JP2000504119A

JP2000504119A - 原子炉容器用間隙構造物

Info

Publication number: JP2000504119A
Application number: JP10-515517A
Authority: JP
Inventors: イルスンファン; クネユルスー; クァンジンジョン; サンデクパク; ドンチョルリン
Original assignee: イルスンファン; クネユルスー; クァンジンジョン; サンデクパク; ドンチョルリン
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2016-09-25

Abstract

(57)【要約】水冷型原子炉で使用される間隙形成構造(3)は、間隙構造内の冷却効果によって炉心(1)溶融事故における原子炉容器の下部ヘッド(2)の過熱及び構造破壊を防ぎ、蓄積された炉心溶融堆積物(1)の保持を促すために発明されたものである。単一層あるいは多層の間隙構造(3)は、容器内において計器／制御ガイド管に固定したり、構造物に接続あるいは固定することにより原子炉容器の下部ヘッド(2)の内部あるいは外部のいずれかに設置できる。間隙構造(3)内部における水冷能力は、過熱及びその後の破損から原子炉容器の下部ヘッド(2)を保護する。このように、原子炉容器の下部ヘッド(2)の構造破壊を防いで重大な事故の発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】原子炉容器用間隙構造物技術分野本発明は、炉心の溶融事故による破断から原子炉容器の下部ヘッドを保護するための間隙形成及び維持構造物に関するものである。背景技術本発明は、原子炉において炉心溶融事故が発生した場合、蓄積された炉心溶融堆積物による下端のヘッド壁部の過熱及び終極的な破損を防止するため冷却可能な幾何形状が維持される間隙形成構造物を原子炉容器の下部ヘッドに導入することに関するものである。ここに、下部ヘッドを成す凹放物線形または円筒形容器は原子炉流体境界と呼ばれるものである。前記のような重大事故が発生すれば、原子炉容器内部の炉心材は過熱によって溶融され、容器の下部ヘッドに向かって移動するだろう。このような場合、容器の下部ヘッドと溶融炉心材との直接接触は深刻な温度上昇を招き、金属原子炉容器の下部ヘッドを変形、破断させ、結果的に相当量の放射能物質が外部に漏出するだろう。本発明の構造物は、溶融炉心材が容器の内表面と直接接触できない工学的間隙を形成して、原子炉容器の下部ヘッドの急速な加熱を防止し、間隙内部における安全な水冷却効果により重大事故を防止し、原子炉容器の下部ヘッドの破損を防止するものである。従来の水冷式原子炉は、深刻な溶融事故を防止するための問隙構造物を備えていない。従って、深刻な事故が発生し、炉心溶融物質が下方に移動して容器の下部ヘッドに蓄積された場合、事故の程度にもよるが堆積物の十分な冷却のために極めて小さく不規則な最小限の間隙が自然的に形成されるだろう。炉心溶融を含む重大事故とみなされている１９７９年のスリーマイルアイルランドユニット−２（TMI−２）の事故において、溶融炉心堆積物と容器の下部ヘッドとの直接接触は、その炉心堆積物の溶融温度近くにまで容器内部の壁部を過熱した。しかし、未だ説明されていない何等かのメカニズムによって容器は冷却され、容器破損は回避された。この急速冷却を説明するために、限定された水冷却が溶融炉心堆積物と下部ヘッドの内表面との間に形成された間隙内で達成されたが、その不均一で不規則な構造が熱点生成を導いたと推定される。TMI−２事故の場合、下部へ移動した１９トンの炉心堆積物の量が炉心材の１／５以下であったと言う事実にもかかわらず、原子炉容器の下部ヘッドの破損を防ぐ上で残された余地は十分でなかった。従って、もし重大事故が相当な程度の炉心溶融と共に発生した場合、原子炉容器の下部ヘッドの冷却は自然的冷却メカニズムだけでは不適当であり、原子炉容器の破断に引き続いて溶融炉心堆積物が放出される可能性がある。結果的に、大量の高温物質が容器の外に放出されることにより格納容器建物の構造物との化学的及び熱的反応が更に引き起こされるだろう。これに伴う温度と圧力の上昇により格納容器の完全性が脅かされてさらなる重大な事故に発展するだろう。米国M.I.T.のM.J.Driscoll及びF.L.Bowmanにより提案された原子炉外部炉心キャッチャ（ex-vessel キャッチャ）が米国特許４、１１３、５６０号に記載されている。この原子炉外部炉心キャッチャにおいて、溶融炉心堆積物は原子炉外部炉心構造物（黒鉛、砂等）と共に凝固する。原子炉外部炉心キャッチャは、その内部に溶融炉心堆積物を孤立させることにより格納容器構造物とのさらなる反応を遮断することができる。これは、溶融炉心堆積物と格納容器底のコンクリートとの反応による熱及び気体の生成を未然に防止し、溶融炉心堆積物が底コンクリートを通過して大量の放射能を流出させることを防止する。しかしながら、前途の手段は原子炉容器の破断と多くの熱及び放射能が格納容器建物の内部に放出された後にのみ実施されるように設計されているので、格納容器建物の冷却及び保護のための諸般安全装置が必要である。また、液体金属冷却増殖炉の場合には、原子炉下端−炉心キャッチャが使用されている。しかし、Fermi-Iの場合、炉心溶融事故は不適当な設計と冷却材流路を遮断する構造とにより誘発された。さらに、Fermi-I及びスーパーフェニックス(SU PERPHENIX)の水平式下端−炉心キャッチャ設計は、プレート下部での沸騰と気泡停滞現象とにより冷却機能が低下するので水冷式原子炉にとっては効果的でない。