JP2001513896A - 原子力プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 軽水型原子炉を備えた原子力プラントは上側空間２と下側空間３とを有する格納容器１を具備している。該下側空間３は分離部材４によって該上側空間から分離され、かつ冷却媒体１６を収納するように配置されている。さらに本プラントは原子炉炉心１０を収納し、かつ該上側空間２内に設けられた原子炉容器９とを具備している。該分離部材４は部分７を有し、該部分は前記下側空間３と対面している該部分７の表面が該冷却媒体１６と接触するような位置に置かれるように配置されている。前記原子炉容器は該部分より上に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 原子力プラント 発明の背景と従来技術 本発明は、上側空間と、分離部材によって該上側空間から分離され、かつ冷却 媒体を収納するように配置された下側空間とを有する格納容器と、原子炉炉心を 収納し、かつ該上側空間内に設けられた原子炉容器とを具備した、軽水型原子炉 を備えた原子力プラントに関するものである。 そのような原子力プラントは既知のものであり、これらは良好に機能すること が実証されている。しかしながら、もし何らかの理由で原子炉炉心が、燃料が溶 融し始め、かつ炉心の幾何学的形状が変化するような温度にまで到達すると、該 炉心はその初期位置から崩落し、原子炉容器の底部を貫通する、即ちいわゆる炉 心溶融が発生するかもしれない。この場合、炉心は格納容器の底面上に崩落する であろう。格納容器が完全であり、炉心が格納容器内に維持されている限り、多 量の放射性物質が周囲環境へ漏出するという実際の危険性はない。しかしながら 、もし炉心が溶融して格納容器を貫通すると、そのような漏出の危険性が生じる 。 この危険を防ぐために各種の対策が提案されている。そのような対策の１つは 、底面上に位置する炉心の上に冷却液体を散布することである。しかしながら、 そのような上からの冷却は、長時間の間、炉心のどのような部分であっても格納 容器を貫通するのを確実に防ぐのには不十分であることがわかっている。提案さ れている他の対策は、炉心を原子炉容器の下に設けられた水プールの中へ落下さ せることである。提案されているさらに他の対策は、二重壁の間で炉心を冷却す るための冷却媒体が循環するような、二重壁を有する格納容器の中へ炉心を落下 させることである。 発明の概要 本発明の目的は、原子炉容器の底部を貫通して崩落した炉心を、周囲環境への 放射性物質の放出の危険性をさらに減少させるようにして管理する方法を提供す ることにある。 この目的は、最初に定義した原子力プラントで、前記分離部材がある部分を有 し、該部分は前記下側空間と対面している該部分の表面が該冷却媒体と接触する ような位置に置かれるように配置されており、また前記原子炉容器が該部分より 上に設けられていることを特徴とする原子力プラントによって得られる。そのよ うな原子力プラントの設計によって、前記部分が冷却媒体の中に浸水され、炉心 溶融時の炉心が該部分の上に崩落するという特徴が得られる。これによって次の ような本質的な利点が得られる、即ち、一方で、前記部分の下面が下側空間内の 冷却媒体と接触しているという事実によって、炉心が受動的な態様で下から冷却 されるということ、他方で、炉心が格納容器の床面に到達する前に炉心が貫通す る別の障壁が設けられているということである。さらに、もし炉心がいずれにし ても前記部分を貫通しても、格納容器の完全な床面が炉心に対して有効になって いる、即ち、該炉心は冷却媒体によって覆われた広い領域上に分配される。有利 なことに、前記部分は冷却媒体がそれに沿って流れて前記部分から熱を除去する ことができるように配置された表面を有している。そのようにして、炉心溶融時 に崩落した炉心を下から効率的に冷却することができる。何故なら、冷却媒体が 前記表面に沿って流れ、自然循環によって炉心を冷却するからである。 本発明の他の実施例によると、前記分離部材は、前記部分から上向きに延在し 、かつ該部分を取り囲んだ壁部分を有し、該部分と該壁部分とが前記分離部材の キャビティーを形成している。そのような場合、炉心溶融時の炉心は限定された 空間内に位置することになり、前記壁部分は下側空間内の冷却媒体によって外側 から冷却されるようにもまたできる。さらに、溶融炉心が前記部分に到達する前 に、キャビティー（空洞）を水によって満たすことが可能であり、冷却がさらに 改善される。 