JP2014025785A - Core melt holding device - Google Patents

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裕 石渡
Fumiyo Kuno
文代 久野
Kunihiko Wada
国彦 和田
Tsuneji Kameda
常治 亀田
Noriyuki Katagiri
紀行 片桐
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a core melt holding device capable of holding a core melt for a predetermined period of time in spite of heat and chemical reaction of the core melt and being put into a practical use, and being arranged even in the existing reactor.SOLUTION: A core melt holding device is provided below a reactor pressure vessel. The holding device is composed of a metal member including at least one metal material such as tungsten, molybdenum, tantalum and niobium.

Description

本発明の実施形態は、炉心溶融物の保持装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a core melt holding device.

水冷却型原子炉では、冷却水の供給停止や配管の破断によって、原子炉圧力容器内へ冷却水が供給されなくなると、原子炉水位が低下して炉心が露出し、この炉心の冷却が不十分になる可能性がある。このような場合を想定して、水位低下の信号により自動的に原子炉は非常停止され、非常用炉心冷却装置(ECCS)による冷却材の注入によって炉心を冠水させて冷却し、炉心溶融事故を未然に防ぐようになっている。   In a water-cooled nuclear reactor, if cooling water is no longer supplied into the reactor pressure vessel due to a stoppage of cooling water supply or pipe breakage, the reactor water level falls and the core is exposed, and cooling of this core is not possible. It may be enough. In such a case, the reactor is automatically shut down in response to a signal indicating a drop in water level, and the core is submerged and cooled by injecting coolant through the emergency core cooling system (ECCS), causing a core melting accident. It is designed to prevent it.

しかしながら、上記冷却材の投入にはある程度の時間を要し、極めて低い確率ではあるが、上記非常用炉心冷却装置が作動せず、さらに、その他の炉心への注水装置も利用できない事態も想定され得る。このような場合、原子炉圧力容器内の水位は低下したままであって、露出した炉心は十分な冷却が行われなくなることにより、原子炉停止後も発生し続ける崩壊熱によって燃料棒温度が上昇し、最終的には炉心溶融に至ることが考えられる。   However, it takes a certain amount of time to charge the coolant, and although there is a very low probability, there is a possibility that the emergency core cooling device does not operate and the water injection device to other cores cannot be used. obtain. In such a case, the water level in the reactor pressure vessel remains lowered, and the exposed core is not sufficiently cooled, so the fuel rod temperature rises due to decay heat that continues to occur after the reactor shuts down. In the end, however, it is thought that the core melts.

このような事態に至った場合、高温の炉心溶融物(コリウム)が原子炉圧力容器下部に溶け落ち、さらに原子炉圧力容器の下部を溶融貫通して、格納容器内の床上に落下するに至る。炉心溶融物は格納容器床に張られたコンクリートを加熱し、接触面が高温状態になるとコンクリートと反応し、二酸化炭素、水素等の非凝縮性ガスを大量に発生させるとともにコンクリートを溶融浸食する。   When such a situation occurs, the hot core melt (corium) melts down into the lower part of the reactor pressure vessel, and further melts through the lower part of the reactor pressure vessel and falls onto the floor in the containment vessel. . The core melt heats the concrete stretched on the containment floor, reacts with the concrete when the contact surface becomes hot, generates a large amount of noncondensable gases such as carbon dioxide and hydrogen, and melts and erodes the concrete.

発生した非凝縮性ガスは、サプレッションプールで冷却することによって、その圧力をある程度低下させることはできるが、発生するガスの量が多いとサプレッションプールによってもその圧力を十分に低下させることができない。その結果、格納容器内の圧力を高め、原子炉格納容器を破損させる可能性があり、また、コンクリートの溶融浸食により格納容器バウンダリを破損させたりする可能性がある。すなわち、炉心溶融物とコンクリートとの反応が生じ、この反応が所定の時間に亘って継続すると格納容器破損に至り、格納容器内の放射性物質が外部環境へ放出させる恐れがある。   The generated non-condensable gas can be reduced in pressure by cooling in the suppression pool to some extent, but if the amount of generated gas is large, the pressure cannot be reduced sufficiently even by the suppression pool. As a result, the pressure in the containment vessel may be increased, the reactor containment vessel may be damaged, and the containment vessel boundary may be damaged by melting and erosion of concrete. That is, a reaction between the core melt and concrete occurs, and when this reaction continues for a predetermined time, the containment vessel is damaged, and there is a possibility that radioactive substances in the containment vessel are released to the external environment.

このような観点から、炉心溶融物とコンクリートとの反応を抑制するために、炉心溶融物を冷却し、炉心溶融物底部のコンクリートとの接触面の温度を浸食温度以下(一般的なコンクリートで1500K(1227℃)以下)に冷却するか、炉心溶融物とコンクリートとが直接接触しないようにする必要がある。後者の手段の代表として、炉心溶融物保持装置(コアキャッチャー)と呼ばれるものが存在する。この炉心溶融物保持装置は、落下した炉心溶融物を耐熱材で受け止めるとともに、注水手段と組み合わせて炉心溶融物の冷却を図る設備である。   From this point of view, in order to suppress the reaction between the core melt and concrete, the core melt is cooled and the temperature of the contact surface with the concrete at the bottom of the core melt is below the erosion temperature (1500 K for general concrete). (1227 ° C. or lower) or cooling so that the core melt and the concrete do not come into direct contact with each other. As a representative of the latter means, there is a so-called core melt holding device (core catcher). This core melt holding device is a facility for receiving the core melt that has fallen with a heat-resistant material and cooling the core melt in combination with water injection means.

しかしながら、注水手段から冷却水が供給されるまでには、約10分程度の時間を要する場合があり、この間、炉心溶融物は炉心溶融物保持装置のみによって保持しなければならない。したがって、炉心溶融物保持装置には極めて高い耐熱性が要求される。   However, it may take about 10 minutes until the cooling water is supplied from the water injection means. During this time, the core melt must be held only by the core melt holding device. Therefore, extremely high heat resistance is required for the core melt holding device.

従来、カルシウム酸化物とケイ素酸化物とを主成分とするコンクリートを用いて炉心溶融物保持装置を構成したり、高融点材料のタイルを用いて炉心溶融物保持装置を構成したりするなどの試みがなされている。しかしながら、炉心溶融物を保持する際には、炉心溶融物保持装置の温度が室温から2000℃まで急激に温度上昇して、その際に発生する熱応力による破損の問題や、炉心溶融物が落下する際の機械的衝撃など、多様な損傷要因が複合的に作用する。   Conventional attempts to construct a core melt holding device using concrete composed mainly of calcium oxide and silicon oxide, or to construct a core melt holding device using tiles of high melting point materials, etc. Has been made. However, when holding the core melt, the temperature of the core melt holding device suddenly rises from room temperature to 2000 ° C., and there is a problem of damage due to thermal stress generated at that time, or the core melt falls. Various damage factors, such as mechanical impacts, are combined.

