JP6393744B2 - 原子炉格納容器内ドレンサンプ - Google Patents

Description

本発明は、原子炉格納容器内ドレンサンプに関する。

一般的に、原子力発電プラントの原子炉格納容器では、炉心の下方に下部ドライウェルが設けられる場合が多い。下部ドライウェルには、プラント運転中に発生するドレン水を回収するためのドレンサンプが、床面の一部を掘り下げて設けられる場合がある。

原子力発電プラントの全冷却系の機能が万一喪失された場合を想定すると、炉心を格納する原子炉圧力容器内の水位の低下に伴い、炉心の温度が上昇して炉心が溶融し得る。炉心への注水が継続できない場合、溶融した炉心（溶融炉心）は原子炉圧力容器の底部を侵食して貫通し、下部ドライウェルの床面に落下して拡がり得る。下部ドライウェルの床面に拡がった溶融炉心はコンクリートと反応し、高温の非凝縮性ガスを発生させながらコンクリートを侵食する可能性がある。また、この非凝縮性ガスにより原子炉格納容器が過圧され破損する可能性もある。そのため、原子炉格納容器の外部より下部ドライウェル内に冷却水を供給し、下部ドライウェルの床面に拡がった溶融炉心の上部に水プールを形成することで溶融炉心から熱を除去する方法が提案されている。

しかしながら、溶融炉心が下部ドライウェルの床面に拡がる際にドレンサンプの金属製のサンプカバーまたはドレンサンプ内に回収した水を排水するための配管に接触すると、溶融炉心がドレンサンプ内に流入してしまう可能性がある。上述のように、ドレンサンプは下部ドライウェルの床面の一部を掘り下げて設けられており、ドレンサンプ内の溶融炉心の拡がり面積は下部ドライウェルの床面に比べて小さい。そのため、溶融炉心の上部に水プールを形成しても、ドレンサンプ内に流入した溶融炉心と冷却水との接触面積は小さく、溶融炉心を十分に冷却することができず、下部ドライウェルのコンクリートとの反応を抑制しきれない可能性もある。そこで、プラント運転中に発生したドレン水のドレンサンプ内への流入は許容しつつ、溶融炉心のドレンサンプへの流入を防止する構成が提案されている（特許文献１等を参照）。

特開２０１１−００７６１３号公報

原子炉への注水機能が停止し、溶融炉心が原子炉圧力容器を貫通するような状態では、原子炉圧力容器を貫通して流出する溶融炉心の速度が比較的速く、下部ドライウェルの床面に落下して拡がった溶融炉心の液位の上昇速度も速いとされている。この場合、特許文献１のドレンサンプは、ドレンサンプ内に連通する流路が溶融炉心の熱で閉塞する構成であるところ、流路が閉塞する前に溶融炉心がドレンサンプ内に流入することも考えられる。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、下部ドライウェルの床面に拡がった溶融炉心の進行を遅らせて溶融炉心の流入を抑制し、溶融炉心を下部ドライウェルに留めて冷却水で効率的に冷却できる原子炉格納容器内ドレンサンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の原子炉格納容器内ドレンサンプは、原子炉圧力容器の下方にある下部ドライウェルの床面の一部を掘り下げて形成され、外殻を画定する容器状のカバーと、カバーに形成され、下部ドライウェルからカバーの内部へドレン水を導く水路とを備え、水路は、下部ドライウェルの床面に沿って延在するとともに流路拡張部を備えていて、ドレン水の入口側よりも出口側の流路幅が広くなっている。

本発明によれば、下部ドライウェルの床面に拡がった溶融炉心の進行を遅らせて溶融炉心の流入を抑制し、溶融炉心を下部ドライウェルに留めて冷却水で効率的に冷却できる原子炉格納容器内ドレンサンプを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るドレンサンプを適用する原子炉格納容器の一構成例の概略構成を表す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るドレンサンプの図２のIII−III矢視断面図である。 本発明の第２実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るドレンサンプの図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。 本発明の第３実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るドレンサンプの図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。 本発明の第４実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係るドレンサンプの図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。 本発明の第５実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係るドレンサンプの図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図である。

