JP2017003443A - ドレンサンプ保護用構造物及び格納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンサンプへの取り付けが容易であり、且つ所定の位置に耐熱部材を保持可能なドレンサンプ保護用構造物を提供する。【解決手段】実施形態によれば、格納容器内に設けられたドレンサンプ保護用構造物５０は、ドレンサンプの開口４１より鉛直上側に設けられているベース部材５１と、ベース部材５１上に設けられており、当該ベース部材５１に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材５３と、耐熱部材５３上に設けられており、ベース部材５１と結合されて当該ベース部材５１と共に耐熱部材５３を保持する保持部材５５とを有する。耐熱部材５３は、ドレンサンプの開口４１を覆うように配置される。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、炉心溶融事故が生じたときにドレンサンプを炉心溶融物から保護するためのドレンサンプ保護用構造物に関する。

原子炉において冷却水喪失事故が生じると、原子炉圧力容器内の水位が低下して炉心が露出する場合がある。このような場合、水位低下の信号により自動的に原子炉は非常停止されると共に、非常用炉心冷却装置（ＥＣＣＳ）により原子炉圧力容器内への冷却水の注入が行われ、炉心の残留熱が除去される。これにより、通常、炉心溶融事故は未然に防がれる。

しかしながら、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、かつ、その他の注水装置も利用できない事態が想定され得る。このような場合、原子炉水位の低下により炉心が露出し、十分な冷却が行われなくなると、炉心溶融に至る場合がある。

炉心溶融が生じた場合、高温の炉心溶融物が、原子炉圧力容器の底部（いわゆる下鏡）に溶け落ち、さらに当該底部を貫通して、格納容器のうち原子炉圧力容器の鉛直下側に設けられた床の上に落下する。落下した炉心溶融物は、床を構成するコンクリートと反応して二酸化炭素や水素等の非凝縮性ガスを発生させると共に、当該コンクリートを溶融、侵食する。格納容器内の非凝縮性ガスの圧力が上昇すると、格納容器を破損させる虞がある。また、上述したコンクリートの溶融侵食が継続されると、格納容器の構造強度が低下して、当該格納容器が破損する虞もある。

格納容器のうち上述したコンクリート製の床には、一般的に、原子炉の通常運転中に生じる冷却水の漏洩を検知するために、漏洩した冷却水を集めるための有底の穴であるドレンサンプが、形成されている。ドレンサンプ内に集められた冷却水は、ポンプ等により格納容器外に排出される。

炉心溶融が生じ、高温の炉心溶融物がドレンサンプに流入すると、格納容器のコンクリート製の床に冷却水を供給しても、当該冷却水は、ドレンサンプに流入した炉心溶融物までには到達しにくい。また、ドレンサンプに流入した炉心溶融物は、その体積に比べて格納容器内の空気に触れる面積も小さい。このため、ドレンサンプに流入した炉心溶融物の冷却は困難である。このため、ドレンサンプに炉心溶融物が流入すると、ドレンサンプの底を構成するコンクリートを継続的に溶融、浸食して格納容器を破損させる虞がある。

炉心溶融物のドレンサンプの流入を抑制するために、当該ドレンサンプの開口を耐熱性を有するカバーで覆う技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、ドレン水を通すための流路が形成されたカバーが開示されている。カバーにこのような流路を形成することで、通常運転時において漏洩した冷却水を集めるというドレンサンプの機能を維持しつつ、炉心溶融事故が生じたときに炉心溶融物がドレンサンプに流入することを抑制している。

特許第５３０６０７４号公報

ドレンサンプを炉心溶融物から保護するために、ドレンサンプの開口やドレンサンプを画定する壁面を、比較的融点が比較的高い材料で構成された部材（以下、耐熱部材と記す）により覆うことが考えられる。このような耐熱部材は、一般的には、一辺が数十センチ程度のレンガ状やタイル状をなしている。このため、耐熱部材をドレンサンプを画定する壁面や、その周辺に設ける場合、多数の耐熱部材を貼り付ける必要があり、耐熱部材をドレンサンプに取り付ける工事に時間を要するという問題が生じる。特に、既に運転を開始している原子力プラントにおいてドレンサンプに耐熱部材を取り付ける場合には、作業員の被ばくを抑制する観点から、上述した耐熱部材をドレンサンプになるべく短期間の工事で取り付けたいという要望がある。

加えて、地震等による揺れが生じた場合に、ドレンサンプに取り付けた耐熱部材のうち一部が所定の取り付け位置から外れてしまうという問題もあった。地震による揺れなどが生じても、耐熱部材を所定の取り付け位置に保持し、万が一炉心溶融事故が生じても炉心溶融物がドレンサンプに流入することを確実に抑制できる技術が要望されている。

本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、炉心溶融事故時において炉心溶融物がドレンサンプに流入することを抑制可能なドレンサンプ保護用構造物を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態のドレンサンプ保護用構造物は、ドレンサンプの開口より鉛直上側に設けられているベース部材と、前記ベース部材上に設けられており、当該ベース部材に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材と、前記耐熱部材上に設けられており、前記ベース部材と結合されて当該ベース部材と共に当該耐熱部材を保持する保持部材と、を備え、前記耐熱部材は、前記ドレンサンプの前記開口を覆うように配置されることを特徴とする。

