JP6590770B2

JP6590770B2 - コアキャッチャ

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Publication number: JP6590770B2
Application number: JP2016151782A
Authority: JP
Inventors: 隆久松崎
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2036-08-02
Also published as: JP2018021778A

Description

本発明は、原子炉格納容器内に設置されるコアキャッチャに関する。

原子力発電プラントに備えられた原子炉格納容器の機能の一つに、原子炉圧力容器内に配置された炉心が万一溶融するような事態が発生し、放射性物質が原子炉圧力容器外に放出されても、放射性物質を原子炉格納容器内に閉じ込めて原子力発電プラントの敷地周辺への漏出を防ぐことがある。

上述の原子力発電プラントでは、極めて低い確率であるが、何らかの要因により炉心の冷却が不十分となり、炉心が崩壊熱により溶融し高温の炉心溶融物が原子炉圧力容器から原子炉格納容器の床面へ落下する可能性がある。炉心溶融物が床面へ落下した場合でも、その後、適切に冷却水が注水され炉心溶融物が冠水すれば、冷却水により炉心溶融物は上面側から冷却され固化するが、更なる安全性向上のため、炉心溶融物の床面への落下に対策を講じておく必要がある。

そこで、原子炉圧力容器から落下する炉心溶融物を受け止めるコアキャッチャを床面に設置する方法が提唱されている。このようなコアキャッチャの一つに、内部に備えた冷却水配管に冷却水を流して、受け止めた炉心溶融物を下面側から冷却する下面冷却型コアキャッチャがある（例えば、特許文献１，２）。

特開２０１１−１２８１４２号公報特開２０１２−２５１８９４号公報

特許文献１では、原子炉格納容器の床面に沿って延在する分配器管路に接続し、前出の床面に対して上方に傾斜する冷却水配管（傾斜管）を炉心溶融物を受け止める面（受面）の下方に複数設け、各傾斜管の端部に原子炉格納容器の側壁に沿って上方に延在する冷却水配管（鉛直管）を接続し、炉心溶融物を下面及び側面側から冷却する。しかしながら、特許文献１のように傾斜管を原子炉格納容器の側壁に向かって櫛歯状に配置する場合、原子炉格納容器の床面は上方から見て円形であるから、傾斜管は分配器管路の延在方向の中心近くで長く、分配器管路の延在方向において前出の中心から遠くなるに従い短くなり、隣り合うもの同士の長さの差が大きくなる。傾斜管が短い領域ほど傾斜管に接続する鉛直管同士の間隔は大きくなるため、短い傾斜管に接続する鉛直管には隣接する鉛直管に外接しないものがある。外接しない鉛直管の間の領域は、鉛直管に対向する領域に比べて除熱量が低くなるため、炉心溶融物を適切に冷却することができない。

特許文献２では、複数の傾斜管の端部を原子炉格納容器の側壁に沿って周方向に延在する流路（中間流路）に接続し、この中間流路に鉛直管を周方向に隙間なく接続している。しかしながら、特許文献２では、以下のような課題がある。

一般的に、冷却水配管への冷却水の供給機能は如何なる状況でも有効に機能する必要があるため、ポンプ等の動的な駆動源を利用せず、冷却水配管内で崩壊熱による気泡が発生することにより生じる冷却水配管の内外の水頭差を利用し実行している。この方法では、冷却水配管内の気泡量が増加するほど水頭差が大きくなり、冷却水配管に供給される冷却水流量が増加する。

原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物は受面上に凡そ均一に拡がるため、炉心溶融物から傾斜管への伝熱量は傾斜管の長さに比例する。つまり、傾斜管が長いほど炉心溶融物からの伝熱量は増加し、傾斜管内で発生する気泡量も増加する。傾斜管と鉛直管が一対一で接続する構成では、傾斜管内で発生する気泡量が増加すると、その分、鉛直管内の気泡量も増加するため、長い傾斜管に供給される冷却水流量も増加する。