下部ヘッドを冷却する能力に関して、原子炉外部炉心冷却が提案されている（１９９４年１１月、DOE/ID-10460においてT.G.Theofanos,C.Liu,S.Addition ,S.Angelini,O.Kymaelaeinen及びT.Samassiらによる”内部炉心冷却能力及び炉心−溶解の維持”）。運転中のあるいは設計下にある限られた数の発電所で実行可能であると考慮される場合、前記方法は大容量の原子炉空洞部に水を注入するために相当な量の水資源を必要し、また時間も長くかかると言う短所がある。さらに、過剰な水の注入や時期尚早に容器を水没させることは、脆性化された容器ベルトライン地域を放熱による熱的衝撃の危険に曝すことになるだろう。発明の開示本発明の第１の目的は、原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物を提供することである。この構造物は，原子炉の炉心溶融事故の際、炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物を収容及び保持するために原子炉容器の下部ヘッド近くで炉心組み立て体の下側に配置される凹容器；および、原子炉の炉心溶融事故の際、凹容器と原子炉容器の下部ヘッドとの間に間隙が形成、維持され、原子炉容器内を循環する冷却材が間隙内を循環できるようにすることによって、溶融炉心堆積物が原子炉容器の下部ヘッドと直接接触することを防止し、凹容器によって溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、溶融炉心堆積物から熱を除去することによって原子炉容器の下部ヘッドの構造が完璧に維持されるように原子炉容器の下部ヘッドに対して凹容器を離隔させ、離隔された状態で維持するための手段を含む。本発明の第２の目的は、原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物を提供することである。この構造物は、原子炉の炉心溶融事故の際、炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物を収容及び保持するために原子炉容器の下部ヘッド近くで炉心組み立て体の下側に配置される凹容器；原子炉の炉心溶融事故の際、原子炉容器の下部ヘッドに対して凹容器を離隔させ、離隔された状態で維持するために凹容器に固定された多数の支持ビーム；正常運転中及び原子炉の炉心溶融事故の際、原子炉容器の下部ヘッドに対して離隔された状態で凹容器の変形と振動を制限するために凹容器に固定された多数の構造補強材；および原子炉の炉心溶融事故の際、凹容器の構造形態を維持するために凹容器に固定された多数の変形制限足部を含み、それによって、多数の支持ビームと多数の変形制限足部は、凹容器と原子炉容器の下部ヘッドとの間に間隙を提供、維持させ、原子炉の炉心溶融事故の際、原子炉容器内を循環する冷却材が間隙内を循環できるようにすることによって、溶融炉心堆積物が原子炉容器の下部ヘッドと直接接触することを防止し、溶融炉心堆積物から熱を除去し、凹容器に溶融炉心堆積物を収容する間、原子炉容器の下部ヘッド部の構造を完壁に維持させる。本発明の第３の目的は、外側表面を有する原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物を提供することである。この構造物は、原子炉容器の下部ヘッドの外側表面の下側で前記外側表面から離隔されるように配置される凹容器；原子炉の炉心溶融事故の際、凹容器と原子炉容器の下部ヘッドの外側表面との間に間隙が形成、維持されるように原子炉容器の下部ヘッドの外側表面に対して凹容器を離隔させ、離隔された状態で維持するための手段；および原子炉の炉心溶融事故の際、間隙に冷却材を供給し、炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物によって加熱された原子炉容器の下部ヘッドからの熱の除去を可能にし、それによって原子炉容器に溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、原子炉容器の下部ヘッドの構造を完壁に維持させる冷却材供給手段を含む。本発明は、原子炉容器が溶融しないように原子炉容器の底部近くに冷却可能な幾何形状を維持するのに十分な間隙を提供する構造物を併合するように設計される。また、本発明は自然循環ルートは言うまでもなく、既存の工学安全特性に関連して受動方式により機能するすべての水冷式原子炉に適用可能である。図面の簡単な説明本発明の前途した長所およびさらなる長所を、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本発明に基づく間隙構造物を有する加圧水型原子炉（PWR）容器を示す断面図である。図２は、本発明に基づく間隙構造物を有する水路式加圧水型原子炉（VVER型）容器を示す断面図である。図３は、本発明に基づく間隙構造物を有する沸騰水型原子炉（BWR）容器を示す断面図である。図４は、本発明に基づく間隙構造物を有する加圧重水型原子炉（CANDU型）容器を示す断面図である。図５は、本発明に基づく原子炉容器の下部ヘッドに配置した多層間隙構造物の内部を示す断面図である。図６は、本発明に基づく原子炉容器の下部ヘッドの内部の間隙構造支持部材の例を示す断面図である。