JPH09211166A

JPH09211166A - 原子炉のコアキャッチャー

Info

Publication number: JPH09211166A
Application number: JP8017574A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fukazawa; 正憲深沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】デブリに接触して共融する低融点酸化材と、デ
ブリを保持する耐熱材の下に放熱部と連結した高熱電導
材を設けて、構造が簡単で強度が堅固であり冷却効果に
優れた原子炉のコアキャッチャーを提供する。【解決手段】原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐熱
材19を敷設するコアキャッチャーにおいて、耐熱材19の
上部にデブリ14と接触して共融する低融点酸化材21を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
ト等の原子炉におけるコアキャッチャーに係り、原子炉
における万一の炉心溶融事故の場合に、溶融した炉心を
安全に冷却して保持することが可能な原子炉のコアキャ
ッチャーに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の事故に際して万一炉心が溶融す
るような事態を想定した場合で、この炉心の溶融物が原
子炉より流出した際に、これを安全に冷却して保持する
ためのものにコアキャッチャーが考えられている。図８
の縦断面図に示すコアキャッチャーは、現在考えられて
いる代表的なものの例で（出典IAEA-TC-633.15）、図示
しない原子炉建屋に構築された原子炉格納容器１内に設
置された、原子炉を形成する原子炉圧力容器２内には、
主要構造物が核燃料からなる炉心３が収容されている。

【０００３】前記原子炉格納容器１内で原子炉圧力容器
２の下には、キャビティ部４が形成され、コンクリート
基礎５上にコアキャッチャー６が構築されている。この
コアキャッチャー６は、前記キャビティ部４内の原子炉
格納容器１の底部で、周囲のサプレッションプール７に
貯溜されたプール水８を底部冷却水路９を介して導入す
る底部冷却器10と、その上部に設置した支持板11及び耐
熱材12等で構成していると共に、側部には注水管13が設
けられている。

【０００４】万一原子炉で炉心３が溶融する事故が発生
し、これがさらに進行した場合には、溶融した炉心３が
原子炉圧力容器２の下部を破って、コアキャッチャー６
に落下して耐熱材12の上で高温のデブリ14となる。

【０００５】この高温のデブリ14に対して、前記プール
水８を底部冷却水路９を経由して底部冷却器10に導き、
耐熱材12の周囲から熱を奪ってデブリ14を冷却すると共
に、デブリ14を保持してコアキャッチャー６と原子炉格
納容器１等の健全性を維持する。さらに、注水管13によ
り冷却水をキャビティ部４に注水して直接的にデブリ14
の冷却を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のコアキャッチャ
ー６においては、プール水８によるコアキャッチャー６
の上部及び下部の冷却が必要であり、特に下部の底部冷
却器10による冷却にはプール水８の循環を十分行うよう
にする必要がある。従って、新設あるいは既設の原子力
プラントに設置するためには、原子炉格納容器１の設計
を大幅に変更する必要があると共に、構造が複雑で冷却
性能にも不確定要素が残る問題があった。

【０００７】また、コアキャッチャー６の下部には支持
板11を設置したり、底部冷却水路９を形成することは、
例えば、原子炉圧力容器１内が高圧時のデブリ14の落下
に対しては、これを保持する上で機械的、熱的強度が不
足する懸念が生じる。

【０００８】さらに、デブリ14に対する注水管13による
上部からの注水についても、デブリ14が急冷されて表面
にクラストが生成されると、このクラストにより熱伝達
が低下し、デブリ14内部の冷却が阻害されて、デブリ14
は十分な冷却がされずに、デブリ14と耐熱材12との境界
温度はデブリ融点＋α程度となることがある。なお、炉
心３を形成する核燃料であるＵＯ₂の融点は3000°Ｋ以
上あるために、一般的な耐熱材12では長時間に亘り高温
のデブリ14を保持することが困難となる支障がある。

