JP2016166833A - 原子炉格納容器、及び原子炉格納容器の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重大な損傷の発生が抑制される原子炉格納容器を提供する。
【解決手段】原子炉格納容器は、原子炉容器の下方にキャビティ室を形成する底部及び壁部を有する構造物を備える。壁部は、キャビティ室に面する壁部鉄板と、キャビティ室に対して壁部鉄板の外側に設けられる壁部コンクリートと、キャビティ室に対して壁部コンクリートの外側に設けられる壁部ライナとを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、原子炉格納容器、及び原子炉格納容器の施工方法に関する。

原子力プラントにおいては、シビアアクシデントを想定した様々な対策が行われている。その対策の例として、ドレンサンプ表面を耐熱性のライナで被覆する技術が特許文献１に開示されている。

特公平０８−０２７３７２号公報

シビアアクシデントとして、炉心溶融が生じ、溶融物が原子炉容器から流出する事故が想定される。溶融物が原子炉格納容器のキャビティ室に落下する場合、そのキャビティ室を形成する構造物に重大な損傷が発生すると、被害が拡大する可能性がある。そのため、原子炉格納容器の重大な損傷の発生が抑制されるように対策を行う必要がある。

本発明は、重大な損傷の発生が抑制される原子炉格納容器、及び原子炉格納容器の施工方法を提供することを目的とする。

本発明は、原子炉容器の下方にキャビティ室を形成する底部及び壁部を有する構造物を備え、前記壁部は、前記キャビティ室に面する壁部鉄板と、前記キャビティ室に対して前記壁部鉄板の外側に設けられる壁部コンクリートと、前記キャビティ室に対して前記壁部コンクリートの外側に設けられる壁部ライナとを有する、原子炉格納容器を提供する。

本発明によれば、原子炉容器から流出した溶融物は、原子炉容器の下方に設けられたキャビティ室で受け止められる。溶融物は、構造物の壁部で堰き止められるため、溶融物の拡散が抑制される。壁部コンクリート及び壁部鉄板が壁部ライナの内側に設けられており、壁部ライナは、壁部コンクリート及び壁部鉄板で保護される。壁部ライナは、キャビティ室の気密性を確保するための部材であり、壁部ライナの損傷は、被害の拡大をもたらす。壁部コンクリート及び壁部鉄板により、壁部ライナと溶融物との接触が抑制されるため、壁部ライナの損傷が抑制される。そのため、重大な損傷の発生が抑制される。

本発明において、前記壁部コンクリートの厚さは、少なくとも２０［ｃｍ］であることが好ましい。これにより、溶融物との接触で壁部鉄板が溶融した場合でも、壁部コンクリートが犠牲材となり、壁部ライナを保護することができる。

本発明において、前記キャビティ室に対して前記壁部ライナの外側に設けられる外部コンクリートを有することが好ましい。これにより、壁部ライナが外部コンクリートに支持され、構造物の強度が向上する。

本発明において、前記底部は、前記壁部ライナと接続される底部ライナと、前記底部ライナの上方に設けられ、前記キャビティ室に面する底部コンクリートとを有することが好ましい。これにより、壁部ライナ及びその壁部ライナと接続された底部ライナにより、キャビティ室の気密性が十分に確保される。また、底部コンクリートにより、底部ライナと溶融物との接触が抑制されるため、底部ライナの損傷が抑制される。

本発明において、前記壁部コンクリートに埋められた形鋼を有することが好ましい。これにより、壁部コンクリートの強度が向上する。

本発明は、原子炉容器の下方にキャビティ室を形成する既設構造物を有する原子炉格納容器の施工方法であって、前記既設構造物は、前記キャビティ室を囲むように設けられ、前記キャビティ室に面する内面を有する壁部ライナを備え、前記壁部ライナの前記内面と間隙を介して対向するように壁部鉄板を配置する工程と、前記壁部ライナと前記壁部鉄板との間にコンクリートを入れて、前記壁部ライナ及び前記壁部鉄板に固定される壁部コンクリートを形成する工程と、を含む原子炉格納容器の施工方法を提供する。

本発明によれば、既設構造物においてキャビティ室に面するように壁部ライナが設けられている場合、壁部ライナと壁部鉄板との間にコンクリートを入れて壁部ライナ及び壁部鉄板に固定されるように壁部コンクリートを形成することによって、既設構造物を、壁部ライナが壁部コンクリート及び壁部鉄板で保護された構造に変更することができる。したがって、壁部ライナと溶融物との接触が抑制され、壁部ライナの損傷が抑制される。そのため、重大な損傷の発生が抑制される。

本発明において、前記間隙の寸法は、少なくとも２０［ｃｍ］であることが好ましい。これにより、厚さが少なくとも２０［ｃｍ］の壁部コンクリートを形成することができ、壁部ライナを保護することができる。