図７は、本発明に基づく原子炉容器の下部ヘッドの外部に配置した間隙構造物を示す断面図である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、間隙構造物を備えていない原子炉における重大事故の進行を示す断面図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本発明の間隙構造物を備えた原子炉における重大事故の阻止状態を示す断面図である。図１０（Ａ）は、加圧水型原子炉（PWR）に適用可能な本発明の間隙構造物の上面図である。図１０（Ｂ）は、水路式加圧水型原子炉（VVER型）に適用可能な本発明の間隙構造物の断面図である。図１０（Ｃ）は、沸騰水型原子炉（BWR）に適用可能な本発明の間隙構造物の平面図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）は、それぞれ加圧重水型原子炉（CANDU型）に適用可能な本発明の間隙構造物の上面図、断面図および平面図である。発明の実施の形態以下、本発明の望ましい実施の形態を図面に基づき詳しく説明する。図１乃至図４に示すように、中央部の炉心(1)は冷却材が流動して核反応熱を除去する核燃料領域である。事故が発生して冷却能力が減少すれば、炉心及びそれに隣接する構造物が溶融して下部ヘッドに蓄積する。この場合、間隙構造物(3)は、溶融した炉心が下部へッド(2)の内表面と直接接触することを防止する。また、計測／制御ノズルが原子炉容器の下部ヘッド(2)を貫通して容器の内表面に熔接される。本発明の間隙構造物(3)は、原子炉容器の底部から適当な間隙( 5)または距離をおいて炉心支持構造物の底部に設置され、炉心溶融事故の際に冷却可能な幾何形状を維持しながら溶融炉心の荷重を支持するために充分な強度及び耐熱性を備えている。沸騰熱伝達及び構造的挙動を考慮した最小限の間隙寸法は約２ｃｍに決定される。また、間隙構造物(3)は、放物線または凹形状であり、垂直流路孔(6)を備えている。間隙構造物(3)は、溶融炉心が間隙内に流れないように原子炉容器の下部ヘッド(2)全体を覆うことが望ましい。本発明の間隙構造物(3)による下部プレナム（plenum）内での冷却材流動分布の変化は、軽水型原子炉(LWRs)の正常運転時において最小でければならない。図６は、本発明の間隙構造物(3)が容器の下部ヘッド内で下部炉心構造物あるいは計測/制御貫通構造物(4)に熔接(11)されたり、固定されている状態を示している。過度な荷重により誘発される変形に耐えるように、間隙構造物(3)に追加支持構造物を設けても良い。前記手段は、原子炉の炉心溶融事故の際、凹容器と原子炉容器の下部ヘッドとの間に間隙が形成され維持されるように、原子炉容器の下部ヘッドに対して凹容器を空間的に離隔させ、離隔された状態で維持するために使用される。これらの手段は、原子炉容器内を循環する冷却材が間隙内を循環できるようにすることによって、溶融炉心堆積物が原子炉容器の下部ヘッドに直接接触することを防止するとともに溶融炉心堆積物からの熱を除去する。そのような冷却材の循環は、凹容器による溶融炉心堆積物の収容及び保持の間、原子炉容器の下部ヘッドの構造維持を保障する。原子炉容器の下部ヘッドに対して凹容器を離隔させ、離隔された状態で維持するための前記手段の例は、支持ビーム(10A)、凹容器に固定された変形−制限足部(9)、及び構造補強材(10B)を含む。高熱により炉心材が溶融して原子炉容器の下部プレナム（図９）に蓄積すると、本発明の間隙構造物(3)は、溶融炉心材と容器との直接接触を避けるように溶融炉心材を捕獲する。容器と堆積物との間の間隙(5)内を循環する水冷却材によって移動した炉心材から熱が除去される。図１乃至図４に示すように、間隙構造物(3)の各々は単一層として描かれているが、図５に示すように多層の間隙構造物を使用しても良い。この場合、間隙を形成及び維持する構造物の凹容器は、第１凹容器(3A)及び第２凹容器(3B) を含む。第１凹容器(3A)は、第１間隙(3AA)を形成するために原子炉容器の下部ヘッドから離隔され、第２凹容器(3B)は第２間隙(3BB)を形成するために第１凹容器(3A)から離隔されている。尚、第２凹容器(3B)の直径ｄ１は、第１凹容器(3 A)の直径ｄ２より小さく、容器間の間隙(3BB)及び第１凹容器と原子炉容器の下部ヘッドとの間の間隙(3AA)は個々に均一に離隔されることが好ましい。第１容器が原子炉容器の下部ヘッド近くにあり、上部容器が連続的により小さい直径を有するように原子炉容器内に複数の凹容器を配置しても良い。図５において、第１凹容器(3A)及び第２凹容器(3B)は、計器／制御貫通構造物(4)を収容するガイドスリーブ(7)に固定される(図示せず)。各間隙構造物(3 )に設けられた流路孔(6)は、正常運転時、下部プレナム内で間隙水（gap water ）とバルク水（bulkwater）との間の温度差を減らすために導入されている。流路孔の長さ対直径の比は、溶融炉心堆積物が通過できないように決定される。移動した溶融炉心は、計器／制御貫通構造部(4)に熱的な衝撃を与え、炉心状態の追加診断を難しくするだろう。図６は、計器／制御貫通構造物を保護するために冷却効果を有する垂直間隙(8)を形成するように間隙構造物から上に伸びているガイドスリーブ構造(7)を示す。本発明の間隙構造物(3)は、熱的衝撃荷重及び機械的衝撃荷重に対して耐久性を有する材料で作成されるべきである。例えば、セラミック及び／または複合材料を併合可能な耐腐食性金属がそのような耐久性材料として期待される。冷却能力を向上させるために、間隙構造物(3)に冷却フィンを設けても良い。図１乃至図４には容器内間隙構造物が示されているが、図７は容器の下部ヘッド(2)の外側に設置された容器外間隙構造物(3)を示す。