JPH04115189A - 原子力プラント設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は地下室に設置された原子炉を含む原子力プラ
ント設備に関し、特に原子炉室において原子炉に重大な
故障又は爆発が起った場合に自動的に大量の微粒子遮蔽
材で埋めることにより原子力プラントの動作の安全性を
高める設備に関する。

「従来の技術Ｊ −次原子炉位置の微小な亀裂が重大な問題となる可能性
がある。炉に関係している水及び水蒸気は人の健康に非
常に危険な放射能物質を運んでいる。原子炉の中にはプ
ルトニウムや他の核分裂物質が原子爆弾のような爆発を
起すに足る程入ってないので原子爆弾のような爆発は起
こらない。

この発明の主要な目的は自動的に又は人為的に数秒以内
に事故領域を遮蔽することである。これを実現するには
、保護すべき領域の上に大量の砂とホウ素粉末を配置し
、緊セ事態、例えば原子炉室内で爆発が起るやいなや、
重力によりこれら砂及びホウ素粉末を５秒以内に危険領
域に搬送する。

もし人命が危険になる場合にはこの搬送を数秒遅らせる
ようにするが、あらかしめ決めた数秒しか遅らすことが
できない。その後は位置が自動的に動作を開始する。

これまで好ましくない放射線から守るには原子炉室を地
下に配置し、原子炉に関係する電力発生位置のあるもの
を地上に配置し、それを地上から地下原子炉室に通るパ
イプで原子炉に接続すればよいと考えられていた。その
ような配置は例えば１９７３年８月２８日に発行された
Ｌｉｎｄｓｌｓｙの米国特許第３，７５５，０７６号「
ニュークリアパヮードエ２ルギーコンハージゴンシステ
ムＪに開示されている。地下原子炉を使用するもう１つ
の例は１９８１年１０月２７日に発行された５ｃｈａｂ
ｅｒｔの米国特許第４，２９７．１６７号「ニュークリ
アリアクタインストレージョンＪに開示されている。１
９８４年１１月２０日に発行されたＧａ１ｓｅｒの米国
特許第４４８３、７９０号は閉鎖した地上原子炉を処分
するのに、原子炉をカプセルで封止し、地下坑に沈め、
土で埋める方法を記述している。

［発明が解決しようとする課題」 上述の従来技術では放射線遮蔽をするのに地下室と地上
との間の土積に軒っているが、これらでは重大な事故の
際に放射線汚染から人間を保護するのに真に必要な程度
の防護を実現していない。

例えばＬｉｎｄｓｌｅｙの位置では、地下原子炉室は地
上と１つ以上の垂直導管によって連絡されており、地震
や炉の爆発のような事故の際に垂直導管を通して放射線
が地上に洩れる可能性がある。そのような事故の場合に
汚染が洩れる領域を数秒以内に自動的に覆ってしまうよ
うな位置は設けられていない。この発明はこのような従
来技術の欠点を除去し、−層安全な原子力プラント設備
を提供することを目的としている。

「課題を解決するだめの手段」 この発明によれば、地下原子炉室は断熱されたパイプ手
段により地上の位置と接続され、それら断熱されたパイ
プは取り外し可能な鋼板によって囲まれており、緊急時
にパイプを保護する。地下要員室は原子炉室と同し水準
に配置され、１つ又はそれ以上のエレベータによって原
子炉室と区域の間における要員と資材の搬送を行い、こ
れら区域どうしは重大な緊急時に人命と財産への損害を
最小限にするため互いに十分な距離がおかれている。エ
レベータ通路は原子炉室を地上の蒸気タービンやそれに
類するものに接続するパイプを収容できるように十分広
くされている。地下道は地下原子炉室をエレベータ及び
要員室と接続し、これら地下道にはいくつかのドアが設
けられ、それらは必要な時に自動的に閉じて原子炉室を
エレベータ通路や外界から遮断する。

原子炉がある地下室の上に複数の地下空洞が互いに重な
る関係に設けられ、各空洞には大量の砂とホウ素粉末又
は他の適当な不活性微粒子遮蔽材との混合物が収納され
、その混合物は空洞内のもろい床の上に載せられている
。地下原子炉内に爆発が起ると、前述の地下道のドアを
自動的に閉めると共に各空洞の床を破砕して不活性微粒
子材を地下原子炉室内に落し、それを埋める。爆薬を重
なり合った空洞内あるいはそれらと隣接した重要な位置
に配置し、原子炉の異常によっても空洞の床の破砕が起
らない場合には爆薬を爆発させ砂とホウ素粉末の混合を
原子炉室内に放出する。

