JP6879964B2 - デブリ付着抑制構造及び原子炉格納構造 - Google Patents

Description

本発明は、異物原子力設備に設置される付着抑制構造及び原子炉格納構造に関する。

原子力設備では、保安構造として、通常運転時に循環される一次冷却水が原子炉に供給できなくなった場合に原子炉に冷却水を供給する構造を備えている。保安構造としては、原子炉格容器の近傍に設置された燃料取替用水ピットの水を冷却水として供給する構造がある。燃料取替用水ピットは、原子炉に一次冷却水が供給できない状態の場合、一次冷却水が流入する位置に配置されている。また、保安構造は、原子炉設備の損傷等で生じたデブリ（異物）が一次冷却水と共に燃料取替用水ピットに流入することを抑制する機構が設けられている。デブリ（異物）としては、原子炉建屋内に配置された種々の物質、コンクリートや保温材等の構造物や、各部から析出、排出された化学物質がある。

特許文献１には、再循環プール室の床面から突出する凸部、再循環プール室の液面に浮く浮体、及び水抜き孔を有する堰止部であるデブリトラップの一例が記載されている。

特開２０１６−１４２６８７号公報

ここで、特許文献１のデブリトラップでは、例えば、再循環プール室の床面から突出する凸部であるデブリトラップよりも内側、つまり、デブリ濾過体側に落下するデブリを捕捉できない。そのため、デブリトラップの内側に侵入したデブリは、デブリ濾過体に付着することを防ぐことができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、デブリのデブリ濾過体への接近を抑制し、且つデブリをデブリ濾過体の周辺から排除することができるデブリ付着抑制構造及び原子炉格納構造を提供することを目的とする。

本発明は、原子炉格納容器の床面に設けられ、取水機構の上面に配置されたデブリ濾過体の周囲に配置されたデブリ付着抑制構造であって、前記床面から突出する凸部であって、平面視において前記デブリ濾過体の周囲に沿って延在する複数の堰止部と、平面視において前記堰止部と前記デブリ濾過体との間に配置されて噴流を噴射する第１噴流発生体と、を備え、前記堰止部は、隣接する前記堰止部との間に隙間が形成されており、前記噴流によって形成された流れが前記隙間から排出される。

この構成によれば、堰止部によって、床面を転がる又は床面近くを流れるデブリを捕捉することができる。また、堰止部及び第１噴流発生体の噴流によって形成された流れ、具体的には、デブリ濾過体の周囲を旋回する旋回流の遠心力が、堰止部より内側に侵入したデブリを隣接する２つの堰止部の間から外側に排出する。すなわち、デブリのデブリ濾過体への接近を抑制し、且つデブリをデブリ濾過体の周辺から排除できる。これにより、デブリ濾過体へのデブリ付着を抑制できる。

また、前記堰止部の高さは、前記デブリ濾過体の高さの半分以上であることが好ましい。この構成によれば、堰止部によって燃料取替用水ピットに流入する一次系冷却水の流れを阻害することを好適に抑制できる。

また、前記堰止部は、前記デブリ濾過体に対向する面とは反対側反対の面が、上端から下端に向かって前記デブリ濾過体から離れる傾斜面であることが好ましい。この構成によれば、堰止部によって燃料取替用水ピットに流入する一次系冷却水の流れを阻害することを好適に抑制できる。

また、前記堰止部は、平面視において、前記噴流の下流側の端部が、前記噴流の下流側に隣接する前記堰止部の前記噴流の上流側の端部より前記デブリ濾過体から遠いことが好ましい。この構成によれば、噴流の上流側を狭く、下流側を広くするので、隣接する２つの堰止部の間からデブリを好適に排出できる。