本発明において、前記既設構造物は、前記壁部ライナと接続される底部ライナと、前記底部ライナの上方に設けられ、前記キャビティ室に面する底部コンクリートとを有し、前記底部コンクリートと接続されるように、前記壁部コンクリートを形成することが好ましい。

これにより、壁部コンクリートと底部コンクリートとの間に隙間がなくなり、壁部ライナ及び底部ライナは、壁部コンクリート及び底部コンクリートで十分に保護される。

本発明によれば、重大な損傷の発生が抑制される原子炉格納容器、及び原子炉格納容器の施工方法が提供される。

図１は、第１実施形態に係る原子炉格納容器が適用される原子力発電プラントを表す概略構成図である。 図２は、加圧水型原子炉の原子炉構造を表す断面図である。 図３は、第１実施形態に係る原子炉格納容器の概略構成図である。 図４は、第１実施形態に係る原子炉格納容器の一部を示す側断面図である。 図５は、図４の一部を拡大した図である。 図６は、第１実施形態に係る原子炉格納容器の施工方法の一例を説明するための図である。 図７は、第１実施形態に係る原子炉格納容器の施工方法の一例を説明するための図である。 図８は、第１実施形態に係る原子炉格納容器の施工方法の一例を説明するための図である。 図９は、第１実施形態に係る原子炉格納容器の一部を示す側断面図である。 図１０は、第２実施形態に係る原子炉格納容器の一部を示す断面図である。 図１１は、第３実施形態に係る原子炉格納容器の一部を示す側断面図である。 図１２は、第４実施形態に係る原子炉格納容器の一部を示す平断面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る原子炉格納容器が適用される原子力発電プラントを表す概略構成図、図２は、加圧水型原子炉の原子炉構造を表す断面図、図３は、本実施形態に係る原子炉格納容器の概略構成図である。

本実施形態の原子力発電プラントに適用された原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

即ち、この加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図１に示すように、原子炉格納容器１１内には、加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは冷却水配管１４，１５を介して連結されており、冷却水配管１４に加圧器１６が設けられ、冷却水配管１５に冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、原子炉格納容器１１の外部に設けられたタービン１８及び復水器１９と冷却水配管２０，２１を介して連結されており、冷却水配管２１に給水ポンプ２２が設けられている。また、タービン１８には発電機２３が接続され、復水器１９には冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２４及び排水管２５が連結されている。従って、蒸気発生器１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管２０を通してタービン１８に送られ、この蒸気によりタービン１８を駆動して発電機２３により発電を行う。タービン１８を駆動した蒸気は、復水器１９で冷却された後、冷却水配管２１を通して蒸気発生器１３に戻される。

また、加圧水型原子炉１２において、図２に示すように、原子炉容器４１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体４２とその上部に装着される原子炉容器蓋（上鏡）４３により構成されており、この原子炉容器本体４２に対して原子炉容器蓋４３が複数のスタッドボルト４４及びナット４５により開閉可能に固定されている。

この原子炉容器本体４２は、原子炉容器蓋４３を取り外すことで上部が開口可能であり、下部が球面状をなす下鏡４６により閉塞された円筒形状をなしている。そして、原子炉容器本体４２は、上部に一次冷却水としての軽水（冷却材）を供給する入口ノズル（入口管台）４７と、軽水を排出する出口ノズル（出口管台）４８が形成されている。また、原子炉容器本体４２は、この入口ノズル４７及び出口ノズル４８とは別に、図示しない注水ノズル（注水管台）が形成されている。

原子炉容器本体４２は、内部にて、入口ノズル４７及び出口ノズル４８より上方に上部炉心支持板４９が固定される一方、下方の下鏡４６の近傍に位置して下部炉心支持板５０が固定されている。この上部炉心支持板４９及び下部炉心支持板５０は、円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成されている。そして、上部炉心支持板４９は、複数の炉心支持ロッド５１を介して下方に図示しない多数の連通孔が形成された上部炉心板５２が連結されている。

原子炉容器本体４２は、内部に円筒形状をなす炉心槽５３が内壁面と所定の隙間をもって配置されており、この炉心槽５３は、上部に上部炉心板５２が連結され、下部に円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された下部炉心板５４が連結されている。そして、この下部炉心板５４は、下部炉心支持板５０に支持されている。

炉心５５は、上部炉心板５２と炉心槽５３と下部炉心板５４により形成されており、この炉心５５は、内部に多数の燃料集合体５６が配置されている。この燃料集合体５６は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されている。また、炉心５５は、内部に多数の制御棒５７が配置されている。この多数の制御棒５７は、上端部がまとめられて制御棒クラスタ５８となり、燃料集合体５６内に挿入可能となっている。上部炉心支持板４９は、この上部炉心支持板４９を貫通して多数の制御棒クラスタ案内管５９が固定されており、各制御棒クラスタ案内管５９は、下端部が燃料集合体５６内の制御棒クラスタ５８まで延出されている。