また、数十年前に既設した水冷却型原子炉では、上述のような炉心溶融物保持装置が設けられていない場合があり、このような既設の原子炉においても安全性の観点から上記保持装置を組み込むことが要求されている。しかしながら、既設の原子炉では十分な作業スペースが存在しないために、上述のようなタイル等によって炉心溶融物保持装置を組み立てるには困難を要していた。   In addition, the water-cooled nuclear reactor already installed several decades ago may not be provided with the core melt holding device as described above, and even in such an existing nuclear reactor, the above-mentioned holding is performed from the viewpoint of safety. It is required to incorporate the device. However, since there is not enough work space in the existing nuclear reactor, it has been difficult to assemble the core melt holding device with the tiles as described above.

特開平5−5795号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-5795 特開平6−300880号公報JP-A-6-300880

本発明が解決しようとする課題は、炉心溶融物の熱や化学反応によっても所定の時間、炉心溶融物を保持することが可能であって実用に供することができ、既設の原子炉にも配設することが可能な炉心溶融物の保持装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that the core melt can be held for a predetermined time by the heat and chemical reaction of the core melt and can be put to practical use. An object of the present invention is to provide a core melt holding device that can be installed.

本発明の一態様は、原子炉圧力容器の下方に設けられる炉心溶融物の保持装置であって、前記保持装置は、タングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料を含む金属部材を具えることを特徴とする。   One aspect of the present invention is a core melt holding device provided below a reactor pressure vessel, the holding device including a metal member containing at least one metal material of tungsten, molybdenum, tantalum, and niobium. It is characterized by.

本発明によれば、炉心溶融物の熱や化学反応によっても所定の時間、炉心溶融物を保持することが可能であって実用に供することができ、既設の原子炉にも配設することができる。   According to the present invention, the core melt can be held for a predetermined time by the heat and chemical reaction of the core melt and can be put to practical use, and can also be disposed in an existing nuclear reactor. it can.

第1の実施形態における水冷型原子炉の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the water-cooled nuclear reactor in 1st Embodiment. 図1に示す水冷型原子炉の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows schematic structure of the core melt holding | maintenance apparatus of the water-cooled nuclear reactor shown in FIG. 第2の実施形態における炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows schematic structure of the core melt holding | maintenance apparatus in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における他の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows schematic structure of the other core melt holding | maintenance apparatus in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における水冷型原子炉の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the water-cooled nuclear reactor in 3rd Embodiment. 第4の実施形態における他の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows schematic structure of the other core melt holding | maintenance apparatus in 4th Embodiment.

以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、図面を参照しながら実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, details of the present invention and other features and advantages will be described based on embodiments with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態における水冷型原子炉の概略構成を示す断面図であり、図2は、図1に示す水冷型原子炉の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。
(First embodiment)
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a water-cooled nuclear reactor in the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of a core melt holding device of the water-cooled nuclear reactor shown in FIG. It is.

図1に示すように、本実施形態の水冷型原子炉10は原子炉格納容器11を含む。原子炉格納容器11は、その外郭を画定するための格納壁である外壁111と、外壁111の内側に設けられ、垂直方向に立設した相対向する板状の一対の固定部材112とを有しており、一対の固定部材112で画定される内部空間Sにおいて、固定治具113により原子炉圧力容器12が一対の固定部材112に対して固定され、配置されている。また、原子炉格納容器11は、原子炉圧力容器12の下方において、下部ドライウェル13を介してサンプ床14を有しており、サンプ床14の下方には外壁111の底部(底面)上において、炉心溶融物保持装置15が設けられている。   As shown in FIG. 1, the water-cooled nuclear reactor 10 of the present embodiment includes a reactor containment vessel 11. The reactor containment vessel 11 has an outer wall 111 that is a containment wall for defining the outer shell thereof, and a pair of opposing plate-like fixing members 112 that are provided on the inner side of the outer wall 111 and are erected in the vertical direction. In the internal space S defined by the pair of fixing members 112, the reactor pressure vessel 12 is fixed to the pair of fixing members 112 by the fixing jig 113. Further, the reactor containment vessel 11 has a sump floor 14 below the reactor pressure vessel 12 via a lower dry well 13, and below the sump floor 14 on the bottom (bottom surface) of the outer wall 111. A core melt holding device 15 is provided.

なお、下部ドライウェル13及びサンプ床14は本実施形態の必須の構成要件ではなく、必要に応じて省略することができる。   The lower dry well 13 and the sump floor 14 are not essential constituent elements of the present embodiment, and can be omitted as necessary.

また、原子炉格納容器11の左上部には、例えば原子炉圧力容器12で発生した水蒸気を冷却器161によって冷却して冷却水を生成するための冷却水生成器16が設けられている。生成した冷却水16Aは、冷却水生成器16から配管162を介して、冷却水生成器16の下方に設けられた冷却水貯留槽17に送られ、冷却水17Aとして貯留される。冷却水17Aは、配管171を介して炉心溶融物保持装置15の冷却水路に供給されるようになっている。さらに、格納容器11の外壁111と一対の部材112によって画定されるようにしてサプレッションプール18が設けられ、冷却水18Aが貯留されている。   In addition, a cooling water generator 16 for generating, for example, cooling water by cooling the water vapor generated in the reactor pressure vessel 12 by the cooler 161 is provided in the upper left part of the reactor containment vessel 11. The generated cooling water 16A is sent from the cooling water generator 16 through the pipe 162 to the cooling water storage tank 17 provided below the cooling water generator 16, and stored as cooling water 17A. The cooling water 17 </ b> A is supplied to the cooling water passage of the core melt holding device 15 through the pipe 171. Further, a suppression pool 18 is provided so as to be defined by the outer wall 111 of the storage container 11 and the pair of members 112, and cooling water 18A is stored.

図2に示すように、炉心溶融物保持装置15は、原子炉格納容器11の外壁111の底部(底面)及び三角柱状の治具115と協働して冷却水路155を形成するような、椀型の金属部材151を有している。なお、治具115も原子炉格納容器11の構成要素であるが、治具115は、本実施形態において冷却水路155を形成するために補助的に設けられたものであり、原子炉格納容器11の必須の構成要件ではない。   As shown in FIG. 2, the core melt holding device 15 is formed so as to form a cooling water channel 155 in cooperation with the bottom (bottom) of the outer wall 111 of the reactor containment vessel 11 and the triangular prism-shaped jig 115. A metal member 151 of the mold is included. Note that the jig 115 is also a constituent element of the reactor containment vessel 11, but the jig 115 is provided as an auxiliary to form the cooling water channel 155 in the present embodiment. Is not a mandatory configuration requirement.

但し、治具115を設けることによって、炉心溶融物保持装置15の冷却面151Bに対して冷却水を効率良く接触させることができ、後に説明するように、保持面151Aに落下して保持されている炉心溶融物を効率良く冷却することができる。   However, by providing the jig 115, the cooling water can be efficiently brought into contact with the cooling surface 151B of the core melt holding device 15, and, as will be described later, is dropped and held on the holding surface 151A. The core melt can be cooled efficiently.

