JPH08511103A

JPH08511103A - 炉心溶融物の冷却を開始するための閉塞装置

Info

Publication number: JPH08511103A
Application number: JP7501181A
Authority: JP
Inventors: ハウ、ゲルハルト; ウイスツバ、ロタール; ホルマン、ヨーゼフ
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1994-06-01
Publication date: 1996-11-19
Also published as: WO1994029877A1; EP0702836B1; EP0702836A1; US5703917A

Abstract

(57)【要約】原子炉設備において炉心溶融物（３）の冷却を開始するために、冷却流体の接続管（５）に設けられ、それ自体確実に作動して、温度に関連して開く閉塞装置が提案される。接続管（５）は出口側で炉心溶融物（３）の捕集室（１）に入り込み、入口側で冷却流体貯溜槽（９）に接続されている。接続管（５）の出口側の端部に閉塞機構（７）が設けられ、この閉塞機構は接続管（５）の出口側の端部（5.1）を通常は密封して閉塞し、熱作用を受けたとき接続管（５）の出口断面の少なくとも一部を開放するように開き、その結果冷却流体（６）が冷却流体貯溜槽（９）から接続管（５）を介して捕集室（１）に導入される。その際冷却流体の冷熱流を閉塞機構（７）の温度に関係する開放要素から遠ざけるための手段（Ａ１）が設けられ、この開放要素は充分に耐食性である。この発明は、拡散原理に従って動作するいわゆる炉心保持装置に良好に適用される。

