JP6197374B2 - 原子炉格納容器 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉格納容器に関するものである。

例えば特許文献１に示すような原子炉格納容器には、原子力発電所の建設時やメンテナンス時に、原子炉格納容器の内部に出入りするための貫通部が設けられている。例えば、原子炉格納容器に機器を出し入れするためのハッチや、原子炉格納容器に作業員が出入りするためのエアロック等が上述の貫通部にあたる。

このような貫通部は、一般的に、原子炉格納容器の本体部を貫通する胴部と、胴部を開閉するための扉とを備えている。また、原子炉格納容器の内部の放射性物質が原子炉格納容器の外部に漏出しないよう、胴部と閉鎖状態の扉との間は、ガスケット介装することによりシールされている。

特開昭５３−１３１３８７号公報

今後、原子力発電所の過酷事故時の対策として、原子炉格納容器の気密性に対する信頼性を向上させることが要求される可能性が高い。例えば、過酷事故によって原子炉格納容器の内部が極めて高温となった場合であっても、貫通部から原子炉格納容器の内部の放射性物質が極力漏出しないことが望ましい。しかしながら、従来の構造では、原子炉格納容器の内部が高温となったときに、ガスケットが劣化し、放射性物質の大量漏出に至る可能性が否定できない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ガスケットによるシール部で貫通部が密閉された原子炉格納容器において、過酷事故時であっても原子炉格納容器内部の放射性物質の漏出を低減することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、原子炉圧力容器を囲う本体部と、当該本体部に対して出入りするための貫通部とを備え、上記貫通部が、上記本体部を貫通する胴部と、上記胴部を開閉する扉と、上記扉が閉鎖されたときに上記胴部と上記扉との間に介装されるシール部とを有する原子炉格納容器であって、上記貫通部の胴部に設置され、上記シール部よりも上記本体部の内側寄りに配置される遮蔽部材を備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記遮蔽部材が、上記胴部の上記本体部内側の開口を覆うカバー部を備え、上記カバー部が、断熱材からなる断熱層と鋼材からなる遮蔽層とを有するという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記カバー部が、中央が開口された外周部と、上記外周部の開口を塞ぐ中央部とに分割可能とされているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記遮蔽部材が、上記外周部と上記本体部との隙間に充填されると共に断熱材からなる充填部を備えるという構成を採用する。

本発明によれば、過酷事故によって原子炉格納容器の内部が高温となった場合であっても、遮蔽部材によって当該熱がシール部に伝達することを抑制することができ、シール部が高温になることを防止することができる。したがって、シール部の劣化を抑制することができ、ガスケットによるシール部で貫通部が密閉された原子炉格納容器において、過酷事故時であっても原子炉格納容器内部の気体の漏出が生じないようにすることができる。

本発明の一実施形態における原子炉格納容器の概略構成を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態における原子炉格納容器が備える外開き型のハッチを含む概略構成図であり、（ａ）が縦断面図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）が本発明の一実施形態における原子炉格納容器が備える外開き型のハッチの変形例を示す模式図であり、（ｂ）が本発明の一実施形態における原子炉格納容器が備える外開き型のハッチの概略構成を含む断面図である。 本発明の一実施形態における原子炉格納容器が備えるエアロックを含む概略構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態における原子炉格納容器の変形例が備える外開き型のハッチを含む概略構成図であり、（ａ）が縦断面図であり、（ｂ）が正面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る原子炉格納容器の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態の原子炉格納容器１の概略構成を模式的に示した断面図である。この図に示すように、原子炉格納容器１は、本体部２と、複数の貫通部３と、遮蔽部材４とを備えている。

本体部２は、図１に示すように、原子炉圧力容器１０を囲う鋼製の容器である。なお、図１に示していないが、本体部２の内部には、原子炉圧力容器１０の他にも配管や計測機器等の部品や装置が収容されている。

