JP7051338B2 - 炉心溶融物保持構造および原子炉格納容器 - Google Patents

Description

本発明は、炉心溶融物保持構造および原子炉格納容器に関するものである。

原子力プラントにおいては、シビアアクシデントとして、炉心溶融物が原子炉容器から流出する事故が想定される。炉心溶融物が原子炉格納容器のキャビティ室に落下する場合、そのキャビティ室を形成する構造物に重大な損傷が発生すると、被害が拡大する可能性がある。そのため、原子炉格納容器の重大な損傷の発生が抑制されるように対策を行う必要がある。

従来、例えば、特許文献１では、原子炉容器の下方にキャビティ室を形成する底部および壁部を有する構造物を備えており、壁部は、キャビティ室に面する壁部鉄板と、キャビティ室に対して壁部鉄板の外側に設けられる壁部コンクリートと、キャビティ室に対して壁部コンクリートの外側に設けられる壁部ライナと、を有する原子炉格納容器が示されている。

また、従来、例えば、特許文献２では、原子炉の炉心溶融事故時に原子炉容器の下方で炉心溶融物を受け止めて保持する炉心溶融物保持装置であって、互いに隣接して全体で炉心溶融物が保持される傾斜底面を形成するように配置され、それぞれの内部に冷却材が流通可能な貫通孔が形成された複数の炉心溶融物保持ブロックと、炉心溶融物保持ブロックを支持する支持台と、を備え、複数の炉心溶融物保持ブロック内に形成された貫通孔が互いに連通しており、貫通孔へ冷却材を導入する冷却材導入部が、貫通孔から冷却材を排出する冷却材排出部よりも低い位置に配置されていて、冷却材導入部から冷却材排出部に向かって、貫通孔の高さ位置が次第に高くなるように配置されている炉心溶融物保持装置が示されている。

特開２０１６－１６６８３３号公報 特開２０１４－０８１２１２号公報

上述した特許文献１に示された原子炉格納容器では、原子炉容器から流出した炉心溶融物を、原子炉容器の下方に設けられたキャビティ室で受け止め、構造物の壁部で堰き止める。また、上述した特許文献２に示された炉心溶融物保持装置では、炉心溶融物が炉心溶融物保持ブロックの上に落下すると、炉心溶融物を保持する炉心溶融物保持ブロックの上面部は炉心溶融物から吸熱すると共に、側面部および下面部へ放熱して炉心溶融物を冷却する。このように、従来では、炉心溶融物を堰き止めたり、落下した場所で冷却したりする。

しかし、炉心溶融物を堰き止めたり、落下した場所で冷却したりすると、炉心溶融物が落下した場所、すなわち限定された領域で広がらず厚く留まる可能性がある。そして、炉心溶融物が続けて落下すると限定された領域で盛り上がって保持され、下方内部の冷却が遅滞することで、キャビティ室を形成する構造物（例えば、床コンクリートなど）への侵食速度が高くなり構造物を溶融させ損傷が発生する懸念がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、炉心溶融物による構造物の損傷を防ぐことのできる炉心溶融物保持構造および原子炉格納容器を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、複数のブロック状に形成されている。

また、本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置では、ブロック状の前記犠牲材は、上部に吊下具を有していることが望ましい。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、複数の粒状に形成されている。

また、本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置では、粒状の前記犠牲材は、前記炉心溶融物よりも融点が低い容器に収容されていることが望ましい。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、層状に形成されている。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、線状に形成されている。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、複数のブロック状に形成され、かつ上部に吊下具を有しており、上下に積み重ねた際に下方の前記吊下具の干渉を避けるように下部に凹部を有している。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材を前記床部の上面に配置すると共に、前記犠牲材の周囲の前記床部に前記犠牲材を配置しない領域を設ける。

また、本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置では、前記炉心溶融物および前記犠牲材の溶融体よりも融点が低い材からなり、前記犠牲材を囲んで前記床部の上面に配置された堰を有していることが好ましい。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、低粘性化効果の高い材で構成されている高犠牲材と、低粘性化効果の低い材で構成されている低犠牲材との少なくとも２種類を有し、前記原子炉容器の下方の前記床部の上面に前記高犠牲材を配置し、前記高犠牲材の周りを囲んで前記床部の上面に前記低犠牲材を配置する。

また、本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置では、前記高犠牲材の下層にも前記低犠牲材を配置することが望ましい。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、前記原子炉容器の下方に設置される設備構造物または前記設備構造物の一部として構成されている。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、前記炉心溶融物および前記犠牲材の溶融体よりも融点が低い支持部材に纏めて支持されて、前記支持部材の溶融に伴い拡散可能に設けられている。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記原子炉容器の下方に配置されて前記犠牲材が配置されるキャビティ室と、前記キャビティ室の周囲に配置された隣接室と、前記キャビティ室と前記隣接室との間を連通する連通部と、前記炉心溶融物および前記犠牲材の溶融体よりも融点が低い材からなり、前記連通部に設けられて前記キャビティ室と前記隣接室との間の気密性を確保して隔離する閉塞部と、を有している。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材を配置した下方に冷却機構を配置する。

また、本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置では、前記犠牲材は、低粘性化効果の高い材で構成されている高犠牲材と、低粘性化効果の低い材で構成されている低犠牲材との少なくとも２種類を有し、最上位置に前記高犠牲材を配置し、前記高犠牲材と前記冷却機構との間に前記低犠牲材を配置することが望ましい。

本発明の一態様に係る炉心溶融物保持装置は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、前記犠牲材は、前記炉心溶融物よりも融点が高い材で籠状に形成された容器に収容されている。

本発明の一態様に係る原子炉格納容器は、原子炉容器と、前記原子炉容器の下方に設けられて炉心溶融物を受ける床部と、上記のいずれか１つに記載の炉心溶融物保持構造と、を備える。

