特開 2024-175955 原子炉格納容器冷却装置

(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】P2024175955

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】原子炉格納容器冷却装置

(51)【国際特許分類】

   G21C 15/18 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

G21C15/18 M

G21C15/18 R

G21C15/18 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094088

(22)【出願日】2023-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】勝田 理史

(72)【発明者】

【氏名】小田 拓央

(72)【発明者】

【氏名】鈴田 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】近藤 喜之

(72)【発明者】

【氏名】石橋 崇

(72)【発明者】

【氏名】上野 隆司

(72)【発明者】

【氏名】今村 隆宏

(57)【要約】

【課題】少ない動力で事故発生初期段階から良好な冷却性能を得ることが可能な原子炉格納容器の冷却装置を実現する。
【解決手段】原子炉格納容器の冷却装置は、原子炉格納容器を少なくとも部分的に囲む壁部と、第１流路形成部材、及び、第２流路形成部材を備える。第１流路形成部材は、原子炉格納容器の上面との間に冷却材が通過可能な第１流路を形成する。第２流路形成部材は、壁部と第１流路形成部材と間に設けられ、第１流路形成部材との間に前記冷却材が通過可能な第２流路を形成する。第１流路及び第２流路は、壁部によって囲まれた空間に開口する第１開口部及び第２開口部をそれぞれ有し、第１開口部及び第２開口部より下方側に設けられた第１連通部を介して互いに連通する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子炉格納容器の上部を少なくとも部分的に囲む壁部と、
前記上部に設けられた上面に沿って延び、前記上面との間に冷却材が通過可能な第１流路を形成する第１流路形成部材と
前記壁部と前記第１流路形成部材と間に設けられ、前記第１流路形成部材との間に前記冷却材が通過可能な第２流路を形成する第２流路形成部材と、
を備え、
前記第１流路及び前記第２流路は、前記壁部によって囲まれた空間に開口する第１開口部及び第２開口部をそれぞれ有し、前記第１開口部及び前記第２開口部より下方側に設けられた第１連通部を介して互いに連通する、原子炉格納容器冷却装置。

【請求項2】

前記第２開口部に前記冷却材が供給可能である、請求項１に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【請求項3】

前記第２流路形成部材は、前記第１流路形成部材に沿って延びる、請求項１又は２に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【請求項4】

前記第２流路形成部材と前記壁部との間に、前記第１流路又は前記第２流路から溢れた前記冷却材が貯留可能な貯留部が形成される、請求項１又は２に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【請求項5】

前記第１流路形成部材は、前記第２流路形成部材より上端が高く設けられる、請求項４に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【請求項6】

前記貯留部と前記第２流路とを連通する第２連通部と、
前記第２連通部に設けられ、前記貯留部から前記第２流路への前記冷却材の流れを許容する逆止弁と、
を備える、請求項４に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【請求項7】

前記第２連通部は、前記第１連通部に対向するように設けられる、請求項６に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【請求項8】

前記第１流路を少なくとも部分的に区画し、上下方向に沿って延びる第１リブを備える、請求項１又は２に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【請求項9】

前記第１リブは、前記上面に立設される、請求項８に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【請求項10】

前記第２流路を少なくとも部分的に区画し、上下方向に沿って延びる第２リブを備える、請求項１又は２に記載の原子炉格納容器冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、原子炉格納容器冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

原子炉を格納するための原子炉格納容器は、例えば事故や不具合によって高温になると、内部に存在する流体（例えば水等）が膨張して内圧が上昇し、場合によっては破裂などの損傷が発生するおそれがある。このような損傷を防止するために、従来の原子炉格納容器では、予め冷却設備を設置しておくことにより、必要に応じて原子炉格納容器を冷却し、損傷に至る事態を回避可能に対策がなされている。

