特開 2024-167561 原子力プラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024167561

(43)【公開日】2024-12-04

(54)【発明の名称】原子力プラント

(51)【国際特許分類】

   G21C 13/00 20060101AFI20241127BHJP

   G21C 13/093 20060101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

G21C13/00 700

G21C13/093 100

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023083729

(22)【出願日】2023-05-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】719006560

【氏名又は名称】佐藤 崇

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 崇

(57)【要約】

【課題】鉄筋コンクリート製の二重殻原子炉格納容器において外殻の子午線鉄筋の密度が低下し外殻の構造強度が低下することを防止し外殻の子午線鉄筋の密度を増やし外殻の構造強度を強化できる基礎スラブの放射状鉄筋の構造を提供する。
【解決手段】実施形態による原子力プラントは、二重殻原子炉格納容器２０の基礎スラブ２６の内部に少なくとも一部が設けられ、前記基礎スラブの中心線を放射角の中心として放射状に多数配筋され内殻基底部２１ａを貫通する内殻放射状鉄筋２７と、前記基礎スラブ２６の中心線を放射角の中心として放射状に多数配筋され外殻基底部２２ａを貫通する外殻放射状鉄筋２８と、内殻基底部２１ａと外殻基底部２２ａの両方を貫通し内殻放射状鉄筋２７の一部であり外殻放射状鉄筋２８の一部でもある共通放射状鉄筋２９と、を有し、外殻放射状鉄筋２８の数は内殻放射状鉄筋２７の数よりも多く、共通放射状鉄筋２９の数は内殻放射状鉄筋２７の数と外殻放射状鉄筋２８の数の最大公約数であることを特徴とする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炉心と、
前記炉心を収容する原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器を収納するドライウェルと、前記ドライウェルとＬＯＣＡベント管を介して連結された圧力抑制プールを下部に収納し上部にウェットウェル気相部を有するウェットウェルと、を有する鉄筋コンクリート製の原子炉格納容器と、
前記原子炉格納容器の外壁と、
前記原子炉格納容器内で前記原子炉圧力容器をＲＰＶスカートを介して支えてその内部にペデスタルキャビティを形成する円筒状のペデスタルと、
前記ドライウェルと前記ウェットウェルの外部に設けられ前記ドライウェルとドライウェル共通部壁を介して隣接し前記ウェットウェルとウェットウェル共通部壁を介して隣接し前記ドライウェル共通部壁とウェットウェル共通部壁の周囲を完全に取り囲み前記ドライウェルおよび前記ウェットウェルと同等の耐圧性と気密性を有する鉄筋コンクリート製の外部ウェルと、
前記外部ウェルの外壁と、
前記原子炉格納容器と前記外部ウェルとからなり前記原子炉格納容器の外壁を第１の殻（内殻）とし前記外部ウェルの外壁を第２の殻（外殻）として有する鉄筋コンクリート製の二重殻原子炉格納容器と、
前記外殻の内部に設けられた多数の外殻子午線鉄筋と、
前記二重殻原子炉格納容器の底部を構成し、前記ペデスタルとペデスタル基底部で接続し、前記第1の殻（内殻）と内殻基底部で接続し、前記第2の殻（外殻）と外殻基底部で接続し、前記ペデスタルの中心線から下降する直線を中心線とする鉄筋コンクリート製の基礎スラブと、
前記基礎スラブ内に少なくとも一部が設けられ前記基礎スラブの中心線を放射角の中心として放射状に配筋され前記内殻基底部を貫通する多数の内殻放射状鉄筋と、
前記基礎スラブ内に少なくとも一部が設けられ前記基礎スラブの中心線を放射角の中心として放射状に配筋され前記外殻基底部を貫通する多数の外殻放射状鉄筋と、
前記内殻基底部と前記外殻基底部の両方を貫通し前記内殻放射状鉄筋の一部であり前記外殻放射状鉄筋の一部でもある共通放射状鉄筋と、
を備え、前記外殻放射状鉄筋の数は前記内殻放射状鉄筋の数よりも多く、前記共通放射状鉄筋の数は前記内殻放射状鉄筋の数と前記外殻放射状鉄筋の数の最大公約数に等しいことを特徴とする原子力プラント。

【請求項2】

前記内殻放射状鉄筋の数は320であり、前記外殻放射状鉄筋の数は480であり、前記共通放射状鉄筋の数は160であることを特徴とする請求項１に記載の原子力プラント。

【請求項3】

前記内殻放射状鉄筋の数は320であり、前記外殻放射状鉄筋の数は448であり、前記共通放射状鉄筋の数は64であることを特徴とする請求項１に記載の原子力プラント。

【請求項4】

前記内殻放射状鉄筋と前記外殻放射状鉄筋と前記共通放射状鉄筋とからなる放射状鉄筋群を異なる高さに平面図が同じになるように多重に設けたことを特徴とする請求項１から３に記載の原子力プラント。

【請求項5】

前記外殻は外殻上部と外殻底部とからなり、前記外殻上部と前記外殻底部の内径は等しく、ｎを任意の自然数として前記外殻子午線鉄筋の外殻底部内の半径方向の本数（段数）はｎ段だけ前記外殻子午線鉄筋の外殻上部内の半径方向の本数（段数）よりも多く、前記外殻底部の外径は前記外殻上部の外径よりも0.2n m以上大きい、ことを特徴とする請求項１から４に記載の原子力プラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄筋コンクリート製の二重殻原子炉格納容器を有する原子力プラントに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の原子力プラントの鉄筋コンクリート製原子炉格納容器について図８から図１７によりその概要を説明する。