また、前記第１噴流発生体は、前記堰止部に向けて噴流を噴射することが好ましい。この構成によれば、好適に旋回流を形成することができる。

また、前記第１噴流発生体は、水平方向に向けて噴流を噴射することが好ましい。この構成によれば、床面に沈殿したデブリを好適に排出できる。

また、前記第１噴流発生体は、水平方向より上方に向けて噴流を噴射することが好ましい。この構成によれば、床面に沈殿したデブリを好適に浮遊させることができる。

また、前記第１噴流発生体より前記デブリ濾過体に近い位置の前記床面に、上方に向けて噴流を噴出する第２噴流発生体を備えることが好ましい。この構成によれば、第２噴流発生体の噴流と、この噴流によるデブリ濾過体近傍の攪拌によって、デブリ濾過体へのデブリの付着を抑制できる。また、デブリ濾過体に付着したデブリを崩壊させることができる。また、崩壊したデブリを、噴流の上昇と共に浮遊及び浮上させることができる。

また、前記第２噴流発生体は、前記デブリ濾過体に向けて噴流を噴出することが好ましい。この構成によれば、デブリ濾過体に付着したデブリを好適に崩壊させることができる。

また、本発明の原子炉格納構造は、前記デブリ付着抑制構造を備えることを特徴とする。この構成によれば、デブリ濾過体へのデブリ付着を抑制することによって、デブリ濾過体の圧力損失が上昇し、一次系冷却水の流量が減少することを抑制できる。また、デブリ濾過体の圧力損失上昇によるポンプ装置の負荷の増大、及び一次系冷却水の循環効率の低下を抑制することが可能である。

図１は、本実施形態のデブリ付着抑制構造及び原子炉格納構造を備える原子力発電プラントの模式図である。 図２は、本実施形態のデブリ濾過体周辺を示した概略平面図である。 図３は、本実施形態のデブリ濾過体の概略縦断面図である。 図４は、本実施形態のデブリ濾過体の概略縦断面図である。 図５は、本実施形態のデブリ付着抑制構造の模式的な平面図である。 図６は、図５におけるＡ−Ａ断面図である。 図７は、本実施形態のデブリ付着抑制構造の変形例を示す模式的な縦断面図である。

以下に、本発明に係るデブリ付着抑制構造及び原子炉格納構造の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、以下の実施形態の説明において、同一構成には同一符号を付し、異なる構成には異なる符号を付すものとする。

まず、図１を用いて、本実施形態の原子力発電プラント１０の構成について説明する。図１は、本実施形態のデブリ付着抑制構造及び原子炉格納構造を備える原子力発電プラントの模式図である。本実施形態において、原子力発電プラント１０は、原子炉格納容器１１内に原子炉１２を有している。原子炉１２は、例えば、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用する。原子炉１２は、炉心１８全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を後述する蒸気発生器１３に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機である発電設備９０へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）である。なお、原子炉は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）であってもよい。

図１に示すように、原子力発電プラント１０において、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉である原子炉１２と複数（図示は１つ）の蒸気発生器１３とが格納されている。原子炉１２と蒸気発生器１３とは、高温側送給配管１４と低温側送給配管１５とを介して連結されている。低温側送給配管１５には、一次系冷却水ポンプ１６が設けられている。高温側送給配管１４には、加圧器１７の下部が連結されている。

原子炉１２は、内部に炉心１８が配置されている。この炉心１８は、複数の燃料集合体である燃料棒１９と、燃料棒１９の間に配置される複数の制御棒２０とを有する。制御棒２０は、制御棒駆動装置により上下移動可能である。制御棒２０を炉心１８に対して抜き差しすることによって、原子炉１２の出力を制御、すなわち核分裂を調整することができる。全ての制御棒２０を炉心１８に挿入することで、原子炉１２を停止することができる。

蒸気発生器１３には、内部に逆Ｕ字形状をなす複数（図示は１つ）の伝熱管２１からなる伝熱管群が配置されている。伝熱管２１の一端部は、高温側送給配管１４の端部に連結されている。伝熱管２１の他端部は、低温側送給配管１５の端部に連結されている。

原子力発電プラント１０は、原子炉格納容器１１の内部及び外部に、原子炉非常用冷却装置３０を備える。原子炉非常用冷却装置３０は、冷却水散布ライン３１と、低圧冷却水供給ライン３４と、高圧冷却水供給ライン３６と、冷却水供給ライン３９と、燃料取替用水ピット４０と、再循環冷却水供給ライン４１と、を有する。