また、本発明の実施形態にかかる原子炉圧力容器を格納する格納容器は、原子炉圧力容器の下側に設けられるコンクリート床と、当該コンクリート床から下側に凹むように形成されたドレンサンプと、前記ドレンサンプの前記コンクリート床への開口の上側に設けられるベース部材と、前記ベース部材上に配置され当該ベース部材に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材と、前記耐熱部材上に設けられ前記ベース部材と結合されて当該ベース部材と共に当該耐熱部材を保持する保持部材と、を有し、前記耐熱部材は、前記ドレンサンプの前記開口を覆うように配置されることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、炉心溶融事故時において炉心溶融物がドレンサンプに流入することを抑制することができる。

第１の実施形態のドレンサンプ保護用構造物を有する格納容器及び原子炉建屋の断面立面図である。 第１の実施形態のドレンサンプ保護用構造物が設置されたドレンサンプ周辺の拡大断面図である。 第１の実施形態のドレンサンプ保護用構造物の断面図であり、図２において破線Ａで囲う領域の拡大断面図である。 第１の実施形態のドレンサンプ保護用構造物を構成する各種部材の配置を説明する模式図である。 第１の実施形態のドレンサンプ保護用構造物を構成するスペーサの構成を説明する正面図である。 第２の実施形態のドレンサンプ保護用構造物の断面図であり、図２において破線Ａで囲う領域の拡大断面図である。 第２の実施形態の変形例１のドレンサンプ保護用構造物の断面図であり、図２において破線Ａで囲う領域の拡大断面図である。 第２の実施形態の変形例２のドレンサンプ保護用構造物の断面図であり、図２において破線Ａで囲う領域の拡大断面図である。 第３の実施形態のドレンサンプ保護用構造物が設置されたドレンサンプ周辺の拡大断面図である。 第４の実施形態のドレンサンプ保護用構造物が設置されたドレンサンプ周辺の拡大断面図である。 第５の実施形態のドレンサンプ保護用構造物のうち保持部材の周辺構造を示す斜視図である。 第６の実施形態のドレンサンプ保護用構造物が設置されたドレンサンプ周辺の拡大断面図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

〔第１の実施形態〕
（原子炉建屋及び格納容器の構成）
第１の実施形態のドレンサンプ保護用構造物を有する格納容器及び原子炉建屋の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物を有する格納容器及び原子炉建屋の断面立面図である。図２は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物が設置されたドレンサンプ周辺の拡大断面図である。

なお、各図において、鉛直方向のうち上側を「鉛直上側」と記して矢印Ｕで示し、下側を「鉛直下側」と記して矢印Ｄで示す。加えて、水平方向を矢印Ｈで示す。

図１に示すように、本実施形態の原子炉建屋１は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を有しており、具体的には、炉心２及び炉内構造物（図示せず）を収容する原子炉圧力容器１０と、原子炉圧力容器１０を格納する格納容器２０とを有している。本実施形態において、原子炉圧力容器１０は、ステンレス鋼で構成されている。一方、格納容器２０は、金属製の内張りを備えた鉄筋コンクリートで構成されている。

原子炉圧力容器１０は、軸心が鉛直方向に延びる筒状の部分である筒状部１２と、筒状部１２より鉛直下側を構成する部分である圧力容器底部１４と、筒状部１２より鉛直上側を構成する部分である頂部１６とを有している。炉心２の冷却が十分に行われない状態が継続されて、当該炉心２が溶融すると、圧力容器底部１４は、当該炉心２が溶融したもの、いわゆる炉心溶融物を受けて高温となり、場合によっては、溶融する。

格納容器２０は、ドライウェル（dry-well）２１とウェットウェル（wet-well）２２に仕切られている。格納容器２０のうちウェットウェル２２には、原子炉圧力容器１０から放出された蒸気（冷却水）を凝縮させて水に戻すプール（以下、圧力抑制プールと記す）２３が設けられている。なお、格納容器２０のうち、圧力容器底部１４より鉛直下側において水平方向に延びている部分を、以下に「床部」と記して符号２４で示す。

圧力抑制プール２３には、冷却材としての水（以下、単に「冷却水」と記す）が貯留されている。圧力抑制プール２３は、原子炉圧力容器１０からの蒸気を冷却し凝縮させることにより、ドライウェル２１の圧力上昇を抑制する。圧力抑制プール２３は、格納容器２０内のうち原子炉圧力容器１０より水平方向外側に設けられている。

ウェットウェル２２を画定する壁２５，２６のうち、鉛直方向に延びる壁２６の水平方向内側には、格納容器２０の床部２４に対して原子炉圧力容器１０を支持する壁（以下、ペデスタル壁と記す）２８が、設けられている。ペデスタル壁２８は、格納容器２０の床部２４から突出して鉛直上側に延びており、筒状部１２に結合されて原子炉圧力容器１０を支持している。ペデスタル壁２８は、主にコンクリートにより構成されている。