＜第１実施形態＞
（構成）
１．原子炉格納容器
図１は、本実施形態に係るドレンサンプを適用する原子炉格納容器の一構成例の概略構成を表す縦断面図である。図１では、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）の原子炉格納容器を例示している。

図１に示すように、鋼製ライナを内張りした鉄筋コンクリート製の原子炉格納容器３には原子炉圧力容器２が格納されている。原子炉圧力容器２内には原子炉の燃料を保有する炉心１が配置されている。原子炉格納容器３の内部は、原子炉圧力容器２等を取り囲む上部ドライウェル４、下部ドライウェル５及びサプレッションチェンバ６などで構成されている。上部ドライウェル４は、原子炉圧力容器２の側面を取り囲むように設けられている。下部ドライウェル５は、原子炉圧力容器２の下方に設けられ、原子炉圧力容器２内の炉心１を制御するための制御棒を操作する機器等を収容している。サプレッションチェンバ６は、上部ドライウェル４の下方に、下部ドライウェル５を取り囲むように設けられている。サプレッションチェンバ６の内部には水が貯えられている。上部ドライウェル４と下部ドライウェル５及びサプレッションチェンバ６とは、ダイヤフラム・フロア７により区画されている。また、下部ドライウェル５とサプレッションチェンバ６とは、ペデスタル壁１３により区画されている。ペデスタル壁１３は、ダイヤフラム・フロア７の端部に接合され、原子炉圧力容器２を支持している。上部ドライウェル４、下部ドライウェル５及びサプレッションチェンバ６は、ベント管８によって相互に連通されている。下部ドライウェル５には、プラント運転中に発生するドレン水を回収するためのドレンサンプ（原子炉格納容器内ドレンサンプ）９が設けられている。以下、ドレンサンプ９の構成について説明していく。

２．ドレンサンプ
図２は本実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図、図３は本実施形態に係るドレンサンプの図２のIII−III矢視断面図である。図２に示すように、ドレンサンプ９は、下部ドライウェル５の床面１０とペデスタル壁１３との間に、床面１０の一部を掘り下げた凹部形状に形成されている。ドレンサンプ９は、その外殻を画定するように周囲を覆う容器状のカバー１１を備えている。カバー１１は耐熱性を有する素材、例えば、溶融炉心と接触した際に原子力発電プラントの健全性を保てる程度の厚さを有する耐熱レンガ等で作成されている。カバー１１は床面１０に形成された凹部の壁面に沿って形成されており、上部は、例えば溶融炉心が床面１０に落下しても溶融炉心の液位が超えない程度に床面１０から上方に突出している。下部ドライウェル５の床面１０、カバー１１及びペデスタル壁１３の表面は、高温の溶融炉心との接触に耐え得る耐熱性を有する材料で作成されている。ここでいう耐熱性を有する材料としては、例えば、アルミナやジルコニアなどのセラミック材、炭化珪素等の炭化材及びタングステン等の高融点材料がある。

ドレンサンプ９には水路１５が備えられている。水路１５は、下部ドライウェル５の床面１０に沿って延在するようにカバー１１に設けられている。水路１５は、下部ドライウェル５からカバー１１の内部へドレン水を導き、ドレン水が下部ドライウェル５の床面１０上に溜まることを抑制する機能を有する。

図３に示すように、水路１５は、その流路幅をドレン水の流れ方向（下部ドライウェル５からドレンサンプ９の内部に向かう方向）の下流側にいくにつれて拡張させる（水路１５の断面積が拡張する）流路拡張部１７を備えている。すなわち、水路１５は、ドレン水の入口側よりも出口側の流路幅が広くなっている。流路拡張部１７の断面積、流路長さ及び拡がり角度は、比較的速い速度で水路１５内に流入した溶融炉心がカバー１１への伝熱及び流路拡張部１７による速度抑制により水路１５内で凝固するように、適切に設定されている。