燃料取替用水ピット４０は、原子炉格納容器１１の床面に複数（図示は１つ）設けられている。燃料取替用水ピット４０には、原子炉格納容器１１の外部に延在する再循環冷却水供給ライン４１が連通している。再循環冷却水供給ライン４１は、冷却水散布ライン３１、低圧冷却水供給ライン３４、又は高圧冷却水供給ライン３６に連通する。燃料取替用水ピット４０には、上部を覆うようにデブリ濾過体４２が装着されている。なお、デブリ濾過体４２については、後述にて詳細に説明する。

冷却水散布ライン３１は、燃料取替用水ピット４０から原子炉格納容器１１の外部を通って再び原子炉格納容器１１内に戻り、原子炉１２の上方まで延出される。冷却水散布ライン３１の中間部には、スプレイポンプ３２が設けられている。冷却水散布ライン３１の先端部には、多数のスプレイノズル３３が設けられている。

低圧冷却水供給ライン３４は、燃料取替用水ピット４０から原子炉格納容器１１の外部を通って再び原子炉格納容器１１内に戻り、原子炉１２に連結される。低圧冷却水供給ライン３４は、低圧注入ポンプ３５が配置される低圧給水系である。

高圧冷却水供給ライン３６は、燃料取替用水ピット４０から原子炉格納容器１１の外部を通って再び原子炉格納容器１１内に戻り、原子炉１２に連結される。高圧冷却水供給ライン３６は、高圧注入ポンプ３７が配置される高圧給水系である。

冷却水供給ライン３９は、原子炉格納容器１１の外部に配置されている燃料取替用水タンク３８と、冷却水散布ライン３１、低圧冷却水供給ライン３４、及び高圧冷却水供給ライン３６と連結する。

原子炉１２は、炉心１８の燃料棒１９により一次系冷却水が加熱される。第一次冷却水は、例えば軽水である。加熱された高温の一次系冷却水は、加圧器１７により所定の高圧に維持された状態で、高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。蒸気発生器１３は、高温高圧の一次系冷却水と二次系冷却水との間で熱交換を行うことで二次系蒸気を生成する。二次系冷却水は、例えば軽水である。冷やされた一次系冷却水は、原子炉１２に戻される。この際、制御棒駆動装置は、炉心１８から制御棒２０を抜き差しすることで、炉心１８内での核分裂を調整する。制御棒駆動装置は、全ての制御棒２０を炉心１８に挿入することで、原子炉１２を停止することができる。

蒸気発生器１３は、上端部が蒸気供給配管９１を介して発電設備９０に連結される。発電設備９０は、復水戻し配管９５を介して蒸気発生器１３に連結されている。この発電設備９０は、蒸気タービン設備９２と、発電機９３と、復水器９４とを有する。蒸気発生器１３にて、二次系冷却水が高温高圧の一次系冷却水と熱交換を行って生成された二次系蒸気は、蒸気供給配管９１を通して発電設備９０の蒸気タービン設備９２に送られる。この蒸気により蒸気タービン設備９２が駆動されて発電機９３により発電が行われる。蒸気タービン設備９２を駆動した蒸気は、復水器９４で海水を用いて冷却されて復水となる。復水は、復水戻し配管９５を通して蒸気発生器１３に戻される。

このような原子力発電プラント１０にて、配管破断等による冷却材喪失事故が発生した場合、スプレイポンプ３２と、低圧注入ポンプ３５と、高圧注入ポンプ３７とが駆動される。スプレイポンプ３２により、燃料取替用水ピット４０に貯留されている一次系冷却水は、再循環冷却水供給ライン４１及び冷却水散布ライン３１を介してスプレイノズル３３に送られる。この一次系冷却水は、スプレイノズル３３から原子炉格納容器１１内に向けて散布される。すなわち、一次系冷却水は、原子炉格納容器１１内で発生した大量の蒸気に対して散布され、大量のエネルギを奪い取る。原子炉格納容器１１の内部を冷却した一次系冷却水は、高温となって落下し、燃料取替用水ピット４０に戻される。低圧注入ポンプ３５及び高圧注入ポンプ３７により、燃料取替用水ピット４０に貯留されている一次系冷却水は、再循環冷却水供給ライン４１、低圧冷却水供給ライン３４及び高圧冷却水供給ライン３６を介して低温側送給配管１５へ送られる。この一次系冷却水は、低温側送給配管１５を通って原子炉１２へ送られる。原子炉１２は、一次系冷却水により炉心１８が冷却され、炉心１８の温度上昇が抑制される。