原子炉容器４１を構成する原子炉容器蓋４３は、上部に磁気式ジャッキの制御棒駆動装置６０が設けられており、原子炉容器蓋４３と一体をなすハウジング６１内に収容されている。多数の制御棒クラスタ案内管５９は、上端部が制御棒駆動装置６０まで延出され、この制御棒駆動装置６０から延出された制御棒クラスタ駆動軸６２が、制御棒クラスタ案内管５９内を通って燃料集合体５６まで延出され、制御棒クラスタ５８を把持可能となっている。

この制御棒駆動装置６０は、上下方向に延設されて制御棒クラスタ５８に連結されると共に、その表面に複数の周溝を長手方向に等ピッチで配設してなる制御棒クラスタ駆動軸６２を磁気式ジャッキで上下動させることで、原子炉の出力を制御している。

また、原子炉容器本体４２は、下鏡４６を貫通する多数の計装管台６３が設けられ、この各計装管台６３は、炉内側の上端部に炉内計装案内管６４が固定される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ６５が連結されている。各炉内計装案内管６４は、上端部が下部炉心支持板５０に連結されており、振動を抑制するための上下の連接板６６，６７が取り付けられている。シンブルチューブ６８は、中性子束を計測可能な中性子束検出器（図示略）が装着されており、コンジットチューブ６５から計装管台６３及び炉内計装案内管６４を通り、下部炉心板５４を貫通して燃料集合体５６まで挿入可能となっている。

従って、制御棒駆動装置６０により制御棒クラスタ駆動軸６２を移動して燃料集合体５６に制御棒５７を挿入することで、炉心５５内での核分裂を制御し、発生した熱エネルギにより原子炉容器４１内に充填された軽水が加熱され、高温の軽水が出口ノズル４８から排出され、上述したように、蒸気発生器１３に送られる。即ち、燃料集合体５６を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、減速材及び一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。また、制御棒５７を燃料集合体５６に挿入することで、炉心５５内で生成される中性子数を調整し、また、原子炉を緊急に停止するときに炉心５５に急速に挿入される。

また、原子炉容器４１は、炉心５５に対して、その上方に出口ノズル４８に連通する上部プレナム６９が形成されると共に、下方に下部プレナム７０が形成されている。そして、原子炉容器４１と炉心槽５３との間に入口ノズル４７及び下部プレナム７０に連通するダウンカマー部７１が形成されている。従って、軽水は、入口ノズル４７から原子炉容器本体４２内に流入し、ダウンカマー部７１を下向きに流れ落ちて下部プレナム７０に至り、この下部プレナム７０の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心支持板５０及び下部炉心板５４を通過した後、炉心５５に流入する。この炉心５５に流入した軽水は、炉心５５を構成する燃料集合体５６から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体５６を冷却する一方、高温となって上部炉心板５２を通過して上部プレナム６９まで上昇し、出口ノズル４８を通って排出される。

上述した原子力発電プラントの原子炉格納容器１１は、図３に示すように、岩盤等の堅固な地盤８１上に立設され、鉄筋コンクリートなどにより内部に複数のコンパートメント、例えば、上部コンパートメント８３及び蒸気発生器ループ室８４が区画されている。原子炉格納容器１１内の中央部に、蒸気発生器ループ室８４を画成する筒形状をなす構造物１００が形成されており、このコンクリートを含む構造物１００により原子炉容器４１が垂下して支持されている。そして、蒸気発生器ループ室８４には蒸気発生器１３が配置され、冷却水配管１４，１５により連結されている。

また、原子炉格納容器１１内には、構造物１００により原子炉容器４１の下方に位置してキャビティ室１５０が画成されている。そして、原子炉格納容器１１には、燃料取替用水ピット８８が設けられ、非常時にこの燃料取替用水ピット８８の冷却水を加圧水型原子炉１２に供給して冷却する原子炉冷却経路（冷却水供給装置）８９と、冷却水を原子炉格納容器１１に散布して冷却する原子炉格納容器冷却経路（冷却水供給装置）９０が設けられている。そして、原子炉格納容器１１に散布された冷却水は、蒸気発生器ループ室８４から構造物１００に設けられているドレンライン（不図示）を介してキャビティ室１５０に貯留される。

なお、図示しないが、原子炉格納容器１１には、キャビティ室１５０に冷却水を供給する消火水などの外部注入経路が設けられ、この外部注入経路は、基端部が原子炉格納容器１１の外部に設置される消火水などの外部供給設備に連結される一方、先端部がキャビティ室１５０に連通している。

このように構成された原子炉格納容器１１にて、本実施形態では、加圧水型原子炉１２の原子炉容器４１の下方に冷却水を供給可能なキャビティ室１５０が設けられる。

次に、本実施形態に係る原子炉格納容器１１の構造物１００について説明する。図４は、本実施形態に係る構造物１００の一例を示す側断面図である。図５は、図４の一部を拡大した図である。