これに対し、特許文献２では、傾斜管を流れる冷却水を一旦全て中間流路で合流させてから鉛直管に供給する構造であるため、鉛直管に流入する気泡量が全ての鉛直管で均一化されることで鉛直管内の気泡量の増加分も減少し、その分、長い傾斜管に供給される冷却水流量が減少し、適切な冷却水流量を供給できない。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、冷却水配管に供給される冷却水流量を最適化し、炉心溶融物を適切に冷却することができるコアキャッチャを提供することを目的とする。

原子炉格納容器の床面に設置するコアキャッチャにおいて、上面が円状の皿型に形成された、炉心溶融物を受け止めるための保持層と、前記保持層の下部に前記保持層の中央を挟んで一方側から他方側まで前記保持層を跨ぐように配管したヘッダ管と、前記ヘッダ管の延在方向に並べて前記保持層の下部に配置され、前記ヘッダ管から分岐して前記保持層の外周部まで延びる複数の傾斜管と、対応する傾斜管にそれぞれ接続し、前記保持層の外周部に沿って上方に延在する複数の鉛直管とを備え、前記複数の鉛直管は、異なる傾斜管に接続されたもの同士は直接つながることなく独立しており、最も長い傾斜管である最長傾斜管に接続した鉛直管に対して、最も短い傾斜管である最短傾斜管に接続した鉛直管の流路面積を大きくしたことを特徴とする。

本発明によれば、冷却水配管に供給される冷却水流量を最適化し、炉心溶融物を適切に冷却することができるコアキャッチャを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るコアキャッチャを適用する原子炉設備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実施形態に係るコアキャッチャの上面図である。本発明の第１実施形態に係るコアキャッチャが備える冷却水配管の部分斜視図である。本発明の第２実施形態に係るコアキャッチャの上面図である。本発明の第２実施形態に係るコアキャッチャが備える冷却水配管の部分斜視図である。本発明の第３実施形態に係るコアキャッチャが備える冷却水配管の部分斜視図である。本発明の第４実施形態に係る本実施形態に係るコアキャッチャが備える冷却水配管の部分斜視図である。

＜第１実施形態＞
（構成）
１．原子炉設備
図１は、本実施形態に係るコアキャッチャを適用する原子炉設備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）を例示している。以下、本実施形態に係るコアキャッチャをＡＢＷＲに適用した場合を説明するが、本実施形態に係るコアキャッチャは他の型式の原子炉（例えば、沸騰水型原子炉や加圧水型原子炉）に対しても適用可能である。

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２には、原子炉圧力容器１が格納されている。原子炉圧力容器１内には原子炉の燃料を保有する炉心（不図示）が収容されている。原子炉格納容器２の外周側には、原子炉格納容器２を取り囲むように原子炉建屋３が設けられている。

原子炉格納容器２は、気密性を有するように円筒状に形成されている。原子炉格納容器２の内部には、上部ドライウェル４Ａ、下部ドライウェル４Ｂ、サプレッションチャンバ５等が設けられている。

上部ドライウェル４Ａは、原子炉圧力容器１の側面を取り囲むように設けられている。本実施形態では、上部ドライウェル４Ａに冷却水を貯留した重力落下式炉心冷却系プール（冷却水供給源）２４が設けられている。下部ドライウェル４Ｂは、原子炉圧力容器１の下方に設けられ、原子炉圧力容器１内の炉心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。サプレッションチャンバ５は、上部ドライウェル４Ａの下方に、下部ドライウェル４Ｂを取り囲むように設けられている。サプレッションチャンバ５内には、サプレッションプール６が形成されている。サプレッションプール６は、例えば、原子炉圧力容器１からの水蒸気を凝縮する機能を有する。上部ドライウェル４Ａと下部ドライウェル４Ｂ及びサプレッションチャンバ５とは、鉄筋コンクリート製のダイヤフラム・フロア１８により区画されている。また、下部ドライウェル４Ｂとサプレッションチャンバ５とは、原子炉格納容器２の底部に形成された床面７から上方向に立設するドライウェル壁面（側壁面）１９により区画されている。ドライウェル壁面１９は、ダイヤフラム・フロア１８の端部に接合され、原子炉圧力容器１を支持している。上部ドライウェル４Ａ、下部ドライウェル４Ｂ及びサプレッションチャンバ５は、ベント管２０によって相互に連通されている。原子炉圧力容器１や配管類の一部が損傷し、原子炉格納容器２内に蒸気が放出された場合、上部ドライウェル４Ａ及び下部ドライウェル４Ｂ内に放出された蒸気は、ベント管２０を通ってサプレッションプール６に導かれて凝縮され、原子炉格納容器２内の圧力上昇が抑制される。原子炉格納容器２の床面７上には、コアキャッチャ８が設置されている。