本発明の他の実施例によると、前記下側空間内の冷却媒体と前記キャビティー との間で延在し、かつ該冷却媒体を該キャビティーへ供給することを可能にする ための、開放可能な連結部が設けられている。そのような場合、炉心を前記部分 を介して下から冷却するだけでなく、冷却媒体を炉心上へ直接供給することによ って冷却することもできる。従って、該開放可能な連結部は壁部分を貫通して延 在する配管を含み得る。そのようにして、炉心はさらに、例えば炉心上に流下す る冷却媒体によって、上からも冷却することができる。さらに、前記開放可能な 連結部は、所定温度で溶融し、かつこれによって該開放可能な連結部を開放する ように配置されたヒューズ部分を有している。そのようにして、該ヒューズ部分 によって十分な高温に到達するやいなや、付加的な冷却が行われることになる。 従って、前記ヒューズ部分は前記部分に含めることができ、冷却媒体はキャビテ ィー内へ下から流入することができる。 本発明の他の実施例によると、前記下部スペースは格納容器の下部抑制壁部に よって形成された底面を有し、前記部分が該底面からある距離をおいて設けられ 、該部分と該底面との間に少なくとも１つの本質的に垂直な支持板が延在してい る。 本発明の他の実施例によると、少なくとも１つのチャンネル（導管）が前記分 離部材を貫通して延在し、前記上側空間と下側空間とを連結しており、該チャン ネルが、前記下側空間内に、前記冷却媒体内に位置するように配置されたオリフ ィスを有している。上側空間内へ蒸気が放出されて、上側空間内の圧力が上昇す るようなことがあっても、そのようなチャンネルによって該蒸気は下側空間の中 へ導入され、冷却媒体の中で凝縮される。有利な実施例によると、前記開放可能 な連結部はキャビティー内にオリフィスを有し、これが前記チャンネルのオリフ ィスより低水準に設けられている。そのようにして、該開放可能な連結部におけ る冷却媒体の圧力は十分に高くなって、該冷却媒体が該開放可能な連結部を通っ てキャビティーの中へ流入することを許容し、従って、炉心は、炉心上の水から 発生する蒸気が下側空間内のより低温の冷却媒体によって凝縮されると同時に冷 却し得る。長時間に亘って炉心の効率的な冷却を確保するために、下側空間にお ける冷却媒体を冷却するための装置を配置し得る。 本発明の他の特徴及び利点は、以下の各種実施例の説明から明らかになるであ ろう。 図面の簡単な説明 本発明について、例示的な実施例によって、添付図面を参照しながら、より詳 細に説明する。 図１は本発明による原子力プラントの断面図である。 各種の実施例の詳細な説明 本発明は軽水型原子炉、即ち沸騰水型原子炉、ＢＷＲ、あるいは加圧水型原子 炉、ＰＷＲを有する原子炉を備えた原子力プラントを言及しており、これらは冷 却媒体及び減速剤として水を用いている。図１は原子炉プラントを概略的に示し ており、中間壁形式の分離部材４によって相互に分離された上側空間２と下側空 間３を包囲する格納容器１からなっている。前記中間壁４は周囲の実質的に平坦 な部分とその中央部に設けられたキャビティー６とを含み、該キャビティーは下 側部分７と、該下側部分７の周囲に延在し、かつこの部分７と前記周囲部分５と を連結している壁部分８とによって画成されている。 前記上側空間２には原子炉容器９が設けられ、該容器は少なくとも部分的にキ ャビティー６の中へ下向きに延在するようになっている。１０において、原子炉 容器９に収納された原子炉炉心が概略的に示されている。図示した原子力プラン トはいわゆる沸騰水型原子炉のタイプであり、格納容器１から出て、電気エネル ギーを発生させるためのタービンプラントへ延在する蒸気管１１を有している。 該タービンプラントから給水管１２が格納容器１を通って貫通し、原子炉容器９ の中へ戻っている。格納容器１より上には別の空間１３が存在し、これは異なる プール、例えば補修及び燃料交換の間に燃料棒を設け得る水を貯めたプールを収 納するために配置されている。 前記上側空間２と下側空間３との間には、多数のチャンネル１４、いわゆる吹 き落し（ｂｌｏｗ ｄｏｗｎ）管が設けられている。図１にはそのような管１４ が単に１本しか示されていないことに注意すべきである。前記格納容器１は下側 抑制壁１５を有し、該壁は下側空間３の実質的に平坦な底面を形成している。該 下側空間３は冷却媒体１６、例えば水を収納するように構成されている。さらに 、該下側空間３は、下側空間３におけるチャンネル１４のオリフィスが冷却媒体 １６の中に位置するような多量の冷却媒体１６を収納するように構成されている 。さらに、図１においては、熱交換装置１７が概略的に示されており、これは冷 却媒体１６を冷却するための外部冷却回路に連結されるように構成されている。 