JP2017058313A - コアキャッチャー及びこれを備えた原子炉格納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】限られたスペースであっても設置できるコアキャッチャー及びこれを備える原子炉格納容器を提供する。
【解決手段】炉心を収容する原子炉圧力容器の下方で炉心溶融物を受け止めて保持する保持面を備えるコアキャッチャーであって、複数の底部設置架台ピース３３を、その天面に溝状の凹部が形成されるように原子炉圧力容器の下方の床面に沿って配列して構成した設置架台と、底部設置架台ピース３３の床側保持構造体２３に接する接触面（天面）３５にスライド溝３６及びガイド溝３７が、床側保持構造体２３に支持用突起部２９が互いに嵌合可能にそれぞれ設けられ、床側保持構造体２３がガイド溝、スライド溝、支持用突起を用いて接触面（天面）３５内を移動可能に構成されたものである。
【選択図】 図５

Description

本発明の実施形態は、炉心溶融事故時に原子炉圧力容器の下方に位置する原子炉格納容器の底部を保護するコアキャッチャー、及びこのコアキャッチャーを備えた原子炉格納容器に関する。

水冷却型原子炉では、原子炉圧力容器内への給水の停止や、原子炉圧力容器に接続された配管等の破断により冷却水が喪失すると、原子炉水位が低下して炉心が露出し、炉心の冷却が不十分になる恐れがある。このような場合を想定して、水位低下の信号により原子炉は自動的に非常停止し、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。

しかしながら、極めて低い確率ではあるが、非常用炉心冷却装置が作動せず、且つ、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、原子炉水位の低下により炉心が露出して十分な冷却が行われなくなり、原子炉停止後にも発生し続ける崩壊熱によって燃料棒温度が上昇して、最終的には炉心溶融に至る事態が想定される。

このような事態に至った場合、高温の炉心溶融物が原子炉圧力容器の下鏡に溶け落ち、更にこの下鏡を溶融して貫通し、原子炉格納容器１０における原子炉圧力容器下方のペデスタル床に落下する。そして、炉心溶融物はペデスタル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て、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共に、コンクリートを溶融浸食する。

発生した非凝縮性ガスは原子炉格納容器内の圧力を高め、原子炉格納容器を破損させる恐れがある。また、コンクリートの溶融浸食により原子炉格納容器のバウンダリが破損したり、原子炉格納容器の構造強度が低下したりする恐れもある。従って、炉心溶融物とコンクリートとの反応が継続すると原子炉格納容器が破損に至り、原子炉格納容器内の放射性物質が外部環境へ放出する恐れがある。

この炉心溶融物とコンクリートの反応を抑制するためには、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は１５００Ｋ以下）に冷却するか、または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。このため、炉心溶融物が落下した場合に備えて様々な対策が提案されている。代表的なものがコアキャッチャーと呼ばれる炉心溶融物保持装置であり、落下した炉心溶融物を耐熱材でうけとめ、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。

また、原子炉格納容器のペデスタル床に落下した炉心溶融物の上面に冷却水を注水しても、炉心溶融物の底部での除熱量が小さいと、崩壊熱によって炉心溶融物の底部の温度が高温に維持され、原子炉格納容器のペデスタル床のコンクリート侵食を停止することができないことから、炉心溶融物を底面側から冷却する炉心溶融物保持装置（コアキャッチャー）がいくつか提案されている（特許文献１〜４参照）。

特開平６−２２２１７７号公報 特開２００７−２２５３５６号公報 特開２０１２−２４７２１６号公報 特開２０１４−８１２１２号公報

上述の炉心溶融物保持装置（コアキャッチャー）では、炉心溶融物の保持と、コアキャッチャーの熱的保護を図るために耐熱材を敷き詰め、この耐熱材への熱的浸食を押さえるために冷却水を供給する仕組みが施されている。このため、冷却流路となる配管等を設置した上で耐熱材を敷設しなければならず、製作が容易でない。また、冷却流路分の高さが必要になる。

また、冷却流路をコアキャッチャーの下部に有しない場合には、炉心溶融物を保持する耐熱材が熱的に浸食することを見込んで設置することになるため、コアキャッチャーの高さが増大してしまう。

欧州では、新規建設される原子炉で炉心溶融物の保持対策を行うことが要求されており、国内外でも、この保持対策が今後規制当局により要求されるものと想定される。一方、既設炉については、アクシデントマネジメントにより安全性を担保しており、ハードウエアによるシビアアクシデント対策は設けられていない。

既設炉の原子炉格納容器の下部構造は、上述のようなコアキャッチャー設置のためのスペースを有していない設計であるため、コアキャッチャーを既設炉に適用するためには、コンクリート製のペデスタル床を掘削するなどの追加工事が必要になる。ペデスタル床を掘削すると、ペデスタル定着部の耐震性が低下する恐れがある。

本発明における実施形態の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、限られたスペースであっても設置できるコアキャッチャー、及びこのコアキャッチャーを備えた原子炉格納容器を提供することにある。