２．コアキャッチャ
コアキャッチャ８は、下部ドライウェル４Ｂを挟んで原子炉圧力容器１の底面と対向するように原子炉圧力容器１の下方に設けられている。コアキャッチャ８は、保持層（犠牲層）１６及び冷却水配管２１を備えている。

保持層１６は、原子炉圧力容器１から床面７に向かって落下する炉心溶融物１２を受け止めて保持し、冷却する機能を有している。保持層１６は、冷却水配管２１の傾斜管１０及び鉛直管１１（後述する）で囲まれた空間、具体的には、傾斜管１０の上側と鉛直管１１の内側とからなる空間に配置されている。保持層１６は、上面（原子炉圧力容器１の底部に対向する面）が原子炉格納容器２の内壁面（ドライウェル壁面１９の内面）の形状に合わせて円状に形成されたすり鉢型（皿型）の部材であり、耐熱材又はコンクリートで構成されている。

保持層１６は、囲壁２２を備えている。囲壁２２は、保持層１６の外縁部における保持層１６の上面から上方向に立設されている。囲壁２２の保持層１６の上面からの高さは、保持層１６に落下した炉心溶融物１２を保持層１６上に拘束するのに十分な値に設定されており、具体的には、原子炉圧力容器１内の炉心が全て溶融し保持層１６に落下して保持されたときの炉心溶融物１２の保持層１６の上面からの高さよりも高くなるように設定してある。保持層１６とドライウェル壁面１９との間に、冷却水配管２１の鉛直管１１が設けられている。保持層１６は、上方から見て、鉛直管１１を除く床面７の全体を覆うように設けられている。

冷却水配管２１は、内部を流れる冷却水により保持層１６を冷却する機能を有している。冷却水配管２１は、ヘッダ管９、傾斜管１０及び鉛直管１１を備えている。

図２は本実施形態に係るコアキャッチャの上面図、図３は本実施形態に係るコアキャッチャが備える冷却水配管の部分斜視図である。

図２に示すように、ヘッダ管９は、保持層１６の下部に保持層１６の中央を挟んで原子炉格納容器２の内壁面の一方側から他方側まで保持層１６を跨ぐように配管されている。本実施形態では、ヘッダ管９の延在方向（一方側から他方側に向かう方向）の両端部に冷却水供給配管（供給配管）２３が接続している。供給配管２３は、原子炉格納容器２の内壁面に沿って延在し、冷却水供給源２４（図１を参照）とヘッダ管９を接続している。供給配管２３は、冷却水供給源２４に貯留された冷却水をヘッダ管９に導く機能を有している。本実施形態では、供給配管２３に開閉弁（不図示）が設けられている。開閉弁は、例えば、原子炉圧力容器１内の温度の変化に伴って閉位置から開位置に切り換わり、冷却水供給源２４とヘッダ管９とを連通するように構成されている。なお、供給配管２３に開閉弁の代わりに減圧弁を設け、原子炉圧力容器１内の圧力の変化に伴って閉位置から開位置に切り換えて、冷却水供給源２４とヘッダ管９とを連通する構成としても良い。