【０００９】本発明の目的とするところは、デブリに接
触して共融する低融点酸化材と、デブリを保持する耐熱
材の下に放熱部と連結した高熱電導材を設けて、構造が
簡単で強度が堅固であり冷却効果に優れた原子炉のコア
キャッチャーを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る原子炉のコアキャッチャー
は、原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐熱材を敷設
するコアキャッチャーにおいて、前記耐熱材の上部にデ
ブリと接触して共融する低融点酸化材を設けたことを特
徴とする。炉心が溶融して原子炉圧力容器より落下した
デブリは、コアキャッチャーにおいて低融点酸化材と接
触し、低融点酸化材を溶融することにより共融体を形成
して温度が低下する。

【００１１】請求項２記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐
熱材を敷設して、前記耐熱材の下部に高熱伝導材を設け
ると共に、この高熱伝導材を前記キャビティ部の上部で
キャビティ部内への注水により水没する位置に配設した
放熱部と連結したことを特徴とする。デブリからの熱の
一部が耐熱材を通過しても、高熱伝導材を介して放熱部
においてキャビティ部の注水により形成される冷却プー
ル内のプール水に放熱されるので、高熱伝導材の下に位
置する原子炉格納容器には伝達されない。

【００１２】請求項３記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐
熱材を敷設するコアキャッチャーにおいて、前記耐熱材
の下部に高熱伝導材を設けると共に、この高熱伝導材を
サプレッションプール内の水中に配設した放熱部と連結
したことを特徴とする。デブリからの熱の一部が耐熱材
を通過しても、高熱伝導材を介して比較的近距離のサプ
レッションプール内のプール水中に配設された放熱部に
より、多量なプール水中に放熱されるので、高熱伝導材
の下に位置する原子炉格納容器には伝達されない。

【００１３】請求項４記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐
熱材を敷設するコアキャッチャーにおいて、前記耐熱材
の下部に高熱伝導材を設けると共に、この高熱伝導材を
ベント管内の水中に配設した放熱部と連結したことを特
徴とする。デブリからの熱の一部が耐熱材を通過して
も、高熱伝導材を介して近距離にあるベント管内の水中
に配設された放熱部において、ベント管内の水中に放熱
されるので、高熱伝導材の下に位置する原子炉格納容器
には伝達されない。

【００１４】請求項５記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、低融点酸化材がコンクリートであること
を特徴とする。コンクリートはデブリと同様の性質の酸
化物であり、デブリより溶融点が低いことから、デブリ
の高熱によりに溶融されてデブリとの共融体になり、こ
の共融体はデブリの温度より低くなる。

【００１５】請求項６記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、耐熱材の全体あるいは最上部をジルコニ
ア系耐熱材としたことを特徴とする。ジルコニア系耐熱
材は安定性に優れた耐熱断熱材であることから、全体は
勿論のことデブリに近い最上部のみに使用することによ
り、厚さが薄い材料でデブリの熱を十分に保持して、コ
アキャッチャーを小形化することができる。

【００１６】請求項７記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、高熱伝導材と連結する放熱部が、ＢｅＯ
及びＡｌ₂Ｏ₃等のセラミックまたはＭｏ及びＷ等の金
属あるいは合金による耐熱材料としたことを特徴とす
る。

【００１７】放熱部に耐熱材料を採用することより、金
属あるいは合金では高熱伝導材から伝達された熱をその
温度の高低にかかわらず容易に放熱することができる。
また、セラミックの場合には、高温時に熱伝達率が低下
するために、放熱部から高熱伝導材への熱伝達を抑制
し、水中等の低温では高熱伝導材から水中へ効率良く放
熱をする。

【００１８】請求項８記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、高熱伝導材が、Ｃｕ及びＡｌまたはＭｏ
等の高熱伝導率金属であることを特徴とする。ＣｕやＡ
ｌまたはＭｏ等の熱伝導率の高い金属あるいは合金を高
熱伝導材に採用することで、高熱伝導材の厚さを薄くす
ることができて、コアキャッチャーの小型化が容易とな
る。