【0003】

（図８：従来の第１の原子力プラントの説明）
図８は、従来の第１の原子力プラントの原子炉格納容器まわりの構成の例を示す立断面図である。図８において、炉心１は原子炉圧力容器２の内部に収納されている。原子炉圧力容器２は、原子炉格納容器３内に収納されている。原子炉格納容器３は円筒形状をしている（図９を参照。）。この原子炉格納容器３は新型BWR（ABWR）で採用されているものである。原子炉格納容器３は、鉄筋コンクリート製であり鉄筋コンクリート製原子炉格納容器（ＲＣＣＶ）１２とも呼ばれている。RCCV１２の内面には鋼製ライナー（図示せず）が張られている。原子炉格納容器３（RCCV１２）の底部には鉄筋コンクリート製の基礎スラブ１３が設けられている。基礎スラブ１３は原子炉格納容器３の一部を構成している。基礎スラブ１３の上面には鋼製ライナー（図示せず）が張られている。基礎スラブ１３の周囲には原子炉建屋（図示せず）の基礎マット６４があり、基礎スラブ１３は基礎マット６４と接続している。基礎マット６４も鉄筋コンクリート製である。

【0004】

原子炉格納容器３の内部は、原子炉圧力容器２を収納するドライウェル４と、ウェットウェル５とに区分けされており、ドライウェル４とウェットウェル５とは原子炉格納容器３の一部を構成する。ウェットウェル５は内部に圧力抑制プール６を形成している。圧力抑制プール６の上方にはウェットウェル気相部７が形成されている。ドライウェル４とウェットウェル５の外壁は一体化して原子炉格納容器３の外壁（円筒壁）３ａを構成している（図９を参照）。円筒壁３ａの内径は約29mである。円筒壁３ａの厚さは約2mである。円筒壁３ａは円筒壁基底部３ｂで基礎スラブ１３に接続している（図１１を参照）。ドライウェル４の天井部は平板になっておりこの部分をドライウェル４のトップスラブ４ａと呼ぶ。

【0005】

原子炉圧力容器２は、ＲＰＶスカート６２およびＲＰＶサポート６３を介して、円筒状のペデスタル６１により支持されている。ペデスタル６１は、鋼板とコンクリートの複合構造である。ドライウェル４のうち原子炉圧力容器２の下方であって、ペデスタル６１の円筒状の壁により囲まれるペデスタル６１の内側の空間を、ペデスタルキャビティ６１ａという。ＡＢＷＲのＲＣＣＶ１２の場合はペデスタル６１の円筒状の壁はウェットウェル５とドライウェル４の境界の壁を形成していて特にこの空間を下部ドライウェル６１ａと呼んでいる。ペデスタル６１の中心線６１ｃと原子炉格納容器３の中心線は同じで図２に示すように平面図では同心円状になっている。

【0006】

ABWRのRCCV１２の場合はドライウェル４のRPVサポート６２よりも上の空間を上部ドライウェル４ｃと呼んでいる。ウェットウェル５の天井は平板になっていて上部ドライウェル４ｃとの境界を形成している。この部分は上部ドライウェル４ｃの床を構成しておりダイアフラム床５ｂと呼んでいる。

【0007】

原子炉圧力容器２の上方に原子炉格納容器上蓋１０が配置されている。原子炉格納容器上蓋１０は鋼製で燃料交換時に取り外し可能な構造になっている。

【0008】

ドライウェル４と圧力抑制プール６はＬＯＣＡベント管８により連結されている。ＬＯＣＡベント管８はたとえば１０本など複数個設置されるが図８では２本のみを表示している（図９を参照）。ＬＯＣＡベント管８は圧力抑制プール６のプール水に水没している部分に水平ベント管８ａがありプール水中に開口している。ＲＣＣＶ１２の場合は、水平ベント管８ａは一つのＬＯＣＡベント管８に縦方向に３本設置されている。また、ＲＣＣＶ１２の場合はＬＯＣＡベント管８はペデスタル６１の円筒状の壁の内部を通って設置されている。そのためＲＣＣＶ１２の場合は、このペデスタル６１の円筒状の壁をベント壁とも言う。ベント壁は厚さは約１．７ｍの鋼板コンクリート製で内側と外側の表面は鋼製である。ＬＯＣＡベント管８とペデスタル６１は原子炉格納容器３の一部を構成する。

【0009】

図８に示すように円筒壁３ａの内部には垂直方向に子午線鉄筋１４が配筋されている。子午線鉄筋１４の直径は約0.051mである。子午線鉄筋は多数設けられているが図８では1本のみを示している。子午線鉄筋１４の数が多いほど円筒壁３ａの構造強度が大きくなる。本従来例では、子午線鉄筋１４は半径方向に5段設けられていて各段には円周方向に最大320本設けられている。即ち、子午線鉄筋１４の最大の本数は1600である（図１２を参照）。最大と言っているのは必ずしもすべての個所に子午線鉄筋１４を設けるわけでないからである。必要に応じて最大1600本設置可能ということである。