Description

【発明の詳細な説明】炉心溶融物の冷却を開始するための閉塞装置この発明は、原子炉設備において炉心溶融物の冷却を開始するため接続管に設けられる温度に関連して開く閉塞装置に関する。ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０４１２９５号明細書（特に図２参照）において原子炉設備用の炉心保持装置（コアキャッチャーとも呼ばれる）が公知である。この装置はるつぼの構想に基づいて作動する、即ち炉心溶融の発生というめったにありそうもない事例において炉心溶融物が原子炉圧力容器の下に配置されるスチール製のるつぼに捕集され、その容器の下側及び側面側が水冷される。このるつぼは好ましくはその内側が耐熱性の金属酸化物（例えばＭｇＯ、ＵＯ₂ 或いはＴｈＯ₂）からなる保護被覆で内張りされている。このるつぼの第二の保護層として保護被覆の上に犠牲物質が沈積される。そしてこれは特にシールドコンクリート石材からなる石壁構造として形成される。るつぼ或いは捕集容器はその外壁部分の上半分に少なくとも１つの溶融可能な冷却管が貫通しており、この冷却管はその内部側（出口側）の端部が可溶栓で密封され、入口側は冷却液タンクに接続されているので、捕集容器に炉溶融物が存在すると可溶栓がその溶融温度に加熱され溶融される。これにより炉心溶融物の表面へ冷却液の流路が開かれる。可熔栓が溶融するためには、可溶栓は乾燥状態に保持されなければならない。即ち冷却液は溶融過程の際には可溶栓にできるだけ到達しないようにされる必要がある。アメリカ合衆国特許第５０８０８５７号明細書においては炉心溶融物を冷却するための装置として、貯水槽とこの貯水槽を原子炉容器の内部に連通する管路とを備えたものが記載されている。この管路は原子炉の正常運転時には溶融可能な金属からなる栓で閉塞されているか、パッキングリングを備えたプレートによって密封され、このプレートは管路のフランジに溶融可能な金属からなるボルトによって結合されている。この溶融可能な金属としてはこの特許においては主として４００℃以下の溶融温度を持つ金属が考慮されている。このような金属の例としてはその融点が相応して低いろう金属が挙げられる。溶融可能な金属を腐食から保護するために、この特許明細書には溶融可能な金属をその溶融温度より低い温度で溶融し、装置が冷却のために開くのを妨げないプラスチックキャップで被覆することが記載されている。さらにこの特許で挙げられている溶融可能な金属においては、熱の作用で有害成分例えば鉛を放出するおそれがある。このような溶融可能な金属が高い温度並びに場合によっては放射線の作用の下で長期にわたってどの程度装置の確実な閉塞を保証するかはこの特許明細書には記載されていない。この発明は、それ自体確実に作動し温度に関係して開く閉塞装置であって、その閉鎖機構が、特に原子炉の運転条件においても、長期にわたって不変に閉塞された状態を維持し、一般的には冷却流体、特別には冷却水が接続管の出口側の端部にまで延在し、即ちこの端部が冷却作用に曝される場合でも、確実に炉心溶融物の溶融熱の作用で開かれるようにしたものを提供しようとするものである。この発明は、拡散構想に基づいて作動する炉心保持装置において特に良好に適用可能にするものであるが、また他の種類の炉心保持装置においても、例えばるつぼの構想に基づいて作動するものにおいても普遍的に適用可能にするものである。この課題を解決するために、請求項１によるこの発明によれば、原子炉設備において炉心溶融物の冷却を開始するために、冷却流体のための接続管に配置されかつ温度に関連して開かれる閉塞装置は、接続管が出口側で炉心溶融物の捕集室に入り込み、入口側で冷却流体貯溜槽、特に冷却貯水槽に接続され、接続管の出口側の端部に配置されかつこの出口側の端部を通常は密封して閉鎖する閉塞機構を備え、この閉塞機構は炉心溶融物の熱作用で接続管の出口断面の少なくとも一部の開放を行わせ、その結果冷却流体が冷却流体貯溜槽から接続管を介して捕集室に導かれるような温度に関係する開放要素を備え、この開放要素を冷却流体に対して熱絶縁する手段を備え、さらにこの開放要素が充分に耐食性であるように構成される。この冷温遮断手段は例えばプラスチックからなるパッキング要素によって、或いは幾つかの例を挙げれば熱絶縁性の空気クッション室又は低温絞り手段によって実現される。この発明のその他の有利な構成は従属請求項に記載されている。