【００１９】請求項９記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、コアキャッチャーを設置したキャビティ
部とサプレッションプールとの間を注水弁を介挿した注
水配管で接続したことを特徴とする。コアキャッチャー
がデブリを冷却するために必要とする冷却水は、サプレ
ッションプールに常時貯蔵している多量のプール水を、
注水弁及び注水配管を介して供給される。

【００２０】請求項10記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、コアキャッチャーを設置したキャビティ
部の周囲にベント管を備えた原子炉格納容器において、
前記キャビティ部とベント管との間を注水弁を介挿した
注水配管で接続したことを特徴とする。コアキャッチャ
ーにおいてデブリを冷却するための冷却水は、サプレッ
ションプールと連通しているベント管から、注水弁及び
注水配管を介して大量に供給することができる。

【００２１】請求項11記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、注水弁を設定温度において自動的に開く
自動注水弁としたことを特徴とする。デブリの発生する
熱によるキャビティ部の温度上昇が、自動注水弁におい
て予め設定した温度を越えると、自動注水弁は弁を開い
てコアキャッチャーのデブリの上に冷却水を注水して冷
却を行う。

【００２２】請求項12記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、前記耐熱材と低融点酸化材との間に耐腐
食材を設けたことを特徴とする。耐熱材を耐腐食材で分
離することにより、デブリと耐熱材が直接接触して共融
により耐熱材が侵食されることを防止する。

【００２３】請求項13記載の発明に係る原子炉のコアキ
ャッチャーは、前記耐腐食材をＭｏとしたことを特徴と
する。Ｍｏは高温におけるデブリやジルコニア系耐熱材
との接触による耐腐食性が良好なことから、デブリによ
る耐熱材の侵食を防止する。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ
構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第１実施の形態は請求項１及び請求項２と請求項５乃至
請求項８、さらに請求項12及び請求項13に係り、図１の
縦断面図に示すように、原子炉建屋内に構築された鉄筋
コンクリート製の原子炉格納容器15内で、原子炉圧力容
器１の下と前記原子炉格納容器15の底部との間にはキャ
ビテイ部４が形成されている。

【００２５】コアキャッチャー16は、前記キャビテイ部
４内で前記原子炉格納容器15の底部における鉄筋コンク
リートの表面とその内周に、所定高さと厚さの高熱伝導
材17を設けると共に、その周囲の上部に放熱部18を形成
する。

【００２６】また、この高熱伝導材17内の底面と周囲に
耐熱断熱の耐熱材19と、さらに、この耐熱材19の侵食を
防止する耐腐食材20を設けると共に、この耐腐食材20の
底面に低融点酸化材21を設けて、内部を冷却プール22と
して構成する。なお、前記放熱部18は冷却水の注水によ
り前記冷却プール22内に水没する位置に配設している
（請求項１，請求項２）。

【００２７】なお、コアキャッチャー16の構成各部の高
熱伝導材17と放熱部18、及び耐熱材19と耐腐食材20、さ
らに低融点酸化材21に適用する材質としては、例えば、
高熱伝導材17にはＣｕ，Ａｌ，Ｍｏ等の熱伝導率の高い
金属あるいは合金がある（請求項８）。また、放熱部18
にはＢｅＯやＡｌ₂Ｏ₃等のセラミックやＭｏ等の耐熱
性と比較的熱伝導性に優れた耐熱材料があり（請求項
７）、耐熱材19としては入手が容易で耐熱性と断熱性に
優れたジルコニア系断熱材がある（請求項６）。

【００２８】さらに、デブリ14による耐熱材19の侵食を
防止するための耐腐食材20には、高温で酸化物を加熱す
る用途で酸化物に対する対腐食性の実績があり、2500°
Ｋ程度までジルコニア等の酸化物と腐食し合うことなく
共存可能で、比較的熱伝導性が良好で安定性と強度に優
れたＭｏやＷ等がある（請求項12，請求項13）。また低
融点酸化材21としては、材質的な安定性と強度が高く入
手が容易なコンクリート等がある（請求項５）。