格納容器２０のうち床部２４は、原子炉圧力容器１０の鉛直下側に設けられており、主にコンクリートで構成されている床（以下、コンクリート床と記す）２７を有している。コンクリート床２７は、鉛直方向において圧力容器底部１４と対向している。本実施形態において、コンクリート床２７は、ペデスタル壁２８の内側を水平方向に広がっている。炉心溶融が生じた場合、高温の炉心溶融物が、圧力容器底部（いわゆる下鏡）１４に溜まり、さらに当該圧力容器底部１４を溶融、貫通して、鉛直下側に溶け落ちて、コンクリート床２７の上に落下する。

本実施形態においては、コンクリート床２７上に落下した炉心溶融物を冷却するために、当該コンクリート床２７上に冷却水を供給する配管（以下、注水ラインと記す）３０が設けられている。本実施形態において、注水ライン３０は、当該格納容器２０及びペデスタル壁２８を貫通し、格納容器２０外からコンクリート床２７の近傍まで延びている。注水ライン３０には、弁３２が設けられており、当該弁３２を開くことにより、格納容器２０外からコンクリート床２７上に冷却水を供給することが可能となっている。

コンクリート床２７には、コンクリート床２７上にある冷却水（いわゆる漏洩水）を集めるための空間、いわゆるドレンサンプ４０が設けられている。ドレンサンプ４０は、コンクリート床２７から鉛直下側に凹むように形成されており、コンクリート床２７上の冷却水を、一時的に貯留可能に構成されている。なお、本実施形態において、ドレンサンプ４０は、ペデスタル壁２８の近傍に配置されている。

本実施形態において、ドレンサンプ４０は、図２に示すように、コンクリート床２７と同じ鉛直方向の高さにある開口４１と、当該開口４１より鉛直下側にあって水平方向に広がる底４３、及び当該底４３から開口４１に向けて鉛直方向内側に延びている側壁４５を含む複数の壁により画定されている。

通常運転時において、格納容器２０内の配管等から漏洩した冷却水は、コンクリート床２７上に流れ落ち、当該コンクリート床２７を伝って開口４１からドレンサンプ４０に流入する。開口４１からの冷却水は、側壁４５を伝って流れ落ち、底４３上に溜まる。ドレンサンプ４０に溜まっている冷却水の量を調べることにより、格納容器２０内の配管等から冷却水が漏れているか否かや、その漏れている冷却水の量を知ることができる。

一方、炉心溶融事故が生じて、図１に示すように、圧力容器底部１４の鉛直上側に高温の炉心溶融物３が溜まると、当該炉心溶融物３が、圧力容器底部１４を貫通して、コンクリート床２７上に落下する場合がある。このような炉心溶融事故が生じた場合、弁３２が開かれて、コンクリート床２７上には、注水ライン３０からの冷却水が供給される。

ドレンサンプ４０内に流入した炉心溶融物は、コンクリート床２７上に広がる炉心溶融物に比べて、体積の割に外表面の面積が小さい。このため、注水ライン３０からコンクリート床２７上に冷却水を供給しても、ドレンサンプ４０に流入した炉心溶融物は、コンクリート床２７上にある炉心溶融物に比べて温度が低下しにくい。ドレンサンプ４０に流入した炉心溶融物は、当該ドレンサンプ４０の底４３を継続して溶融侵食し、さらに鉛直下側に流動する虞がある。

（ドレンサンプ保護用構造物の構成）
本実施形態の格納容器２０には、炉心溶融事故時においてドレンサンプ４０への炉心溶融物の流入を抑制して、ドレンサンプ４０を保護する構造物（以下、ドレンサンプ保護用構造物と記す）５０が設けられており、以下に、図１〜図５を用いて説明する。図３は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物の断面図であり、図２において破線Ａで囲う領域の拡大断面図である。図４は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物を構成する各種部材の配置を説明する模式図である。図５は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物を構成するスペーサの構成を説明する正面図である。

本実施形態のドレンサンプ保護用構造物を構成する部材のうち、後述するベース部材と保持部材については、各図において理解を容易にするために、断面にハッチングを施していない。

図３に示すように、ドレンサンプ保護用構造物５０は、ドレンサンプ４０の開口４１より鉛直上側に設けられ、当該開口４１の一部を覆う部材（以下、ベース部材と記す）５１を有している。ベース部材５１は、水平方向に広がる板状の部材であり、「ベースプレート」とも称される。ベース部材５１は、比較的強度の高い金属材料で構成されている。ベース部材５１を構成する金属材料には、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼が用いられる。

本実施形態において、当該ベース部材５１は、スペーサ６０の鉛直上側に設けられる。スペーサ６０は、コンクリート床２７のうちドレンサンプ４０の開口４１の外側にある縁部（以下、開口縁部と記す）２７ａ上に配置されている。スペーサ６０は、ベース部材５１に比べて融点の高い材料により構成されている。スペーサ６０を構成する材料には、例えば、酸化アルミニウムや二酸化ジルコニウム（いわゆるジルコニア）等のセラミックスが用いられる。なお、スペーサ６０を構成する材料には、タングステンのような高融点金属材料を用いることもできる。

