特許 6166208 コリウムシールド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6166208

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】コリウムシールド

(51)【国際特許分類】

   G21C 9/016 20060101AFI20170710BHJP

   G21D 1/00 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   G21C9/00 H

   G21D1/00 E

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-68760(P2014-68760)

(22)【出願日】2014年3月28日

(65)【公開番号】特開2015-190876(P2015-190876A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2016年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中島 一雄

(72)【発明者】

【氏名】日高 政隆

(72)【発明者】

【氏名】酒井 健

【審査官】 長谷川 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／１３４２８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−１７７０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２５３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４０２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１５６７１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｃ ９／０１６

Ｇ２１Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子炉格納容器のサンプピットに設けられるコリウムシールドにおいて、
前記サンプピットを覆う蓋部と、
前記蓋部と前記原子炉格納容器の床面との間に形成され、前記床面から前記サンプピットの内部へドレイン水を導く流路と、
前記蓋部の下面から下方に延びて前記流路に臨み前記床面に間隙を介して対向する板状の複数の冷却フィンと、
前記蓋部に設けられたドレイン水排出配管の挿通用の孔部と、
前記蓋部の上面から上方に延在し前記孔部の上方を覆う防止壁とを備え、
前記複数の冷却フィンは、前記ドレイン水の流れ方向に延在した姿勢で前記流路の幅方向に配列されていることを特徴とするコリウムシールド。

【請求項2】

請求項１に記載のコリウムシールドにおいて、
前記複数の冷却フィンは、前記蓋部より熱伝導率及び熱拡散率が高い耐火材で形成されていることを特徴とするコリウムシールド。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のコリウムシールドにおいて、
前記サンプピットの側壁を覆う耐火材からなる側壁シールドを備えることを特徴とするコリウムシールド。

【請求項4】

請求項１に記載のコリウムシールドにおいて、
前記防止壁は、前記蓋部の上面から上方向に延在する第１の防止壁と、前記第１の防止壁の端部から、上方から見た原子炉圧力容器の投影面の外側まで上り傾斜で延在する第２の防止壁とを備えることを特徴とするコリウムシールド。

【請求項5】

請求項１から請求項３のいずれかに記載のコリウムシールドにおいて、
前記サンプピットは、前記原子炉格納容器の下部に設けたコアキャッチャに形成されていることを特徴とするコリウムシールド。

【請求項6】

請求項１に記載のコリウムシールドにおいて、
前記複数の冷却フィンは、前記ドレイン水の流れ方向に蛇行して形成されていることを特徴とするコリウムシールド。

【請求項7】

請求項１に記載のコリウムシールドにおいて、
隣り合う前記冷却フィンの間隔が前記ドレイン水の入口側よりも出口側のほうが広くなっていることを特徴とするコリウムシールド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子炉格納容器内のドレイン水を集めるサンプピットへの溶融炉心の侵入を抑制するコリウムシールドに関する。

【背景技術】

【0002】

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）や加圧水型原子炉（ＰＷＲ）等の軽水炉において、原子炉圧力容器に供給される冷却水が万一喪失されると、原子炉圧力容器内の水位が低下して内部に保有された炉心が露出し得る。この状態が長期間維持されると、崩壊熱により発熱する炉心を十分に冷却できず、炉心が溶融する可能性がある。溶融した炉心（溶融デブリ）は、原子炉圧力容器の下部に堆積し、原子炉圧力容器に供給される冷却水を喪失した状態が更に継続すると、原子炉圧力容器の下部の壁面を侵食して貫通し、原子炉格納容器の床（ペデスタル床）へ落下する可能性もある。ペデスタル床に落下した溶融デブリは、床面に拡がりながら、ペデスタル床やペデスタル床に立設するペデスタル壁を形成するコンクリートを侵食する。ペデスタル床もしくはペデスタル壁が溶融デブリにより著しく侵食されると、原子炉格納容器の健全性に影響を与える可能性がある。また、コンクリートと溶融デブリが反応する際に発生する非凝縮性ガスにより原子炉格納容器内が過圧され、原子炉格納容器の健全性に影響を与える可能性もある。そこで、これらの影響を緩和するため、例えば、原子炉圧力容器に供給される冷却水を喪失した段階で原子炉格納容器の外部より注水を実施し、ペデスタル床の上方の空間に水プールを形成してペデスタル床に落下した溶融デブリの上面から崩壊熱を除去する方法がある。この方法においては、溶融デブリを効率的に冷却するため、冷却面の大きさ、つまり溶融デブリの拡がり面積を増やすことが有効である。