図３、図４、及び図５に示すように、原子炉格納容器１１は、原子炉容器４１の下方にキャビティ室１５０を形成する構造物１００を備える。構造物１００は、少なくとも一部が原子炉容器４１の下部と対向する底部１０１と、壁部１０２とを有する。底部１０１及び壁部１０２によって、キャビティ室１５０が規定される。

壁部１０２は、キャビティ室１５０に面する壁部鉄板２００と、キャビティ室１５０に対して壁部鉄板２００の外側に設けられる壁部コンクリート３０１と、キャビティ室１５０に対して壁部コンクリート３０１の外側に設けられる壁部ライナ４０１とを有する。

底部１０１は、底部ライナ４０２と、底部ライナ４０２の上方に設けられ、キャビティ室１５０に面する底部コンクリート３０２とを有する。

壁部ライナ４０１は、底部ライナ４０２と接続される。壁部ライナ４０１と底部ライナ４０２とは、単一の部材でもよいし、溶接等により接続されてもよい。壁部ライナ４０１及び底部ライナ４０２はそれぞれ、鋼板製である。以下の説明においては、壁部ライナ４０１及び底部ライナ４０２を合わせて適宜、鋼板ライナ４００、と称する。

壁部コンクリート３０１は、底部コンクリート３０２と接続される。壁部コンクリート３０１は、底部コンクリート３０２と一体化されている。以下の説明においては、壁部コンクリート３０１及び底部コンクリート３０２を合わせて適宜、内部コンクリート３００、と称する。

壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、壁部１０２の下部に設けられる。図４に示すように、キャビティ室１５０を規定する壁部１０２のうち、底部１０１から所定高さの範囲の第１部分Ｈ１に壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が配置される。壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、第１部分Ｈ１における壁部ライナ４０１を覆うように配置される。キャビティ室１５０を規定する壁部１０２のうち、第１部分Ｈ１と原子炉容器４１の下端部との間の第２部分Ｈ２には、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が配置されず、壁部ライナ４０１がキャビティ室１５０に露出する。第１部分Ｈ１の高さ方向の寸法は、第２部分Ｈ２の高さ方向の寸法よりも小さい。

本実施形態において、原子炉容器４１の周囲に、金属製の保温材９５が設けられる。壁部ライナ４０１の少なくとも一部は、保温材９５と対向する。

本実施形態において、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、計装管台６３の直下の空間（領域）ＳＰの外側に配置される。

また、構造物１００は、キャビティ室１５０に対して壁部ライナ４０１の外側に設けられる外部コンクリート５００を有する。外部コンクリート５００は、底部ライナ４０２の下方にも設けられる。

図４に示すように、本実施形態においては、キャビティ室１５０は、原子炉容器４１の直下の第１空間１５０Ａと、第１空間１５０Ａの隣の第２空間１５０Ｂと、第２空間１５０Ｂの隣の第３空間１５０Ｃとを含む。底部１０１は、水平面とほぼ平行な底面１０１Ｆと、底面１０１Ｆの隣に配置される傾斜面１０１Ｓとを含む。傾斜面１０１Ｓは、底面１０１Ｆから離れるに従って上方に傾斜する。また、構造物１００は、底部１０１と対向する天井部（天井面）１０３を有する。第１空間１５０Ａは、原子炉容器４１と底面１０１Ｆとの間の空間を含む。第２空間１５０Ｂは、天井面１０３と底面１０１Ｆとの間の空間を含む。第３空間１５０Ｃは、天井面１０３と傾斜面１０１Ｓとの間の空間を含む。

図５に示すように、壁部鉄板２００は、キャビティ室１５０に面する内面２００Ａと、内面２００Ａの反対方向を向く外面２００Ｂと、底部コンクリート３０２と接触する下面２００Ｃと、下面２００Ｃの反対方向を向く上面２００Ｄとを有する。上面２００Ｄは、キャビティ室１５０に露出する。内面２００Ａと外面２００Ｂとは、実質的に平行である。下面２００Ｃと上面２００Ｄとは、実質的に平行である。内面２００Ａと外面２００Ｂとの距離（壁部鉄板２００の厚さ）Ｄａは、下面２００Ｃと上面２００Ｄとの距離（壁部鉄板２００の高さ）Ｈａよりも小さい。

壁部コンクリート３０１は、壁部鉄板２００の外面２００Ｂと接触する内面３０１Ａと、内面３０１Ａの反対方向を向く外面３０１Ｂと、底部コンクリート３０２と接触する下面３０１Ｃと、下面３０１Ｃの反対方向を向く上面３０１Ｄとを有する。上面３０１Ｄは、キャビティ室１５０に露出する。内面３０１Ａと外面３０１Ｂとは、実質的に平行である。下面３０１Ｃと上面３０１Ｄとは、実質的に平行である。内面３０１Ａと外面３０１Ｂとの距離（壁部コンクリート３０１の厚さ）Ｄｂは、下面３０１Ｃと上面３０１Ｄとの距離（壁部コンクリート３０１の高さ）Ｈｂよりも小さい。