本実施形態において、炉心溶融物保持装置15を構成する金属部材151は、タングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料からなることが必要である。これらの金属は、1気圧下での融点が、それぞれ3422℃、2623℃、3027℃及び2415℃であって極めて高い。   In the present embodiment, the metal member 151 constituting the core melt holding device 15 needs to be made of at least one metal material of tungsten, molybdenum, tantalum, and niobium. These metals have extremely high melting points at 1 atm of 3422 ° C., 2623 ° C., 3027 ° C. and 2415 ° C., respectively.

一方、非常用炉心冷却装置(ECCS)(図示せず)等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生し、崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して炉心溶融に至って生成した炉心溶融物が、原子炉圧力容器12の下部を溶融貫通して落下してきた場合、炉心溶融物は炉心溶融物保持装置15を構成する金属部材151の保持面151Aで保持されることになる。   On the other hand, an emergency core cooling system (ECCS) (not shown) does not function sufficiently and a core melting accident occurs, and the core melt generated when the fuel rod temperature rises due to decay heat and core melting occurs. When the lower part of the reactor pressure vessel 12 is melted and dropped, the core melt is held by the holding surface 151 A of the metal member 151 constituting the core melt holding device 15.

炉心溶融物は、例えば燃料である二酸化ウランと燃料被覆管の酸化物である酸化ジルコニウムとの混合物であるので、その温度は約2500℃である。さらに、本実施形態の場合、炉心溶融物保持装置15の上方にはサンプ床14が設けられているので、上記混合物がサンプ床14を貫通して炉心溶融物保持装置15に至る際には、サンプ床14を構成するコンクリートのケイ素等と反応して、その温度は1600〜1700℃程度になる。   Since the core melt is, for example, a mixture of uranium dioxide, which is a fuel, and zirconium oxide, which is an oxide of a fuel cladding tube, the temperature is about 2500 ° C. Further, in the present embodiment, since the sump bed 14 is provided above the core melt holding device 15, when the mixture penetrates the sump bed 14 and reaches the core melt holding device 15, It reacts with silicon or the like of the concrete constituting the sump floor 14, and the temperature becomes about 1600 to 1700 ° C.

したがって、上記炉心溶融物が炉心溶融物保持装置15の金属部材151上に落下して来た場合においても、その温度は金属部材151を構成する金属材料の融点よりも十分に低い。結果として、上記炉心溶融物は金属部材151によって保持することができ、炉心溶融物が原子炉格納容器11の外壁111の底部(底面)を貫通し、格納容器11の破損に至って、格納容器11内の放射性物質が外部環境へ放出させるという事態を回避することができる。   Therefore, even when the core melt falls on the metal member 151 of the core melt holding device 15, the temperature is sufficiently lower than the melting point of the metal material constituting the metal member 151. As a result, the core melt can be held by the metal member 151, and the core melt penetrates the bottom (bottom surface) of the outer wall 111 of the reactor containment vessel 11, leading to damage to the containment vessel 11. It is possible to avoid a situation in which the radioactive material inside is released to the outside environment.

また、金属部材151を構成するタングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの
熱伝導率は、それぞれ174W/m・K、138W/m・K、57W/m・K及び53.7W/m・Kと比較的高い値を示す。したがって、金属部材151の保持面151Aで保持された炉心溶融物の熱は、保持面151Aから冷却面151Bに向けて適宜効率良く伝播され、冷却水路155を流れる冷却水によって吸熱されるようになる。したがって、金属部材151の保持面151A上で保持された炉心溶融物の温度は急速に低下し、金属部材151の保持面151Aでより安定的に保持されるようになる。
The thermal conductivity of tungsten, molybdenum, tantalum and niobium constituting the metal member 151 is 174 W / m · K, 138 W / m · K, 57 W / m · K and 53.7 W / m · K, respectively. High value. Therefore, the heat of the core melt held by the holding surface 151A of the metal member 151 is efficiently propagated appropriately from the holding surface 151A toward the cooling surface 151B, and is absorbed by the cooling water flowing through the cooling water channel 155. . Therefore, the temperature of the core melt held on the holding surface 151 </ b> A of the metal member 151 decreases rapidly, and is held more stably on the holding surface 151 </ b> A of the metal member 151.

なお、従来のセラミックタイルやセラミックブロックを構成するアルミナやジルコニアなどは、1気圧において、上述した金属材料と同等の2054℃及び2715℃の融点を示すが、熱伝導率が30W/m・K及び2.7W/m・Kと極めて低い。したがって、冷却水による冷却を効率良く行うことができないので、炉心溶融物を比較的長い時間保持するためには、タイルやブロックを多層構造にして、これらセラミック構造体自体の耐熱強度を向上させる必要がある。   Note that alumina, zirconia, and the like constituting conventional ceramic tiles and ceramic blocks exhibit melting points of 2054 ° C. and 2715 ° C. equivalent to the above-described metal materials at 1 atmosphere, but have a thermal conductivity of 30 W / m · K and It is extremely low at 2.7 W / m · K. Therefore, since cooling with cooling water cannot be performed efficiently, in order to maintain the core melt for a relatively long time, it is necessary to make the tiles and blocks into a multilayer structure and to improve the heat resistance strength of these ceramic structures themselves. There is.

したがって、使用するセラミック部材の数が増大するとともに、炉心溶融物の保持装置の大きさも大型化し、既設の原子炉内に作業者が入って多数のセラミック部材を組み合わせて保持装置を作製するのは、炉内スペースの観点からも極めて困難である。   Therefore, the number of ceramic members to be used increases, the size of the core melt holding device increases, and an operator enters an existing nuclear reactor to combine a number of ceramic members to produce a holding device. It is extremely difficult from the viewpoint of the space in the furnace.

これに対して、本実施形態では、金属部材151は、融点が高く、上述したセラミック部材に比較して十分に高い熱伝導率を有する金属材料から構成しているので、上述したように、冷却水による冷却面151Bからの冷却効果を鑑みると、金属部材151の厚さを十分に小さく、小型化することができる。例えば、従前のセラミック部材を用いた炉心溶融物の保持装置の厚さは約100cmであったが、本実施形態によれば、約20cmにまで削減することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the metal member 151 has a high melting point and is made of a metal material having a sufficiently high thermal conductivity as compared with the ceramic member described above. In view of the cooling effect from the cooling surface 151B by water, the thickness of the metal member 151 can be made sufficiently small and downsized. For example, the thickness of the core melt holding device using the conventional ceramic member is about 100 cm, but according to the present embodiment, the thickness can be reduced to about 20 cm.

また、金属部材151は、上述したセラミック部材に比較して軽量であって、加工性にも優れている。したがって、既設の原子炉内にも、作業者が入って比較的簡易に保持装置15を作製することができる。   Further, the metal member 151 is lighter than the ceramic member described above, and is excellent in workability. Therefore, the holding device 15 can be manufactured relatively easily by entering an existing nuclear reactor.

なお、本実施形態のようにサンプ床14を有しない場合においても、炉心溶融物の温度は約2500℃であって、冷却面151Bからの冷却水による冷却効果を考慮すると、上述したタングステン等からなる保持装置15の金属部材151によって炉心溶融物を十分に保持することができる。   Even when the sump bed 14 is not provided as in the present embodiment, the temperature of the core melt is about 2500 ° C., and considering the cooling effect by the cooling water from the cooling surface 151B, the above-described tungsten or the like is used. The core melt can be sufficiently held by the metal member 151 of the holding device 15.