【0003】

例えば特許文献１では、原子炉格納容器内で冷却に使用された流体を、原子炉格納容器の外部に設置された熱交換器で熱交換することにより冷却可能な冷却設備が開示されている。また特許文献２では、原子炉格納容器の下部に設けられた注水部から原子炉格納容器の内部に冷却水を注入することにより、原子炉格納容器を冷却可能な設備が開示されている。また特許文献３では、原子炉格納容器の上部に冷却水を貯留するスペースを確保し、当該スペースに貯留された冷却水を用いて原子炉格納容器の上部側を冷却可能な設備が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－７７３４８号公報

【特許文献2】特開２０１５－２２７８３０号公報

【特許文献3】特開平２－１２２３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１～２に開示された冷却設備は、外部から供給される動力を用いて動作するため、例えばＳＢＯ（Ｓｔａｔｉｏｎ Ｂｒｅａｋｏｕｔ）のように、外部からの動力供給が停止してしまうと、原子炉格納容器の冷却が不能になってしまう。また特許文献１では、原子炉格納容器を貫く配管により原子炉格納容器内の流体を、原子炉格納容器外の熱交換器へ運んで崩壊熱除去を行うため、事故シナリオによっては、冷却水に含まれる放射物質が外部に流出するおそれがある。また特許文献２では、原子炉格納容器の下部に対する注水が側方から行われるため、静的作動により注水される冷却水が原子炉格納容器内の目標区画全体に好適に行き渡らないおそれがある。

【0006】

一方の特許文献３では、原子炉格納容器の上部に冷却水を貯留するスペースを確保し、当該スペースに貯留された冷却水を用いて原子炉格納容器の上部側を冷却することで、外部からの動力が必要な冷却設備が動作不能な場合においても、ある程度の冷却性能を確保できる可能性がある。しかしながら、ＳＢＯのような事態では、この冷却水の使用量も限られる場合が想定される。そのため、限られた冷却水で原子炉格納容器を効率的に冷却するための性能が求められる。

【0007】

また特許文献３では、十分な冷却性能を得るためには、原子炉格納容器の上部に十分な冷却水を貯留する必要がある。そのため、事故発生初期の段階では、原子炉格納容器の上部における冷却水の貯留量が少なく、十分な冷却性能を得ることができない。言い換えると、十分な冷却性能を得るためには、原子炉格納容器の上部に冷却水が十分に貯留されるまで待つ必要があり、事故発生初期における冷却性能が不足するおそれがある。

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、少ない動力で事故発生初期段階から良好な冷却性能を得ることが可能な原子炉格納容器冷却装置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】

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態に係る原子炉格納容器冷却装置は、上記課題を解決するために、
原子炉格納容器の上部を少なくとも部分的に囲む壁部と、
前記上部に設けられた上面に沿って延び、前記上面との間に冷却材が通過可能な第１流路を形成する第１流路形成部材と
前記壁部と前記第１流路形成部材と間に設けられ、前記第１流路形成部材との間に前記冷却材が通過可能な第２流路を形成する第２流路形成部材と、
を備え、
前記第１流路及び前記第２流路は、前記壁部によって囲まれた空間に開口する第１開口部及び第２開口部をそれぞれ有し、前記第１開口部及び前記第２開口部より下方側に設けられた第１連通部を介して互いに連通する。

【発明の効果】

【0010】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、少ない動力で事故発生初期段階から良好な冷却性能を得ることが可能な原子炉格納容器冷却装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係る原子力プラントの概略構成図である。

【図2】図１の原子炉格納容器が備える冷却装置の構成を示す模式図である。

【図3】図２の範囲Ａにおいて冷却水があふれる様子を模式的に示す拡大図である。

【図4】他の実施形態に係る冷却装置の図３に対応する簡易断面図である。

【図5】図４において逆止弁が動作する状況を示す簡易断面図である。

【図6】他の実施形態に係る冷却装置の図２の第１流路及び第２流路の近傍を示す斜視図である。

【図7】図４の変形例である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0013】

まず本開示の少なくとも一実施形態に係る原子炉格納容器冷却装置を備える原子力プラントの全体構成について説明する。図１は、一実施形態に係る原子力プラント１の概略構成図である。

