JP6075573B2

JP6075573B2 - 格納容器

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Publication number: JP6075573B2
Application number: JP2015018355A
Authority: JP
Inventors: 邦吉高松
Original assignee: 邦吉高松
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: JP2015163873A

Description

本発明は、原子炉圧力容器が格納される格納容器に関する。

従来、原子炉圧力容器が格納される格納容器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の格納容器では、原子炉圧力容器から放出される熱により加熱された格納容器内を冷却するために、ポンプ等による液体の強制流動や煙突効果による空気の自然対流を用いていた（例えば、非特許文献１参照）。

ポンプ等による液体の強制流動を用いて格納容器内を冷却する場合には、図６に示すように、原子炉圧力容器と遮へい体及びその断熱壁との間に、かつ、断熱壁に沿って、格納容器内に水等の液体が流通するための配管が設けられていた。これにより、原子炉圧力容器で生じた熱は配管内の液体に伝達され、加熱された液体がポンプ等により配管内を圧送されて外部に露出する熱交換器を介して液体に蓄積された熱が大気に放出されるようになっていた。

一方、煙突効果を用いて格納容器内を冷却する場合には、図７に示すように、原子炉圧力容器と遮へい体及びその断熱壁との間に、かつ、断熱壁に沿って、格納容器内に空気が流通するためのダクトが設けられていた。これにより、原子炉圧力容器で生じた熱はダクト内の空気に伝達され、加熱された空気が煙突効果によりダクト内を上昇してダクトの上端にて大気に開放されるようになっていた。このような冷却方法では、例えば、約６０ｍ以上の長さのダクトを用いて煙突効果を大きくし、作動媒体である空気の速度を上昇させることにより、自然対流による熱伝達量を大きくしていた。

特開２０１４−６１９７号公報高温ガス炉ガスタービン発電システム（ＧＴＨＴＲ３００）の受動的冷却設備の設計、日本原子力学会和文論文誌、Ｖｏｌ．３、Ｎｏ．３（２００４）

しかしながら、ポンプ等による液体の強制流動を用いた上記従来の技術による格納容器では、地震等による事故が発生したときに配管に亀裂が生じてしまうと、配管より液体が漏れ出ることで、強制流動による熱伝達量が小さくなって、徐熱量が減少してしまう。また、ポンプ等を駆動するのに電力が必要なため、地震等による事故が発生したときに電力の供給が遮断されてしまうとポンプ等が駆動できず、強制流動による熱伝達量が小さくなって、徐熱量が減少してしまう。これにより、ポンプ等による液体の強制流動を用いた炉容器冷却設備はフェール・セーフの点では望ましくなかった。

また、煙突効果を用いた上記従来の技術による格納容器では、空気の流速を、一般に強風と言われる程度の速度まで上昇させることが望ましいが、ダクトの長さにも制限があり、また、ダクトの表面抵抗により空気の流速に限界が生じてしまっていた。また、地震等による事故が発生したときにダクトが変形または閉塞してしまうと、必要とする空気の流速を満たすことができず、自然対流による熱伝達量が小さくなって、徐熱量が減少してしまう。これにより、煙突効果による空気の自然対流を用いた炉容器冷却設備はフェール・セーフの点では望ましくなかった。さらに、煙突効果による空気の自然対流を用いた炉容器冷却設備は、大気が直接的にダクト内に入るため、砂、土、虫、及び植物等が炉容器冷却設備内に溜まってしまっていた。さらにまた、大気に含まれる湿度や塩分により酸化、錆発生、及び腐食等が発生し、ダクトの交換が必要となるが、ダクトの交換は困難であった。

本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、ポンプ等による強制流動や煙突効果を用いることなく冷却能力を向上させることのできる格納容器を提供することにある。

本発明は、原子炉圧力容器を格納するための格納容器において、前記原子炉圧力容器が格納される圧力容器室が内部に形成された容器本体と、前記容器本体の上部で外部に露出するように前記容器本体に設けられ、内部に形成された冷却室内の流体と外部の流体とで熱交換して、前記圧力容器室から前記冷却室に流入した流体を冷却する冷却部と、を備えたことを特徴とする。

