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公開番号2025155428
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024059256
出願日2024-04-01
発明の名称原子力プラント
出願人個人
代理人
主分類G21C 13/00 20060101AFI20251006BHJP(核物理;核工学)
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プロセス配管がドライウェル貫通部と外部ウェル貫通部の間で破断しても外部ウェル内の圧力が外部ウェルの設計圧力を超えて上昇することがない原子力プラントを提供する。
【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のドライウェル貫通部15と外部ウェル貫通部24の間を通過するプロセス配管を外部ウェル防護手段27で取り囲み外部ウェル32から隔離することを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炉心と、
前記炉心を収納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内で前記原子炉圧力容器をＲＰＶスカートとRPVサポ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ペデスタルと、
前記ドライウェルの前記RPVスカートよりも上の空間である上部ドライウェルと、
前記上部ドライウェルの外壁を構成するドライウェル壁と、
前記ウェットウェルの外壁を構成するウェットウェル壁と、
前記ドライウェル壁と前記ウェットウェル壁とからなる原子炉格納容器の外壁と、
前記原子炉格納容器の外部に設けられ前記原子炉格納容器の外壁を介して隣接し前記原子炉格納容器の外壁の周囲を取り囲み前記原子炉格納容器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である外部ウェル壁と、
前記原子炉格納容器の外壁の上端と前記外部ウェル壁の上端を気密に接続する前記外部ウェルのトップスラブと、
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、
前記原子炉圧力容器に接続され前記ドライウェル壁と前記外部ウェル壁を貫通し前記二重殻原子炉格納容器の外部に至るプロセス配管と、
前記ドライウェル壁を貫通し前記プロセス配管のための通路を前記ドライウェル壁内に形成するドライウェル壁防護スリーブと、
前記ドライウェル壁防護スリーブと前記ドライウェル防護スリーブの内部を通過する前記プロセス配管の部分とからなるドライウェル貫通部と、
前記外部ウェル壁を貫通し前記プロセス配管のための通路を前記外部ウェル壁内に形成する外部ウェル壁防護スリーブと、
前記外部ウェル壁防護スリーブと前記外部ウェル壁防護スリーブの内部を通過する前記プロセス配管の部分とからなる外部ウェル貫通部と、
前記ドライウェル貫通部と前記外部ウェル貫通部の間に設けられ前記ドライウェル貫通部と前記外部ウェル貫通部の間を通過する前記プロセス配管の部分を取り囲み前記外部ウェルから隔離する外部ウェル防護手段と、を有し、
前記プロセス配管が破断した場合に破断流が前記外部ウェル内に流入しないことを特徴とする原子力プラント。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記外部ウェル防護手段は外部ウェル防護配管であり、該外部ウェル防護配管は前記ドライウェル壁防護スリーブと前記外部ウェル壁防護スリーブに溶接されてい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】
前記ドライウェル壁防護スリーブの前記上部ドライウェル側の端に開閉可能な蓋をさらに設けたことを特徴とする請求項１および２に記載の原子力プラント。
【請求項４】
前記ドライウェル壁防護スリーブと前記外部ウェル防護手段と前記外部ウェル防護スリーブは一体化されたプロセス配管貫通部防護スリーブを構成してい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５】
前記プロセス配管貫通部防護スリーブにベローズをさらに設けたことを特徴とする請求項４に記載の原子力プラント。
【請求項６】
前記プロセス配管貫通部防護スリーブの前記上部ドライウェル側の端に開閉可能な蓋をさらに設けたことを特徴とする請求項４および５に記載の原子力プラント。
【請求項７】
前記ドライウェル壁の外側で前記プロセス配管から外周部に伸び前記ドライウェル壁防護スリーブと溶接されるドライウェル貫通部端板をさらに設け、前記外部ウェル防護手段は前記ドライウェル壁端板と前記外部ウェル壁防護スリーブに溶接されてい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８】
前記外部ウェル壁防護スリーブの前記外部ウェル側の端に接続し前記プロセス配管に溶接されるドライウェル貫通部端板をさらに設け、前記外部ウェル防護手段は前記ドライウェル壁防護スリーブと前記ドライウェル貫通部端板に溶接された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９】
前記ドライウェル壁防護スリーブの外周にさらにドライウェル壁2次スリーブとベローズを設けたことを特徴とする請求項１、２、３、７、８に記載の原子力プラント。
【請求項１０】
前記外部ウェル壁防護スリーブの外周にさらに外部ウェル壁2次スリーブとベローズを設けたことを特徴とする請求項１、２、３、７、８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。