【0014】

原子力プラント１は、核分裂反応で発生する熱エネルギーにより蒸気を生成するための原子炉２を備える。尚、図１に示す原子炉２は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）である。他の実施形態では、原子炉２は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒｒ）であってもよく、あるいは、加圧水型原子炉及び沸騰水型原子炉を含む軽水炉とは異なり、減速材又は冷却材として軽水以外の物質を用いるタイプの原子炉であってもよい。

【0015】

原子炉２は、一次冷却水（一次冷却材）が流れる一次冷却ループ１０と、一次冷却ループ１０に設けられる原子炉容器（圧力容器）１１、加圧器１４、蒸気発生器１６及び一次冷却材ポンプ１８と、を含む。一次冷却材ポンプ１８は、一次冷却ループ１０において一次冷却水を循環させるように構成される。また、加圧器１４は、一次冷却ループ１０において、一次冷却水が沸騰しないように、一次冷却水を加圧するように構成される。なお、原子炉２を構成する原子炉圧力容器１１、加圧器１４、蒸気発生器１６及び一次冷却材ポンプ１８は、原子炉格納容器１９に格納される。

【0016】

原子炉圧力容器１１にはペレット状の核燃料（例えばウラン燃料やＭＯＸ燃料等）を含む燃料棒が収容されており、この燃料の核分裂反応で発生する熱エネルギーにより、原子炉圧力容器１１の中の一次冷却水が加熱される。原子炉圧力容器１１には、原子炉出力を制御するために、核燃料を含む炉心で生成される中性子数を吸収して調整するための制御棒１３が設けられている。尚、原子炉圧力容器１１内で加熱された一次冷却水は蒸気発生器１６に送られ、熱交換により二次冷却ループ（不図示）を流れる二次冷却水（二次冷却材）を加熱して蒸気を発生させる。

【0017】

蒸気発生器１６において生成された蒸気は、不図示の蒸気タービンに送られて、蒸気タービンを回転駆動させる。また、蒸気タービンは回転軸を介して発電機と連結されており、発電機は該回転軸の回転により駆動されて、電気エネルギーを生成する。仕事をした後の蒸気は二次冷却ループを介して、蒸気発生器１６に戻るようになっている。
尚、図１では原子炉２として従来のＰＷＲを例示しているが、原子炉２は小型炉であってもよい。

【0018】

続いて前述の原子炉格納容器１９が備える原子炉格納容器冷却装置（以下、「冷却装置」と称する）について説明する。図２は図１の原子炉格納容器１９が備える冷却装置３０の構成を示す模式図であり、図３は図２の範囲Ａにおいて冷却水があふれる様子を模式的に示す拡大図である。

【0019】

尚、図２以降では、図１を参照して前述した原子炉格納容器１９の内部構成を、炉内構造物３２としてまとめて簡略化して示している（例えば炉内構造物は、図１に示す現白格納容器１９内に収容された原子炉圧力容器１１、制御棒１３、加圧器１４、蒸気発生器１６及び一次冷却材ポンプ１８等を含む）。

【0020】

原子炉格納容器１９は、炉内構造物３２を内部に収容する閉構造を有する。原子炉格納容器１９は炉内構造物３２を側方から囲む略円筒形状の本体部３４と、本体部３４の上下に組み合わされる上面３６及び下面（不図示）とを含む。本体部３４、上面３６及び下面（不図示）はそれぞれ別体として構成され、互いに組み合わされて原子炉格納容器１９を構成していてもよいし、これらの少なくとも一部が一体的として構成されていてもよい。