この場合において、前記冷却室は、前記容器本体から上方に延びて形成されていてもよい。前記冷却室は、鉛直に対して傾いた方向に延びていてもよい。前記冷却室は、前記原子炉圧力容器に近づく程断面が大きくなるように形成されていてもよい。前記冷却室は、前記圧力容器室から水平方向に延びて形成されていてもよい。前記冷却室は、底部が放物曲面で形成されていてもよい。前記圧力容器室は、底部が放物曲面で形成されていてもよい。前記圧力容器室には、前記原子炉圧力容器と前記冷却部との間に、前記原子炉圧力容器からの熱を反射するための反射板が設けられていてもよい。前記反射板は、前記格納容器の天井面、床面、及び壁面の少なくともいずれかに設けられていてもよい。前記冷却部は、内部を流れる流体、及び、外部を流れる流体の少なくとも一方と接するフィンが設けられていてもよい。前記圧力容器室は、前記原子炉圧力容器から放射される放射線を遮へいするための遮へい体が前記容器本体の壁部に沿って設けられており、前記冷却室は、前記原子炉圧力容器と前記遮へい体との間に配置された断熱壁の前記原子炉圧力容器側を前記断熱壁に沿って延びていてもよい。

本発明では、例えば、ポンプ等による強制流動や煙突効果を用いることなく冷却能力を向上させることができる。

第１実施形態に係る格納容器を示す模式図である。第１実施形態による徐熱の解析結果を示す図である。第２実施形態に係る格納容器を示す模式図である。第３実施形態に係る格納容器を示す模式図である。第４実施形態に係る格納容器を示す模式図である。ポンプ等による液体の強制流動を用いた従来の技術による格納容器を示す模式図である。煙突効果による空気の自然対流を用いた従来の技術による格納容器を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
［１］第１実施形態
図１は、本実施形態に係る格納容器を示す模式図である。格納容器（ＣＶ：ＣｏｎｔａｉｎｍｅｎｔＶｅｓｓｅｌ）１０は、原子炉の炉心１が格納された原子炉圧力容器（ＲＰＶ：ＲｅａｃｔｏｒＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌ）２を格納するための容器である。この格納容器１０は、例えば、鋼で形成されており、原子炉圧力容器で生じた圧力を抑える圧力障壁であるとともに、放射性物質の拡散を防止する。格納容器１０は、容器本体１０ａと、遮へい体３と、断熱壁４と、冷却部である炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ：ＲｅａｃｔｏｒＣａｖｉｔｙＣｏｏｌｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）５と、反射板６とを備えている。

容器本体１０ａは、原子炉圧力容器２が格納される圧力容器室１０ｂが内部に形成されている。

遮へい体３は、圧力容器室１０ｂに容器本体１０ａの壁部１０ｃ等に沿って設けられており、原子炉圧力容器２から放射される放射線を遮へいするようになっている。なお、遮へい体３は、図１では壁部１０ｃに沿ってのみ設けられているが、天井部や床部等その他の部分に設けられていてもよい。

断熱壁４は、原子炉圧力容器２と遮へい体３との間に遮へい体３に沿って配置されており、原子炉圧力容器２から放射された熱が外部に放熱されないように断熱するようになっている。

炉容器冷却設備５は、容器本体１０ａの外側で容器本体１０ａに取り付けられており、容器本体１０ａの上部で外部に露出するように容器本体１０ａに設けられている。この炉容器冷却設備５は、容器本体１０ａよりも放熱性が高くなるように設けられており、内部に形成された冷却室５ａ内の流体と外部の流体とで熱交換して、圧力容器室１０ｂから冷却室５ａに流入した流体を冷却するようになっている。この冷却室５ａは、容器本体１０ａに形成された開口を介して圧力容器室１０ｂと流体的に連通しており、断熱壁４の原子炉圧力容器２側を断熱壁４に沿って延びるように設けられている。冷却室５ａは、容器本体１０ａから上方に延びて形成されており、冷却室５ａが延びる方向に延びる仮想線Ｘが原子炉圧力容器２と交わらない位置に配置されている。炉容器冷却設備５は、表面積を拡大して放熱性を向上させるべく、内部の冷却室５ａ内を流れる流体と接するフィン、及び、外部を流れる流体と接するフィンが設けられている。