また、カバー１１の上部の天井部分には２つのポンプ１２が設けられている。これらポンプ１２はカバー１１を貫通して上下方向に延在している。ポンプ１２の上端側は下部ドライウェル５内に位置し、下端側はドレンサンプ９内に貯えられた水１４の中に位置している。ポンプ１２は、ドレンサンプ９に回収されたドレン水を吸込口（不図示）から吸い込み、吐出口（不図示）を介して原子炉格納容器３の外部に放出する機能を有する。さらに、カバー１１の上部の天井部分には、下部ドライウェル５とカバー１１の内部とを連通する連通孔１６が形成されている。連通孔１６は、下部ドライウェル５内への注水が実施された場合に、その水をドレンサンプ９内に導く機能を有する。

（動作）
本実施形態に係るドレンサンプ９における動作について、何らかの原因によって原子炉への注水機能が停止したことにより溶融炉心が原子炉圧力容器２を貫通して下部ドライウェル５の床面１０に落下した万一の場合を想定して説明する。

下部ドライウェル５の床面１０に落下した溶融炉心は床面１０上に拡がり、その一部が水路１５内に流入してカバー１１の内部に向かって流れる。水路１５を流れる溶融炉心は、水路１５の壁部との接触により減速され、その保有熱は壁部を介してカバー１１へ伝熱する。その後、水路１５の流路拡張部１７に差し掛かると、溶融炉心の流れの幅が流路拡張部１７の壁部に沿って広がる。溶融炉心は、流路拡張部１７における流路の急拡大、及び流路拡張部１７の壁部との接触により更に減速されつつ、その保有熱が流路拡張部１７の壁部からカバー１１へ更に伝熱する。そして、溶融炉心は、ドレンサンプ９内に流入する前に流路１５内で凝固する。一方、溶融炉心が下部ドライウェル５の床面１０に落下した場合には、下部ドライウェル５内に注水が実施され、その水が連通孔１６を介してドレンサンプ９内に導かれる。そして、ドレンサンプ９内の水１４の水位が上昇して水路１５の高さまで達した後、水１４はドレンサンプ９内から水路１５に流入し、水路１５内で凝固している溶融炉心を安定状態すなわちドレンサンプ９内に流入することのない状態になるまで冷却する。

（効果）
（１）溶融炉心のドレンサンプへの流入抑制
本実施形態の原子炉格納容器内ドレンサンプ９の水路１５は、流れ方向に向かってその幅が拡張する流路拡張部１７を備えている。そのため、下部ドライウェル５の床面１０に落下した溶融炉心が水路１５内に流入した場合でも、その速度を流路拡張部１７で減速させながら保有する熱をカバー１１へ伝熱させて水路１５内で凝固させることができる。従って、下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心の進行を遅らせて溶融炉心のドレンサンプ９内（カバー１１の内部）への流入を抑制し、溶融炉心を下部ドライウェル５及び水路１５内に留めて冷却水で効率的に冷却することができる。なおかつ、プラントの通常運転時には、水路１５を介して下部ドライウェル５の床面１０に溜まったドレン水をカバー１１の内部に導くことができ、ドレン水の回収機能を阻害することがない。

（２）溶融炉心の再融解の抑制
本実施形態の原子炉格納容器内ドレンサンプ９は、外殻をなすカバー１１の天井部分に連通孔１６を備えている。そのため、下部ドライウェル５の床面１０に落下した溶融炉心が水路１５内に流入した場合でも、下部ドライウェル５に注水された冷却水を連通孔１６を介してドレンサンプ９内に導き、ドレンサンプ９内の水１４の水位を水路１５の高さまで上昇させて水路１５内の溶融炉心を安定な状態まで冷却することができる。そのため、水路１５内で凝固した溶融炉心が崩壊熱等により再融解してドレンサンプ９内に流入することを抑制することができる。

＜第２実施形態＞
（構成）
図４は本実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図、図５は本実施形態に係るドレンサンプの図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。図４及び図５において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態は、ドレンサンプ１９に備えられた水路２５の構成が第１実施形態と異なる。第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