【0021】

図２では、このような原子炉格納容器１９のうち上面３６を含む比較的上方側に焦点を当てて示されている。上面３６は、上方に向けて凸状の概略構成を有しており、より具体的には、本体部３４の軸中心近傍において上方に突出する凸部３６ａと、凸部３６ａと本体部３４との間に設けられた上側面３６ｂとを有する。上側面３６ｂは所定の曲率を有する曲面として構成されている。凸部３６ａは上側面３６ｂに対して段差３６ｃを介して、上側面３６ｂに対して上方に向けて突出し、その上部もまた曲面として構成されている。
尚、このような上面３６の形状は一例であり、これに限定されない。

【0022】

冷却装置３０は、壁部４４と、第１流路形成部材４６と、第２流路形成部材４８とを備える。壁部４４は、原子炉格納容器１９を収容する建屋の一部であり、原子炉格納容器１９の上部を少なくとも部分的に覆う。本実施形態では壁部４４は、原子炉格納容器１９の全体を囲む（図２では、壁部４４のうち上面３６の近傍における一部が代表的に示されている）。

【0023】

第１流路形成部材４６及び第２流路形成部材４８は、不図示の注水機構によって供給される冷却水の流路を形成するとともに、それらによって構成される構造内に冷却水を貯留することにより、原子炉格納容器１９の上面３６を冷却可能である。原子炉格納容器１９は、例えばステンレス鋼のような金属材料によって構成されており、貯留された冷却水との熱交換によって、原子炉格納容器１９の上面３６が冷却される。

【0024】

尚、冷却装置３０は、原子炉格納容器１９の内側に注水するための注水機構（不図示）を備えてもよい。この場合、注水機構によって原子炉格納容器１９の内側に注入された冷却水は、高温の炉内構造物３２と熱交換することにより蒸気となり、原子炉格納容器１９の内側に充満する。原子炉格納容器１９は金属材料により構成されているため、原子炉格納容器１９の内側に充満した蒸気は、第１流路形成部材４６及び第２流路形成部材４８を含む構造に貯留される冷却水との熱交換により冷却される。冷却された蒸気は、一部が凝縮されることで、冷却水に戻ってもよい。このように冷却された蒸気又は冷却水は、再び炉内構造物３２の冷却に用いられることで、炉内構造物３２の昇温が抑制される。

【0025】

第１流路形成部材４６は、原子炉格納容器１９の上部に設けられた上面３６に沿って延びる。上面３６と第１流路形成部材４６との間には、冷却材が通過可能な第１流路５０が形成される。前述のように原子炉格納容器１９の上面３６は曲面として構成されているため、第１流路規制部材４６もまた、その大部分が上面３６に沿う曲面として構成される。本実施形態では、原子炉格納容器１９の上面３６は、凸部３６ａと上側面３６ｂとの間に段差部３６ｃを有するため、第１流路形成部材４６の上端部４６ａもまた、段差部３６ｃに対応するように部分的に構成されている。

【0026】

第２流路形成部材４８は、壁部４４と第１流路形成部材４６と間に設けられ、第１流路形成部材４６に沿って延びる。第１流路形成部材４６と第２流路形成部材４８との間には、冷却材が通過可能な第２流路５２が形成される。前述のように第１流路形成部材４６は、その大部分が曲面として構成されているため、第２流路規制部材４８もまた、その大部分が第１流路形成部材４６に沿う曲面として構成される。本実施形態では、第２流路形成部材４８の上端部４８ａは、第１流路形成部材４６の上端部４６ａに対応するように部分的に構成されている。
尚、第１流路形成部材４６には、第１流路形成部材４６を貫通するように形成された少なくとも１つの穴部が設けられていてもよい。これにより、第１流路５０及び第２流路５２は、当該穴部を介して連通することにより、第２流路５２から第１流路５０に向かう循環流を促進することができる。この場合、第１流路形成部材４６に設けられる穴部の数や形状は任意でよい。