この場合、所定の冷却材が制御バルブ(16)及び冷却材供給管(17)を介して事故時に冷却材貯蔵槽(15) から供給される。容器内間隙構造物及び容器外間隙構造物は、容器検査及び維持管理の妨げにならないように設置されるだろう。必要に応じて、原子炉容器自体においてと同じ方式で複数の容器外間隙構造物を配置することができる（図示せず）。原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える原子炉容器に使用される外部問隙形成及び維持構造物は、原子炉容器の下部ヘッドの外側表面の下側外部に設置され、その外側表面から離隔されている凹容器を含み、それにより原子炉容器の下部ヘッドの外側表面と凹容器との間に間隙を形成する。冷却材供給手段は、原子炉の炉心溶融事故の際、間隙に冷却材を供給し、炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物によって加熱された原子炉容器の下部ヘッドから熱を除去し、それにより原子炉容器によって溶融炉心堆積物が収容及び維持されている間、原子炉容器の下部ヘッドの構造を維持する。冷却材供給手段は、間隙内部へ流れる冷却材の流量を制御するための制御バルブを含むことが望ましい。また、冷却材が間隙内を流動して熱の除去が促進されるように冷却フィンを原子炉容器の下部ヘッドに設けても良い。図８は間隙構造物を備えていない原子炉の重大事故の進行を示し、図９は本発明による間隙構造物を備えた原子炉で重大事故が発生した場合の阻止状態を示す。図８及び図９において、番号(12)、(13)および(14)は、それぞれ冷却水(1 2)、溶融炉心堆積物(13)及び破損した容器の下部へッド(14)を示している。図１０（Ａ）は、加圧水型原子炉（PWR）に適用可能な間隙構造物の上面図、図１０（Ｂ）は、水路式加圧水型原子炉（VVER型）に適用可能な間隙構造物の断面図、図１０（Ｃ）は、沸騰水型原子炉（BWR）に適用可能な間隙構造物の平面図である。図１０（Ｃ）には３次元ディスプレー効果を向上させるために格子線が描かれている。また、この図には計器／制御貫通部のためのガイドスリーブ構造(7) が示されている。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）は、それぞれ加圧重水型原子炉（CANDU型）に適用可能な本発明の間隙構造物の上面図、断面図および平面図である。図１１（Ｃ）には３次元ディスプレー効果を向上させるために格子線が描かれている。また、この図には計器／制御貫通部のためのガイドスリーブ構造(7)が示されている。次世代原子炉の設計には重大事故に対する防御設備を兼ね備えることが必要とされる。軽水型原子炉の場合、この目的のために提案された設計は次の２つの特徴を含んでいる。すなわち、原子炉空洞部氾濫方法及び改良型の格納容器冷却方法である。重大事故に備えたこれらの方法は大型で高価な施設を必要とするが、本発明の間隙構造物は比較的に簡単な構造の装置で容器保護を提供できるとともに、受動的方式に主として機能できる。上記のように、本発明の間隙構造を詳細に説明したが、本技術分野に従事する者は必要に応じて本発明に種々の変更を採用するだろう。したがって、本発明の請求範囲はそれらの変更をも含むように解釈されるべきである。

【手続補正書】【提出日】１９９９年５月１０日（１９９９．５．１０）【補正内容】（１）請求の範囲を別紙のとおり補正する。（２）明細書の「発明の開示」の欄を別紙のとおり補正する。請求の範囲１．原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、前記原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える水冷式原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物において、前記構造物は以下の構成を含む：原子炉の炉心溶融事故の際、前記炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物を収容及び保持するために前記原子炉容器の下部ヘッド近くで前記炉心組み立て体の下側に配置される凹容器；および、原子炉の炉心溶融事故の際、前記凹容器と前記原子炉容器の下部ヘッドとの間に間隙が形成、維持され、前記原子炉容器内を循環する冷却材が前記間隙内を循環できるようにすることによって、前記溶融炉心堆積物が前記原子炉容器の下部ヘッドと直接接触することを防止し、前記凹容器によって前記溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、前記溶融炉心堆積物から熱を除去することによって前記原子炉容器の下部ヘッドの構造が完璧に維持されるように前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための手段。２．前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための前記手段は、前記凹容器に固定された多数の支持ビームを含むことを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。３．前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための前記手段は、前記凹容器に固定された多数の変形制限足部(d eformation limiting feet)を含むことを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。