本発明によれば、犠牲材は、原子炉容器から流出した炉心溶融物に溶融混合し、これにより炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる。低粘性化された炉心溶融物は、床部に沿って流れて薄く拡がることになり、厚さ方向においても十分に冷却される。このため、炉心溶融物が床部に厚く留まることを防止でき、または炉心溶融物が床部に至ったとしても床部の侵食を抑制できる。この結果、床部が侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物による構造物の損傷を防ぐことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る原子炉格納容器が適用される原子力発電プラントの例を表す概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る原子炉格納容器に適用される加圧水型原子炉の原子炉構造を表す断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る原子炉格納容器の例を表す概略構成図である。 図４は、本発明の実施形態１に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図５は、本発明の実施形態１に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。 図６は、本発明の実施形態１に係る炉心溶融物保持構造の他の例の側断面図である。 図７は、本発明の実施形態２に係る炉心溶融物保持構造の犠牲材の斜視図である。 図８は、本発明の実施形態２に係る炉心溶融物保持構造の犠牲材の平面図である。 図９は、本発明の実施形態３に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図１０は、本発明の実施形態４に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図１１は、本発明の実施形態５に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図１２は、本発明の実施形態６に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図１３は、本発明の実施形態７に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図１４は、本発明の実施形態７に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。 図１５は、本発明の実施形態７に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。 図１６は、本発明の実施形態８に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図１７は、本発明の実施形態８に係る炉心溶融物保持構造の他の例の側断面図である。 図１８は、本発明の実施形態９に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図１９は、本発明の実施形態１０に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図２０は、本発明の実施形態１０に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。 図２１は、本発明の実施形態１１に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図２２は、本発明の実施形態１１に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。 図２３は、本発明の実施形態１２に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図２４は、本発明の実施形態１２に係る炉心溶融物保持構造の他の例の側断面図である。 図２５は、本発明の実施形態１３に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。 図２６は、本発明の実施形態１３に係る炉心溶融物保持構造の犠牲材の側断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を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。

図１は、本実施形態に係る原子炉格納容器が適用される原子力発電プラントの例を表す概略構成図である。図２は、本実施形態に係る原子炉格納容器に適用される加圧水型原子炉の原子炉構造を表す断面図である。図３は、本実施形態に係る原子炉格納容器の例を表す概略構成図である。

本実施形態の原子力発電プラントに適用された原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器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へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

この加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図１に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２および蒸気発生器１３が格納されている。加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは冷却水配管１４，１５を介して連結されている。冷却水配管１４は、加圧器１６が設けられている。冷却水配管１５は、一次冷却材循環ポンプ１７が設けられている。従って、加圧水型原子炉１２にて、炉心を構成する燃料により一次冷却材として軽水が加熱され、高温の軽水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の軽水（一次冷却材）と二次冷却材との間で熱交換が行われ、冷やされた軽水が一次冷却材循環ポンプ１７により冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、原子炉格納容器１１の外部に設けられた蒸気タービン１８および復水器１９と冷却水配管２０，２１を介して連結されている。冷却水配管２１は、給水ポンプ２２が設けられている。また、蒸気タービン１８は、発電機２３が接続されている。復水器１９は、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２４および排水管２５が連結されている。従って、蒸気発生器１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管２０を通して蒸気タービン１８に送られ、この蒸気により蒸気タービン１８を駆動して発電機２３により発電を行う。蒸気タービン１８を駆動した蒸気は、復水器１９で冷却された後、冷却水配管２１を通して蒸気発生器１３に戻される。

また、加圧水型原子炉１２において、図２に示すように、原子炉容器４１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体４２とその上部に装着される原子炉容器蓋（上鏡）４３により構成されている。原子炉容器本体４２に対し、原子炉容器蓋４３が複数のスタッドボルト４４およびナット４５により開閉可能に固定されている。

原子炉容器本体４２は、原子炉容器蓋４３を取り外すことで上部が開口可能で、下部が球面状をなす下鏡４６により閉塞された円筒形状をなしている。原子炉容器本体４２は、上部に一次冷却水としての軽水（冷却材）を供給する入口ノズル（入口管台）４７と、軽水を排出する出口ノズル（出口管台）４８が形成されている。原子炉容器本体４２は、入口ノズル４７および出口ノズル４８とは別に、図示しない注水ノズル（注水管台）が形成されている。

原子炉容器本体４２は、内部に炉内構造物が挿入される。炉内構造物について説明する。入口ノズル４７および出口ノズル４８より上方に上部炉心支持板４９が固定される一方で、下方の下鏡４６の近傍に位置して下部炉心支持板５０が固定されている。上部炉心支持板４９および下部炉心支持板５０は、円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成されている。上部炉心支持板４９は、複数の炉心支持ロッド５１を介して下方に図示しない多数の連通孔が形成された上部炉心板５２が連結されている。

また、円筒形状をなす炉心槽５３が原子炉容器本体４２の内壁面と所定の隙間をもって配置されている。炉心槽５３は、上部に上部炉心板５２が連結され、下部に円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された下部炉心板５４が連結されている。この下部炉心板５４は、下部炉心支持板５０に支持されている。

また、上部炉心板５２と炉心槽５３と下部炉心板５４により、炉心５５が形成されている。炉心５５は、内部に多数の燃料集合体５６が配置されている。燃料集合体５６は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されている。炉心５５は、内部に多数の制御棒５７が配置されている。多数の制御棒５７は、上端部がまとめられて制御棒クラスタ５８となり、燃料集合体５６内に挿入可能となっている。上部炉心支持板４９は、上部炉心支持板４９自身を貫通して多数の制御棒クラスタ案内管５９が固定されている。各制御棒クラスタ案内管５９は、下端部が燃料集合体５６内の制御棒クラスタ５８まで延出されている。

原子炉容器４１を構成する原子炉容器蓋４３は、上部に磁気式ジャッキの制御棒駆動装置６０が設けられている。磁気式ジャッキの制御棒駆動装置６０は、原子炉容器蓋４３と一体をなすハウジング６１内に収容されている。上述した多数の制御棒クラスタ案内管５９は、上端部が制御棒駆動装置６０まで延出されている。制御棒駆動装置６０から延出された制御棒クラスタ駆動軸６２は、制御棒クラスタ案内管５９内を通って燃料集合体５６まで延出され、制御棒クラスタ５８を把持可能となっている。

制御棒駆動装置６０は、上下方向に延設されて制御棒クラスタ５８に連結され、その表面に複数の周溝を長手方向に等ピッチで配設してなる制御棒クラスタ駆動軸６２を磁気式ジャッキで上下動させることで、原子炉の出力を制御している。

また、原子炉容器本体４２は、下鏡４６を貫通する多数の計装管台６３が設けられている。各計装管台６３は、炉内側の上端部に炉内計装案内管６４が固定される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ６５が連結されている。各炉内計装案内管６４は、上端部が下部炉心支持板５０に連結されている。各炉内計装案内管６４は、振動を抑制するため上下連接板６６，６７が取り付けられている。そして、コンジットチューブ６５から計装管台６３および炉内計装案内管６４を通るシンブルチューブ６８が、下部炉心板５４を貫通して燃料集合体５６まで挿入可能となっている。シンブルチューブ６８は、中性子束を計測可能な中性子束検出器（図示略）が装着されている。

