特開 2025-93044 炉心溶融物の冷却装置および原子力設備

(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】P2025093044

(43)【公開日】2025-06-23

(54)【発明の名称】炉心溶融物の冷却装置および原子力設備

(51)【国際特許分類】

   G21C 9/016 20060101AFI20250616BHJP

   G21C 13/00 20060101ALI20250616BHJP

【ＦＩ】

G21C9/016

G21C13/00 200

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023208522

(22)【出願日】2023-12-11

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】若林 千弘

【テーマコード（参考）】

2G002

【Ｆターム（参考）】

2G002AA04

2G002BA07

(57)【要約】

【課題】原子炉容器から流出した炉心溶融物を早期に冷却することを可能とする。
【解決手段】原子炉格納容器の基礎部に設置された構造物により原子炉が支持され、原子炉容器の下部から落下する炉心溶融物を冷却する炉心溶融物の冷却装置において、原子炉容器の下方に設けられて冷却水を貯留する貯水槽と、貯水槽の内部に配置されて側部に冷却水流入部が設けられる炉心溶融物受部材と、炉心溶融物受部材を支持すると共に炉心溶融物の有無に応じて上昇位置と下降位置とに移動自在に支持する支持部材と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子炉格納容器の基礎部に設置された構造物により原子炉が支持され、原子炉容器の下部から落下する炉心溶融物を冷却する炉心溶融物の冷却装置において、
前記原子炉容器の下方に設けられて冷却水を貯留する貯水槽と、
前記貯水槽の内部に配置されて側部に冷却水流入部が設けられる炉心溶融物受部材と、
前記炉心溶融物受部材を支持すると共に前記炉心溶融物の有無に応じて上昇位置と下降位置とに移動自在に支持する支持部材と、
を備える炉心溶融物の冷却装置。

【請求項2】

前記支持部材は、前記炉心溶融物受部材が前記炉心溶融物を受け止めていないとき、前記炉心溶融物受部材を前記冷却水流入部から冷却水が流入しない前記上昇位置に支持し、前記炉心溶融物受部材が前記炉心溶融物を受け止めたとき、前記炉心溶融物受部材を前記冷却水流入部から冷却水が流入する前記下降位置に支持する、
請求項１に記載の炉心溶融物の冷却装置。

【請求項3】

前記支持部材は、前記炉心溶融物受部材の下方に配置され、前記炉心溶融物受部材が前記炉心溶融物を受け止めることで変形するクラッシャブルビームを有する、
請求項２に記載の炉心溶融物の冷却装置。