【００２９】次に、上記構成による作用について説明す
る。原子炉において炉心３が溶融する事故が発生し、さ
らにこれが進行すると、原子炉圧力容器２の下部が破れ
てキャビティ部４内に溶融した炉心３が落下してデブリ
14となる。このデブリ14は、その主構成物である核燃料
のＵＯ₂が高温の状態となっており、直ちにコアキャッ
チャー16の低融点酸化材21と接触する。

【００３０】低融点酸化材21との接触により、デブリ14
の主な発熱源であるデブリ酸化物（ＵＯ₂）は、酸化物
同士の共融現象により低融点酸化材21を溶融すると共
に、この低融点酸化材21に溶解して混合酸化物である共
融体となるが、この共融体の融点（共融点）は、低融点
酸化材21の影響を受けることから、デブリ酸化物より低
くなる。

【００３１】また前記共融現象により、デブリ14のデブ
リ酸化物と低融点酸化材21との接触点においては、低融
点酸化材21の融点以下で共融体が生成されるために、低
融点酸化材21だけが溶融してデブリ酸化物が固体状のま
ま残る可能性は小さく、さらに、酸化物同士であること
から両者は比較的容易に混合し合った状態でデブリ14が
形成される。

【００３２】図２の特性曲線図は、デブリ14による低融
点酸化材21であるコンクリート等の侵食を評価するＣＯ
ＲＣＯＮコード（出典ＮＵＲＥＧ／ＣＲ-3920 ）による
解析結果を示し、デブリ表面温度を白丸印の曲線で、ま
た、デブリ底面温度を黒丸印の曲線で示している。

【００３３】ここで、デブリ14は表面に比べて底面は温
度が高いが、低融点酸化物（コンクリート）を２割程度
溶解させただけで、融点は2000°Ｋ程度に低下すること
から、耐熱材19に一般的な耐熱断熱材を採用しても、十
分にデブリ14を長時間に亘り保持することができる。

【００３４】また、この低融点酸化材21は、落下してく
る高温のデブリ14の熱的緩衝材としての役割を果たすの
で、事故発生による原子炉圧力容器１内の圧力状況か
ら、高温のデブリ14が急激に落下してきても、耐腐食材
20及び耐熱材19等への熱的衝撃が緩和されて、コアキャ
ッチャー16を損傷することがない。

【００３５】さらに、低融点酸化材21の上に形成された
デブリ14に対しては、図示しないプール等から冷却水を
コアキャッチャー16の冷却プール22内に注水する。これ
により、デブリ14はその表面が冷却水により直接冷却さ
れて、白矢印で示すように熱が除去されると共に、底面
の熱は耐腐食材20を介して冷却水により冷却され、か
つ、耐熱材19により遮断される。

【００３６】なお、デブリ14の上部からの注水により、
デブリ14の表面のみが冷却されて熱伝導の悪いクラスト
が生成された場合には、このクラストによりデブリ14の
表面における冷却効率が低下して、デブリ14と耐熱材19
との境界温度はデブリ融点＋α程度となる。この際に境
界温度がデブリ融点＋α程度となるのは、対流によりデ
ブリ14とクラスト間、及びデブリ14内部の熱伝達が高い
ためである。

【００３７】しかしながら、デブリ14のデブリ酸化物
は、前記低融点酸化材21との共融により、低融点酸化材
21の融点以下で共融体が生成されることから、この融点
低下のために、一般的な耐熱能力を備えた耐熱断熱材
で、デブリ14を十分に保持することができる。

【００３８】デブリ14が直接接触する低融点酸化材21の
下には、耐腐食材20と耐熱材19、及び高熱伝導材17が重
ねて設けられており、しかも高熱伝導材17の外周上部に
は放熱部18が形成されて、前記冷却プール22に配設され
ている。従って、デブリ14に対して上部から冷却水が注
水されて、冷却途中にクラストが生成されたことでデブ
リ14の冷却効率が低下した場合においても、下方の耐腐
食材20に伝わる熱は冷却プール22のプール水中に放熱さ
れる。

