JP2020046226A - 原子力プラント - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質の漏出を、より確実に抑える。【解決手段】原子力プラント１Ａは、原子炉２と、原子炉２を格納する原子炉格納容器３と、原子炉格納容器３を内側に収容するとともに、放射性粒子を内部に封じ込める原子炉建屋１０と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、原子力プラントに関する。

例えば特許文献１に開示されているように、原子力発電所等の原子力プラントは、原子炉と、原子炉格納容器と、建屋（補助建屋）と、を備えている場合がある。原子炉は、その内部に、核分裂反応を生じる炉心を有する。原子炉格納容器は、原子炉を収容する。この原子炉格納容器は、コンクリートと鋼材とを含むコンクリート構造体で形成されたり、鋼製であったりする。建屋は、原子炉格納容器に隣接して設けられている。建屋は、燃料取扱設備等を収容している。

特開２０１３−５７５６６号公報

上記したような原子力プラントにおいて、原子炉から放射性物質が漏出した場合に、原子炉格納容器は、原子炉から漏出した放射性物質が外部に流出しないように封じ込める。しかしながら、各種の災害やテロ等の発生に備え、放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが望まれている。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放射性物質の漏出を、より確実に抑えることができる原子力プラントを提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、原子力プラントは、原子炉と、前記原子炉を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器を内側に収容するとともに、放射性粒子を内部に封じ込める原子炉建屋と、を備える。

このように構成することで、原子炉格納容器から放射性物質が漏出しても、原子炉建屋の内部に放射性粒子を封じ込めることができる。これにより、原子炉建屋の外部への放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

この発明の第二態様によれば、第一態様に係る原子力プラントは、前記原子炉建屋は、気密構造であるようにしてもよい。
このように構成することで、原子炉建屋の内部に、放射性粒子だけでなくガスを封じ込めることができる。これにより、原子炉建屋の外部への放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

この発明の第三態様によれば、第二態様に係る原子力プラントは、前記原子炉建屋と前記原子炉格納容器との間に、前記原子炉格納容器から漏出したガスを留めるガス滞留空間部をさらに備えるようにしてもよい。
このように構成することで、原子炉格納容器から放射性粒子を含むガスが漏出しても、漏出したガスをガス滞留空間部に留めることができる。これにより、原子炉建屋の外部への放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

この発明の第四態様によれば、第一から第三態様の何れか一つの態様に係る原子力プラントは、前記原子炉建屋は、前記原子炉格納容器よりも、外部からの衝撃に対して高い強度を有しているようにしてもよい。
このように構成することで、航空機等が原子力プラントに衝突した場合に、その衝撃が原子炉格納容器や原子炉に及ぶのを抑えることができる。

この発明の第五態様によれば、第一から第四態様の何れか一つの態様に係る原子力プラントは、前記原子炉建屋内における前記原子炉格納容器内部と前記原子炉建屋内における前記原子炉格納容器の外部との間で第一媒体を循環させる第一媒体循環系統と、前記原子炉建屋内における前記原子炉格納容器の外部と前記原子炉建屋の外部との間で第二媒体を循環させる第二媒体循環系統と、をさらに備えるようにしてもよい。
このように第一媒体循環系統を循環する第一媒体と、第二媒体循環系統を循環する第二媒体とで熱交換することにより、原子炉で発生する熱エネルギーを、第一媒体、第二媒体を介して、原子炉建屋の外部に搬出することができる。第二媒体は、原子炉格納容器の外部だけを循環するので、放射性物質の影響を受けにくい。

この発明の第六態様によれば、第一から第五態様の何れか一つの態様に係る原子炉建屋は、その頂部を含む屋根部の一部を除いて地中に埋設されているようにしてもよい。
このように構成することで、原子炉建屋の頂部を含む屋根部の一部のみが地上に露出する。このため、原子炉建屋の露出部分が少なくなり、飛行機等が衝突しにくくなる。また、原子炉建屋において、地中に埋設した部分は、その外側に地盤が位置するため、原子炉建屋を地上に設けた場合に比較し、原子炉建屋単体での必要強度が低くなる。これにより、原子炉建屋の設置コストを抑えることができる。さらに、原子炉建屋が地上に露出する部分が少なく（低く）なるので、原子炉建屋の重心も低くなり、耐震性が向上する。

この発明の第七態様によれば、第一から第六態様の何れか一つの態様に係る原子炉建屋の屋根部は、ドーム状をなしているようにしてもよい。
このように構成することで、原子炉建屋の屋根部の強度を均一化することができる。また、飛行機等の飛来物が衝突した際に、飛来物の衝突方向に直交する面が少なくても済むので、衝突による衝撃、被害を抑えることができる。

