JP6422206B2

JP6422206B2 - 原子炉建屋

Info

Publication number: JP6422206B2
Application number: JP2013150240A
Authority: JP
Inventors: 直美松本; 靜平子
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: JP2015021848A

Description

本発明は、原子力発電所において安全機能を備えた原子炉建屋に関する。

一般的に安全機能を備えた原子炉建屋は、航空機などの外部飛来物が衝突する脅威に対して、原子炉を停止可能な安全機能が防護される必要がある。そのため、飛来物の落下を確率的に考慮する必要のないサイト（敷地，用地）を選定すること等によりこれまで対応していた。

しかしながら、万が一の場合を想定して航空機などの外部飛来物の衝突に対して、原子炉建屋の炉心の冷却維持あるいは格納容器無損傷状態、使用済燃料の冷却維持あるいは使用済燃料プール（SFP）の健全性維持のより一層の改善をすることが望ましい。

一般的に、原子炉建屋の外壁を厚さ1.5ｍ以上の鉄筋コンクリート構造にすることで、建屋内に設置されている安全の系統や機器を外部飛来物の衝突から防護している。

しかしながら、厚いコンクリートの外壁は，建屋上部の重量が重くなり、建屋にとって地震時の安定性を確保する観点から非常に不利な構造となる。
上記の点を考慮したものとして特開２００７−２９７８５４号公報（特許文献１）がある。特許文献１は、原子炉建屋の屋根を鋼板コンクリート又は鉄筋コンクリートで形成し、建屋屋根と建屋本体壁との間に積層ゴム及び粘性流動抵抗力を用いた制振ダンパを設けるものである。

また、特開２０１１−２５２８００号公報（特許文献２）では、原子炉建屋を構成する建屋構造物と屋根構造物とを分離し、それぞれの構造物の基礎構造部を相互に独立した構造としている。

特開２００７−２９７８５４号公報特開２０１１−２５２８００号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２のいずれにおいても、原子炉建屋本体内の運転床（オペレーティングフロア）に存在する開口については考慮されておらず改善の余地がある。すなわち、運転床には使用済燃料プールの開口が設けられているため、万が一、航空機等の外部飛来物が衝突した場合、損壊した外壁等の落下物が上記開口を介して使用済燃料プールへ侵入することも考えられる。

本発明は、航空機等の外部飛来物が建屋に衝突した場合であっても、使用済み燃料プールへの落下物の防止を図り、使用済燃料プールの健全性を維持することが可能な原子炉建屋を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る原子炉建屋は、運転床の下部に安全系の機器を収納する原子炉建屋に、上記運転床に上部開口を有する使用済燃料の仮置きプールと、上記上部開口を覆う形状をなし、上記上部開口を遮蔽するよう着脱可能に設けられた開口部遮蔽用構造体と、前記運転床の下部であって、原子炉建屋の下部に設けられた使用済燃料プールと、前記使用済燃料の仮置きプールと上記使用済燃料プールとを接続し、前記使用済燃料の仮置きプール内の使用済燃料を前記使用済燃料プールへ移送する使用済燃料移送装置と、原子炉建屋の外壁に設けられ、前記運転床の上部と下部とを繋ぎ、機器の搬送を可能とするシャフトと、を備え、原子炉建屋の外壁に設けられ、前記運転床の上部と下部とを繋ぎ、機器の搬送を可能とするシャフトと、を備え、前記使用済燃料プールは、鉛直方向投影面内において前記使用済燃料の仮置きプールと重なることなく配され、前記使用済燃料プールの上部が壁厚１.５ｍ以上の鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製のアーチ型形状を有する屋根構造体で覆われていることを特徴とする。
また、本発明に係る原子炉建屋は、運転床の下部に安全系の機器を収納する原子炉建屋に、上記運転床に上部開口を有する使用済燃料の仮置きプールと、上記上部開口を覆う形状をなし、上記上部開口を遮蔽するよう着脱可能に設けられた開口部遮蔽用構造体と、前記運転床の下部であって、原子炉建屋の下部に設けられた使用済燃料プールと、前記使用済燃料の仮置きプールと前記使用済燃料プールとを接続し、前記使用済燃料の仮置きプール内の使用済燃料を前記使用済燃料プールへ移送する使用済燃料移送装置と、前記運転床に開口を有し、上記運転床及び運転床下部を繋ぎ、機器の搬送を可能とする通路と、上記通路の開口を覆う形状をなし、上記通路の開口を遮蔽するよう着脱可能に設けられた第２の開口部遮蔽用構造体と、を備え、前記使用済燃料プールは、鉛直方向投影面内において前記使用済燃料の仮置きプールと重なることなく配され、前記使用済燃料プールの上部が壁厚１.５ｍ以上の鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製のアーチ型形状を有する屋根構造体で覆われていることを特徴とする。