反射板６は、圧力容器室１０ｂ内であって、原子炉圧力容器２と炉容器冷却設備５との間に設けられている。この反射板６は、ふく射（放射）された熱を反射するようになっており、原子炉圧力容器２からふく射された熱を反射させて炉容器冷却設備５に効率良く伝達するようになっている。反射板６は、図１では、容器本体１０ａの天井面及び床面に配置されているが、壁面等その他の位置に配置されていてもよい。本実施形態では、容器本体１０ａの床面に配置された反射板６は、冷却室５ａの真下まで延びており、仮想線Ｘが交わるように設けられている。

以下、格納容器１０に関する各関係式について説明する。
温度と炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）５による除熱量との関係は、以下に示す式となる。
Ｈ_RCCS：炉容器冷却設備による除熱量（Ｗ）
ｈ_m：総括熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）
Ｔ_RPV：原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の温度（Ｋ）
Ｔ_RCCS：炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物の温度（Ｋ）
Ａ：伝熱面積（ｍ²）

温度の時間変化と除熱量の時間変化（除熱速度）との関係は、以下に示す式となる。

次に、総括熱伝達率ｈ_mを自然対流による平均熱伝達率とふく射による平均熱伝達率とに分ける。

平均ヌセルト数と空気の熱伝導率とから自然対流による平均熱伝達率は、
ｈ_NAT：自然対流による平均熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）
Ｎｕ_m：平均ヌセルト数
λ：空気の熱伝導率（Ｗ／ｍ／Ｋ）
Ｌ：代表長さ（ｍ）
となる。

原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の外表面と炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の外表面との間の平均熱伝達率は、ｄｅＶａｈｌＤａｖｉｓ，Ｇ．とＴｈｏｍａｓ，Ｒ．Ｗ．の同心環状空間での内筒加熱、外筒冷却の場合の平均ヌセルト数の式を用い、代表長さは内筒加熱と外筒冷却の半径の差とすると、
Ｎｕ_m＝０．２８６×Ｒａ^0.258×Ｐｒ^0.006×Ｈ^-0.238×Ｋ^0.442
Ｒａ＝Ｇｒ×Ｐｒ
Ｌ＝ｒ_o−ｒ_i
Ｒａ：レーリー数
Ｇｒ：グラスホフ数
Ｐｒ：プラントル数
Ｈ：アスペクト比
Ｋ：同心環状空間の外筒と内筒との半径比
ｌ：同心環状空間高さ（ｍ）
ｒ_o：外筒半径（ｍ）
ｒ_i：内筒半径（ｍ）
となる。

一方、ステファン・ボルツマン定数と放射率とから、ふく射による除熱量を以下の式で示すことができる。
Ｈ_RAD：ふく射による除熱量（Ｗ）
ｈ_RAD：ふく射による平均熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）
σ：ステファン・ボルツマン定数（Ｗ／ｍ²／Ｋ⁴）
Ｆ₁₂：原子炉圧力容器（ＲＰＶ）と炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）と間の形態係数
ε₁：原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の放射率
ε₂：炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の放射率

本実施形態では、炉容器冷却設備５を高温工学試験研究炉（ＨＴＴＲ：ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｓｔＲｅａｃｔｏｒ）に組み込んだモデルを用いて解析を行っている。図１に示す炉心の中心から圧力容器室１０ｂの一部である第１の領域Ｐ１、圧力容器室１０ｂの一部及び冷却室５ａの一部からなる第２の領域Ｐ２の境界までの距離は、
半径：３．８６（ｍ）
直径：７．７２（ｍ）
周長：２４．２５３１（ｍ）
高さ：１６．８５７４（ｍ）
伝熱面積：４０８．８４（ｍ²）
となる。

また、要求される徐熱量、原子炉入口冷却材温度、及び原子炉圧力容器の温度はそれぞれ、
原子炉圧力容器（ＲＰＶ）からの放熱量、すなわち炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）による徐熱量：８００（ｋＷ）
原子炉入口冷却材温度：６２３．１５（Ｋ）＝３５０（℃）
原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の温度：６７３．１５（Ｋ）＝４００（℃）
となる。

ここで、参考として、従来技術におけるポンプ等による水の強制流動を用いた炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）と、煙突効果による空気の自然対流を用いた炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）との場合について説明する。