傾斜管１０は、保持層１６の下部にヘッダ管９の延在方向に並べて複数配置されている。傾斜管１０は、ヘッダ管９から分岐して保持層１６の外周部まで床面７に対し上り傾斜で延びており、ヘッダ管９に対して線対称に設けられている。上述のように、保持層１６の上面は円状に形成されているため、複数の傾斜管１０は、ヘッダ管９の延在方向の中心（以下、ヘッダ管９の中心と言う）に近いものほど、その配管長さ（傾斜管１０のヘッダ管９から保持層１６の外周部までの長さ）が長くなり、ヘッダ管９の中心からヘッダ管９の延在方向に遠くなるに従いその配管長さが短くなる。本実施形態では、複数の傾斜管１０を断面視で円形に形成している。以下、複数の傾斜管１０のうち、ヘッダ管９の中心から分岐し配管長さが最も長いものを最長傾斜管１０Ａ、ヘッダ管９の中心からヘッダ管９の延在方向に最も遠い位置から分岐し配管長さが最も短いものを最短傾斜管１０Ｂと言う場合がある。

鉛直管１１は、保持層１６の外周面に沿って複数配置されており、対応する傾斜管１０の保持層１６の外周部側の開口部（出口）１７にそれぞれ接続している。つまり、本実施形態では、１つの傾斜管１０に対し１つの鉛直管１１が接続している。鉛直管１１は、傾斜管１０の出口１７から保持層１６の外周部に沿って上方に延在しており、鉛直管１１の傾斜管１０の出口１７から遠い側の開口部（出口）１３は、保持層１６の囲壁２２よりも上方に位置している。複数の鉛直管１１は、異なる傾斜管１０に接続するもの同士が直接つながることなく独立して設けられている。

本実施形態では、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも小さい傾斜管１０に接続した鉛直管１１の流路面積を最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１Ａの流路面積と同じとし、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管１０に接続した鉛直管１１の流路面積を最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１Ａの流路面積よりも大きくしており、最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１Ａに対して最短傾斜管１０Ｂに接続した鉛直管１１Ｂの流路面積を大きくしている。

図２に例示する構成では、最長傾斜管１０Ａと複数の傾斜管１０のうちの傾斜管１０Ｃの配管長さの差Ｄｃは、最長傾斜管１０Ａの外径Ｄａよりも小さい。そのため、最長傾斜管１０Ａと傾斜管１０Ｃの間に設けられた複数の傾斜管１０（傾斜管１０Ｃを含む）に接続した各鉛直管１１の流路面積を鉛直管１１Ａの流路面積と同じとしている。一方、最長傾斜管１０Ａと傾斜管１０Ｃに隣接する傾斜管１０Ｄの配管長さの差Ｄｄは、最長傾斜管１０Ａの外径Ｄａよりも大きい。そのため、傾斜管１０Ｄと最短傾斜管１０Ｂの間に設けられた複数の傾斜管１０（最短傾斜管１０Ｂを含む）に接続した各鉛直管１１の流路面積を鉛直管１１Ａの流路面積よりも大きくしている。なお、図２に例示する構成では、鉛直管１１Ａを断面視で円形に、鉛直管１１Ａの流路面積よりも大きい流路面積を有する鉛直管１１を断面視で楕円形にそれぞれ形成している。上述では、複数の鉛直管１１のうち、上方から見て、右上の領域に設けられたものについて説明したが、右下、左上及び左下の領域に設けられたものも同様である。

なお、図２，３に例示する構成では、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管（傾斜管１０Ｄと最短傾斜管１０Ｂの間に設けられた複数の傾斜管）に接続した鉛直管１１の流路面積を傾斜管１０の配管長さが長くなるに従い小さくし、複数の鉛直管１１のうち、鉛直管１１Ａの断面積が最も小さく、鉛直管１１Ｂの断面積が最も大きくしている。

（動作）
本実施形態に係るコアキャッチャ８における動作について、何らかの原因によって炉心溶融物１２が原子炉圧力容器１を貫通して落下した万一の場合を想定して説明する。