貫通部３は、本体部２に対して複数設置されており、原子力発電所の建設時やメンテナンス時に、本体部２の内部に出入りするためのものである。この貫通部３を介して、配管等の部品や機器あるいは作業者が本体部２に対して出入りする。このような貫通部３は、様々な種類があるが、いずれも胴体部と、扉と、ガスケットとを有している。本実施形態の原子炉格納容器１においては、貫通部３（主要な構造例として外開き型のハッチ３ａ、内開き型のハッチ３ｂ及びエアロック３ｃを挙げる）を備えている。以下に、これらの貫通部３及び遮蔽部材４について、図２〜図５を参照してより詳細に説明する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、外開き型のハッチ３ａを含む概略構成図である。なお、図２（ａ）が縦断面図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図である。外開き型のハッチ３ａは、原子力発電所の建設時やメンテナンス時に、本体部２の内部に、必要な機器等を出し入れするための貫通部３である。この外開き型のハッチ３ａは、胴部３ａ１と、扉３ａ２と、ガスケット３ａ３（シール部）とを備えている。

胴部３ａ１は、本体部２を貫通して設けられる円筒状の部材であり、外周面が本体部２に対して溶接されている。この胴部３ａ１の内部を介して上記機器等が出し入れされる。扉３ａ２は、胴部３ａ１を開閉するためのものであり、外開き型のハッチ３ａにおいては、胴部３ａ１の本体部２の外側に位置する開口側に設置されている。この扉３ａ２は、不図示の支持機構によって支持され、胴部３ａ１に対して開閉可能とされている。ガスケット３ａ３は、扉３ａ２が胴部３ａ１を閉鎖するときに、胴部３ａ１と扉３ａ２との間に介装されるように、胴部３ａ１の端部に固定されている。このガスケット３ａ３は、例えば樹脂によって形成された環状部材であり、胴部３ａ１の開口端の全周に亘って設けられている。このようなガスケット３ａ３によって、外開き型のハッチ３ａが密閉され、原子力発電所の平時において本体部２内の気体が本体部２の外側に漏出することが防止される。

本実施形態の原子炉格納容器１においては、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、このような外開き型のハッチ３ａに対して、遮蔽部材４として、第１遮蔽部材４ａが取り付けられている。第１遮蔽部材４ａは、胴部３ａ１よりも大径である円盤状の遮蔽層４ａ１と、遮蔽層４ａ１と同径である円盤状の断熱層４ａ２とが積層された構成を有している。

遮蔽層４ａ１は、鋼材からなり、過酷事故等によって本体部２内に発生した高温の蒸気が外開き型のハッチ３ａの内部に入り込むことを防止する。この遮蔽層４ａ１の縁部には、胴部３ａ１に第１遮蔽部材４ａを取り付けるための係止部４ａ３が設けられており、この係止部４ａ３が胴部３ａ１に係止されることによって第１遮蔽部材４ａが固定される。断熱層４ａ２は、グラスウール等の断熱材からなり、遮蔽層４ａ１に固定されている。この断熱層４ａ２は、過酷事故等によって本体部２内が高温となったときに、熱が外開き型のハッチ３ａ内に入り込むことを防止する。

この第１遮蔽部材４ａは、胴部３ａ１の本体部２内側の開口を覆うものであり、本発明のカバー部からなる。このような第１遮蔽部材４ａは、胴部３ａ１に設置され、ガスケット３ａ３よりも本体部２の内側寄りに配置されている。

このような第１遮蔽部材４ａを有する原子炉格納容器１によれば、過酷事故によって原子炉格納容器１の内部が高温となった場合であっても、第１遮蔽部材４ａによって熱がガスケット３ａ３に伝達することを抑制することができ、ガスケット３ａ３が高温になることを防止することができる。したがって、ガスケット３ａ３の劣化を抑制することができ、過酷事故時であっても原子炉格納容器１内部の放射性物質の漏出が生じないようにすることができる。

また、第１遮蔽部材４ａを有する原子炉格納容器１によれば、遮蔽層４ａ１と断熱層４ａ２とが積層された構成を有する。このため、外開き型のハッチ３ａ内に蒸気及び熱が入り込むことを防止することができる。