ポンプ等による水の強制流動を用いた炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）では、
炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の水の温度：約３２３．１５（Ｋ）＝５０（℃）
炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物の温度：約３７３．１５（Ｋ）＝１００（℃）
であり、
Ｈ_RCCS：炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）による徐熱量（Ｗ）
ｈ_m：総括熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）
Ｔ_RPV：原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の温度（Ｋ）
Ｔ_RCCS（１）：炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物の温度（Ｋ）
Ａ（１）：伝熱面積（ｍ²）
ｈ_WATER（１）：水の強制流動による熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）
Ｔ_WATER（１）：水の温度（Ｋ）
となる。

原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の温度は６７３．１５（Ｋ）＝４００（℃）であり、炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物の温度は３７３．１５（Ｋ）＝１００（℃）である。このため、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）と炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物との温度差は３００（Ｋ）で一定であり、総括熱伝達率も一定である。

また、煙突効果による空気の自然対流を用いた炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）では、
夏季の空気温度：３１３．１５（Ｋ）＝４０（℃）
炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の空気の温度：約３１３．１５（Ｋ）＝４０（℃）
である。

原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の温度は６７３．１５（Ｋ）＝４００（℃）であり、炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物の温度は３７３．１５（Ｋ）＝１００（℃）である。このため、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）と炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物との温度差が３００（Ｋ）で一定になり、総括熱伝達率も一定になるように、煙突効果を大きくしてダクト内の空気の速度を上昇させ、自然対流による熱伝達率を大きくする必要がある。
Ｈ_RCCS：炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）による徐熱量（Ｗ）
ｈ_m：総括熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）
Ｔ_RPV：原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の温度（Ｋ）
Ｔ_RCCS（１）：炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物の温度（Ｋ）
Ａ（１）：伝熱面積（ｍ²）
ｈ_AIR（１）：煙突効果による空気の熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）
Ｔ_AIR（１）：大気（空気）の温度（Ｋ）
となる。なお、煙突効果による空気の自然対流を用いた炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）では、伝熱面積であるＡ（１）（ｍ²）は変更することができないようになっている。

次に、本実施形態に係る炉容器冷却設備５による熱移動量について説明する。
圧力容器室１０ｂ内の流体である空気の温度、冷却室５ａ内の流体である空気の温度、炉容器冷却設備５の構造物自体の温度、夏季の外気温度、及び煙突効果が無い場合の空気の熱伝達率は、
圧力容器室内の気体（空気）の温度：５７３．１５（Ｋ）＝３００（℃）
冷却室内の気体（空気）の温度：４７３．１５（Ｋ）＝２００（℃）
炉容器冷却設備（ＲＣＣＳ）の構造物の温度：約３７３．１５（Ｋ）＝１００（℃）
夏季の空気温度：３１３．１５（Ｋ）＝４０（℃）
煙突効果がない場合の空気の熱伝達率：５（Ｗ／ｍ²／Ｋ）
とする。

図１に示す圧力容器室１０ｂの一部である第１の領域Ｐ１、圧力容器室１０ｂの一部及び冷却室５ａの一部からなる第２の領域Ｐ２、炉容器冷却設備５、及び大気である第３の領域Ｐ３の間の熱移動量は、それぞれ以下のようになる。

第１の領域Ｐ１から第２の領域Ｐ２への熱移動量Ｑ₁→₂（Ｗ）は、第１の領域Ｐ１の熱伝達率をｈ_AIR（１）（Ｗ／ｍ²／Ｋ）、原子炉圧力容器２の温度をＴ_RPV（Ｋ）、第２の領域Ｐ２の下部における流体の温度をＴ_AIR（１）、第１の領域Ｐ１と第２の領域Ｐ２との境界の面積をＡ（１）（ｍ²）とすると、
となる。

第２の領域Ｐ２から炉容器冷却設備５への熱移動量Ｑ₂→_RCCS（Ｗ）は、第２の領域Ｐ２の熱伝達率をｈ_AIR（２）（Ｗ／ｍ²／Ｋ）、第２の領域Ｐ２の上部における流体の温度をＴ_AIR（２）（Ｋ）、炉容器冷却設備５の構造体自体の温度をＴ_RCCS（２）（Ｋ）、第２の領域Ｐ２と炉容器冷却設備５の構造体自体との境界の面積をＡ（２）＋Ａ（３）＋Ａ（４）（ｍ²）とすると、
となる。