【請求項4】

前記貯水槽に対して前記炉心溶融物受部材を鉛直方向に沿って移動自在に支持するガイド機構が設けられる、
請求項１に記載の炉心溶融物の冷却装置。

【請求項5】

前記炉心溶融物受部材の内部に犠牲材が配置される、
請求項１に記載の炉心溶融物の冷却装置。

【請求項6】

前記冷却水流入部は、前記炉心溶融物受部材の側部に設けられる冷却水流入孔または冷却水流入切欠を有する、
請求項１に記載の炉心溶融物の冷却装置。

【請求項7】

前記貯水槽に冷却水を補充する冷却水補充機構が設けられる、
請求項１に記載の炉心溶融物の冷却装置。

【請求項8】

原子炉格納容器と、
前記原子炉格納容器の内部に配置される原子炉と、
請求項１に記載の炉心溶融物の冷却装置と、
を備える原子力設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、炉心溶融物の冷却装置および原子力設備に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原子炉格納容器は、岩盤等の堅固な地盤上に立設され、内部に原子炉が配置される。原子炉は、原子炉格納容器の基礎部に設けられたコンクリート構造物により支持される。原子力設備では、シビアアクシデントとして、炉心溶融物が原子炉容器から流出する事故が想定される。炉心溶融物は、原子炉容器の下部を溶融して下方に落下することから、原子炉容器の下方にキャビティを設け、キャビティにより炉心溶融物を受け止め、冷却水により炉心溶融物を冷却する。このような原子力設備としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５９－１９６４９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の原子力設備では、炉心溶融物が原子炉容器から流出する事故が発生すると、ポンプを作動することで、キャビティに落下した炉心溶融物に対して冷却水を供給して冷却している。ところが、原子力設備における電源が喪失した場合、ポンプを作動することができず、早期に炉心溶融物を冷却することができないおそれがある。また、特許文献１に記載された冷却装置は、炉心溶融物を非直接接触冷却するものであり、炉心溶融物を早期に冷却することが困難である。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、原子炉容器から流出した炉心溶融物を早期に冷却することを可能とする炉心溶融物の冷却装置および原子力設備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】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示の炉心溶融物の冷却装置は、原子炉格納容器の基礎部に設置された構造物により原子炉が支持され、原子炉容器の下部から落下する炉心溶融物を冷却する炉心溶融物の冷却装置において、前記原子炉容器の下方に設けられて冷却水を貯留する貯水槽と、前記貯水槽の内部に配置されて側部に冷却水流入部が設けられる炉心溶融物受部材と、前記炉心溶融物受部材を支持すると共に前記炉心溶融物の有無に応じて上昇位置と下降位置とに移動自在に支持する支持部材と、を備える。

【0007】

また、本開示の原子力設備は、前記原子炉格納容器の内部に配置される原子炉と、前記炉心溶融物の冷却装置と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の炉心溶融物の冷却装置および原子力設備によれば、原子炉容器から流出した炉心溶融物を早期に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態の原子力設備を表す概略図である。

【図2】図２は、第１実施形態の炉心溶融物の冷却装置を表す概略図である。

【図3】図３は、炉心溶融物の冷却装置の作用を表す概略図である。

【図4】図４は、第２実施形態の炉心溶融物の冷却装置を表す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

［第１実施形態］
＜原子力設備＞
図１は、第１実施形態の原子力設備を表す概略図である。

【0012】

図１に示すように、原子力設備１０は、原子力発電プラントに適用される。本実施形態の原子力設備１０は、軽水を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を備える。但し、原子炉は、加圧水型原子炉に限定されるものではなく、沸騰型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）などのその他の原子炉に適用することもできる。

【0013】

原子炉格納容器１１は、岩盤等の堅固な地盤Ｇ上に配置される。原子炉格納容器１１は、基礎部１２と、格納容器本体１３とを備える。基礎部１２は、地盤Ｇ上に設置され、格納容器本体１３は、基礎部１２に立設される。基礎部１２と格納容器本体１３は、一体構造をなす。格納容器本体１３は、内部に鉄筋コンクリートなどにより構築される構造物１４が設けられる。構造物１４は、基礎部１２の上部で、格納容器本体１３の内部に配置される。

【0014】

原子炉格納容器１１は、中央部に原子炉１５が配置される。構造物１４は、原子炉格納容器１１の中央部に円柱形状をなす空間部１６が区画され、原子炉１５は、空間部１６に配置され、空間部１６の内壁部を形成する構造物１４により吊り下げ支持される。原子炉格納容器１１は、原子炉１５の周囲に複数の蒸気発生器１７が配置される。複数の蒸気発生器１７は、構造物１４に支持される。原子炉１５と複数の蒸気発生器１７は、冷却水配管１８により連結される。

【0015】

原子炉格納容器１１は、原子炉１５の下方にキャビティ１９が区画形成される。キャビティ１９は、原子炉１５から落下する炉心溶融物を受け止めて冷却する。原子炉格納容器１１は、基礎部１２に冷却水を貯留する冷却水ピット２０が設けられ、格納容器本体１３の上部に冷却水噴射装置２１が設けられる。冷却水ピット２０は、冷却水経路２２により冷却水噴射装置２１に連結され、冷却水経路２２に冷却水ポンプ２３が設けられる。

