給水タンク47は、密閉容器30の気密が保たれる通常運転時に水を保持している。密閉容器30に炉心溶融物5が落下した時には、炉心溶融物5の熱により密閉容器30が溶融して気密でなくなり、多孔質体35内の水が蒸発し、密閉容器30内の水位が低下する。
With this configuration, the
そこで、本実施形態では、密閉容器30が溶融して気密でなくなくなったときに給水タンク47から給水配管46を通して密閉容器30内に水を流入させ、多孔質体35内に水を自動的に供給するようにしている。これにより、多孔質体35内の水位を押し上げることができる。
Therefore, in the present embodiment, when the
また、給水タンク47の炉心溶融物5の落下側の表面は、炉心溶融物5からの輻射熱により加熱される。すると、給水タンク47内の水の温度が上昇し、かつ給水タンク47内の圧力も上昇することで、給水タンク47内の水の排出を促進して多孔質体35へ水を供給する。
Further, the surface of the
このような作用により多孔質体35は、その体積、空隙率以上の水を確保することができる。その結果、多孔質体35は、炉心溶融物5を長時間保持することができる。具体的には、静的格納容器冷却系(PCCS:Passive Containment Cooling System)が始動し、注水配管23から冷却水が供給されるまで、あるいは外部から注水されるまでの時間、炉心溶融物5を保持することが可能となる。
By such an action, the
このように本実施形態によれば、多孔質体35に連通する給水配管46が設けられ、この給水配管46が給水タンク47と接続されているので、多孔質体35が体積、空隙率以上の水を確保することができ、多孔質体35が炉心溶融物5を長時間保持することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the
(第8実施形態)
図14は第8実施形態の炉心溶融物保持装置を適用した原子力施設の構成を拡大して示す模式的立断面図である。
(8th Embodiment)
FIG. 14 is a schematic vertical cross-sectional view showing an enlarged configuration of a nuclear facility to which the core meltdown device of the eighth embodiment is applied.
本実施形態では、前記第7実施形態の給水タンク47に代えて、図14に示す圧力抑制プール(サプレッションプール)14内の水を水源として炉心溶融物保持装置21へ供給するようにしている。
In the present embodiment, instead of the
前述したように、多孔質体35内に保持することのできる水の量は、多孔質体35の体積と空隙率に依存する。長時間にわたって炉心溶融物5を保持するためには、多孔質体35の体積を増加させ、より高い空隙率のものを用いる必要がある。しかし、空隙率には上限があり、多孔質体35の体積も設置場所の制約を受ける。
As described above, the amount of water that can be retained in the
これらの制約を回避するため、図14に示すように、本実施形態では、給水タンクとしての圧力抑制プール14の水位が炉心溶融物保持装置21よりも高い位置にある場合には、圧力抑制プール14と炉心溶融物保持装置21の密閉容器30内を給水配管46で連結する。
In order to avoid these restrictions, as shown in FIG. 14, in the present embodiment, when the water level of the
密閉容器30は、水密構造とすることで、圧力抑制プール14の水が漏れ出ることはない。炉心溶融物5が炉心溶融物保持装置21上に落下し、密閉容器30が水密でなくなると、給水配管46を通じて圧力抑制プール14内の水が炉心溶融物保持装置21へ供給される。
Since the
このように構成することで、密閉容器30の多孔質体35に対して多量の水源を確保することができる。そのため、炉心溶融物5を長時間にわたり炉心溶融物保持装置21上に保持することができ、ペデスタル17を保護することができる。
With this configuration, a large amount of water source can be secured for the
なお、本実施形態では、給水配管46の途中に開閉弁48を設けている。この開閉弁48は、運転開始前に開操作をするか、炉心溶融物5の落下が予想される時点で開操作をするか、あるいは、開閉弁48を溶融弁としてもよい。このように溶融弁とした場合には、炉心溶融物5が落下することで、炉心溶融物5からの輻射熱により加熱されて溶融弁が自動的に開くようになる。
In this embodiment, an on-off
このように本実施形態によれば、圧力抑制プール14と炉心溶融物保持装置21の密閉容器30内を給水配管46で連結しているので、前記第7実施形態と同様に、多孔質体35が炉心溶融物5を長時間保持することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the
(その他の実施形態)
本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
Although each embodiment of the present invention has been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
なお、上記各実施形態において、密閉容器30を合成樹脂等の柔軟な素材で構成すれば、ペデスタル17内に密閉容器30を折り畳んで搬入した後、広げて設置すればよい。
In each of the above embodiments, if the
また、上記第2実施形態及びその変形例、第3実施形態〜第8実施形態の特徴を適宜組み合わせて実施することもできる。 Further, the features of the second embodiment, its modifications, and the third to eighth embodiments can be appropriately combined and implemented.