次に、図２から図４を用いて、デブリ濾過体４２の構成について説明する。図２は、本実施形態のデブリ濾過体周辺を示した概略平面図である。図３及び図４は、本実施形態のデブリ濾過体の概略縦断面図である。ここで、デブリ（異物）は、燃料取替用水ピット４０の水を原子炉に供給して、循環を行った場合に、一次冷却水に混入する種々の物質を含み、冷却原子炉建屋内に配置された種々の物質、コンクリートや保温材等の構造物や、各部から析出、排出された化学物質がある。

デブリ濾過体４２は、燃料取替用水ピット４０の鉛直方向上側の端部に、燃料取替用水ピット４０を覆っている。一次冷却水用の配管や、原子炉容器から原子炉格納容器１１の床面に一次系冷却水が排出された場合、排出された一次冷却水は、デブリ濾過体４２を通過し、燃料取替用水ピット４０に流入する。上述したように、原子力発電プラント１０にて、配管破断等による冷却材喪失事故が発生した場合、原子炉１２等の原子炉格納容器１１内は、燃料取替用水ピット４０に貯留されている一次系冷却水によって冷却される。この際、図４に示すように、配管の金属片、配管の保温材、原子炉格納容器１１の内壁から剥がれたコンクリート片、及びコンクリートから染み出した化学成分等の異物であるデブリＤが発生する。デブリＤは、燃料取替用水ピット４０に落下する一次系冷却水に混入する。デブリ濾過体４２は、デブリＤが燃料取替用水ピット４０内に侵入することを抑制する。したがって、デブリ濾過体４２は、再循環冷却水供給ライン４１、冷却水散布ライン３１、低圧冷却水供給ライン３４及び高圧冷却水供給ライン３６の各配管へのデブリＤの混入による損傷を防止する。

本実施形態において、デブリ濾過体４２は、複数のストレーナモジュール４３を有するサンプスクリーンである。１つのストレーナモジュール４３は、下面側が開放された箱形状である。ストレーナモジュール４３は、下面側を燃料取替用水ピット４０の開口部に重ねるように設置される。ストレーナモジュール４３の上面及び側面は、細かい網目を有する格子状で形成される。本実施形態のストレーナモジュール４３に代えて、複数の濾過孔を有する濾過板が積層されたストレーナモジュールを用いてもよい。図２に示すように、複数のストレーナモジュール４３は、燃料取替用水ピット４０の形状に応じて、隣接して配置される。デブリ濾過体４２は、例えば、燃料取替用水ピット４０の周囲を囲むように設けられる台座の上に設置される。

図３に示すように、デブリ濾過体４２は、上面及び側面から一次系冷却水が流入可能である。冷却液の水位が低い場合、一次系冷却水は、デブリ濾過体４２の側面から流入する。冷却液の水位がデブリ濾過体４２の高さを超えた場合、一次系冷却水は、デブリ濾過体４２の上面からも流入する。図４に示すように、デブリＤが燃料取替用水ピット４０に落下する一次系冷却水に混入すると、デブリ濾過体４２の上面及び側面が、デブリＤを捕捉する。デブリＤが付着したデブリ濾過体４２は、圧力損失が上昇し、一次系冷却水の流量が減少する。

３つの堰止部５０は、平面視においてデブリ濾過体４２の周囲を囲んでいる。図２に示す例では、デブリ濾過体４２の周囲の一部が原子炉格納容器１１の床面よりも突出している構造物５２が配置されており、構造物５２が配置されている部分には、堰止部５０を配置していない。

