JP2012198206A - 原子力発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の課題は、異常時における原子力発電設備の安全性を高めることである。
【解決手段】
原子力発電設備であって、炉心を収容する内部の安全容器を有し、その際、安全容器に、安全容器を異常時に冷却するための外部の冷却装置が付設されており、およびその際、冷却装置が、貯水槽として又は貯水槽の形式に形成された冷却媒体リザーバを有し、異常時に安全容器が、この冷却媒体リザーバ内で、特に流体の冷却媒体と接触状態にされる、または、または接触状態にされることができる原子力発電設備において、発明に従い、すくなくとも安全容器（２）が貯水槽（４）内に配置されており、および異常時に貯水槽（４）を満たす手段が設けられていることにより、課題は解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の原子力発電設備に関する。

相当する原子力発電設備は一般的に公知である。これらは、内部の安全容器（原子炉圧力容器）を有しており、この安全容器内に、炉心を収容している。公知の原子力発電設備を運転する際には、管理された核分裂によって熱が発生し、この熱が電気へと変換される。

運転安全性を維持するために、常に炉心の十分な冷却に配慮することが重要である。このため、循環ポンプが設けられている。この循環ポンプは、電機的に動かされ、その電源供給は、多重に冗長的に形成されている。原子力発電設備の冷却が機能しなくなると、例えば循環ポンプの損傷の際や、電源供給の故障の際に炉心が過度に加熱される。この際、安全容器又は原子炉圧力容器の内部に収容された冷却水が、場合によっては蒸発するので、安全容器内の圧力は上昇する。安全容器の損傷を回避するために、そのような場合には、上記を大気中へと排出することが必要である。これによって放射能が大気中へと放出される。炉心がさらに熱くなると、部分的または完全な炉心溶融が引き起こされうる。この際、燃料要素が溶融する。炉心溶融の際に放射性物質が土壌へと侵入するのを防ぐために、安全容器に、いわゆる「コアキャッチャー」を付設することが公知である。

炉心溶融は、特に、安全容器が損傷され、これによって放射性物質が大気中へと放出されるにいたるというリスクをもたらす。特に、爆発の際に大量の放射性物質が、大気中へと放出されるというリスクが存在する。すでに起こった異常事態が、これは、人間に対しておよび自然に対して、予測できないリスクと結び付けられるということを示している。

当該形式の原子力発電設備は、例えば、特許文献１、２および３から公知である。特許文献１からは、例えば、異常時に安全容器を外部から冷却することが公知である。燃料要素の冷却のために安全容器の内部に調達されている内部の冷却装置に対して追加的に、外部の冷却装置が設けられ、これによって異常時に安全容器が外側から冷却されることが可能である。その際、冷却装置が、貯水槽としてまたは貯水槽の形式で形成された冷却媒体リザーバを備えており、この冷却媒体リザーバ内で、異常時の安全容器が、特に流体の冷却媒体と接触される、または接触されることができる、ということが意図されている。

外部の冷却装置は、位置固定的または設置固定的に設置された冷却装置であり、その形状は、さらなる限界の内側の各要求に対応して選択可能である。

米国特許出願公開第 2010/0260302 A1号明細書 独国特許出願公開第 4032046 A1号明細書 独国特許出願公開第 3615568 A1号明細書

本発明の課題は、異常時における原子力発電設備の安全性を高めることである。

この課題は、請求項１に記載の発明により解決される。

本発明の基本思想は、安全容器を貯水槽内に配置し、および異常時に貯水槽を満たすための手段が設けられていることにある。その際、通常の運転状態、つまり原子力発電設備の異常でない運転状態においては、貯水槽はさしあたり冷却媒体を有していない。異常事態が発生すると、発明にしたがい、貯水槽が冷却媒体により満たされるので、記載した方法によって安全容器の冷却が図られる。この方法によって、内部の冷却装置が故障した際、例えば、循環ポンプが損傷した場合、または電源供給が故障した場合に、炉心の過熱が回避されることが可能である。

