JP2010223970A

JP2010223970A - 原子炉格納容器

Info

Publication number: JP2010223970A
Application number: JP2010129527A
Authority: JP
Inventors: Shizuka Hirako; 静平子
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP5358516B2

Abstract

【課題】建設工程短縮に寄与できる原子炉格納容器を提供し、これにより原子力発電所設備の経済性向上を図る。
【解決手段】一次原子炉格納容器の円筒壁外側とトップスラブ（天井）外側および圧力抑制プール下部に床にて仕切りされた機器室の内側側壁と、天井内側を表面に２０mm程度の厚さを有した鋼板と鋼板をコンクリートに定着するためのスタッドからなる鋼板コンクリート構造とする。ＥＳＢＷＲにおいて、原子炉格納容器建設工期の短縮を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉格納容器に係り、特に沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器，ドライウェル，圧力抑制プールを収納するウェットウェルおよびドライウェルと圧力抑制プールとを連絡するベント管を内包する一次原子炉格納容器および一次原子炉格納容器を収容する二次原子炉格納容器にて構成される原子炉格納容器に関する。

従来の沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲ）の原子炉格納容器の型式として改良型ＢＷＲ（以下ＡＢＷＲ）および最新のものに、基本的な形状はＡＢＷＲと同じであるが圧力抑制プールの下部に機器室を設けた自然循環型の沸騰水型原子炉であるＥＳＢＷＲが知られている。

ＥＳＢＷＲの原子炉格納容器はシステム上の要求から、圧力抑制プールを基礎版の上部に設置している。即ち圧力抑制プールの下部に基礎版とは別に圧力抑制プール床を設置し、この圧力抑制プール床と基礎版との間の空間を原子炉系の機器室として利用している。

IAEA−TECDOC−1391，Status of advanced light water reactor designs 2004，IAEA，May 2004，P223-225

原子力発電所施設の建設には建設中利子が発生するため、建設期間を短縮することが建設コストの低減に極めて有効である。

原子力発電所施設の建設の中で原子炉格納容器は原子炉建屋建設工程のクリティカルパスを構成しているため、原子炉格納容器の建設工程を短縮することにより、建屋の建設工期をも短縮することが可能になる。このような背景から建設工程短縮策として種々の検討が加えられてきているが、ＥＳＢＷＲでは圧力抑制プールの下部に機器室を設置しているため、建設ステップがＡＢＷＲより複雑かつステップ数が増加している。

ＡＢＷＲとＥＳＢＷＲとの建設シーケンスを下記に示す。
＜ＡＢＷＲ建設シーケンス＞
基礎版建設
↓
圧力抑制プール部分円筒壁建設
↓
ダイアフラムフロア建設
↓
ドライウェル部分円筒壁建設
↓
トップスラブ（格納容器天井部分）建設
↓
格納容器上部燃料貯蔵プール建設
↓
原子炉建屋運転床建設
＜ＥＳＢＷＲ建設シーケンス＞
基礎版建設
↓
圧力抑制プール下部円筒壁
↓
圧力抑制プール床建設
↓
圧力抑制プール部分円筒壁建設
↓
ダイアフラムフロア建設
↓
ドライウェル部分円筒壁建設
↓
トップスラブ（格納容器天井部分）建設
↓
格納容器上部プール建設
↓
原子炉建屋運転床建設
上記の建設シーケンスに示すように、ＥＳＢＷＲ建設シーケンスはＡＢＷＲのそれに比較して圧力抑制プール下部円筒壁建設および圧力抑制プール床建設の２ステップが増加しており、原子炉建屋一階層分の工期増加となる。原子炉建屋の一階層分の建設工期は一般に３ヶ月程度とされており、ＥＳＢＷＲはＡＢＷＲより３ヶ月程度の建設工期の延長要因を有している。

また、ＥＳＢＷＲは機器室の上部が圧力抑制プールになっているため、床建設後の上階からの機器搬入は不可能であり、圧力抑制プール壁開口により、機器を搬入し、閉ざされた空間での機器据付け工事となる。