【0016】

原子炉１５は、原子炉容器２４の内部に炉心２５が配置されて構成される。原子炉容器２４は、原子炉容器本体の上部に原子炉容器蓋が着脱自在に設けられて構成される。原子炉容器２４は、上側部に一次冷却水としての軽水（冷却材）を供給する入口ノズルと、軽水を排出する出口ノズルが設けられる。原子炉容器２４は、入口ノズルと出口ノズルに蒸気発生器１７からの冷却水配管１８がそれぞれ連結される。原子炉容器２４の内部に配置される炉心２５は、複数の燃料集合体により構成される。燃料集合体は、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成される。なお、炉心２５は、多数の燃料棒と共に原子炉１５の出力を制御する複数の制御棒が配置される。

【0017】

原子炉１５は、炉心２５を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、減速材および一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。このとき、炉心２５に制御棒を挿入することで、炉心２５内で生成される中性子数を調整することで、原子炉１５の出力が調整される。

【0018】

蒸気発生器１７は、原子炉格納容器１１の外部に設けられた蒸気タービンに蒸気配管を介して連結される。蒸気タービンは、発電機が連結される。蒸気発生器１７は、原子炉１５から供給される高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換を行うことで、蒸気を生成する。生成された蒸気は、蒸気タービンに送られて駆動し、発電機による発電を行う。蒸気タービンを駆動した蒸気は、冷却された後に蒸気発生器１７に戻される。

【0019】

＜炉心溶融物の冷却装置＞
図２は、第２実施形態の炉心溶融物の冷却装置を表す概略図、図３は、炉心溶融物の冷却装置の作用を表す概略図である。

【0020】

図１および図２に示すように、原子力設備１０は、炉心溶融物の冷却装置３０を備える。炉心溶融物の冷却装置３０は、原子炉格納容器１１の基礎部１２に設置された構造物１４により原子炉１５が支持され、原子炉１５を構成する原子炉容器２４の下部から落下する炉心溶融物を冷却するものである。炉心溶融物の冷却装置３０は、キャビティ（貯水槽）１９と、炉心溶融物受部材３１と、支持部材３２とを備える。

【0021】

キャビティ１９は、原子炉１５の下方に位置する基礎部１２に上方が開口した凹部形状をなして設けられ、原子炉１５の中心部の下方に対向した位置に配置される。キャビティ１９は、内部に所定量の冷却水を貯留する。

【0022】

炉心溶融物受部材３１は、キャビティ１９の内部に配置される。炉心溶融物受部材３１は、外形寸法がキャビティ１９の内形寸法より小さい。すなわち、炉心溶融物受部材３１がキャビティ１９の内部に配置されたとき、炉心溶融物受部材３１の外面とキャビティ１９の内面との間に隙間が確保される。炉心溶融物受部材３１は、炉心溶融物を受け止めることができる受皿形状をなす。本実施形態にて、炉心溶融物受部材３１は、上方が開口する正方形の箱型形状であるが、形状は限定されない。炉心溶融物受部材３１は、上方が開口していればよく、例えば、長方形の箱型形状、下部が水平方向の外側に広がるフラスコ形状、水平方向に長い船体形状などであってもよい。

【0023】

炉心溶融物受部材３１は、四方の側部３１ａと、底部３１ｂとを有する。側部３１ａは、鉛直方向に沿って配置され、底部３１ｂは、水平方向に沿って配置され、各側部３１ａの下部に一体に設けられる。この場合、底部３１ｂは、上面が平面であることが好ましいが、平面でなくてもよい。炉心溶融物受部材３１は、各側部３１ａに複数の冷却水流入孔（冷却水流入部）４１が設けられる。複数の冷却水流入孔４１は、炉心溶融物受部材３１における各側部３１ａの上部に設けられる。冷却水流入孔４１は、炉心溶融物受部材３１の側部３１ａの外面と内面を貫通する円形の貫通孔である。

