JP6204823B2 - コアキャッチャ - Google Patents
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Description
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原子炉格納容器に格納された原子炉圧力容器の下方に設置され、過酷事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を受け止める多層構造の犠牲層と、前記犠牲層の下部に設けられ、過酷事故時に冷却材が流通する冷却機構とを備え、前記犠牲層は、ステンレス鋼の熱伝導率以下の低熱伝導率、かつ、ステンレス鋼の融点以上の高融点の材料で形成され、落下した炉心溶融物が最初に接触する最上層としての溶融物拡散耐熱層と、鉄の熱伝導率以上の高熱伝導率、かつ、ステンレス鋼の融点以上の高融点の材料で形成され、前記冷却機構の直上層としての耐熱熱拡散層とを有し、前記冷却機構の下側に設けられ、鉄の熱伝導率以上の高熱伝導率の材料で形成された熱拡散層を更に備えることを特徴とする。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
[第1の実施の形態]
図1乃至図4は本発明のコアキャッチの第1の実施の形態の構成を示すもので、図1は本発明のコアキャッチの第1の実施の形態を適用した原子炉格納容器を示す縦断面図、図2は本発明のコアキャッチの第1の実施の形態を原子炉格納容器の一部と共に示す断面図、図3は図2のIII−III矢視から本発明のコアキャッチの第1の実施の形態における外周部の一部を見た図、図4は図2の符号Aで示す本発明のコアキャッチの第1の実施の形態における外周部の一部を拡大した断面図である。
図2において、コアキャッチャ20は、原子炉圧力容器4の下方に設置され、過酷事故時に原子炉圧力容器4から落下した炉心溶融物Dを受け止める犠牲層21と、犠牲層21の下部の略全面に設けられ、原子炉格納容器2の底部2a上に設置された架台17に支持された冷却機構としての配管群25とを備えている。
図5において、コアキャッチャ20の犠牲層21は、多層構造であり、例えば、高熱伝導率かつ高融点の材料で形成され、配管群25上に設けた耐熱熱拡散層31と、低熱伝導率かつ高融点の材料で形成され、耐熱熱拡散層31上に設けた溶融物拡散耐熱層32とを有する。
先ず、本発明のコアキャッチャの第1の実施の形態の過酷事故時における一般的な作用を説明する。
何らかの原因により図1に示す原子炉圧力容器4に接続された冷却系配管類(図示せず)の一部が損傷して上部ドライウェル7内に蒸気が漏出した場合、上部ドライウェル7内の蒸気はベント管10を介してサプレッションチャンバ9に導かれる。この蒸気はサプレッションチャンバ9に貯留された水により凝縮し、原子炉格納容器2内の圧力上昇が抑制される。同時に、非常用炉心冷却系(図示せず)の起動により原子炉圧力容器4内に冷却材を供給して炉心3を冷却する。
炉心溶融物Dは、その主成分が二酸化ウラン(UO2)であり、崩壊熱により二酸化ウランの融点よりも高い温度(一般的に2500℃程度)になっている。
犠牲層21上に落下した炉心溶融物Dの崩壊熱は、まず図5に示す溶融物拡散耐熱層32に伝わり、その後溶融物拡散耐熱層32から耐熱熱拡散層31に伝わり、最終的には耐熱熱拡散層31下部の配管群25内を流通する冷却水により除熱される。
次に、本発明のコアキャッチャの第2の実施の形態を図6を用いて説明する。
図6は本発明のコアキャッチャの第2の実施の形態を構成する犠牲層、配管群、及び熱拡散層の一部を模式的に示す断面斜視図である。なお、図6において、図1乃至図5に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図6に示す本発明のコアキャッチャの第2の実施の形態は、第1の実施の形態と大略同様に構成されるが、第1の実施の形態の配管群25の下側に熱拡散層53を設けている点が異なる。
次に、本発明のコアキャッチャの第3の実施の形態を図7を用いて説明する。
図7は本発明のコアキャッチャの第3の実施の形態を構成する犠牲層、配管群、及び熱遮断層の一部を模式的に示す断面斜視図である。なお、図7において、図1乃至図6に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図7に示す本発明のコアキャッチャの第3の実施の形態は、第1の実施の形態と大略同様に構成されるが、第1の実施の形態の配管群25の下側に熱遮断層63を設けている点が異なる。
次に、本発明のコアキャッチャの第4の実施の形態を図8を用いて説明する。
図8は本発明のコアキャッチャの第4の実施の形態を構成する犠牲層、配管群、熱拡散層、及び熱遮断層の一部を模式的に示す断面斜視図である。なお、図8において、図1乃至図7に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図8に示す本発明のコアキャッチャの第4の実施の形態は、第2の実施の形態と大略同様に構成されるが、第2の実施の形態の熱拡散層53の下側にさらに熱遮断層74を設けている点が異なる。