本発明の実施形態におけるコアキャッチャーは、原子炉圧力容器の下方で炉心溶融事故時に炉心溶融物を受け止めて保持する保持面を備えるコアキャッチャーであって、複数の設置架台ピースをその天面に溝状の凹部が形成されるように前記原子炉圧力容器の下方の床面に沿って配列して構成した設置架台と、内部に冷却材が流動可能な流路を備えるとともに前記凹部に嵌合する凸部を備えた複数の保持構造体とを備え、前記保持構造体の凸部をそれぞれ前記設置架台の前記凹部に嵌合させて配列することで複数の前記保持構造体のそれぞれの前記流路を連通させ、且つ複数の前記保持構造体の前記凸部と反対側の天面を集合させて前記炉心溶融物の前記保持面を形成したことを特徴とするものである。

本発明の実施形態における原子炉格納容器は、原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器であって、炉心溶融事故時に炉心溶融物を保持する前述の実施形態に記載のコアキャッチャーが、前記原子炉圧力容器の下方の床に設けられたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、限られたスペースであっても設置できるコアキャッチャー及びこれを備える原子炉格納容器が提供される。

第１実施形態に係るコアキャッチャーとこれを備える原子炉格納容器を示す断面図。 図１のコアキャッチャーを部分的に示す断面図。 図２のコアキャッチャーにおける床側保持構造体を示す斜視図。 図２のコアキャッチャー設置架台における底部設置架台を示す平面図。 図４の底部設置架台を構成する底部設置架台ピースのうち、周方向に隣接する２個の底部設置架台ピースを示す斜視図。 図４の底部設置架台を周方向に沿って展開した部分断面図。 図５及び図６とは異なる形態の拘束手段を備えた底部設置架台ピースから構成される底部設置架台の図６に対応する断面図。 図２のコアキャッチャー設置架台における側部設置架台を示す斜視図。 図８の側部設置架台を構成する側部設置架台ピース（支柱及び壁）の一部を示す斜視図。 図９とは異なる形態の側部設置架台を示す斜視図。 第２実施形態に係るコアキャッチャー設置架台における底部設置架台を示す平面図。 図１１の底部設置架台を構成する底部設置架台ピースのうち、隣接する４個の底部設置架台ピースを示す斜視図。 第３実施形態に係るコアキャッチャー設置架台における底部設置架台を、この底部設置架台が支持して設置する床側コアキャッチャー部における床側保持構造体と共に示す断面図。 図１３の床側保持構造体を示す斜視図。 第４実施形態に係るコアキャッチャー設置架台における側部設置架台の一部を示す部分斜視図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図１０）
図１は、第１実施形態に係るコアキャッチャーとこれを備える原子炉格納容器を示す断面図である。また、図２は、図１のコアキャッチャーを部分的に示す断面図である。図１に示す原子炉格納容器１０には内部にペデスタル１２が立設され、原子炉圧力容器１１は、このペデスタル１２に支持されて原子炉格納容器１０内に格納される。原子炉圧力容器１１は、炉心１３を収容すると共に、この炉心１３を冷却する冷却材（冷却水）を蓄える。炉心１３は、冷却材により冷却された状態で、制御棒駆動機構１４により駆動される制御棒１５によってその出力が制御される。尚、原子炉格納容器１０内では、ペデスタル１２の周囲にサプレッションプール水１６が蓄えられている。

原子炉圧力容器１１の炉心１３は、上述のように冷却材によりその崩壊熱が除去されるが、極めて低い確率ではあるものの、冷却材が不足して炉心１３が露出してしまうと、炉心１３が溶融して炉心溶融物が原子炉圧力容器１１の下鏡に溶け落ち、更にこの下鏡を貫通して原子炉格納容器１０のペデスタル床１７に落下する恐れがある。第１実施形態の原子炉格納容器１０では、原子炉圧力容器１１の下方のペデスタル床１７にコアキャッチャー（炉心溶融物保持装置）２０を設置することで、このコアキャッチャー２０が炉心溶融事故時の炉心溶融物を受け止めて保持する保持面３０（図２）を備え、この保持面３０で炉心溶融物を保持し冷却する。

コアキャッチャー２０は、図２に示すように、コアキャッチャー設置架台１９を含むと共に、床側コアキャッチャー部２１により構成される。床側コアキャッチャー部２１は、原子炉圧力容器１１下方のペデスタル床１７に沿って配設された複数の床側保持構造体２３により構成される。また、床側コアキャッチャー部２１の外周部に、床側コアキャッチャー部２１を周方向に取り囲むように壁側コアキャッチャー部２２を設けてコアキャッチャー２０とすることもできる。壁側コアキャッチャー部２２は、ペデスタル床１７に対し垂直方向に延びるペデスタル１２に沿って配設された複数の壁側保持構造体２４により構成される。