従って、制御棒駆動装置６０により制御棒クラスタ駆動軸６２を移動して燃料集合体５６に制御棒５７を挿入することで、炉心５５内での核分裂を制御し、発生した熱エネルギにより原子炉容器４１内に充填された軽水が加熱され、高温の軽水が出口ノズル４８から排出され、上述したように、蒸気発生器１３に送られる。即ち、燃料集合体５６を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、減速材及び一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。また、制御棒５７を燃料集合体５６に挿入することで、炉心５５内で生成される中性子数を調整し、また、原子炉を緊急に停止するときに炉心５５に急速に挿入される。

また、原子炉容器４１は、炉心５５に対して、その上方に出口ノズル４８に連通する上部プレナム６９が形成される一方、下方に下部プレナム７０が形成されている。原子炉容器４１と炉心槽５３との間に、入口ノズル４７および下部プレナム７０に連通するダウンカマー部７１が形成されている。従って、軽水は、入口ノズル４７から原子炉容器本体４２内に流入し、ダウンカマー部７１を下向きに流れ落ちて下部プレナム７０に至り、この下部プレナム７０の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心支持板５０および下部炉心板５４を通過した後、炉心５５に流入する。炉心５５に流入した軽水は、炉心５５を構成する燃料集合体５６から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体５６を冷却する一方、高温となって上部炉心板５２を通過して上部プレナム６９まで上昇し、出口ノズル４８を通って排出される。

上述した原子力発電プラントの原子炉格納容器１１は、図３に示すように、岩盤等の堅固な地盤８１上に立設され、鉄筋コンクリートなどにより内部に複数のコンパートメント、例えば、上部コンパートメント８３および蒸気発生器ループ室８４が区画されている。原子炉格納容器１１内の中央部に、蒸気発生器ループ室８４を画成する筒形状をなす構造物１００が形成されており、このコンクリートを含む構造物１００により原子炉容器４１が垂下して支持されている。そして、蒸気発生器ループ室８４には蒸気発生器１３が配置され、冷却水配管１４，１５により連結されている。

また、原子炉格納容器１１は、その内部に、構造物１００により原子炉容器４１の下方に位置してキャビティ室１５０が画成されている。原子炉格納容器１１は、燃料取替用水ピット８８が設けられている。燃料取替用水ピット８８は、非常時に冷却水を加圧水型原子炉１２に供給して冷却する原子炉冷却経路（冷却水供給装置）８９と、冷却水を原子炉格納容器１１に散布して冷却する原子炉格納容器冷却経路（冷却水供給装置）９０が接続されている。原子炉格納容器１１に散布された冷却水は、蒸気発生器ループ室８４から構造物１００に設けられているドレンライン（不図示）を介してキャビティ室１５０に貯留される。

なお、図示しないが、原子炉格納容器１１は、キャビティ室１５０に冷却水を供給する消火水などの外部注入経路が設けられている。外部注入経路は、基端部が原子炉格納容器１１の外部に設置される消火水などの外部供給設備に連結される一方、先端部がキャビティ室１５０に連通している。

このように、原子炉格納容器１１において、加圧水型原子炉１２の原子炉容器４１の下方に冷却水を供給可能なキャビティ室１５０が設けられている。

以下、炉心溶融物保持構造の実施形態について説明する。

［実施形態１］
図４は、実施形態１に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。図５は、実施形態１に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。図６は、実施形態１に係る炉心溶融物保持構造の他の例の側断面図である。

実施形態１の炉心溶融物保持構造は、図４に示すように、原子炉容器４１と、原子炉容器４１の下方のキャビティ室１５０の床部１５０ａと、の間に設けられた犠牲材１を備える。図４では、犠牲材１を床部１５０ａの上面に配置した形態を示している。

炉心溶融を伴うシビアアクシデントにより、原子炉容器４１（原子炉容器本体４２）の下部が破損され、原子炉容器４１から炉心溶融物１０が流出してしまった場合、原子炉容器４１の下部から流出した炉心溶融物１０は、原子炉容器４１の下方に設けられた原子炉格納容器１１のキャビティ室１５０の床部１５０ａに向けて落下する（図５参照）。即ち、キャビティ室１５０の床部１５０ａは、炉心溶融物１０を受ける。炉心溶融物１０は、溶融した炉心、および溶融した炉心に伴って溶融した炉内構造物を含む。

犠牲材１は、炉心溶融物１０に溶融混合し、これにより炉心溶融物１０の融点を低下させて低粘性化させるものである。このため、低粘性化された炉心溶融物１０は、キャビティ室１５０の床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がり、厚さ方向においても十分に冷却される。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

犠牲材１は、鉄化合物、アルカリ化合物、珪酸化合物、珪酸カルシウム（ＣａＣｉＯ_３）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の組成の１つまたは２つ以上を含んでいる。鉄化合物としては、例えば、炭素鋼や、ステンレスや、Ｆｅ_２Ｏ_３や、Ｆｅ_３Ｏ_４や、鉄鉱石などがある。アルカリ化合物としては、例えば、カルシウム系のＣａ，ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）_２，ＣａＣＯ_３，石灰石などや、マグネシウム系のＭｇ，ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）_２，ＭｇＣＯ_３，ドロマイトなどや、ナトリウム系のＮａ，Ｎａ_２Ｏ，ＮａＯＨ，ＮａＨＣＯ_３，Ｎａ_２ＣＯ_３，重曹，トロナなどがある。珪酸化合物としては、例えば、ＳｉＯ_２や、砂や、石や、珪酸カルシウムや、珪酸マグネシウムなどがある。

炉心溶融物１０と犠牲材１が接触・反応して混合物となり、融点を低減する。炉心溶融物１０の主要な組成は、ＵＯ_２およびＺｒＯ_２であり融点が比較的高く温度低下に伴い粘性が増加し固まりやすい。例えば、ＺｒＯ_２の融点は３０００Ｋ程度であるが、鉄や珪酸カルシウムと混合すると１６００Ｋ程度に低下し、酸化カルシウム（ＣａＯ）と混合すると２５００Ｋ程度に低下する。融点が低下した炉心溶融物１０は低粘性化されることになり、上記作用効果を奏する。