上記原子力プラントによれば、放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

この発明の第一実施形態における原子力プラントの全体概略構成を示す断面図である。 この発明の第二実施形態における原子力プラントの全体概略構成を示す断面図である。

以下、この発明の一実施形態における原子力プラントを図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
図１は、この実施形態における原子力プラントの全体概略構成を示す断面図である。
図１に示すように、この実施形態の原子力プラント１Ａは、原子炉２と、原子炉格納容器３と、原子炉建屋１０と、を備えている。なお、この実施形態の原子力プラント１Ａの原子炉２は、加圧水型軽水炉（ＰＷＲ）であり、一次冷却材（軽水）を、核分裂反応による熱エネルギーによって加熱する。この加熱された一次冷却材は、蒸気発生器（図示無し）で二次冷却材（軽水）を加熱して沸騰させ、高温高圧の蒸気を発生させる。この蒸気は、タービン（図示無し）を回転させる。このタービンの回転により発電機（図示無し）が駆動して発電を行う。

原子炉２は、核分裂反応により熱エネルギーを発生する炉心（図示無し）及び炉内構造物（図示無し）と、これら炉心及び炉内構造物を収容する原子炉圧力容器２ａと、を備える。

原子炉格納容器３は、原子炉２を格納する。原子炉格納容器３は、鋼製、コンクリート製等の耐圧容器であり、原子炉圧力容器２ａから放射性物質が漏出した場合であっても、放射性物質を内部に封じ込めるべく形成されている。

原子炉格納容器３内には、緊急時に、原子炉建屋１０内に設けられた水源１４から原子炉圧力容器２ａに冷却水を散布する冷却機構（図示無し）が備えられている。冷却水を散布すると蒸気が発生して原子炉格納容器３内の圧力が上昇するため、原子炉格納容器３にはベントシステム８が設けられている。ベントシステム８は、原子炉格納容器３内の圧力が予め設定値以上となった場合に、内部雰囲気（蒸気）を原子炉建屋１０内に放出する。

原子炉建屋１０は、原子炉格納容器３を内側に収容する。原子炉建屋１０は、基礎部１１と、外周壁部１２と、屋根部１３と、を有している。
基礎部１１は、地盤Ｇに支持されている。基礎部１１上には、原子炉２を収容した原子炉格納容器３が設けられている。

外周壁部１２は、基礎部１１の外周部から鉛直上方に延びる筒状をなしている。外周壁部１２は、原子炉格納容器３の外周面に対し、径方向外側に間隔をあけて設けられている。
屋根部１３は、外周壁部１２上に設けられ、上方の頂部１３ｔに向かって径寸法が漸次小さくなるよう、半球状などのドーム形状とされている。

この実施形態における原子炉建屋１０は、鉄筋コンクリートにより形成されている。原子炉建屋１０は、例えば、その内側面を鋼板等により被覆してもよい。この実施形態の原子炉建屋１０は、気密構造であり、原子炉格納容器３からベントシステム８を通して放射性粒子を含むガスが漏出した場合に、放射性粒子及びガスを内部に封じ込めるべく形成されている。
原子炉建屋１０の各部は、原子炉格納容器３よりも、外部からの衝撃に対して高い強度を有している。具体的には、原子炉建屋１０の外周壁部１２及び屋根部１３の厚さ寸法は、原子炉格納容器３の厚さ寸法よりも大きい。

このようにして、原子力プラント１Ａの原子炉２は、強靱な原子炉格納容器３と、原子炉格納容器３よりもさらに強靱な原子炉建屋１０とによって、２重に覆われている。
この実施形態において、原子力プラント１Ａの原子炉２は、電気出力が１０〜３５万ｋＷ程度の小型炉であり、その上下方向の寸法は、例えば２０ｍ程度である。原子炉２を収容する原子炉格納容器３は、上下方向の寸法が、例えば３０ｍ程度とされている。原子炉格納容器３を収容する原子炉建屋１０は、上下方向の寸法が４０〜５０ｍ程度とされている。このように小型炉からなる原子炉２を備える小型の原子力プラント１Ａを、原子炉格納容器３と原子炉建屋１０からなる２重構造とすることで、原子力プラント１Ａは、特に強靱な構造となる。

原子炉建屋１０内には、軽水を貯留する水源（プール）１４、一次冷却材である軽水を循環させる循環ポンプ（図示無し）、冷却機構（図示無し）に水源１４から水を送り込む緊急用冷却水ポンプ（図示無し）等を備える内部構造体１５が設けられている。また、原子炉建屋１０には、作業者が出入りするためのハッチ（図示無し）等が設けられている。