【0010】

図１０および図１１を参照して、従来の第１の原子力プラントの原子炉格納容器の鉄筋コンクリート製格納容器の基礎スラブの構成についてその概要を説明する。
（図１０：RCCVの基礎スラブの説明）
図１０は、従来の第１の原子力プラント（ABWR）の鉄筋コンクリート製原子炉格納容器（RCCV）１２の基礎スラブ１３の構成の例を示す平面図である。図１０において、基礎マット６４の内部に基礎スラブ１３が設けられている。基礎スラブ１３も鉄筋コンクリート製である。図１０において、基礎スラブ１３は円形で外径は約33mである。中心部にはペデスタル６１（図８を参照）が接続されている。図１０では幅約1.7mのペデスタル基底部６１ｂのみを示す。ペデスタル６１の中心線６１ｃを基礎スラブ１３内に延長した直線が基礎スラブ１３の中心線１３ａになっている（図１１を参照）。図１０では中心線１３ｃの位置を＋で示している。外周部には厚さ約2mの鉄筋コンクリート製の円筒壁３ａ（図８を参照）が接続されている。図１０では幅約2mの円筒壁基底部３ｂのみを示す。基礎スラブ13には少なくとも一部が基礎スラブ１３内にあり基礎スラブ１３の中心線１３ａを放射角の中心として放射状に延びて円筒壁基底部３ｂを貫通する多数本の放射状鉄筋１６が配筋されている。図１０では放射状鉄筋１６を細線で示している。放射状鉄筋１６の直径は約0.038mである。本従来例では、放射状鉄筋１６の本数は320本である。320本の放射状鉄筋１６は1.125度の均一の角度で配置されている。320本の放射状鉄筋１６をすべて描くと多すぎて判別しにくくなるので、図１０ではこのうち1/10の32本のみを示している。また、放射状鉄筋１６の一部は本数を減じながらより中心線２３ａに近いところまで配筋されているが図１０ではこの部分は表示していない。図１０では放射状鉄筋１６が320本配筋されている部分のみを表示している。放射状鉄筋１６は円周方向に320本あり全体で放射状鉄筋群１６ａを構成している。

【0011】

図１１は、従来の第１の原子力プラント（ABWR）の鉄筋コンクリート製原子炉格納容器（RCCV）１２の基礎スラブ１３の構成の例を示す立断面図である。図１１では右側の半分を示している。左側も対称になっている。基礎スラブ１３の厚さは約3mから約6.5mである。但し、この範囲には限定されない。図１１では約5.5mの例を示している。放射状鉄筋１６は中心線１３ａ側から水平に伸びて円筒壁基底部３ｂを斜め上方に貫通し再び水平に伸びている。基礎スラブ１３の周囲には原子炉建屋（図示せず）の基礎マット６４があり放射状鉄筋１６は基礎マット６４の内部に伸びている。放射状鉄筋１６は円周方向に320本あり全体で放射状鉄筋群１６ａを構成している。基礎スラブ１３の構造強度を増すために放射状鉄筋群１６ａは高さを変えて多重に設けられている。図１１では5段の放射状鉄筋群１６ａが設けられている。各段の放射状鉄筋群１６ａの平面図上の形は同じである。即ち、全く同一形状の放射状鉄筋群１６ａを5段重ねている。

【0012】

図１２は従来の第１の原子力プラント（ABWR）の鉄筋コンクリート製原子炉格納容器（RCCV）１２の円筒壁基底部３ｂにおける子午線鉄筋１４と放射状鉄筋１６の構成を示す平面図である。図１２において円筒壁３ａの内側（中心側）を向いている方を内側３５、その反対の方を外側３６と呼ぶ。放射状鉄筋１６は円筒壁基底部３ｂの円周に沿って320本配置されている。図１２ではそのうちの2本（列）の放射状鉄筋１６の部分を示している。放射状鉄筋１６の太さは約0.038mである。放射状鉄筋１６には子午線鉄筋１４が接続されている。鉄筋同志が接続するためには実際には鉄筋同志が横にずれて接しているが、図１２では見やすさのため鉄筋同志が交差しているように示している。子午線鉄筋１４の太さは約0.051mである。子午線鉄筋１４の円周に沿った並びを段と呼ぶ。本従来例では、子午線鉄筋１４は内側に2段、外側に３段、合計5段設置されている。子午線鉄筋の各段は互いに約0.2mの芯間の間隔で配筋されている。各段の子午線鉄筋１４の円周１周分の最大数は放射状鉄筋１６の数と等しく320である。5段あるので子午線鉄筋１４の最大の総数は1600である。

【0013】

図１２において2本の放射状鉄筋１６の芯間の間隔約は0.3mである。放射状鉄筋１６の芯間の間隔が0.3mになるように放射状鉄筋１６の本数が320になっている。子午線鉄筋１４の直径は約0.051mである。機器ハッチ等の開口（図示せず）の周辺では追加の子午線鉄筋として開口補強筋１５を2本の子午線鉄筋１４の間に追加で設ける。開口補強筋１５の直径も約0.051mである。そのため、約0.3mの間隔の中に直径約0.051ｍの鉄筋を3本配筋する必要がある。約0.3mは子午線鉄筋１４をできるだけ稠密にすることと、開口補強筋１５を設けるスペースを確保することの両方の条件を満たすことができる最適の間隔になっている。これよりも広げると子午線鉄筋１４の円周方向の密度が低下し円筒壁３ａの構造強度が低下する。一方、これ以上狭くすると開口補強筋１５が設置できなくなる。開口補強筋１５が設置できないと円筒壁３ａの開口部周辺での構造強度が低下してしまう。

【0014】

（図１３：従来の第２の原子力プラントの説明）
図１３から図１７に基づき従来の第２の原子力プラントの説明を行う。
図１３は、従来の第２の原子力プラントの原子炉格納容器まわりの構成の例を示す立断面図である。本従来例については特許文献１の図１および図２に掲載されている。また、特許文献２の図１に掲載されている。本従来例は、Severe Accident Tolerant and Optimized Reactor (SATOR，ICONE19-43342)に採用されている。図１３において、炉心１は原子炉圧力容器２の内部に収納されている。原子炉圧力容器２は、原子炉格納容器３内に収納されている。原子炉格納容器３は円筒形状をしている（図１４を参照。）。図１３において炉心１、原子炉圧力容器２および原子炉格納容器３の構成は図８に示す従来の第１の原子力プラントの構成と同じである。以下では、重複を避けるため、従来の第２の原子力プラントが従来の第１の原子力プラントと異なる構成についてのみ説明する。