【0027】

第１流路形成部材４６及び第２流路形成部材４８によって形成される第１流路５０及び第２流路５２は、その上方側に、それぞれ第１開口部５４及び第２開口部５６を有する。第１開口部５４及び第２開口部５６は、壁部４４によって囲まれた、建屋内の空間Ｖに開口する。一方で、第１流路５０及び第２流路５２の下方側は、第１連通部５８を介して、互いに連通する。

【0028】

冷却装置３０は、第２開口部５６に対して冷却水が供給可能である。図２に矢印で示すように、冷却水は、第２開口部５６に対して上方から供給される。第２開口部５６に供給された冷却水は、第２開口部５６からつながる第２流路５２に沿って下方に向けて流れ、第１連通部５８に達する。そして、冷却水は、第１連通部５８から第１流路５０に導入され、上方にある第１開口部５４に向けて流れる。

【0029】

前述のように、第１流路形成部材４６、及び、第２流路形成部材４８は、互いに原子炉格納容器１９の上面３６に沿うように形成されるため、第１流路５０及び第２流路５２は比較的容積が狭く構成される。特に上面３６，第１流路形成部材４６、及び、第２流路形成部材４８が互いに近い曲率を有するように設計されることで、第１流路５０及び第２流路５２の容積は比較的狭くなる。これにより第２開口部５６に冷却水を供給すると、第１流路５０及び第２流路５２に対して、比較的短時間で冷却水を充填することができる。その結果、第２開口部５６に対する冷却水の供給開始から早い段階で、第１流路５０及び第２流路５２に充填された冷却水と、原子炉格納容器１９の上面３６とを熱交換させて冷却を開始できる。

【0030】

第１流路５０及び第２流路５２に貯留される冷却水は、第２開口部５６に上方から落下するように供給された際の慣性力、及び、上面３６との熱交換によって生じる温度差によって、矢印Ｂで示す対流が形成される。これにより、第１流路５０及び第２流路５２に貯留される冷却水と上面３６との間における熱交換が促進され、良好な冷却作用が得られる。

【0031】

第１流路５０及び第２流路５２における冷却水の表面は略等しくなるが、冷却水の供給量が増加するに従って、その表面は次第に上昇していく。冷却水の供給量が十分に多くなると、第１流路５０及び第２流路５２における冷却水の表面は、第１開口部５４及び第２開口部５６に達する。そして、更に冷却水の供給量が増えると、図３で矢印Ｃを用いて示すように、やがて冷却水は、第１開口部５４及び第２開口部５６から周囲に溢れる。

【0032】

ここで第２流路形成部材４８と壁面４４との間には、貯留部６０が形成される。そのため、第１流路５０及び第２流路５２から溢れた冷却水は、貯留部６０に貯留される。第１流路形成部材４６及び第２流路形成部材４８もまた、金属材料により形成されるため、貯留部６０に貯留された冷却水は、間接的に原子炉格納容器１９の冷却に貢献する。

【0033】

尚、第１流路形成部材４６及び第２流路形成部材４８の上端４６ａ及び４８ａは、第１流路５０及び第２流路５２から溢れた冷却水が、貯留部６０に導入されるように設計される。本実施形態では、第１流路形成部材４６及び第２流路形成部材４８の上端４６ａ及び４８ａは互いに略等しい高さに設定されているが、これらは互いに異なるように設定されていてもよい。例えば、第２流路形成部材４８は第１流路形成部材４６より貯留部６０に近いため、第２流路形成部材４８の上端４８ａが、第１流路形成部材４６の上端４６ａより低く設定されることで、第１流路５０及び第２流路５２から溢れた冷却水が、貯留部６０に導入されやすくしてもよい。