この発明による設備は欠陥が生したり、危険になったり
、その他の理由でもはや動作を望まれなくなった場合に
原子炉を処分するのにも便利である。このような状況に
なった場合には、前述の爆薬を適当な責任者が故意に爆
発させ地下空洞内の砂とホウ素粉末の混合を原子炉室内
に放出し、地下原子炉室内の原子炉あるいは残存物を永
久的に埋めてしまう。

「実施例」 第１図に示すようにこの発明の原子力プラント設備は大
地１０中の掘削空洞１１の底に位置する地下設備３を含
み、この地下設備３はコンクリート基礎２の上に支持さ
れている。地下設備３については第２図を参照して後で
詳述するが、原子炉が配置される地下室、即ち原子炉室
と、その地下原子炉室の上に好ましくは互いに重なるよ
うに配置された複数の地下空洞とを含む。地下設備３と
地表との間の大地１ｏが原子炉から出ている放射線から
地上の人員と各種位置を遮蔽するように地下設備３は好
ましくは地表がら少くとも１（１０フイート（３０５ｍ
）の深さに配置される。

地下には１つ以上の要員室７が原子炉室とほぼ同じ水準
（垂直方向の位置）に設けられ、これらの要員室７はほ
ぼ水平な地下道２３によって地下設備３に接続され、更
にエレベータ通路２０．２１によって地上に接続されて
いる。蒸気タービン、発電機、蒸気コンデンサ（凝縮器
）、変圧器等の発電設備は地上設備室８内に設置され、
この地上設備室８は各エレベータ通路２０．２１の頂部
に接して建設されている。地上設備室８内の発電設備は
遮熱された蒸気パイプ２２によって地下設備３内の原子
炉に接続されており、パイプ２２は地下Ｍ２３の上に沿
って水平に延び、エレベータ通路を通って垂直に延びて
いる。これらの接続パイプ２２は綱板２４によって覆わ
れて損傷から保護され、かつ鋼板２４はパイプ２２が破
損した場合に蒸気をエレベータ通路２０．２１及び水平
地下道２３から分離する。

地下設備３、水平地下道２３、及び要員室７は送風機４
２を含む換気系によって換気される。送風Ｉ！４２は地
表又は地上に設置され、パイプ４０で表わされる空気取
り入れダクトによって地下設備に接続されている。換気
系はまた空気排出ダクト系３０を含み、空気排出ダクト
系３０は水平に延び、次にふるい３２を通って垂直に延
びて地下空洞３５に達する第１ダクト部と、地下空洞３
５から延び地上の排気口に達する第２ダクト部３４とを
含む。

地下道２３には自動ドア２５が設けられ、緊急時に地下
膜（１３を要員室７、エレベータ通路２０２１及び地上
の要員、設備から隔離する。ドア２５は水平支持（図示
せず）に回動可能に取付けられ、第１図に示すように常
時開いている。各ドア２５はその回動中心と反対側に取
り付けられた錘２６により開いている位置に平衡がとら
れており、その各ドア２５の回動輪及び地下設備３に対
する向きは、地下膜８３内で爆発が起った場合に地下設
備から地下道２３に流れ込む爆風によってドア２５が閉
じるような向きとされる。ドアを適当な機械的手段によ
り手動で動かすこともできる。更に、錘で平衡されたド
ア２５は手動により全開の水平位置にすることにより地
下道２３内の垂直高さを増し、地下道２３を通して位置
や人員の移動を容易にすることができる。

このようなドアの全開水平位置は地下道２３内の要員が
手動操作によってのみ保持できるようにするのが好まし
い。また各地下道２３内には１個以上のドア２５を設け
、何らかの原因で１つのドアが動作不能になっても地下
設備３内の原子炉を要員室及びエレベータ通路から完全
に隔離できるようにするのが好ましい。

第２図は地下設備の詳細を示す。地下設備３は原子炉室
１３を存しその中に原子炉１４が設置される。原子炉室
１３の上には複数の小さい空洞１２が設けられ、各空洞
の床は補強されてないコンクリート床１Ｂである。仕切
壁１５は原子炉室１３の側部及び頂部を規定するのみな
らず各空洞１２の側部及び頂部をも規定する。炉室１３
及び空洞１２の側部を規定する仕切壁１５のこれらの部
分は銅板２７により覆われている。

各空洞１２内の空間の約半分は好ましくは砂とホウ素粉
末の混合から成る不活性微粒遮蔽材２８により埋められ
ている。更に、各空洞１２には爆薬１６が例えば砂とホ
ウ素粉末混合物２８の中に埋められて設けられている。