【0015】

（外部ウェルの説明）
従来の第２の原子力プラントにおいては、さらに、ドライウェル４とウェットウェル５の外部に外部ウェル３２が設けられている。外部ウェル３２はドライウェル共通部壁４ｂを介してドライウェル４と隣接し、ウェットウェル共通部壁５ａを介してウェットウェル５と隣接している。外部ウェル３２の天井部は平板でこの部分を外部ウェル３２のトップスラブ３２ａと呼ぶ。外部ウェル３２の外壁を外部ウェル３２の外壁３２ｂと呼ぶ。トップスラブ３２ａと外壁３２ｂは鉄筋コンクリート製である。外部ウェル３２はドライウェル４およびウェットウェル５と同等の耐圧性と気密性を有している。

【0016】

外部ウェル３２の材質も、鉄筋コンクリート製ある。原子炉格納容器３と同様に内面にライナー（図示せず）が張られている。本従来例における外部ウェル３２の外壁３２ｂは原子炉格納容器３の外壁３ａを囲むように構成されている（図１４を参照）。原子炉格納容器３の外壁（円筒壁）３ａとアウターウェル３２の外壁３２ｂは二重の壁を構成している。原子炉格納容器３の円筒壁３ａの上部とアウターウェル３２の外壁３２ｂの上部はトップスラブ３２aで接合している。原子炉格納容器３とアウターウェル３２は一体化して二重殻原子炉格納容器２０を構成している。原子炉格納容器３の外壁（円筒壁）３ａを二重殻原子炉格納容器２０の第１の殻（内殻）２１と呼び、アウターウェル３２の外壁３２ｂを二重殻原子炉格納容器２０の第２の殻（外殻）２２と呼んでいる。内殻２１は円筒形である。内殻２１の壁厚は約2mである。外殻２２は円筒形には限定されず平面形状は楕円形などの場合もあり得る。外殻２２の壁厚は約2mである。外殻２２が円筒形の場合は、二重殻原子炉格納容器２０を二重円筒原子炉格納容器とも呼ぶ。二重殻原子炉格納容器２０の底部には鉄筋コンクリート製の基礎スラブ２３が設けられている。基礎スラブ２３は二重殻原子炉格納容器２０の一部を構成している。基礎スラブ２３の上面には鋼製ライナー（図示せず）が張られている。基礎スラブ２３の周囲には原子炉建屋（図示せず）の基礎マット６５があり、基礎スラブ２３は基礎マット６５と接続している。基礎マット６５も鉄筋コンクリート製である。

【0017】

図１３に示すように外殻２２には垂直方向に外殻子午線鉄筋２４が設けられている。外殻子午線鉄筋２４の直径は約0.051mである。外殻子午線２４は多数設けられているが図１３では1本のみを示している。外殻子午線鉄筋２４の数が多いほど外殻２２の構造強度が大きくなる。本従来例では、外殻子午線鉄筋２４は半径方向に６段設けられていて各段には円周方向に最大320本設けられている。即ち、外殻子午線鉄筋２４の最大の本数は1920である（図１７を参照）。最大と言っているのは必ずしもすべての個所に外殻子午線鉄筋２４を設けるわけでないからである。必要に応じて最大1920本設置可能ということである。また、内殻２１には内殻子午線鉄筋１４が設けられている。これは従来の第１の原子力プラントの円筒壁３ａに設けられている子午線鉄筋１４と同じものである（図８を参照）。従来の第２の原子力プラントでは円筒壁３ａを内殻２１と呼んでいるのでこれに合わせて名称を内殻子午線鉄筋１４と呼び変えたものである。

【0018】

図１５は従来の第２の原子力プラントの二重殻原子炉格納容器２０の基礎スラブ２３の構成を示す平面図である。図１５において、基礎マット６５の内部に基礎スラブ２３が設けられている。基礎スラブ２３は円形で外径は約45mである。中心部にはペデスタル６１（図１３を参照）が接続されている。図１５では幅約1.7mのペデスタル基底部６１ｂのみを示す。ペデスタル６１の中心線６１ｃを基礎スラブ２３内に延長した直線が基礎スラブ２３の中心線２３ａになっている（図１６を参照）。図１５では中心線２３ａの位置を＋で示している。中間部には厚さ約2mの内殻２１（図１３を参照）が接続されている。図１５では幅約2mの内殻基底部２１ａのみを示す。最外周部には厚さ約2mの外殻２２（図１３を参照）が接続されている。図１５では幅約2mの外殻基底部２２ａのみを示す。