床側保持構造体２３は、図３に示すように箱形状であって、対向する２面に開口が設けられて内部に流路２５が形成される。床側保持構造体２３の天面２６には伝熱板２７が配置され、この伝熱板２７から流路２５内に放熱フィン２８が延びる。また、床側保持構造体２３の底面には、凸部としての支持用突起２９が突設される。この支持様突起２９は、床側保持構造体２３の底面に一体に形成され、または別体に形成されて床側保持構造体２３の底面に固着される。

図２及び図３に示すように、上述の床側保持構造体２３が原子炉圧力容器１１の下方のペデスタル床１７に沿って複数配列されることで、床側コアキャッチャー部２１が構成され、床側保持構造体２３の流路２５が連続して冷却材が流動可能となる。更に、床側保持構造体２３の天面２６に配置された伝熱板２７が集合して、炉心溶融物を保持可能な床側コアキャッチャー部２１の保持面３０（図２）が形成される。この保持面３０に保持された炉心溶融物の崩壊熱は、伝熱板２７を介して放熱フィン２８に伝熱され、流路２５内を流れる冷却材に伝熱されることで炉心溶融物が冷却される。

壁側保持構造体２４は、床側保持構造体２３と同様に構成される。この壁側保持構造体２４は、流路２５をペデスタル床２７に対して垂直方向に向け、且つ伝熱板２７をペデスタル１２と反対側に向けて、ペデスタル１２に沿って複数配列されることで、壁側コアキャッチャー部２２を構成する。この壁側保持構造体２４においても、壁側保持構造体２４の伝熱板２７が集合することで、炉心溶融物を保持可能な壁側コアキャッチャー部２２の保持面３０が形成される。

図２に示すように、コアキャッチャー設置架台１９は、原子炉格納容器１０における原子炉圧力容器１１下方のペデスタル床１７に固定して設けられる。このコアキャッチャー設置架台１９は、床側コアキャッチャー部２１を支持して設置する底部設置架台３１により構成される。床側コアキャッチャー部２１の外周部に壁側コアキャッチャー部２２を設けてコアキャッチャー２０とする場合には、底部設置架台３１に加えて、壁側コアキャッチャー部２２を支持して設置する側部設置架台３２を設けて、コアキャッチャー設置架台１９が構成される。

底部設置架台３１は、図４及び図５に示すように、床側コアキャッチャー部２１の床側保持構造体２３を支持して設置する。そして、底部設置架台３１は、平面図で扇形状の複数の底部設置架台ピース３３が、原子炉格納容器１０における原子炉圧力容器１１下方のペデスタル床１７にリング状且つ同心円状に配列されて構成される。各底部設置架台ピース３３のサイズは、既設炉のスペースの制約、例えば既設炉の搬入口から搬入可能な寸法に設定される。底部設置架台ピース３３が複数配列されて構成した底部設置架台３１の天面、すなわち底部設置架台３１が床側コアキャッチャー部２１と接する接触面３５には、以下に述べるように溝状の凹部が形成される。

各底部設置架台ピース３３における床側保持構造体２３に接する接触面（天面）３５には、凹部としてのスライド溝３６及びガイド溝３７が交差、例えば直交して複数形成される。これらのスライド溝３６及びガイブ溝３７に、床側保持構造体２３の支持用突起２９が移動可能に嵌合する。スライド溝３６は、底部設置架台３１の半径方向に延在して形成された半径方向溝であり、床側保持構造体２３を底部設置架台３１の径方向、及び底部設置架台３１に対し鉛直方向（接離方向）に移動可能とし、且つ、床側保持構造体２３が底部設置架台３１の周方向に移動することを拘束する。このスライド溝３６は、底部設置架台３１において少なくとも１つ（第１実施形態では２本）あればよく、従って、全ての底部設置架台ピース３３に形成される必要がない。

また、ガイド溝３７は、底部設置架台３１の周方向に延在して形成された周方向溝であり、床側保持構造体２３を底部設置架台３１の周方向に移動可能とし、且つ、床側保持構造体２３が底部設置架台３１の径方向、及び底部設置架台３１に対して鉛直方向（接離方向）に移動することを拘束する。このガイド溝３７は、底部設置架台３１を構成する全ての底部設置架台ピース３３に形成される。更にガイド溝３７は、床側保持構造体２３が全体として平面状または凹面状に整列配置されるように、これらの床側保持構造体２３の形状を考慮した適切な間隔で設けられる。

床側保持構造体２３は、その支持用突起２９が、底部設置架台３１を構成する底部設置架台ピース３３の接触面（天面）３５に直交して形成されたスライド溝３６及びガイド溝３７内を移動することで、底部設置架台ピース３３の接触面（天面）３５が連続した底部設置架台３１の接触面（天面）３５内を２次元に移動可能に構成される。

