JP4896942B2 - スロッシングおよび溢水抑制装置 - Google Patents

Description

本発明は原子力発電プラントの使用済燃料貯蔵プール等に適用されるスロッシングおよび溢水抑制装置に係り、特にプールが保有するプール水の地震時におけるスロッシングに対する溢水防止、溢水量低減等を図ったスロッシングおよび溢水抑制装置に関する。

原子力発電プラントの原子炉建屋内に設置されている燃料貯蔵プールは、使用済燃料等の冷却のために大量のプール水を保有している。また、燃料貯蔵プールの側面および底面はコンクリート壁により構築され、燃料貯蔵プールの水深を十分に取ることで放射線の遮蔽効果を有する構造となっている。

燃料貯蔵プールの内面はプール水の漏洩を防止するためにステンレス鋼製のライナでライニングされており、またライナの破損による漏洩を監視するための漏洩検出計および水位警報装置を設けるなど、プール水の散逸に対しては、十分な配慮を行った設計になっている。

さらに、燃料貯蔵プール外周縁部に柵を設けて、燃料貯蔵プール内部の監視を行う作業員の転落を防止している。

そして、従来においては、プールが保有するプール水の地震時におけるスロッシングによる溢水防止、溢水量低減等を図る種々のスロッシングおよび溢水抑制装置が提案されている（特許文献１−５等参照）。
特開２００６−３１７２３０号公報 特開２００６−３２９７９９号公報 特開２００７−１６３２０４号公報 特開平６−１４６２４８号公報 特開平８−１０１２９６号公報

一般に原子力発電プラントの燃料貯蔵プールは、原子炉建屋上部の燃料取替フロアに設置されているため、地震による影響を受け易い構造となっている。

そして、上述した従来技術では、それぞれ燃料貯蔵プールが保有するプール水が地震時において揺動した場合、スロッシングによりプール水が揺動によって液位上昇することで、燃料取替フロアへ溢水する可能性がある。

溢水したプール水は一旦燃料取替フロアに停留するが、ある一定量を超えると燃料取替フロアから階下へ流出する可能性がある。

また、燃料貯蔵プールの外周縁部には柵が設置され、さらに柵にシートを張り、溢水防止用壁とするなど応急的措置が施されている。しかし、スロッシングが発生した場合には、シートのみでは溢水を必ずしも支えきれず、さらに柵が倒れてしまう可能性も考えられる。

なお、従来のスロッシング対策に関する提案においては、スロッシング自体を低減させる装置（例えば特許文献１参照）と、スロッシングによる揺動プール水が燃料貯蔵プールから溢水することを防止する装置（例えば特許文献２，３，４，５等参照）に大別される。

しかし、従来の提案においては、燃料貯蔵プール周辺に連続的な柵、壁の設置を必要とする等、燃料交換器による燃料取出し、装荷の作業性、監視カメラ等による燃料貯蔵プール内の監視性を損なう可能性がある。

また、プールの隅角部で生じる局所的な波高上昇に着目して溢水を防止することができる溢水防止装置に関する提案は見られない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、燃料貯蔵プールの貯蔵設備としての機能および燃料貯蔵プール内の監視性を損なうことなく、地震時におけるスロッシングおよび溢水、特にプール隅角部での波高上昇による溢水を十分に抑制することができ、プール内の監視性も損なうことがないスロッシングおよび溢水抑制装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明では、プール内に収容された水の少なくとも液面部位の上下位置に、前記プールの周壁内面に沿ってプール液面からプール水内部側に垂下する複数枚の横長な縦板状の仕切板を上下方向にそれぞれ隙間をあけて配設し、これらの仕切板と前記プール内周壁との間に一定の間隔を設定し、この間隔部位に、地震時に前記仕切板の頂部を超える水を導入することにより、溢水エネルギを小とする設定とし、前記仕切板は透明性を有する素材によって構成されていることを特徴とするスロッシングおよび溢水抑止装置を提供する。

本発明によれば、地震時にプール水のスロッシングが生じた場合、プール水は燃料貯蔵プールの壁面に押し寄せる前に仕切板により遮られ、仕切板に押し寄せるプール水の一部は仕切板間のスリットを通過することで乱流が生じ、これにより水のエネルギロスを生じさせ、スロッシングの抑制に貢献することができる。

また、仕切板の上部を乗り越えてしまうプール水は仕切板と燃料貯蔵プールの壁面との空間に着水することで、本来プール壁を越えると予測される溢水量を低減することができる。したがって、燃料貯蔵プールの貯蔵設備としての機能および燃料貯蔵プール内の監視性を損なうことなく、地震時におけるスロッシングおよび溢水を抑制することができる。

以下、本発明に係るスロッシングおよび溢水抑制装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では原子力発電プラントの使用済燃料貯蔵プールに適用した場合を例として説明する。

［第１実施形態（図１−図４）］
図１は、本発明の第１実施形態によるスロッシングおよび溢水抑制装置を示す要部拡大斜視図である。

図１には、原子力発電プラントの使用済燃料貯蔵プールをプール内側から見た状態を示している。この図１に示すように、使用済燃料貯蔵プール１にはプール水２が収容されており、このプール水２の液面２ａは燃料貯蔵プール１の上端部から一定距離低い位置に設定されている。