図４に示すように、本実施形態に係るドレンサンプ１９には水路２５が備えられている。水路２５は、下部ドライウェル５の床面１０に沿って延在するようにカバー１１に設けられており、第１実施形態に係る水路１５と同様に流路拡張部２７を有する。流路拡張部２７の流路幅の拡張の態様は第１実施形態と同様でも良いが、本実施形態では、図５に示すように、流路拡張部２７は、その流路幅をドレン水の流れ方向に直交する方向に拡張させている。流路拡張部２７の断面積及び流路長さは、第１実施形態と同様、適切に設定されている。

流路拡張部２７には流路幅方向に離間して並べられた耐熱性を有する直方体形状のブロック１８が複数備えられている。ブロック１８は、例えば、耐熱性レンガ等で形成されている。流路拡張部２７には複数のブロック１８で区画されて形成された複数（本実施形態では６つ）の分岐流路２８が備えられている。分岐流路２８の流路幅は、本実施形態ではドレン水の流れ方向の上流側から下流側までほぼ一定に形成してある。なお、本実施形態では流路拡張部２７に直方体形状のブロック１８を設けた場合を例に挙げて説明するが、ブロック１８は直方体形状に限定されるものではなく、例えば、立方体形状などでもよい。また、分岐流路２８の断面積及び流路長さ、分岐数（分岐流路２８の数）等は、比較的速い速度で水路２５内に流入した溶融炉心がカバー１１やブロック１８への伝熱及び流路拡張部２７による速度抑制により水路２５内で凝固するように、適切に設定されている。

（動作）
本実施形態に係るドレンサンプ１９における動作について、第１実施形態と同様の場合を想定して説明する。

水路２５を流れる溶融炉心は、水路２５の流路拡張部２７に差し掛かると、溶融炉心の流れの幅が流路拡張部２７の壁部に沿って広がる。その後、溶融炉心は、流路拡張部２７に形成された複数の分岐流路２８に分配され、各分岐流路２８を流れる。そして、溶融炉心は、ドレンサンプ１９内に流入する前に水路２５内で凝固する。一方、ドレンサンプ１９内から水路２５に流入した水１４は各分岐流路で凝固している溶融炉心を安定状態すなわちドレンサンプ１９内に流入することのない状態になるまで冷却する。

（効果）
上記構成により、本実施形態でも流路拡張部２７及び連通孔１６を備えているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

本実施形態では、水路２５の流路拡張部２７には流路幅方向に離間して配置されたブロック１８で区画されて形成された複数の分岐流路２８が備えられている。そのため、各分岐流路２８を流れる溶融炉心をブロック１８との衝突及び各分岐流路２８の壁部との接触により更に減速させつつ、その保有熱を各分岐流路２８の壁部からカバー１１へ伝熱させ、各分岐流路２８内で溶融炉心を凝固させることができる。従って、下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心の進行をより遅らせて溶融炉心のドレンサンプ１９内（カバー１１の内部）への流入を更に抑制し、溶融炉心を下部ドライウェル５及び水路２５内に留めて冷却水でより効率的に冷却することができる。

＜第３実施形態＞
（構成）
図６は本実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図、図７は本実施形態に係るドレンサンプの図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。図６及び図７において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態は、ドレンサンプ２９に備えられた水路３５の構成が第１実施形態と異なる。第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

図６に示すように、本実施形態に係るドレンサンプ２９には水路３５が備えられている。水路３５は、下部ドライウェル５の床面１０に沿って延在するようにカバー１１に設けられ、第１実施形態と同様の機能を有している。図７に示すように、水路３５には流路拡張部３７が備えられている。流路拡張部３７の構成は第２実施形態の流路拡張部２７と同様である。流路拡張部３７には第２実施形態のブロック１８と同じように複数のブロック３９が備えられており、各ブロック３９はカバー１１よりも低融点の金属、例えば錫などで構成されている。流路拡張部３７には、これら複数のブロック３９で区画されて形成された複数の分岐流路３８が備えられている。分岐流路３８の構成は第２実施形態の分岐流路２８と同様である。