また、底部設置架台ピース３３の底面３８に脚部３９が固着される。この脚部３９は、底部設置架台ピース３３を自立させると共に、底部設置架台ピース３３の接触面（天面）３５をペデスタル床１７と平行に保持するよう、その形状及び寸法が設定される。更に、脚部３９は、底部設置架台ピース３３の底面３８とプレート床１７との間に給水流路４０となる隙間４０Ａを確保するように、その形状及び寸法が設定される。底部設置架台ピース３３の給水流路４０は、図４に示す底部設置架台３１において放射状に延び、底部設置架台３１の外側から、底部設置架台３１の中心に形成された給水口４１へ冷却材を流動させる。この給水口４１に至った冷却材は、底部設置架台３１に設置された床側コアキャッチャー部２１における床側保持構造体２３の流路２５内を、床側コアキャッチャー部２１の径方向中心から外側へ向かって流動する。
ここで、床側コアキャッチャー部２１における複数の床側保持構造体２３は、それぞれの支持用突起２９を、コアキャッチャー設置架台１９における底部設置架台ピース３３のスライド溝３６及びガイド溝３７に嵌合させて配列されることで、支持用突起２９と反対側のそれぞれの天面を集合させて炉心溶融物を保持する保持面３０を形成すると共に、それぞれの流路２５を連通させる。この連通した流路２５内を上述のごとく冷却水が流動する。

更に、底部設置架台ピース３３は、図５及び図６に示すように、複数が周方向に互いに隣接配列される際に、鉛直方向の移動を拘束する拘束手段としての段差部４２を周方向の両側面に備えると共に、周方向に隣接配列された少なくとも１個が、固定ボルト４３を用いてペデスタル床１７に固定される。

つまり、底部設置架台ピース３３は、周方向に互いに隣接して配列されるＮ個のうち、１個目から（Ｎ−２）個目までの底部設置架台ピース３３の両側面のそれぞれに、互いに係合可能な第１段差部４２Ａ、第２段差部４２Ｂが形成され、（Ｎ−１）個目の底部設置架台ピース３３の両側面のそれぞれに第３段差部４２Ｃ、第２段差部４２Ｂが形成され、Ｎ個目の底部設置架台ピース３３の両側面のそれぞれに、第２段差部４２Ｂに係合可能な第１段差部４２Ａ、第３段差部４２Ｃに係合可能な第４段差部４２Ｄが形成される。そして、Ｎ個目の底部設置架台ピース３３が固定ボルト４３によりペデスタル床１７に固定される。

尚、底部設置架台ピース３３は、拘束手段を段差部４２に代えて、図７に示す傾斜面４４としてもよい。つまり、底部設置架台ピース３３は、周方向に互いに隣接配列される１個目からＮ個目までの底部設置架台ピース３３の両側面のそれぞれに、互いに係合可能な傾斜面４４を備え、Ｎ個目の底部設置架台ピース３３を、固定ボルト４３を用いてペデスタル床１７に固定してもよい。また、固定ボルト４３によりペデスタル床１７に固定される底部設置架台ピース３３は、Ｎ個目の１個に限らず、複数個であってもよい。

上述のように周方向に互いに隣接して配列された複数の底部設置架台ピース３３は、段差部４２または傾斜面４４により鉛直方向の移動が拘束されたので、周方向に隣接する全ての底部設置架台ピース３３を、固定ボルト４３によりペデスタル床１７に固定しない場合であっても、底部設置架台３１の耐震強度を向上させることが可能になる。

図２及び図８に示す側部設置架台３２は、壁側コアキャッチャー部２２の複数の壁側保持構造体２４を支持して設置する複数の側部設置架台ピース３４（つまり後述の支柱４５と壁４６の少なくとも一方、本実施形態では支柱４５及び壁４６）が、原子炉格納容器１０における原子炉圧力容器１１下方のペデスタル床１７に、ペデスタル１２に沿って全体として円筒状に配列されて構成される。ここで、側部設置架台ピース３４は、ペデスタル床１７に例えばボルト固定されて立設された複数本の支柱４５と、これらの支柱４５間にボルトまたは溶接などにより固定されて配設される複数枚の壁４６とである。従って、壁４６が平板状である場合には、側部設置架台３２は複数の支柱４５及び壁４６により正確には多角筒状に構成されるが、全体としては円筒状になっている。

図２及び図９に示すように、壁４６における壁側保持構造体２４と接する接触面４７には、壁側保持構造体２４の凸部としての支持用突起（不図示）を嵌合する凹部としての嵌合溝４８が、鉛直方向に形成されている。壁側保持構造体２４は、支持用突起を壁４６の嵌合溝４８に嵌合させることで、壁４６の接触面４７内で移動可能に構成される。従って、複数の壁側保持構造体２４は、支持用突起を壁４６の嵌合溝４８に上方から順次差し込むことで、壁４６に支持されて設置される。

図２及び図８に示すように、複数本の支柱４５の上部、例えば上端部は、リング状の補強部材５０により互いに連結されて、側部設置架台３２が補強される。つまり、側部設置架台３２は全体として円筒状であり、どの方向に対しても対称性があって、特に地震に対し脆弱な箇所が存在しない構造物である。ところが、近年地震に対する耐振要求が高くなり、この要求値を満たすべく最も効果を発揮するように、複数本の支柱４５の上端部にリング状の補強部材５０を溶接またはボルト固定することで、複数本の支柱４５の上部が補強部材５０用いて連結されて、支柱４５の転倒が防止される。尚、この補強部材５０は、Ｌ字金具等を用いることで、ペデスタル１２の壁面に溶接等により固着されてもよい。