続きを表示（約 3,300 文字）【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１１から図１７によりその概要を説明する。
【０００３】
（図１１：従来の第１の原子力プラントの説明）
図１１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１１において、炉心１は原子炉圧力容器（RPV）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１２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。
【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の外壁は円筒壁でありドライウェル壁４ａと呼ぶ。ウェットウェル５の外壁も円筒壁でありウェットウェル壁５ａと呼ぶ。ドライウェル壁４ａとウェットウェル壁５ａ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１２を参照）。円筒壁３ａの内径は約２９mである。ただし、円筒壁３ａの内径は２９mに限定されない。円筒壁３ａの厚さは約２mである。ただし、円筒壁３ａの厚さは２ｍに限定されない。ドライウェル４の天井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４ｂ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４ｄと呼んでいる。
【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は冷却材喪失事故の略称である。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９では２本のみを表示している（図１２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。ドライウェル４内で配管破断が発生してLOCAが起きた場合は破断流から発生した蒸気がLOCAベント管８により圧力抑制プール６内に導かれて凝縮することによって原子炉圧力容器３の圧力を抑制できるようになっている。原子炉格納容器３の設計圧力は約３．１６kg/cm2（ゲージ圧力）である。ただし、原子炉格納容器３の設計圧力は３．１６kg/cm2（ゲージ圧力）に限定されない。
【０００９】
図１１に示すように上部ドライウェル４ｃ内には原子炉圧力容器２に接続されたプロセス配管１４が設けられている。プロセス配管１４の材質は圧力容器用炭素鋼で鍛造品である。プロセス配管１４はドライウェル貫通部１５を通り原子炉格納容器３の外部に伸びている。プロセス配管１４は原子力プラントの通常の運転と停止に使用される。プロセス配管１４の代表的な例としては、主蒸気配管と給水配管がある。主蒸気配管と給水配管は原子炉建屋（図示せず）の外部のタービン建屋（図示せず）まで伸びている。また、その他の例としては、残留熱除去系の停止時冷却モードの吸込み配管と炉水浄化系の吸込み配管があるが、これらには限定されない。プロセス配管１４は実際には破断することはないが、規制上の要求としてプロセス配管１４が破断することを想定しても原子力プラントの安全性が維持できるように設計することが求められている。そのため、プロセス配管１４には原則としてドライウェル貫通部１５に近接してドライウェル４の内側に内側隔離弁１６と外側に外側隔離弁１７が設けられている。内側隔離弁１６と外側隔離弁１７は通常時は開で事故時には自動的に閉鎖する。原子炉圧力容器２内あるいはドライウェル4内で放射性物質の放出を伴う事故が発生した場合は、内側隔離弁１６と外側隔離弁１７は自動的に閉鎖して原子炉圧力容器２内およびドライウェル4内の放射性物質がプロセス配管１４の内部を通ってドライウェル４の外部に漏洩することを防止する。また、ドライウェル４の外部でプロセス配管１４が破断することを想定した場合には内側隔離弁１６と外側隔離弁１７は自動的に閉鎖して原子炉圧力容器２内の炉水と放射性物質がドライウェル４の外部に流出することを防止する。
【００１０】
図１３および図１４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３である鉄筋コンクリート製原子炉格納容器（RCCV）１２のドライウェル貫通部１５の構成についてその概要を説明する。
（図１３：ドライウェル貫通部の詳細図の説明）
図１３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のドライウェル貫通部１５の構成の例を示す断面図である。図１３において、ドライウェル壁４ａを貫通するドライウェル壁防護スリーブ１８が設けられている。ドライウェル壁防護スリーブ１８は円筒状の配管である。ドライウェル壁防護スリーブ１８は鋼製である。ドライウェル壁防護スリーブ１８はプロセス配管１４がドライウェル壁４ａを貫通して通過するための通路を形成している（スリーブ機能）。また、ドライウェル壁防護スリーブ１８はプロセス配管１４がドライウェル壁防護スリーブ１８の内部で破断した際に発生する可能性のある配管の衝突やジェットに耐えられる強度を有している。これよってドライウェル壁４ａが損傷しないように防護する機能を有している（防護機能）。ドライウェル壁防護スリーブ１８は一般には単にスリーブと呼ばれることが多いが以下では明確化のためドライウェル壁防護スリーブ１８と呼ぶ。ドライウェル壁防護スリーブ１８のドライウェル壁４ａの外側の端はドライウェル壁貫通部端板１９ａによって気密に閉鎖されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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