次に、図５及び図６を用いて、本実施形態のデブリ付着抑制構造４４を説明する。図５は、本実施形態のデブリ付着抑制構造の模式的な平面図である。図６は、図５におけるＡ−Ａ断面図である。また、図５及び図６は、デブリ付着抑制構造４４の機能を説明するために、構造物５２がなく、デブリ濾過体４２の周囲に他の部材が配置されていいない場合として説明する。また、図４及び図５では、デブリ付着抑制構造４４の原理を説明するため、簡略的に、燃料取替用水ピット４０及びデブリ濾過体４２の外形を平面視（鉛直方向上側から下側に見た場合）で正方形に表し、デブリ付着抑制構造４４の各構成部材を点対称に配置している。また、以下の説明においては、平面視でデブリ濾過体４２に近い方を内側と称し、遠い方を外側と称する。

本実施形態のデブリ付着抑制構造４４は、複数（図示は４つ）の堰止部５０と、複数（図示は４つ）の第１噴流発生体６０とを有する。４つの堰止部５０は、平面視においてデブリ濾過体４２の周囲を囲んでいる。堰止部５０は、原子炉格納容器１１の床面から上方に突出する凸部である。堰止部５０は、平面視した場合、デブリ濾過体４２の周囲に沿って延在しており、内側が凹状となる弧形状となる。本実施形態においては、４つの堰止部５０を配置しているが、堰止部５０の数は特に限定されない。また、本実施形態においては、４つの堰止部５０の形状及び大きさは全て同一であり、且つ４つの堰止部５０を点対称に配置しているが、原子炉格納容器１１の壁面及び床面、燃料取替用水ピット４０及びデブリ濾過体４２の形状に合わせて配置すればよい。

本実施形態の堰止部５０は、外表面が上面５１と、内側面５２と、外側面５３と、上流側端面５４と、下流側端面５５と、を有する。上面５１は、デブリ濾過体４２の高さの半分以上の高さである。本実施形態において、上面５１は、原子炉格納容器１１の床面に対して平行の平面であるが、傾斜していても、平面でなくても構わない。つまり、堰止部５０は、上面５１の高さが変化する構造でもよい。

内側面５２は、デブリ濾過体４２の側面と対向する。内側面５２は、平面視において内側に凹状となる弧形状の曲面である。本実施形態において、原子炉格納容器１１の床面に対して垂直の曲面であるが、傾斜していても構わない。

外側面５３は、内側面５２に対して反対側の面となる。外側面５３は、平面視において外側に凸状となる弧形状の曲線となる。外側面５３は、上端から下端に向かうしたがってデブリ濾過体４２から離れる方向に傾斜した傾斜面である。つまり、外側面５３は、上端がデブリ濾過体４２に近く、下端がデブリ濾過体４２に遠い傾斜面である。

上流側端面５４は、上面５１、内側面５２及び外側面５３の長手方向の端辺に囲まれた面である。なお、上流、下流は、第１噴流発生体６０でデブリ濾過体４２の周囲に形成される旋回流の上流が下流である。堰止部５０の下流側端面５５は、上面５１、内側面５２及び外側面５３の長手方向の端辺に囲まれた面であって、上流側端面５４に対して反対側の面である。下流側端面５５は、上流側端面５４よりもデブリ濾過体４２から遠い位置に配置されている。また、下流側端面５５は、下流側に隣接する堰止部５０の上流側端面５４よりもデブリ濾過体４２から遠い位置に配置されている。本実施形態において、上流側端面５４及び下流側端面５５は、原子炉格納容器１１の床面に対して垂直の平面であるが、傾斜していても、曲面であってもよい。

第１噴流発生体６０は、図５に示すように、平面視において堰止部５０とデブリ濾過体４２の間に配置される。第１噴流発生体６０は、第１噴流ノズル６１から噴流を噴射する。第１噴流ノズル６１は、デブリ濾過体４２の法線方向よりも外側に向けて噴流を噴射する。第１噴流ノズル６１は、堰止部５０の上面５１より低い位置に配置される（図７参照）。第１噴流発生体６０は、堰止部５０の上流側端面５４近傍において、第１噴流ノズル６１が堰止部５０の下流側端面５５近傍に向くよう設置されることが好ましい。第１噴流ノズル６１は、水平方向に向けて噴流を噴射するよう配置されるか、又は水平方向より上方に向けて噴流を噴射するよう配置されることが好ましい。