燃料貯蔵プール１には、燃料交換等を行うための水平な作業床から立上り上面が水平な堤防状の周壁１ａが設けられている。この周壁１ａの上面に、逆Ｌ字形の支持部材４が固定部材１１によりプール周方向に所定の間隔を設定して複数本固定配置されており、これらの支持部材４によって溢水抑制用の複数の仕切板３がプール１の内周壁１ｃに沿い、プール１の内周壁１ｃからプール１の内方に向かい、一定の間隔Ｓを開けて固定支持されている。

支持部材４は鋼製ロッドを素材として構成されており、プール周壁１ａの上面からプール１の内方に向って略水平に突出する鋼材製の棒状をなす仕切板支持用の主ロッド部４ａと、この主ロッド部４ａの突出先端から下向きに垂下する補助ロッド部４ｃとにより逆Ｌ字形に構成されている。そして、主ロッド部４ａの下面部位からプール１の内方に向い、プール周壁１ａからプール１の内方に向って離間する方向に下向きに傾斜配置された補助ロッド部４ｂとを有している。

仕切板３は横長な縦板状のものであり、燃料貯蔵プール１内に収容されたプール水２の少なくとも液面部位の上下位置に、プール１の周壁内面に沿ってプール液面からプール水２の内部側に向って下方に１列に並んだ状態で垂下し、各仕切板３の間の上下方向には、それぞれ一定の狭いスリット５が開けてある。

これらの仕切板とプール１の内周壁との間に一定の間隔があけてあり、この間隔部位に、地震時に仕切板の頂部を超える水を導入するようにしてある。すなわち、燃料貯蔵プール１の周壁１ａの内面側における少なくとも液面２ａ部位の上下部には、周壁１ａの内面に沿ってプール水２の液面２ａから液内部側に垂下する複数枚の横長な縦板状の仕切板３が上下方向にそれぞれ隙間をあけて配設されている。また、各仕切板３の上下方向には有為な間隔、すなわちプール水２が少量通過できる狭い間隔が開けてあり、燃料貯蔵プール１の周壁に向って一定の抵抗を受けてプール周壁側スリット５が開けてある。そして、仕切板３は十分な強度を有する透明樹脂素材によって構成されている。

図２は燃料貯蔵プール１を上方から見た状態を示す全体平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図（縦断面図）である。図４は、図３のＢ矢視図（右側面図）である。

図２〜図４に示すように、燃料貯蔵プール１は四角形、例えば平面視長方形状をなしており、この燃料貯蔵プール１の各隅角部は円弧状に形成されている。プール１の周壁内面側における少なくとも液面部位の上下部には、周壁１ａの内面に沿ってプール水２の液面からプール水２の内部側に垂下する複数枚の横長な縦板状の仕切板３を上下方向にそれぞれ隙間をあけて配設してある。

そして、これら仕切板３がプール１の側壁部位に固定配置されて、燃料貯蔵プール１の側面に沿うように設置されている。

さらに、燃料貯蔵プール１の隅部に曲面形状を有するプール隅仕切板６が設置されている。これにより、使用済燃料貯蔵プール１内に対する外部からの視認性を阻害しない構成となっている。

このように構成された本実施形態において、地震時にプール水２のスロッシングが生じた場合、プール水２は燃料貯蔵プール１の壁面に押し寄せる前に仕切板３により遮られる。

仕切板３に押し寄せるプール水２の一部は仕切板３間のスリット５を通過することで乱流が生じ、これによりエネルギのロスが期待され、スロッシングの抑制に貢献する。

また、仕切板３の上部を乗り越えてしまうプール水２は仕切板３と燃料貯蔵プール１の壁面との空間Ｓに着水することで、本来プール周壁１ａを越えると予測される溢水量を低減することができる。

さらに、燃料貯蔵プール１内の全周にわたり設置された仕切板３は透明性を有するため、燃料貯蔵プール１内の様子を監視する際に外部から視認性を阻害しない。

このように構成された本実施形態形態において、スロッシングにより燃料貯蔵プール１の隅に押し寄せるプール水２はプール隅仕切板６で受け止められ、プール水２の狭い範囲への集中的な押し寄せを抑制することができる。この結果、燃料貯蔵プール１の隅にて生じる局所的な波高上昇による溢水にも対応することが可能となり、かつ視認性を阻害されることもない。

［第２実施形態（図５）］
図５は、本発明の第２実施形態によるスロッシングおよび溢水抑制装置を示す要部拡大縦断面図である。なお、前述の第１実施形態と同一の構成部分には、図２と同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態では燃料貯蔵プール１の内周壁面に沿って仕切板３が傾斜状に設置されている。すなわち、仕切板はプール周壁１ａの上面に設けられた支持部材により支持されており、これらの支持部材は、プール周壁１ａの上面からプール１の内方に向って略水平に突出する鋼材製の棒状をなす仕切板支持用主ロッド部４ａと、この主ロッド部４ａの下端側からプール周壁側に向って傾斜状に立上り、主ロッド部４ａに連結された鋼材製の補助ロッド部４ｃとを備えている。