【0003】

ところで、ペデスタル床の一部には、原子炉の通常運転時（以下、通常時という）に原子炉格納容器内で発生したドレイン水を収集、排出するためのサンプピットが形成されている。万一、溶融デブリがこのサンプピット内に落下すると、溶融デブリの拡がり面積が制限され、冷却水による除熱量が減少する可能性がある。そのため、サンプピット内への溶融デブリの流入を抑制することを目的としてサンプピットの上面にコリウムシールドを設置する方法がある。コリウムシールドは、例えば、アルミナなどの耐火材から成り、溶融デブリとの接触等により破損しないように設計され、通常時にドレイン水をサンプピット内へ流すための流路を備えている。この流路は、サンプピット内に向かって流れる溶融デブリが内部で冷却、凝固し、サンプピット内に流入しないように設計されている（特許文献１等を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３５１０６７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

コリウムシールドの流路に流入する溶融デブリの速度は、ペデスタル床に堆積する溶融デブリの液位が高いほど速くなる。ペデスタル床に堆積する溶融デブリの液位は原子炉圧力容器から落下する溶融デブリの落下速度に依存するが、溶融デブリの落下態様は十分に知られていないため、コリウムシールドの流路の設計には更なる配慮が求められる。

【0006】

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ペデスタル床からサンプピットに向かう溶融デブリを流路内で効率的に凝固させることができるコリウムシールドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明のコリウムシールドは、サンプピットを覆う蓋部と、蓋部と原子炉格納容器の床面との間に形成され、床面からサンプピットの内部へドレイン水を導く流路と、蓋部の下面から下方に延びて流路に臨み床面に間隙を介して対向する板状の複数の冷却フィンと、蓋部に設けられたドレイン水排出配管の挿通用の孔部と、蓋部の上面から上方に延在し孔部の上方を覆う防止壁とを備え、複数の冷却フィンは、ドレイン水の流れ方向に延在した姿勢で流路の幅方向に配列されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ペデスタル床からサンプピットに向かう溶融デブリを流路内で効率的に凝固させることができるコリウムシールドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る原子炉格納容器の一構成例の概略構成を表す縦断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るコリウムシールドの上面図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視縦断面図である。

【図4】図２のＩＶ−ＩＶ矢視縦断面図である。

【図5】図２のＶ−Ｖ矢視縦断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るコリウムシールドの上面図である。

【図7】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視縦断面図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係るコリウムシールドの上面図である。

【図9】図８のＩＸ−ＩＸ矢視縦断面図である。

【図10】図８のＸ−Ｘ矢視縦断面図である。

【図11】本発明の第４実施形態に係るコリウムシールドの立断面図である。

【図12】本発明の第５実施形態に係る原子炉格納容器の一構成例の概略構成を表す縦断面図である。

【図13】本発明の第５実施形態に係るコリウムシールドの縦断面図である。

【図14】本発明の第６実施形態に係るコリウムシールドの上面図である。

【図15】本発明の第７実施形態に係るコリウムシールドの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜第１実施形態＞
（構成）
１．原子炉格納容器
図１は、本実施形態に係るコリウムシールドを適用する原子炉格納容器の一構成例の概略構成を表す縦断面図である。

【0011】

図１に示すように、原子炉格納容器１には原子炉圧力容器２が格納されている。原子炉圧力容器２内には原子炉の燃料を保有する炉心（不図示）が配置されている。原子炉格納容器２は、原子炉格納容器１の底部に形成されたペデスタル床３から上方向に立設するペデスタル壁４に保持されている。原子炉圧力容器２の下方には、ペデスタル床３及びペデスタル壁４等で囲まれて形成された空間（ペデスタル空間）が形成されている。ペデスタル空間は、原子炉圧力容器２内の炉心を制御するための制御棒を操作する機器等を収容している。

【0012】

ペデスタル床３には、通常時に原子炉格納容器１内で発生した水を収集、排出するためのサンプピット６が設けられている。サンプピット６は、ペデスタル床３の一部を掘り下げた凹部形状に形成されている。サンプピット６の内部には収集したドレイン水１０（図５を参照）が貯えられ得る。このドレイン水１０は、サンプピット６の側壁に形成されたドレイン水排水配管１１（図５を参照）を介して原子炉格納容器１の外部に排出される。サンプピット６上にはサンプピット６を覆うようにコリウムシールド５が設けられている。以下、コリウムシールド５の構成について説明していく。

