JP2012122887A

JP2012122887A - 格納容器の冷却構造

Info

Publication number: JP2012122887A
Application number: JP2010274713A
Authority: JP
Inventors: Natsumi Hayashi; 菜津美林
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】原子炉圧力容器を格納する格納容器の冷却構造に関し、空気流路内の自然対流の流れ低下を効果的に抑制する。
【解決手段】原子炉圧力容器５２を格納する格納容器１０と、格納容器１０の外側面から空間を隔てて設けられ取入口２０を有する壁部１１と、壁部１１の上部に設けられ排気口２６を有する屋根部１２と、屋根部１２の下面から格納容器１０の外側面と壁部１１の内側面との間を下方に向かって延設され取入口２０から壁部１１の内側面に沿って下方に向かうとともに格納容器１０の外側面に沿って上方に折り返される空気流路２２，２３を区画形成する隔壁板１３とを備え、格納容器１０の外側面と対向する隔壁板１３の表面には無数の凹凸部αを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、格納容器の冷却構造に関し、特に加圧水型原子炉などの原子炉圧力容器を格納する格納容器の冷却構造に関する。

加圧水型原子炉などの原子炉圧力容器を格納する格納容器の冷却構造として、格納容器と格納容器を取り囲む外壁部との間に隔壁板（以下、エアバッフルという）を設け、このエアバッフルで格納容器を冷却する空気流路を区画形成した構造が知られている。この格納容器の冷却構造は、空気取入口から外壁部の内側面とエアバッフルとの間を下方に向かう流路（以下、外壁側空気流路という）から、エアバッフル下端で折り返されて格納容器の外側面とエアバッフルとの間を上方に向かう流路（以下、格納容器側空気流路という）に自然対流を発生させて格納容器を冷却している。

より具体的には、加圧水型原子炉の発熱によって格納容器が高温になると、格納容器側空気流路内が昇温される。そして、格納容器側空気流路内が高温となり、外壁側空気流路内との間に温度差が生じると、空気取入口から外壁側空気流路を介して格納容器側空気流路へと流れる空気流（自然対流）が発生することで、格納容器を効果的に冷却している。

例えば、特許文献１には、この種の格納容器の冷却構造として、建家の内側面と格納容器の外側面との間に形成された空気流路を空気転流体（エアバッフル）で区画した格納容器の受動的冷却装置が開示されている。

特開平２−２９６１９６号公報

ところで、上述の格納容器の冷却構造においては、格納容器側空気流路内が昇温されると、時間の経過とともに格納容器側空気流路内の熱はエアバッフルを介して外壁側空気流路内へと伝達される。そして、格納容器側空気流路内と外壁側空気流路内とが略等しい高温状態まで昇温されて温度差がなくなると、格納容器を冷却する自然対流の流れが低下する可能性がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目的は、格納容器から発せられる熱がエアバッフルを介して外壁側空気流路内に伝達されることを抑止して、自然対流の流れ低下を効果的に抑制するとともに、格納容器の冷却効率を向上することにある。

上記目的を達成するため、本発明の格納容器の冷却構造は、圧力容器を格納する格納容器と、前記格納容器の外側面から空間を隔てて設けられ、上端部に空気を取り入れる取入口を有する壁部と、前記壁部の上部に設けられ、前記取入口から流入する空気を排気する排気口を有する屋根部と、前記屋根部の下面から前記格納容器の外側面と前記壁部の内側面との間を下方に向かって延設され、前記取入口から前記壁部の内側面に沿って下方に向かうとともに前記格納容器の外側面に沿って上方に折り返される空気流路を区画形成する隔壁板とを備え、前記格納容器の外側面と対向する前記隔壁板の表面には、無数の凹凸部が設けられることを特徴とする。

また、前記凹凸部は、サンドブラスト加工により形成されてもよい。

本発明の格納容器の冷却構造によれば、格納容器から発せられる熱がエアバッフルを介して外壁側空気流路内に伝達されることを抑止して、自然対流の流れ低下を効果的に抑制することができるとともに、格納容器の冷却効率を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る格納容器の冷却構造を示す模式的な断面図である。図１の領域Ｘを拡大した断面図である。他の実施形態に係る格納容器の冷却構造の要部を示す断面図である。

以下、図１，２に基づいて、本発明の一実施形態に係る格納容器の冷却構造を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る格納容器の冷却構造１は、加圧水型原子炉５０の蒸気発生器５１や原子炉圧力容器５２などを格納する鋼製の格納容器１０と、設置面６０に格納容器１０から所定の間隔を隔てて立設された外壁部（壁部）１１と、外壁部１１の上部に設けられた屋根部１２と、格納容器１０と外壁部１１との間に設けられた鋼製のエアバッフル（隔壁板）１３とを備え構成されている。なお、本実施形態において、本発明は加圧水型原子炉５０を格納する格納容器１０に適用されるものとして説明するが、例えば、沸騰水型原子炉など格納容器を有するあらゆる型式の原子炉にも広く適用することができる。