そして、燃料貯蔵プール１の隅部には曲面形状を有するプール隅仕切板６が設置されている。

このように構成された本実施形態において、スロッシングにより燃料貯蔵プール１の隅に押し寄せるプール水２はプール隅仕切板６で受け止められ、プール水２の狭い範囲への集中的な押し寄せを抑制することができる。この結果、燃料貯蔵プール１の隅にて生じる局所的な波高上昇による溢水にも対応することが可能となる。

［第３実施形態（図６）］
図６は、本発明の第３実施形態によるスロッシングおよび溢水抑制装置を示す要部拡大縦断面図である。なお、前述の第１実施形態と同一の構成には図２と同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、燃料貯蔵プール１の側壁に固定されている支持部材４に代えて、スライド機構８付きの鋼材製ロッド７を有するスロッシングおよび溢水抑制装置である。

スライド機構８は、プール周壁１ａの上面からプール１の内方に向って略水平に突出する鋼材製の棒状をなす仕切板支持用の主ロッド部４ａを、周壁１ａの上面に設置したガイド部材１２によって水平方向にスライド可能に支持させ、係止具１３によって所定位置に固定できる構成としたものである。

このように構成された本実施形態によれば、水平方向に伸縮可能なスライド機構により、仕切板３を燃料貯蔵プール１の側壁から有為な距離Ｌに調整することが可能となる。

この結果、前記各実施形態に加え、燃料交換機による燃料取出し、装荷の作業を阻害しないものとすることができる。

［第４実施形態（図７）］
図７は、本発明の第３実施形態によるスロッシングおよび溢水抑制装置を示す要部拡大縦断面図である。なお、前述の第１実施形態と同一の構成には図２と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態に示した平板状の仕切板３に代えて、仕切板を波形仕切板８ａとした点にある。すなわち、この波形仕切板８ａは板厚方向に曲げを形成して、板面を波形に構成したものである。そして、図５に示した第２実施形態と同様に、上端側がプール１の内方に向って水平に突出した支持部材４の先端に連結支持されており、下端側がプール周壁内面側に接する配置で設けられている。

このように構成された本実施形態においては、地震時によるスロッシング発生時には波形仕切板８ａの表面を通過するプール水２に対し、その形状により回転成分が生じ、これによりプール水２に乱流が生じる。

この結果、前記各実施形態と同等以上のスロッシングのエネルギ損失が期待され、スロッシング抑制について、より寄与することができ、溢水量の低減が図れるものとなる。

本発明の第１実施形態を示す要部拡大斜視図。 本発明の第１実施形態を示す全体平面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 図３のＢ矢視図。 本発明の第２実施形態を示す要部拡大断面図。 本発明の第３実施形態を示す要部拡大断面図。 本発明の第４実施形態を示す要部拡大断面図。

符号の説明

１‥使用済燃料貯蔵プール
１ａ‥プール周壁
１ｂ‥作業床
１ｃ‥内周壁
２‥プール水
２ａ‥液面
３‥仕切板
４‥支持部材
４ａ‥主ロッド部
４ｂ‥補助ロッド部
４ｃ‥補助ロッド部
５‥プール周壁側スリット
６‥プール隅仕切板
７‥鋼材製ロッド
８‥スライド機構
８ａ‥波形仕切板
１１‥固定部材
１２‥ガイド部材
Ｓ‥間隔
Ｌ‥距離

Claims (5)

1. プール内に収容された水の少なくとも液面部位の上下位置に、前記プールの周壁内面に沿ってプール液面からプール水内部側に垂下する複数枚の横長な縦板状の仕切板を上下方向にそれぞれ隙間をあけて配設し、これらの仕切板と前記プール内周壁との間に一定の間隔を設定し、この間隔部位に、地震時に前記仕切板の頂部を超える水を導入することにより、溢水エネルギを小とする設定とし、前記仕切板は透明性を有する素材によって構成されていることを特徴とするスロッシングおよび溢水抑止装置。
2. 前記プールは原子力発電プラントにおける燃料貯蔵プールであり、このプールは平面視略四角形状でプール周壁隅角部が円弧状をなすものであり、このプール周壁隅角部に配置される仕切板を、前記プール周壁の各隅角部内面に沿う平面視円弧形状とした請求項１記載のスロッシングおよび溢水抑止装置。
3. 前記仕切板は前記プール周壁の上面に設けられた支持部材により支持されており、これらの支持部材は、前記プール周壁の上面からプール内方に向って略水平に突出する鋼材製の棒状をなす仕切板支持用主ロッド部と、この主ロッド部の下端側からプール周壁側に向って傾斜状に立上り前記主ロッド部に連結された鋼材製の補助ロッド部とを備えている請求項１または２記載のスロッシングおよび溢水抑止装置。
4. 前記仕切板はプール側壁からの設置距離が可変な構成とされている請求項１ないし３のいずれか１項記載のスロッシングおよび溢水抑止装置。
5. 前記仕切板は波形板材からなる請求項１ないし４のいずれか１項記載のスロッシングおよび溢水抑止装置。

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