４．前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための前記手段は、前記凹容器に固定された多数の支持ビーム及び前記凹容器に固定された多数の変形制限足部(deformation limiting feet) を含むことを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。５．前記凹容器は、内部に形成される多数の流路孔（flow hole）を有し、使用中に前記冷却材が前記流路孔の各々の流路孔を介して流れることができ、それにより正常運転中に前記原子炉容器内を循環する冷却材と前記間隙内を循環する冷却材が均等な温度に維持されることを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。６．前記凹容器は、計器及び制御構造物を通過させるための多数のガイドスリーブ構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。７．前記凹容器は、第１凹容器と第２凹容器とを含み、前記第１凹容器は第１間隙を形成するために前記原子炉容器の下部ヘッドから離隔され、前記第２凹容器は第２間隙を形成するために前記第１凹容器から離隔されることを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。８．原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、前記原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える水冷式原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物において、前記構造物は以下の構成を含む：原子炉の炉心溶融事故の際、前記炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物を収容及び保持するために前記原子炉容器の下部ヘッド近くで前記炉心組み立て体の下側に配置される凹容器；原子炉の炉心溶融事故の際、前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するために前記凹容器に固定された多数の支持ビーム；原子炉の炉心溶融事故の際、前記凹容器の構造形態を維持するために前記凹容器に固定された多数の変形制限足部；それによって、前記多数の支持ビームと前記多数の変形制限足部は、前記凹容器と前記原子炉容器の下部ヘッド部との間に間隙を提供、維持させ、原子炉の炉心溶融事故の際、原子炉容器内を循環する前記冷却材が前記間隙内を循環できるようにすることによって、前記溶融炉心堆積物が前記原子炉容器の下部ヘッドと直接接触することを防止し、前記溶融炉心堆積物から熱を除去し、前記凹容器に前記溶融炉心堆積物を収容する間、前記原子炉容器の下部ヘッド部の構造を完壁に維持させる。９．前記凹容器は、内部に形成される多数の流路孔（flow hole）を有し、使用中に前記冷却材が前記流路孔の各々の流路孔を介して流れることができ、それにより正常運転中に前記原子炉容器内を循環する冷却材と前記間隙内を循環する冷却材が均等な温度に維持されることを特徴とする請求項８に記載の間隙形成及び維持構造物。１０．前記凹容器は、計器及び制御構造物を通過させるための多数のガイドスリーブ構造を含むことを特徴とする請求項８に記載の間隙形成及び維持構造物。１１．前記凹容器は、第１凹容器と第２凹容器とを含み、前記第１凹容器は第１間隙を形成するために前記原子炉容器の下部ヘッドから離隔され、前記第２凹容器は第２間隙を形成するために前記第１凹容器から離隔されることを特徴とする請求項８に記載の間隙形成及び維持構造物。１２．前記第２凹容器は、前記第１凹容器の直径より小さい直径を有し、それにより前記第１凹容器と前記第２凹容器との間に均一な第２間隙を形成することを特徴とする請求項１１に記載の間隙形成及び維持構造物。１３．外側表面を有する原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、前記原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える水冷式原子炉容器に使用される間隙形成及び冷却構造物において、前記構造物は以下の構成を含む：前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面の下側で前記外側表面から離隔されるように配置される凹容器；原子炉の炉心溶融事故の際、前記凹容器と前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面との間に間隙が形成、維持されるように前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面に対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための手段；および原子炉の炉心溶融事故の際、前記間隙に冷却材を供給し、前記炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物によって加熱された前記原子炉容器の下部ヘッドからの熱の除去を可能にし、それによって前記原子炉容器に前記溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、前記原子炉容器の下部ヘッドの構造を完壁に維持させる冷却材供給手段。