炉容器冷却設備５から大気である第３の領域Ｐ３への熱移動量Ｑ_RCCS→₃（Ｗ）は、第３の領域Ｐ３の熱伝達率をｈ_AIR（３）（Ｗ／ｍ²／Ｋ）、炉容器冷却設備５の構造体自体の温度をＴ_RCCS（２）（Ｋ）、第３の領域Ｐ３における流体の温度をＴ_AIR（３）（Ｋ）、炉容器冷却設備５の構造体自体と第３の領域Ｐ３との境界の面積をＡ（２）＋Ａ（３）＋Ａ（４）（ｍ²）とすると、
となる。

以上の式から分かるように、炉容器冷却設備５を設けて圧力容器室１０ｂ及び冷却室５ａからなる炉室を拡大することで、総括熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）内の自然対流による平均熱伝達率を大きくすることができる。なお、炉室を拡大するだけでなく、炉容器冷却設備５の内側にフィン等を設けることによって第２の領域Ｐ２から炉容器冷却設備５の構造体自体へ熱が移動するときの伝熱面積を大きくすることができ、炉容器冷却設備５の外側にフィン等を設けることによって炉容器冷却設備５の構造体自体から大気である第３の領域Ｐ３へ熱が移動するときの伝熱面積を大きくすることができる。

図２は、本実施形態による徐熱の解析結果を示す図である。
この解析結果では、上述のパラメータに基づくモデルを用いており、図中軸線Ｃで軸対象なモデルとなっている。容器本体１０ａは、図２に示すように、断熱壁４で覆われており、炉容器冷却設備５のみ断熱がなされていない。炉容器冷却設備５は、図２では、８００（ｋＷ）の徐熱量となるような高さに形成されているが、例えば、高さｈ１で形成すると徐熱量が約６００（ｋＷ）となり、高さｈ２で形成すると徐熱量が約４００（ｋＷ）となり、高さｈ３で形成すると徐熱量が約２００（ｋＷ）となる。なお、炉容器冷却設備５にフィン等を設けることにより、同じ徐熱量を維持したまま炉容器冷却設備５の高さを低く抑えることができる。

図２に示す解析結果では、温度分布を符号ｔ１乃至ｔ７で領域分けしており、温度分布ｔ１から温度分布ｔ７にかけて次第に温度が下がり、温度分布ｔ７が最も温度が低くなっている。

原子炉圧力容器２からの放熱は、原子炉圧力容器２の温度が４００（℃）以下、原子炉圧力容器２におけるふく射による徐熱が約７６％、自然対流による徐熱が約２４％となっている。

一方、炉容器冷却設備５においては、軸線Ｃから離れる方向への炉容器冷却設備５からの放熱は、大気温度が４０（℃）の時に、ふく射による徐熱が約６５％、自然対流による徐熱が約３５％となっており、軸線Ｃに向かう方向への炉容器冷却設備５からの放熱は、大気温度が４０（℃）の時に、ふく射による徐熱が約６４％、自然対流による徐熱が約３６％となっている。

本実施形態では、格納容器１０は、原子炉圧力容器２が格納される圧力容器室１０ｂが内部に形成された容器本体１０ａと、容器本体１０ａの外側で容器本体１０ａに取り付けられ、内部に形成された冷却室５ａ内の流体を外部の流体と熱交換して、圧力容器室１０ｂから冷却室５ａに流入した流体を冷却する炉容器冷却設備５とを備えている。これにより、圧力容器室１０ｂ及び冷却室５ａからなる空間は、ポンプ等による強制流動や煙突効果を用いる従来技術による格納容器よりも第２の領域Ｐ２の分だけ大きくなり、伝熱面積や総括熱伝達率（Ｗ／ｍ²／Ｋ）における自然対流による平均熱伝達率を大きくして受動的な炉容器冷却設備５とすることができる。このため、ポンプ等による強制流動や煙突効果を用いることなく格納容器の冷却能力を向上させることができる。

また、本実施形態では、炉容器冷却設備５は、内部及び外部の少なくとも一方にフィンが設けられている。これにより、最終的なヒートシンクである大気と炉容器冷却設備５とが熱交換する伝熱面積を大きくできる。