また、複数枚の壁４６の下部には、給水開口部５１が形成される。ペデスタル１２と側部設置架台３２との間の冷却材は、壁４６の下部の給水開口部５１を通って、底部設置架台３１を構成する底部設置架台ピース３３の給水流路４０となる隙間４０Ａへ導かれる。ここで、側部設置架台３２を構成する支柱４５及び壁４６のそれぞれは、既設炉のスペースの制約、例えば既設炉の搬入口から搬入可能な寸法に設定されている。

図１に示すコアキャッチャー２０は、炉心溶融物を保持するために必要な容積を確保するためには、特に高さを低くしたい場合において、ペデスタル１２の壁面に可能な限り近付ける必要がある。しかしながら、既設炉にコアキャッチャー２０を設置するスペースには、特にペデスタル１２の壁面付近に、漏洩水を検知するためのサンプ床（不図示）が設置されており、このサンプ床に、漏洩水を汲み上げるためのポンプ及び配管が設置されている場合がある。

そこで、コアキャッチャー２０が、上述のサンプ床及びポンプ等の機器を避けながら、ペデスタル床１７上に占める面積を可能な限り広く設定するように、側部設置架台３２Ａは、図１０に示すように、半径の異なる複数、例えば２つの円弧面５２、５３を連続して接続して構成されてもよい。即ち、この側部設置架台３２Ａを構成する複数の支柱４５及び壁４６が半径の異なる円弧面５２、５３に配列され、これらの円弧面５２及び５３が接続壁５４により連続して接続されて、側部設置架台３２Ａが構成されてもよい。

図２に示すように、上述のようにして設置されるコアキャッチャー設置架台１９、及びこのコアキャッチャー設置架台１９に設置されるコアキャッチャー２０では、炉心溶融事故時に炉心溶融物がコアキャッチャー２０の保持面３０に保持されて堆積し、原子炉格納容器１０内の図示しない注水ラインからペデスタル１２の底部に冷却材（冷却水）が注水される。すると、この冷却材によって、コアキャッチャー設置架台１９、コアキャッチャー２０、及びこのキャッチャー２０上の炉心溶融物が水没状態になって冷却される。

このとき、コアキャッチャー設置架台１９の側部設置架台３２とペデスタル１２との間の冷却材が、図２の矢印Ａに示すように、側部設置架台３２の壁４６の給水開口部５１を通って、底部設置架台３１の底部設置架台ピース３３における脚部３９間の給水流路４０（図４）内を流れ、この底部設置架台３１の給水口４１から流出する。この給水口４１から流出した冷却材は、コアキャッチャー２０の床側コアキャッチャー部２１における床側保持構造体２３の流路２５内を矢印Ｂの如く流れ、更に壁側コアキャッチャー部２２における壁側保持構造体２４の流路２５内を流れる。この床側保持構造体２３及び壁側保持構造体２４の流路２５内を流れる冷却材によって、コアキャッチャー２０の保持面３０に保持された炉心溶融物の底部が冷却される。

また、床側保持構造体２３及び壁側保持構造体２４の流路２５内で炉心溶融物の熱により発生した蒸気は、図２の矢印Ｃに示すように、床側保持構造体２３の流路２５内から壁側保持構造体２４の流路２５内へ冷却材と共に流れ、原子炉格納容器１０内の空間へ放出される。

以上のように構成されたことから、この第１実施形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。
（１）図１及び図２に示すように、上述のようにして原子炉圧力容器１１からの炉心溶融物が、原子炉圧力容器１１の下方にコアキャッチャー設置架台１９を介して設置されたコアキャッチャー２０により保持され、しかも、この炉心溶融物の上部ばかりか、コアキャッチャー２０の保持面３０に接する底部についても冷却材によって冷却される。この結果、炉心溶融物が、原子炉格納容器１０におけるコンクリート製のペデスタル床１７に接触する事態を確実に回避でき、炉心溶融事故時における原子炉格納容器１０の破損を確実に防止できる。

（２）図２〜図５に示すように、床側保持構造体２３が複数配列されて構成される床側コアキャッチャー部２１が底部設置架台３１により支持されて設置され、また、壁側保持構造体２４が複数配列されて構成される壁側コアキャッチャー部２２が側部設置架台３２により支持されて設置されることで、コアキャッチャー２０がコアキャッチャー設置架台１９により支持されて設置される。

この設置の際に、床側コアキャッチャー部２１の床側保持構造体２３は、底部設置架台３１の底部設置架台ピース３３の接触面（天面）３５と床側保持構造体２３とに設けられた、互いに嵌合するスライド溝３６、ガイド溝３７と支持用突起２９とを用いて、底部設置架台ピース３３及び底部設置架台３１の接触面（天面）３５内を移動できる。更に、壁側コアキャッチャー部２２の壁側保持構造体２４が、側部設置架台３２の壁４６の接触面４７（図９）と壁側保持構造体２４とに設けられた、互いに嵌合する嵌合溝４８と支持用突起（不図示）とを用いて、壁４６の接触面４７内を移動できる。