【0034】

図４は他の実施形態に係る冷却装置３０の図３に対応する簡易断面図である（図４では主要構成を簡略的に示しており、前述した構成に対応する構成には共通の符号を付している）。この実施形態では、冷却装置３０は、貯留部６０と第２流路５２とを連通する第２連通部６２に、逆止弁６４が設けられている点で前述の実施形態と異なる。第２連通部６２は、貯留部６０と第２流路５２とを連通するように第２流路５２を規定する第２流路形成部材４８の一部に開口を設けることで形成される。本実施形態では特に、第２連通部６２は、第１連通部５８に対向する位置（言い換えると、第１連通部５８と略等しい高さ位置）に設けられる。

【0035】

逆止弁６４は、第２流路５２と貯留部６０との間の差圧に基づいて、貯留部６０から第２流路５２への一方的な冷却水の流れを許容する構成である。具体的には、第２流路５２における冷却水の圧力より、貯留部６０に貯留された冷却水の圧力が十分に高くなった際に、貯留部６０に貯留された冷却水が、逆止弁６４を介して、第２流路５２に供給されるようになっている。

【0036】

例えば、図４では、第２流路５２における水面位置と貯留部６０における水面位置との差が比較的小さい。そのため第２流路５２と貯留部６０との間の差圧が小さく、逆止弁６４は作動しない（この場合、貯留部６０に貯留された冷却水は止水となる）。一方、図５に示すように、例えば上面３６との間の熱交換によって第１流路５０又は第２流路５２にある冷却水が蒸発することにより、第２流路５２における水面位置が下がると、第２流路５２と貯留部６０との間の差圧が大きくなる。すると、逆止弁６４が作動することにより、貯留部６０に貯留された冷却水が、第２連通部６２を介して第２流路５２に導入される（図５の矢印Ｃを参照）。これにより、貯留部６０から第２流路５２に導入された冷却水は、第２開口部５６から供給された冷却水とともに、第２流路５２から第１流路５０側に循環することで、原子炉格納容器１９の上面３６との熱交換効率を向上し、より優れた冷却性能を得ることができる。

【0037】

図６は他の実施形態に係る冷却装置３０の図２の第１流路５０及び第２流路５２の近傍を示す斜視図である。この実施形態では、第１流路５０又は第２流路５２の少なくとも一方に、第１流路５０又は第２流路５２を少なくとも部分的に区画し、上下方向（すなわち、各流路に沿った方向）に沿って延びるリブ７０を備える。図６に例示される実施形態では、第２流路５２に設けられたリブ７０が代表的に示されてるが、第１流路５０にも同様のリブ７０が設けられていてもよい（リブ７０は、第１流路５０又は第２流路５２の少なくとも一方に設けられていてもよい）。

【0038】

リブ７０は、第１流路５０又は第２流路５２を規定する各面の少なくとも一方に立設する。本実施形態で例示される第２流路５２に設けられたリブ７０は、第１流路形成部材４６の表面から第２流路形成部材４８の表面に至ることにより、第２流路５２を複数の空間に分割するように仕切っている。このように第２流路５２にリブ７０が設けられることにより、第２流路５２における冷却水が整流される。これにより、第２流路５２における冷却水の不安定流動を抑制し、良好な冷却性能が得られる。またリブ７０は第１流路形成部材４６及び第２流路形成部材４８の間に立設されることで、これらの部材を補強することで、機械的強度の向上に貢献する。

【0039】

図７は図４の変形例である。この変形例では、第１流路５０及び第２流路５２の間を連通する第１連通部５８にスリット部８０が設けられる。スリット部８０は局所的に流路面積が狭くなるように構成され、図７において奥行方向（略水平方向）に沿って延在する。このようなスリット部８０を有することで、第１連通部５８を通過する冷却水が整流され、冷却水の不安定流動が抑制される。このスリット部８０は、図６に示すリブ７０と併せて採用されることで、当該効果をより効果的に享受することも可能である。