各空洞１２は垂直坑１１６と隣接して設けられ空洞３の
底部と頂部の間を垂直に走るアクセスドア１．１９を存
している。

垂直坑１１６は通常は空であるが、その頂部にブ一り１
１８が設けられ、要員や資材を所望のアクセスドア１１
９に運搬するために使うことができる。ドア１１９は通
常開してあり、緊急時にのみ空洞の中に入るために使用
される。コンクリート壁１２０は垂直坑のアクセスドア
１１９と反対側の側部を規定する。

原子炉室１３の頂部と近接してスプリンクラ−３１が設
けられ、スプリンクラ−３１はバイブ系３３により地上
の高い位置に設けられた加圧水をスプリンクラ−に供給
するための水槽（図示せず）に接続されている。スプリ
ンクラ−３１は原子炉内に起った火災を消火するのに使
用することができ、また後述するように原子炉の異常動
作や事故の後に原子炉室１３から破片を除去するのにも
使用することができる。

地下空洞１２の床構造を分離するコンクリートスラブ１
８は補強棒を使用しないで作られているので、原子炉室
１３内の爆発により受けた力により比較的簡単に破砕し
、その結果、砂とホウ素粉末の混合物２８が重力によっ
て原子炉室１３内に落ちて原子炉１４を埋める。原子炉
１４の側部及び頂部は鉄格子３６によって囲まれ、原子
炉１４を落ちてくるコンクリートのかけらから保護する
。

原子炉室Ｉ３内の爆発力が小さくコンクリートスラブ１
８を破砕できなかった場合は、ｌ薬１６を爆発させてコ
ンクリートスラブ１８を崩壊させ、それによって砂とホ
ウ素粉末の混合物２８を炉室１３内の原子炉１４の周囲
及び上に投棄し、原子炉室１３をほぼ埋めつくす。

第３図に示すように地下空洞１２０床を形成する各コン
クリートスラブ１８には好ましくはｖ字状の満１８ａ、
１．８ｂが格子状に直交して切り込まれ、スラブが割れ
易くされている。原子炉室内で爆発が起るか及び／又は
爆薬１６を爆発させると、スラブ１８全体は格子状■溝
が形成されているため多数の小さいかけらに破砕され、
空洞１２内に蓄積されていた砂とホウ素粉末の混合をす
べてそこから確実に放出させ、重力により原子炉室１３
内に落とす。

上述のようにして原子炉１４を埋めてしまった後で、適
当な時にスプリンクラ−３１を作動させ、原子炉室内の
細片を除去する。その結果性じる泥はダクト３０を通し
て原子炉室１３から洗い流され、ふるい３２で所定の大
きさより大きい固形物を残してすべて地下空洞３５（第
１図）に溜められる。原子炉室１３内の泥は空気取り入
れ管４０の取り出し口に設けられた一方向弁４１により
空気取り入れ管４０の中に侵入できない。好ましくは幾
つかのテレビカメラ３８が原子炉室１３の中又は隣接し
て設置され、通常の運転時に原子炉１４を地上の制御室
から監視することができ、あるいは原子炉を埋めた後及
びその後の浄化処理中に原子炉室１３内を観察すること
ができる。

ダクト３０は好ましくは例えば直径１２インチ又はそれ
以上と比較的大きい径のパイプを有し、爆発又はその他
の損傷後に浄化された原子炉室１３から泥や機器を除去
するのに使用される。