スペーサ６０は、図４に一点鎖線で示すように、ドレンサンプ４０の開口４１を囲うように複数配列される。なお、図４においては、理解を容易にするために、スペーサ６０の表示を一部省略している。スペーサ６０は、水平方向に隙間なく配列されている。

各スペーサ６０は、図５に示すように、コンクリート床２７上にある冷却水（いわゆる漏洩水）をドレンサンプ４０に導くことが可能な流路（以下、通水用流路と記す）を有している。本実施形態において、スペーサ６０のうち、コンクリート床２７と接する面には、冷却水を通すための溝６２が形成されている。通水用流路は、コンクリート床２７の開口縁部２７ａと当該溝６２により画定されている。

図３及び図４に示すように、ベース部材５１上には、複数の耐熱部材５３が、水平方向に複数配列されている。これらの複数の耐熱部材５３は、全体として、水平面（すなわち水平投影面）において開口４１を覆う（カバーする）ように配列され、上方から落下する高温の炉心溶融物３が開口４１からドレンサンプ４０の内部に侵入しないよう構成される。なお、図４においては、理解を容易にするために、耐熱部材５３の表示を一部省略している。耐熱部材５３は、ベース部材５１に比べて融点の高い材料で構成されている。耐熱部材５３を構成する材料には、例えば、酸化アルミニウムや二酸化ジルコニウム等のセラミックスが用いられる。なお、タングステンのような高融点金属材料を用いることもできる。このような材料で構成された耐熱部材５３は、耐火レンガとも称される。

図３に示すように、ベース部材５１は、耐熱部材５３と接する面から鉛直方向上側に突出する突出部５２を有している。突出部５２は、水平方向に所定の間隔をあけて複数配列されている。耐熱部材５３は、水平方向に隣り合う突出部５２同士の間に設置される。これら突出部５２は、ベース部材５１に対する耐熱部材５３の水平方向の相対移動を制限する。

ベース部材５１上に複数の耐熱部材５３が配列された後、当該耐熱部材５３の上には、ベース部材５１と共に耐熱部材５３を保持する部材（以下、保持部材と記す）５５が設けられる。保持部材５５は、本実施形態において、ベース部材５１と略同一の寸法を有する板状の部材であり、耐熱部材５３の上面を覆うように構成されている。

保持部材５５は、比較的強度の高い金属材料で構成されている。保持部材５５を構成する材料には、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼が用いられる。保持部材５５は、ベース部材５１と結合されて、当該ベース部材５１との間に耐熱部材５３を挟みこみ、これを保持する。

ベース部材５１と保持部材５５は、耐熱部材５３を間に挟んで、ボルト５７，５９により結合される。ベース部材５１及び保持部材５５には、それぞれボルト５７，５９が通る貫通孔が形成されている。ボルト５７は、ナット５８と螺合される。また、隣接する２つのベース部材５１、および隣接する２つの保持部材５５は、それぞれ、図４の実施形態では溶接等で接続されている。なお、ベース部材５１同士、あるいは保持部材５５同士の接続については、溶接以外にボルト、ナットを用いても構わない。あるいは、水平方向に隣接する２つのベース部材の間に耐熱部材５３が配置されるように構成すれば、ボルト５７、５９による接続により一体化することができるため、ベース部材５１同士、あるいは保持部材５５同士を接続しない構成とすることもできる。

一方、ボルト５９は、いわゆるアンカーボルトとして構成されており、コンクリート床２７の開口縁部２７ａと固定される。スペーサ６０には、ボルト５９が通る貫通孔が形成されており、開口縁部２７ａに埋設されている雌ねじと螺合する。これにより、ベース部材５１、保持部材５５、及びスペーサ６０は、コンクリート床２７に結合される。

耐熱部材５３は、ベース部材５１と保持部材５５との間に挟み込まれて保持される。図４に示すように、複数の耐熱部材５３を保持したベース部材５１及び保持部材５５は、ドレンサンプ４０の開口４１を覆うように複数配置される。水平方向に隣接するベース部材５１同士と保持部材５５同士は、図示しない結合用の部材を介して結合される。

以上に説明したように、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物５０は、図１に示す格納容器２０内において原子炉圧力容器１０と鉛直方向に対向するコンクリート床２７に形成されたドレンサンプ４０の開口４１より鉛直上側に設けられている。ドレンサンプ保護用構造物５０は、図２及び図３に示すように、ベース部材５１と、ベース部材５１上に設けられており、当該ベース部材５１に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材５３と、耐熱部材５３上に設けられており、ベース部材５１と結合されて当該ベース部材５１と共に耐熱部材５３を保持する保持部材５５とを有するものとした。

これにより、ドレンサンプ４０の開口４１の鉛直上側の所定の位置に、融点の高い材料で構成された耐熱部材５３を保持して当該開口４１を覆うことができ、炉心溶融事故時においてコンクリート床２７上にある炉心溶融物がドレンサンプ４０に流入することを抑制することができる。耐熱部材５３を予めベース部材５１と保持部材５５との間に挟んだ状態で格納容器２０内に持ち込むことにより、容易にドレンサンプ４０に取り付けることができる。格納容器２０内におけるドレンサンプ保護用構造物５０の取り付け工事を、短期間で行うことができる。