（動作）
本実施形態に係るドレンサンプ２９における動作について、第１実施形態と同様の場合を想定して説明する。

水路３５を流れる溶融炉心は、水路３５の流路拡張部３７に差し掛かると、溶融炉心の流れの幅が流路拡張部３７の壁部に沿って広がる。その後、溶融炉心は、流路拡張部３７に形成された複数の分岐流路３８に分配され、各分岐流路３８を流れる。そして、溶融炉心は、ドレンサンプ２９内に流入する前に水路３５内で凝固する。一方、ドレンサンプ２９内から水路３５に流入した水１４は各分岐流路で凝固している溶融炉心を安定状態すなわちドレンサンプ２９内に流入することのない状態になるまで冷却する。

（効果）
上記構成により、本実施形態でも流路拡張部３７及び連通孔１６を備えているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。更に、本実施形態でもブロック３９を備えているので、第２実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

本実施形態では、複数のブロック３９がカバー１１よりも低融点の金属で構成されている。そのため、溶融炉心との接触によりブロック３９が融解し、各分岐流路３８の流路幅が拡張する。その結果、各分岐流路３８を流れる溶融炉心の流速がより低下する。更に、ブロック３９の融解に熱が使用されることにより溶融炉心の凝固がより促進される。従って、下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心の進行をより遅らせて溶融炉心のドレンサンプ２９内（カバー１１の内部）への流入を更に抑制し、溶融炉心を下部ドライウェル５及び水路３５内に留めて冷却水でより効率的に冷却することができる。

＜第４実施形態＞
（構成）
図８は本実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図、図９は本実施形態に係るドレンサンプの図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。図８及び図９において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態は、ドレンサンプ３９に備えられた水路４５の構成が第１実施形態と異なる。第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

図８及び図９に示すように、本実施形態に係るドレンサンプ３９には、複数（本実施形態では２つ）の水路４５が備えられている。水路４５は、下部ドライウェル５の床面１０に沿って延在するようにカバー１１に設けられ、床面１０に沿った面（水平又はそれに近い面）に沿って蛇行する蛇行形状に形成されている。本実施形態では、水路４５の流路幅は、下部ドライウェル５の空間に比べて狭く形成されているとともに、前述した各実施形態と異なりドレン水の流れ方向の上流側から下流側までほぼ一定に形成されている。水路４５の断面積や流路長さ等は、比較的速い速度で水路４５内に流入した溶融炉心がカバー１１への伝熱等により、水路４５内で凝固するように、適切に設定されている。なお、本実施形態では２つの水路４５が備えられている場合を例に挙げて説明するが、水路４５の数量は限定されず、例えば、３つ以上又は１つの水路４５が備えられてもよい。

（動作）
本実施形態に係るドレンサンプ３９における動作について、第１実施形態と同様の場合を想定して説明する。

下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心は、各水路４５に分配されて流入し、ドレンサンプ３９に流入することなく水路４５内で凝固する。一方、ドレンサンプ３９内から水路４５に流入した水１４は各分岐流路で凝固している溶融炉心を安定状態すなわちドレンサンプ３９内に流入することのない状態になるまで冷却する。

（効果）
本実施形態では、水路４５が蛇行形状に形成されている。そのため、水路４５を流れる溶融炉心を流路の蛇行による流れ方向の転向及び水路４５の壁部との接触により減速されつつ、その保有熱を水路４５の壁部からカバー１１へ伝熱させ、水路４５内で凝固させることができる。従って、下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心の進行を遅らせて溶融炉心のドレンサンプ３９内（カバー１１の内部）への流入を抑制し、溶融炉心を下部ドライウェル５及び水路４５内に留めて冷却水で効率的に冷却することができる。なおかつ、プラントの通常運転時には、水路４５を介して下部ドライウェル５の床面１０に溜まったドレン水をカバー１１の内部に導くことができ、ドレン水の回収機能を阻害することがない。

＜第５実施形態＞
（構成）
図１０は本実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。図１０において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態は、ドレンサンプ４９に備えられた水路５５の構成が第１実施形態と異なる。第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