【0013】

２．コリウムシールド
図２は本実施形態に係るコリウムシールドの上面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視縦断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ矢視縦断面図、図５は図２のＶ−Ｖ矢視縦断面図である。

【0014】

図４及び図５に示すように、コリウムシールド５は、流路７と、コリウムシールド上蓋（蓋部）８と、冷却フィン９とを備えている。コリウムシールド上蓋８の下面には幅方向（図２中の上下方向）の両端部に脚部８ａが設けられている。脚部８ａはペデスタル床３上に着座していて、コリウムシールド上蓋８はサンプピット６を跨ぐ形で存在している。図２及び図３に示すように、コリウムシールド上蓋８はサンプピット６に対して奥行方向（図２中の左右方向）の寸法が長めに設定してあり、ペデスタル床３との対向部８ｂを備えている。

【0015】

流路７は、コリウムシールド上蓋８の対向部８ｂとペデスタル床３との間に、ペデスタル床３に沿って直線状に延在するように形成されている。流路７の幅は脚部８ａで画定されている。流路７は、ペデスタル床３からサンプピット６の内部へドレイン水を導き、ドレイン水がペデスタル床３上に溜まることを抑制する機能を有する。また、流路７は、万一、ペデスタル床３に落下した溶融デブリが流路７に流入した場合には、その途中で溶融デブリの縁部を冷却し凝固させ、サンプピット６内に流入することがないように設計されている。すなわち、流路７は、溶融デブリのサンプピット６への流入を抑制する機能も有する。

【0016】

コリウムシールド上蓋８（脚部８ａ及び対向部８ｂを含む）は、溶融デブリとの接触による破損を防ぐため、例えば、アルミナやジルコニア等の溶融デブリよりも高融点の耐火材により製作されている。

【0017】

図３及び図４に示すように、冷却フィン９は、コリウムシールド上蓋８の下面から下方に延びて流路７に臨むように設けられた板状の部材である。冷却フィン９は、ペデスタル床３との間に間隙を介して対向するように設けられている。冷却フィン９は、ドレイン水の流れ方向に延在した姿勢で流路７の幅方向（図４における左右方向）に複数配列されている。そのため、ドレイン水の流れ方向上流側から見たコリウムシールド５の断面は、櫛歯形状に形成される。冷却フィン９は、例えば、コリウムシールド上蓋８と同じ耐火材により製作される。図４では流路７に冷却フィン９を１２枚ずつ配置した場合を例示しているが、冷却フィン９の枚数は適宜設計変更可能である。

【0018】

（動作）
何らかの原因によって原子炉への注水機能が停止したことにより溶融デブリが原子炉圧力容器２の底部を貫通してペデスタル床３に落下した万一の場合を想定して、本実施形態に係るコリウムシールド５の作用を受けた溶融デブリの動作について説明する。

【0019】

ペデスタル床３に落下した溶融デブリは床面上に拡がり、その一部が流路７内に流入してサンプピット６に向かって流路７を流れる。流路７を流れる溶融デブリは、流路７の壁面、コリウムシールド上蓋８の下面、並びに冷却フィン９の側面及び下面と接触する。すなわち、流路７の壁面、コリウムシールド上蓋８の下面、並びに冷却フィン９の側面及び下面が冷却面として溶融デブリと接触する。流路７を流れる溶融デブリはこれら冷却面との接触により減速し、その保有熱は冷却面を介してコリウムシールド５に伝熱する。その後、溶融デブリと冷却面との間にクラスト（溶融デブリが固化したもの）が形成され、これが堆積して流路７を閉塞する。その結果、流路７内の溶融デブリの縁部が凝固し、サンプピット６に流入することなく流動が停止する。

【0020】

（効果）
（１）溶融デブリのサンプピットへの流入抑制
本実施形態のコリウムシールド５は、流路７、コリウムシールド上蓋８、冷却フィン９を備え、冷却フィン９はペデスタル床３との間に間隙を介して対向するように設けられている。そのため、流路７の壁面、コリウムシールド上蓋８の下面、並びに冷却フィン９の側面及び下面が、流路７に流入した溶融デブリに対する冷却面として機能する。従って、冷却フィン９を備えていない場合と比較して、溶融デブリと接するぬれぶち長さ（溶融デブリに接している壁面の全体長さ）を長くすることができ、溶融デブリからコリウムシールド５への伝熱量を増やすことができる。その結果、溶融デブリをより効率的に冷却でき、溶融デブリの流動停止距離（流路７の入口から溶融デブリの流動が停止するまでの距離）を短くすることができる。また、冷却フィン９を備えていない場合と比較して溶融デブリの冷却速度が大きいため、溶融デブリと冷却面との間により早くクラストを形成することができる。従って、より早く溶融デブリの速度を低下させることができる。これらの結果、流路７内に流入する溶融デブリを流路７内で効率的に冷却、凝固させ、サンプピット６の内部への流入を抑制することができる。