一方、通常運転時においては、コンクリート床２７上にある冷却水（漏洩水）は、スペーサ６０が有する通水用流路すなわち溝６２を通してドレンサンプ４０に流入させることができる。本実施形態によれば、耐熱部材５３に貫通孔を形成する等の加工を施すことなく、ドレンサンプ４０の開口４１を大部分を覆うように当該耐熱部材５３を配列することができる。

また、本実施形態においては、ベース部材５１は、耐熱部材５３と接する面から鉛直方向上側に突出している突出部５２が設けられており、当該突出部５２がベース部材５１に対する耐熱部材５３の水平方向の相対移動を制限するものとした。これにより、地震等の揺れにより、耐熱部材５３がベース部材５１と保持部材５５の間から外れることを防止することができる。

なお、本実施形態において、ベース部材５１と保持部材５５との間には、ベース部材５１の突出部５２の鉛直上側や突出部５２の水平方向外側に、空隙が形成されているが、当該空隙には、砂状や繊維状の耐熱部材（図示せず）を詰め込むことも好適である。これにより、水平方向に隣り合う耐熱部材５３同士の隙間や、耐熱部材５３の水平方向外側から炉心溶融物が、ドレンサンプ４０に流入することを抑制することができる。

さらに、本実施の形態において、それぞれのベース部材５１や保持部材５５については矩形等の平板とし、複数のベース部材５１、または複数の保持部材５５全体として複数配置される耐熱部材５３の上下面を水平面（水平投影面）にて覆うように構成しているが、ベース部材５１および保持部材５５は耐熱部材５３を上下で挟み込んで保持するための部材であることから、必ずしも矩形である必要はない。すなわち、ベース部材５１および保持部材５５は、複数の耐熱部材５３を上下から挟み込むことにより保持できる形状であれば、水平面の形状が口の字形状や十字型、また格子状など種々の形状とすることができる。複数配置される耐熱部材５３は全体として水平面においてドレンサンプ４０の開口４１を覆う（塞ぐ）ように配置される必要があるが、複数のベース部材５１や保持部材５５については、全体として必ずしも水平面においてドレンサンプ４０の開口４１を覆うよう構成する必要はない。

〔第２の実施形態〕
第２の実施形態のドレンサンプ保護用構造物について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物の断面図であり、図２において破線Ａで囲う領域の拡大断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物５０Ｂは、ベース部材５１Ｂ及び保持部材５５Ｂに加えて、耐熱部材５３Ｂにも、ボルト５７が通る貫通孔が形成されている。本実施形態のベース部材５１Ｂは、上述した突出部５２（図３参照）を有しておらず、耐熱部材５３Ｂは、ベース部材５１Ｂ上において水平方向に隙間なく配列されている。ボルト５７を締結することにより、耐熱部材５３Ｂは、ベース部材５１Ｂと保持部材５５Ｂとの間に挟まれて保持される。

コンクリート床２７のうち開口縁部２７ａ上には、通水用流路を画定する溝６２が形成されたスペーサ６０が配置されている。当該スペーサ６０上にベース部材５１Ｂを配置して、ベース部材５１Ｂ、耐熱部材５３Ｂ及び保持部材５５Ｂは、ボルト５９により開口縁部２７ａに固定される。

本実施形態によれば、耐熱部材５３Ｂを隙間なく水平方向に配列することができ、炉心溶融事故時において、より確実に炉心溶融物がドレンサンプ４０に流入することを抑制することができる。この態様によっても、地震等の揺れにより、耐熱部材５３Ｂがベース部材５１Ｂと保持部材５５Ｂの間から外れることを防止することができる。

なお、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物５０Ｂは、コンクリート床２７の開口縁部２７ａとベース部材５１Ｂとの間に、スペーサ６０を配置するものとしたが、本発明に係るドレンサンプ保護用構造物は、この態様に限定されるものではない。

例えば、図７に示す変形例１のドレンサンプ保護用構造物５０Ｃのように、スペーサ６０（図６参照）を設けることなく、ベース部材５１Ｃは、コンクリート床２７の開口縁部２７ａの上に隣接して配置するものとしても良い。

この変形例１のベース部材５１Ｃは、コンクリート床２７上にある冷却水をドレンサンプ４０に導く通水用流路を有している。ベース部材５１Ｃのうち、コンクリート床２７の開口縁部２７ａと接する面には、通水用流路を画定する溝５１ａが形成されている。この態様によっても、通常運転時にコンクリート床２７上の冷却水を通水用流路を通してドレンサンプ４０に導くことができる。

また、図８に示す変形例２のドレンサンプ保護用構造物５０Ｄのように、保持部材５５Ｂより鉛直上側に、保持部材５５Ｂ及びボルト５７，５９等の上面を保護するための耐熱部材（以下、表面保護用耐熱部材と記す）５３Ｄを設置するものとしても良い。表面保護用耐熱部材５３Ｄは、耐熱部材５３Ｂと同様に、保持部材５５Ｂ及びボルト５７，５９に比べて融点の高い材料により構成されている。