【0040】

尚、図７では、スリット部８０が第１連通部５８のうち第１流路５０側に設けられている場合を例示しているが、第２流路５２側に設けられていてもよい。

【0041】

以上説明したように上記各実施形態によれば、原子炉格納容器１９の上面３６に配置された第１流路形成部材４６及び第２流路形成部材４８によって、冷却水が通過可能な第１流路５０及び第２流路５２が形成される。第１流路５０及び第２流路５２のそれぞれの上端４６ａ、４８ａには第１開口部５４及び第２開口５６が設けられるとともに、他端は第１連通部５８を介して互いに連通する。これにより、原子炉格納容器１９の上面３６に接する第１流路５０を流れる冷却水は、原子炉格納容器１９の上面３６から受け取る熱量によって昇温することによって第１流路５０を上方に向けて移動するとともに、新たな冷却材が第２流路５２から第１連通部５８を介して第１流路５０に導入される。これにより、原子炉格納容器１９の上面３６は、第１流路５０を流れる冷却水と熱交換することにより好適に冷却される。その結果、少ない動力で事故発生初期段階から良好な冷却性能を得ることが可能な原子炉格納容器１９の冷却装置３０を提供できる。

【0042】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0043】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0044】

（１）一態様に係る原子炉格納容器冷却装置は、
原子炉格納容器の上部を少なくとも部分的に囲む壁部と、
前記上部に設けられた上面に沿って延び、前記上面との間に冷却材が通過可能な第１流路を形成する第１流路形成部材と
前記壁部と前記第１流路形成部材と間に設けられ、前記第１流路形成部材との間に前記冷却材が通過可能な第２流路を形成する第２流路形成部材と、
を備え、
前記第１流路及び前記第２流路は、前記壁部によって囲まれた空間に開口する第１開口部及び第２開口部をそれぞれ有し、前記第１開口部及び前記第２開口部より下方側に設けられた第１連通部を介して互いに連通する。

【0045】

上記（１）の態様によれば、原子炉格納容器の上面に配置された第１流路形成部材及び第２流路形成部材によって、冷却材が通過可能な第１流路及び第２流路が形成される。第１流路及び第２流路のそれぞれの一端には開口部が設けられるとともに、他端は第１連通部を介して互いに連通する。これにより、原子炉格納容器の上面に接する第１流路を流れる冷却材は、原子炉格納容器の上面から受け取る熱量によって昇温することによって第１流路を上方に向けて移動するとともに、新たな冷却材が第２流路から第１連通部を介して第１流路に導入される。これにより、原子炉格納容器の上面は、第１流路を流れる冷却材と熱交換することにより好適に冷却される。

【0046】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記第２開口部に前記冷却材が供給可能である。

【0047】

上記（２）の態様によれば、第２開口に供給された冷却材は第２流路から、第１連通部を介して、第１流路に導入される。これにより、原子炉格納容器の上面に接する第１流路に対して、第２流路側から新たな冷却材を供給することで、原子炉格納容器の上面との熱交換を促進し、良好な冷却効果が得られる。

【0048】

（３）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記第２流路形成部材は、前記第１流路形成部材に沿って延びる。

【0049】

上記（３）の態様によれば、第２流路形成部材が、原子炉格納容器の上面に沿った第１流路形成部材に沿って延びるように構成される。これにより、第１流路及び第２流路の容積が比較的少なくなるため、冷却材の供給開始から迅速に充填を完了できる。すなわち、事故発生時から冷却材の供給を開始する場合、第１流路及び第２流路への冷却材の充填を迅速に完了することで、早期に冷却効果を得ることができる。

【0050】

（４）他の態様では、上記（１）から（３）のいずれか一態様において、
前記第２流路形成部材と前記壁部との間に、前記第１流路又は前記第２流路から溢れた前記冷却材が貯留可能な貯留部が形成される。

【0051】

上記（４）の態様によれば、第１流路及び第２流路から溢れた冷却材が、第２流路形成部材と壁部との間に設けられた貯留部に貯留される。このような貯留部を設けることで、原子炉格納容器の冷却に用いられる冷却材の容積が増加されるため、本装置の冷却容量を増やすことで、原子炉格納容器をより好適に冷却することができる。