上記開口部遮蔽用構造体は、例えば、鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製の構造体として形成される。

本発明によれば、原子炉建屋の屋根構造体が従来の鉄骨構造であっても、航空機等の外部飛来物の衝突から使用済燃料プールの健全性を確保でき、原子炉建屋の耐震性の維持も可能となる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例に係る原子炉建屋の運転床における平面図である。図１の原子炉建屋のＡ−Ａ断面図である。図１の原子炉建屋のＢ−Ｂ断面図である。本発明の実施例に係る原子炉建屋の運転床における平面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例に係る原子炉建屋の運転床における平面図である。原子炉建屋１の運転床２には、使用済燃料の仮置きプール４の開口、原子炉格納容器上部を挟みその反対側に作業空間９が設けられている。作業空間９は、使用済燃料の抜き取り時において、一時的に原子炉格納容器の蓋体を仮置きする空間であり、その底部の床は堅牢な構造となっている。また、図１において、原子炉建屋１の右側外壁には、運転床２の下部より各種機器等を運転床２へ搬送可能とするシャフト７を設けている。

図２は、図１の原子炉建屋のＡ−Ａ断面図である。図２に示すように、本実施例においては、運転床２を境として、運転床２の上部と、例えば原子炉の停止又は冷却装置等の安全系の機器および系統を収納している運転床２の下部を分離した構造としている。シャフト７は、原炉建屋１の外壁であって、運転床２の上部と運転床２の下部にわたり取り付けられている。シャフト７内には図示しないホイストチェーンブロックが設置され、運転床２の下部より運転床２又は運転床２の上部へ各種機器の搬出入を可能としている。また、シャフト７の外壁は、原子炉建屋１の外壁の壁厚よりも薄いものの、例えば、鉄筋コンクリート又は鋼板コンクトート製で形成されている。

図３は、図１の原子炉建屋のＢ−Ｂ断面図である。運転床２の下部には原子炉圧力容器、原子炉格納容器が設置され、これらの周囲に原子炉の停止又は冷却等の安全系の機器及び系統が収納されている。また、作業空間９の下部には、図示しない原子炉建屋１に隣接するタービン建屋に蒸気を送出するための主蒸気配管トンネル室１０を有する。
原子炉建屋１は、運転床２に上部開口を有する使用済燃料の仮置きプール４、原子炉建屋１の下部に設置された使用済燃料プール３、使用済燃料の仮置きプール４と使用済燃料プール３とを接続する使用済燃料移送装置６を有している。ここで、使用済燃料移送装置６は、内部に図示しないエレベータ機構を備えており、使用済燃料の仮置きプール４と使用済燃料プール３が水で満たされた状態で使用済燃料を使用済燃料プール３へ移送する。移送された使用済燃料は、使用済燃料プール３の上部に設けた第２の天井クレーン１２により使用済燃料プール３内で整列される。使用済燃料プール３の上部空間は、比較的堅牢な壁厚１.５ｍ以上の鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製のアーチ型形状を有する屋根構造体で覆われており、万が一、航空機などの外部飛来物が衝突した場合であってもその衝撃に耐え得る構造としている。これにより、使用済燃料の冷却維持あるいは使用済燃料プール３の健全性が維持される。