【００３９】また、耐熱材19を通過してくる熱は高熱伝
導材17が放熱部18へ効果的に伝達して、放熱部18におい
て白矢印で示すように除去される。なお、放熱部18はデ
ブリ14に対する冷却水の注水により、冷却プール22内に
て水没する位置に配設されているために、このプール水
により十分な冷却効果が得られる。

【００４０】特にセラミック系の放熱部18は、高温にな
ると急激に熱伝導率が低下する性質があることから高熱
伝導材17への伝熱を阻止することができると共に、低温
では熱伝導率が高いために、注水後のプール水への除熱
を妨げることはない。これにより、コアキャッチャー16
の下にある原子炉格納容器15のコンクリートやバウンダ
リ等をデブリ14の高熱から保護して損傷を防止すること
ができる。

【００４１】コアキャッチャー16の除熱能力の一例につ
いて、図３（ａ）の縦断面図及び図３（ｂ）の温度分布
図により説明する。なお、図３（ａ），（ｂ）はコアキ
ャッチャー16の中心から外周までの縦断面について表し
たものである。図３（ａ）に示すように、図示しない炉
心３が溶融したデブリ14は低融点酸化材21と共融して、
厚さ50cmのジルコニア系物質である耐熱材19上に積み重
なり、この耐熱材19は厚さ20cmのＣｕによる高熱伝導材
17と、鉄筋コンクリート製の原子炉格納容器15の底部で
保持される。

【００４２】この時の各部の温度分布は、図３（ｂ）に
示すようにデブリ14の温度は、低融点酸化材21の溶解に
より2000°Ｋ（1727℃）程度となることから、この温度
は前記ジルコニア系物質の耐熱材19により断熱して保持
することが可能である。さらに、原子炉格納容器15底部
の表面は、高熱伝導材17により効果的に除熱されること
から、コアキャッチャー16の下部である原子炉格納容器
15における温度は 300℃以下の低温に抑制されている。

【００４３】また、耐熱材19の下部は直接デブリ14が接
触しないことや、高熱伝導材17の冷却効果により温度が
低く維持できることから、耐熱材19としてジルコニア系
物質を最上部にのみ用いたり、粉体を用いることで耐熱
断熱性を向上させると共に、低融点酸化材21を薄くする
ことより、高性能で低コストとすることができる。

【００４４】従ってこの場合には、耐熱材19及び高熱伝
導材17を薄くすることで、コアキャッチャー16の小型化
が容易に行える。なお、本第１実施の形態は、従来の原
子炉格納容器設計をほとんど変更することがなく設置す
ることができるので、新設は勿論のこと、既設の原子炉
に対しても容易に採用が可能で、原子力プラントの安全
性を高めることができる。

【００４５】第２実施の形態は請求項１及び請求項３等
に係り、図４の縦断面図は原子炉格納容器の約半分を示
したもので、原子炉格納容器15内で原子炉圧力容器２の
下に形成されたキャビティ部４の底部に、コアキャッチ
ャー23を設置している。このコアキャッチャー23は、キ
ャビティ部４で原子炉格納容器15の底面に、例えば隣接
したサプレッションプール７のプール水８中に配設した
放熱部18と連結した高熱伝導材17と（請求項３）、この
上に耐熱断熱の耐熱材19を設ける。

【００４６】さらに、この耐熱材19の上には、耐腐食材
20と低融点酸化材21を積重ねて、上部に冷却プール22が
形成されるように構成している（請求項１）。なお、前
記コアキャッチャー23を形成する各部の材質について
は、上記第１実施の形態で説明したものと同じ材質を採
用することにより、同様の作用と効果が得られる。

【００４７】次に、上記構成による作用について説明す
る。コアキャッチャー23において、原子炉圧力容器２か
ら図示しない炉心３の溶融により落下したデブリ14の冷
却については、上記した第１実施の形態の場合と同様の
作用及び効果を奏する。この他に本第２実施の形態にお
いては、高熱伝導材17と連結した放熱部18が、常にサプ
レッションプール７内に貯溜された多量のプール水８中
に浸漬されているので、放熱部18による熱放散が良好で
あることから冷却能力に優れている。