第１部分Ｈ１の壁部ライナ４０１は、壁部コンクリート３０１の外面３０１Ｂと接触する内面４０１Ａと、内面４０１Ａの反対方向を向き、外部コンクリート５００と接触する外面４０１Ｂとを有する。内面４０１Ａと外面４０１Ｂとは、実質的に平行である。

壁部コンクリート３０１の厚さＤｂは、壁部鉄板２００の厚さＤａよりも厚い。壁部コンクリート３０１の厚さＤｂは、内面４０１Ａと外面４０１Ｂとの距離（壁部ライナ４０１の厚さ）Ｄｃよりも厚い。壁部鉄板２００の高さＨａと壁部コンクリート３０１の高さＨｂとは、実質的に等しい。または、高さＨａは高さＨｂよりも高い。

壁部コンクリート３０１の厚さＤｂは、少なくとも２０［ｃｍ］である。本実施形態においては、厚さＤｂが２０［ｃｍ］以上４０［ｃｍ］以下になるように、壁部コンクリート３０１が形成される。

底部コンクリート３０２は、キャビティ室１５０に面する上面３０２Ｄと、上面３０２Ｄの反対方向を向く下面３０２Ｃとを有する。下面３０２Ｃと上面３０２Ｄとは、実質的に平行である。

底部ライナ４０２は、底部コンクリート３０２の下面３０２Ｃと接触する上面４０２Ｄと、上面４０２Ｄの反対方向を向く下面４０２Ｃとを有する。下面４０２Ｃと上面４０２Ｄとは、実質的に平行である。

上面３０２Ｄと下面３０２Ｃとの距離（底部コンクリート３０２の厚さ）Ｈｃは、上面４０２Ｄと下面４０２Ｃとの距離（底部ライナ４０２の厚さ）Ｈｄよりも大きい。

距離Ｄｂと距離Ｈｃとは実質的に等しい。距離Ｄｃと距離Ｈｄとは実質的に等しい。内面２００Ａと上面３０２Ｄとは直交する。なお、距離Ｈｃが距離Ｄｃよりも大きくてもよい。

壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、キャビティ室１５０の第１空間１５０Ａ、第２空間１５０Ｂ、及び第３空間１５０Ｃのうち、少なくとも、第１空間１５０Ａを規定する壁部１０２に設けられる。

次に、本実施形態に係る原子炉格納容器１１の構造物１００の施工方法の一例について説明する。図６、図７、及び図８は、本実施形態に係る構造物１００の施工方法の一例を説明するための図である。本実施形態において、構造物１００の施工方法は、既設構造物１００Ｊを施工して、上述した構造物１００を形成することを含む。

図６に示すように、既設構造物１００Ｊは、原子炉容器４１の下方にキャビティ室１５０Ｊを形成する。既設構造物１００Ｊは、壁部ライナ４０１及び壁部ライナ４０１と接続される底部ライナ４０２を含む鋼板ライナ４００と、底部ライナ４０２の上方に設けられ、キャビティ室１５０Ｊに面する底部コンクリート３０２と、外部コンクリート５００とを有する。既設構造物１００Ｊにおいては、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が設けられなく、第１部分Ｈ１及び第２部分Ｈ２のそれぞれにおいて、壁部ライナ４０１がキャビティ室１５０Ｊに露出する。既設構造物１００Ｊの壁部ライナ４０１は、キャビティ室１５０Ｊを囲むように設けられ、キャビティ室１５０Ｊに面する内面４０１Ａを有する。

図７に示すように、既設構造物１００Ｊに対して、壁部ライナ４０１の内面４０１Ａと間隙Ｇａを介して対向するように壁部鉄板２００が配置される。間隙Ｇａの寸法は、少なくとも２０［ｃｍ］である。本実施形態においては、間隙Ｇａの寸法が２０［ｃｍ］以上４０［ｃｍ］以下になるように、壁部鉄板２００が配置される。

次に、図８に示すように、壁部ライナ４０１と壁部鉄板２００との間にコンクリートが投入される。投入されたコンクリートが固化されることにより、壁部ライナ４０１及び壁部鉄板２００に固定される壁部コンクリート３０１が形成される。壁部コンクリート３０１は、底部コンクリート３０２と接続されるように形成される。以上により、図５等に示したような構造物１００が形成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、炉心溶融を伴うシビアアクシデントにより、原子炉容器４１の下部が破損され、原子炉容器４１から溶融物が流出してしまった場合、原子炉容器４１の下部から流出した溶融物は、原子炉容器４１の下方に設けられた原子炉格納容器１１のキャビティ室１５０に落下する。構造物１００は、原子炉容器４１の下部と対向する底部１０１を有するため、原子炉容器４１の下部から流出した溶融物は、キャビティ室１５０の底部１０１で受け止められる。