表面保護用耐熱部材５３Ｄは、接着剤やモルタル（図示せず）により保持部材５５Ｂ及びボルト５７，５９と接着されている。このように構成されたドレンサンプ保護用構造物５０Ｄは、炉心溶融事故時において、炉心溶融物の熱を受けて、保持部材５５Ｂやボルト５７，５９、及びベース部材５１Ｂが溶融することを抑制できる。

〔第３の実施形態〕
第３の実施形態のドレンサンプ保護用構造物について、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物が設置されたドレンサンプ周辺の拡大断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図９に示すように、ドレンサンプ保護用構造物５０Ｅは、上述したベース部材５１、耐熱部材５３、保持部材５５、及びスペーサ６０に加えて、ドレンサンプ４０を画定する壁４７，４８に対してベース部材５１を支持する支持部材７０を有している。支持部材７０は、ドレンサンプ４０の内側からベース部材５１を支持する部材である。図９においてより具体的には、支持部材７０は、ベース部材５１のうち中央部を含む複数の部分を、鉛直下側から支持する。

支持部材７０は、ドレンサンプ４０の開口４１の少なくとも一部を覆う部分（以下、架台部分と記す）７１部分と、当該架台部分７１からベース部材５１に向けて鉛直上側に突出して延びている部分（以下、支柱部分と記す）７３とを有している。本実施形態において、架台部分７１と支柱部分７３は、一体に成形されて支持部材７０を構成している。支持部材７０は、比較的強度の高い金属材料で構成されている。支持部材７０を構成する金属材料には、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼を用いることができる。

架台部分７１は、水平方向に広がる板状をなしており、ドレンサンプ４０の開口４１の縁を画定する壁（以下、開口縁壁と記す）４８と略同一又は僅かに小さい寸法となるよう構成されている。架台部分７１は、コンクリート床２７上にある冷却水をドレンサンプ４０に導くことが可能な通水用流路を有しており、本実施形態においては、冷却水を通すための貫通孔（図示せず）が多数形成されている。

このように構成された架台部分７１は、開口縁壁４８から側壁４５に向けて内側に延びる壁４７上に配置されることにより、ドレンサンプ４０の開口４１の少なくとも一部（本実施形態においては大部分）を覆う。

一方、支柱部分７３は、架台部分７１から鉛直上側に突出して延びている。支柱部分７３は、水平方向に所定の間隔をあけて複数配列されている。各支柱部分７３は、上述したベース部材５１を鉛直下側から支持する。なお、上述したスペーサ６０は、コンクリート床２７の開口縁部２７ａに対してベース部材５１を鉛直下側から支持している。

以上のように構成されたドレンサンプ保護用構造物５０Ｅは、通常運転時において、コンクリート床２７上にある冷却水（漏洩水）を、スペーサ６０の通水用流路と、架台部分７１の通水用流路を通して、ドレンサンプ４０に流入させることができる。一方、ドレンサンプ保護用構造物５０Ｅは、炉心溶融事故時において、炉心溶融物が保持部材５５の上に堆積しても、支持部材７０が鉛直下側からベース部材５１を支持することにより、炉心溶融物の重量に耐えることができる。

〔第４の実施形態〕
第４の実施形態のドレンサンプ保護用構造物について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物が設置されたドレンサンプ周辺の拡大断面図である。なお、第１及び第３の実施形態と略共通の構成については、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１０に示すように、ドレンサンプ保護用構造物５０Ｆは、上述したベース部材５１、耐熱部材５３、保持部材５５、及びスペーサ６０に加えて、ドレンサンプ４０を画定する壁に対してベース部材５１を支持する支持部材として支柱７５，７７を有している。すなわち、支柱７５，７７はドレンサンプ４０の内側からベース部材５１を支持する支持部材であり、具体的には、ドレンサンプ４０の底４３から鉛直方向に延びている支柱（以下、長支柱と記す）７５と、ドレンサンプ４０を画定する壁のうち当該底４３より鉛直上側にある壁４７から鉛直方向に延びている支柱（以下、短支柱と記す）７７とを有している。

ドレンサンプ４０のうち水平方向内側においては、複数の長支柱７５が水平方向に所定の間隔をあけて設けられている。一方、ドレンサンプ４０のうち水平方向外側、すなわち開口縁壁４８の近傍においては、短支柱７７が設けられている。長支柱７５は、ベース部材５１のうち中央部を含む複数の部分を支持する。短支柱７７は、ベース部材５１のうち水平方向の端部を支持する。

本実施形態によれば、上述した架台部分７１（図９参照）を設けることなく、保持部材５５上に堆積した炉心溶融物の重量が比較的大きい場合であっても、当該重量に耐えることができる。

〔第５の実施形態〕
第５の実施形態のドレンサンプ保護用構造物について、図２及び図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物のうち保持部材の周辺構造を示す斜視図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１１に示すように、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物５０Ｇにおいて、保持部材５５には、配管３６が貫通して延びている。配管３６は、例えば、ドレンサンプ４０（図２参照）の底４３に溜まっている冷却水（漏洩水）をドレンサンプ４０外に排出するためのものであり、保持部材５５及びベース部材５１（図２参照）を貫通して鉛直方向に延びている。