なお、外開き型のハッチ３ａに対する第１遮蔽部材４ａの取り付けは、本体部２の内部から行われることを基本とする。このため、全ての外開き型のハッチ３ａに対して上述の第１遮蔽部材４ａが設けられると、最後の外開き型のハッチ３ａに対して内側から第１遮蔽部材４ａを取り付けることができなくなる。このため、図３（ａ）に示すように、いずれか１つの外開き型のハッチ３ａには、ヒンジ４ａ４を介して外開き型のハッチ３ａに取り付けられ、不図示の取手等によって胴部３ａ１の内部から開閉可能とされた第１遮蔽部材４ａＡを設けるようにすることが望ましい。

図３（ｂ）は、内開き型のハッチ３ｂの概略構成を示す断面図である。内開き型のハッチ３ｂは、原子力発電所の建設時やメンテナンス時に、本体部２の内部に、必要な機器等を出し入れするための貫通部３である。この内開き型のハッチ３ｂは、胴部３ｂ１と、扉３ｂ２と、ガスケット３ｂ３（シール部）とを備えている。

胴部３ｂ１は、本体部２を貫通して設けられる円筒状の部材であり、外周面が本体部２に対して溶接されている。この胴部３ｂ１の内部を介して上記機器等が出し入れされる。扉３ｂ２は、胴部３ｂ１を開閉するためのものであり、内開き型のハッチ３ｂにおいては、胴部３ｂ１の本体部２の内側に位置する開口側に設置されている。この扉３ｂ２は、不図示の支持機構によって支持され、胴部３ｂ１に対して開閉可能とされている。ガスケット３ｂ３は、扉３ｂ２が胴部３ｂ１を閉鎖するときに、胴部３ｂ１と扉３ｂ２との間に介装されるように、胴部３ｂ１の端部に固定されている。このガスケット３ｂ３は、例えば樹脂によって形成された環状部材であり、胴部３ｂ１の開口端の全周に亘って設けられている。このようなガスケット３ｂ３によって、内開き型のハッチ３ｂが密閉され、原子力発電所の平時において本体部２内の気体が本体部２の外側に漏出することが防止される。

本実施形態の原子炉格納容器１においては、図３（ｂ）に示すように、このような内開き型のハッチ３ｂに対して、遮蔽部材４として、第２遮蔽部材４ｂが取り付けられている。第２遮蔽部材４ｂは、グラスウール等の断熱材から形成されており、扉３ｂ２を含んで内開き型のハッチ３ｂの本体部２の内側に突出した領域を覆っている。このような第２遮蔽部材４ｂは、過酷事故等によって本体部２内が高温となったときに、熱がガスケット３ｂ３に伝達することを防止する。このような第２遮蔽部材４ｂは、胴部３ｂ１に設置され、ガスケット３ｂ３よりも本体部２の内側寄りに配置されている。なお、第２遮蔽部材４ｂは、扉３ｂ２の開閉の障害とならないよう、一部が着脱可能とされていても良い。

このような第２遮蔽部材４ｂを有する原子炉格納容器１によれば、過酷事故によって原子炉格納容器１の内部が高温となった場合であっても、第２遮蔽部材４ｂによって熱がガスケット３ｂ３に伝達することを抑制することができ、ガスケット３ｂ３が高温になることを防止することができる。したがって、ガスケット３ｂ３の劣化を抑制することができ、過酷事故時であっても原子炉格納容器１内部の気体の漏出が生じないようにすることができる。

図４は、エアロック３ｃの概略構成を示す断面図である。エアロック３ｃは、原子力発電所の建設時やメンテナンス時に、本体部２の内部に、作業員が出入りするための貫通部３である。このエアロック３ｃは、胴部３ｃ１と、第１扉３ｃ２と、第１ガスケット３ｃ３（シール部）と、第２扉３ｃ４と、第２ガスケット３ｃ５とを備えている。