また、使用済燃料の仮置きプール４の運転床２への上部開口は、開口部遮蔽用構造体５で覆われている。開口部遮蔽用構造体５は、例えば、鉄筋コンクリート又は鋼板コンクリート製の構造体であり、本実施例においては複数本の構造体（蓋体）の集合からなっている。図３は、使用済燃料の抜き取り作業を行っていない状態を示しており、使用済燃料の仮置きプール４の開口は開口部遮蔽用構造体５により完全に覆われた状態となっている。このような構成とすることにより、万が一、航空機などの外部飛来物が原子炉建屋１の屋根構造体に衝突し、外部飛来物の構造物または屋根構造体の破損物が使用済燃料の仮置きプール４に落下した場合であっても、開口部遮蔽用構造体５により落下物の侵入を防ぐことができる。これにより、使用済燃料の損傷を回避できる。なお、本実施例では、開口部遮蔽用構造体５を鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製としたが、これらに限られるものではなく、落下物の侵入を防止可能な強度を有するものであれば他の構造体であっても良い。また、本実施例では、複数本の構造体から開口部遮蔽用構造体５を構成するとしたが、開口部からの着脱が可能な重量であれば１枚の構造体としても良い。

原子炉格納容器から使用済燃料を抜き取る作業を行う場合においては、運転床２の上部に設けられた第１の天井クレーン１１により開口部遮蔽用構造体５を吊上げ、使用済燃料の仮置きプール４の開口部から離脱させる。その後、取り外した開口部遮蔽用構造体５を、例えば、図１に示される使用済燃料の仮置きプール４の開口と原子炉建屋１の側壁（図１における下方の側壁）との間の領域に一時的に積み上げることにより、使用済燃料の抜き取り作業が可能となる。

本実施例によれば、運転床２に設けられた使用済燃料の仮置きプール４の開口を開口部遮蔽用構造体５により覆う構成とすることで、原子炉建屋１の上部を一般的な原子炉建屋の構造から変更することを不要とし、地震応答値を小さい鉄筋構造を維持できる。すなわち、耐震性を維持することが可能となる。

また、本実施例によれば、使用済燃料の抜き取り作業時以外は、使用済燃料の仮置きプール４の開口は開口部遮蔽用構造体５で覆われているため、仮に、使用済燃料の仮置きプール４に使用済燃料が格納されている場合であっても、冷却の維持及び健全性を確保することが可能となる。

本実施例においては、使用済燃料の仮置きプール４を運転床２の直下に配置し、使用済燃料プール３を原子炉建屋１の下部に配置する構成としたが、これに限られず、使用済燃料の仮置きプール４に代えて使用済燃料プール３を運転床２の直下に配置する構成とても良い。この場合においても、万が一航空機などの外部飛来物が原子炉建屋１の屋根構造体に衝突し、外部飛来物の構造物または屋根構造体の破損物が使用済燃料プール３へ落下した場合であっても、上記と同様に、使用済燃料プール３への侵入を防止できる。

図４は、本発明の実施例に係る原子炉建屋の運転床における平面図である。実施例１と同一の構成要素には同一の符号を付している。実施例１では、原子炉建屋１の外壁に各種機器の搬出入を可能とするシャフト７を設けたが、本実施例では運転床２と運転床２の下部とを繋ぎ、各種機器の搬出入を可能とする通路８を運転床２に有する点が異なる。

本実施例では、通路８の開口部を覆い着脱可能なハッチカバーを設けている。このハッチカバーは、例えば、鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製で形成される。これにより、通路８を介して運転床２の下部より各種機器の搬出入を行う場合のみハッチカバーが開けられ、搬出入を要しない状態ではハッチカバーは閉じられている。このような構成とすることで、万が一航空機などの外部飛来物が原子炉建屋１の屋根構造体に衝突し、外部飛来物の構造物または屋根構造体の破損物が運転床２に落下した場合であっても、通路８を介して運転床２の下部へ上記落下物が侵入することを防止できる。すなわち、運転床２と運転床２の下部が分離されるため、炉心の冷却維持あるいは格納容器無損傷状態の維持が可能となる。なお、ハッチカバーを実施例１と同様に開口部遮蔽用構造体５としても良い。