(第2の実施形態)
図3は、本実施形態における水冷型原子炉の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。なお、図1及び図2に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。また、本実施形態では、図3に示すように、炉心溶融物の保持装置15の構成が異なることを除き、その他の構成、すなわち原子炉格納容器11を含む水冷型原子炉10のその他の構成は図1に示す構成と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of the core melt holding device of the water-cooled nuclear reactor in the present embodiment. In addition, the same code | symbol is used about the same or the same component as the component shown in FIG.1 and FIG.2. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, other configurations, that is, other configurations of the water-cooled nuclear reactor 10 including the reactor containment vessel 11, except that the configuration of the core melt holding device 15 is different. Since this is the same as the configuration shown in FIG. 1, the description thereof is omitted in this embodiment.

図3に示す炉心溶融物保持装置25は、図2に示す炉心溶融物保持装置15と同様に、原子炉格納容器11の外壁111の底部(底面)及び三角柱状の治具115と協働して冷却水路155を形成するような、椀型の金属部材151を有しており、さらに、金属部材151上に所定の酸化剤から形成されてなる膜体152を有している。なお、図2に示す炉心溶融物保持装置15と同様に、治具115も原子炉格納容器11の構成要素であるが、治具115は、本実施形態において冷却水路155を形成するために補助的に設けられたものであり、原子炉格納容器11の必須の構成要件ではない。   The core melt holding device 25 shown in FIG. 3 cooperates with the bottom (bottom surface) of the outer wall 111 of the reactor containment vessel 11 and the triangular prism-like jig 115 in the same manner as the core melt holding device 15 shown in FIG. In addition, a bowl-shaped metal member 151 that forms a cooling water channel 155 is formed, and a film body 152 formed of a predetermined oxidizing agent is further formed on the metal member 151. 2, the jig 115 is also a constituent element of the reactor containment vessel 11, but the jig 115 is an auxiliary element for forming the cooling water channel 155 in this embodiment. Provided, and is not an essential component of the reactor containment vessel 11.

但し、治具115を設けることによって、炉心溶融物保持装置25の冷却面151Bに対して冷却水を効率良く接触させることができ、後に説明するように、保持面151Aに落下して保持されている炉心溶融物を効率良く冷却することができる。   However, by providing the jig 115, the cooling water can be efficiently brought into contact with the cooling surface 151B of the core melt holding device 25 and, as will be described later, is dropped and held on the holding surface 151A. The core melt can be cooled efficiently.

本実施形態において、炉心溶融物保持装置15を構成する金属部材151は、図2に示す炉心溶融物保持装置15と同様に、その耐熱性を考慮し、高融点金属材料であるタングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料からなることが必要である。   In the present embodiment, the metal member 151 constituting the core melt holding device 15 is made of tungsten, molybdenum, which is a refractory metal material, considering its heat resistance, similarly to the core melt holding device 15 shown in FIG. It is necessary to consist of at least one metal material of tantalum and niobium.

非常用炉心冷却装置(ECCS)(図示せず)等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生し、崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して炉心溶融に至って生成した炉心溶融物が、原子炉圧力容器12の下部を溶融貫通して落下してきた場合、炉心溶融物は炉心溶融物保持装置25で保持されることになる。   The core melt produced by the core melting accident caused by the core melting accident due to the core melting accident due to the core melting accident without the emergency core cooling system (ECCS) (not shown) functioning sufficiently When the lower part of the reactor pressure vessel 12 is melted and dropped, the core melt is held by the core melt holding device 25.

炉心溶融物は、例えば燃料である二酸化ウランと燃料被覆管の酸化物である酸化ジルコニウムとに加え、炉内構造物であるステンレス鋼、すなわち鉄、クロム、ニッケル等を含む場合がある。このような炉心溶融物が上述のような高融点金属材料からなる金属部材151上に直接落下して保持するようになると、炉心溶融物の金属成分と金属部材151を構成する上記高融点金属材料が低融点の合金あるいは低融点の共晶を形成する場合があり、金属部材151単独で高温度の炉心溶融物を保持することが困難になる場合がある。   The core melt may contain, for example, stainless steel, that is, iron, chromium, nickel, etc., which is a structure in the reactor, in addition to uranium dioxide which is a fuel and zirconium oxide which is an oxide of a fuel cladding tube. When such a core melt falls directly onto the metal member 151 made of the refractory metal material as described above, the metal component of the core melt and the refractory metal material constituting the metal member 151 are retained. May form a low melting point alloy or a low melting point eutectic, and it may be difficult to hold the high temperature core melt with the metal member 151 alone.

しかしながら、本実施形態では、金属部材151上に所定の酸化剤からなる膜体152を形成するようにしている。したがって、炉心溶融物は金属部材151と接触する以前に膜体152に接触し、炉心溶融物中の金属成分は膜体152、すなわち酸化剤によって所定の金属酸化物となる。このようにして形成された金属酸化物は金属部材151を構成する高融点金属材料と合金化あるいは共晶化することがない。このため、金属部材151は、その構成材料である高融点金属材料の本来の特性を損なうことなく、高温度の炉心溶融物を安定的に保持することができる。具体的には、保持面151A及び膜体152の酸化に供しない残留物とで保持する。   However, in this embodiment, the film body 152 made of a predetermined oxidant is formed on the metal member 151. Therefore, the core melt comes into contact with the film body 152 before coming into contact with the metal member 151, and the metal component in the core melt becomes a predetermined metal oxide by the film body 152, that is, the oxidizing agent. The metal oxide thus formed does not alloy or eutectic with the refractory metal material constituting the metal member 151. For this reason, the metal member 151 can hold | maintain a high temperature core melt stably, without impairing the original characteristic of the high melting point metal material which is the constituent material. Specifically, the holding surface 151A and the residue that is not subjected to oxidation of the film body 152 are held.

なお、炉心溶融物の金属成分が炉心溶融物保持装置25の金属部材151と反応して低融点の合金あるいは共晶を生成すること、及び炉心溶融物の金属成分を酸化させて金属酸化物とすることにより、金属部材151と反応しなくなり、上述のような低融点の合金及び共晶を生成しないという現象は、本発明者らの膨大な実験に基づいて見出されたものであり、これら現象の発見も当然に本実施形態における発明として考慮されるべきものである。   The metal component of the core melt reacts with the metal member 151 of the core melt holding device 25 to form a low melting point alloy or eutectic, and the metal component of the core melt is oxidized to form a metal oxide. Thus, the phenomenon that the metal member 151 does not react and does not generate the low melting point alloy and the eutectic as described above has been found based on an enormous experiment by the present inventors. Naturally, the discovery of the phenomenon should also be considered as an invention in this embodiment.