１４．前記冷却材供給手段は、前記間隙内部へ流れる冷却材の流量を制御するための制御バルブを含むことを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び冷却構造物。１５．前記凹容器は、第１凹容器と第２凹容器とを含み、前記第１凹容器は第１間隙を形成するために前記原子炉容器の下部ヘッドの外側表面から離隔され、前記第２凹容器は第２間隙を形成するために前記第１凹容器から離隔され；前記第２間隙に冷却材を供給する第２冷却材供給手段が設けられ、前記第２冷却材供給手段は、原子炉の炉心溶融事故の際、前記炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物によって加熱された前記第１凹容器からの熱の除去を可能にし、それによって前記原子炉容器に前記溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、前記原子炉容器の下郊ヘッドの構造を完壁に維持させることを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び冷却構造物。１６．前記冷却材供給手段は、前記原子力発電所の消火水供給システムを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び冷却構造物。１７．前記冷却材供給手段は、前記冷却材を再循環させるポンプを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び冷却構造物。１８．前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面に対し、前記凹容器を隔離させ、離隔させた状態で維持させるための前記手段は、原子炉空洞壁部に付着された地震支持ビームに固定された支持構造物を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び冷却構造物。１９．前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面に対し、前記凹容器を隔離させ、離隔させた状態で維持させるための前記手段は、前記凹容器内荒の前記冷却材が前記原子炉容器の下部ヘッドの外側表面の全体を濡らすことを助長する前記凹容器及び原子炉容器の熱的孤立により形成された冷却経路を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び冷却構造物。２０．前記凹容器は、普通ノズルが前記原子炉容器の下部ヘッドから放出できないようにするラッチ(latch)機構を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び冷却構造物。２１．前記第１凹容器は前記原子炉容器の下部ヘッドに隣接した前記炉心組み立て体の下側内部に設置され、前記第２凹容器は前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面から離隔されたことを特徴とする請求項１５に記載の間隙形成及び冷却構造物。発明の開示本発明の第１の目的は、原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える水冷式原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物を提供することである。この構造物は，原子炉の炉心溶融事故の際、炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物を収容及び保持するために原子炉容器の下部ヘッド近くで炉心組み立て体の下側に配置される凹容器；および、原子炉の炉心溶融事故の際、凹容器と原子炉容器の下部ヘッドとの間に間隙が形成、維持され、原子炉容器内を循環する冷却材が間隙内を循環できるようにすることによって、溶融炉心堆積物が原子炉容器の下部ヘッドと直接接触することを防止し、凹容器によって溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、溶融炉心堆積物から熱を除去することによって原子炉容器の下部ヘッドの構造が完璧に維持されるように原子炉容器の下部ヘッドに対して凹容器を離隔させ、離隔された状態で維持するための手段を含む。本発明の第２の目的は、原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える水冷式原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物を提供することである。この構造物は、原子炉の炉心溶融事故の際、炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物を収容及び保持するために原子炉容器の下部ヘッド近くで炉心組み立て体の下側に配置される凹容器；原子炉の炉心溶融事故の際、原子炉容器の下部ヘッドに対して凹容器を離隔させ、離隔された状態で維持するために凹容器に固定された多数の支持ビーム；および原子炉の炉心溶融事故の際、凹容器の構造形態を維持するために凹容器に固定された多数の変形制限足部を含み、それによって、多数の支持ビームと多数の変形制限足部は、凹容器と原子炉容器の下部ヘッドとの間に間隙を提供、維持させ、原子炉の炉心溶融事故の際、原子炉容器内を循環する冷却材が間隙内を循環できるようにすることによって、溶融炉心堆積物が原子炉容器の下部ヘッドと直接接触することを防止し、溶融炉心堆積物から熱を除去し、凹容器に溶融炉心堆積物を収容する間、原子炉容器の下部ヘッド部の構造を完壁に維持させる。