原子炉圧力容器１から落下した炉心溶融物１２は、コアキャッチャ８の保持層１６で受け止められ、保持される。一方、例えば、原子炉圧力容器１への注水機能の停止による原子炉圧力容器１内の温度（又は圧力）の変化に基づき、下部ドライウェル４Ｂ内に冷却水が注水され、炉心溶融物１２を上面側から冷却する。さらに、原子炉圧力容器１への注水機能の停止による原子炉圧力容器１内の温度の変化に基づき、開閉弁が閉位置から開位置に切り換わり、冷却水供給源２４に貯留された冷却水が供給配管２３を介してヘッダ管９に供給される。ヘッダ管９に供給された冷却水は、複数の傾斜管１０に流入する。傾斜管１０内を流れる冷却水は、炉心溶融物１２からの伝熱により一部が水蒸気となる。これにより、傾斜管１０内には、冷却水と気泡の二相流が形成される。傾斜管１０内を流れる冷却水及び気泡は、出口１７から鉛直管１１に流入する。鉛直管１１を流れる冷却水は、炉心溶融物１２からの伝熱により一部が水蒸気となる。これにより、鉛直管１１内には、冷却水と気泡（傾斜管１０から流入した気泡と鉛直管１１内で新たに発生した気泡）の二相流が形成される。鉛直管１１内を流れる冷却水及び気泡は、鉛直管１１の出口１３から下部ドライウェル４Ｂ内に放出される。下部ドライウェル４Ｂ内に放出された冷却水は、囲壁２２の内側の空間に流入し、囲壁２２、鉛直管１１を順次満たしていき、遂にはコアキャッチャ８を冠水させる。一方、鉛直管１１の出口１３から放出された気泡は、下部ドライウェル４Ｂ内を上昇する。

以上により、コアキャッチャ８の保持層１６に保持された炉心溶融物１２は、冷却水により上面側から冷却されつつ、傾斜管１０を流れる冷却水により下面側から、鉛直管１１を流れる冷却水により側面側からも冷却される。その後、炉心溶融物１２の保有熱は時間の経過に伴い減衰し、炉心溶融物１２は保持層１６上で凝固する。

（効果）
（１）ヘッダ管９の中心に近い傾斜管１０に接続する鉛直管１１は、鉛直管１１Ａと同じ流路面積としても隣接する鉛直管１１同士を密に設けることができるため、保持層１６の外周面で除熱量（冷却能力）が低くなる領域は生じ難い。一方、ヘッダ管９の中心から遠い傾斜管１０に接続する鉛直管１１は、鉛直管１１Ａと同じ流路面積とすると隣接する鉛直管１１同士を密に設けることができないため、保持層１６の外周面で除熱量が低くなる領域が生じ炉心溶融物１２を適切に冷却することができない。また、炉心溶融物１２から各傾斜管１０への伝熱量は配管長さに比例するため、各傾斜管１０に生じる熱負荷は配管長さに比例して高くなる。従って、複数の傾斜管１０のうち、配管長さが長い傾斜管１０には短い傾斜管１０よりも多くの冷却水を供給する必要もある。

これに対し、本実施形態では、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管１０に接続した鉛直管１１の流路面積を鉛直管１１Ａの流路面積よりも大きくしているため、隣接する鉛直管１１同士を密に設けることができる。これにより、保持層１６の外周面で除熱量が低くなる領域が生じることを抑制し、炉心溶融物１２を適切に冷却することができる。また、本実施形態では、傾斜管１０と鉛直管１１とを一対一で接続し、複数の鉛直管１１同士が直接つながることなく独立して設けている。そのため、配管長さが長い傾斜管１０内で発生した気泡を対応する鉛直管１１内に全て導くことができ、その分、対応する鉛直管１１内の気泡量を増加させることができる。冷却水配管２１内の気泡量が増加するほど冷却水配管２１に供給される冷却水流量が増加するため、配管長さが長い傾斜管１０に積極的に冷却水を供給することができ、冷却水配管２１に供給する冷却水流量を最適化することができる。