【００４８】さらに、放熱部18が高温に晒されることが
なく、従って、キャビティ部４におけるデブリ14への注
水が遅れた場合にも、高熱伝導材17を介して除熱が効果
的に行われるので、原子炉圧力容器２の健全性が損なわ
れることはない。

【００４９】第３実施の形態は請求項１及び請求項４等
に係り、図５の縦断面図は原子炉格納容器の約半分を示
したもので、原子炉格納容器15内で原子炉圧力容器２の
下に形成されたキャビティ部４の底部に、コアキャッチ
ャー24を設置している。このコアキャッチャー24は、キ
ャビティ部４で原子炉格納容器15の底面に設けると共
に、前記キャビティ部４の外周に設置されたサプレッシ
ョンプール７のプール水８と連通するベント管25内のプ
ール水８中に配設した放熱部18と連結した高熱伝導材17
と、この上に耐熱断熱の耐熱材19を設ている（請求項
４）。

【００５０】さらに、この耐熱材19の上には耐腐食材20
と低融点酸化材21を積重ねて設けて、上部に冷却プール
22が形成されるように構成している（請求項１）。な
お、前記コアキャッチャー24を形成する各部の材質につ
いては、上記第１実施の形態で説明したものと同じ材質
を採用して、同様の作用と効果が得られる。

【００５１】次に上記構成による作用について説明す
る。コアキャッチャー24における原子炉圧力容器２から
図示しない炉心３の溶融により落下したデブリ14の冷却
については、上記した第１実施の形態の場合と同様の作
用及び効果を奏する。また、本第３実施の形態において
は、キャビティ部４とベント管25とが近接していること
から、放熱部18の設置と高熱伝導材17との連結が容易
で、放熱効率が高い。なおこの他は、上記第２実施の形
態と同様の作用と効果が得られる。

【００５２】第４実施の形態は請求項１及び請求項９等
に係り、図６の縦断面図は原子炉格納容器の約半分を示
したもので、原子炉格納容器15内で原子炉圧力容器２の
下に形成されたキャビティ部４の底部に、コアキャッチ
ャー26を設置している。このコアキャッチャー26は、キ
ャビティ部４で原子炉格納容器15の底面に、例えば前記
キャビティ部４の外周に設置された、サプレッションプ
ール７内のプール水８中に配設した放熱部18と連結した
高熱伝導材17と、この上に耐熱断熱の耐熱材19を設け
る。

【００５３】さらに、この耐熱材19の上には、耐腐食材
20と低融点酸化材21を積重ねて設けて、上部に冷却プー
ル22を形成すると共に（請求項１）、前記キャビティ部
４とサプレッションプール７とは、注水弁27を介挿した
注水配管28により接続して構成されている（請求項
９）。なお、前記コアキャッチャー26を形成する各部の
材質については、上記第１実施の形態で説明したものと
同じ材質を使用する。

【００５４】上記構成による作用として、コアキャッチ
ャー26における原子炉圧力容器２から図示しない炉心３
の溶融により落下したデブリ14の冷却については、上記
第１実施の形態の場合と同様の作用及び効果を奏する。

【００５５】さらに、本第４実施の形態においては、キ
ャビティ部４とサプレッションプール７とが、注水弁27
を介挿した注水配管28により接続されていることから、
この注水配管28を介してコアキャッチャー26の冷却プー
ル22に、サプレッションプール７に常時貯溜されている
多量のプール水８を、デブリ14の冷却水として適宜供給
することができる。従って、コアキャッチャー26におい
ては、デブリ14の冷却が容易に行える。なお、この他は
上記した第２実施の形態と同様の作用と効果が得られ
る。

【００５６】第５実施の形態は請求項１及び請求項10等
に係り、図７の縦断面図は原子炉格納容器の約半分を示
したもので、原子炉格納容器15内で原子炉圧力容器２の
下に形成されたキャビティ部４の底部に、コアキャッチ
ャー29を設置している。