第１噴流発生体６０は、第１噴流供給ライン６２から一次系冷却水が供給される。第１噴流供給ライン６２は、低圧冷却水供給ライン３４からバイパスされるのが好ましい。原子力発電プラント１０にて、配管破断等による冷却材喪失事故が発生した場合、スプレイポンプ３２と、低圧注入ポンプ３５と、高圧注入ポンプ３７とが駆動される。低圧注入ポンプ３５が駆動すると、低圧冷却水供給ライン３４に一次系冷却水が供給される。第１噴流発生体６０は、低圧冷却水供給ライン３４からバイパスされた第１噴流供給ライン６２によって、一次系冷却水が供給されて自動的に駆動する。第１噴流発生体６０が駆動すると、第１噴流ノズル６１は、噴流を噴射する。

デブリ付着抑制構造４４は、堰止部５０及び第１噴流発生体６０の噴流によって、デブリ濾過体４２の周囲に旋回流を形成する。すなわち、デブリ濾過体４２の周囲を回るような旋回流を発生させる。本実施形態において、旋回流は、平面視において反時計回りである。デブリ付着抑制構造４４は、旋回流を形成することで、デブリ濾過体４２と堰止部５０との間から、堰止部５０の間に、排出する水流を形成する。

図６に示すように、燃料取替用水ピット４０に落下する一次系冷却水に混入したデブリＤのうち、比重が重い、また大きさが大きい第１デブリＤＬは、水中で止まるまたは堰止部５０に堰き止められ、堰止部５０に囲われた領域に流入することが抑制される。デブリＤのうち、第１デブリＤＬよりも比重が軽い、または小さく、水流で移動しやすい第２デブリＤＭは、図５に示すように、堰止部５０より内側した流入した場合も、デブリ付着抑制構造４４で形成された旋回流により、隣接する堰止部５０の下流側端面５５との間隙から外側に排出される。ここで、第１デブリＤＬは、例えば、金属片又はコンクリート片である。第２デブリＤＭは、例えば、繊維または繊維と化学成分とが結合された物質である。なお、第１デブリＤＬ及び第２デブリＤＭは、厳密に区別されるものではない。

このように、デブリ付着抑制構造４４は、第１デブリＤＬの浸入を抑制しつつ、旋回流で、第２デブリＤＭがデブリ濾過体４２に付着することを抑制することができる。第２デブリＤＭがデブリ濾過体４２に付着することを抑制できることで、デブリ濾過体４２に付着した第２デブリＤＭの周囲に一次冷却水の混入した化学物質、微粒子が堆積して、デブリ濾過体４２の目詰まりを発生させることを抑制できる。これにより、一次冷却水を好適に循環させることができる。

また、本実施形態のデブリ付着抑制構造４４は、堰止部５０の第１噴流発生体６０の噴流の下流側の端部である下流側端面５５が、下流側に隣接する堰止部５０の第１噴流発生体６０の噴流の上流側の端部である上流側端面５４より外側に配置している。これにより、堰止部５０とデブリ濾過体４２との距離が、噴流の上流側において広く、噴流の下流側において狭い構造とすることができ、堰止部５０の下流側に、堰止部５０の間の一部の水が外側に向かう旋回流を好適に形成することができる。

また、堰止部５０の高さが、デブリ濾過体４２の高さの半分以上であることによって、堰止部５０によって燃料取替用水ピット４０に流入する一次系冷却水の流れを阻害することを好適に抑制できる。

また、堰止部５０の外側面５３が、上端がデブリ濾過体４２に近く、下端がデブリ濾過体４２に遠い傾斜面であることによって、堰止部５０によって燃料取替用水ピット４０に流入する一次系冷却水の流れを阻害することを好適に抑制できる。

また、堰止部５０の噴流の下流側の端部（下流側端面５５）が、デブリ濾過体４２に対し、噴流の下流側に隣接する堰止部５０の噴流の上流側の端部（上流側端面５４）より遠くなるよう配置されていることによって、噴流の上流側を狭く、下流側を広くするので、隣接する２つの堰止部５０の間からデブリＤを好適に排出できる。