【0019】

図１５において少なくとも一部が基礎スラブ２３内に設置され基礎スラブ２３の中心線２３ａを放射角の中心として放射状に延びて内殻基底部２１ａと外殻基底部２２ａの両方を貫通する延長放射状鉄筋２５が配筋されている。延長放射状鉄筋２５の数は320である。図１５では見やすさのためこのうち1/10の32本を細線で示している。延長放射状鉄筋２５は円周方向に最大320本あり全体で放射状鉄筋群２５ａを構成している。延長放射状鉄筋２５の直径は約0.038mである。1本の延長放射状鉄筋２５に外殻基底部２２ａ内で６段の外殻子午線鉄筋２４が接続されている（図１７を参照）。この延長放射線状鉄筋２５は従来の第１の原子力プラントの基礎スラブ１３の320本の放射状鉄筋１６（図１０を参照）を外殻基底部２２ａを貫通するように延長したものである。その結果、延長放射状鉄筋２５の間隔は放射状に拡大し外殻基底部２２ａにおける延長放射状鉄筋２５の芯間の間隔は約0.45mに拡大してしまっている。内殻基底部２１ａにおける延長放射状鉄筋２５の芯間の間隔は最適値の0.3mになっている。そのため外殻子午線鉄筋２４の円周方向の密度が内殻子午線鉄筋１４の密度よりも0.3/0.45だけ低下してしまう。このように延長放射状鉄筋２５を用いた設計を行うと外殻２２の構造強度は内殻２１の構造強度よりも両者の外径の比に応じて必ず低下してしまうということが発生する。なお、延長放射状鉄筋２５の一部は本数を減じながらより中心線２３ａに近いところまで配筋されているが図１５ではこの部分は表示していない。図１５では延長放射状鉄筋２５が320本配筋されている部分のみを表示している。

【0020】

図１６は従来の第2の原子力プラント（SATOR）の二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの構成の例を示す立断面図である。図１６では右側の半分を示している。左側も対称になっている。基礎スラブ２３の厚さは約3mから約6.5mである。但し、この範囲には限定されない。図１６では約5.5mの例を示している。延長放射状鉄筋２５は中心線２３ａ側から水平に伸びて内殻基底部２１ａを斜め上方に貫通し再び水平に伸びて外殻基底部２２ａを貫通している。基礎スラブ２３の周囲には原子炉建屋（図示せず）の基礎マット６５があり延長放射状鉄筋２５は基礎マット６５の内部に伸びている。延長放射状鉄筋２５は円周方向に320本あり全体で放射状鉄筋群２５ａを構成している。基礎スラブ２３の構造強度を増すために延長放射状鉄筋群２５ａは高さを変えて多重に設けられている。図１６では5段の放射状鉄筋群２５ａが設けられている。各段の延長放射状鉄筋群２５ａの平面図上の形は同じである。即ち、全く同一形状の延長放射状鉄筋群２５ａを5段重ねている。なお、延長放射状鉄筋２５の一部は本数を減じながらより中心線２３ａに近いところまで配筋されているが図１６ではこの部分は表示していない。図１６では延長放射状鉄筋２５が320本配筋されている部分のみを表示している。

【0021】

図１７は従来の第2の原子力プラント（SATOR）の外殻基底部２２ａにおける外殻子午線鉄筋２４と延長放射状鉄筋２５の構成を示す平面図である。図１７において外殻２２ａの内側（中心側）を向いている方を内側３５、その反対の方を外側３６と呼ぶ。延長放射状鉄筋２５は外殻基底部２２ａの円周に沿って320本配置されている。図１７ではそのうちの2本（列）の延長放射状鉄筋２５の部分を示している。延長放射状鉄筋２５の太さは約0.038mである。延長放射状鉄筋２５には外殻子午線鉄筋２４が接続されている。鉄筋同志が接続するためには実際には鉄筋同志が横にずれて接しているが、図１７では見やすさのため鉄筋同志が交差しているように示している。外殻子午線鉄筋２４の太さは約0.051mである。外殻子午線鉄筋２４の円周に沿った並びを段と呼ぶ。本従来例では、外殻子午線鉄筋２４は内側に3段、外側に３段、合計6段設置されている。子午線鉄筋の各段は互いに約0.2mの芯間の間隔で配筋されている。各段の外殻子午線鉄筋２４の円周１周分の最大数は延長放射状鉄筋２５の数と等しく320である。6段あるので外殻子午線鉄筋２４の最大の総数は1920である。

【0022】

図１７において2本の延長放射状鉄筋２５の外殻基底部２２ａにおける芯間の間隔は約0.45mである。一方、延長放射状鉄筋２５の内殻基底部２１ａにおける芯間の間隔は約0.3mである。そのため外殻子午線鉄筋２４の円周方向の密度は内殻子午線鉄筋１４の密度の2/3に低下してしまっている。延長放射状鉄筋２５の数が320のまま一定なので外殻基底部２２ａでは延長放射状鉄筋２５の間隔が放射状に拡大してしまっている。外殻子午線鉄筋２４の直径は約0.051mである。機器ハッチ等の開口（図示せず）の周辺では追加の外殻子午線鉄筋として外殻開口補強筋２４ａを2本の外殻子午線鉄筋２４の間に追加で設ける。外殻開口補強筋２４ａの直径も約0.051mである。そのため、約0.45mの間隔の中に直径約0.051ｍの鉄筋を3本配筋することは余裕で実施できる。しかし、外殻子午線鉄筋２４と外殻開口補強筋２４ａの間隔も本来の最適値に比べて1.5倍に拡大しているため外殻開口補強筋２４ａを設置した効果が十分に得られなくなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0023】

【特許文献1】特開２０２１－６７５０９号公報（US 2023/0070817 A1）

【特許文献2】特開２０１２－１１７８２１号公報（US 2013/0259184 A1）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0024】

原子炉格納容器３の外壁（円筒壁）３ａを第１の殻（内殻）２１としてその外部にさらに第2の殻（外殻）２２を設けて二重殻原子炉格納容器２０を建設する場合、基礎スラブ１３の320本の放射状鉄筋１６（図１０を参照）を外殻基底部２２ａまで延長して延長放射状鉄筋２５とすると、内殻２１と外殻２２の間隔が大きくなると延長放射状鉄筋２５の外殻基底部２２ａにおける間隔が放射状に拡大し延長放射状鉄筋２５に接続されている外殻子午線鉄筋２４の円周方向の密度が低下して外殻２２の構造強度が低下してしまう。例えば、内殻２１の外径を約33mとし内殻２１と外殻２２の間隔を約4mとして外殻２２の壁厚を約2.６mとした場合には、外殻２２の外径は約4６.2mとなり、延長放射状鉄筋２５の外殻基底部２２ａにおける間隔は約0.45mに拡大してしまう（図１５を参照）。これは延長放射状鉄筋２５の間隔の最適値約0.3mを大きく超えている。これでは外殻２２の外殻子午線鉄筋２４の円周方向の密度が約2/3に低下して外殻２２の構造強度が約2/3に低下してしまう問題がある。