また、構造物１００は、壁部１０２を有するので、図９に示すように、底部１０１で受け止められた溶融物が底部１０１を流れても、壁部１０２で堰き止められる。これにより、溶融物の拡散が抑制される。

壁部１０２は、キャビティ室１５０に面する壁部鉄板２００と、キャビティ室１５０に対して壁部鉄板２００の外側に設けられる壁部コンクリート３０１と、キャビティ室１５０に対して壁部コンクリート３０１の外側に設けられる壁部ライナ４０１とを有する。そのため、壁部ライナ４０１は、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１により、溶融物から保護される。壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１により、壁部ライナ４０１と溶融物との接触が抑制される。

壁部ライナ４０１は、キャビティ室１５０の気密性を確保するための部材であり、壁部ライナ４０１の損傷は、被害の拡大をもたらす。壁部ライナ４０１と溶融物とが接触すると、溶融物の熱により、壁部ライナ４０１が溶融したり、破損したりする可能性がある。

本実施形態によれば、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１により、壁部ライナ４０１と溶融物との接触が抑制される。そのため、壁部ライナ４０１の損傷が抑制される。壁部鉄板２００又は壁部ライナ４０１は、溶融物との接触により損傷する可能性はあるものの、壁部ライナ４０１の損傷は抑制される。すなわち、キャビティ室１５０を形成する構造物１００の一部は損傷する可能性が有るものの、構造物１００の重大な損傷（壁部ライナ４０１の損傷）の発生は抑制される。そのため、原子炉容器４１から溶融物が流出してしまった場合でも、被害の拡大を抑制することができる。

また、本実施形態においては、壁部コンクリート３０１の厚さＤｂは、少なくとも２０［ｃｍ］である。これにより、溶融物との接触で壁部鉄板２００が溶融した場合でも、壁部コンクリート３０１が犠牲材となり、壁部ライナ４０１を保護することができる。

また、本実施形態によれば、キャビティ室１５０に対して壁部ライナ４０１の外側に外部コンクリート５００が設けられる。これにより、壁部ライナ４０１が外部コンクリート５００に支持され、構造物１００の強度が向上する。また、外部コンクリート５００は、底部ライナ４０２も支持する。これにより、構造物１００の強度は、より向上する。

また、本実施形態によれば、壁部ライナ４０１と底部ライナ４０２とが接続され、一体化されているので、キャビティ室１５０の気密性は十分に確保される。また、底部ライナ４０２の上方に底部コンクリート３０２が設けられるので、その底部コンクリート３０２により、底部ライナ４０２と溶融物との接触が抑制され、溶融物の熱に起因する底部ライナ４０２の損傷が抑制される。

また、本実施形態においては、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、計装管台６３の直下の空間ＳＰの外側に配置される。溶融物は、計装管台６３を介して、原子炉容器４１から流出する可能性が高い。空間ＳＰの外側に壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が配置されることにより、計装管台６３を介して原子炉容器４１から流出した溶融物が、壁部コンクリート３０１の上面３０１Ｄに落下することが抑制される。溶融物が壁部コンクリート３０１の上面３０１Ｄに落下すると、溶融物の熱による壁部コンクリート３０１の溶融が促進される可能性がある。その結果、壁部ライナ４０１は、溶融物から十分に保護されない可能性がある。本実施形態においては、空間ＳＰの外側に壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が配置されることにより、壁部コンクリート３０１の溶融が抑制される。したがって、壁部ライナ４０１は、壁部コンクリート３０１で十分に保護される。

壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、空間ＳＰの外側に配置されるものの、原子炉容器４１のエッジ（外周面）４１Ｅの直下（図９参照）に配置される。すなわち、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、空間ＳＰの外側に配置されるものの、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１と空間ＳＰとの距離は短い。したがって、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、計装管台６３を介して底部１０１に落下した溶融物を直ちに堰き止めることができる。

また、本実施形態においては、壁部ライナ４０１は、原子炉容器４１の直下の空間の外側（エッジ４１Ｅの直下の位置よりも外側）に配置される。したがって、原子炉容器４１から流出した溶融物が、壁部ライナ４０１に落下することが抑制され、溶融物と壁部ライナ４０１との接触が抑制される。

また、本実施形態によれば、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が設けられていない既設構造物１００Ｊに対して、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１を迅速に設けることができる。壁部ライナ４０１が露出している既設構造物１００Ｊにおいては、原子炉容器４１から流出した溶融物と壁部ライナ４０１とが接触する可能性が高い。溶融物が原子炉容器４１から流出するシビアアクシデントに対する対策が十分に行われていない既設構造物１００Ｊが存在していても、本実施形態に係る施工方法が実施されることにより、既設構造物１００Ｊを、壁部ライナ４０１が壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１で保護された構造を有する構造物１００に円滑に変更することができる。