【0024】

なお、本実施形態では、炉心溶融物受部材３１は、各側部３１ａの上部に複数の冷却水流入孔４１を水平方向に間隔を空けて１列設けたが、２列以上設けてもよい。また、冷却水流入孔４１の内径寸法、形状、数なども限定されない。さらに、炉心溶融物受部材３１の側部３１ａに設けられる冷却水流入孔４１は、冷却水流入切欠（冷却水流入部）４２であってもよい。この場合、冷却水流入切欠４２は、炉心溶融物受部材３１における各側部３１ａの上端部に設けられる。

【0025】

支持部材３２は、キャビティ１９の内部で炉心溶融物受部材３１を支持する。支持部材３２は、炉心溶融物の有無に応じて炉心溶融物受部材３１を上昇位置と下降位置とに移動自在に支持する。本実施形態にて、支持部材３２は、炉心溶融物受部材３１の下方に配置されるクラッシャブルビームである。支持部材３２としてのクラッシャブルビームは、炉心溶融物受部材３１が炉心溶融物２５Ａを受け止めることで変形可能である。支持部材３２としてのクラッシャブルビームは、鉛直方向に沿って配置されると共に、水平方向に間隔を空けて複数配置される。支持部材３２としてのクラッシャブルビームは、上端部が炉心溶融物受部材３１の底部３１ｂの下面に連結され、下端部がキャビティ１９の内部の底面に連結される。

【0026】

支持部材３２は、炉心溶融物受部材３１が炉心溶融物を受け止めていないとき、炉心溶融物受部材３１を冷却水流入孔４１から冷却水が流入しない上昇位置（図２）に支持する。また、支持部材３２は、炉心溶融物受部材３１が炉心溶融物を受け止めたとき、炉心溶融物受部材３１を冷却水流入孔４１から冷却水が流入する下降位置（図３）に支持する。

【0027】

すなわち、図２に示すように、支持部材３２は、炉心溶融物受部材３１が炉心溶融物を受け止めておらず、重量（荷重）が作用していないとき、炉心溶融物受部材３１を上昇位置に支持する。炉心溶融物受部材３１は、支持部材３２により上昇位置に支持されたとき、冷却水流入孔４１は、キャビティ１９に貯留された冷却水の水面より上方に位置する。そのため、炉心溶融物受部材３１は、キャビティ１９の冷却水が冷却水流入孔４１から内部に流入することはない。

【0028】

一方、図３に示すように、支持部材３２は、炉心溶融物受部材３１が炉心溶融物２５Ａを受け止めると、重量（荷重）が作用して変形（破損）することで、炉心溶融物受部材３１が下降する。炉心溶融物受部材３１は、支持部材３２が変形して下降位置に支持されたとき、冷却水流入孔４１は、キャビティ１９に貯留された冷却水の水面より下方に位置する。そのため、炉心溶融物受部材３１は、キャビティ１９の冷却水が冷却水流入孔４１から内部に流入する。

【0029】

なお、本実施形態にて、支持部材３２を炉心溶融物受部材３１が受け止めた炉心溶融物２５Ａの重量（荷重）により変形可能なクラッシャブルビームとしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、支持部材３２を炉心溶融物受部材３１が受け止めた炉心溶融物の熱により変形可能なクラッシャブルビームとしてもよい。また、支持部材３２をキャビティ１９に対して炉心溶融物受部材３１を吊り下げ支持する構成とし、支持部材３２が受け止めた炉心溶融物２５Ａの重量（荷重）などにより変形（破損）可能なクラッシャブルビームとしてもよい。

【0030】

＜炉心溶融物の冷却方法＞
図１に示すように、原子力設備１０にて、例えば、シビアアクシデントが発生し、炉心溶融による炉心損傷事故が発生することが想定される。このとき、図１および図２に示すように、原子炉１５は、原子炉容器２４の下部が破損し、炉心２５が溶融した炉心溶融物２５Ａが流出する。原子炉容器２４の下部から流出した炉心溶融物２５Ａは、原子炉容器２４の下方に設けられた炉心溶融物受部材３１の内部に落下する。