本実施例によれば、航空機等の外部飛来物が原子炉建屋の屋根構造体に衝突した場合であっても、外部飛来物の航空燃料が運転床２の下部へ拡散することを防止し、炉心の冷却維持あるいは原子炉格納容器の無損傷状態を維持できる。

また、本実施例においても、原子炉建屋１の上部を一般的な原子炉建屋の構造から変更することを不要とし、地震応答値を小さい鉄筋構造を維持できる。

また、使用済燃料の冷却維持あるいは使用済燃料プールの健全性の維持についても、実施例１と同様に可能となる。

なお、本発明は上記した実施例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、上記した実施例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。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１原子炉建屋
２運転床
３使用済燃料プール
４使用済燃料の仮置きプール
５開口部遮蔽用構造体
６使用済燃料移送装置
７シャフト
８通路
９作業空間
１０主蒸気配管トンネル室
１１第１の天井クレーン
１２第２の天井クレーン
１３使用済燃料プール上部屋根構造体

Claims

運転床の下部に安全系の機器を収納する原子炉建屋であって、
前記運転床に上部開口を有する使用済燃料の仮置きプールと、
前記上部開口を覆う形状をなし、前記上部開口を遮蔽するよう着脱可能に設けられた開口部遮蔽用構造体と、
前記運転床の下部であって、原子炉建屋の下部に設けられた使用済燃料プールと、
前記使用済燃料の仮置きプールと前記使用済燃料プールとを接続し、前記使用済燃料の仮置きプール内の使用済燃料を前記使用済燃料プールへ移送する使用済燃料移送装置と、
原子炉建屋の外壁に設けられ、前記運転床の上部と下部とを繋ぎ、機器の搬送を可能とするシャフトと、を備え、
前記使用済燃料プールは、鉛直方向投影面内において前記使用済燃料の仮置きプールと重なることなく配され、前記使用済燃料プールの上部が壁厚１.５ｍ以上の鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製のアーチ型形状を有する屋根構造体で覆われていることを特徴とする原子炉建屋。
請求項１に記載の原子炉建屋であって、
前記開口部遮蔽用構造体は、鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製であって、複数の構造体により構成されることを特徴とする原子炉建屋。
運転床の下部に安全系の機器を収納する原子炉建屋であって、
前記運転床に上部開口を有する使用済燃料の仮置きプールと、
前記上部開口を覆う形状をなし、前記上部開口を遮蔽するよう着脱可能に設けられた開口部遮蔽用構造体と、
前記運転床の下部であって、原子炉建屋の下部に設けられた使用済燃料プールと、
前記使用済燃料の仮置きプールと前記使用済燃料プールとを接続し、前記使用済燃料の仮置きプール内の使用済燃料を前記使用済燃料プールへ移送する使用済燃料移送装置と、
前記運転床に開口を有し、前記運転床及び運転床下部を繋ぎ、機器の搬送を可能とする通路と、
前記通路の開口を覆う形状をなし、前記通路の開口を遮蔽するよう着脱可能に設けられた第２の開口部遮蔽用構造体と、を備え、
前記使用済燃料プールは、鉛直方向投影面内において前記使用済燃料の仮置きプールと重なることなく配され、前記使用済燃料プールの上部が壁厚１.５ｍ以上の鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製のアーチ型形状を有する屋根構造体で覆われていることを特徴とする原子炉建屋。
請求項３に記載の原子炉建屋であって、
前記開口部遮蔽用構造体は、鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製であって、複数の構造体により構成されることを特徴とする原子炉建屋。
請求項４に記載の原子炉建屋であって、
前記第２の開口部遮蔽用構造体は、鉄筋コンクリート製又は鋼板コンクリート製であって、複数の構造体により構成されることを特徴とする原子炉建屋。