原子炉建屋１０内で、内部構造体１５よりも上方には、ガス滞留空間部４が形成されている。ガス滞留空間部４は、原子炉建屋１０の内周面と原子炉格納容器３の外周面との間に形成された空間である。緊急時に原子炉格納容器３内に冷却水を散布することによって発生した蒸気（ガス）が、ベントシステム８を通して原子炉建屋１０内に放出された場合、ガス滞留空間部４は、放出されたガスを原子炉建屋１０内に留める。緊急時に原子炉圧力容器２ａから放射性粒子が漏出し、この放射性粒子がガスとともに原子炉建屋１０内に放出された場合、ガス滞留空間部４は、放射性粒子及びガスを原子炉建屋１０内に留める。原子炉建屋１０は気密構造であるため、ガス滞留空間部４内の放射性粒子及びガスの原子炉建屋１０外への漏出が抑えられる。

原子力プラント１Ａは、更に、第一媒体循環系統６Ａと、第二媒体循環系統６Ｂと、熱交換器７と、を備えている。
第一媒体循環系統６Ａは、原子炉建屋１０内における原子炉格納容器３の内部と、原子炉建屋１０内における原子炉格納容器３の外部との間で、熱エネルギーを運ぶ第一媒体を循環させる。
第二媒体循環系統６Ｂは、原子炉建屋１０内における原子炉格納容器３の外部と、原子炉建屋１０の外部との間で、熱エネルギーを運ぶ第二媒体を循環させる。

第一媒体循環系統６Ａの第一媒体と第二媒体循環系統６Ｂの第二媒体とは、原子炉建屋１０の内部、かつ原子炉格納容器３の外部で熱交換する。これにより、原子炉２で生じた熱エネルギーが、第一媒体、第二媒体を介して原子炉建屋１０の外部に伝達される。第二媒体循環系統６Ｂは、原子炉建屋１０の外部で熱エネルギーを利用する発電設備等に接続される。

上述した第一実施形態の原子力プラント１Ａでは、原子炉格納容器３を内側に収容するとともに、放射性粒子を内部に封じ込める原子炉建屋１０を備える。このように構成することで、原子炉格納容器３から放射性粒子が漏出しても、原子炉建屋１０の内部に放射性粒子を封じ込めることができる。これにより、原子炉建屋１０の外部への放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

また、原子炉建屋１０は、気密構造である。このように構成することで、原子炉建屋１０の内部に、放射性粒子だけでなくガス（蒸気）を封じ込めることができる。これにより、原子炉建屋１０の外部への放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

原子力プラント１Ａは、原子炉建屋１０と原子炉格納容器３との間に、ガス滞留空間部４をさらに備える。このように構成することで、原子炉格納容器３から放射性粒子を含むガスが漏出しても、漏出したガスをガス滞留空間部４に留めることができる。これにより、原子炉建屋１０の外部への放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

原子炉建屋１０は、原子炉格納容器３よりも、外部からの衝撃に対して高い強度を有している。このように構成することで、航空機等が原子力プラント１Ａに衝突した場合に、その衝撃が原子炉格納容器３や原子炉圧力容器２ａに及ぶのを抑えることができる。

原子力プラント１Ａは、第一媒体循環系統６Ａを循環する第一媒体と第二媒体循環系統６Ｂを循環する第二媒体とを熱交換器７で熱交換する。これにより、原子炉２で発生する熱エネルギーを、第一媒体、第二媒体を介して、原子炉建屋１０の外部に搬出することができる。第二媒体は、原子炉格納容器３の外部だけを循環するので、放射性物質の影響を受けにくい。

また、原子炉建屋１０の屋根部１３は、ドーム状をなしている。このように構成することで、原子炉建屋１０の屋根部１３の強度を均一化することができる。また、飛行機等の飛来物が衝突する際に、飛来物の衝突方向に直交する面が少なくなるので、衝突による衝撃、被害を抑えることができる。

（第二実施形態）
次に、この発明に係る原子力プラント第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態と原子炉建屋１０を地中に埋設する構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図２は、第二実施形態における原子力プラントの全体概略構成を示す断面図である。
図２に示すように、この実施形態における原子力プラント１Ｂは、上記第一実施形態における原子力プラント１Ａと同様の構成であり、原子炉２と、原子炉格納容器３と、原子炉建屋１０と、を備えている。