不活性粒体を含む空洞１２はいくつかあり、それぞれ下
のものより小さい。その理由は粒体材を必要と思われる
量だけ使用するためである。

電気警報システムは要員に警報を発し、必要な時に爆薬
１６を爆発させるのに必要であるが、これはこの発明に
含まれない。

設備全体は次の手順で建設される。

（イ）まず地中１０に穴１１を少なくとも１（１０フィ
ート掘って、掘出した土をその穴の周囲に盛る。

（ロ）コンクリート基礎２を作る。

（ハ）コンクリート基礎２の上に仕切壁１５を建て地下
原子炉室１３と地下空洞１２を建造するための空間を形
成する。

（ニ）補強しないコンクリートスラブで各空洞の床を作
成する。

（ホ）各コンクリートスラブ１８上に爆薬１６を設置し
、各爆薬に電線（図示せず）を接続して空洞内から導出
し適当な制御位置まで配線する。

（へ）各コンクリートスラブ１日上に砂とホウ素粉末の
混合物２８の深い層を設ける。

（ト）仕切壁１５に銅板２７を張り付ける。

（チ）水平地下道２３とエレヘータ通路２ｏ、２１を作
る。

（す）運転要員を収容する部屋７を作る。

（ヌ）地上に堀り出した土を銅板２７及び地下道２３の
外側及び周囲に埋め戻す。

以上この発明の好ましい実施例を説明したが、この技術
分野の人にはいろいろな変形が可能なことが明らかであ
ろう。従って上述は説明のためだけであってこの発明を
限定するものでなく、説明した原理に従ったすべての変
形例は特許請求の範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明による原子力プラント設備の断面図、
第２図は第１図に示す設備の一部の詳細である原子炉が
設置された地下炉室とそれに関係した積み重なり合う空
洞の断面図、第３図は積み重なり合う空洞のコンクリー
ト床の好ましい構造を示す斜視図である。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）地上の要員と設備を原子炉が放射する放射線から
   遮蔽するよう中間にある土積により地上と隔離された地
   下原子炉室内に設置された原子炉と、地上から前記原子
   炉室に至るパイプによって前記原子炉に接続され地上に
   設置された発電設備と、前記地下原子炉室の上に互いに
   積み重なるように設置された複数の地下空洞を有する補
   助遮蔽手段とを含み、各前記地下空洞はその中に入れら
   れた大量の不活性粒状遮蔽材を支持する破れやすい床と
   、前記床と近接して配置された爆薬と、前記爆薬を選択
   的に爆発させて前記床を破壊しそれによって前記不活性
   粒状遮蔽材を重力により前記空洞から前記原子炉室内に
   放出して前記原子炉を大量の前記不活性粒状遮蔽材によ
   り埋めるようにされた原子力プラント設備。
2. （２）各前記空洞の前記床は補強なしコンクリートで作
   られている請求項１記載の原子力プラント設備。
3. （３）複数の前記空洞はそれぞれ異なる大きさを有し、
   互いに積み重ねるように設置されている請求項１記載の
   原子力プラント設備。
4. （４）前記不活性粒状遮蔽材は砂とホウ素粉末の混合物
   を含む請求項１記載の原子力プラント設備。
5. （５）各前記空洞に対して設けられている前記爆薬は前
   記砂とホウ素の混合物の中に埋められている請求項４記
   載の原子力プラント設備。
6. （６）各前記地下空洞の側部と頂部は鋼仕切壁により形
   成され、各前記空洞はその中に要員が入るためのドアを
   有する請求項１記載の原子力プラント設備。
7. （７）前記原子炉室と間隔をおいてほぼ同じ高さに設け
   られた少くとも１つの地下要員室と、前記原子炉室と前
   記要員室との間を接続する地下通路とを更に含む請求項
   １記載の原子力プラント設備。
8. （８）前記補助遮蔽手段は前記要員室と前記原子炉室と
   の間において前記地下通路に間隔をおいて、前記地下通
   路を閉じるための複数のドアを含む請求項７記載の原子
   力プラント設備。
9. （９）前記ドアは通常少くとも部分的に開いており、各
   前記ドアは前記地下通路の天井に近接して設けられた水
   平軸を中心に閉じる位置まで回動できるよう取り付けら
   れており、前記ドアの向きと回動方向は前記原子炉室内
   で爆発が起った場合に生じる前記地下道への空気の突進
   により前記ドアが自動的に回動して閉じた位置となるよ
   うにされている請求項８記載の原子力プラント設備。
10. （１０）ドアが閉じた時に前記原子炉室から分離される
    位置に地表から前記地下道に下方向に延びるエレベータ
    通路が形成されている請求項８記載の原子力プラント設
    備。
11. （１１）前記地上と前記地下原子炉室との間に延びる換
    気システムが設けられており、前記換気システムは前記
    地上に設置され空気取り入れダクトにより前記原子炉室
    に接続された送風機と、前記原子炉室と前記地上に設置
    された空気排出口との間に延びる空気排出ダクトシステ
    ムとを含む請求項１記載の原子力プラント設備。
12. （１２）前記原子炉室から粒状物を除去する手段が設け
    られ、前記除去する手段は前記原子炉室に圧力水を供給
    する手段と、前記原子炉室から遠隔地下空洞に水と粒状
    物を輸送するダクトシステムとを含む請求項１記載の原
    子力プラント設備。
13. （１３）各前記空洞内の破れ易い前記床は互いに直交し
    前記床の割れ易さを増加する複数の溝が形成されている
    請求項１記載の原子力プラント設備。