さらに、前記平坦な部分１５は少なくとも１つの一方向（ｏｎｅ−ｗａｙ）弁５ ’を有しており、これは下側空間３の圧力が上側空間２の圧力より高くなった場 合に、両方の空間２と３の圧力を均衡させるために連結部を開放するように構成 さ れている。 さらに、図１にはキャビティー６と下側空間３との間の配管の形をした、開放 可能な連結部１８が示されている。該開放可能な連結部１８は、炉心溶融時に自 動開放を許可する弁部材を有し得る。該開放可能な連結部１８はまた、所定レベ ルまで上昇された温度の下で溶けて、連結部１８を開放する溶融ヒューズを有し 得る。さらに、連結部１９を前記下側部分７に設けることができ、これもまた弁 部材即ち所定温度において溶融し、かつ連結部１９を開放して、冷却媒体１６が そこを通ってキャビティー１６の中へ流入するような溶融ヒューズを有し得る。 図１から分かるように、沸騰水型原子炉においては、前記開放可能な連結部１８ と１９はチャンネル１４のオリフィスより低い水準に設けられている。 前記熱交換装置１７による冷却によって、上側空間２の圧力は下側空間３の圧 力より幾分高くなっており、チャンネル１４内の水位は下側空間３の水位よりも 少し低くなっている。上側空間２内で蒸気漏洩が発生すると、該蒸気はチャンネ ル２内を通って下向きに配ばれ、冷却媒体１６の中で凝縮される。下側空間３と その中に存在する冷却媒体１６は結果的にいわゆる凝縮プールを形成する。 キャビティー６内の下側部分７は冷却媒体１６内に浸水した下側表面を有し、 該表面に沿った冷却媒体の自然流の発生を許容している。そのような流れは該表 面を例えば凸状にすることで改善し得る。該表面はまた、実質的に平坦であって 、水平面に対して幾分傾斜することができる。また冷却媒体の流れを増加させ、 従って該部分７を冷却するために、他の形をした表面も可能である。該下側部分 ７は各種タイプの材料で製作し得る。例えば、それは鋼板でできていてもよく、 その下側表面は下側空間３内の冷却媒体１６と直接接触するように位置づけられ る。従って、キャビティー６と冷却媒体１６との間に十分な熱移送が確立される 。さらに、前記下側部分７と格納容器１の下側抑制壁１５との間に、垂直な支持 板２０が設け得る。これらの支持板２０は例えば星形状に形成でき、半径方向に 延在し得る。該支持板２０の目的は、一方で下側部分７からの熱移送表面を増加 させ、他方で該下側部分７のための支持体を形成し、かつ例えばキャビティー６ 内での蒸気爆発があった時に発生し得る力を吸収することにある。前記支持板２ ０は下側部分７に沿った冷却媒体１６の流れを邪魔することがないように設計さ れ、位 置決めされている。 もし何らかの理由で原子炉炉心１０が温度上昇し、溶融し始め、従って原子炉 容器９内での位置を失い、原子炉容器９の底へ向かって崩落し、それを貫通する と、そのようにして幾何学的に変形した炉心１０は下側部分７上に位置する。該 下側部分７と壁部分８とは冷却媒体１６によって外側から冷却されるので、該部 分７は、少なくとも受動的な有利な状態にある間は、崩落した炉心１０によって 発生される熱に耐える。炉心の冷却は、冷却媒体１６を開放可能な連結部１８お よび／または開放可能な連結部１９を介して炉心へ直接供給することによって改 善される。チャンネル１４のオリフィスが連結部１８，１９より上に位置してい るので、冷却媒体１６の圧力は上側空間３内の圧力、特にキャビティー６内の圧 力を常に圧倒しており、冷却媒体１６は該連結部１８，１９を通って流入する。 さらに、炉心が溶融した時に、キャビティー６とその底部７の設計は、キャビテ ィー中に崩落した炉心から熱を該底部７を介して冷却媒体１６へ移送させ、下側 空間３の圧力が増加して上側空間２の圧力より高くなる。しかしながら、少なく とも下側空間３の圧力が上側空間２の圧力より高くなっている限りは、同時に、 冷却媒体は連結部１８，１９を介して炉心へ供給される。このようにして崩落し た炉心へ供給された冷却媒体は蒸発し、上側空間２の圧力が上昇し、チャンネル １４を通しての吹き落しが行われる。従って、状態は常時安定しておらず、崩落 した炉心によって発生するガスは両方の空間２，３の中に集められ、全体的な圧 力の減少が得られる。 もし冷却が不十分であれば、炉心はしばらくの後に溶融して下側部分７を貫通 し、下側空間３内の冷却媒体１６の中へ崩落する。図１から分かるように、下側 空間３の底面は下側部分７よりかなり広い面積を有し、従って、該炉心は該底面 上の広い領域の上へ散布される。溶融炉心が部分７を通過している間、該炉心は 分割され、このようにして冷却効果も増加する。