この実施形態において、原子炉建屋１０は、頂部１３ｔを含む屋根部１３の一部を除いて地盤Ｇ中に埋設されている。換言すると、原子炉建屋１０は、屋根部１３の頂部１３ｔを含む一部のみが地盤Ｇの表面から上方に露出している。屋根部１３において、地盤Ｇから露出している部分の外径寸法Ｄ１は、屋根部１３（原子炉建屋１０）の最大外径寸法Ｄ２よりも小さい。

したがって、上述した第二実施形態の原子力プラント１Ｂによれば、第一実施形態と同様に、原子炉格納容器３から放射性物質が漏出しても、原子炉建屋１０の内部に放射性粒子を封じ込めることができる。これにより、原子炉建屋１０の外部への放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

さらに、この第二実施形態の原子炉建屋１０は、その頂部１３ｔを含む屋根部１３の一部を除いて地中に埋設されている。このように構成することで、地上には、屋根部１３の頂部１３ｔを含む一部のみが露出するため、原子炉建屋１０の地上への露出面積を小さくすることができる。これにより、飛行機等の飛来物が衝突し難くなる。また、原子炉建屋１０において、地中に埋設した部分は、土壌に覆われるため、原子炉建屋１０を地上に設けた場合に比較し、原子炉建屋１０単体での必要強度が低くなる。これにより、原子炉建屋１０のコストを抑えることができる。さらに、原子炉建屋１０が地上に露出する部分が少なく（低く）なるので、原子炉建屋１０の重心も低くなり、耐震性を向上させることができる。

（変形例）
この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、原子力プラント１Ａ、１Ｂの原子炉建屋１０内に、減圧システムを設けるようにしてもよい。減圧システムは、原子炉建屋１０内の圧力が設定値以上となった場合に、原子炉建屋１０内の雰囲気から放射性粒子を捕捉し、原子炉建屋１０外に放出する。
このような構成においては、原子炉格納容器３から放射性物質が漏出しても、原子炉建屋１０の内部に放射性粒子を封じ込めることができる。これにより、原子炉建屋１０の外部への放射性物質の漏出を、より確実に抑えることが可能となる。

また、上記各実施形態では、原子炉２として、加圧水型の軽水炉を示したが、本発明は、これに限らず、原子炉２は、沸騰水型の軽水炉（ＢＷＲ）や、高速炉等であってもよい。

さらに、第二実施形態では、原子炉建屋１０を地中に埋設する場合について説明したが、水中に設けてもよい。
また、原子炉建屋１０と原子炉格納容器３との間のガス滞留空間部４には、希ガスを閉じ込めるようにしてもよい。

１Ａ、１Ｂ 原子力プラント
２ 原子炉
２ａ 原子炉圧力容器
３ 原子炉格納容器
４ ガス滞留空間部
５ 原子炉冷却機構
６Ａ 第一媒体循環系統
６Ｂ 第二媒体循環系統
８ ベントシステム
１０ 原子炉建屋
１１ 基礎部
１２ 外周壁部
１３ 屋根部
１３ｔ 頂部
１４ 水源
１５ 内部構造体
Ｄ１ 外径寸法
Ｄ２ 最大外径寸法
Ｇ 地盤

Claims (7)

1. 原子炉と、
   前記原子炉を格納する原子炉格納容器と、
   前記原子炉格納容器を内側に収容するとともに、放射性粒子を内部に封じ込める原子炉建屋と、
   を備える原子力プラント。
2. 前記原子炉建屋は、気密構造である
   請求項１に記載の原子力プラント。
3. 前記原子炉建屋と前記原子炉格納容器との間に、前記原子炉格納容器から漏出したガスを留めるガス滞留空間部をさらに備える
   請求項２に記載の原子力プラント。
4. 前記原子炉建屋は、前記原子炉格納容器よりも、外部からの衝撃に対して高い強度を有している
   請求項１から３の何れか一項に記載の原子力プラント。
5. 前記原子炉建屋内における前記原子炉格納容器内部と前記原子炉建屋内における前記原子炉格納容器の外部との間で第一媒体を循環させる第一媒体循環系統と、
   前記原子炉建屋内における前記原子炉格納容器の外部と前記原子炉建屋の外部との間で第二媒体を循環させる第二媒体循環系統と、
   をさらに備える
   請求項１から４の何れか一項に記載の原子力プラント。
6. 前記原子炉建屋は、その頂部を含む屋根部の一部を除いて地中に埋設されている
   請求項１から５の何れか一項に記載の原子力プラント。
7. 前記原子炉建屋の屋根部は、ドーム状をなしている
   請求項１から６の何れか一項に記載の原子力プラント。

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