ここで、融点を低下させ低粘性化させる効果が大きい順に、Ｆｅ，ＣａＣｉＯ_３＞ＣａＯ，ＭｇＯ＞ＳｉＯ_２＞Ａｌ_２Ｏ_３＞ＵＯ_２，ＺｒＯ_２となることから、犠牲材１は、低粘性化させる効果が大きい組成を多く含むことが望ましく、上記効果を顕著に得ることができる。かかる組成の順は、文献Sun Yong Kwon, “Thermodynamic Optimization of ZrO2-Containing Systems in the CaO-MgO-SiO2-Al2O3-ZrO2 system.”（http://digitool.library.mcgill.ca/webclient/DeliveryManager?pid=135720）の記載を根拠とすることができる。

また、炉心溶融物１０に対して犠牲材１の比率が大きい程、融点を低下させ低粘性化させる効果が大きく、モル比にて炉心溶融物１０：犠牲材１が少なくとも２：１を満足することが望ましい。そして、犠牲材１は、炉心溶融物１０の想定質量に対して１０％以上の質量を有することが、上記効果を顕著に得るために望ましい。

また、犠牲材１は、少なくとも原子炉容器４１の下方に配置されていればよいが、原子炉容器４１の下方から外側の領域に拡がる炉心溶融物１０に混合して低粘性化させるため、図４および図５に示すように、原子炉容器４１の下方の領域から外れる領域にも配置されていることが望ましい。

図６に示す形態は、犠牲材１が上下に層状に構成され、図では上層犠牲材１ａと下層犠牲材１ｂで構成されている。この構成において、上層犠牲材１ａに対し下層犠牲材１ｂが低粘性化効果の低い材で構成されていることが望ましい。低粘性化については、上述した融点を低下させ低粘性化させる効果が大きい順に準じることで達成でき、または、融点を低下させ低粘性化させる同じ組成の質量を変えることでも達成できる。

なお、層数については上記２層に限定されるものではなく、犠牲材１が上下に層状に構成され、上層に対し下層が低粘性化効果の低い材で構成されていればよい。また、各層が厳密に分けられておらず、下に向かって徐々に低粘性化効果が低い組成に構成されていることも含む。

従って、上層において低粘性化された炉心溶融物１０は、床部１５０ａに沿って拡がったのち、下層において低粘性化効果が低下、即ち粘性が高くなり、侵食速度（流動性）が低下する。このため、床部１５０ａに沿って拡がった炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制しつつ炉心溶融物１０を保持できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。なお、共晶温度を上昇させることで、温度が低下しなくても粘性および融点を高めることができ、下層に共晶温度を上昇させる材を設けるようにしてもよい。

ところで、犠牲材１は、上記組成に限定されるものではない。例えば、犠牲材１は、炉心溶融物１０の主組成を還元する還元材を含んでいてもよい。還元材としては、例えば、炭素（コークスなど）、水素、亜硫酸ソーダなどがある。具体的に、炉心溶融物１０の主組成ＺｒＯ_２を炭素ＣによりＣＯ_２とＺｒに還元する。このように、還元材を含む犠牲材１により、炉心溶融物１０の融点を低下させて低粘性化させることができる。このため、低粘性化された炉心溶融物１０は、キャビティ室１５０の床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がり、厚さ方向においても十分に冷却される。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

また、犠牲材１は、上記組成に限定されるものではない。例えば、犠牲材１は、炉心溶融物１０の主組成を冷却する冷却材を含んでいてもよい。冷却材としては、例えば、結晶水を含む材であって、例えば、ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏや、Ｎａ_２ＳＯ_４・１０Ｈ_２Ｏや、ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏなどがある。このように、冷却材である結晶水を含む犠牲材１により、結晶水を蒸発させる際に奪われる蒸発潜熱により冷却して炉心溶融物１０の融点を低下させて低粘性化させることができる。このため、低粘性化された炉心溶融物１０は、キャビティ室１５０の床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がり、厚さ方向においても十分に冷却される。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

［実施形態２］
図７は、実施形態２に係る炉心溶融物保持構造の犠牲材の斜視図である。図８は、実施形態２に係る炉心溶融物保持構造の犠牲材の平面図である。

実施形態２の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図７および図８に示すように、犠牲材１Ａは、複数のブロック状に形成され、当該ブロックが床部１５０ａの上面に並んで設けられる。図７および図８では、犠牲材１Ａが正三角柱に形成された例を示しているが、例えば、四角柱や、正四角柱や、正五角柱や、正六角柱などの多角柱であってもよく、床部１５０ａの上面に並んで設けられる形状であればよい。また、犠牲材１Ａは、その上面にアイボルトなどの吊下具１Ａａが設けられている。１つのブロック状の犠牲材１Ａは、例えば、数ｋｇ～十数ｋｇに設計され、吊下具１Ａａによりクレーンなどで吊り下げて設置または撤去できる。

このように、実施形態２の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ａは、複数のブロック状に形成されていることから、個々の質量を小さくして可搬性が向上する。このため、設置を容易に行うことができる。また、実施形態２の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ａは、吊下具１Ａａによりクレーンなどで吊り下げて運搬や設置や撤去できる。従って、実施形態２の炉心溶融物保持構造によれば、構造物１００（キャビティ室１５０の床部１５０ａ）の定期点検時に、撤去や再設置を容易に行うことができる。

なお、図には明示しないが、実施形態１の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ａは、床部１５０ａの上面に並ぶ同士が凹凸などにより相互に嵌合する構成としてもよい。このようにすることで、配置したときの相互の位置ずれを抑制できる。

［実施形態３］
図９は、実施形態３に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。

実施形態３の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図９に示すように、犠牲材１Ｂは、複数の粒状に形成され、当該粒状が床部１５０ａの上面に設けられる。図９では、犠牲材１Ｂが球形の粒状に形成された例を示しているが、形状に限定はない。１つの粒状の犠牲材１Ｂは、例えば、数ｇ～十数ｇに設計され、複数が袋などの容器に収容されて運搬され設置または撤去できる。粒状とは粉状も含む。

このように、実施形態３の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｂは、複数の粒状に形成されていることから、個々の質量を小さくして可搬性が向上する。このため、設置を容易に行うことができる。従って、実施形態３の炉心溶融物保持構造によれば、構造物１００（キャビティ室１５０の床部１５０ａ）の定期点検時に、撤去や再設置を容易に行うことができる。また、実施形態３の炉心溶融物保持構造では、敷き詰める床部１５０ａの形状に左右されず、複雑な形状や凹凸部や隙間にも設置でき、設置の自由度を向上することができる。