またこの発明により得られる利点は、就中、低温流に関して保護された閉塞機構がその安全機能において冷却媒体、特に冷却水によって損なわれることがないことにある。冷却媒体は閉塞機構の内面側を濡らすことができ、ＥＰＲ（ヨーロッパ形の加圧水型原子炉）の場合には、ＩＲＷＳＴ（容器再充填用貯水タンク）に付属し、それ故冷却媒体は接続管の出口側の端部まで存在し、めったにありそうもない事故において炉心溶融物が捕集室に流出する（溶融物のレベルは初めは低い）場合、例えば閉塞機構のパッキング要素が熱作用に基づいて溶融し、接続管からの冷却水は直ちに供給されて炉心溶融物の表面を覆う。さらに開放要素は耐食性を示すので、閉塞機構の誤作動が長期間にわたって回避されることになる。開放要素並びに閉塞機構は長期にわたり放射能に耐えるように構成されるのが好ましい。原子炉における高度の安全性の要求に基づきそれ自体耐食性かつ耐放射能の開放要素は特に有益である。それにより耐食のための手段を必要としないで済むからである。この発明においては冷却流体は冷却水に限定されるものではないが、冷却水は炉心溶融物の冷却に使用されるものとしては良好な冷却媒体である。特に炉心溶融物の冷却の際における冷却流体では、中性子を吸収する不燃性の液体、例えば水とホウ酸との混合物が用いられる。この発明の第一の実施態様によればパッキング要素としての閉塞機構は、シールフランジで接続管の出口側の端部における管フランジに対して密封して保持されるプラスチックブロックを備える。このプラスチックブロックは好ましくは熱可塑性物質、例えばポリプロピレン或いはポリエチレンからなる。このようなプラスチックブロックの熱遮蔽は特に効果的である。パッキング要素としての閉塞機構は、接続管の開口部分におけるシール面に対して密封して締めつけられる溶融可能なプラスチック板を備えることも可能である。必要な熱遮蔽はプラスチック板の壁厚を設定することにより調整される。閉塞機構の他の良好な構成として、接続管の出口側の端部にその自由端が閉鎖された溶融可能なプラスチック管が密封してフランジ結合される。この実施態様においてはプラスチック管を捕集室の底に対して平行に導き、炉心溶融物のレベルが低い場合でも、プラスチック管が、その山に冷却水が含まれている場合ですら強制的に溶融されるようにすることができる。従ってこの発明によれば、接続管及びこれにフランジ結合されるプラスチック管は水平から下向きもしくは上向きに曲がる湾曲管を備えた各々１つのエルボ管として形成され、その結果ほぼ水平に捕集室に出口を持つプラスチック管を備えたほぼＳ字形の管路端末部が形成される。この発明は、設定破壊特性を示しパッキング要素とこれに属する支持手段とからなるパッキング装置を開放要素として備え、このパッキング装置は炉心溶融物による熱作用の際パッキング装置が破断され、破砕され或いはその他の破壊により接続管の少なくとも一部の出口断面を開放し、その結果冷却流体が冷却流体貯溜槽から接続管を介して炉心溶融物の表面に導かれるようにした閉塞機構によっても実現できる。バッキング要素は破砕円板或いは破砕薄膜、例えばそれ自体で充分な冷温遮断を行うガラス板或いはガラス円板であることも、また金属性の破砕薄膜であることも可能である。後者の場合閉塞機構の金属性の破砕薄膜に前置された空間を必要な冷温遮断を行う蒸気圧室として形成するのが適当である。閉塞機構のパッキング装置もしくはその温度に関係する開放要素は伸びボルト締めつけ手段を備えることもできる。この場合伸びボルトは断面の減少によって形成されるボルト破断部を備え、温度により生ずるボルトの伸びの限界値において破断し開口のためのシールフラップを開放する。伸びボルトの代わりに接続管の冷却流体から充分な距離を持った耐食性の可溶ボルトを使用することもできる。可溶ボルトはその場合５００℃，特に７００℃以上の溶融温度を持つ。このボルトは好ましくは５０％以上の高い銀成分を持つのがよい。さらに可溶ボルトは銀の他に例えば５乃至２５％のパラジウム並びに例えば０乃至約３５％の銅を含むことができ、その場合には８００℃以上の溶融温度を示す。閉塞機構の特に好ましい実施態様としては、ゴムの縁部パッキングに嵌め込まれ、熱的な破砕円板によって支持されると同時に冷温遮断をするように密封して締めつけられ、その結果炉心溶融物の熱により熱的な破砕円板が破壊すると、もはや支持を失うので接続管の出口側の端部における静水圧によって破壊されるようなガラス板を挙げることができる。