胴部３ｃ１は、本体部２を貫通して設けられる円筒状の部材であり、外周面が本体部２に対して溶接されている。この胴部３ｃ１の内部を介して作業員が出入りする。第１扉３ｃ２は、胴部３ｃ１を開閉するためのものであり、エアロック３ｃにおいては、胴部３ｃ１の本体部２の外側に位置する開口側に設置されている。この第１扉３ｃ２は、不図示の支持機構によって支持され、胴部３ｃ１に対して開閉可能に取り付けられている。第１ガスケット３ｃ３は、第１扉３ｃ２が胴部３ｃ１を閉鎖するときに、扉の受け座（胴部３ｃ１の一部）と第１扉３ｃ２との間に介装されるように、扉の受け座に設置されている。この第１ガスケット３ｃ３は、例えば樹脂によって形成された部材であり、扉の受け座の全周に亘って設けられている。

第２扉３ｃ４は、胴部３ｃ１を開閉するためのものであり、エアロック３ｃにおいては、胴部３ｃ１の本体部２の内側に位置する開口側に設置されている。この第２扉３ｃ４は、不図示の支持機構によって支持され、胴部３ｃ１に対して開閉可能に取り付けられている。第２ガスケット３ｃ５は、第２扉３ｃ４が胴部３ｃ１を閉鎖するときに、扉の受け座（胴部３ｃ１の一部）と第２扉３ｃ４との間に介装されるように、扉の受け座に設置されている。この第２ガスケット３ｃ５は、例えば樹脂によって形成された部材であり、扉の受け座の全周に亘って設けられている。

このような第１ガスケット３ｃ３及び第２ガスケット３ｃ５によって、エアロック３ｃが密閉され、原子力発電所の平時において本体部２内の気体が本体部２の外側に漏出することが防止される。

本実施形態の原子炉格納容器１においては、図４に示すように、このようなエアロック３ｃに対して、遮蔽部材４として、第３遮蔽部材４ｃが取り付けられている。第３遮蔽部材４ｃは、グラスウール等の断熱材から形成されており、第１扉３ｃ２と第２扉３ｃ４との間に配置されている。このような第３遮蔽部材４ｃは、過酷事故等によって本体部２内が高温となったときに、熱が第１ガスケット３ｃ３に伝達することを防止する。このような第３遮蔽部材４ｃは、胴部３ｃ１に固定され、第１ガスケット３ｃ３よりも本体部２の内側寄りに配置されている。なお、第３遮蔽部材４ｃは、第２扉３ｃ４の開閉の障害とならないよう、一部が着脱可能とされていても良い。

このような第３遮蔽部材４ｃを有する原子炉格納容器１によれば、過酷事故によって原子炉格納容器１の内部が高温となった場合であっても、第３遮蔽部材４ｃによって熱が第１ガスケット３ｃ３に伝達することを抑制することができ、第１ガスケット３ｃ３が高温になることを防止することができる。したがって、第１ガスケット３ｃ３の劣化を抑制することができ、過酷事故時であっても原子炉格納容器１内部の気体の漏出が生じないようにすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、遮蔽部材４として、図５に示すような分割可能な第４遮蔽部材４ｄを用いることも可能である。なお、図５において、（ａ）が第４遮蔽部材４ｄを含む縦断面図であり、（ｂ）が正面図である。これらの図に示すように、第４遮蔽部材４ｄでは、胴部３ａ１よりも大径である円盤状かつ中央が開口された遮蔽層４ｄ１と、遮蔽層４ｄ１と同径である円盤状かつ中央が開口された断熱層４ｄ２と、遮蔽層４ｄ１及び断熱層４ｄ２の中央部を塞ぐ蓋部４ｄ３（中央部）とからなるカバー部４ｄ４を備えている。