また、実施形態３の炉心溶融物保持構造では、粒状の犠牲材１Ｂは、炉心溶融物１０よりも融点が低い複数の容器（例えば、袋など）に分けて収容されていることが望ましい。このため、運搬され設置または撤去を容易に行うことができる。また、容器のまま設置することで、炉心溶融物１０により容器が溶融して犠牲材１Ｂを炉心溶融物１０に混合させることができる。また、容器が犠牲材として構成されていてもよい。

［実施形態４］
図１０は、実施形態４に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。

実施形態４の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図１０に示すように、犠牲材１Ｃは、層状形成され、当該層状が床部１５０ａの上面に設けられる。層状とは、フィルム状や膜状やシート状やタイル状やパネル状などを含む。また、層状の犠牲材１Ｃは、可撓性を有することでロール形状に巻き付けて運搬され設置または撤去できる。層状の犠牲材１Ｃは、例えば、数ｍｍ～十数ｍｍの厚さに設計され、複数を重ねて設置することができる。

このように、実施形態４の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｃは、層状に形成されていることから、個々の質量を小さくして可搬性が向上する。このため、設置を容易に行うことができる。従って、実施形態４の炉心溶融物保持構造によれば、構造物１００（キャビティ室１５０の床部１５０ａ）の定期点検時に、撤去や再設置を容易に行うことができる。

［実施形態５］
図１１は、実施形態５に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。

実施形態５の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図１１に示すように、犠牲材１Ｄは、線状に形成され、当該線状が床部１５０ａの上面に設けられる。線状とは、繊維状や紐状や綱状などを含む。また、線状の犠牲材１Ｄは、可撓性を有することでリング状に巻き付けて運搬され設置または撤去できる。線状の犠牲材１Ｄは、例えば、数ｍｍ～十数ｍｍの径に設計され、絡み合わせたり、折り曲げたり、巻き付けたりして設置することができる。

このように、実施形態５の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｄは、線状に形成されていることから、個々の質量を小さくして可搬性が向上する。このため、設置を容易に行うことができる。従って、実施形態５の炉心溶融物保持構造によれば、構造物１００（キャビティ室１５０の床部１５０ａ）の定期点検時に、撤去や再設置を容易に行うことができる。また、実施形態５の炉心溶融物保持構造では、敷き詰める床部１５０ａの形状に左右されず、複雑な形状や凹凸部や隙間にも設置でき、設置の自由度を向上することができる。

［実施形態６］
図１２は、実施形態６に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。

実施形態６の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図１２に示すように、犠牲材１Ｅは、複数のブロック状に形成され、当該ブロックが床部１５０ａの上面に並んだり重ねたりして設けられる。また、犠牲材１Ｅは、その上面にアイボルトなどの吊下具１Ｅａが設けられている。１つのブロック状の犠牲材１Ｅは、例えば、数ｋｇ～十数ｋｇに設計され、吊下具１Ｅａによりクレーンなどで吊り下げて設置または撤去できる。また、犠牲材１Ｅは、上下に積み重ねた際に下方の犠牲材１Ｅの吊下具１Ｅａとの干渉を避けるように下部に凹部１Ｅｂを有している。

このように、実施形態６の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｅは、複数のブロック状に形成されていることから、個々の質量を小さくして可搬性が向上する。このため、設置を容易に行うことができる。また、実施形態６の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｅは、吊下具１Ｅａによりクレーンなどで吊り下げて運搬や設置や撤去できる。従って、実施形態６の炉心溶融物保持構造によれば、構造物１００（キャビティ室１５０の床部１５０ａ）の定期点検時に、撤去や再設置を容易に行うことができる。また、実施形態６の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｅは、下方の吊下具１Ｅａを避ける凹部１Ｅｂが設けられ、上下に積み重ねても相互の干渉を防ぐことができる。

［実施形態７］
図１３は、実施形態７に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。図１４は、実施形態７に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。図１５は、実施形態７に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。

実施形態７の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図１３に示すように、犠牲材１Ｆは、原子炉容器４１の下方の領域となる床部１５０ａの上面に配置されている。犠牲材１Ｆの形態は、上述した実施形態２～実施形態６で示す形態がある。また、犠牲材１Ｆの周囲で原子炉容器４１の下方の領域から外れる領域となる床部１５０ａの上面には犠牲材１Ｆを配置しない。なお、犠牲材１Ｆを配置する領域を原子炉容器４１の下方としたが、この領域は少なくとも原子炉容器４１の直下を含む領域であり、この原子炉容器４１の直下の領域に続いて原子炉容器４１の直下から外れる領域を含んでいてもよい。即ち、実施形態７の炉心溶融物保持構造は、犠牲材１Ｆを配置した領域の周りに床部１５０ａが露出する領域が存在する。

このように、実施形態７の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｆを配置した領域の周りに犠牲材１Ｆを配置しない領域が設けられている。従って、炉心溶融物１０は、犠牲材１Ｆにより低粘性化されて床部１５０ａに沿って拡がり、その後に拡がった状態で冷却されつつ犠牲材１Ｆを配置しない領域に至る。犠牲材１Ｆを配置しない領域に至るとき、炉心溶融物１０は拡がっているため冷却し易く床部１５０ａへの侵食が抑制される。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。しかも、犠牲材１Ｆを配置しない領域を有することから、構造物１００（キャビティ室１５０の床部１５０ａ）の定期点検時に、犠牲材１Ｆの撤去や再設置をすることなく点検を行うことができる。

また、実施形態７の炉心溶融物保持構造では、図１３に示すように、犠牲材１Ｆを囲んで床部１５０ａの上面に堰２が配置されている。堰２は、炉心溶融物１０および犠牲材１Ｆが混合した溶融体よりも融点が低い材からなる。堰２は、実施形態１で示す犠牲材１の組成を含んでいてもよい。

従って、炉心溶融物１０は、図１４に示すように、犠牲材１Ｆにより低粘性化されながら堰２により貯留されることから、犠牲材１Ｆとの溶融混合が促進されてより低粘性化が向上する。その後、図１５に示すように、炉心溶融物１０および犠牲材１Ｆが混合した溶融体により堰２が溶融するため、低粘性化された炉心溶融物１０は、床部１５０ａに沿って拡がり、拡がった状態で冷却されつつ犠牲材１Ｆを配置しない領域に至る。犠牲材１Ｆを配置しない領域に至るとき、炉心溶融物１０は拡がっているため冷却し易く床部１５０ａへの侵食が抑制される。このように、堰２を配置することで、炉心溶融物１０を犠牲材１Ｆとの溶融混合を促進して低粘性化を向上することができる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