従って、これらの要因によって 炉心は冷却媒体１６によってより効率的に冷却され、また炉心が格納容器１の下 側抑制壁１５を貫通するのを防ぐことができる。 本発明による装置によって、炉心溶融が生じた時のさらなる障壁が設けられて いる。この設計は放射性物質が格納容器１から外部環境へ漏出しないように保証 するために本質的に重要である。また本発明による装置が完全に受動的な対策に 依存していること、即ち、炉心溶融時に格納容器１の完全性を確保するための、 ポンプあるいはその他の活発に駆動される装置の機能を有していないことに注目 すべきである。 本発明は開示した実施例に限定されるものではなく、添付した請求の範囲内に おいて変更、修正し得る。例えば、前記プラントは開放可能な連結部１８，１９ のいずれか１つを有していても、これら両者を有していても、あるいは全く開放 可能な連結部を有していなくてもよいことに注目すべきである。また壁部部分８ の周囲に延在する、より多くの開放可能な連結部を設けることもできる。 開示した実施例は沸騰水型原子炉に関するものであるが、本発明に関する原理 はまたいわゆる加圧水型原子炉にも適用できることに注目すべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軽水型原子炉を備えた原子力プラントにおいて、上側空間（２）及び、分 離部材（４）によって該上側空間から分離され、かつ冷却媒体（１６）を収納す るように配置された下側空間（３）とを有する格納容器（１）と、原子炉炉心（ １０）を収納し、かつ該上側空間（２）内に設けられた原子炉容器（９）とを有 し、該分離部材（４）が部分（７）を有し、該部分は前記下側空間（３）と対面 している該部分（７）の表面が該冷却媒体（１６）と接触するような位置に置か れるように配置されており、また前記原子炉容器が該部分（７）より上に設けら れていることを特徴とする原子力プラント。 ２．前記部分（７）が表面を有し、前記冷却媒体（１６）が前記表面に沿って 流れ、前記部分（７）から熱を除去するように該表面が配置されている、請求の 範囲第１項に記載された原子力プラント。 ３．前記分離部材（４）が、前記部分（７）から上向きに延在し、かつ該部分 を取り囲む壁部分（８）を有し、該部分と該壁部分とが前記分離部材のキャビテ ィー（６）を画成している、請求の範囲第１項あるいは第２項に記載された原子 力プラント。 ４．前記下側空間（３）内の冷却媒体（１６）と前記キャビティー（６）との 間で延在し、かつ該冷却媒体（１６）を該キャビティーへ供給することを可能に するために、開放可能な連結部（１８，１９）が設けられている、請求の範囲第 ３項に記載された原子力プラント。 ５．前記開放可能な連結部（１８）が前記壁部分を貫通する配管を有する、請 求の範囲第４項に記載された原子力プラント。 ６．前記開放可能な連結部（１８，１９）が、所定温度で溶融し、かつこれに よって該開放可能な連結部を開放するように配置されたヒューズ部分を有してい る、請求の範囲第４項あるいは第５項に記載された原子力プラント。 ７．前記ヒューズ部分（１９）が前記部分（７）に含まれている、請求の範囲 第６項に記載された原子力プラント。 ８．前記開放可能な連結部が弁部材を有している、請求の範囲第４項から第６ 項までのいずれか１項に記載された原子力プラント。 ９．前記下側空間（３）が前記格納容器（１）の下部抑制壁によって形成され た底面（１５）を有し、前記部分（７）が該底面（１５）から所定距離をおいて 設けられ、該部分（７）と該底面（１５）との間に少なくとも１つの実質的に垂 直な支持板（２０）が延在している、請求の範囲第１項から第８項までのいずれ か１項に記載された原子力プラント。 10．少なくとも１つのチャンネル（１４）が前記分離部材（４，５）を貫通し て延在し、前記上側空間（２）と下側空間（３）とを連結しており、該チャンネ ル（１４）が、前記下側空間（３）内で、前記冷却媒体（１６）内に位置するよ うに配置されたオリフィスを有している、請求の範囲第１項から第９項までのい すれか１項に記載された原子力プラント。 11．前記開放可能な連結部（１８，１９）が前記キャビティー（６）内にオリ フィスを有し、該オリフィスが前記チャンネル（１４）の前記オリフィスより低 水準に設けられている、請求の範囲第４項あるいは第１０項に記載された原子力 プラント。 12．前記冷却媒体（１６）を冷却するための装置（１７）が前記下側空間（３ ）内に配置されている、請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項に記 載された原子力プラント。