遮蔽層４ｄ１は、鋼材からなり、過酷事故等によって本体部２内に発生した高温の蒸気が外開き型のハッチ３ａの内部に入り込むことを防止する。この遮蔽層４ｄ１は、周方向に複数に分割されており、不図示の取り付けピンによって胴部３ａ１に固定されている。断熱層４ｄ２は、グラスウール等の断熱材からなり、不図示の取り付けピンによって胴部３ａ１に固定されている。この断熱層４ｄ２は、過酷事故等によって本体部２内が高温となったときに、熱が外開き型のハッチ３ａ内に入り込むことを防止する。これらの遮蔽層４ｄ１及び断熱層４ｄ２は、カバー部４ｄ４の外周部を形成している。蓋部４ｄ３は、断熱材によって形成されており、カバー部４ｄ４の外周部（遮蔽層４ｄ１及び断熱層４ｄ２）に設けられた開口を覆う。このような蓋部４ｄ３は、不図示の取り付けピンによって、外周部（遮蔽層４ｄ１及び断熱層４ｄ２）に対して固定されている。

また、第４遮蔽部材４ｄは、外周部（遮蔽層４ｄ１及び断熱層４ｄ２）と本体部２との隙間に充填されると共に断熱材からなる充填部４ｄ５を備えている。このような充填部４ｄ５によって、外周部（遮蔽層４ｄ１及び断熱層４ｄ２）が本体部２に対して固定されている。

このような構成を有していれば、カバー部４ｄ４が外周部（遮蔽層４ｄ１及び断熱層４ｄ２）と中央部（蓋部４ｄ３）とに分割されていることから、第４遮蔽部材４ｄの取り付けが容易となる。また、蓋部４ｄ３を軽く形成することができるため、例えば蓋部４ｄ３を吊り下げ支持しておくことにより、胴部３ａ１の内側から閉じることが可能となる。よって、上述のようなヒンジ４ａ４を設置する必要がなくなる。

さらに、本構成では、充填部４ｄ５を備えていることから、カバー部４ｄ４と本体部２との隙間から熱が入り込むことを防止することが可能となる。

なお、上述の貫通部３の構造については一例であり、様々な貫通部を備える原子炉格納容器に対して本発明を適用することができる。

１……原子炉格納容器、２……本体部、３……貫通部、３ａ……外開き型のハッチ、３ａ１……胴部、３ａ２……扉、３ａ３……ガスケット、３ｂ……内開き型のハッチ、３ｂ１……胴部、３ｂ２……扉、３ｂ３……ガスケット、３ｃ……エアロック、３ｃ１……胴部、３ｃ２……第１扉、３ｃ３……第１ガスケット、３ｃ４……第２扉、３ｃ５……第２ガスケット、４……遮蔽部材、４ａ……第１遮蔽部材、４ａ１……遮蔽層、４ａ２……断熱層、４ａ３……係止部、４ａ４……ヒンジ、４ａＡ……第１遮蔽部材、４ｂ……第２遮蔽部材、４ｃ……第３遮蔽部材、４ｄ……第４遮蔽部材、４ｄ１……遮蔽層、４ｄ２……断熱層、４ｄ３……蓋部、４ｄ４……カバー部、４ｄ５……充填部、１０……原子炉圧力容器

Claims (2)

1. 原子炉圧力容器を囲う本体部と、当該本体部に対して出入りするための貫通部とを備え、前記貫通部が、前記本体部を貫通する胴部と、前記胴部を開閉する扉と、前記扉が閉鎖されたときに前記胴部と前記扉との間に介装されるシール部とを有する原子炉格納容器であって、
   前記貫通部の胴部に設置され、前記シール部よりも前記本体部の内側寄りに配置される遮蔽部材を備え、
   前記遮蔽部材は、
   前記胴部の前記本体部内側の開口を覆うカバー部と、
   前記カバー部の外周部と前記本体部との隙間に充填されると共に断熱材からなる充填部とを備え、
   前記カバー部は、中央が開口された前記外周部と、前記外周部の開口を塞ぐ中央部とに分割可能とされ、
   前記外周部は、周方向に複数に分割されている
   ことを特徴とする原子炉格納容器。
2. 前記カバー部は、断熱材からなる断熱層と鋼材からなる遮蔽層とを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器。

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