本発明の目的は、ＥＳＢＷＲに用いる原子炉格納容器の建設工程の短縮と共に機器据付け性向上を可能とする原子炉格納容器を提供することにある。

上記に示した課題を解決するために、本発明では一次原子炉格納容器の円筒壁外側とトップスラブ（天井）外側および圧力抑制プール下部に床にて仕切りされた機器室の内側側壁と、天井内側を表面に２０mm程度の厚さを有した鋼板と鋼板をコンクリートに定着するためのスタッドからなる鋼板コンクリート構造とする。

また、圧力抑制プール下部に床にて仕切りされた機器室を上部鋼板コンクリートと一体とした鋼板コンクリート構造の壁にて仕切る。この仕切られた機器室を必要に応じて上下方向に鋼板コンクリート構造の床にて区画し、区画された機器室にシステム要求に基づく原子炉系機器および関連する配管・ケーブルおよび空調ダクトを設置する。

なお、一次原子炉格納容器の内側即ち原子炉圧力容器を収納するドライウェル、圧力抑制プールを収納するウェットウェル，ドライウェルと圧力抑制プールとを連絡するベント管を設置する区画は高温・高圧の雰囲気として設計されており、熱による過大な変形を防止するため、従来の一次原子炉格納容器の当該区画と同様に円筒壁の内側に厚さ６mm程度の鋼板のライナーと円筒壁に鉄筋を設置したコンクリート格納容器と同じ構成としている。

本発明によれば、建設工程短縮に寄与できる原子炉格納容器が提供でき、これにより原子力発電所設備の経済性向上が期待できる。

本発明の請求項１による原子炉格納容器の実施例を示す断面図。本発明の原子炉格納容器の建設ステップを示す図。本発明の原子炉格納容器の建設シーケンスを示す図。本発明の請求項２による原子炉格納容器の実施例を示す平面図。本発明の請求項３による原子炉格納容器の実施例を示す断面図。従来の原子炉格納容器の建設ステップを示す図。従来の原子炉格納容器の建設シーケンスを示す図。

本発明を実施するための最良の形態は次のようなものである。
（１）原子炉格納容器の外側円筒壁の基礎版までと圧力抑制プール下部の機器室の側壁と天井を鋼板コンクリート構造とする。
（２）圧力抑制プールの床下部に鋼板コンクリートの壁を設置する。
（３）圧力抑制プール下部に鋼板コンクリートの床を設置する。

本発明による原子炉建屋の実施例の一例について、図１により説明する。

図１は請求項１による原子炉格納容器の実施例の一例を示す縦断面図である。図１で原子炉圧力容器１を内包したドライウェル２および圧力抑制プール３を内包したウェットウェル４を一次原子炉格納容器６内に設置する。このドライウェル２およびウェットウェル４はベント管５およびダイアフラムフロア１４にて区画して設置している。これにより、想定事故時にドライウェル２に噴出した高温・高圧の蒸気をベント管５を経由して圧力抑制プール３に導き、圧力抑制プール３の水で凝縮することによりドライウェル２内の圧力・温度を設計圧力・設計温度内に維持し、安全系のシステムの作動と相まって放射性物質を安全に封じ込める設計としている。また、上記圧力抑制プール３は圧力抑制プール３内の水を原子炉圧力容器に注入するためのシステム上の要求から一次原子炉格納容器６の上部に設置するために、基礎版９の上部に圧力抑制プール床１３の上の圧力抑制プール３を設置している。この基礎版９と圧力抑制プール床１３の間の空間を機器室１２として使用する構成としている。

本発明では、上記で示した一次原子炉格納容器６の円筒壁１６の外側を基礎版９までと、トップスラブ１５の上部と、機器室１２の内側とを表面に２０mm程度の厚さを有した鋼板２２と鋼板２２をコンクリートに定着するためのスタッド２３からなる鋼板コンクリート１０とした構成としている。

一方、一次原子炉格納容器６の内側即ち原子炉圧力容器１を収納するドライウェル２，圧力抑制プール３を収納するウェットウェル４，ドライウェル２と圧力抑制プール３とを連絡するベント管５を設置する区画は高温・高圧の雰囲気として設計されるため、熱による過大な変形を防止するため、従来の一次原子炉格納容器６の当該区画と同様に円筒壁１６の内側表面に厚さ６mm程度の鋼板のライナーと円筒壁１６内に鉄筋を設置したＡＢＷＲコンクリート格納容器と同じ構成としている。なお、一次原子炉格納容器６の円筒壁１６の内、圧力抑制プール床１３から基礎版９までは内側が機器室１２を構成しているため、円筒壁１６内側の両面を鋼板とスタッドからなる鋼板コンクリート１０とすることができる。