（２）本実施形態では、配管長さが短い傾斜管１０に接続した鉛直管１１の流路面積を鉛直管１１Ａの流路面積よりも大きくしている。そのため、配管長さが短い傾斜管１０に接続した鉛直管１１内のボイド率（流体の単位体積あたりに含まれる気泡の容積の割合）の平均値を低下させることができる。これにより、冷却水の駆動力（冷却水を循環させる能力）を低下させることができ、配管長さが短い傾斜管１０に供給される冷却水流量を相対的に減少させ、その分、配管長さが長い傾斜管１０に供給される冷却水流量を相対的に増加させることができる。このことも、冷却水配管２１に供給する冷却水流量を最適化に寄与する。

＜第２実施形態＞
（構成）
図４は本実施形態に係るコアキャッチャの上面図、図５は本実施形態に係るコアキャッチャが備える冷却水配管の部分斜視図である。図４，５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。

本実施形態に係るコアキャッチャは、複数の鉛直管１１の一部が複数の分割鉛直管で構成されている点で第１実施形態に係るコアキャッチャ８と異なる。その他の構成は、第１実施形態に係るコアキャッチャ８と同様である。

本実施形態では、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管に接続する鉛直管を複数（本実施形態では２つ）の分割鉛直管３０で構成している。つまり、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管に対し分割鉛直管３０を複数接続し、傾斜管１０内の冷却水及び気泡の出口を複数としている。各傾斜管１０に接続した複数の分割鉛直管３０は、その流路面積の和が鉛直管１１Ａの流路面積に対して大きくなるように形成されている。なお、本実施形態では複数の分割鉛直管３０を断面視で矩形に形成している。

図４に例示する構成では、最長傾斜管１０Ａと傾斜管１０Ｄの配管長さの差Ｄｄは、最長傾斜管１０Ａの内径Ｄａよりも大きい。そのため、傾斜管１０Ｄに分割鉛直管３０Ａ，３０Ｂを接続している。同様に、傾斜管１０Ｄの最短傾斜管１０Ｂ側に隣接する傾斜管から最短傾斜管１０Ｂの間の傾斜管（最短傾斜管１０Ｂを含む）にそれぞれ分割鉛直管３０Ｃ，３０Ｄ、３０Ｅ，３０Ｆ、３０Ｇ，３０Ｈを接続している。上述では、複数の鉛直管１１のうち、上方から見て、右上の領域に設けられたものについて説明したが、右下、左上及び左下の領域に設けられたものも同様である。

なお、図２，３に例示する構成では、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管１０のうち、最短傾斜管１０Ｂに接続した複数の分割鉛直管３０Ｇ，３０Ｈの流路面積の和を最短傾斜管１０Ｂを除く傾斜管１０に接続した分割鉛直管３０の流路面積の和に対して大きくしてある。

（効果）
本実施形態では、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管１０に接続する鉛直管１１を複数の分割鉛直管３０で構成し、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管１０に分割鉛直管３０を複数接続している。そのため、隣接する鉛直管１１同士を密に設けることができるとともに、配管長さが長い傾斜管１０内で発生した気泡を対応する鉛直管１１内に全て導くことができる。また、配管長さが短い傾斜管１０に接続した鉛直管１１の流路面積を鉛直管１１Ａの流路面積よりも大きくしてある。以上のことから本実施形態に係るコアキャッチャでも第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、必要に応じて分割鉛直管の本数を選択し設置することができるので、第１実施形態に比べて設計自由度を高めることができる。

＜第３実施形態＞
（構成）
図６は、本実施形態に係るコアキャッチャが備える冷却水配管の部分斜視図である。図６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。

本実施形態に係るコアキャッチャは、複数の鉛直管１１のうち一部の鉛直管の配管長さが異なる点で第１実施形態に係るコアキャッチャ８と異なる。その他の構成は、第１実施形態に係るコアキャッチャ８と同様である。

図６に示すように、本実施形態では、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも小さい傾斜管１０に接続した鉛直管１１の配管長さを最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１Ａの配管長さと同じとし、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管１０に接続した鉛直管１１の配管長さを最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１Ａの配管長さよりも短くしており、最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１Ａに対して最短傾斜管１０Ｂに接続した鉛直管１１Ｂの配管長さを短くしてある。