図１０に示すように、本実施形態に係るドレンサンプ４９には水路５５が備えられている。水路５５は、下部ドライウェル５の床面１０に沿って延在するように設けられた入口部５６と、入口部５６から下方に延在する立下部５７と、立下部５７とドレンサンプ４９内とを接続する出口部５９とを備えている。水路５５の各部の断面積や長さ等は、プラント通常運転時に発生するドレン水をドレンサンプ４９内に導くことができ、かつ、比較的速い速度で水路５５内に流入した溶融炉心が、壁面との摩擦による減速及びカバー１１への伝熱などにより水路５５内で凝固するように、適切に設定されている。

出口部５９には、下に凸のＵ字状に形成され、水路５５を流れる流れに干渉する機能を有するトラップ（干渉部材）５８が備えられている。トラップ５８の上流側の端部は立下部５７に接続している。出口部５９の下流側の端部（ドレンサンプ４９内に開口する開口部）はトラップ５８の底部より高い位置に設けられており、出口部５９の下流側の端部とトラップ５８の底部との間には段差が形成されている。この段差の高さは、プラント通常運転時に発生するドレン水をドレンサンプ４９内に導くことができ、かつ、流入した溶融炉心がドレンサンプ４９内に流入することがないように適切に設定されている。出口部５９は、カバー１１内の水１４の最低水位よりも下方に設けられている。そのため、トラップ５８内には、常時、水が溜まっている。なお、本実施形態における「最低水位」とは、ポンプ１２が停止状態にあるときのカバー１１内の水１４の水位、具体的には、ポンプ１２で可能な限り汲み上げた場合のカバー１１内の水１４の水位のことを言う。

（動作）
本実施形態に係るドレンサンプ４９における動作について、第１実施形態と同様の場合を想定して説明する。

下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心は、水路５５の入口部５６に流入して下部ドライウェル５の床面１０に沿った方向に流れ、立下部５７を下る。その後、溶融炉心は出口部５９に備えられたトラップ５８内に溜まった水に入る。その後、トラップ５８内の溶融炉心は、ドレンサンプ４９内に流入することなくトラップ５８内で冷却されて凝固する。

（効果）
本実施形態においては、水路５５の出口部５９には下に凸のＵ字状に形成され、水路５５を流れる流れに干渉する機能を有するトラップ５８が備えられ、トラップ５８はカバー１１内の水１４の最低水位よりも下方に設けられている。そのため、入口部５６及び立下部５７を流れる溶融炉心を入口部５６及び立下部５７の壁部との接触により減速させつつ、保有熱をカバー１１へ伝熱させることができる。更に、トラップ５８内を流れる溶融炉心を水の抵抗や冷却による粘性の上昇等によって減速させるとともに、出口部５９の下流側の端部とトラップ５８の底部との間に形成された段差によってトラップ５８の底部に止めることができる。従って、下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心の進行を遅らせて溶融炉心のドレンサンプ４９内（カバー１１の内部）への流入を抑制し、溶融炉心をトラップ５８内に溜まった水で効率的に冷却することができる。なおかつ、プラントの通常運転時には、水路５５を介して下部ドライウェル５の床面１０に溜まったドレン水をカバー１１の内部に導くことができ、ドレン水の回収機能を阻害することがない。

＜第６実施形態＞
（構成）
図１１は本実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図である。図１１において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態は、ドレンサンプ５９に備えられた水路６５の構成が第１実施形態と異なる。第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

図１１に示すように、本実施形態に係るドレンサンプ５９には水路６５が備えられている。水路６５は、下部ドライウェル５の床面１０に対して傾斜して下方に延在している。水路６５の入口は下部ドライウェル５内に連通し、出口はドレンサンプ５９内に連通している。

水路６５には、水路６５を流れる流れに干渉する機能を有したフィルター（干渉部材）６７が設けられている。フィルター６７は、多数の耐熱性の粒子の集合体である。フィルター６７は、水路６５の流路幅と同じ幅を有しており、水路６５に臨むように設けられている。

（動作）
本実施形態に係るドレンサンプ５９における動作について、第１実施形態と同様の場合を想定して説明する。

下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心は、水路６５に流入し、水路６５に沿って下部ドライウェル５の床面１０に対して斜め下方向に流れる。その後、溶融炉心はフィルター６７に流入し、フィルター６７内で凝固する。一方、ドレンサンプ５９内から水路６５に流入した水１４はフィルター６７内で凝固している溶融炉心を安定状態すなわちドレンサンプ５９内に流入することのない状態になるまで冷却する。