【００５７】このコアキャッチャー29は、キャビティ部
４で原子炉格納容器15の底面に、サプレッションプール
７のプール水８中に配設した放熱部18と連結した高熱伝
導材17と、この上に耐熱断熱の耐熱材19を設ける。ま
た、この耐熱材19の上には、耐腐食材20と低融点酸化材
21を積重ねて、上部に冷却プール22が形成されるように
構成している（請求項１）。

【００５８】さらに、前記キャビティ部４の外周に設け
られたサプレッションプール７と連通しているベント管
25と、注水弁27を介挿した注水配管28により接続して構
成されている（請求項10）。なお、前記コアキャッチャ
ー29を形成する各部の材質については、上記第１実施の
形態で説明したものと同じ材質を使用する。上記構成に
よる作用及び効果としては、上記した第１実施の形態の
他に、第４実施の形態において説明したものと同様のも
のが得られる。

【００５９】第６実施の形態は請求項９乃至請求項11に
係り、上記第４実施の形態及び第５実施の形態において
は、図６と図７に示したようにキャビティ部４とサプレ
ッションプール７またはベント管25と連通していて、そ
れぞれのコアキャッチャー26，29に対して、デブリ14の
冷却水であるプール水８を注水する注水配管28に注水弁
27を介挿している（請求項９，請求項10）。さらに、前
記注水弁27を周囲温度により自動的に開作動する、例え
ば温度溶融バルブ等の自動注水弁に置換えた構成として
いる（請求項11）。

【００６０】上記構成による作用としては、炉心３が溶
融して、これがコアキャッチャー26，29に落下してデブ
リ14となる。この高熱のデブリ14によりキャビティ部４
内は高温となることから、前記注水配管28に介挿されて
いる自動注水弁は、デブリ14からの輻射熱及びキャビテ
ィ部４内の対流熱により温度が上昇する。

【００６１】自動注水弁において周囲温度が設定値に到
達すると、自動的に弁が開作動し、コアキャッチャー2
6，29に落下したデブリ14に対して、自動的にサプレッ
ションプール７またはベント管25から、プール水８が冷
却水として注水配管28を介して注水される。これにより
デブリ14が冷却されることから、事故発生の初期におい
て迅速な冷却と運転員の負担が軽減できると共に、外部
からの注水等の人的操作が必要になるまでの時間を大幅
に延ばすことができる。

【００６２】以上のように本発明に係るコアキャッチャ
ー16，23，24，26，29によれば、上部からの注水により
デブリ14の表面にクラストが形成されて冷却効率が低下
した場合でも、低融点酸化材21によるデブリ14の温度低
下効果と、耐腐食材20及び一般的な耐熱材19によりデブ
リ14の保持ができる。

【００６３】また、下方の原子炉格納容器15への熱電導
は、耐熱材19により抑制されると共に、高熱伝導材19と
冷却プール22等に配設された放熱部18による放熱によ
り、除熱が容易なことから、コアキャッチャー16，23，
24，26，29の下にある原子炉格納容器15のコンクリート
やバウンダリの損傷を防止することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上本発明にによれば、万一炉心が溶融
する事故が発生し、さらに原子炉圧力容器から落下した
場合にも、落下したデブリは冷却水により冷却される。
また、この冷却水によりデブリの表面に生成されたクラ
ストにより冷却効率が低下しても、そのデブリの温度を
低融点酸化材との共融により低下させる。さらに、高熱
伝導材と放熱部による放熱により、原子炉格納容器への
デブリによる熱影響を抑制するので、原子炉格納容器の
健全性を容易に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施の形態のコアキャッチャ
ーの縦断面図。

【図２】本発明に係る低融点酸化物によるデブリ保持時
の特性曲線図。

【図３】本発明に係る第１実施の形態のコアキャッチャ
ーで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は温度分布図。