この結果、床側コアキャッチャー部２１の床側保持構造体２３と壁側コアキャッチャー部２２の壁側保持構造体２４との位置決め及び据付作業を容易に実施できるので、既設炉の限られたスペースであっても、コアキャッチャー２０を短期間に簡便に設置できる。

（３）図５、図６及び図７に示すように、底部設置架台３１を構成すべく周方向に隣接配列された複数個の底部設置架台ピース３３が、段差部４２または傾斜面４４により鉛直方向の移動が拘束され、この底部設置架台ピース３３の少なくとも１個が、固定ボルト４３を用いてペデスタル床１７に固定されたので、底部設置架台３１の耐震強度が向上する。そして、底部設置架台ピース３３及び底部設置架台３１の接触面（天面）３５に形成されたスライド溝３６及びガイド溝３７に床側保持構造体２３の支持用突起２９が嵌合して、床側保持構造体２３の底部設置架台ピース３３（底部設置架台３１）に対する鉛直方向、周方向及び半径方向の移動が拘束されている。この結果、床側保持構造体２３から構成される床側コアキャッチャー部２１の耐震性を向上させることができる。

また、図２及び図９に示すように、側部設置架台３２を構成する側部設置架台ピース３４の複数本の支柱４５は、それらの下部がペデスタル床１７にボルト固定されると共に、上端部が補強部材５０により互いに連結されて補強され、更に、これらの支柱４５間に、側部設置架台ピース３４の複数枚の壁４６が溶接またはボルト固定されたので、側部設置架台３２の耐震強度が向上する。そして、これらの壁４６の接触面４７に形成された嵌合溝４８に、壁側コアキャッチャー部２２の壁側保持構造体２４の支持用突起（不図示）が嵌合されたので、壁側コアキャッチャー部２２の耐震性を向上させることができる。これらの結果、床側コアキャッチャー部２１及び壁側コアキャッチャー部２２から構成されるコアキャッチャー２０の耐震性を向上させることができる。

［Ｂ］第２実施形態（図１１、図１２）
図１１は、第２実施形態に係るコアキャッチャー設置架台における底部設置架台を示す平面図である。また、図１２は、図１１の底部設置架台を構成する底部設置架台ピースのうち、隣接する４個の底部設置架台ピースを示す斜視図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すにより説明を簡略化し、または省略する。この第２実施形態のコアキャッチャー設置架台が第１実施形態と異なる点は、底部設置架台６０、及びこの底部設置架台６０を構成する底部設置架台ピース６１の構成である。

図１１に示す底部設置架台６０は、図１２に示す矩形状の底部設置架台ピース６１が隣接して平面状に配列され、底部設置架台６０の最外周に相当する底部設置架台ピース６１が切断されて、円板形状に構成される。また、底部設置架台ピース６１の給水流路６３は、底部設置架台ピース６１が隣接配列されて底部設置架台６０が組み立てられるときに連続して、底部設置架台６０の給水流路６２となる。そして、この給水流路６２は、底部設置架台６０の平面図で一方向（例えば図１１の左右方向）に複数本平行に延びるように形成される。底部設置架台６０の複数本の給水流路６２には、延在方向（例えば左右方向）の中央位置に給水口６４が形成される。

一方、底部設置架台６０に支持されて設置される床側コアキャッチャー部には、一方向（例えば左右方向）に延びる流路が複数本平行に設けられ、これらの各流路における延在方向（例えば左右方向）中央位置に取込口（不図示）が形成される。

底部設置架台６０の給水流路６２内を底部設置架台６０の外側から給水口６４に向かって流れた冷却材は、床側コアキャッチャー部の取込口から取り込まれて床側コアキャッチャー部の流路内を、取込口から床側コアキャッチャー部の外側へ向かって流れる。この冷却材により、床側コアキャッチャー部の保持面に保持された炉心溶融物の底部が冷却される。

この第２実施形態における底部設置架台ピース６１においても、図１２に４枚が隣接配列されて示すように、スライド溝３６及びガイド溝３７が形成される。但し、これらのスライド溝３６及びガイド溝３７は図１１では図示されていない。また、各底部設置架台ピース６１の両側面、例えば図１１における左右方向両側面には、図示しないが段差部４２または傾斜面４４が形成されて、底部設置架台ピース６１の鉛直方向の移動が拘束される。これにより、底部設置架台６０の底部設置架台ピース６１が少ない本数の固定ボルト４３でペデスタル床１７に固定される場合であっても、底部設置架台６０の耐震強度が向上する。

従って、この第２実施形態においても、第１実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏する。

［Ｃ］第３実施形態（図１３、図１４）
図１３は、第３実施形態に係るコアキャッチャー設置架台における底部設置架台を、この底部設置架台が支持して設置する床側コアキャッチャー部における床側保持構造体と共に示す断面図である。この第３実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。この第３実施形態のコアキャッチャー設置架台が第１実施形態と異なる点は、底部設置架台７０、及びこの底部設置架台７０を構成する底部設置架台ピースの７１の構成である。