なお、図６に示すように、本実施形態では、最短傾斜管１０Ｂに接続した鉛直管１１Ｂの配管長さを複数の鉛直管１１のうちで最も短くしている。

（効果）
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施形態では、以下の効果が得られる。

本実施形態では、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管１０に接続した鉛直管１１の配管長さを最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１の配管長さよりも短くしている。つまり、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が大きく、熱負荷が最長傾斜管１０Ａに比べて小さい、配管長さが短い傾斜管に接続した鉛直管１１の配管長さを短くしている。そのため、配管長さが短い傾斜管１０に接続した鉛直管１１内のボイド率の平均値を第１実施形態よりも低下させ、冷却水の駆動力を減少させることができる。これにより、配管長さが短い傾斜管１０に供給される冷却水流量をより低下させ、その分、配管長さが長い傾斜管１０に供給される冷却水流量をより増加させることができる。

また、最長傾斜管１０Ａの配管長さとの差が最長傾斜管１０Ａの外径よりも大きい傾斜管１０に接続した鉛直管１１の配管長さを短くした分、傾斜管１０に鉛直管１１をより容易に取り付ける（接続する）ことができる。

＜第４実施形態＞
図７は、本実施形態に係るコアキャッチャが備える冷却水配管の部分斜視図である。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。

本実施形態に係るコアキャッチャは、複数の鉛直管１１の配管長さがそれぞれ異なる点で第１実施形態に係るコアキャッチャ８と異なる。その他の構成は、第１実施形態に係るコアキャッチャ８と同様である。

本実施形態では、複数の鉛直管１１の配管長さを傾斜管１０の配管長さが短くなるに従い短くしてある。つまり、最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１Ａの配管長さを最も長くし、鉛直管１１Ａから最短傾斜管１０Ｂに接続した鉛直管１１Ｂに向かって配管長さを徐々に短くして、鉛直管１１Ｂの配管長さを最も短くしてある。

一般的に、配管長さが短い鉛直管に比べて配管長さが長い鉛直管における冷却水の駆動力は高くなる。本実施形態では、複数の鉛直管１１の配管長さを傾斜管１０の配管長さが短くなるに従って短くしているため、第１実施形態と比較して、配管長さの長い傾斜管により冷却水を供給することができる。従って、冷却水配管２１に供給される冷却水流量をより最適化することができる。なお、本実施形態に係る鉛直管１１を第２実施形態の構成とした場合でも同様の効果が得られる。

＜その他＞
本発明は上述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、上述した各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。

上述した各実施形態では、複数の鉛直管１１のうち、鉛直管１１Ａの断面積を最も小さくし、鉛直管１１Ｂの断面積を最も大きくした構成を例示した。しかしながら、本発明の本質的効果は、冷却水配管に供給される冷却水流量を最適化し、炉心溶融物を適切に冷却することができるコアキャッチャ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、必ずしも上述した構成に限定されない。最長傾斜管１０Ａに接続した鉛直管１１Ａに対して、最短傾斜管１０Ｂを含む配管長さが短い傾斜管１０に接続した鉛直管１１の流路面積が大きくしてある限りにおいては、例えば、最短傾斜管１０Ｂに接続した鉛直管１１Ｂの流路面積を隣接する鉛直管の流路面積以下とすることもできる。

上述した各実施形態では、冷却水供給源２４から冷却水供給配管に冷却水を供給する構成を例示した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、冷却水供給源２４の代わりにサプレッションプール６から冷却水供給配管に冷却水を供給する構成としても良い。

また、上述した第１実施形態では、鉛直管１１を断面視で円形及び楕円形に形成した構成を例示した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、鉛直管１１を断面視で矩形に形成しても良い。

また、上述した第２実施形態では、分割鉛直管３０を断面視で矩形に形成した構成を例示した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、分割鉛直管３０を断面視で円形又は楕円形に形成しても良い。