本発明の第３の目的は、外側表面を有する原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える水冷式原子炉容器に使用される間隙形成及び冷却構造物を提供することである。この構造物は、原子炉容器の下部ヘッドの外側表面の下側で前記外側表面から離隔されるように配置される凹容器；原子炉の炉心溶融事故の際、凹容器と原子炉容器の下部ヘッドの外側表面との間に間隙が形成、維持されるように原子炉容器の下部ヘッドの外側表面に対して凹容器を離隔させ、離隔された状態で維持するための手段；および原子炉の炉心溶融事故の際、間隙に冷却材を供給し、炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物によって加熱された原子炉容器の下部ヘッドからの熱の除去を可能にし、それによって原子炉容器に溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、原子炉容器の下部ヘッドの構造を完壁に維持させる冷却材供給手段を含む。本発明は、原子炉容器が溶融しないように原子炉容器の底部近くに冷却可能な幾何形状を維持するのに十分な問隙を提供する構造物を併合するように設計される。また、本発明は自然循環ルートは言うまでもなく、既存の工学安全特性に関連して受動方式により機能するすべての水冷式原子炉に適用可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (71)出願人ジョンクァンジン大韓民国ソウル138―240 ソンパ―クシンチュン―ドンジャン―ミアパート２―1205 (71)出願人パクサンデク大韓民国デジョン305―390 ユースン― クジョンミン―ドンサムスンプーレンアパート 108―1205 (71)出願人リンドンチョル大韓民国デジョン302―161 スウ―クドマ―１―ドン 142―３ (72)発明者ファンイルスン大韓民国ソウル151―050 クァンナク― クボンチュン―ドンソウルナショナルユニバーシティアパートＫａ― 106 (72)発明者スークネユル大韓民国ソウル135―110 カンナム―クアブクジュン―ドンハンヤンアパート 10―1003 (72)発明者ジョンクァンジン大韓民国ソウル138―240 ソンパ―クシンチュン―ドンジャン―ミアパート２―1205 (72)発明者パクサンデク大韓民国デジョン305―390 ユースン― クジョンミン―ドンサムスンプーレンアパート 108―1205 (72)発明者リンドンチョル大韓民国デジョン302―161 スウ―クドマ―１―ドン 142―３【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】１．原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、前記原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物において、前記構造物は以下の構成を含む：原子炉の炉心溶融事故の際、前記炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物を収容及び保持するために前記原子炉容器の下部ヘッド近くで前記炉心組み立て体の下側に配置される凹容器；および、原子炉の炉心溶融事故の際、前記凹容器と前記原子炉容器の下部ヘッドとの間に間隙が形成、維持され、前記原子炉容器内を循環する冷却材が前記間隙内を循環できるようにすることによって、前記溶融炉心堆積物が前記原子炉容器の下部ヘッドと直接接触することを防止し、前記凹容器によって前記溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、前記溶融炉心堆積物から熱を除去することによって前記原子炉容器の下部ヘッドの構造が完璧に維持されるように前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための手段。２．前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための前記手段は、前記凹容器に固定された多数の支持ビームを含むことを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。３．前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための前記手段は、前記凹容器に固定された多数の変形制限足部(d eformation limiting feet)を含むことを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。４．前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための前記手段は、前記凹容器に固定された多数の支持ビームと多数の構造補強材及び前記凹容器に固定された多数の変形制限足部(deformation limitin g feet)を含むことを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。５．前記凹容器は、内部に形成される多数の流路孔(fow hole)を有し、使用中に前記冷却材が前記流路孔の各々の流路孔を介して流れることができ、それにより正常運転中に前記原子炉容器内を循環する冷却材と前記間隙内を循環する冷却材が均等な温度に維持されることを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。