（効果）
本実施形態においては、水路６５に多数の耐熱性の粒子が集合して形成されたフィルター６７が備えられている。そのため、水路６５を流れる溶融炉心を水路６５の壁部との接触により減速させつつ、保有熱を水路６５の壁部からカバー１１へ伝熱させることができる。更に、フィルター６７は耐熱性の粒子で形成されており溶融炉心との接触によって融解することがないため、フィルター６７内を流れる溶融炉心をフィルター６７との干渉による圧力損失によって減速させつつ、保有熱をカバー１１及びフィルター６７を形成する多数の粒子へ伝熱させることができる。従って、下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心の進行をより遅らせて溶融炉心のドレンサンプ５９内（カバー１１の内部）への流入を更に抑制し、溶融炉心を下部ドライウェル５及び水路６５内に留めて冷却水で効率的に冷却することができる。なおかつ、プラントの通常運転時には、水路６５を介して下部ドライウェル５の床面１０に溜まったドレン水をカバー１１の内部に導くことができ、ドレン水の回収機能を阻害することがない。

＜第７実施形態＞
（構成）
図１２は本実施形態に係るドレンサンプの構成を示す断面図、図１３は本実施形態に係るドレンサンプの図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図である。図１２及び図１３において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態は、ドレンサンプ６９に備えられた水路７５の構成が第１実施形態と異なる。第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

図１３に示すように、本実施形態に係るドレンサンプ６９には複数（本実施形態では２つ）の水路７５が備えられている。水路７５は、下部ドライウェル５の床面１０に沿って延在するように設けられている。図１２及び図１３に示すように、各水路７５の上方には、水路７５を流れる流れに干渉する機能を有した複数（本実施形態では２つ）の干渉部材７７が備えられている。干渉部材７７は、水路７５の周囲を被覆する金属板７８と、金属板７８の上部に形成された空間７９と、空間７９に封入された耐熱性の粒子状物質８０とを備えている。金属板７８は、カバー１１よりも低融点の金属、例えば錫等をライニングして設けられており、溶融炉心と接触すると融解する。空間７９は、例えば、囲い板等で囲われるようにカバー１１内に形成されている。粒子状物質８０には高融点の粒子、例えば、炭化珪素等を用いることができる。粒子状物質８０の表面は、ドレン水を通過させることができる範囲内で、粗さを有していることが好ましい。なお、本実施形態では２つの水路７５及び干渉部材７７が備えられている場合を例に挙げて説明するが、水路７５及び干渉部材７７の数量は限定されない。干渉部材７７は各水路７５に対応して備えられていればよく、例えば、３つ以上又は１つの水路７５及び干渉部材７７が備えられてもよい。

（動作）
本実施形態に係るドレンサンプ６９における動作について、第１実施形態と同様の場合を想定して説明する。

下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心は、水路７５を流れる際に、水路７５を被覆する金属板７８と接触する。金属板７８は低融点の金属で形成されているため、溶融炉心との接触により融解する。金属板７８が融解すると、金属板７８の上部に形成された空間７９に封入された粒子状物質８０が落下し、水路７５が閉塞する。その後、溶融炉心はドレンサンプ６９に流入することなく水路７５内で凝固する。

（効果）
本実施形態においては、水路７５の上方に水路７５を流れる流れに干渉する機能を有した複数の干渉部材７７が備えられ、干渉部材７７には耐熱性の粒子状物質８０が備えられている。そのため、水路７５を流れる溶融炉心を水路７５の壁部との接触により減速させつつ、保有熱を水路７５の壁部からカバー１１へ伝熱させることができる。更に、金属板７８の融解に熱が使用されるため、溶融炉心の凝固を促進させることができる。更に、水路７５を流れる溶融炉心を粒子状物質８０との干渉による圧力損失によって減速させつつ、保有熱を粒子状物質８０及びカバー１１へ伝熱させることができる。従って、下部ドライウェル５の床面１０に拡がった溶融炉心の進行をより遅らせて溶融炉心のドレンサンプ６９内（カバー１１の内部）への流入を更に抑制し、溶融炉心を下部ドライウェル５及び水路７５内に留め、ドレンサンプ６９から流入し、落下した粒子状物質８０を通過した冷却水等で効率的に冷却することができる。