【0021】

（２）ドレイン水の排水機能の維持
一般的に、流路に流入した溶融デブリを流路内で冷却、凝固するための方法として、流路長を長く設計するか若しくは流路形状を複雑化して、溶融デブリの流速を十分低下させる方法がある。しかし、流路長を長く設計するとコリウムシールドが大型化してしまう。一方、流路形状を複雑化する方法として、例えば、流路を蛇行させる方法がある。しかし、流路を蛇行させた場合、蛇行部で異物が蓄積して流路が閉塞したり、ドレイン水の流速が低下して通常時のドレイン水の排水機能が損なわれる可能性がある。これに対し、本実施形態のコリウムシールド５の流路７は直線状に延在して形成されている。そのため、通常時に流路７内で異物等が蓄積する可能性を低減することができる。特に、冷却フィン９とペデスタル床３との間に間隙を確保しているので、この点も良好な排水性に寄与する。更に、流路７内における異物の有無の確認や、流路７内に異物がある場合にその取出しを容易に行うことができる。従って、流路７内に異物が蓄積して流路７が閉塞したり、ドレイン水の流速が低下して通常時のドレイン水の排水機能が損なわれる可能性を低減することができる。

【0022】

＜第２実施形態＞
（構成）
図６は本実施形態に係るコリウムシールドの上面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視縦断面図である。図６及び図７において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

【0023】

図７に示すように、本実施形態に係るコリウムシールド２５には冷却フィン２６が備えられている。冷却フィン２６は、コリウムシールド上蓋８より高融点の素材で構成されている。更に、冷却フィン２６は、コリウムシールド上蓋８より熱伝導特性の優れた耐火材により作製されている。本実施形態における「熱伝導特性」とは「熱伝導率」及び「熱拡散率」のことである。コリウムシールド上蓋８を、例えば、アルミナ又はジルコニアで製作する場合、冷却フィン２６は、例えば、モリブデン、タングステン又は窒化アルミ等で製作することができる。なお、冷却フィン２６の形状等は冷却フィン９と同様である。

【0024】

（動作）
第１実施形態と同様、原子炉圧力容器２の底部を貫通してペデスタル床３に落下し、サンプピット６に向かって流路７を流れる溶融デブリは、流路７の壁面、コリウムシールド上蓋８の下面、並びに冷却フィン２６の側面及び下面と接触して減速し、その保有熱はこれら冷却面を介してコリウムシールド５に伝熱する。その後、溶融デブリと冷却面との間に形成されるクラストにより流路７が閉塞し、流路７内の溶融デブリが減速してその縁部が凝固し、サンプピット６に流入することなく流動が停止する。

【0025】

（効果）
上記構成により、本実施形態でも流路７、コリウムシールド上蓋８及び冷却フィン２６を備えているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

【0026】

本実施形態では、冷却フィン２６がコリウムシールド上蓋８より高融点かつ熱伝導特性の優れた耐火材により作製されている。そのため、溶融デブリからコリウムシールド５への伝熱量を増やすことができ、溶融デブリの流動停止距離を更に短くすることができる。

【0027】

＜第３実施形態＞
（構成）
図８は本実施形態に係るコリウムシールドの上面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視縦断面図、図１０は図８のＸ−Ｘ矢視縦断面図である。図８乃至図１０において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

【0028】

図９及び図１０に示すように、本実施形態に係るコリウムシールド３５には側壁シールド１２が備えられている。側壁シールド１２は、流路７の壁面とサンプピット６の側部壁面とを覆うように設けられていて、流路７の床面とサンプピット６の側部壁面を構成している。サンプピット６の床には側壁シールド１２を形成していないが必要に応じてサンプピット６の床も側壁シールド１２で覆う構成としても良い。側壁シールド１２は、例えば、コリウムシールド上蓋８と同様の耐火材で製作されている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0029】