次に、本発明のコアキャッチャの第5の実施の形態を図9を用いて説明する。
図9は本発明のコアキャッチャの第5の実施の形態を示す断面図である。図9中、炉心溶融物Dを二点鎖線で示している。なお、図9において、図1乃至図8に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
本発明のコアキャッチャの第5の実施の形態は、第1の実施の形態と大略同様に構成されるが、冷却機構として、第1の実施の形態の配管群25の代わりに犠牲層21の下部の略全面に設けたヒートパイプ85を用いる点が異なる。
なお、上述した第1乃至第5の実施の形態においては、サプレッションチャンバ9を有する原子力格納容器2を備えた沸騰水型原子炉に本発明のコアキャッチャを適用した例を示したが、他の形式の原子炉、例えば、加圧水型原子炉(PWR)にも適用可能である。
4 原子炉圧力容器
9 サプレッションチャンバ(水源)
11 冷却水タンク(水源)
20、50、60、70、80 コアキャッチャ
25 配管群(冷却機構)
21 犠牲層
32 溶融物拡散耐熱層
31 耐熱熱拡散層
53 熱拡散層
63 熱遮断層
74 熱遮断層
85 ヒートパイプ(冷却機構)
86 放熱部
D 炉心溶融物
Claims (8)
- 原子炉格納容器に格納された原子炉圧力容器の下方に設置され、過酷事故時に前記原子炉圧力容器から落下した炉心溶融物を受け止める多層構造の犠牲層と、
前記犠牲層の下部に設けられ、過酷事故時に冷却材が流通する冷却機構とを備え、
前記犠牲層は、ステンレス鋼の熱伝導率以下の低熱伝導率、かつ、ステンレス鋼の融点以上の高融点の材料で形成され、落下した炉心溶融物が最初に接触する最上層としての溶融物拡散耐熱層と、鉄の熱伝導率以上の高熱伝導率、かつ、ステンレス鋼の融点以上の高融点の材料で形成され、前記冷却機構の直上層としての耐熱熱拡散層とを有し、
前記冷却機構の下側に設けられ、鉄の熱伝導率以上の高熱伝導率の材料で形成された熱拡散層を更に備える
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、
前記溶融物拡散耐熱層は、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、カルシア、ハフニア、チタニア、ジルコン、ムライト、窒化ホウ素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ジルコニウム、酸化珪素、炭化チタン、炭化タンタル、及び炭化ジルコニウムのいずれか1つを主成分とする材料で形成される
ことを特徴とするコアキャッチャ。 - 請求項1又は2に記載のコアキャッチャにおいて、
前記耐熱熱拡散層は、タングステン、モリブデン、ベリリア、炭化珪素、窒化アルミ、グラファイトのいずれか1つを主成分とする材料で形成される
ことを特徴とするコアキャッチャ。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコアキャッチャにおいて、
前記熱拡散層は、ベリリア、炭化珪素、窒化アルミ、グラファイト、及び金属のいずれか1つを主成分とする材料で形成される
ことを特徴とするコアキャッチャ。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコアキャッチャにおいて、
前記熱拡散層の下側に設けられ、ステンレス鋼の熱伝導率以下の低熱伝導率の材料で形成された熱遮断層を更に備える
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、
前記熱遮断層は、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、カルシア、ハフニア、チタニア、ジルコン、ムライト、窒化ホウ素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ジルコニウム、酸化珪素、炭化チタン、炭化タンタル、及び炭化ジルコニウムのいずれか1つを主成分とする材料、または断熱材で形成される
ことを特徴とするコアキャッチャ。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のコアキャッチャにおいて、
前記冷却機構は、過酷事故時に水源から冷却水が供給される配管群である
ことを特徴とするコアキャッチャ。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のコアキャッチャにおいて、
前記冷却機構は、前記原子炉格納容器の外部に放熱部を有するヒートパイプである
ことを特徴とするコアキャッチャ。
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