【0052】

（５）他の態様では、上記（４）の態様において、
前記第１流路形成部材は、前記第２流路形成部材より上端が高く設けられる。

【0053】

上記（５）の態様によれば、第１流路形成部材の上端が第２流路形成部材の上端より高い位置に設けられる。これにより、第１流路及び第２流路から溢れる冷却材を、貯留部に好適に導くことができる。

【0054】

（６）他の態様では、上記（４）又は（５）の態様において、
前記貯留部と前記第２流路とを連通する第２連通部と、
前記第２連通部に設けられ、前記貯留部から前記第２流路への前記冷却材の流れを許容する逆止弁と、
を備える。

【0055】

上記（６）の態様によれば、貯留部と第２流路とを連通する第２連通部には、貯留部から第２流路への冷却材の流れを許容する逆止弁が設けられる。これにより、貯留部側の圧力が第２流路側の圧力より大きくなると、両者間の差圧によって、貯留部に貯留された冷却材が第２流路に導入される。これにより、貯留部に貯留する冷却材は第２流路から第１流路側に循環することで、原子炉格納容器の上面との熱交換効率を向上し、より優れた冷却性能を得ることができる。

【0056】

（７）他の態様では、上記（６）の態様において、
前記第２連通部は、前記第１連通部に対向するように設けられる。

【0057】

上記（７）の態様によれば、第２連通部が第１連通部に対向するように設けられる。これにより、第２連通部を介して貯留部から第２流路に導入された冷却材は、第１連通部を介して、更に第１流路にスムーズに導かれる。これにより、原子炉格納容器の上面との熱交換効率を向上し、より優れた冷却性能を得ることができる。

【0058】

（８）他の態様では、上記（１）から（７）のいずれか一態様において、
前記第１流路を少なくとも部分的に区画し、上下方向に沿って延びる第１リブを備える。

【0059】

上記（８）の態様によれば、第１流路に第１リブが設けられることにより、第１流路における冷却材が整流される。これにより、第１流路における冷却材の不安定流動を抑制し、第１流路を流れる冷却材と原子炉格納容器の上面との間の熱交換を促進し、良好な冷却性能が得られる。

【0060】

（９）他の態様では、上記（８）の態様において、
前記第１リブは、前記上面に立設される。

【0061】

上記（９）の態様によれば、第１リブが原子炉格納容器の上面に立設される。これにより、第１リブによって上面を補強することができ、本装置の機械的強度を効果的に向上できる。

【0062】

（１０）他の態様では、上記（１）から（９）のいずれか一態様において、
前記第２流路を少なくとも部分的に区画し、上下方向に沿って延びる第２リブを備える。

【0063】

上記（１０）の態様によれば、第２流路に第２リブが設けられることにより、第２流路における冷却材が整流される。これにより、第２流路における冷却材の不安定流動を抑制し、第２流路から第１連通部を介して第１流路に効率的に冷却材を導くことで、良好な冷却性能が得られる。

【符号の説明】

【0064】

１ 原子力プラント
２ 原子炉
１０ 一次冷却ループ
１１ 原子炉容器（圧力容器）
１４ 加圧器
１６ 蒸気発生器
１８ 一次冷却材ポンプ
１９ 原子炉格納容器
２０ 二次冷却ループ
３０ 原子炉格納容器冷却装置
３２ 炉内構造物
３４ 本体部
３６ 上面
３６ａ 凸部
３６ｂ 上側面
４４ 壁部
４６ 第１流路形成部材
４６ａ 上端
４８ 第２流路形成部材
４８ａ 上端
５０ 第１流路
５２ 第２流路
５４ 第１開口部
５６ 第２開口部
５８ 第１連通部
６０ 貯留部
６２ 第２連通路
６４ 逆止弁
７０ リブ
８０ スリット部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】