また、本実施形態によれば、壁部コンクリート３０１の型枠として使用される壁部鉄板２００が構造物１００の一部として使用されることにより、構造物１００の施工が迅速に行われる。つまり、投入されたコンクリートが固化されて壁部コンクリート３０１が形成された後、型枠を撤去する工程が不要となるので、構造物１００の施工が早期に終了する。また、壁部鉄板２００の存在により、溶融物と壁部コンクリート３０１との接触が抑制され、壁部コンクリート３０１を長持ちさせることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１０は、本実施形態に係る構造物１００Ａの一例を示す断面図である。図１０に示すように、構造物１００Ａは、壁部コンクリート３０１に埋められた形鋼６００を有する。形鋼６００は、Ｈ形鋼でもよいし、Ｉ形鋼でもよいし、Ｔ形鋼でもよいし、山形鋼でもよいし、平形鋼でもよいし、溝形鋼でもよいし、Ｚ形鋼でもよい。

図１０に示す例では、形鋼６００は、壁部鉄板２００を支持するように配置される。

形鋼６００は、鉛直方向に延在するように設けられてもよいし、水平方向に延在するように設けられてもよい。

形鋼６００が設けられることにより、壁部コンクリート３０１を含む構造物１００Ａの強度が向上する。強度が向上することにより、キャビティ室１５０において多量の水蒸気が発生し、圧力が上昇しても、その圧力に耐えることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１１は、本実施形態に係る構造物１００Ｂの一例を示す側断面図である。上述の実施形態においては、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が設けられる第１部分Ｈ１の高さ方向の寸法が、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が設けられない第２部分Ｈ２の高さ方向の寸法よりも小さい例について説明した。図１１に示すように、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が設けられる第１部分Ｈ１の高さ方向の寸法が、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が設けられない第２部分Ｈ２の高さ方向の寸法よりも大きくてもよい。

また、壁部鉄板２００が、複数の鉄板を含んでもよい。図１１に示す例では、壁部鉄板２００が、鉛直方向に配置された複数の鉄板２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６を含む例を示す。壁部鉄板２００は、水平方向に配置される複数の鉄板を含んでもよいし、鉛直方向及び水平方向のそれぞれに配置される複数の鉄板を含んでもよい。

鉛直方向に配置された複数の鉄板２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６を含む壁部鉄板２００を使って構造物１００Ｂを施工する場合、まず、既設構造物１００Ｊの底部コンクリート３０２に鉄板２０１が設置され、その鉄板２０１と壁部ライナ４０１との間にコンクリートが投入される。投入したコンクリートが固化した後、鉄板２０１の上に鉄板２０２が設置され、その鉄板２０２と壁部ライナ４０１との間にコンクリートを投入する。鉄板２０１と鉄板２０２とは、溶接により接続されてもよい。鉄板２０１と鉄板２０２とが溶接により接続された後、鉄板２０２と壁部ライナ４０１との間にコンクリートが投入されてもよい。

以上の手順が繰り返されることにより、複数の鉄板２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６を含む壁部鉄板２００と壁部ライナ４０１との間に壁部コンクリート３０１が設けられる。

複数の鉄板で壁部鉄板２００が形成されることによって、施工の自由度が向上し、様々な形状のキャビティ室１５０が円滑に形成される。

また、壁部鉄板２００の高さを高くして、第１部分Ｈ１の高さ方向の寸法を、第２部分Ｈ２の高さ方向の寸法よりも大きくすることにより、原子炉容器４１から流出した溶融物が飛散しても、その溶融物と壁部ライナ４０１との接触が十分に抑制される。

なお、上述の第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、壁部鉄板２００を構成する複数の鉄板を、壁部コンクリート３０１に埋められる形鋼で支持してもよい。これにより、耐震強度を確保することができる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１２は、本実施形態に係るキャビティ室１５０を含む構造物１００Ｃの一例を示す平断面図である。上述のように、キャビティ室１５０は、第１空間１５０Ａと、第２空間１５０Ｂと、第３空間１５０Ｃとを含む。

図１２に示すように、壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１は、キャビティ室１５０の第１空間１５０Ａのみならず、第２空間１５０Ｂを規定する壁部１０２にも設けられてよい。また、第１空間１５０Ａ、第２空間１５０Ｂ、及び第３空間１５０Ｃのそれぞれを規定する壁部１０２に壁部鉄板２００及び壁部コンクリート３０１が設けられてもよい。

本実施形態によれば、溶融物が拡散しても、壁部ライナ４０１と溶融物との接触を十分に抑制することができる。

なお、上述の各実施形態においては、本発明の構造物が加圧水型原子炉に適用される例について説明したが、沸騰型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）に適用することもでき、軽水炉であれば、いずれの原子炉に適用してもよい。