なお、図１３～図１５に示すように、犠牲材１Ｆを配置しない領域において、犠牲材１Ｆを配置した領域から離れるに連れて下り傾斜となる傾斜面１５０ｂが床部１５０ａに形成されていることが望ましい。このため、炉心溶融物１０が傾斜面１５０ｂに沿って拡がり易くなり、炉心溶融物１０の冷却性を向上することができる。

［実施形態８］
図１６は、実施形態８に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。図１７は、実施形態８に係る炉心溶融物保持構造の他の例の側断面図である。

実施形態８の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図１６に示すように、犠牲材１Ｇは、低粘性化効果の高い材で構成されている高犠牲材１Ｇａと、低粘性化効果の低い材で構成されている低犠牲材１Ｇｂとの少なくとも２種類を有している。低粘性化の高低は、実施形態１にて説明したように炉心溶融物１０の融点を低下させ低粘性化させる効果の大小の順の組成を選択したり質量を多くしたりすることで達成できる。

そして、実施形態８の炉心溶融物保持構造は、原子炉容器４１の下方の領域となる床部１５０ａの上面に高犠牲材１Ｇａを配置し、高犠牲材１Ｇａの周りを囲んで床部１５０ａの上面に低犠牲材１Ｇｂを配置する。犠牲材１Ｇの形態は、上述した実施形態２～実施形態６で説明した形態がある。なお、高犠牲材１Ｇａを配置する領域を原子炉容器４１の下方としたが、この領域は少なくとも原子炉容器４１の直下を含む領域であり、この原子炉容器４１の直下の領域に続いて原子炉容器４１の直下から外れる領域を含んでいてもよい。即ち、実施形態８の炉心溶融物保持構造は、高犠牲材１Ｇａを配置した領域の周りに低犠牲材１Ｇｂを配置した領域が存在する。

このように、実施形態８の炉心溶融物保持構造では、原子炉容器４１の下方の床部１５０ａの上面に高犠牲材１Ｇａを配置し、高犠牲材１Ｇａの周囲を囲んで床部１５０ａの上面に低犠牲材１Ｇｂを配置する。従って、炉心溶融物１０は、高犠牲材１Ｇａにより低粘性化されて床部１５０ａに沿って拡がり、その後に拡がった状態で冷却されつつ低犠牲材１Ｇｂを配置した領域に至る。低犠牲材１Ｇｂを配置した領域に至るとき、炉心溶融物１０は拡がっているため冷却し易く、さらに低犠牲材１Ｇｂにより低粘性化されつつ冷却される。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

また、実施形態８の炉心溶融物保持構造では、高犠牲材１Ｇａの下層にも低犠牲材１Ｇｂを配置することが望ましい。

従って、上層の高犠牲材１Ｇａにおいて低粘性化された炉心溶融物１０は、床部１５０ａに沿って拡がったのち、下層の低犠牲材１Ｇｂにおいて低粘性化が低下、即ち粘性が高くなり侵食速度（流動性）が低下する。このため、床部１５０ａに沿って拡がった炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制しつつ炉心溶融物１０を保持できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

［実施形態９］
図１８は、実施形態９に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。

実施形態９の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図１８に示すように、犠牲材１Ｈは、原子炉容器４１の下方に設置される設備構造物または設備構造物の一部として構成されている。設備構造物は、例えば、コンジットチューブ６５（シンブルチューブ６８）をキャビティ室１５０の内部で支持するコンジットサポート１６０がある。また、設備構造物は、コンジットチューブ６５の外表部材も含む。その他、設備構造物は、図には明示しないが、原子炉格納容器１１においてキャビティ室１５０を構成する壁や柱なども含む。即ち、設備構造物は、キャビティ室１５０の内部に存在する構造物を示す。なお、原子炉容器４１の下方とは、少なくとも原子炉容器４１の直下の一部を含む領域であり、この原子炉容器４１の直下の領域に続いて原子炉容器４１の直下から外れる領域を含んでいてもよい。

また、犠牲材１Ｈは、上記設備構造物に設けるにあたり、設備構造物の外側に、実施形態４の層状の犠牲材１Ｃを巻き付けたり、実施形態５の線状の犠牲材１Ｄを巻き付けたり絡み付けたりすることで設けることができる。

また、犠牲材１Ｈは、キャビティ室１５０の床部１５０ａの上面に配置されていてもよい。

このように、実施形態９の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｈが、原子炉容器４１の下方に設置される設備構造物または前記設備構造物の一部として構成されている。犠牲材１Ｈは、炉心溶融物１０に溶融混合し、これにより炉心溶融物１０の融点を低下させて低粘性化させるため、低粘性化された炉心溶融物１０は、キャビティ室１５０の床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がり、厚さ方向においても十分に冷却される。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

［実施形態１０］
図１９は、実施形態１０に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。図２０は、実施形態１０に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。

実施形態１０の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図１９に示すように、犠牲材１Ｉは、炉心溶融物１０および犠牲材１Ｉの溶融体よりも融点が低い支持部材３に支持されている。また、犠牲材１Ｉは、支持部材３の溶融に伴い拡散可能に設けられている。

支持部材３は、犠牲材１Ｉを纏めて拡散しないように支持するもので、図１９に示すように堰として構成されていてもよく、図には明示しないが、犠牲材１Ｉを収容する容器として構成されていてもよい。支持部材３は、炉心溶融物１０および犠牲材１Ｆが混合した溶融体よりも融点が低い材からなる。支持部材３は、実施形態１で示す犠牲材１の組成を含んでいてもよい。

犠牲材１Ｉは、支持部材３の溶融に伴い拡散できるように、実施形態３で示す粒状や紛状に形成されて支持部材３によって纏められて配置されている。また、犠牲材１Ｉは、支持部材３の溶融に伴い拡散できるように、液状に形成されて支持部材３によって支持されていてもよい。また、犠牲材１Ｉは、支持部材３の溶融に伴い拡散できるように、実施形態３で示す粒状や紛状に形成されて液体中に設けられて支持部材３によって支持されていてもよい。