格納容器１０は、図１に示すように、円筒状の格納容器側部１０ａと、この格納容器側部１０ａの上端から中心に向かって上方に湾曲した格納容器天井部１０ｂとを有してドーム状に形成されている。また、格納容器側部１０ａは、加圧水型原子炉５０を取り囲むように設置面６０に立設されている。すなわち、格納容器１０は、設置面６０に配設された加圧水型原子炉５０の蒸気発生器５１や原子炉圧力容器５２を格納容器１０内部に収容するように構成されている。

外壁部１１は、図１に示すように、格納容器側部１０ａを周方向に取り囲むように、設置面６０に格納容器側部１０ａの外側面から所定の間隔を隔てて立設されている。すなわち、格納容器側部１０ａの外側面と外壁部１１の内側面との間には、詳細を後述するエアバッフル１３によって区画される空間２１が形成される。また、外壁部１１の上端部には、詳細を後述する外壁側空気流路２２に空気を取り入れる複数の空気取入口（取入口）２０が周方向に設けられている。

屋根部１２は、図１に示すように、中心から外壁部１１の上縁に向かって下方に傾斜して設けられている。すなわち、屋根部１２の横断面形状は、開口面が下方に向かってしだいに大きくなるように形成されている。

また、屋根部１２の頂部には、空気排気口（排気口）２６を形成する円筒状の煙突部１２ａが設けられている。さらに、煙突部１２ａに隣接する屋根部１２の上部には、内部に冷却水を貯留した貯水槽１４が設けられている。そして、貯水槽１４には、緊急時に貯水槽１４内の冷却水を格納容器天井部１０ｂの上面に向けて放水する放水管１５が接続されている。

エアバッフル１３は、図１に示すように、上端部１３ａを屋根部１２の下面に固定されている。また、エアバッフル１３は、空間２１を区画するように、屋根部１２の下面から格納容器側部１０ａの外側面と外壁部１１の内側面との間を下方に向かって延設されている。また、図１，２に示すように、エアバッフル１３の下端部１３ｂと設置面６０との間には間隙が形成されている。すなわち、空間２１はエアバッフル１３によって、空気取入口２０から外壁部１１の内側面とエアバッフル１３との間を下方に向かう外壁側空気流路２２と、エアバッフル１３の下端部１３ｂで折り返されるとともに、格納容器側部１０ａの外側面とエアバッフル１３との間を上方に向かう格納容器側空気流路２３とに区画形成される。

また、図２に示すように、格納容器側空気流路２３に臨むエアバッフル１３の面、すなわち格納容器側部１０ａの外側面と対向するエアバッフル１３の内側面１３ｃには、無数の凹凸部αが設けられている。本実施形態において、この凹凸部αは、エアバッフル１３の内側面１３ｃの全面にサンドブラスト加工を施すことで形成されている。また、サンドブラスト加工により形成された凹凸部αの表面には、鋼製からなるエアバッフル１３の錆を防止する錆止め塗料が塗布されている。

一方、外壁側空気流路２２に臨むエアバッフル１３の面、すなわち外壁部１１の内側面と対向するエアバッフル１３の外側面１３ｄは、サンドブラスト加工を施すことなく、鋼製からなるエアバッフル１３の平坦面に、錆止め塗料の塗装のみが施されている。したがって、エアバッフル１３の内側面１３ｃの表面粗さＲａ₁は、凹凸部αが設けられることで外側面１３ｂの表面粗さＲａ₂よりも大きく形成されている（Ｒａ₁＞Ｒａ₂）。

このように、エアバッフル１３の内側面１３ｃに無数の凹凸部αを設けて表面を粗くすることで、単に鋼製の平坦面とした場合に比べて、内側面１３ｃの熱輻射率が上がる。また、エアバッフル１３の内側面１３ｃの熱輻射率が上がることで、エアバッフル１３の内側面１３ｃから外側面１３ｄへの熱の移動、すなわちエアバッフル１３の熱伝導度を低くすることができる。

上述のような構成により、本発明の一実施形態に係る格納容器の冷却構造１によれば以下のような作用・効果を奏する。

加圧水型原子炉５０の発熱によって格納容器１０が高温になると、格納容器側空気流路２３内は昇温される。そして、格納容器側空気流路２３内が高温になると、格納容器側空気流路２３内と外壁側空気流路２２内との間に温度差が生じる。このように、格納容器側空気流路２３内と外壁側空気流路２２内との間に温度差が生じると、空気取入口２０から外壁側空気流路２２内を下方に進むとともに、エアバッフル１３の下端部１３ｂで折り返されて、格納容器側空気流路２３内を上方に進んで空気排気口２６から排出される自然対流が発生する（図１の矢印Ａ〜Ｆ参照）。