【0031】

原子炉容器２４の下部から流出した炉心溶融物２５Ａが炉心溶融物受部材３１の内部に落下する前、炉心溶融物受部材３１が炉心溶融物２５Ａを受け止めておらず、重量（荷重）が作用していないため、支持部材３２は、変形せずに炉心溶融物受部材３１を上昇位置に支持する。このとき、炉心溶融物受部材３１は、冷却水流入孔４１がキャビティ１９に貯留された冷却水の水面より上方に位置するため、冷却水流入孔４１から冷却水が流入しない。

【0032】

図３に示すように、原子炉容器２４の下部から流出した炉心溶融物２５Ａが炉心溶融物受部材３１の内部に落下すると、炉心溶融物受部材３１が炉心溶融物２５Ａを受け止めることとなり、支持部材３２は、重量（荷重）が作用して変形（破損）し、炉心溶融物受部材３１が下降する。すると、炉心溶融物受部材３１は、下降位置に移動し、冷却水流入孔４１がキャビティ１９に貯留された冷却水の水面より下方に位置するため、冷却水流入孔４１から冷却水が流入する。

【0033】

炉心溶融物受部材３１の内部に落下した炉心溶融物２５Ａは、各冷却水流入孔４１から流入した冷却水により冷却される。すなわち、炉心溶融物受部材３１の炉心溶融物２５Ａは、各冷却水流入孔４１から流入した冷却水が接触し、炉心溶融物受部材３１の内部に冷却水が貯留されることでゆっくりと冷却される。そのため、水蒸気爆発が発生しにくい。

【0034】

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の原子力設備を表す概略図である。なお、第２実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0035】

図１および図４に示すように、原子力設備１０は、炉心溶融物の冷却装置３０Ａを備える。炉心溶融物の冷却装置３０Ａは、キャビティ１９と、炉心溶融物受部材３１Ａと、支持部材３３とを備える。

【0036】

炉心溶融物受部材３１Ａは、キャビティ１９の内部に配置される。炉心溶融物受部材３１Ａは、各側部３１ａに複数の冷却水流入孔（冷却水流入部）４１，４３が設けられる。複数の冷却水流入孔４１，４３は、炉心溶融物受部材３１Ａにおける各側部３１ａの上部に設けられる。冷却水流入孔４１，４３は、炉心溶融物受部材３１Ａの側部３１ａの外面と内面を貫通する円形の貫通孔である。

【0037】

冷却水流入孔４１は、炉心溶融物受部材３１における各側部３１ａの上部に水平方向に間隔を空けて複数設けられる。冷却水流入孔４３は、炉心溶融物受部材３１における各側部３１ａの上部であって、冷却水流入孔４１の下方に水平方向に間隔を空けて複数設けられる。冷却水流入孔４３の内径は、冷却水流入孔４３の内径より大径である。

【0038】

また、炉心溶融物受部材３１Ａは、ガイド機構５１によりキャビティ１９に対して鉛直方向に沿って移動自在に支持される。ガイド機構５１は、例えば、キャビティ１９の内面の縦壁部に設けられるガイドレールである。ガイドレールは、キャビティ１９の縦壁部に鉛直方向に沿って設けられると共に、水平方向に間隔を空けて複数設けられる。炉心溶融物受部材３１Ａは、各側部３１ａの外面がガイド機構５１を構成する複数のガイドレールによりキャビティ１９に対して鉛直方向に沿って移動自在に支持される。

【0039】

さらに、炉心溶融物受部材３１Ａは、底部３１ｂの上面に犠牲材コンクリート（犠牲材）５２が設けられる。犠牲材コンクリート５２は、炉心溶融物２５Ａの融点を低下させて低粘性化させる犠牲材であり、コンクリートで限定されるものではない。