【図４】本発明に係る第２実施の形態のコアキャッチャ
ーの縦断面図。

【図５】本発明に係る第３実施の形態のコアキャッチャ
ーの縦断面図。

【図６】本発明に係る第４実施の形態のコアキャッチャ
ーの縦断面図。

【図７】本発明に係る第５実施の形態のコアキャッチャ
ーの縦断面図。

【図８】従来のコアキャッチャーと原子炉格納容器の縦
断面図。

【符号の説明】

１，15…原子炉格納容器、２…原子炉圧力容器、３…炉
心、４…キャビティ部、５…コンクリート基礎、６，1
6，23，24，26，29…コアキャッチャー、７…サプレッ
ションプール、８…プール水、９…底部冷却水路、10…
底部冷却器、11…支持板、12，19…耐熱材、13…注水
管、14…デブリ、17…高熱伝導材、18…放熱部、20…耐
腐食材、21…低融点酸化材、22…冷却プール、25…ベン
ト管、27…注水弁、28…注水配管。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐
熱材を敷設するコアキャッチャーにおいて、前記耐熱材
の上部にデブリと接触して共融する低融点酸化材を設け
たことを特徴とする原子炉のコアキャッチャー。
【請求項２】原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐
熱材を敷設するコアキャッチャーにおいて、前記耐熱材
の下部に高熱伝導材を設けると共に、この高熱伝導材を
前記キャビティ部の上部でキャビティ部内への注水によ
り水没する位置に配設した放熱部と連結したことを特徴
とする原子炉のコアキャッチャー。
【請求項３】原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐
熱材を敷設するコアキャッチャーにおいて、前記耐熱材
の下部に高熱伝導材を設けると共に、この高熱伝導材を
サプレッションプール内の水中に配設した放熱部と連結
したことを特徴とする原子炉のコアキャッチャー。
【請求項４】原子炉圧力容器の下のキャビティ部に耐
熱材を敷設するコアキャッチャーにおいて、前記耐熱材
の下部に高熱伝導材を設けると共に、この高熱伝導材を
ベント管内の水中に配設した放熱部と連結したことを特
徴とする原子炉のコアキャッチャー。
【請求項５】前記低融点酸化材が、コンクリートであ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の原子炉
のコアキャッチャー。
【請求項６】前記耐熱材の全体あるいは最上部をジル
コニア系耐熱材としたことを特徴とする請求項１乃至請
求項５記載の原子炉のコアキャッチャー。
【請求項７】前記高熱伝導材と連結する放熱部が、Ｂ
ｅＯ及びＡｌ₂Ｏ₃等のセラミックまたはＭｏ及びＷ等
の金属あるいは合金による耐熱材料としたことを特徴と
する請求項１乃至請求項４記載の原子炉のコアキャッチ
ャー。
【請求項８】前記高熱伝導材が、Ｃｕ及びＡｌまたは
Ｍｏ等の高熱伝導率金属あるいは合金であることを特徴
とする請求項１乃至請求項４記載の原子炉のコアキャッ
チャー。
【請求項９】前記コアキャッチャーを設置したキャビ
ティ部とサプレッションプールとの間を注水弁を介挿し
た注水配管で接続したことを特徴とする請求項１乃至請
求項８記載の原子炉のコアキャッチャー。
【請求項１０】前記コアキャッチャーを設置したキャ
ビティ部の周囲にベント管を備えた原子炉格納容器にお
いて、前記キャビティ部とベント管との間を注水弁を介
挿した注水配管で接続したことを特徴とする請求項１乃
至請求項８記載の原子炉のコアキャッチャー。
【請求項１１】前記注水弁を設定温度において自動的
に開く自動注水弁としたことを特徴とする請求項９また
は請求項１０記載の原子炉のコアキャッチャー。
【請求項１２】前記耐熱材と低融点酸化材との間に耐
腐食材を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１
１記載の原子炉のコアキャッチャー。
【請求項１３】前記耐腐食材をＭｏとしたことを特徴
とする請求項１２記載の原子炉のコアキャッチャー。