このように、実施形態１０の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｉが、炉心溶融物１０および犠牲材１Ｉの溶融体よりも融点が低い支持部材３に纏めて支持されて、支持部材３の溶融に伴い拡散可能に設けられている。犠牲材１Ｉは、支持部材３が溶融することで、図２０に示すように炉心溶融物１０に溶融混合し、これにより炉心溶融物１０の融点を低下させて低粘性化させる。このため、低粘性化された炉心溶融物１０は、キャビティ室１５０の床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がり、厚さ方向においても十分に冷却される。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。しかも、犠牲材１Ｉを纏めて支持しておけることから、構造物１００（キャビティ室１５０の床部１５０ａ）の定期点検時に、犠牲材１Ｉの撤去や再設置をすることなく点検を行うことができる。

［実施形態１１］
図２１は、実施形態１１に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。図２２は、実施形態１１に係る炉心溶融物保持構造の作用を表す側断面図である。

実施形態１１の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図２１に示すように、犠牲材１Ｊは、原子炉容器４１の下方で炉心溶融物１０を受けるキャビティ室１５０の床部１５０ａと原子炉容器４１との間に設けられている。図２１では、犠牲材１Ｊは、床部１５０ａの上面に配置されている。犠牲材１Ｊの形態は、上述した実施形態２～実施形態１０や後述する実施形態１２～実施形態１４で示す形態がある。

一方、原子炉格納容器１１において、原子炉容器４１の下方のキャビティ室１５０の周囲に隣接室１５１が配置されている。隣接室１５１は、原子力発電プラントの通常時に作業員が立ち入る空間を形成する。キャビティ室１５０と隣接室１５１とはその間を連通部１５２で連通されている。そして、連通部１５２は、キャビティ室１５０と隣接室１５１との間の気密性を確保して隔離する閉塞部４が設けられている。閉塞部４は、炉心溶融物１０および犠牲材１Ｊの溶融体よりも融点が低い材からなる。閉塞部４は、実施形態１で示す犠牲材１の組成を含んでいてもよい。

このように、実施形態１１の炉心溶融物保持構造では、原子炉容器４１の下方のキャビティ室１５０に犠牲材１Ｊが配置されている一方、キャビティ室１５０と隣接室１５１とを連通する連通部１５２が閉塞部４で気密性を有して閉塞されている。犠牲材１Ｊは、炉心溶融物１０に溶融混合し、これにより炉心溶融物１０の融点を低下させて低粘性化させる。このため、低粘性化された炉心溶融物１０は、キャビティ室１５０の床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がる。その後、図２２に示すように、床部１５０ａに沿って拡がった炉心溶融物１０により閉塞部４が溶融すると、炉心溶融物１０は連通部１５２を通じて隣接室１５１にも拡がり、伝熱面積が拡大して冷却性が向上して十分に冷却される。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

［実施形態１２］
図２３は、実施形態１２に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。図２４は、実施形態１２に係る炉心溶融物保持構造の他の例の側断面図である。

実施形態１２の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図２３に示すように、犠牲材１Ｋは、原子炉容器４１の下方で炉心溶融物１０を受けるキャビティ室１５０の床部１５０ａと原子炉容器４１との間に設けられている。図２３では、犠牲材１Ｋは、床部１５０ａに沿って配置されている。犠牲材１Ｋの形態は、上述した実施形態２～実施形態１１や後述する実施形態１３，１４で示す形態がある。

また、犠牲材１Ｋを配置した下方に冷却機構５が配置されている。冷却機構５は、キャビティ室１５０の床部１５０ａの上面に配置され、床部１５０ａに沿って配置されている。冷却機構５は、床部１５０ａの上面に積層して配置される基材（例えば、コンクリート）５ａの内部に冷却管５ｂが配置されている。冷却管５ｂは、内部に冷媒が流通され、これにより基材５ａおよび基材５ａの周囲が冷却される。

このように、実施形態１２の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｋを配置した下方に冷却機構５が配置されている。犠牲材１Ｋは、炉心溶融物１０に溶融混合し、これにより炉心溶融物１０の融点を低下させて低粘性化させる。このため、低粘性化された炉心溶融物１０は、キャビティ室１５０の床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がる。また、床部１５０ａに沿って拡がった炉心溶融物１０は、冷却機構５により厚さ方向においても十分に冷却され、冷却機構５の上方で固まる。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制しつつ炉心溶融物１０を保持できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。

また、実施形態１２の炉心溶融物保持構造では、図２４に示すように、犠牲材１Ｋは、低粘性化効果の高い材で構成されている高犠牲材１Ｋａと、低粘性化効果の低い材で構成されている低犠牲材１Ｋｂとの少なくとも２種類を有している。低粘性化の高低は、実施形態１にて説明したように炉心溶融物１０の融点を低下させ低粘性化させる効果の大小の順の組成を選択したり質量を多くしたりすることで達成できる。

そして、犠牲材１Ｋは、上層に高犠牲材１Ｋａを配置し、高犠牲材１Ｋａの下層に低犠牲材１Ｋｂを配置して積層して構成されている。低犠牲材１Ｋｂの下方には、冷却機構５が配置される。即ち、最上位置に高犠牲材１Ｋａが配置され、高犠牲材１Ｋａと冷却機構５との間に低犠牲材１Ｋｂが配置される。

従って、炉心溶融物１０は、上層の高犠牲材１Ｋａにおいて低粘性化されて床部１５０ａに沿って拡がったのち、下層の低犠牲材１Ｋｂにおいて低粘性化が低下、即ち粘性が高くなり侵食速度（流動性）が低下する。このため、床部１５０ａに沿って拡がった炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制しつつ炉心溶融物１０を保持できる。この結果、冷却機構５への炉心溶融物１０の侵食を防止することもできる。

［実施形態１３］
図２５は、実施形態１３に係る炉心溶融物保持構造の側断面図である。図２６は、実施形態１３に係る炉心溶融物保持構造の犠牲材の側断面図である。

実施形態１３の炉心溶融物保持構造は、上述した実施形態１の犠牲材１の形態に特徴を有する。具体的に、図２５に示すように、犠牲材１Ｌが、容器６に収容されている。犠牲材１Ｌの形態は、上述した実施形態２～実施形態１２や後述する実施形態１４で示す形態がある。