したがって、本実施形態においては、上記炉心溶融物が金属成分を含むような場合であっても、炉心溶融物が炉心溶融物保持装置25の金属部材151上に落下して来た場合において、保持面151Aで十分に保持することができ、炉心溶融物が原子炉格納容器11の外壁111の底部(底面)を貫通し、格納容器11の破損に至って、格納容器11内の放射性物質が外部環境へ放出させるという事態を回避することができる。   Therefore, in this embodiment, even when the core melt contains a metal component, the core melt is retained when it falls onto the metal member 151 of the core melt holding device 25. The surface 151A can sufficiently hold the core melt, and the core melt penetrates the bottom (bottom surface) of the outer wall 111 of the reactor containment vessel 11 and the containment vessel 11 is damaged. Can be avoided.

膜体152を構成する酸化剤は、その酸化物標準生成エネルギーが、炉心溶融物を構成する金属材料成分の酸化物標準生成エネルギーよりも大きいことが好ましく、例えば、金属部材151が上述のような高融点金属材料から構成される場合、酸化銅(酸化第一銅、酸化第二銅等)、酸化鉄(酸化第一鉄、酸化第二鉄等)、アルミナ、シリカ及びマンガン酸化物等を挙げることができる。特に酸化銅を用いた場合において、炉心溶融物中の金属成分を十分に酸化することができ、上述した作用効果を十分に奏することができる。   The oxidant constituting the film body 152 preferably has an oxide standard formation energy larger than the oxide standard formation energy of the metal material component constituting the core melt. For example, the metal member 151 is formed as described above. When composed of a refractory metal material, examples include copper oxide (cuprous oxide, cupric oxide, etc.), iron oxide (ferrous oxide, ferric oxide, etc.), alumina, silica, and manganese oxide. be able to. In particular, when copper oxide is used, the metal component in the core melt can be sufficiently oxidized, and the above-described effects can be sufficiently achieved.

なお、第1の実施形態同様に、金属部材151を構成するタングステン等の高融点金属材料は比較的高い熱伝導率を有するので、金属部材151の保持面151Aで保持された炉心溶融物の熱は、保持面151Aから冷却面151Bに向けて適宜効率良く伝播され、冷却水路155を流れる冷却水によって吸熱されるようになる。したがって、金属部材151の保持面151A上で保持された炉心溶融物の温度は急速に低下し、金属部材151の保持面151Aでより安定的に保持されるようになる。   Note that, as in the first embodiment, the refractory metal material such as tungsten constituting the metal member 151 has a relatively high thermal conductivity, and therefore the heat of the core melt held on the holding surface 151A of the metal member 151. Is efficiently transmitted from the holding surface 151A to the cooling surface 151B as appropriate, and is absorbed by the cooling water flowing through the cooling water channel 155. Therefore, the temperature of the core melt held on the holding surface 151 </ b> A of the metal member 151 decreases rapidly, and is held more stably on the holding surface 151 </ b> A of the metal member 151.

また、従来のセラミック部材に比較した場合、その熱伝導率は極めて高く、軽量かつ加工性にも優れているので、既設の原子炉内にも、作業者が入って比較的簡易に保持装置25を作製することができる。   Further, when compared with a conventional ceramic member, its thermal conductivity is extremely high, lightweight and excellent in workability, so that an operator can enter the existing reactor and relatively easily hold the holding device 25. Can be produced.

なお、膜体152の厚さは、それを構成する酸化剤の種類にも依存するが、例えば50mm〜200mmとすることができる。したがって、炉心溶融物保持装置25が、このような膜体152を有する場合においても、既設の原子炉内における作業者の保持装置25の作製に対して何ら障害となることがない。   The thickness of the film body 152 depends on the type of oxidant constituting the film body 152, but can be, for example, 50 mm to 200 mm. Therefore, even when the core melt holding device 25 has such a film body 152, there is no obstacle to the production of the holding device 25 by the operator in the existing nuclear reactor.

さらに、図3においては、金属部材151の全面に膜体152を形成しているが、膜体152は、炉心溶融物が落下してくる保持装置25の中心部のみに形成するようにしてもよい。   Further, in FIG. 3, the film body 152 is formed on the entire surface of the metal member 151. However, the film body 152 may be formed only in the central portion of the holding device 25 from which the core melt falls. Good.

膜体152は、上述したような酸化剤の粉末を所定の溶媒に分散させた原料を用いて溶射法によって形成することもできるし、その他、プレス成形した圧縮成形体のブロックを敷き詰めたり、粘度状にして塗り固めるなどの手法によっても形成することができる。   The film body 152 can be formed by a thermal spraying method using a raw material in which a powder of an oxidant as described above is dispersed in a predetermined solvent. It can also be formed by a method such as painting and solidifying.

図4は、本実施形態における水冷型原子炉の他の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。なお、図1〜図3に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。また、本実施形態では、図4に示すように、炉心溶融物の保持装置35の構成が異なることを除き、その他の構成、すなわち原子炉格納容器11を含む水冷型原子炉10のその他の構成は図1に示す構成と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of another core melt holding device of the water-cooled nuclear reactor according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is used about the same or the same component as the component shown in FIGS. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, except for the configuration of the core melt holding device 35, other configurations, that is, other configurations of the water-cooled nuclear reactor 10 including the reactor containment vessel 11 are provided. Since this is the same as the configuration shown in FIG. 1, the description thereof is omitted in this embodiment.

図4に示す炉心溶融物保持装置35は、図3に示す炉心溶融物保持装置25における酸化剤からなる膜体152に代えて、酸化剤からなる複数のブロック体153を敷設している点で相違し、その他の構成については図3に示す炉心溶融物保持装置25と同様の構成を採っている。   The core melt holding device 35 shown in FIG. 4 is provided with a plurality of block bodies 153 made of an oxidizing agent instead of the film body 152 made of an oxidizing agent in the core melt holding device 25 shown in FIG. The other configurations are the same as those of the core melt holding device 25 shown in FIG.

図4に示す炉心溶融物保持装置35においても、非常用炉心冷却装置(ECCS)(図示せず)等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生し、崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して炉心溶融に至って生成した炉心溶融物が、原子炉圧力容器12の下部を溶融貫通して落下し、さらに、炉心溶融物が、例えば燃料である二酸化ウランと燃料被覆管の酸化物である酸化ジルコニウムとに加え、炉内構造物であるステンレス鋼、すなわち鉄、クロム、ニッケル等を含む場合において、炉心溶融物は金属部材151と接触する以前に複数のブロック体153に接触し、炉心溶融物中の金属成分はブロック体153、すなわち酸化剤によって所定の金属酸化物となる。   In the core melt holding device 35 shown in FIG. 4 as well, an emergency core cooling device (ECCS) (not shown) does not function sufficiently and a core melting accident occurs, and the fuel rod temperature rises due to decay heat. Then, the core melt generated by melting the core falls through the lower part of the reactor pressure vessel 12 by melting, and the core melt is oxidized by, for example, uranium dioxide as a fuel and an oxide of a fuel cladding tube. In the case of containing stainless steel as an internal structure in addition to zirconium, that is, iron, chromium, nickel, etc., the core melt comes into contact with the plurality of block bodies 153 before coming into contact with the metal member 151, and the core melt The metal component therein becomes a predetermined metal oxide by the block body 153, that is, the oxidizing agent.