本実施形態のドレンサンプ保護用構造物５０Ｇは、保持部材５５と配管３６との継ぎ目を覆う耐熱部材（以下、継ぎ目保護用耐熱部材と記す）３８を有している。継ぎ目保護用耐熱部材３８は、保持部材５５に比べて融点の高い材料により構成されている。継ぎ目保護用耐熱部材３８を構成する材料には、例えば、酸化アルミニウムや二酸化ジルコニウム等のセラミックスが用いられる。なお、タングステンのような高融点金属材料を用いることもできる。本実施形態において、継ぎ目保護用耐熱部材３８は、略円環状をなしており、配管３６と同軸に保持部材５５上に設けられている。

本実施形態によれば、炉心溶融物が保持部材５５と配管３６との継ぎ目を溶融させて、溶融した継ぎ目から炉心溶融物がドレンサンプ４０に流入することを抑制することができる。

なお、本実施形態において、継ぎ目保護用耐熱部材３８は、略円環状をなしているものとしたが、本発明に係る継ぎ目保護用耐熱部材は、この態様に限定されるものではない。継ぎ目保護用耐熱部材は、配管３６と保持部材５５との継ぎ目を覆うよう構成されていれば良く、例えば、配管３６の外側を囲う略筒状をなしているものとしても良い。

〔第６の実施形態〕
第６の実施形態のドレンサンプ保護用構造物について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態のドレンサンプ保護用構造物が設置されたドレンサンプ周辺の拡大断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１２に示すように、ドレンサンプ４０の開口４１より鉛直上側には、ベース部材５１、耐熱部材５３、保持部材５５及びスペーサ６０を有するドレンサンプ保護用構造物５０が設けられている。さらに、本実施形態においては、ドレンサンプ保護用構造物５０に加えて、ドレンサンプ４０を画定する壁に沿って設けられて、当該壁を保護するドレンサンプ保護用構造物８０，９０が設けられている。具体的には、ドレンサンプ４０を画定する底４３を覆うことにより当該底４３を保護する底保護用構造物８０と、側壁４５を覆うことにより当該側壁４５を保護する側壁保護用構造物９０を有している。

底保護用構造物８０は、ドレンサンプ４０を画定する壁のうち、底４３に沿って設けられた壁側ベース部材８１を有している。加えて、底保護用構造物８０は、当該壁側ベース部材８１上に設けられており、当該壁側ベース部材８１に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材８３と、当該耐熱部材８３上に設けられており、当該壁側ベース部材８１と結合されて当該壁側ベース部材８１と共に当該耐熱部材８３を保持する保持部材８５とを有している。

同様に、側壁保護用構造物９０は、ドレンサンプ４０を画定する壁のうち側壁４５に沿って設けられた壁側ベース部材９１と、当該壁側ベース部材９１上に設けられており、当該壁側ベース部材９１に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材９３と、当該耐熱部材９３上に設けられており、当該壁側ベース部材９１と結合されて当該壁側ベース部材９１と共に当該耐熱部材９３を保持する保持部材９５とを有している。

以上に説明した壁側ベース部材８１，９１は、上述したベース部材５１と（寸法を除いて）略同一に構成されている。耐熱部材８３，９３は、上述した耐熱部材５３と略同一に構成されており、保持部材８５，９５は、上述した保持部材５５と略同一に構成されている。

ドレンサンプ４０を画定する壁のうち底４３は、当該壁側ベース部材８１及び当該保持部材８５により挟まれた前記耐熱部材８３により覆われている。同様に側壁４５は、当該壁側ベース部材９１及び当該保持部材９５により挟まれた前記耐熱部材９３により覆われている。

本実施形態によれば、炉心溶融物が、ドレンサンプ保護用構造物５０の一部を破損させて、ドレンサンプ４０に流入しても、当該ドレンサンプ４０を画定する壁である底４３及び側壁４５が、炉心溶融物により溶融、浸食されることを抑制できる。

なお、本実施形態において、ドレンサンプ４０を画定する底４３及び側壁４５の双方が、それぞれ壁側ベース部材８１，９１及び保持部材８５，９５により挟まれた耐熱部材８３，９３により覆われているものとしたが、本発明は、この態様に限定されるものではない。ドレンサンプ４０を画定する底４３及び側壁４５のうち少なくとも一方が、当該耐熱部材により覆われているものとしても良い。

〔他の実施形態〕
上述した実施形態において、保持部材５５は、上述したベース部材５１と略同一の寸法を有する板状の部材であり、耐熱部材５３を覆うように構成されているものとしたが、本発明に係る保持部材は、この態様に限定されるものではない。保持部材は、ベース部材と結合されて、当該ベース部材との間に耐熱部材を保持することが可能であれば良い。保持部材は、例えば、ビーム（梁）状をなしているものとしても良い。また、本発明に係るベース部材についても、保持部材と共に耐熱部材を保持可能なものであれば良く、板状の部材以外に様々な形状の部材とすることができる。例えば、保持部材と同様に、ビーム（梁）状をなしているものとしても良い。

また、実施形態において、ベース部材５１及び保持部材５５には、ボルトが通る貫通孔が形成されており、ベース部材５１及び保持部材５５は、耐熱部材５３を間に挟んで、ボルト５７により結合されているものとしたが、本発明に係るドレンサンプ保護用構造物においてベース部材と保持部材とを結合する手法は、この態様に限定されるものではない。ベース部材と保持部材は、例えば、溶接等により結合されるものとしても良い。