（動作）
第１実施形態と同様、原子炉圧力容器２の底部を貫通してペデスタル床３に落下し、サンプピット６に向かって流路７を流れる溶融デブリは、流路７の壁面、コリウムシールド上蓋８の下面、並びに冷却フィン２６の側面及び下面と接触して減速し、その保有熱は冷却面を介してコリウムシールド５に伝熱する。その後、溶融デブリと冷却面との間に形成されるクラストにより流路７が閉塞し、流路７内の溶融デブリの縁部が凝固し、サンプピット６に流入することなく流動が停止する。

【0030】

（効果）
上記構成により、本実施形態でも流路７、コリウムシールド上蓋８及び冷却フィン２６を備えているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

【0031】

一般的に、ペデスタル床３に落下した溶融デブリは、ペデスタル空間に供給された冷却水により上面から冷却され、溶融デブリの温度がコンクリートの溶融温度より低くなると溶融デブリによるコンクリートの侵食が停止する。溶融デブリによるコンクリートの侵食量は、溶融デブリの冷却速度で決まるため、溶融デブリから冷却水への熱流束が小さい場合、コンクリートの侵食が進行してサンプピット６の側面を貫通して溶融デブリがサンプピット６の内部に流入する可能性がある。これに対し、本実施形態では側壁シールド１２を付加したことにより、仮に、溶融デブリによるコンクリートの侵食が進行した場合でも、溶融デブリがサンプピット６の側面を貫通してサンプピット６の内部へ流入することを抑制することができる。また、流路７の床面に側壁シールド１２を形成したことにより、溶融デブリを冷却フィン２６等に効果的に接触させ、溶融デブリの凝固促進によるコンクリートの侵食抑制の効果も期待できる。

【0032】

＜第４実施形態＞
（構成）
図１１は本実施形態に係るコリウムシールドの立断面図である。図１１において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

【0033】

図１１に示すように、本実施形態に係るコリウムシールド４５では、コリウムシールド上蓋８にドレイン水排出配管１１が貫通して上下方向に延在して設けられている。具体的には、コリウムシールド上蓋８にはドレイン水排出配管１１の挿通用の孔部（不図示）が形成され、この孔部にドレイン水排出配管１１が挿通されコリウムシールド上蓋８に対して固定されている。本実施形態では、ドレイン水排出配管１１の上端部はペデスタル空間に位置し、下端部はサンプピット６に貯えられたドレイン水１０の中に位置している。ドレイン水排出配管１１は、ドレイン水１０の中に位置するポンプ（不図示）の吸込口から吸い込まれ、吐出口から吐出されたドレイン水を原子炉格納容器３の外部に導く。

【0034】

本実施形態に係るコリウムシールド４５では、コリウムシールド上蓋８にその上面から上方に延在して孔部の上方を覆うデブリ落下防止壁（防止壁）１３が備えられている。デブリ落下防止壁１３は、デブリ落下防止壁鉛直部（第１の防止壁）１４とデブリ落下防止壁傾斜部（第２の防止壁）１５とで構成されている。

【0035】

デブリ落下防止壁鉛直部１４は、コリウムシールド上蓋８の上面から上方に延在している。このデブリ落下防止壁鉛直部１４は、上方から見た原子炉圧力容器２の投影面の内側に位置している。図１１ではデブリ落下防止壁鉛直部１４をドレイン水排出配管１１の一方に設けた場合を例示しているが、ドレイン水排出配管１１を囲むようにデブリ落下防止壁鉛直部１４を設けても良い。その場合、デブリ落下防止壁鉛直部１４のコリウムシールド上蓋８の上面からの高さは、溶融デブリが原子炉圧力容器２を貫通してペデスタル床３に落下した場合を想定したときの溶融デブリの最大液位より高く設定されていることが好ましい。

【0036】

デブリ落下防止壁傾斜部１５は、デブリ落下防止壁鉛直部１４の上端部を基端として、上方から見た原子炉圧力容器２の投影面の外側まで上り傾斜で延在している。言い換えれば、デブリ落下防止壁傾斜部１５の先端部からペデスタル壁４までの最短距離は、原子炉圧力容器２の外周からペデスタル壁４までの最短距離より短く設定されている。なお、本実施形態において、上方から見た原子炉圧力容器２の投影面とは、原子炉圧力容器２を水平面（ペデスタル床３等）に投影したものをいい、上方から見た原子炉圧力容器２の投影面の外側とは、水平面に投影した原子炉圧力容器２の外形線より外側の領域をいう。