また、第１噴流発生体６０が、堰止部５０に向けて噴流を噴射することで、好適に旋回流を形成することができる。また、第１噴流発生体６０が、水平方向に向けて噴流を噴射することで、床面に沈殿したデブリＤを好適に排出できる。

また、第１噴流発生体６０が、水平方向より上方に向けて噴流を噴射するよう配置されていることによって、床面に沈殿したデブリＤを好適に浮遊させることができる。

次に、図７を用いて、本実施形態のデブリ付着抑制構造４４の変形例を説明する。図７は、本実施形態のデブリ付着抑制構造の変形例を示す模式的な縦断面図である。

本実施形態のデブリ付着抑制構造４４の変形例は、更に、複数（図示は２つ）の第２噴流発生体７０を有する。第２噴流発生体７０は、第１噴流発生体６０より内側に配置される。第２噴流発生体７０は、デブリ濾過体４２の周囲を囲むよう複数配置される。第２噴流発生体７０は、第２噴流ノズル７１を有する。第２噴流ノズル７１は、原子炉格納容器１１の床面から上方に向けて噴流を噴出する。本実施形態において、第２噴流ノズル７１は、垂直に向けて噴流を噴出するが、垂直に対して傾斜する噴流を噴出するようにしてもよい。例えば、第２噴流ノズル７１は、デブリ濾過体４２に向けて噴流を噴出してもよい。

第２噴流発生体７０は、第２噴流供給ライン７２から一次系冷却水が供給される。第２噴流供給ライン７２は、第１噴流供給ライン６２と同様に、低圧冷却水供給ライン３４からバイパスされるのが好ましい。原子力発電プラント１０にて、配管破断等による冷却材喪失事故が発生した場合、スプレイポンプ３２と、低圧注入ポンプ３５と、高圧注入ポンプ３７とが駆動される。低圧注入ポンプ３５が駆動すると、低圧冷却水供給ライン３４に一次系冷却水が供給される。第２噴流発生体７０は、低圧冷却水供給ライン３４からバイパスされた第２噴流供給ライン７２によって、一次系冷却水が供給されて自動的に駆動する。第２噴流発生体７０が駆動すると、第２噴流ノズル７１は、噴流を噴射する。

この構成によれば、第２噴流発生体７０の噴流によって、デブリ濾過体４２近傍において上方に向かう水流が発生する。また、デブリ濾過体４２近傍の一次系冷却水が攪拌される。第２噴流発生体７０は、デブリ濾過体４２にカーテン状の上昇噴流を形成する。

燃料取替用水ピット４０に落下する一次系冷却水に混入したデブリＤのうち、デブリ濾過体４２に付着した第３デブリＤＳは、第２噴流発生体７０の噴流及び噴流によるデブリ濾過体４２近傍の攪拌によって、デブリ濾過体４２の周囲から除去される。ここで、第３デブリＤＳは、第２デブリＤＭよりもさらに小さいデブリである。デブリ濾過体４２から除去された第３デブリＤＳ及びデブリ濾過体４２近傍に浮遊する第３デブリＤＳは、第２噴流発生体７０の噴流の上昇と共に浮遊及び浮上する。第３デブリＤＳは、例えば、繊維、水よりも粘性が高いまたは付着力が強い化学物質（ゲル状物質）である。なお、第１デブリＤＬ、第２デブリＤＭ、及び第３デブリＤＳは、厳密に区別されるものではない。

このように、第２噴流発生体７０を設けることで、第２噴流発生体７０の噴流と、この噴流によるデブリ濾過体４２近傍の攪拌によって、デブリ濾過体４２へのデブリＤの付着を抑制できる。また、デブリ濾過体４２に付着したデブリＤを崩壊させることができる。また、崩壊したデブリＤを、噴流の上昇と共に浮遊及び浮上させることができる。