２原子炉格納容器
７床面
８コアキャッチャ
９ヘッダ管
１０傾斜管
１０Ａ最長傾斜管
１０Ｂ最短傾斜管
１１鉛直管
１６保持層
３０分割鉛直管

Claims

原子炉格納容器の床面に設置するコアキャッチャにおいて、
上面が円状の皿型に形成された、炉心溶融物を受け止めるための保持層と、
前記保持層の下部に前記保持層の中央を挟んで一方側から他方側まで前記保持層を跨ぐように配管したヘッダ管と、
前記ヘッダ管の延在方向に並べて前記保持層の下部に配置され、前記ヘッダ管から分岐して前記保持層の外周部まで延びる複数の傾斜管と、
対応する傾斜管にそれぞれ接続し、前記保持層の外周部に沿って上方に延在する複数の鉛直管と
を備え、
前記複数の鉛直管は、異なる傾斜管に接続されたもの同士は直接つながることなく独立しており、最も長い傾斜管である最長傾斜管に接続した鉛直管に対して、最も短い傾斜管である最短傾斜管に接続した鉛直管の流路面積を大きくした
ことを特徴とするコアキャッチャ。
請求項１に記載のコアキャッチャにおいて、
前記傾斜管の前記ヘッダ管から前記保持層の外周部までの長さを配管長さとしたとき、
前記最長傾斜管の配管長さとの差が前記最長傾斜管の外径よりも小さい傾斜管に接続した鉛直管の流路面積を前記最長傾斜管に接続した鉛直管の流路面積と同じとし、前記最長傾斜管の配管長さとの差が前記最長傾斜管の外径よりも大きい傾斜管に接続した鉛直管の流路面積を前記最長傾斜管に接続した鉛直管の流路面積よりも大きくしたことを特徴とするコアキャッチャ。
請求項２に記載のコアキャッチャにおいて、
前記最長傾斜管の配管長さとの差が前記最長傾斜管の外径よりも大きい傾斜管に接続した鉛直管の流路面積を前記傾斜管の配管長さが長くなるに従い小さくしたことを特徴とするコアキャッチャ。
請求項２に記載のコアキャッチャにおいて、
前記最長傾斜管の配管長さとの差が前記最長傾斜管の外径よりも大きい傾斜管に接続した鉛直管が複数の分割鉛直管からなることを特徴とするコアキャッチャ。
請求項４に記載のコアキャッチャにおいて、
前記最長傾斜管に接続した鉛直管の流路面積に対して、前記複数の分割鉛直管の流路面積の和を大きくしたことを特徴とするコアキャッチャ。
請求項５に記載のコアキャッチャにおいて、
前記最長傾斜管の配管長さとの差が前記最長傾斜管の外径よりも大きい傾斜管のうち、前記最短傾斜管に接続した前記複数の分割鉛直管の流路面積の和を前記最短傾斜管を除く傾斜管に接続した前記複数の分割鉛直管の流路面積の和に対して大きくしたことを特徴とするコアキャッチャ。
請求項６に記載のコアキャッチャにおいて、
前記複数の分割鉛直管の流路面積の和を前記傾斜管の配管長さが短くなるに従い大きくしたことを特徴とするコアキャッチャ。
請求項２に記載のコアキャッチャにおいて、
前記最長傾斜管に接続した鉛直管の配管長さに対して、前記最短傾斜管に接続した鉛直管の配管長さを短くしたことを特徴とするコアキャッチャ。
請求項８に記載のコアキャッチャにおいて、
前記最長傾斜管の配管長さとの差が前記最長傾斜管の外径よりも小さい傾斜管に接続した鉛直管の配管長さを前記最長傾斜管に接続した鉛直管の配管長さと同じとし、前記最長傾斜管の配管長さとの差が前記最長傾斜管の外径よりも大きい傾斜管に接続した鉛直管の配管長さを前記最長傾斜管に接続する鉛直管の配管長さよりも短くしたことを特徴とするコアキャッチャ。
請求項８に記載のコアキャッチャにおいて、
前記複数の鉛直管の配管長さを前記傾斜管の配管長さが短くなるに従い短くしたことを特徴とするコアキャッチャ。