【0040】

支持部材３３は、キャビティ１９の内部で炉心溶融物受部材３１Ａを支持する。支持部材３３は、炉心溶融物の有無に応じて炉心溶融物受部材３１Ａを上昇位置と下降位置とに移動自在に支持する。本実施形態にて、支持部材３３は、炉心溶融物受部材３１の下方に配置されるクラッシャブルビームである。支持部材３３としてのクラッシャブルビームは、炉心溶融物受部材３１Ａが炉心溶融物を受け止めることで変形可能である。支持部材３３としてのクラッシャブルビームは、ガイド機構５１を構成するガイドレールに固定される。

【0041】

支持部材３３は、炉心溶融物受部材３１Ａが炉心溶融物を受け止めていないとき、炉心溶融物受部材３１Ａを冷却水流入孔４１，４３から冷却水が流入しない上昇位置に支持する。また、支持部材３３は、炉心溶融物受部材３１Ａが炉心溶融物を受け止めたとき、炉心溶融物受部材３１Ａを冷却水流入孔４１，４３から冷却水が流入する下降位置に支持する。

【0042】

すなわち、支持部材３３は、炉心溶融物受部材３１Ａが炉心溶融物を受け止めておらず、重量（荷重）が作用していないとき、炉心溶融物受部材３１Ａを上昇位置に支持する。炉心溶融物受部材３１Ａは、支持部材３３により上昇位置に支持されたとき、冷却水流入孔４１，４３は、キャビティ１９に貯留された冷却水の水面より上方に位置する。そのため、炉心溶融物受部材３１Ａは、キャビティ１９の冷却水が冷却水流入孔４１，４３から内部に流入することはない。

【0043】

一方、支持部材３３は、炉心溶融物受部材３１Ａが炉心溶融物を受け止めると、重量（荷重）が作用して変形（破損）することで、炉心溶融物受部材３１Ａが下降する。炉心溶融物受部材３１Ａは、支持部材３３が変形して下降位置に支持されたとき、冷却水流入孔４１，４３は、キャビティ１９に貯留された冷却水の水面より下方に位置する。そのため、炉心溶融物受部材３１Ａは、キャビティ１９の冷却水が冷却水流入孔４１，４３から内部に流入する。

【0044】

また、炉心溶融物の冷却装置３０Ａは、キャビティ１９に冷却水を補充する冷却水補充機構５３が設けられる。すなわち、キャビティ１９よりも鉛直方向の上方に補充タンク５４を配置し、キャビティ１９と補充タンク５４を補充経路５５により連結し、補充経路５５に開閉弁５６を設ける。この場合、開閉弁５６は、手動式とすることが好ましい。冷却水補充機構５３は、開閉弁５６を開放することで、補充タンク５４の冷却水を自由落下により補充経路５５からキャビティ１９に補充することができる。なお、冷却水補充機構５３は、この構成に限定されるものではない。例えば、冷却水補充機構５３は、電源が使用できる場合や電源が復旧した場合、遠隔操作できるように、電動開閉弁５７と電動ポンプ５８とを有するものであってもよく、両者を併設してもよい。

【0045】

原子炉１５は、原子炉容器２４の下部が破損すると、炉心２５が溶融した炉心溶融物２５Ａが流出する。原子炉容器２４の下部から流出した炉心溶融物２５Ａは、原子炉容器２４の下方に設けられた炉心溶融物受部材３１Ａの内部に落下する。

【0046】

原子炉容器２４の下部から流出した炉心溶融物２５Ａが炉心溶融物受部材３１Ａの内部に落下すると、炉心溶融物受部材３１Ａが炉心溶融物２５Ａを受け止めることとなり、支持部材３３は、重量（荷重）が作用して変形（破損）し、炉心溶融物受部材３１Ａが下降する。すると、炉心溶融物受部材３１Ａは、下降位置に移動し、冷却水流入孔４１，４３がキャビティ１９に貯留された冷却水の水面より下方に位置するため、冷却水流入孔４１，４３から冷却水が流入する。