【0037】

（動作）
第１実施形態と同様、原子炉圧力容器２の底部を貫通してペデスタル床３に落下し、サンプピット６に向かって流路７を流れる溶融デブリは、流路７の壁面、コリウムシールド上蓋８の下面、並びに冷却フィン９の側面及び下面と接触して減速し、その保有熱は冷却面を介してコリウムシールド５に伝熱する。その後、溶融デブリと冷却面との間に形成されるクラストにより流路７が閉塞し、流路７内の溶融デブリの縁部が凝固し、サンプピット６に流入することなく流動が停止する。

【0038】

一方、本実施形態のように原子炉圧力容器２の投影面にコリウムシールド上蓋８が重なっていると、コリウムシールド上蓋８上にも溶融デブリが落下し得る。コリウムシールド上蓋８に向かって落下する溶融デブリ、デブリ落下防止壁１３のデブリ落下防止壁傾斜部１５上に落下し、デブリ落下防止壁傾斜部１５によってペデスタル床３上に導かれる。

【0039】

（効果）
上記構成により、本実施形態でも流路７、コリウムシールド上蓋８及び冷却フィン９を備えているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

【0040】

コリウムシールド５にドレイン水排出配管１１が貫通して上下方向に延在して設けられている場合、万一、溶融デブリがドレイン水配管１１の近傍に落下するとドレイン水排出配管１１を破損して孔部からサンプピット６の内部に流入する可能性がある。これに対し、本実施形態では、コリウムシールド上蓋８の上面から上方に延在して孔部の上方を覆うデブリ落下防止壁１３が備えられている。デブリ落下防止壁１３のデブリ落下防止壁傾斜部１５は原子炉圧力容器２の投影面の外側まで上り傾斜で延在しているため、コリウムシールド上蓋８上に直接溶融デブリが落下したとしても、デブリ落下防止壁傾斜部１５でペデスタル床３上に溶融デブリをガイドすることができる。また、ペデスタル床３上にガイドした溶融デブリをデブリ落下防止壁鉛直部１４でせき止めることができる。従って、ドレイン水配管１１に溶融デブリが接触することを抑制できる。また、ドレイン水配管１１に限らず、サンプピット６の上部に部材を設ける必要がある場合でも、デブリ落下防止壁１３を適用することができ溶融デブリがサンプピット６の上部から内部に流入することを抑制することができる。

【0041】

＜第５実施形態＞
（構成）
図１２は本実施形態に係る原子炉格納容器の一構成例の概略構成を表す縦断面図、図１３は本実施形態に係るコリウムシールドの縦断面図である。図１２及び図１３において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施形態は、コリウムシールド５５の適用対象が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

【0042】

図１２に示すように、本実施形態に係る原子炉格納容器５１はコアキャッチャ１６を備えている。コアキャッチャ１６は原子炉圧力容器２の下方に配置されている。コアキャッチャ１６はペデスタル床３及びペデスタル床３の外縁部から上方に延びる囲壁２１を備えており、万一、溶融デブリが原子炉圧力容器２の底部を貫通して落下した場合、ペデスタル床３で溶融デブリを受けとめて冷却する機能を有する。囲壁２１のペデスタル床３からの高さは、ペデスタル床３上に落下した溶融デブリをペデスタル床３上に拘束するのに十分な値に設定されている。コアキャッチャ１６には、すり鉢状の底面を覆う円すい状の底面流路（第１の流路）１８及び外周を覆う円筒状の外周流路（第２の流路）１９が備えられている。底面流路１８は、コアキャッチャ１６の下面に沿って外側（ペデスタル壁４側）に向かって上り傾斜で拡がっている。底面流路１８は原子炉格納容器５１の重力落下式炉心冷却系プール１７（後述する）に接続し、重力落下式炉心冷却系プール１７に貯えられた冷却水を外周流路１９に導く。外周流路１９は底面流路１８に接続し、ペデスタル壁４に沿って上方向に延在している。外周流路１９は底面流路１８から導かれた冷却水をペデスタル空間に放出する。

【0043】

重力落下式炉心冷却系プール１７は、原子炉格納容器５１内の上方（例えば、原子炉圧力容器２の側方）に設けられている。重力落下式炉心冷却系プール１７とコアキャッチャ１６の底面流路１８とは配管２０を介して接続している。配管２０には、例えば、減圧弁（不図示）が設けられている。本実施形態では、減圧弁は、例えば、原子炉圧力容器２内の圧力の変化に伴って開状態となり重力落下式炉心冷却系プール１７と底面流路１８とを連通するように構成されている。なお、例えば、溶融デブリがコアキャッチャ１６のペデスタル床３上に落下するのに伴って重力落下式炉心冷却系プール１７に設けた弁類が開状態となり重力落下式炉心冷却系プール１７と底面流路１８とが連通する仕組みでも良い。また、原子炉圧力容器２内の水位の低下に伴って重力落下式炉心冷却系プール１７に設けた弁類が開く構成でも良い。