さらに、本実施形態では、格納容器１０は、原子炉圧力容器２と炉容器冷却設備５との間に、原子炉圧力容器２からの熱を反射するための反射板６が設けられている。これにより、格納容器１０は、原子炉圧力容器２からふく射された熱を効率良く炉容器冷却設備５に伝達させることができる。

［２］第２実施形態
図３は、第２実施形態に係る格納容器を示す模式図である。第２実施形態に係る格納容器１０は、炉容器冷却設備５の冷却室５ａが鉛直に対して傾いた方向に延びているという構成が第１実施形態と異なっている。図３において、第１実施形態と略同様の構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略し、異なる部分を詳細に説明する。

第２実施形態に係る炉容器冷却設備５の冷却室５ａは、図３に示すように、鉛直方向に対して傾いて形成されている。具体的には、冷却室５ａは、冷却室５ａが延びる方向に延びる仮想線Ｘが鉛直に伸びる軸線Ｃに対して角度θだけ傾いた方向に延びて原子炉圧力容器２と交わる位置に配置されている。この角度θは、例えば、１５度乃至３０度となっている。

本実施形態では、炉容器冷却設備５の冷却室５ａは、鉛直に対して傾いた方向に延びて、冷却室５ａが延びる方向に延びる仮想線Ｘが原子炉圧力容器２と交わる位置に配置されている。これにより、格納容器１０は、原子炉圧力容器２でふく射により放出された熱が、格納容器１０の中で反射せずに真っ直ぐ炉容器冷却設備５の冷却室５ａに届くようになっている。このため、格納容器１０のふく射による冷却能力をさらに向上させることができる。

［３］第３実施形態
図４は、第３実施形態に係る格納容器を示す模式図である。第３実施形態に係る格納容器１０は、冷却室５ａが原子炉圧力容器２に近づく程断面が大きくなるように形成されているという構成が第２実施形態と異なっている。図４において、第２実施形態と略同様の構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略し、異なる部分を詳細に説明する。

第３実施形態に係る炉容器冷却設備５の冷却室５ａは、図４に示すように、鉛直方向に対して傾いて形成された上に、原子炉圧力容器２に近づく程断面が大きくなるように形成されている。具体的には、冷却室５ａの断面は、原子炉圧力容器２の近傍では、原子炉圧力容器２の側面２ａの全面と同程度以上の面積になっている。すなわち、第２実施形態よりも、ふく射により冷却室５ａに真っ直ぐに到達する熱を多くすることができる。

本実施形態では、鉛直に対して傾いた方向に延びる炉容器冷却設備５の冷却室５ａは、原子炉圧力容器２に近づく程断面が大きくなるように形成されている。これにより、格納容器１０は、原子炉圧力容器２でふく射により放熱された熱が、格納容器１０の中で反射せずに真っ直ぐ炉容器冷却設備５の冷却室５ａに届くようになっている。このため、格納容器１０のふく射による冷却能力をさらに向上させることができる。

［４］第４実施形態
図５は、第４実施形態に係る格納容器を示す模式図である。第４実施形態に係る格納容器２０は、炉容器冷却設備１５の冷却室１５ａが圧力容器室１０ｂから水平方向に延びて形成されているという構成が第１乃至３実施形態と異なっている。すなわち、第４実施形態に係る格納容器２０は、実質的に第３実施形態に係る格納容器１０の冷却室５ａをさらに傾けて水平にした構成になっている。図５において、第２実施形態と略同様の構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略し、異なる部分を詳細に説明する。

第４実施形態に係る炉容器冷却設備１５は、図５に示すように、容器本体１０ａの側部に設けられている。炉容器冷却設備１５の冷却室１５ａと容器本体１０ａの圧力容器室１０ｂとは、例えば、境界線Ａを境に分かれている。

冷却室１５ａの底部は、パラボラアンテナのような形状の放物曲面１６で形成されている。この放物曲面１６は、ふく射された熱を反射するようになっており、原子炉圧力容器２からふく射された熱を上方に反射させるように設けられている。なお、放物曲面１６は、原子炉圧力容器２からふく射により放出されたほとんどの熱を上方に反射可能な形状に形成されている。