このようにして形成された金属酸化物は金属部材151を構成する高融点金属材料と合金化あるいは共晶化することがない。このため、金属部材151は、その構成材料である高融点金属材料の本来の特性を損なうことなく、高温度の炉心溶融物を安定的に保持することができ、炉心溶融物保持装置35は、その本来の機能を奏することができるようになる。   The metal oxide thus formed does not alloy or eutectic with the refractory metal material constituting the metal member 151. For this reason, the metal member 151 can stably hold the core melt at a high temperature without impairing the original characteristics of the refractory metal material that is the constituent material thereof. The original function can be performed.

したがって、本実施形態においては、上記炉心溶融物が金属成分を含むような場合であっても、炉心溶融物が炉心溶融物保持装置25の金属部材151上に落下して来た場合において十分に保持することができ、炉心溶融物が原子炉格納容器11の外壁111の底部(底面)を貫通し、格納容器11の破損に至って、格納容器11内の放射性物質が外部環境へ放出させるという事態を回避することができる。   Therefore, in the present embodiment, even when the core melt contains a metal component, it is sufficient when the core melt falls on the metal member 151 of the core melt holding device 25. A situation in which the core melt penetrates the bottom (bottom surface) of the outer wall 111 of the reactor containment vessel 11 and the containment vessel 11 is damaged, causing radioactive substances in the containment vessel 11 to be released to the external environment. Can be avoided.

ブロック体153を構成する酸化剤は、膜体152を構成する酸化剤と同じものを使用することができ、膜体152の場合と同様に、特に酸化銅が好ましい。   As the oxidant constituting the block body 153, the same oxidant as that constituting the film body 152 can be used, and copper oxide is particularly preferable as in the case of the film body 152.

なお、図3に示す炉心溶融物保持装置25の場合と同様に、金属部材151を構成するタングステン等の高融点金属材料は比較的高い熱伝導率を有するので、金属部材151の保持面151Aで保持された炉心溶融物の熱は、保持面151Aから冷却面151Bに向けて適宜効率良く伝播され、冷却水路155を流れる冷却水によって吸熱されるようになる。したがって、金属部材151の保持面151A上で保持された炉心溶融物の温度は急速に低下し、金属部材151の保持面151Aでより安定的に保持されるようになる。   As in the case of the core melt holding device 25 shown in FIG. 3, the refractory metal material such as tungsten constituting the metal member 151 has a relatively high thermal conductivity, so that the holding surface 151A of the metal member 151 The heat of the held core melt is efficiently propagated from the holding surface 151 </ b> A toward the cooling surface 151 </ b> B as appropriate, and is absorbed by the cooling water flowing through the cooling water channel 155. Therefore, the temperature of the core melt held on the holding surface 151 </ b> A of the metal member 151 decreases rapidly, and is held more stably on the holding surface 151 </ b> A of the metal member 151.

また、従来のセラミック部材に比較した場合、その熱伝導率は極めて高く、軽量かつ加工性にも優れているので、既設の原子炉内にも、作業者が入って比較的簡易に保持装置35を作製することができる。   In addition, when compared with a conventional ceramic member, its thermal conductivity is extremely high, lightweight and excellent in workability, so that an operator can enter the existing reactor and relatively easily hold the device 35. Can be produced.

なお、複数のブロック体153は、それを構成する酸化剤の種類にも依存するが、例えば200mm×200mm×5tmmの大きさとすることができ、これらを互いに隙間なく敷設することによって、上述した膜体152と同様の作用効果を奏するようになる。   The plurality of block bodies 153 depends on the type of oxidant constituting the plurality of block bodies 153, but can have a size of, for example, 200 mm × 200 mm × 5 tmm. The same effects as the body 152 are produced.

また、ブロック体153は、原料となる酸化剤の粉末を圧縮した成形体として構成することもできるし、成形体を焼結した焼結体として構成することもできる。   Further, the block body 153 can be configured as a molded body obtained by compressing a powder of an oxidizing agent as a raw material, or can be configured as a sintered body obtained by sintering the molded body.

(第3の実施形態)
図5は、本実施形態における水冷型原子炉の概略構成を示す図である。なお、図1〜4に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。また、本実施形態では、図5に示すように、原子炉格納容器11に固定及び保持されている原子炉圧力容器12の底部(底面)の外側に、第2の実施形態で説明した酸化剤からなる膜体121が形成されていることを除き、その他の構成、すなわち原子炉格納容器11を含む水冷型原子炉10のその他の構成は図1に示す構成と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a water-cooled nuclear reactor in the present embodiment. In addition, the same code | symbol is used regarding the same or the same component as the component shown in FIGS. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the oxidizing agent described in the second embodiment is disposed outside the bottom portion (bottom surface) of the reactor pressure vessel 12 fixed and held in the reactor containment vessel 11. Since the other configuration, that is, the other configuration of the water-cooled nuclear reactor 10 including the reactor containment vessel 11 is the same as the configuration shown in FIG. Then, explanation is omitted.

図5では、第2の実施形態の、炉心溶融物保持装置25の金属部材151上に形成された酸化剤からなる膜体151の代わりに、同じ酸化剤からなる膜体121が原子炉格納容器11の原子炉圧力容器12の底部(底面)の外側に形成されている。   In FIG. 5, instead of the film body 151 made of the oxidant formed on the metal member 151 of the core melt holding device 25 of the second embodiment, the film body 121 made of the same oxidant is replaced with the reactor containment vessel. 11 is formed outside the bottom (bottom) of the reactor pressure vessel 12.

したがって、非常用炉心冷却装置(ECCS)(図示せず)等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生し、崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して炉心溶融に至って生成した炉心溶融物が、例えば燃料である二酸化ウランと燃料被覆管の酸化物である酸化ジルコニウムとに加え、炉内構造物であるステンレス鋼、すなわち鉄、クロム、ニッケル等を含む場合において、炉心溶融物は、原子炉圧力容器12の底部(底面)を貫通して炉心溶融物保持装置15に至る以前に、それに含まれる金属成分が原子炉圧力容器12の底部(底面)の外側に形成された酸化剤と予め反応して所定の金属酸化物となる。   Therefore, an emergency core cooling system (ECCS) (not shown) does not function sufficiently and a core melting accident occurs. The temperature of the fuel rods rises due to decay heat, and the core melt generated by melting the core melts. In the case of containing, for example, uranium dioxide, which is a fuel, and zirconium oxide, which is an oxide of a fuel cladding tube, stainless steel which is an internal structure of the reactor, that is, iron, chromium, nickel, etc. Before reaching the core melt holding device 15 through the bottom (bottom) of the pressure vessel 12, the metal component contained therein reacts in advance with the oxidant formed outside the bottom (bottom) of the reactor pressure vessel 12. Thus, a predetermined metal oxide is obtained.