この底部設置架台７０が支持して設置する床側コアキャッチャー部７２を構成する床側保持構造体７３は、図１３及び図１４に示すように、流路２５の下方に給水流路２５Ｘが形成されると共に、底面から延びる一対の支持脚７４の下端に凸部７５が形成されている。給水流路２５Ｘは、床側保持構造体７３の底面、一対の支持脚７４、及び底部設置架台ピース７１に囲まれて形成される。この床側保持構造体７３の給水流路２５Ｘ内には、図２に示す側部設置架台３２の壁４６に形成された給水開口部５１を通って冷却材が流入する。

底部設置架台ピース７１は、脚部３９のない、従って給水流路４０のない薄板形状であり、床側保持構造体７３の配列状態に応じて扇形または矩形の平面形状を有する。各底部設置架台ピース７１には、床側保持構造体７３の支持脚７４が接触する接触面７６に係合部７７が突設され、底部設置架台ピース７１が隣接配列されたときに、係合部７７が、床側保持構造体７３の凸部７５に嵌合する凹部７８を形成する。床側保持構造体７３は、これらの凸部７５及び凹部７８を用いて、底部設置架台ピース７１の接触面７６内で移動可能に構成される。

また、底部設置架台ピース７１の両側面、例えば図１３の左右方向の両側面のそれぞれに、拘束手段としての段差部７９または傾斜面（図１３では段差部７９）が形成される。隣接配列される底部設置架台ピース７１が段差部７９等により係合されることで、これらの底部設置架台ピース７１の鉛直方向の移動が拘束される。段差部７９等により係合されて隣接配列された少なくとも１個の底部設置架台ピース７１は、固定ボルト４３によりペデスタル床１７に固定される。このように段差部７９等により係合され且つ固定ボルト４３によりペデスタル床１７に固定された底部設置架台ピース７１によって底部設置架台７０が構成されることで、この底部設置架台７０の耐震強度が向上する。

以上のように構成されたことから、この第３実施形態においても、第１実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏する。

［Ｄ］第４実施形態（図１５）
図１５は、第４実施形態に係るコアキャッチャー設置架台における側部設置架台の一部を示す部分斜視図である。この第４実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。この第４実施形態のコアキャッチャー設置架台が第１実施形態と異なる点は、側部設置架台８０の構成である。

この側部設置架台８０では、複数の支柱４５または壁４６、例えば支柱４５のそれぞれに、Ｉ型鋼等からなるレール８１が固着されて、これらのレール８１間に支持プレート８２が、側部設置架台８０の周方向に隙間を持って配設される。支持プレート８２の接触面４７に形成された嵌合溝４８に、側部保持構造体２４（図２）の図示しない支持用突起が嵌合されることで、支持プレート８２に壁側保持構造体２４が支持されて設置される。

また、レール８１は、原子炉格納容器１０の原子炉圧力容器１１下方のペデスタル床１７に沿って設置される底部設置架台ピース３３に接する長さに設定される。尚、レール８１が支柱４５に固着される場合には、壁４６は、耐震強度が得られる程度の薄板で構成されてもよい。

上記のように構成されたことから、この第４実施形態においても、第１実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）及び（５）を奏する。

（４）支持プレート８２がレール８１間に、側部設置架台８０の周方向の隙間を持って配設されたことで、支柱４５に設置誤差等が発生した場合であっても、支持プレート８２がレール８１に対し、側部設置架台８０の周方向に上記隙間の範囲内で移動できる。このため、支持プレート８２に設置される隣接する壁側保持構造体２４同士が互いに干渉する不具合を回避することができる。

（５）レール８１が、ペデスタル床１７に沿って設置される底部設置架台ピース３３に接する長さに設定されたので、支持プレート８２に設置された壁側コアキャッチャー部２２の壁側保持構造体２４と共に、レール８１によって底部設置架台ピース３３の鉛直方向の移動を拘束できる。このため、底部設置架台ピース３３をペデスタル床１７に固定するための固定ボルト４３の本数を削減できる。

［Ｅ］第５実施形態
第５実施形態において、第１〜第４実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

この第５実施形態のコアキャッチャー設置架台が第１〜第４実施形態と異なる点は、底部設置架台３１、６０、７０を構成する底部設置架台ピース３３、６１、７１と、側部設置架台３２、８０を構成する側部設置架台ピース３４としての支柱４５及び壁４６、並びにレール８１及び支持プレート８２とが金属製ではなく、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）にて構成された点である。繊維強化プラスチックとしては、例えば炭素繊維を合成樹脂に複合させたものが好ましい。

炉心溶融事故時には、ペデスタル１２の底部に注水ラインから冷却材（冷却水）が注水されることで、コアキャッチャー設置架台１９はコアキャッチャー２０と共に水没状態となり、１５０℃程度となる。この温度であれば繊維強化プラスチックは金属と同程度の強度を確保可能である。