６．前記凹容器は、訃器及び制御構造物を通過させるための多数のガイドスリーブ構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。７．前記凹容器は、第１凹容器と第２凹容器とを含み、前記第１凹容器は第１間隙を形成するために前記原子炉容器の下部ヘッドから離隔され、前記第２凹容器は第２間隙を形成するために前記第１凹容器から離隔されることを特徴とする請求項１に記載の間隙形成及び維持構造物。８．原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、前記原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物において、前記構造物は以下の構成を含む：原子炉の炉心溶融事故の際、前記炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物を収容及び保持するために前記原子炉容器の下部ヘッド近くで前記炉心組み立て体の下側に配置される凹容器；原子炉の炉心溶融事故の際、前記原子炉容器の下部ヘッドに対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するために前記凹容器に固定された多数の支持ビーム；正常運転中及び原子炉の炉心溶融事故の際、前記原子炉容器の下部ヘッドに対して離隔された状態で前記凹容器の変形と振動を制限するために前記凹容器に固定された多数の構造補強材；原子炉の炉心溶融事故の際、前記凹容器の構造形態を維持するために前記凹容器に固定された多数の変形制限足部；それによって、前記多数の支持ビームと前記多数の変形制限足部は、前記凹容器と前記原子炉容器の下部ヘッド部との間に間隙を提供、維持させ、原子炉の炉心溶融事故の際、原子炉容器内を循環する前記冷却材が前記間隙内を循環できるようにすることによって、前記溶融炉心堆積物が前記原子炉容器の下部ヘッドと直接接触することを防止し、前記溶融炉心堆積物から熱を除去し、前記凹容器に前記溶融炉心堆積物を収容する間、前記原子炉容器の下部ヘッド部の構造を完壁に維持させる。９．前記凹容器は、内部に形成される多数の流路孔(fow hole)を有し、使用中に前記冷却材が前記流路孔の各々の流路孔を介して流れることができ、それにより正常運転中に前記原子炉容器内を循環する冷却材と前記間隙内を循環する冷却材が均等な温度に維持されることを特徴とする請求項８に記載の間隙形成及び維持構造物。１０．前記凹容器は、計器及び制御構造物を通過させるための多数のガイドスリーブ構造を含むことを特徴とする請求項８に記載の間隙形成及び維持構造物。１１．前記凹容器は、第１凹容器と第２凹容器とを含み、前記第１凹容器は第１間隙を形成するために前記原子炉容器の下部ヘッドから離隔され、前記第２凹容器は第２問隙を形成するために前記第１凹容器から離隔されることを特徴とする請求項８に記載の間隙形成及び維持構造物。１２．前記第２凹容器は、前記第１凹容器の直径より小さい直径を有し、それにより前記第１凹容器と前記第２凹容器との間に均一な第２間隙を形成することを特徴とする請求項１１に記載の間隙形成及び維持構造物。１３．外側表面を有する原子炉容器の下部ヘッド上に設置され、前記原子炉容器内を循環する冷却材と接触するように設置された炉心組み立て体を備える原子炉容器に使用される間隙形成及び維持構造物において、前記構造物は以下の構成を含む：前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面の下側で前記外側表面から離隔されるように配置される凹容器；原子炉の炉心溶融事故の際、前記凹容器と前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面との間に間隙が形成、維持されるように前記原子炉容器の下部ヘッドの前記外側表面に対して前記凹容器を離隔させ、離隔された状態を維持するための手段；および原子炉の炉心溶融事故の際、前記間隙に冷却材を供給し、前記炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物によって加熱された前記原子炉容器の下部ヘッドからの熱の除去を可能にし、それによって前記原子炉容器に前記溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、前記原子炉容器の下部ヘッドの構造を完壁に維持させる冷却材供給手段。１４．前記冷却材供給手段は、前記間隙内部へ流れる冷却材の流量を制御するための制御バルブを含むことを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び維持構造物。１５．前記凹容器は、第１凹容器と第２凹容器とを含み、前記第１凹容器は第１間隙を形成するために前記原子炉容器の下部ヘッドの外側表面から離隔され、前記第２凹容器は第２間隙を形成するために前記第１凹容器から離隔され；前記２間隙に冷却材を供給する第２冷却材供給手段が設けられ、前記第２冷却材供給手段は、原子炉の炉心溶融事故の際、前記炉心組み立て体からの溶融炉心堆積物によって加熱された前記第１凹容器からの熱の除去を可能にし、それによって前記原子炉容器に前記溶融炉心堆積物が収容及び維持される間、前記原子炉容器の下部ヘッドの構造を完壁に維持させることを特徴とする請求項１３に記載の間隙形成及び維持構造物。