【0025】

外殻２２の構造強度を増すためには、外殻子午線鉄筋２４が接続する延長放射状鉄筋２５の数を増やす必要がある。しかし、延長放射状鉄筋２５は均等の間隔で配筋される必要がある。延長放射状鉄筋２５が320本あり既に均等の間隔で配筋されているため延長放射状鉄筋２５の間に追加の放射状鉄筋をランダムに追加することは不可能である。均等な間隔を維持して追加の放射状鉄筋を追加するためには延長放射状鉄筋２５の数を倍にして620本にするしか方法がない。しかし、延長放射状鉄筋２５の数を2倍にして640本にすると延長放射状鉄筋２５の外殻基底部２２ａにおける間隔は約0.23mに縮小してしまう。これでは延長放射状鉄筋２５の間隔の最適値約0.3mを大きく下回り開口部周辺で外殻開口補強筋２４ａを設置することができなくなってしまう。

【0026】

さらに、基礎スラブ２３自体の構造強度が周辺に行くほど低下するという問題もある。延長放射状鉄筋２５の数は320本で一定であるが、放射状に広がっているため、周辺部に行くほど延長放射状鉄筋２５の密度が低下してしまう。このため、アウターウェル３２の部分の基礎スラブ３２ｃの構造強度が低下してしまうという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0027】

本発明の実施形態による原子力プラントは、二重殻原子炉格納容器２０の基礎スラブ２６の内部に少なくとも一部が設けられ、前記基礎スラブの中心線を放射角の中心として放射状に多数配筋され内殻基底部２１ａを貫通する内殻放射状鉄筋２７と、前記基礎スラブ２６の中心線を放射角の中心として放射状に多数配筋され外殻基底部２２ａを貫通する外殻放射状鉄筋２８と、内殻基底部２１ａと外殻基底部２２ａの両方を貫通し内殻放射状鉄筋２７の一部であり外殻放射状鉄筋２８の一部でもある共通放射状鉄筋２９と、を有し、外殻放射状鉄筋２８の数は内殻放射状鉄筋２７の数よりも多く、共通放射状鉄筋２９の数は内殻放射状鉄筋２７の数と外殻放射状鉄筋２８の数の最大公約数であることを特徴とする。

【0028】

共通放射状鉄筋２９の数が内殻放射状鉄筋２７の数と外殻放射状鉄筋２８の数の最大公約数である理由は以下のとおりである。内殻放射状鉄筋２７の数をN、外殻放射状鉄筋２８の数をMとして、両者の最大公約数をGとする。それぞれの数をGで割った数をｎとｍとする。そうするとN=ｎG、M＝ｍGとなる。それぞれの1本当たりの放射角は内殻放射状鉄筋２７では360度/ｎG、外殻放射状鉄筋２８では360度/mGとなる。放射角度が異なるので両者は一致しない。しかし、内殻放射状鉄筋２７のｎ本目の角度は360度/nG ｘ ｎ=360度/Gとなる。一方、外殻放射状鉄筋２８のm本目の角度は360度/mG ｘ m＝360度/Gとなり両者は一致して重なり共通放射状鉄筋２９になる。その結果、共通放射状鉄筋２９は360度/Gの角度ごとに出現する。その総数は360度全周では、360度 / 360度/G＝G本となる。その結果、共通放射状鉄筋２９の総数CはC=Gとなる。

【発明の効果】

【0029】

本発明の実施形態によれば、二重殻原子炉格納容器２０の第2の殻（外殻）２２の外殻子午線鉄筋２４の円周方向の密度が増加し外殻２２の構造強度を強化することができる。また、基礎スラブ２６のアウターウェル３２の下の基礎スラブ３２ｃの放射状鉄筋の数が増加することによって構造強度が大幅に強化される。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】図１は本発明の第１の実施形態に係わる原子力プラントの二重殻原子炉格納容器まわりの構成を示す立断面図である。

【図2】図２は本発明の第１の実施形態に係わる原子力プラントの二重殻原子炉格納容器まわりの構成を示す平面図である。

【図3】図３は本発明の第１の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの構成を示す平面図である。

【図4】図4は本発明の第１の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの詳細の構成を示す平面図である。

【図5】図５は本発明の第２の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの詳細の構成を示す平面図である。

【図6】図６は本発明の第３の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの構成を示す立断面図である。

【図7】図７は本発明の第４の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器の外殻基底部における外殻放射状鉄筋と外殻子午線鉄筋の構成を示す平面図である。

【図8】図８は従来の第１の原子力プラント（ＡＢＷＲ）の原子炉格納容器まわりの構成を示す立断面図である。

【図9】図９は従来の第１の原子力プラント（ＡＢＷＲ）の原子炉格納容器まわりの構成を示す平面図である。

【図10】図１０は、従来の第１の原子力プラント（ABWR）の鉄筋コンクリート製原子炉格納容器（RCCV）の基礎スラブの構成の例を示す平面図である。

【図11】図１１は、従来の第1の原子力プラント（ABWR）の鉄筋コンクリート製原子炉格納容器（RCCV）の基礎スラブの構成の例を示す立断面図である。

【図12】図１２は従来の第1の原子力プラント（ABWR）の鉄筋コンクリート製原子炉格納容器（RCCV）の円筒壁基底部における子午線鉄筋と放射状鉄筋の構成を示す平面図である。