上述のように構成されたことから、この第５実施形態のコアキャッチャー設置架台においても、第１及び第４実施形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）及び（７）を奏する。

（６）コアキャッチャー設置架台１９の部品である底部設置架台ピース３３、６１、７１、支柱４５、壁４６、レール８１及び支持プレート８２が繊維強化プラスチックにて構成されたことから、強度を金属と同程度に確保しつつ、重量を大幅に低減できる。従って、部品１個当たりの重量が軽くなり、または重量制限に由来する部品寸法の制約が解消され、更に、１個当たりの部品寸法を大きくして施工時間を短縮できるなど、コアキャッチャー設置架台の部品の搬入及び据付の作業性を向上させることができる。

（７）コアキャッチャー設置架台の部品（底部設置架台ピース３３、６１、７１、支柱４５、壁４６、レール８１及び支持プレート８２）が繊維強化プラスチックを構成材料とするので、上述の部品を型枠によって製造できる。このため、例えば底部設置架台ピース３３に段差部４２を形成するなどの追加加工が不要になるので、部品の加工性を向上させることができる。

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。これらの実施形態は、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、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。

１０…原子炉格納容器、１１…原子炉圧力容器、１３…炉心、１７…ペデスタル床、１９…コアキャッチャー設置架台、２０…コアキャッチャー、２１…床側コアキャッチャー部、２２…壁側コアキャッチャー部、２３…床側保持構造体、２４…壁側保持構造体、２
５…流路、２５Ｘ…給水流路、２９…支持用突起（凸部）、３０…保持面、３１…底部設置架台、３２、３２Ａ…側部設置架台、３３…底部設置架台ピース、３４…側部設置架台ピース、３５…接触面（天面）、３６…スライド溝（凹部）、３７…ガイド溝（凹部）、４０…給水流路、４０Ａ…隙間、４２…段差部（拘束手段）、４３…固定ボルト、４４…傾斜面（拘束手段）、４５…支柱、４６…壁、４７…接触面、４８…嵌合溝、５０…補強部材、５１…給水開口部、５２、５３…円弧面、５４…接続壁、６０…底部設置架台、６１…底部設置架台ピース、７０…底部設置架台、７１…床側コアキャッチャー部、７５…凸部、７６…接触面、７７…係合部、７８…凹部、８１…レール、８２…支持プレート。

Claims (9)

1. 原子炉圧力容器の下方で炉心溶融事故時に炉心溶融物を受け止めて保持する保持面を備えるコアキャッチャーであって、
   複数の設置架台ピースを、その天面に溝状の凹部が形成されるように前記原子炉圧力容器の下方の床面に沿って配列して構成した設置架台と、
   内部に冷却材が流動可能な流路を備えるとともに前記凹部に嵌合する凸部を備えた複数の保持構造体とを備え、
   前記保持構造体の凸部をそれぞれ前記設置架台の前記凹部に嵌合させて配列することで複数の前記保持構造体のそれぞれの前記流路を連通させ、且つ複数の前記保持構造体の前記凸部と反対側の天面を集合させて前記炉心溶融物の前記保持面を形成したことを特徴とするコアキャッチャー。
2. 前記設置架台の前記凹部は、中心から半径方向に延びる半径方向溝と、前記半径方向溝と交差し周方向に延びる周方向溝からなることを特徴とする請求項１に記載のコアキャッチャー。
3. 前記設置架台ピースは、複数が互いに隣接して配列される際に鉛直方向の移動を拘束可能な拘束手段を備えると共に、隣接配列された少なくとも１つの前記底部設置架台ピースが前記床面に固定可能に構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のコアキャッチャー。
4. 前記設置架台ピースは、前記保持構造体の前記流路へ冷却材を供給可能な給水流路となる隙間を前記床面との間に有するように設置されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコアキャッチャー。
5. 前記設置架台の外周部に、前記床面に固定されるとともに当該床面に対して垂直方向に設けられる複数本の支柱と、これらの支柱間に配設される複数枚の壁とを、前記設置架台の前記外周部を取り囲むように配列し、
   前記支柱と前記壁の少なくとも一方によって、複数配列した壁側保持構造体を支持させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコアキャッチャー。
6. 前記複数の支柱は、これらの上部が補強部材により互いに連結されて構成されたことを特徴とする請求項５に記載のコアキャッチャー。
7. 前記壁の下部には、前記設置架台ピースの給水流路となる隙間、または床側保持構造体の流路へ冷却材を導く給水開口部が形成されたことを特徴とする請求項５または６に記載のコアキャッチャー。
8. 複数の前記支柱または前記壁のそれぞれにレールが取り付けられ、前記壁側保持構造体を支持する支持プレートが、前記レールに隙間を持って配設されたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のコアキャッチャー。
9. 原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器であって、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載のコアキャッチャーが、前記原子炉圧力容器の下方の床に設けられたことを特徴とする原子炉格納容器。

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