本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、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。

１ 原子炉建屋、２ 炉心、３ 炉心溶融物、１０ 原子炉圧力容器、１２ 筒状部、１４ 圧力容器底部、１６ 頂部、２０ 格納容器、２１ ドライウェル、２２ ウェットウェル、２３ 圧力抑制プール、２４ 床部、２５，２６ 壁、２７ コンクリート床、２７ａ 開口縁部、２８ ペデスタル壁、３０ 注水ライン、３２ 弁、３６ 配管、３８ 継ぎ目保護用耐熱部材、４０ ドレンサンプ、４１ 開口、４３ 底、４５ 側壁、４７ 壁、４８ 開口縁壁（壁）、５０，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｆ，５０Ｇ ドレンサンプ保護用構造物、５１，５１Ｂ，５１Ｃ ベース部材、５１ａ 溝（通水用流路）、５２ 突出部、５３，５３Ｂ 耐熱部材、５３Ｄ 表面保護用耐熱部材、５５，５５Ｂ 保持部材、５７ ボルト、５８ ナット、５９ ボルト（アンカーボルト）、６０ スペーサ、６２ 溝（通水用流路）、７０ 支持部材、７１ 架台部分（支持部材）、７３ 支柱部分（支持部材）、７５ 長支柱（支柱）、７７ 短支柱（支柱）、８０ 底保護用構造物（ドレンサンプ保護用構造物）、８１ 壁側ベース部材、８３ 耐熱部材、８５ 保持部材、９０ 側壁保護用構造物（ドレンサンプ保護用構造物）、９１ 壁側ベース部材、９３ 耐熱部材、９５ 保持部材

Claims (10)

1. ドレンサンプの開口より鉛直上側に設けられているベース部材と、
   前記ベース部材上に設けられており、当該ベース部材に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材と、
   前記耐熱部材上に設けられており、前記ベース部材と結合されて当該ベース部材と共に当該耐熱部材を保持する保持部材と、
   を備え、
   前記耐熱部材は、前記ドレンサンプの前記開口を覆うように配置されることを特徴とするドレンサンプ保護用構造物。
2. 前記ベース部材及び前記保持部材には、ボルトが通る貫通孔が形成されており、
   当該ベース部材及び当該保持部材は、前記耐熱部材を間に挟んで、当該ボルトにより結合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のドレンサンプ保護用構造物。
3. 前記ベース部材は、前記耐熱部材と接する面から鉛直方向上側に突出して設けられており、当該ベース部材に対する前記耐熱部材の水平方向の相対移動を制限可能な突出部を、有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のドレンサンプ保護用構造物。
4. 前記耐熱部材には、前記ボルトが通る貫通孔が形成されており、
   当該耐熱部材は、水平方向に隙間なく配列されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のドレンサンプ保護用構造物。
5. 前記開口の周囲の開口縁部上に設けられ前記ベース部材に比べて融点の高い材料からなり、前記開口の周囲からの水を前記ドレンサンプの内部に導く通水用流路を有するスペーサを、さらに備え、
   前記ベース部材は、当該スペーサ上に配置されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のドレンサンプ保護用構造物。
6. 前記ベース部材は、前記開口の周囲の開口縁部上に配置されており、且つ前記開口の周囲からの水を前記ドレンサンプに導く通水用流路を有する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のドレンサンプ保護用構造物。
7. 前記ドレンサンプの内側から前記ベース部材を支持する支持部材を、さらに備える
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のドレンサンプ保護用構造物。
8. 前記保持部材には、配管が貫通して延びており、
   当該保持部材に比べて融点の高い材料により構成されており、且つ当該保持部材と前記配管との継ぎ目を覆う継ぎ目保護用耐熱部材を、さらに備える
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のドレンサンプ保護用構造物。
9. 前記ドレンサンプを画定する壁に沿って設けられた壁側ベース部材と、
   当該壁側ベース部材上に設けられており、当該壁側ベース部材に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材と、
   当該耐熱部材上に設けられており、当該壁側ベース部材と結合されて当該壁側ベース部材と共に当該耐熱部材を保持する保持部材と、
   を備え、
   前記ドレンサンプを画定する壁は、当該壁側ベース部材及び当該保持部材により挟まれた前記耐熱部材により覆われている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のドレンサンプ保護用構造物。
10. 原子炉圧力容器を格納する格納容器であって、
    当該原子炉圧力容器の下側に設けられるコンクリート床と、
    当該コンクリート床から下側に凹むように形成されたドレンサンプと、
    前記ドレンサンプの前記コンクリート床への開口の上側に設けられるベース部材と、
    前記ベース部材上に配置され当該ベース部材に比べて融点の高い材料により構成されている耐熱部材と、
    前記耐熱部材上に設けられ前記ベース部材と結合されて当該ベース部材と共に当該耐熱部材を保持する保持部材と、を有し、
    前記耐熱部材は、前記ドレンサンプの前記開口を覆うように配置される
    ことを特徴とする格納容器。

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