本発明による建設ステップを図２に示すとともに建設シーケンスを図３に示す。また、本発明を適用しないＥＳＢＷＲ一次原子炉格納容器の建設ステップを図６に示し、建設シーケンスを図７に示す。

図２で一次原子炉格納容器６の円筒壁１６の外側は基礎版９まで両面が鋼板コンクリート１０であるため、両面鋼板の一体搬入が可能となる。また、機器室１２は内側外側壁および天井が同様に鋼板コンクリート１０であるため、機器室１２の壁と床を下側に開口を有した鋼板のボックスとして搬入できる。さらに、機器室１２天井の鋼板は圧力抑制プール床１３の底部にもなっており、圧力抑制プール床１３を施工するための天井型枠としての役割も果たしている。

鋼板コンクリート構造の採用により、鋼板が建築型枠および鉄筋の役割を果たすため、鋼板の設定後はコンクリートの注入のみにて壁・床の施工が完了する。

本発明では上記に示したように、一次原子炉格納容器６の円筒壁１６の外側は基礎版９までと圧力抑制プール床１３の底部が鋼板コンクリート１０となっているため、それぞれ円筒壁１６と圧力抑制プール床１３の型枠が一度に施工が可能となるとともに、このコンクリート工事の同時並進化が可能となる。

一方、図６の本発明を適用しないＥＳＢＷＲ一次原子炉格納容器の建設シーケンスでは、基礎版施工の後に、一次原子炉格納容器６の円筒壁１６の外側は圧力抑制プール床１３までの施工を完了しその後に圧力抑制プール床１３の施工を開始する。圧力抑制プール床１３の施工に際しては、床の型枠を保持するための支保工２０を機器室１２内に設置する必要があるため、圧力抑制プール床１３の施工完了まで、機器室１２内の原子炉系機器１７の据付け工事が完了せず、したがって配管工事他の関連工事が完了しない。圧力抑制プール床１３より上部の建設シーケンスは本発明による一次原子炉格納容器と本発明を適用しない一次原子炉格納容器ともに同様である。

このように図３と図７を対比すると、図３の本発明による建設シーケンスでは一次原子炉格納容器６の円筒壁１６の基礎版９までの部位と圧力抑制プール床１３が同時に施工できるため、図７に示す本発明を適用しない一次原子炉格納容器より建設工期は約３ヶ月程度短縮可能となるとともに一次原子炉格納容器６の円筒壁１６の基礎版９までの部位は両面が鋼板であるため、円筒壁１６の両側に鋼板コンクリート１１の適用が可能となり、型枠および鉄筋工事の削減により施工スピードが向上し、結果として３ヶ月以上の工期の短縮が可能となる。

本発明による原子炉建屋の実施例の一例について、図４を用いて説明する。

図４は本発明の請求項２による原子炉格納容器の実施例の内、基礎版上部の平面図である。

基礎版９上には円筒壁１６と原子炉系機器１７およびこの原子炉系機器１７を区画するために内側から円筒壁１６に向けて放射状に設置した仕切り壁１１を設ける。

この仕切り壁１１は鋼板コンクリート１０とし、同様に鋼板コンクリート１０からなる円筒壁１６内側の鋼板同士を一体構造としている。また、この機器室１２の上部は図４に示すように圧力抑制プール床１３となっている。

建設時には円筒壁１６内外の鋼板と仕切り壁１１の鋼板および機器室内側鋼板を一体搬入を可能としている。このため、仕切り壁１１の設置に伴う新たな工事シーケンスは発生しない。一方、仕切り壁１１は圧力抑制プール床１３を下部からささえる壁として利用できるため、圧力抑制プール床１３施工時のコンクリート注入による過大な鉛直方向の荷重に対しても特別な仮設の支持構造物を設置することなく圧力抑制プール床１３の施工を可能とし、これによる仮設構造物の低減を可能としている。また、仕切り壁１１によって圧力抑制プール床１３のコンクリート施工時の過大な鉛直方向の荷重にも耐えるため施工時には圧力抑制プール床１３を下部から支える支保工は必要としない。このため、機器室１２に予め設定した原子炉系機器１７の配管・ケーブル・空調ダクトの施工が平行して可能となる。更に機器室１２は内外及び天井の表面が鋼板となっているため、この鋼板に予め、配管・ケーブル・空調ダクトを直接溶接設定して搬入することにより、機器室１２内の現場での工事を大幅に低減できる。