容器６は、炉心溶融物１０よりも融点が高い材で籠状に形成されている。具体的に容器６は、図２６に示すように、少なくとも側板および底板で周りが囲まれて、その内部に犠牲材１Ｌを収容できるように構成されている。容器６は、少なくとも側板および底板が格子状やパンチングメタルなどのように多数の孔６ａが形成されている。図２６では、犠牲材１Ｌが粒状に形成されているが、孔６ａは、粒状の犠牲材１Ｌを脱落させない大きさに形成されている。また、容器６は、その上面にアイボルトなどの吊下具６ｂが設けられている。容器６は、犠牲材１Ｌを含み、例えば、数ｋｇ～十数ｋｇに設計され、吊下具６ｂによりクレーンなどで吊り下げて設置または撤去できる。また、容器６は、上下に積み重ねた際に下方の容器６の吊下具６ｂとの干渉を避けるように下部に凹部６ｃを有している。

このように、実施形態１３の炉心溶融物保持構造では、犠牲材１Ｌが、炉心溶融物１０よりも融点が高い材で籠状に形成された容器６に収容されている。犠牲材１Ｌは、炉心溶融物１０に溶融混合し、これにより炉心溶融物１０の融点を低下させて低粘性化させる。このため、低粘性化された炉心溶融物１０の一部は、容器６の孔６ａを通過して流出し、キャビティ室１５０の床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がる。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、炉心溶融物１０による構造物１００の損傷を防ぐことができる。しかも、低粘性化された炉心溶融物１０の一部は、容器６の内部に留まったまま最終的に固まる。従って、容器６を撤去することで炉心溶融物１０を回収することができる。

［実施形態１４］
実施形態１４において原子炉格納容器１１は、原子炉容器４１と、原子炉容器４１の下方に設けられて炉心溶融物１０を受ける床部１５０ａと、上述した各実施形態のいずれか１つに記載の炉心溶融物保持構造と、を備える。

従って、原子炉容器４１から流出した炉心溶融物１０は、炉心溶融物保持構造の犠牲材が溶融混合し、これにより融点が低下して低粘性化され、床部１５０ａに沿って流れて薄く拡がる。従って、炉心溶融物１０が床部１５０ａに厚く留まることを抑制できる。この結果、コンクリートからなるキャビティ室１５０の床部１５０ａが侵食される事態を防ぎ、原子炉格納容器１１をなす構造物１００が炉心溶融物１０により損傷する事態を防ぐことができる。

１ 犠牲材
１ａ 上層犠牲材
１ｂ 下層犠牲材
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ 犠牲材
１Ａａ 吊下具
１Ｅａ 吊下具
１Ｅｂ 凹部
１Ｇａ 高犠牲材
１Ｇｂ 低犠牲材
１Ｋａ 高犠牲材
１Ｋｂ 低犠牲材
２ 堰
３ 支持部材
４ 閉塞部
５ 冷却機構
５ａ 基材
５ｂ 冷却管
６ 容器
６ａ 孔
６ｂ 吊下具
６ｃ 凹部
１０ 炉心溶融物
１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
１４，１５ 冷却水配管
１６ 加圧器
１７ 一次冷却材循環ポンプ
１８ 蒸気タービン
１９ 復水器
２０，２１ 冷却水配管
２２ 給水ポンプ
２３ 発電機
２４ 取水管
２５ 排水管
４１ 原子炉容器
４２ 原子炉容器本体
４３ 原子炉容器蓋
４４ スタッドボルト
４５ ナット
４６ 下鏡
４７ 入口ノズル
４８ 出口ノズル
４９ 上部炉心支持板
５０ 下部炉心支持板
５１ 炉心支持ロッド
５２ 上部炉心板
５３ 炉心槽
５４ 下部炉心板
５５ 炉心
５６ 燃料集合体
５７ 制御棒
５８ 制御棒クラスタ
５９ 制御棒クラスタ案内管
６０ 制御棒駆動装置
６１ ハウジング
６２ 制御棒クラスタ駆動軸
６３ 計装管台
６４ 炉内計装案内管
６５ コンジットチューブ
６６，６７ 連接板
６８ シンブルチューブ
６９ 上部プレナム
７０ 下部プレナム
７１ ダウンカマー部
８１ 地盤
８３ 上部コンパートメント
８４ 蒸気発生器ループ室
８８ 燃料取替用水ピット
１００ 構造物
１５０ キャビティ室
１５０ａ 床部
１５０ｂ 傾斜面
１５１ 隣接室
１５２ 連通部
１６０ コンジットサポート

Claims (8)

1. 原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、
   前記犠牲材は、層状に形成され、可撓性を有してロール形状に巻き付けられる炉心溶融物保持構造。
2. 原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、
   前記犠牲材は、線状に形成され、可撓性を有してリング状に巻き付けられる炉心溶融物保持構造。
3. 原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、
   前記犠牲材は、低粘性化効果の高い材で構成されている高犠牲材と、低粘性化効果の低い材で構成されている低犠牲材との少なくとも２種類を有し、
   前記原子炉容器の下方の前記床部の上面に前記高犠牲材を配置し、前記高犠牲材の周りを囲んで前記床部の上面に前記低犠牲材を配置する、請求項１または２に記載の炉心溶融物保持構造。
4. 前記高犠牲材の下層にも前記低犠牲材を配置する請求項３に記載の炉心溶融物保持構造。
5. 原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、
   前記犠牲材は、前記原子炉容器の下方に設置される設備構造物であるコンジットチューブ、シンブルチューブ、コンジットサポート、キャビティ室を構成する柱、の少なくとも１つ、または前記設備構造物の一部として構成されている炉心溶融物保持構造。
6. 原子炉容器と、前記原子炉容器の下方で炉心溶融物を受ける床部と、の間に設けられ、前記炉心溶融物に溶融混合し前記炉心溶融物の融点を低下させて低粘性化させる犠牲材を備え、
   前記犠牲材を配置した下方に冷却機構を配置する、請求項１～４のいずれか１つに記載の炉心溶融物保持構造。
7. 前記犠牲材は、低粘性化効果の高い材で構成されている高犠牲材と、低粘性化効果の低い材で構成されている低犠牲材との少なくとも２種類を有し、
   最上位置に前記高犠牲材を配置し、前記高犠牲材と前記冷却機構との間に前記低犠牲材を配置する請求項６に記載の炉心溶融物保持構造。
8. 原子炉容器と、
   前記原子炉容器の下方に設けられて炉心溶融物を受ける床部と、
   請求項１～７のいずれか１つに記載の炉心溶融物保持構造と、
   を備える原子炉格納容器。
   

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