ここで、エアバッフル１３の内側面１３ｃの表面粗さＲａ₁が、外側面１３ｄの表面粗さＲａ₂と略等しい場合（Ｒａ₁≒Ｒａ₂）、すなわち内側面１３ｃを単に平坦面とした場合は、内側面１３ｃの熱輻射率は下がり、内側面１３ｃから外側面１３ｄへの熱伝導度は高くなる。そのため、時間の経過とともに格納容器側空気流路２３内の熱が外壁側空気流路２２内へと伝達されて温度差がなくなり、自然対流の流れは低下することになる。

これに対し、本実施形態に係る格納容器の冷却構造１では、エアバッフル１３の内側面１３ｃに無数の凹凸部αが設けられているので、内側面１３ｃを単に平坦面とした場合に比べて、内側面１３ｃの熱輻射率は上がり、内側面１３ｃから外側面１３ｄへの熱伝導度は低くなる。

したがって、格納容器１０から発せられて格納容器側空気流路２３内を昇温した熱が、エアバッフル１３を介して外壁側空気流路２２内へと伝達されることを効果的に抑止することができる。当然ながら、時間が経過しても、格納容器側空気流路２３内と外壁側空気流路２２内との温度差が維持されるので、自然対流の流れ低下を効果的に抑制することができ、格納容器１０の冷却効率も向上することができる。

また、本実施形態において、無数の凹凸部αは、断熱材等の構造物を取り付けることなく、エアバッフル１３の内側面１３ｃにサンドブラスト加工を施すことで形成されている。

したがって、例えば、エアバッフル１３の内側面１３ｃに構造物を取り付ける場合に比べて、エアバッフル１３の熱膨張が許容されるので、エアバッフル１３の熱による破損等を効果的に防止することができる。また、断熱材等の構造物のメンテナンスが不要なので管理の容易化も図ることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上述の実施形態において、無数の凹凸部αはサンドブラスト加工を施すことにより形成されるものとして説明したが、図３（ａ）に示すように、別体に設けたウェーブ状の薄板１３ｅをエアバッフル１３の内側面１３ｃに溶着することで凹凸部α₁を形成してもよい。

この場合も、ウェーブ状の薄板１３ｅによって、格納容器側空気流路２３内から外壁側空気流路２２内への熱伝導が抑止され、自然対流の流れ低下を効果的に抑制することができる。ウェーブ状の薄板１３ｅを設ける場合は、格納容器側空気流路２３内の空気流が阻害されない程度に、薄板１３ｅのウェーブ高さを小さく設定すればよい。

また、図３（ｂ）に示すように、エアバッフル１３の内側面１３ｃに、微小粒子が混入された断熱性を有する塗料を塗布して、内側面１３ｃに固着した塗装膜に混在する微小粒子により凹凸部α₂を形成してもよい。

この場合も、断熱性を有する塗料の塗装膜と微小粒子で形成された凹凸部α₂によって、内側面１３ｃから外側面１３ｄへの熱伝導度が低くなるので、格納容器側空気流路２３内から外壁側空気流路２２内への熱伝導が抑止され、自然対流の流れ低下を効果的に抑制することができる。

また、無数の凹凸部αは、エアバッフル１３の内側面１３ｃの全面に形成されるものとして説明したが、例えば、この凹凸部αを加圧水型原子炉５０からの発熱で最も昇温されやすい内側面１３ｃの上端部分にのみ形成してもよい。

また、エアバッフル１３の外側面１３ｄは必ずしも平坦面である必要はなく、表面粗さＲａ₂が、内側面１３ｃの表面粗さＲａ₁よりも小さいものであれば、外側面１３ｄにも凹凸部が形成されてもよい。

１０格納容器
１１外壁部（壁部）
１２屋根部
１３エアバッフル（隔壁板）
２０空気取入口（取入口）
２１空間
２２外壁側空気流路（空気流路）
２３格納容器側空気流路（空気流路）
２６空気排気口（排気口）
５０加圧水型原子炉
５１蒸気発生器
５２原子炉圧力容器

Claims

原子炉圧力容器を格納する格納容器と、前記格納容器の外側面から空間を隔てて設けられ、上端部に空気を取り入れる取入口を有する壁部と、前記壁部の上部に設けられ、前記取入口から流入する空気を排気する排気口を有する屋根部と、前記屋根部の下面から前記格納容器の外側面と前記壁部の内側面との間を下方に向かって延設され、前記取入口から前記壁部の内側面に沿って下方に向かうとともに前記格納容器の外側面に沿って上方に折り返される空気流路を区画形成する隔壁板と、を備え、
前記格納容器の外側面と対向する前記隔壁板の表面には、無数の凹凸部が設けられることを特徴とする格納容器の冷却構造。
前記凹凸部は、サンドブラスト加工により形成されることを特徴とする請求項１記載の格納容器の冷却構造。