【0047】

炉心溶融物受部材３１の内部に落下した炉心溶融物２５Ａは、各冷却水流入孔４１，４３から流入した冷却水により冷却される。すなわち、炉心溶融物受部材３１Ａの炉心溶融物２５Ａは、各冷却水流入孔４１，４３から流入した冷却水が接触し、炉心溶融物受部材３１Ａの内部に冷却水が貯留されることでゆっくりと冷却される。そのため、水蒸気爆発が発生しにくい。

【0048】

なお、炉心溶融物受部材３１の内部に犠牲材コンクリート５２が設けられていることで、炉心溶融物受部材３１に落下した炉心溶融物２５Ａは、犠牲材コンクリート５２に接触し、溶融混合することで融点が低下して低粘性化する。

【0049】

また、炉心溶融物２５Ａは、数１０００℃であることから、炉心溶融物受部材３１の炉心溶融物２５Ａを冷却した冷却水は、気化してキャビティ１９の冷却水が減少する。このとき、作業者または検出器がキャビティ１９における冷却水の減少を検出し、冷却水補充機構５３を作動させることで、キャビティ１９に冷却水を補充する。

【0050】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る炉心溶融物の冷却装置は、原子炉格納容器１１の基礎部１２に設置された構造物１４により原子炉１５が支持され、原子炉容器２４の下部から落下する炉心溶融物２５Ａを冷却する炉心溶融物の冷却装置３０において、原子炉容器２４の下方に設けられて冷却水を貯留するキャビティ（貯水槽）１９と、キャビティ１９の内部に配置されて側部３１ａに冷却水流入部としての冷却水流入孔４１，４３または冷却水流入切欠４２が設けられる炉心溶融物受部材３１，３１Ａと、炉心溶融物受部材３１，３１Ａを支持すると共に炉心溶融物２５Ａの有無に応じて上昇位置と下降位置とに移動自在に支持する支持部材３２，３３とを備える。

【0051】

第１の態様に係る炉心溶融物の冷却装置によれば、原子炉容器２４の下部が破損し、炉心２５が溶融した炉心溶融物２５Ａが落下すると、炉心溶融物２５Ａは、キャビティ１９の内部に配置された炉心溶融物受部材３１，３１Ａに落下する。炉心溶融物受部材３１，３１Ａに炉心溶融物２５Ａが落下すると、支持部材３２，３３が変形して炉心溶融物受部材３１、３１Ａが下降する。すると、炉心溶融物受部材３１，３１Ａは、冷却水流入孔４１，４３または冷却水流入切欠４２から冷却水が流入し、炉心溶融物２５Ａが冷却される。その結果、原子力設備１０における電源が喪失した場合であっても、原子炉容器２４から流出した炉心溶融物２５Ａを早期に冷却することができる。

【0052】

また、炉心溶融物の冷却装置によれば、炉心溶融物受部材３１，３１Ａに落下した炉心溶融物２５Ａに対して冷却水流入孔４１，４３または冷却水流入切欠４２から冷却水が流入して冷却することで、炉心溶融物２５Ａと大量の冷却水との接触による水蒸気爆発の発生を抑制することができる。さらに、キャビティ１９に支持部材３２，３３により炉心溶融物受部材３１，３１Ａを支持させるだけであり、構造の複雑化を抑制して製造コストの増加を抑制することができる。

【0053】

第２の態様に係る炉心溶融物の冷却装置は、第１の態様に係る炉心溶融物の冷却装置であって、さらに、支持部材３２，３３は、炉心溶融物受部材３１，３１Ａが炉心溶融物２５Ａを受け止めていないとき、炉心溶融物受部材３１，３１Ａを冷却水流入孔４１，４３または冷却水流入切欠４２から冷却水が流入しない上昇位置に支持し、炉心溶融物受部材３１，３１Ａが炉心溶融物２５Ａを受け止めたとき、炉心溶融物受部材３１，３１Ａを冷却水流入孔４１，４３または冷却水流入切欠４２から冷却水が流入する下降位置に支持する。これにより、炉心溶融物受部材３１，３１Ａを上昇位置と下降位置との間で移動することで、容易に冷却水の流入と停止を切り替えることができる。