1…原子力施設、5…炉心溶融物、10…原子炉圧力容器、11…炉心、12…原子炉格納容器、13…ドライウェル、14…圧力抑制プール(給水タンク)、15…ウェットウェル、16…ベント管、17…ペデスタル、18…ペデスタル底部、19…ペデスタル側壁、20…ペデスタル空間、21…炉心溶融物保持装置、23…注水配管、24…注水弁、30…密閉容器、31…底面部、32…側面部、33…上蓋、33a…凹部、35…多孔質体、36…水平部、37…側壁部、40…タンク(水タンク)、41…連通流路、42…注水流路、43…金属格子板(金属部材)、44…多孔質ブロック、45…吸水部材、46…給水配管、47…給水タンク、48…開閉弁 1 ... Nuclear facility, 5 ... Core melt, 10 ... Reactor pressure vessel, 11 ... Core, 12 ... Reactor containment vessel, 13 ... Dry well, 14 ... Pressure suppression pool (water supply tank), 15 ... Wet well, 16 ... Vent pipe, 17 ... pedestal, 18 ... pedestal bottom, 19 ... pedestal side wall, 20 ... pedestal space, 21 ... core melt holding device, 23 ... water injection pipe, 24 ... water injection valve, 30 ... closed container, 31 ... bottom part , 32 ... side surface, 33 ... top lid, 33a ... recess, 35 ... porous body, 36 ... horizontal part, 37 ... side wall, 40 ... tank (water tank), 41 ... communication flow path, 42 ... water injection flow path, 43 ... metal lattice plate (metal member), 44 ... porous block, 45 ... water absorbing member, 46 ... water supply pipe, 47 ... water supply tank, 48 ... on-off valve
Claims (11)
所定の設置面に設置された密閉容器と、
前記密閉容器内に収納され、水を含んだ多孔質体と、
を備え、前記多孔質体は、上下方向に多層に設置された炉心溶融物保持装置。 A core melt holding device that is installed below the nuclear pressure vessel in the containment vessel that houses the nuclear pressure vessel that houses the core and holds the core melt that occurs when the core melts in the event of an accident. hand,
A closed container installed on a predetermined installation surface and
A porous body that is stored in the closed container and contains water,
The porous body is a core melt holding device installed in multiple layers in the vertical direction.
前記炉心を収容する原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器内で前記原子炉圧力容器の下方に設置され、事故時に前記炉心が溶融した場合に生じる炉心溶融物を保持する炉心溶融物保持装置と、
を有する原子力施設であって、
前記炉心溶融物保持装置は、
所定の設置面に設置された密閉容器と、
前記密閉容器内に収納され、水を含んだ多孔質体と、
を備え、前記多孔質体は、上下方向に多層に設置された原子力施設。 With the core
Reactor pressure vessel containing the core and
A core melt holding device installed below the reactor pressure vessel in the reactor pressure vessel and holding a core melt generated when the core melts in the event of an accident.
It is a nuclear facility that has
The core melt holding device is
A closed container installed on a predetermined installation surface and
A porous body that is stored in the closed container and contains water,
The porous body is a nuclear facility installed in multiple layers in the vertical direction.
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