円筒壁１６内外の鋼板と仕切り壁１１の鋼板および機器室内側鋼板を一体搬入の平面的な広がりは建設時にこれらのブロックを搬入する揚重機の容量によって決まるが、原子炉系機器１７およびこれに伴う仕切り壁１１の配置によって、適切な分割が可能となる。また、円筒壁１６内外の鋼板と仕切り壁１１の鋼板および機器室内側鋼板は閉じられた空間的となるため、このブロックを搬入後には、ブロック内に設置する原子炉系機器１７の配管接続工事は周辺の環境と切り離された条件下で天候に左右されずに容易に可能である。

本発明による原子炉建屋の実施例の一例について、図５を用いて説明する。

図５は本発明の請求項３による原子炉格納容器の実施例の一例を示す縦断面図である。本図は一次原子炉格納容器６の下部の機器室１２を原子炉系機器１７のシステム上の要求により、多層階に分割した場合を示している。本図では機器室１２を機器室床２１にて上下２層に分割した場合を示している。また、この機器室床２１は鋼板コンクリート１０としている。

この機器室床２１の設置により、建設時に予め機器室床２１上に原子炉系機器１７及び関連する配管・ケーブル・空調ダクトを設置することにより、円筒壁１６内外の鋼板と仕切り壁１１の鋼板および機器室内側鋼板によるブロックと原子炉系機器１７及び配管・ケーブル・空調ダクトが一体のモジュールとして建設が可能となり、施工性の更なる向上が期待できる。また、機器室床２１は円筒壁１６内外の鋼板と仕切り壁１１の鋼板および機器室内側鋼板によるブロックの水平方向の撓み防止のための構造材としての役割を果たすため、原子炉系機器１７のブロック一体化による撓み防止用仮設材の低減に寄与するものとなる。

１…原子炉圧力容器、２…ドライウェル、３…圧力抑制プール、４…ウェットウェル、５…ベント管、６…一次原子炉格納容器、７…二次原子炉格納容器、８…原子炉建屋、９…基礎版、１０…鋼板コンクリート、１１…仕切り壁、１２…機器室、１３…圧力抑制プール床、１４…ダイアフラムフロア、１５…トップスラブ、１６…円筒壁、１７…原子炉系機器、１８…上部プール、１９…原子炉建屋運転床、２０…支保工、２１…機器室床、２２…鋼板、２３…スタッド。

Claims

原子炉圧力容器を収納するドライウェルと、圧力抑制プールを収納するウェットウェルと、前記ドライウェルと圧力抑制プールとを連絡するベント管とを有する一次原子炉格納容器と、前記一次原子炉格納容器を収容し気密性を有する二次原子炉格納容器と、前記一次原子炉格納容器外の前記二次原子炉格納容器内にあって前記圧力抑制プール下部に床にて仕切りされた機器室と、前記一次原子炉格納容器と前記二次原子炉格納容器を支持する基礎版とで構成される原子炉格納容器において、前記一次原子炉格納容器の外側を構成し前記基礎版まで達する円筒壁外側と、前記一次原子炉格納容器の天井外側と、前記圧力抑制プール下部に床にて仕切りされた機器室の内側両側壁と天井内側を鋼板コンクリート構造とすることを特徴とする原子炉格納容器。
請求項１における原子炉格納容器において、前記圧力抑制プール下部に床にて仕切りされ、内側側壁と天井内側を鋼板コンクリート構造とした機器室を、鋼板コンクリートからなる複数の壁で区画することを特徴とする原子炉格納容器。
請求項１または請求項２における原子炉格納容器において、前記複数の壁で区画した機器室を鋼板コンクリートの床にて区画することを特徴とする原子炉格納容器。