このため、その後、炉心溶融物が原子炉圧力容器12の底部(底面)を貫通して、タングステン等の高融点金属材料からなる金属部材151を有する炉心溶融物保持装置15に至った場合においても、上述のようにして形成された金属酸化物は金属部材151を構成する高融点金属材料と合金化あるいは共晶化することがない。このため、金属部材151は、その構成材料である高融点金属材料の本来の特性を損なうことなく、高温度の炉心溶融物を安定的に保持することができ、炉心溶融物保持装置15は、その本来の機能を奏することができるようになる。   Therefore, even when the core melt passes through the bottom (bottom surface) of the reactor pressure vessel 12 and reaches the core melt holding device 15 having the metal member 151 made of a refractory metal material such as tungsten. The metal oxide formed as described above does not alloy or eutectic with the refractory metal material constituting the metal member 151. For this reason, the metal member 151 can stably hold the core melt at a high temperature without impairing the original characteristics of the refractory metal material that is the constituent material thereof. The original function can be performed.

したがって、本実施形態においては、上記炉心溶融物が金属成分を含むような場合であっても、炉心溶融物が炉心溶融物保持装置15の金属部材151上に落下して来た場合において十分に保持することができ、炉心溶融物が原子炉格納容器11の外壁111の底部(底面)を貫通し、格納容器11の破損に至って、格納容器11内の放射性物質が外部環境へ放出させるという事態を回避することができる。   Therefore, in the present embodiment, even when the core melt contains a metal component, it is sufficient when the core melt falls on the metal member 151 of the core melt holding device 15. A situation in which the core melt penetrates the bottom (bottom surface) of the outer wall 111 of the reactor containment vessel 11 and the containment vessel 11 is damaged, causing radioactive substances in the containment vessel 11 to be released to the external environment. Can be avoided.

なお、原子炉圧力容器12の底部(底面)の外側に形成すべき酸化剤は、上述のような膜体121としてではなく、同じ酸化剤からなるブロック体を敷設することによって形成してもよい。この場合も、上記同様の作用効果を得ることができる。   The oxidant to be formed outside the bottom portion (bottom surface) of the reactor pressure vessel 12 may be formed by laying a block body made of the same oxidant instead of the film body 121 as described above. . Also in this case, the same effect as described above can be obtained.

また、膜体121の大きさやブロック体の大きさ等は、第2の実施形態と同様とすることができる。   Further, the size of the film body 121, the size of the block body, and the like can be the same as those in the second embodiment.

さらに、本実施形態では、炉心溶融物保持装置として第1の実施形態に示すものを用い、酸化剤からなる膜体121を原子炉圧力容器12の底部(底面)の外側にのみ形成するようにしたが、炉心溶融物保持装置として第2の実施形態に示すものを用い、酸化剤からなる膜体121を原子炉圧力容器12の底部(底面)の外側に設けるとともに、炉心溶融物保持装置25,35に示すように、金属部材151上においても同様の酸化剤からなる膜体152を形成し、ブロック体153を敷設するようにすることもできる。   Further, in this embodiment, the core melt holding device shown in the first embodiment is used, and the film body 121 made of an oxidant is formed only outside the bottom (bottom surface) of the reactor pressure vessel 12. However, the core melt holding device shown in the second embodiment is used, and the film body 121 made of an oxidant is provided outside the bottom (bottom surface) of the reactor pressure vessel 12, and the core melt holding device 25 is provided. , 35, a film body 152 made of a similar oxidizing agent may be formed on the metal member 151, and the block body 153 may be laid.

この場合、炉心溶融物中の金属成分をより確実に金属酸化物に転換することができ、炉心溶融物保持装置25,35における炉心溶融物の保持をより確実に行うことができるようになる。   In this case, the metal component in the core melt can be more reliably converted to the metal oxide, and the core melt can be more reliably held in the core melt holding devices 25 and 35.

その他の特徴及び作用効果については、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。   Other features and functions and effects are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

なお、上述のような作用効果を有する酸化剤は、本実施形態のように、原子炉圧力容器12の底部(底面)の外側ではなく、炉心溶融物の発生箇所と炉心溶融物保持装置15との間の任意の箇所において設けることもできる。例えば、サンプ床14上に膜体あるいはブロック体として敷設することもできるし、別途構造材を形成し、この構造材上に膜体あるいはブロック体として形成することもできる。   It should be noted that the oxidizing agent having the above-described effects is not the outside of the bottom (bottom surface) of the reactor pressure vessel 12 as in this embodiment, but the generation location of the core melt, the core melt holding device 15, and the like. It can also be provided at any location between. For example, a film body or a block body can be laid on the sump floor 14, or a separate structural material can be formed and formed on the structural material as a film body or a block body.

(第4の実施形態)
図6は、本実施形態における水冷型原子炉の炉心溶融物保持装置の概略構成を拡大して示す断面図である。なお、図1〜図5に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。また、本実施形態では、図6に示すように、炉心溶融物の保持装置45の構成が異なることを除き、その他の構成、すなわち原子炉格納容器11を含む水冷型原子炉10のその他の構成は図1に示す構成と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of the core melt holding device of the water-cooled nuclear reactor in the present embodiment. In addition, the same code | symbol is used about the same or the same component as the component shown in FIGS. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, other than the configuration of the core melt holding device 45 is different, that is, the other configuration of the water-cooled nuclear reactor 10 including the reactor containment vessel 11. Since this is the same as the configuration shown in FIG. 1, the description thereof is omitted in this embodiment.

図6に示す炉心溶融物保持装置45は、図2に示す炉心溶融物保持装置15と同様に、原子炉格納容器11の外壁111の底部(底面)及び三角柱状の治具115と協働して冷却水路155を形成するような、椀型の金属部材151を有しており、さらに、この金属部材151の下方に形成された耐腐食層154を有している。   The core melt holding device 45 shown in FIG. 6 cooperates with the bottom (bottom surface) of the outer wall 111 of the reactor containment vessel 11 and the triangular prism-shaped jig 115 in the same manner as the core melt holding device 15 shown in FIG. And a corrugated metal member 151 that forms a cooling water channel 155, and further has a corrosion-resistant layer 154 formed below the metal member 151.

本実施形態の炉心溶融物保持装置45において、冷却水と接触する冷却面は耐腐食層154の下面154Bが相当する。冷却水は、一般にイオン交換樹脂を介した脱イオン水が用いられるが、非常用炉心冷却装置(ECCS)(図示せず)等が十分に機能せずに炉心溶融事故が発生したような場合は、冷却水中に海水が混入する場合がある。   In the core melt holding device 45 of the present embodiment, the cooling surface in contact with the cooling water corresponds to the lower surface 154B of the corrosion resistant layer 154. In general, deionized water via ion-exchange resin is used as the cooling water, but in the event that a core melting accident occurs because the emergency core cooling system (ECCS) (not shown) does not function sufficiently , Seawater may be mixed in the cooling water.

一方、炉心溶融物保持装置45を構成する金属部材151は、高融点金属材料であるタングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料から構成するが、これらの高融点金属材料は、さほど耐食性が高くない。したがって、炉心溶融物保持装置45を使用している最中に金属部材151が腐食して劣化し、原子炉圧力容器から落下してきた炉心溶融物を十分に保持できない場合がある。   On the other hand, the metal member 151 constituting the core melt holding device 45 is made of at least one metal material of tungsten, molybdenum, tantalum and niobium which are refractory metal materials, and these refractory metal materials have much corrosion resistance. Is not expensive. Therefore, the metal member 151 may be corroded and deteriorated while the core melt holding device 45 is being used, and the core melt falling from the reactor pressure vessel may not be sufficiently held.