その際、異常時における貯水槽内の安全容器は、少なくとも部分的に、そして好ましくは基本的に完全に、特に流体の冷却媒体によって覆われることが可能である。このようにして、一方では、安全容器の効果的な冷却が確実なものとされる。貯水槽がインレットを備え、および場合によってはアウトレットを備えており、熱せられた冷却媒体は、貯水槽から排出され、そして熱せられた冷却媒体は貯水槽には供給されないということによって、冷却は、さらに改善される。次に、安全容器を貯水槽内に収容することは、安全容器が損傷した場合に、放射性物質の流出（Austrag）が、貯水槽という局部的に限られるという点で有利である。これによって、異常時における、人間および自然に対する流出する放射性材料の有害な影響が減少される。

発明に従い、貯水槽は、地表上に配置されることができ、および槽（Wanne）の形式で形成されることができる。貯水槽内には、発明に従い、安全容器が配置されることが可能であり、そして場合によっては、さらに原子力発電設備の別の構成要素や配管・配線設備が配置されることが可能である。特に、原子力発電設備の外部のコンクリートカバーが、貯水槽内に設けられる（配置される）ことが可能である。

有利な改良形という点では、少なくとも貯水槽の底部が、地表レベルの下に存在するということが意図されている。地表上に配置された貯水槽の場合、これを満たすために、冷却媒体をポンプアップする必要がある可能性があるが、この実施例においてポンプアップは、冷却媒体のインレット開口部の適切な配置によって必要でない。むしろ貯水槽を満たす際には、冷却媒体は、重力によって貯水槽内に流れ込む。

本発明の他の有利な改良形は、貯水槽を空洞部内に配置することを意図している。この実施形においては、貯水槽および安全容器および貯水槽は、地中に配置されるので、放射性物質が大気中に流出するというリスクが、大幅に減少される。

貯水槽の実施形の他の形式は、少なくとも安全容器が異常時に沈降装置によって運転位置から異常時位置へと沈降可能であり、この異常時位置において、安全容器が貯水槽内に配置され、かつ少なくとも部分的に、冷却媒体によって覆われているということを意図している。この実施形においては、沈降装置は、例えばおよび特に、重力を基に作動するので、運転位置から異常時位置への安全容器の沈降は、安全容器の重量および場合によっては原子力発電設備の別の構成要素および配管・配線設備の重量に基づいて行われる。

本発明の他の有利な改良形は、安全容器が異常時において完全に冷却媒体によって覆われる、または略完全に覆われるよう、貯水槽の深さが算定されている。この実施形において、一方では安全容器の効果的な冷却が図られる。他方では、放射性物質が、大気中へと流出するというリスクが減少される。

各実施形に対応して、発明に従い、使用される貯水槽は一外殻式（einschalig）または多外殻式（mehrschalig）に形成されることが可能であり、そして任意の適切な材料、例えばコンクリートから成ることが可能である。多外殻式の場合、外殻の間に監視室が形成されることが可能である。この監視室は、適切なセンサーによって冷却媒体の侵入を監視される。

さらに発明に従い、建物の地震に対して安全な支承部によって一般的に公知であるように、貯水槽をスウィング式に支承し、これによって地震に対して安全に支承するということが可能である。貯水槽の多外殻式の形式においては、発明に従い、唯一の外殻のみがスウィング式に支承されるということが可能である。

各要求に対応して、貯水槽は上方に向かって開かれていることが可能である。しかしながら、また、カバーまたは天井または上部構造部を設けることも可能である。

原子力発電設備の安全容器の発明に従う一つの方法が、請求項６に記載されている。本発明に係る方法の有利かつ目的にかなった改良形が、請求項７に記載されている。

添付した、ごく簡略的な図面に従い、本発明に以下に詳細に説明する。添付図面中には、発明に従う原子力発電設備の実施例が表されている。その際、記載した全ての、図中および請求項の記載中にあらわされた特徴は、それ自体採用され、および任意の組合せで互いに本発明の主題を形成し、これらは、請求項中でのそのまとまり、および引用関係に依存せず、そして図面中での記載または表現に依存しない。