【図13】図１３は従来の第２の原子力プラント（SATOR）の二重殻原子炉格納容器まわりの構成を示す立断面図である。

【図14】図１４は従来の第２の原子力プラント（SATOR）の原子炉格納容器まわりの構成を示す平面図である。

【図15】図１５は従来の第２の原子力プラント（SATOR）の二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの構成を示す平面図である。

【図16】図１６は従来の第2の原子力プラント（SATOR）の二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの構成の例を示す立断面図である。

【図17】図１７は従来の第2の原子力プラント（SATOR）の外殻壁基底部における外殻子午線鉄筋と延長放射状鉄筋の構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、図１から図７を参照して本発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート製の二重殻原子炉格納容器２０の構成について説明する。ここで、前述の従来技術と同一または類似の部分について、また下記の実施形態どうしで同一または類似の部分については、共通の符号を付して、重複説明は省略し要部のみを説明する。

【実施例0032】

図１は、本発明の第１の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器２０の構成を示す立段面図である。本実施形態では、第１の殻（内殻）２１の外側に第２の殻（外殻）２２を設ける。内殻２１は鉄筋コンクリート製の円筒壁である。外殻２２も鉄筋コンクリート製の円筒壁である（図２を参照）。内殻２１の内径は約29mである。但し、内殻２１の内径は29mに限定されない。内殻２１の厚さは約2mである。但し、内殻２１の厚さは2mに限定されない。外殻２２の内径は例えば約41mである。但し、外殻２２の内径は41mに限定されない。外殻底部２２ｂの厚さは、例えば、2.６mである。但し、外殻底部２２ｂの厚さは2.６mに限定されない。2.0m、2.5m、3.0ｍなど適切な厚さにすることができる。外殻上部２２ｃの壁厚は例えば2mである。但し、外殻上部２２ｃの壁厚は２ｍに限定されない。外殻低部２２ｂと外殻上部２２ｃの境界は例えばダイアフラム床５ｂの高さとする。但し、外殻低部２２ｂと外殻上部２２ｃの境界はダイアフラム床５ｂの高さに限定されない。外殻上部２２ｃと外殻底部２２ｂの内径は同じである。内殻２１と外殻２２の間隔は例えば4mである。但し、4mには限定されない。二重殻原子炉格納容器２０の底部には鉄筋コンクリート製の基礎スラブ２６が設けられている。基礎スラブ２６は二重殻原子炉格納容器２０の一部を構成している。基礎スラブ２６の上面には鋼製ライナー（図示せず）が張られている。基礎スラブ２６の周囲には原子炉建屋（図示せず）の基礎マット６５があり、基礎スラブ２６は基礎マット６５と接続している。基礎マット６５も鉄筋コンクリート製である。

【0033】

図１に示すように外殻２２には垂直方向に外殻子午線鉄筋２４が設けられている。外殻子午線鉄筋２４の直径は約0.051mである。外殻子午線鉄筋２４は多数設けられているが図１では1本のみを示している。外殻子午線鉄筋２４の数が多いほど外殻２２の構造強度が大きくなる。本実施形態では、外殻子午線鉄筋２４は半径方向に６段設けられていて（図７を参照）各段には円周方向に最大320本設けられている。即ち、外殻子午線鉄筋２４の最大の本数は1920である。最大と言っているのは必ずしもすべての個所に外殻子午線鉄筋２４を設けるわけでないからである。必要に応じて最大1920本設置可能ということである。

【0034】

さらに、図１に示すように、本実施形態では、外殻底部２２ｂの壁厚が約2.6mあり、追加の外殻子午線鉄筋３４が設けられている。追加の外殻子午線鉄筋３４の直径は約0.051mである。追加の外殻外殻子午線３４は多数設けられているが図１では1本のみを示している。追加の外殻子午線鉄筋３４の数が多いほど外殻底部２２ｂの構造強度が大きくなる。図１におけるその他の構成は図１３における従来の二重殻原子炉格納容器容器２０の構成と同じである。

【0035】

図３は、本発明の第１の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器２０の基礎スラブ２６の構成を示す平面図である。図３において、基礎スラブ２６は基礎マット６５の内部に設けられている。基礎スラブ２６は円形で外径は約46.2mである。中心部にはペデスタル６１が接続されている（図１を参照）。図３では厚さ約1.7mのペデスタル基底部６１ｂのみを示す。ペデスタル６１の中心線６１ｃを基礎スラブ２６内に延長した直線が基礎スラブ２６の中心線２６ａになっている（図６を参照）。図３では中心線２６ａの位置を＋で示している。中間部には厚さ約2mの内殻２１（図１を参照）が接続されている。図３では幅約2mの内殻基底部２１ａのみを示す。最外周部には厚さ約2.６mの外殻底部２２ｂ（図１を参照）が接続されている。図３では幅約2.６mの外殻基底部２２ａのみを示す。