しかしながら、本実施形態では、金属部材151の下方に耐腐食層154を設け、この層を冷却水と接触させるようにしている。したがって、上述のように冷却水中に海水等が混入した場合においても、耐腐食層154の存在により、金属部材151の腐食を防止することができるので、上述のような問題を回避することができる。   However, in this embodiment, a corrosion-resistant layer 154 is provided below the metal member 151, and this layer is brought into contact with cooling water. Therefore, even when seawater or the like is mixed into the cooling water as described above, the corrosion of the metal member 151 can be prevented by the presence of the corrosion-resistant layer 154, and thus the above-described problems can be avoided. .

なお、耐腐食層154を構成する材料としては、フッ素樹脂、エボキシ樹脂、変性エボキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、及び、アクリルシリコン樹脂などの有機系材料や、オーステナイト系ステンレス鋼、二相ステンレス鋼、チタンなどの金属系材料を用いることができる。また、耐腐食層154の厚さは、例えば0.1mm〜3mmとすることができる。   In addition, as a material which comprises the corrosion-resistant layer 154, organic materials, such as a fluororesin, an eboxy resin, a modified eboxy resin, a polyurethane resin, and an acrylic silicon resin, austenitic stainless steel, a duplex stainless steel, titanium, etc. The metal-based material can be used. Moreover, the thickness of the corrosion-resistant layer 154 can be set to 0.1 mm to 3 mm, for example.

耐腐食層154は、金属部材151が冷却水と接触する面の全体に亘って形成する。耐腐食層154の形成は、例えば汎用のコーティング技術やライニング技術を用いて行うことができる。   The corrosion-resistant layer 154 is formed over the entire surface where the metal member 151 contacts the cooling water. The corrosion-resistant layer 154 can be formed using, for example, a general-purpose coating technique or lining technique.

また、本実施形態では、図2に関する第1の実施形態の炉心溶融物保持装置15に対して耐腐食層154を設けるようにしたが、図3及び図4に示すような、酸化剤からなる膜体152及びブロック体153を有する炉心溶融物保持装置25及び35に対しても適用することができる。   Moreover, in this embodiment, although the corrosion-resistant layer 154 was provided with respect to the core melt holding | maintenance apparatus 15 of 1st Embodiment regarding FIG. 2, it consists of an oxidizing agent as shown in FIG.3 and FIG.4. The present invention can also be applied to the core melt holding devices 25 and 35 having the film body 152 and the block body 153.

その他の特徴及び作用効果については、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。   Other features and functions and effects are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment was posted as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 水冷型原子炉
11 原子炉格納容器
12 原子炉圧力容器
13 下部ドライウェル
14 サンプ床
15,25,35,45 炉心溶融物保持装置
151 金属部材
152 (酸化剤からなる)膜体
153 (酸化剤からなる)ブロック体
154 耐腐食層
155 冷却水路
16 冷却水生成器
17 冷却水貯留槽
18 サプレッションプール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Water-cooled nuclear reactor 11 Reactor containment vessel 12 Reactor pressure vessel 13 Lower dry well 14 Sump bed 15, 25, 35, 45 Core melt holding device 151 Metal member 152 Film body 153 (Oxidizing agent) Block body 154 Corrosion resistant layer 155 Cooling water channel 16 Cooling water generator 17 Cooling water storage tank 18 Suppression pool

Claims (7)

原子炉圧力容器の下方に設けられる炉心溶融物の保持装置であって、
前記保持装置は、タングステン、モリブデン、タンタル及びニオブの少なくとも一つの金属材料を含む金属部材からなることを特徴とする、炉心溶融物の保持装置。
A core melt holding device provided below a reactor pressure vessel,
The holding device for a core melt is characterized by comprising a metal member containing at least one metal material of tungsten, molybdenum, tantalum and niobium.
前記保持装置の、前記原子力圧力容器と対向する前記炉心溶融物の保持面において、酸化剤を設けたことを特徴とする、請求項1に記載の炉心溶融物の保持装置。   The core melt holding device according to claim 1, wherein an oxidizing agent is provided on a holding surface of the core melt facing the nuclear pressure vessel of the holding device. 前記酸化剤の酸化物標準生成エネルギーが、前記炉心溶融物を構成する金属材料成分の酸化物標準生成エネルギーよりも大きいことを特徴とする、請求項2に記載の炉心溶融物の保持装置。   The core melt holding device according to claim 2, wherein the oxide standard generation energy of the oxidant is larger than the oxide standard generation energy of the metal material component constituting the core melt. 前記酸化剤は酸化銅であることを特徴とする、請求項3に記載の炉心溶融物の保持装置。   4. The core melt holding device according to claim 3, wherein the oxidizing agent is copper oxide. 前記保持装置の、冷却水と接触する冷却面上に耐腐食層を設けたことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一に記載の炉心溶融物の保持装置。   The core melt holding device according to any one of claims 1 to 4, wherein a corrosion resistant layer is provided on a cooling surface of the holding device in contact with cooling water. 原子炉圧力容器を格納するための原子炉格納容器であって、
原子炉格納容器の外郭を画定するための格納壁と、
前記格納壁の内側に設けられ、垂直方向に立設した相対向する一対の固定部材と、
前記一対の固定部材で画定される内部空間において、前記一対の固定部材に対して所定の固定治具を介して固定及び配置された原子炉圧力容器と、
前記内部空間において、前記原子炉圧力容器の下方に設けられた、請求項1〜5のいずれか一に記載の炉心溶融物の保持装置と、
を具えることを特徴とする、原子炉格納容器。
A reactor containment vessel for containing a reactor pressure vessel,
A containment wall for defining the outer shell of the reactor containment vessel;
A pair of opposing fixing members provided inside the storage wall and erected in the vertical direction;
A reactor pressure vessel fixed and arranged with respect to the pair of fixing members via a predetermined fixing jig in an internal space defined by the pair of fixing members;
In the internal space, the core melt holding device according to any one of claims 1 to 5, which is provided below the reactor pressure vessel,
A reactor containment vessel characterized by comprising:
前記原子炉圧力容器の底面において酸化剤を設けたことを特徴とする、請求項6に記載の原子炉格納容器。   The reactor containment vessel according to claim 6, wherein an oxidizing agent is provided on a bottom surface of the reactor pressure vessel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018503811A (en) * 2014-12-16 2018-02-08 ジョイント ストック カンパニー アトムエネルゴプロエクトJoint Stock Company Atomenergoproekt System for cooling and confining the molten core of a pressurized water reactor
JP2018081018A (en) * 2016-11-17 2018-05-24 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Corium retainer
JP2018200239A (en) * 2017-05-29 2018-12-20 株式会社東芝 Melted reactor core holding and cooling apparatus and nuclear reactor containment

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