極めて簡単に表された、発明に従う原子力発電設備の第一の実施例の断面図 第二の実施例に対する、図１同様の図

図面の図中には、同じまたは対応する部材が、同じ参照符号でもって表されている。

図１には、発明に従う原子力発電設備の実施例が表されている。このうち、内部の安全容器２（原子炉圧力容器）のみが、明瞭性の観点から表されている。この安全容器内には、炉心が収容されている。原子力発電設備の基本的な機能方式、並びにこの為に必要な構成要素、及び、配管・配線設備は、一般的に公知であり、よってここでは詳細に説明しない。

その際、安全容器２には、異常時における安全容器２の冷却のための、外部の冷却装置が付設されている。表された実施例においては、外部の冷却装置は、貯水槽４として形成された冷却媒体リザーバを備えており、この冷却媒体リザーバ内に、安全容器２が収容され、そして異常時には、この安全容器は、特に流体の冷却媒体と接触される、または接触されることが可能である。表された実施例においては、貯水槽４は、地面の中に入れられているので、貯水槽４の底部６は、地表レベル８の下に存在する。貯水槽の側方の壁部は、およそ地表レベルで完了している。発明に従い設けられる外部の冷却装置は、さらに、異常時に貯水槽４を満たすための手段を備えている。

異常事態が発生すると、貯水槽４は、この手段によって流体の冷却媒体を満たされるので、安全容器２は、表されている実施例においては、完全に冷却媒体によって覆われる。貯水槽４内の冷却媒体の、これを満たされた後の冷却媒体状態が、図１に破線１０によって示唆されている。安全容器２が、冷却媒体によって完全に取り囲まれ、そしてこれによって覆われることによって、貯水槽４を満たした後、安全容器２の効率的な冷却が図られるので、炉心の過剰加熱およびこれに伴う結末は回避されるか、または少なくとも遅そめることができる。その上、安全容器２が冷却媒体によって覆われていることによって、大量の放射性物質が大気中に流出するというリスクが減少する。

図２には、発明に従う原子力発電設備の第二の実施例が表されている。この実施例は、図１の実施例とは、貯水槽４および安全容器２が、空洞部１２内に設けられている点で異なっている。

２ 安全容器
４ 貯水槽
６ 底部
８ 地表レベル
１０ 冷却媒体の状態
１２ 空洞部

Claims (7)

1. 原子力発電設備であって、炉心を収容する内部の安全容器を有し、その際、安全容器に、安全容器を異常時に冷却するための外部の冷却装置が付設されており、およびその際、冷却装置が、貯水槽として又は貯水槽の形式に形成された冷却媒体リザーバを有し、異常時に安全容器が、この冷却媒体リザーバ内で、特に流体の冷却媒体と接触状態にされる、または、または接触状態にされることができる原子力発電設備において、
   すくなくとも安全容器（２）が貯水槽（４）内に配置されており、および異常時に貯水槽（４）を満たす手段が設けられていることを特徴とする原子力発電設備。
2. 貯水槽（４）の少なくとも底部（６）が、地表レベル（８）の下にあることを特徴とする請求項１に記載の原子力発電設備。
3. 貯水槽（４）が、空洞部（１２）内に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の原子力発電設備。
4. 安全容器（２）が異常時に、沈降装置によって、運転位置から異常時位置へと沈降可能であり、この異常時位置において、安全容器（２）が、貯水槽（４）内に配置され、および少なくとも部分的に冷却媒体によって覆われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の原子力発電設備。
5. 安全容器（２）が異常時に、完全に、または略完全に冷却媒体により覆われるよう、貯水槽（４）の深さが、見積もられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の原子力発電設備。
6. 異常時における原子力発電設備の安全容器の冷却方法であって、安全容器が、異常時に冷却媒体リザーバ内で、特に流体の冷却媒体によって冷却される方法において、
   安全容器が冷却媒体リザーバ内に配置されること、および冷却媒体リザーバが異常時に満たされることを特徴とする方法。
7. 安全装置が、異常時に、運転位置から異常時位置へと沈降され、この異常時位置において、安全容器が貯水槽内に配置され、および少なくとも部分的に冷却媒体によって覆われることを特徴とする請求項６に記載の方法。

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