冷却室１５ａの上部は、外部に露出する熱交換面１５ｂが形成されている。炉容器冷却設備１５は、この熱交換面１５ｂで冷却室１５ａ内の流体と外部の流体とで熱交換して、圧力容器室１０ｂから冷却室１５ａに流入した流体を冷却するようになっている。熱交換面１５ｂは、表面積を拡大して放熱性を向上させるべく、内部の冷却室１５ａ内を流れる流体と接するフィン、及び、外部を流れる流体と接する図示せぬフィンが設けられている。熱交換面１５ｂは、圧力容器室１０ｂの天井面と同じかより高い位置に設けられており、これにより圧力容器室１０ｂ内を対流した熱が熱交換面１５ｂまで対流可能になっている。

圧力容器室１０ｂの底部は、冷却室１５ａの放物曲面１６と同様の放物曲面１０ｄで形成されている。この放物曲面１０ｄは、冷却室１５ａの放物曲面１６と略連続する放物曲面で形成されている。放物曲面１０ｄは、ふく射された熱を反射するようになっており、原子炉圧力容器２からふく射された熱を冷却室１５ａの熱交換面１５ｂに向けて反射させるように設けられている。なお、放物曲面１０ｄは、原子炉圧力容器２から下方に向けてふく射により放出されたほとんどの熱を熱交換面１５ｂに反射可能な形状に形成されている。

炉容器冷却設備１５は、放物曲面１６及び熱交換面１５ｂが設けられていることにより、原子炉圧力容器２からのふく射熱を効率良く外部の流体と熱交換することができるようになっている。具体的には、例えば、原子炉圧力容器２の下端の点Ｐでふく射された熱は、図中矢印Ｒで示すように、放物曲面１６で上方に向けて反射されて熱交換面１５ｂに到達し、熱交換面１５ｂで外部の流体と熱交換するようになっている。

一方、炉容器冷却設備１５は、原子炉圧力容器２から対流によって放出された熱は上方に対流した後に圧力容器室１０ｂの天井面及び冷却室１５ａの天井面で水平方向に広がり、冷却室１５ａの熱交換面１５ｂで外部の流体と熱交換するようになっている。

本実施形態では、冷却室１５ａの底部が放物曲面１６で形成されているとともに、圧力容器室１０ｂの底部が放物曲面１０ｄで形成されている。これにより、格納容器１０は、原子炉圧力容器２でふく射により放出された熱のほとんどを放物曲面１６，１０ｂで反射させて炉容器冷却設備１５の熱交換面１５ｂに届くようにすることができる。このため、格納容器１０のふく射による冷却能力をさらに向上させることができる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１乃至３実施形態では、格納容器１０の底部を平面としているが、第４実施形態のような放物曲面としてもよい。

１炉心
２原子炉圧力容器
３遮へい体
４断熱壁
５炉容器冷却設備（冷却部）
５ａ冷却室
６反射板
１０格納容器
１０ａ容器本体
１０ｂ圧力容器室
１０ｃ壁部
１０ｄ放物曲面
１５炉容器冷却設備（冷却部）
１５ａ冷却室
１５ｂ熱交換面
１６放物曲面
２０格納容器

Claims

原子炉圧力容器を格納するための格納容器において、
前記原子炉圧力容器が格納される圧力容器室が内部に形成された容器本体と、
前記容器本体よりも放熱性が高く、前記圧力容器室よりも上方で外部に露出するように前記容器本体に設けられ、前記圧力容器室と連通する冷却室が内部に形成され、前記冷却室内の空気と外部の空気とで熱交換して、前記原子炉圧力容器により加熱されて前記圧力容器室から前記冷却室内に流入した空気を冷却する冷却部と、を備え、
前記冷却室は、前記容器本体から鉛直に対して傾いた方向に延びて形成されるとともに、前記冷却室が延びる方向に延びる仮想線が前記原子炉圧力容器と交わるように配置されたことを特徴とする格納容器。
請求項１に記載の格納容器において、
前記冷却室は、前記原子炉圧力容器に近づく程断面が大きくなるように形成されていることを特徴とする格納容器。
請求項１または２に記載の格納容器において、
前記冷却部は、内部を流れる空気、及び、外部を流れる空気の少なくとも一方と接するフィンが設けられたことを特徴とする格納容器。