【0044】

図１３に示すように、本実施形態では、コアキャッチャ１６の外縁部付近のペデスタル床３にサンプピット６が形成されている。サンプピット６にはコリウムシールド５５が設けられている。コリウムシールド５５の構成は上記第１実施形態と同様で良いが、サンプピット６をコアキャッチャ１６の外縁部に寄せて形成したことに伴って片側の流路７や冷却フィン９を省略してある。本実施形態では、ドレイン水排出配管１１は、水平配管２２と垂直配管２３とを備えている。水平配管２２は、サンプピット６の側壁の下部から奥行方向（図１３の左右方向）に外周流路１９内まで延在する。垂直配管２３は、水平配管２２に接続し、外周流路１９内を上方に延在する。垂直配管２３の出口側の端部は外周流路１９の出口近傍に位置し、原子炉格納容器５１の外部に連通する配管（不図示）に接続している。なお、本実施形態では、ドレイン水排出配管１１が水平配管２２と垂直配管２３とを備える構成を例示したが、垂直配管２３を省略し、水平配管２２がペデスタル壁４を貫通して原子炉格納容器５１の外部まで延在する構成としても良い。また、本実施形態では、垂直配管２３の出口側の端部が外周流路１９の出口近傍に位置する構成を例示したが、垂直配管がペデスタル壁４に沿って更に上方まで延在する構成としても良い。ドレイン水排出配管１１の配管経路は適宜設計変更可能である。

【0045】

（動作）
原子炉圧力容器２に供給される冷却水が万一喪失され原子炉圧力容器２内の圧力が変化すると、配管２０に設けられた減圧弁が開状態になり重力落下式炉心冷却系プール１７から冷却水が重力落下して底面流路１８に供給される。底面流路１８に供給された冷却水は、外周流路１９に導かれてペデスタル空間に放出され、ペデスタル空間内に水プールを形成する。第１実施形態と同様、溶融デブリが原子炉圧力容器２の底部を貫通してコアキャッチャ１６のペデスタル床３に落下すると、溶融デブリ周辺で温度差が生じ、冷却水はペデスタル空間、底面流路１８及び外周流路１９を流動して自然循環する。ペデスタル床３上の溶融デブリは、水プールにより上側から冷却されるとともに底面流路１８を流れる冷却水によってコアキャッチャ１６を介して下側からも冷却され、凝固する。一方、仮に、ペデスタル床３に落下した溶融デブリが流路７に流入してサンプピット６に向かって流路７を流れても、本実施形態に係るコリウムシールド５５は流路７、コリウムシールド上蓋８及び冷却フィン９を備えているので、上記第１実施形態と同様、サンプピット６に流入することなく流路７内で流動が停止する。

【0046】

（効果）
上記構成により、本実施形態でも流路７、コリウムシールド上蓋８及び冷却フィン９を備えているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

【0047】

本実施形態では、コアキャッチャ１６が底面流路１８及び外周流路１９を備え、重力落下式炉心冷却系プール１７から供給された冷却水をペデスタル空間内に導いて水プールを形成し、自然循環により冷却水を流出入させることができる。そのため、電源喪失下でも冷却水を供給することができ、コアキャッチャ１６のペデスタル床３に落下した溶融デブリを上側及び下側からより効率的に冷却して凝固させることができる。本発明のコリウムシールドは、こうしたコアキャッチャ１６に設けたサンプピット６にも適用可能である。

【0048】

また、本実施形態では、溶融デブリ落下時に底面流路１８及び外周流路１９等を介して冷却水の自然循環が生じるため、コアキャッチャ１６に対する溶融デブリの侵食抑制効果自体が高い。したがって、囲壁２１を侵食して溶融デブリが外周流路１９に流出することも効果的に抑制できる。そこで、外周流路１９にドレイン水排出配管１１を通すことで、ドレイン水排出配管１１を溶融デブリから保護することができる。また、外周流路１９にドレイン水排出配管１１を通すにあたってサンプピット６をペデスタル床３の外縁部に寄せて配置することで、ドレイン水排出配管１１の水平配管２２を短縮し、ひいてはドレイン水排出配管１１の全長を短くすることができ、ドレイン水排出配管１１の配管の施工性向上のメリットも付随的に得られる。