１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
１４ 冷却水配管
１５ 冷却水配管
１６ 加圧器
１７ 冷却水ポンプ
１８ タービン
１９ 復水器
２０ 冷却水配管
２１ 冷却水配管
２２ 給水ポンプ
２３ 発電機
２４ 取水管
２５ 排水管
４１ 原子炉容器
４１Ｅ エッジ（外周面）
４２ 原子炉容器本体
４３ 原子炉容器蓋（上鏡）
４４ スタッドボルト
４５ ナット
４６ 下鏡
４７ 入口ノズル（入口管台）
４８ 出口ノズル（出口管台）
４９ 上部炉心支持板
５０ 下部炉心支持板
５１ 炉心支持ロッド
５２ 上部炉心板
５３ 炉心槽
５４ 下部炉心板
５５ 炉心
５６ 燃料集合体
５７ 制御棒
５８ 制御棒クラスタ
５９ 制御棒クラスタ案内管
６０ 制御棒駆動装置
６１ ハウジング
６２ 制御棒クラスタ駆動軸
６３ 計装管台
６４ 炉内計装案内管
６５ コンジットチューブ
６６ 連接板
６７ 連接板
６８ シンブルチューブ
６９ 上部プレナム
７０ 下部プレナム
７１ ダウンカマー部
８１ 地盤
８３ 上部コンパートメント
８４ 蒸気発生器ループ室
８８ 燃料取替用水ピット
８９ 原子炉冷却経路（冷却水供給装置）
９０ 原子炉格納容器冷却経路（冷却水供給装置）
９５ 保温材
１００ 構造物
１００Ａ 構造物
１００Ｂ 構造物
１００Ｃ 構造物
１００Ｊ 既設構造物
１０１ 底部
１０１Ｆ 底面
１０１Ｓ 傾斜面
１０２ 壁部
１０３ 天井部（天井面）
１５０ キャビティ室
１５０Ａ 第１空間
１５０Ｂ 第２空間
１５０Ｃ 第３空間
１５０Ｊ キャビティ室
２００ 壁部鉄板
２０１ 鉄板
２０２ 鉄板
２０３ 鉄板
２０４ 鉄板
２０５ 鉄板
２０６ 鉄板
２００Ａ 内面
２００Ｂ 外面
２００Ｃ 下面
２００Ｄ 上面
３００ 内部コンクリート
３０１ 壁部コンクリート
３０１Ａ 内面
３０１Ｂ 外面
３０１Ｃ 下面
３０１Ｄ 上面
３０２ 底部コンクリート
３０２Ｃ 下面
３０２Ｄ 上面
４００ 鋼板ライナ
４０１ 壁部ライナ
４０１Ａ 内面
４０１Ｂ 外面
４０２ 底部ライナ
４０２Ｃ 下面
４０２Ｄ 上面
５００ 外部コンクリート
６００ 形鋼
Ｄａ 距離
Ｄｂ 距離
Ｄｃ 距離
Ｇａ 間隙
Ｈ１ 第１部分
Ｈ２ 第２部分
Ｈａ 距離
Ｈｂ 距離
Ｈｃ 距離
Ｈｄ 距離
ＳＰ 空間（領域）

Claims (8)

1. 原子炉容器の下方にキャビティ室を形成する底部及び壁部を有する構造物を備え、
   前記壁部は、前記キャビティ室に面する壁部鉄板と、前記キャビティ室に対して前記壁部鉄板の外側に設けられる壁部コンクリートと、前記キャビティ室に対して前記壁部コンクリートの外側に設けられる壁部ライナとを有する、
   原子炉格納容器。
2. 前記壁部コンクリートの厚さは、少なくとも２０［ｃｍ］である、
   請求項１に記載の原子炉格納容器。
3. 前記キャビティ室に対して前記壁部ライナの外側に設けられる外部コンクリートを有する、
   請求項１又は請求項２に記載の原子炉格納容器。
4. 前記底部は、前記壁部ライナと接続される底部ライナと、前記底部ライナの上方に設けられ、前記キャビティ室に面する底部コンクリートとを有する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の原子炉格納容器。
5. 前記壁部コンクリートに埋められた形鋼を有する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の原子炉格納容器。
6. 原子炉容器の下方にキャビティ室を形成する既設構造物を有する原子炉格納容器の施工方法であって、
   前記既設構造物は、前記キャビティ室を囲むように設けられ、前記キャビティ室に面する内面を有する壁部ライナを備え、
   前記壁部ライナの前記内面と間隙を介して対向するように壁部鉄板を配置する工程と、
   前記壁部ライナと前記壁部鉄板との間にコンクリートを入れて、前記壁部ライナ及び前記壁部鉄板に固定される壁部コンクリートを形成する工程と、
   を含む原子炉格納容器の施工方法。
7. 前記間隙の寸法は、少なくとも２０［ｃｍ］である、
   請求項６に記載の原子炉格納容器の施工方法。
8. 前記既設構造物は、前記壁部ライナと接続される底部ライナと、前記底部ライナの上方に設けられ、前記キャビティ室に面する底部コンクリートとを有し、
   前記底部コンクリートと接続されるように、前記壁部コンクリートを形成する、
   請求項６又は請求項７に記載の原子炉格納容器の施工方法。

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