【0054】

第３の態様に係る炉心溶融物の冷却装置は、第２の態様に係る炉心溶融物の冷却装置であって、さらに、支持部材３２，３３は、炉心溶融物受部材３１，３１Ａの下方に配置され、炉心溶融物受部材３１，３１Ａが炉心溶融物２５Ａを受け止めることで変形するクラッシャブルビームを有する。これにより、構造の簡素化を図ることができる。

【0055】

第４の態様に係る炉心溶融物の冷却装置は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つに係る炉心溶融物の冷却装置であって、さらに、キャビティ１９に対して炉心溶融物受部材３１，３１Ａを鉛直方向に沿って移動自在に支持するガイド機構５１が設けられる。これにより、キャビティ１９に対して炉心溶融物受部材３１，３１Ａの傾きや転倒を抑制することができ、炉心溶融物受部材３１，３１Ａにより炉心溶融物２５Ａを適切に保持することができる。

【0056】

第５の態様に係る炉心溶融物の冷却装置は、第１の態様から第４の態様のいずれか一つに係る炉心溶融物の冷却装置であって、さらに、炉心溶融物受部材３１，３１Ａの内部に犠牲材コンクリート（犠牲材）５２が配置される。これにより、炉心溶融物受部材３１，３１Ａに落下した炉心溶融物２５Ａは、犠牲材コンクリート５２に受け止められて溶融混合することで、融点を低下して低粘性化することとなり、早期に冷却することができる。

【0057】

第６の態様に係る炉心溶融物の冷却装置は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つに係る炉心溶融物の冷却装置であって、さらに、冷却水流入部は、炉心溶融物受部材３１，３１Ａの側部３１ａに設けられる冷却水流入孔４１，４３または冷却水流入切欠４２を有する。これにより、構造の簡素化を図ることができる。

【0058】

第７の態様に係る炉心溶融物の冷却装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか一つに係る炉心溶融物の冷却装置であって、さらに、キャビティ１９に冷却水を補充する冷却水補充機構５３が設けられる。これにより、キャビティ１９に常時冷却水を確保することができ、炉心溶融物２５Ａを所定期間にわたって適切に冷却することができる。

【0059】

第８の態様に係る原子力設備は、原子炉格納容器１１と、原子炉格納容器１１の内部に配置される原子炉１５と、第１の態様から第７の態様のいずれか一つに係る炉心溶融物の冷却装置３０，３０Ａとを備える。これにより、炉心溶融物の冷却装置３０，３０Ａは、原子力設備１０における電源が喪失した場合であっても、原子炉容器２４から流出した炉心溶融物２５Ａを早期に冷却することができ、安全性の向上を図ることができる。

【符号の説明】

【0060】

１０ 原子力設備
１１ 原子炉格納容器
１２ 基礎部
１３ 格納容器本体
１４ 構造物
１５ 原子炉
１６ 空間部
１７ 蒸気発生器
１８ 冷却水配管
１９ キャビティ（貯水槽）
２０ 冷却水ピット
２１ 冷却水噴射装置
２２ 冷却水経路
２３ 冷却水ポンプ
２４ 原子炉容器
２５ 炉心
２５Ａ 炉心溶融物
３０，３０Ａ 炉心溶融物の冷却装置
３１，３１Ａ 炉心溶融物受部材
３２，３３ 支持部材
４１，４３ 冷却水流入孔（冷却水流入部）
４２ 冷却水流入切欠（冷却水流入部）
５１ ガイド機構
５２ 犠牲材コンクリート（犠牲材）
５３ 冷却水補充機構
５４ 補充タンク
５５ 補充経路
５６ 開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】