【0049】

＜第６実施形態＞
（構成）
図１４は本実施形態に係るコリウムシールドの上面図である。図１４において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

【0050】

図１４に示すように、本実施形態に係るコリウムシールド６５は、ドレイン水の流れ方向に蛇行して形成された冷却フィン６６を備えている。具体的には、各冷却フィン６６は水平断面が波型若しくはジグザグ形状をしており、隣り合う冷却フィン６６の間の空間がドレイン水の流れ方向に蛇行している。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0051】

（動作）
第１実施形態と同様、原子炉圧力容器２の底部を貫通してペデスタル床３に落下し、サンプピット６に向かって流路７を流れる溶融デブリは、流路７の壁面、コリウムシールド上蓋８の下面、並びに冷却フィン６６の側面及び下面と接触して減速し、その保有熱は冷却面を介してコリウムシールド５に伝熱する。また、本実施形態では冷却フィン６６がドレイン水の流れ方向に蛇行して形成されているため、溶融デブリは更に減速する。その後、溶融デブリと冷却面との間にクラストが形成され、これが堆積して流路７を閉塞する。その結果、流路７内の溶融デブリが更に減速してその縁部が凝固し、サンプピット６に流入することなく流動が停止する。

【0052】

（効果）
上記構成により、本実施形態でも流路７、コリウムシールド上蓋８及び冷却フィン６６を備えているので、溶融デブリのサンプピット６への流入抑制について第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

【0053】

本実施形態では、冷却フィン６６が蛇行形状に形成されているため、流れの転向により流路７を流れる溶融デブリを更に減速させることができる。また、冷却フィン６６と溶融デブリとの接触面積も増加する。従って、流路７内に流入する溶融デブリを流路７内でより効率的に冷却し凝固させ、サンプピット６の内部への流入を抑制することができる。

【0054】

＜第７実施形態＞
（構成）
図１５は本実施形態に係るコリウムシールドの上面図である。図１５において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、第１実施形態との相違点を中心に順次説明していく。

【0055】

図１５に示すように、本実施形態に係るコリウムシールド７５に備えられた冷却フィン７６は、隣り合う間隔がドレン水の流れ方向の下流側にいくにつれて拡張するように、流路７の入口から放射状に設けられている。すなわち、コリウムシールド７５は、隣り合う冷却フィン７６の間隔がドレイン水の入口側よりも出口側のほうが広くなっている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。なお、本実施形態では、冷却フィン７６が流路７の入口から放射線状に設けられている場合を例示したが、冷却フィン７６の水平断面を台形状に形成して台形の短い方の底辺をサンプピット６側に向けた姿勢で流路７の幅方向に配列することで、隣り合う冷却フィン７６の間隔がドレイン水の入口側よりも出口側の方が広くなる構成としても良い。

【0056】

（動作）
第１実施形態と同様、原子炉圧力容器２の底部を貫通してペデスタル床３に落下し、サンプピット６に向かって流路７を流れる溶融デブリは、流路７の壁面、コリウムシールド上蓋８の下面、並びに冷却フィン７６の側面及び下面と接触して減速し、その保有熱は冷却面を介してコリウムシールド５に伝熱する。また、本実施形態では、冷却フィン７６は隣り合う間隔がドレン水の流れ方向の下流側にいくにつれて拡張しているため、流路の拡大により溶融デブリは更に減速する。その後、溶融デブリと冷却面との間にクラストが形成され、これが堆積して流路７を閉塞する。その結果、流路７内の溶融デブリが更に減速してその縁部が凝固し、サンプピット６に流入することなく流動が停止する。

【0057】

（効果）
上記構成により、本実施形態でも流路７、コリウムシールド上蓋８及び冷却フィン７６を備えているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

【0058】

本実施形態では、冷却フィン７６は隣り合う間隔がドレン水の流れ方向の下流側にいくにつれて拡張している。そのため、流路の拡大により流路７を流れる溶融デブリを更に減速させることができる。従って、流路７内に流入する溶融デブリを流路７内でより効率的に冷却し凝固させ、サンプピット６の内部への流入を抑制することができる。

【0059】

＜その他＞
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0060】

１ 原子炉格納容器
３ ペデスタル床
５ コリウムシールド
６ サンプピット
７ 流路
８ コリウムシールド上蓋
９，２６，６６，７６ 冷却フィン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】