【0036】

本実施形態では、少なくとも一部が基礎スラブ２６内にあり基礎スラブ２６の中心線２６ａを放射角の中心として放射状に延びて内殻基底部２１ａを貫通する内殻放射状筋２７を設ける。内殻放射状鉄筋２７の数は320である。図３では見やすさのため1/10に減じて32本の内殻放射状鉄筋２７を示している。また、少なくとも一部が基礎スラブ２６内にあり基礎スラブ２６の中心線２６ａを放射角の中心として放射状に延びて外殻基底部２２ａを貫通する外殻放射状筋２８を設ける。外殻放射状鉄筋２８の数は480である。図３では見やすさのため1/10に減じて48本の外殻放射状鉄筋２８を示している。さらに、少なくとも一部が基礎スラブ２６内にあり基礎スラブ２６の中心線２６ａを放射角の中心として放射状に延びて内殻基底部２１ａと外殻基底部２２ａの両方を貫通する共通放射状鉄筋２９を設ける。図３では共通放射状鉄筋２９を太線で示している。共通放射状鉄筋２９は内殻放射状鉄筋２７の一部であり外殻放射状鉄筋２８の一部でもある。内殻放射状鉄筋２７のうち共通放射状鉄筋２９以外の鉄筋を内部放射状鉄筋３０と呼ぶ。図３では内部放射状鉄筋３０を細線で示している。内部放射状鉄筋３０は内殻基底部２１ａを貫通し外殻基底部２２ａの手前まで伸びているが外殻基底部２２ａは貫通しない。内殻放射状鉄筋２７の数は内殻基底部２１ａにおける芯間の間隔が約0.3mとなるように決められ320である。外殻放射状鉄筋２８のうち共通放射状鉄筋２９以外の鉄筋を外部放射状鉄筋３１と呼ぶ。図３では外部放射状鉄筋３１を細線で示している。外部放射状鉄筋３１は外殻基底部２２ａを貫通し内殻基底部２１ａの手前まで伸びているが内殻基底部２１ａは貫通しない。外殻放射状鉄筋２８の数は外殻基底部２２ａにおける芯間の間隔が約0.3mとなるように決められ480である。

【0037】

共通放射状鉄筋２９の数は内殻放射状鉄筋２７の数320と外殻放射状鉄筋２８の数480の最大公約数の160である。図３では1/10に減じて16本の共通放射状鉄筋２９を太線で示している。内部放射状鉄筋３０の数は内殻放射状鉄筋２７の数320から共通放射状鉄筋２９の数160を差し引いた160になる。図３では1/10に減じて１６本の内部放射状鉄筋３０を細線で示している。外部放射状鉄筋３１の数は外殻放射状鉄筋２８の数480から共通放射状鉄筋２９の数160を差し引いた320になる。図３では1/10に減じて３２本の外部放射状鉄筋３１を細線で示している。内殻放射状鉄筋２７と外殻放射状鉄筋２８と共通放射状鉄筋２９は多数の放射状鉄筋からなる放射状鉄筋群３３を構成している。

【0038】

図4は本発明の第１の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの詳細の構成を示す平面図である。図４では基礎スラブ２６の1/20のセクションを示しているが鉄筋の数は実際の数を示している。共通放射状鉄筋２９の数は160で2.25度の放射角度で均一に配筋されている。図４では９本の共通放射状鉄筋２９を示している。隣接する2本の共通放射状鉄筋２９の間に等間隔で2本の外部放射状鉄筋３１を配筋する。その結果、外殻基底部２２ａを貫通する480本の外殻放射状鉄筋２８は0.75度（2.25度/3）の放射角で均一に配筋される。外殻底部２２ａの外径は46.2mである。外殻基底部２２ａを貫通する外殻放射状鉄筋２８の480本の芯間の間隔は最適値の約0.302mとなる。図１５に示す従来の実施例の場合、外殻基底部２２ａを貫通する延長放射状鉄筋２５の数は320であり延長放射状鉄筋２５の芯間の間隔は約0.45mにまで拡大してしまう。そのため延長放射状鉄筋２５に接続する外殻子午線鉄筋２４の数が不足して外殻２２の構造強度が不足する問題があった。本実施例では外殻基底部２２ａを貫通する外殻放射状鉄筋２８の本数は480本に増加し外殻子午線鉄筋２４を稠密に配筋できるので外殻２２の構造強度を十分に確保することが可能になる。内殻放射状鉄筋２７と外殻放射状鉄筋２８と共通放射状鉄筋２９は多数の放射状鉄筋からなる放射状鉄筋群３３を構成している。

【実施例0039】

図５は本発明の第２の実施形態に係わる二重殻原子炉格納容器の基礎スラブの詳細の構成を示す平面図である。図５では基礎スラブ２６の３/６４のセクションを示しているが鉄筋の数は実際の数を示している。内殻２１の外径は約33mである。外殻２２の外径は約46.2mである。内殻放射状鉄筋２７の数は320であり直径の比に応じて外殻放射状鉄筋２８の数を求めると448になる。それで、本実施形態では、外殻放射状鉄筋２８の数を448とする。外殻基底部２２ａにおける外殻放射状鉄筋２８の芯間の間隔は約0.32mとなる。内殻放射状鉄筋２７の数は320である。448と320の最大公約数は64である。つまり、外殻放射状鉄筋２８の数を448とすると64本を共通放射状鉄筋２９として使用することができる。そのため内殻放射状鉄筋２７のうちの64本は外殻基底部２２ａを貫通させることができる。そのため内殻２１と外殻２２の一体性をある程度確保することができる。448の近傍の数値で320と64を超える最大公約数を持つ数はない。320との最大公約数は、440では40、441では1、442では2、443では1、444では4、445では5、446では2、447では１、448では64、449では1、450では5、451では１、452では4、少し離れて480では160である。448の64はこの中で突出して大きいのである。さらに、480の160は奇跡的に大きいのである。内殻放射状鉄筋２７と外殻放射状鉄筋２８と共通放射状鉄筋２９は多数の放射状鉄筋からなる放射状鉄筋群３３を構成している。