＜その他＞
本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除及び置換をすることも可能である。

各実施形態において、カバー１１の上部の天井部分に２つのポンプ１２を設けた場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の本質的効果は、下部ドライウェルの床面に拡がった溶融炉心の進行を遅らせて溶融炉心の流入を抑制し、溶融炉心を下部ドライウェルに留めて冷却水で効率的に冷却できる原子炉格納容器内ドレンサンプを提供することであり、この本質的効果を得る限りにおいてはポンプ１２の数量は２つに限定されるものではない。例えば、３つ以上又は１つのポンプを備えていてもよい。

また、各実施形態において、本発明を改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）の原子炉格納容器に適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の原子炉格納容器を含め、ドレンサンプを備える原子炉格納容器の全てに適用可能である。

２ 原子炉圧力容器
５ 下部ドライウェル
９ ドレンサンプ（原子炉格納容器内ドレンサンプ）
１０ 床面
１１ カバー
１５ 水路
１７ 流路拡張部

Claims (5)

1. 原子炉圧力容器の下方にある下部ドライウェルの床面の一部を掘り下げて形成した原子炉格納容器内ドレンサンプにおいて、
   外殻を画定する容器状のカバーと、
   前記カバーに形成され、前記下部ドライウェルから前記カバーの内部へドレン水を導く水路とを備え、
   前記水路は、前記下部ドライウェルの床面に沿って延在するとともに流路拡張部を備えていて、前記ドレン水の入口側よりも出口側の流路幅が広くなっており、
   前記流路拡張部内に流路幅方向に並べられた複数のブロックを備え、
   前記複数のブロックで区画されて分岐した流路が前記流路拡張部に形成されており、
   前記複数のブロックが前記カバーよりも低融点の金属で形成されていることを特徴とする原子炉格納容器内ドレンサンプ。
2. 請求項１に記載の原子炉格納容器内ドレンサンプにおいて、
   前記カバーの上部の天井部分に形成され、前記下部ドライウェルと前記カバーの内部とを連通する連通孔を備えていることを特徴とする原子炉格納容器内ドレンサンプ。
3. 原子炉圧力容器の下方にある下部ドライウェルの床面の一部を掘り下げて形成した原子炉格納容器内ドレンサンプにおいて、
   外殻を画定する容器状のカバーと、
   前記カバーに形成され、前記下部ドライウェルから前記カバーの内部へドレン水を導く水路と、を備え、
   前記水路の一部は、下に凸のＵ字形状で構成され、
   前記水路の下流側開口部及びＵ字形状部は、前記カバー内の水の最低水位よりも下方に設けられており、
   前記Ｕ字形状部には常時水が溜まっていることを特徴とする原子炉格納容器内ドレンサンプ。
4. 原子炉圧力容器の下方にある下部ドライウェルの床面の一部を掘り下げて形成した原子炉格納容器内ドレンサンプにおいて、
   外殻を画定する容器状のカバーと、
   前記カバーに形成され、前記下部ドライウェルから前記カバーの内部へドレン水を導く水路と、
   前記水路の周囲を被覆した、前記カバーよりも低融点の金属板と、前記金属板の上部に形成された空間に封入された耐熱性の粒子状物質とを備え、
   前記水路は、前記下部ドライウェルの床面に沿って延在するように設けられ、
   前記金属板は前記水路の上方に設けられていることを特徴とする原子炉格納容器内ドレンサンプ。
5. 請求項４に記載の原子炉格納容器内ドレンサンプにおいて、
   前記カバーは、床面から上方に突出した天井部分を有し、
   前記金属板及び前記粒子状物質は、前記カバーの前記天井部分を除く部分に設けられていることを特徴とする原子炉格納容器内ドレンサンプ。

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