また、第２噴流発生体７０が、デブリ濾過体４２に向けて噴流を噴出することによって、デブリ濾過体４２に付着したデブリＤを好適に崩壊させることができる。

また、本実施形態の原子炉格納構造によれば、デブリ濾過体４２へのデブリＤ付着を抑制することによって、デブリ濾過体４２の圧力損失が上昇し、一次系冷却水の流量が減少することを抑制できる。また、デブリ濾過体４２の圧力損失上昇によるポンプ装置（スプレイポンプ３２、低圧注入ポンプ３５及び高圧注入ポンプ３７）の負荷の増大、及び一次系冷却水の循環効率の低下を抑制することが可能である。

１０ 原子力発電プラント
１１ 原子炉格納容器
１２ 原子炉
１３ 蒸気発生器
１４ 高温側送給配管
１５ 低温側送給配管
１６ 一次系冷却水ポンプ
１７ 加圧器
１８ 炉心
１９ 燃料棒
２０ 制御棒
２１ 伝熱管
３０ 原子炉非常用冷却装置
３１ 冷却水散布ライン
３２ スプレイポンプ
３３ スプレイノズル
３４ 低圧冷却水供給ライン
３５ 低圧注入ポンプ
３６ 高圧冷却水供給ライン
３７ 高圧注入ポンプ
３８ 燃料取替用水タンク
３９ 冷却水供給ライン
４０ 燃料取替用水ピット
４１ 再循環冷却水供給ライン
４２ デブリ濾過体
４３ ストレーナモジュール
４４ デブリ付着抑制構造
５０ 堰止部
５１ 上面
５２ 内側面
５３ 外側面
５４ 上流側端面
５５ 下流側端面
６０ 第１噴流発生体
６１ 第１噴流ノズル
６２ 第１噴流供給ライン
７０ 第２噴流発生体
７１ 第２噴流ノズル
７２ 第２噴流供給ライン
９０ 発電設備
９１ 蒸気供給配管
９２ 蒸気タービン設備
９３ 発電機
９４ 復水器
９５ 復水戻し配管
Ｄ デブリ
ＤＬ 第１デブリ
ＤＭ 第２デブリ
ＤＳ 第３デブリ

Claims (10)

1. 原子炉格納容器の床面に設けられ、取水機構の上面に配置されたデブリ濾過体の周囲に配置されたデブリ付着抑制構造であって、
   前記床面から突出する凸部であって、平面視において前記デブリ濾過体の周囲に沿って延在する複数の堰止部と、
   平面視において前記堰止部と前記デブリ濾過体との間に配置されて噴流を噴射する第１噴流発生体と、を備え、
   前記堰止部は、隣接する前記堰止部との間に隙間が形成されており、前記噴流によって形成された流れが前記隙間から排出されるデブリ付着抑制構造。
2. 前記堰止部の高さは、前記デブリ濾過体の高さの半分以上である請求項１に記載のデブリ付着抑制構造。
3. 前記堰止部は、前記デブリ濾過体に対向する面とは反対側反対の面が、上端から下端に向かって前記デブリ濾過体から離れる傾斜面である請求項１又は２に記載のデブリ付着抑制構造。
4. 前記堰止部は、平面視において、前記噴流の下流側の端部が、前記噴流の下流側に隣接する前記堰止部の前記噴流の上流側の端部より前記デブリ濾過体から遠い請求項１から３のいずれか一項に記載のデブリ付着抑制構造。
5. 前記第１噴流発生体は、前記堰止部に向けて噴流を噴射する請求項１から４のいずれか一項に記載のデブリ付着抑制構造。
6. 前記第１噴流発生体は、水平方向に向けて噴流を噴射する請求項１から５のいずれか一項に記載のデブリ付着抑制構造。
7. 前記第１噴流発生体は、水平方向より上方に向けて噴流を噴射する請求項１から５のいずれか一項に記載のデブリ付着抑制構造。
8. 前記第１噴流発生体より前記デブリ濾過体に近い位置の前記床面に、上方に向けて噴流を噴出する第２噴流発生体を備える請求項１から７のいずれか一項に記載のデブリ付着抑制構造。
9. 前記第２噴流発生体は、前記デブリ濾過体に向けて噴流を噴出する請求項８に記載のデブリ付着抑制構造。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のデブリ付着抑制構造を備える原子炉格納構造。

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