閉塞機構の開放要素の冷温脱結合は、閉塞機構のパッキング要素を蓄勢された補助エネルギーによりその閉鎖位置に保持し、炉心溶融物の熱の作用によりトリガーされて、補助エネルギーを放出もしくは消費することによって開放位置にもたらすようにすることによっても得ることができる。さらに好ましい冷温遮断は、接続管の出口側の端部に配置されたフード形の閉塞機構を設け、これによって耐食性の銀ろうからなる少なくとも１つの周辺の可溶ろう結合部によって外側及び内側のフード脚に分かれ、炉心溶融物による熱作用に基づき可溶ろう結合部が溶融すると外側の脚部は落下し、接続管の出口側の端部の出口断面を開放するようにすることによっても実現される。炉心溶融が発生したとき可溶ろう結合部ができるだけ早く溶融できるようにするために、フード形の閉寒機構と接続管の延長部との間に環状の空隙を設け、この空隙の可溶ろう結合部の範囲において冷却水を可溶ろう結合部から隔離する空気クッションで充填するのが好ましい。可溶ろう結合部に作用する炉心溶融物の熱及び放射線は、フード形の閉塞機構を囲みその焦点範囲に可溶ろう結合部があるようにする傘状の熱線反射体によって増強される。耐食性の銀ろうとは、５０％以上の銀成分と６００℃以上の流動化温度を示す可溶ろうのことである。銀ろうは好ましくはパラジウムの成分を、場合によってはまた銅成分を持つこともできる。例えば銀ろうは５８％の銀、３２％の銅及び１０％のパラジウムからなり、約８５０℃の流動化温度を示す。上述したように、可溶ろうの他の構成も同様に可能である。６００℃以上の流動化温度を示す耐食性の可溶ろうもまた同様に使用される。以下に図面に示す幾つかの実施例を参照してこの発明並びにその他の特徴及び利点、さらにまたその作用をなお詳しく説明する。図面において一部は簡略化した概略図で示す。図１は、閉塞機構のパッキング要素としてプラスチックブロックを備えた接続管の出口側の端部及び炉心溶融物の捕集室にある拡散面（第一の実施例）を部分的に示し、図２は、パッキング要素としてガラス板或いはプラスチック板を備える閉塞機構を接続管の出口側の端部に備え、この接続管が図示されていない冷却貯水槽からコンクリート壁を通って導かれ、その閉塞機構が炉心溶融物の捕集室の底のすぐ上で終わる第二の実施例を部分的に示し、図３は、捕集室の底に平行に敷設されている接続管の出口側の端部にプラスチック管を備えた閉塞機構の変形例を図２と同様な形で示し、図４は、接続管の出口側の端部に金属性の破砕薄膜を備え、この破砕薄膜に蒸気圧室が前置されかつこの蒸気圧室が逆止めフラップにより冷却水から分離されている閉塞装置を示し、図５は、接続管の出口側の端部にシールフラップを、このシールフラップの半部をそのシール位置に保持する破断部付きの伸びボルトを備え、この伸びボルトに熱フィン付きの熱膨張筒が付属している閉塞装置を示し、図６は、同様にシールフラップを備え、そのフラップ半部が可溶ボルトによりそのシール位置に保持されている閉塞装置を示し、図７は、破砕要素としてゴム縁部によって嵌め込まれ、そのシール位置に同様にガラスからなる熱破砕円板によって保持されているガラス板を備えた閉塞装置を示し、図８は、その一方のピストン面に作用する弁開放ばねが他方のピストン面に加わっている圧力に抗して通常付勢されている開放弁と、捕集室の底に事故に基づく圧力の解消のための溶融可能なセンサとを備えた閉塞装置を示し、図９は、パッキング要素としてそれ自体シール作用をする縁部が接続管の開口を通常閉鎖し、そのシール位置にテルミットの可溶体により保持され、この可溶体が炉心溶融の際溶融されるような閉塞装置を示し、図１０は、フード形の閉塞機構と、このフード脚部と接続管の開口管との間に設けられた循環空隙とを備え、この空隙の周辺の可溶ろう結合部の範囲に空気クッションを備えている閉塞装置を示し、図１１は、同様にフード形の閉塞機構と、これに設けられた周辺の可溶ろう結合部とを備え、フード形の端面壁に固定されている縁部パッキングにより冷却水がフード形の閉塞機構の内部室から遠ざけられている閉塞装置を示し、図１２は、内側に折り曲げられた外側のフード脚部を備え、この外側のフード脚部と内側のフード脚部との間に周回する可溶ろう結合部を持ち、接続管の管開口を閉鎖するためのそれ自体は阻止作用をしない円錐形シールを備え、この円錐形シールは外側のフード脚部によって保持されている閉塞装置を示す。図１はその炉心保持装置が拡散原理に基づいて作動する加圧水型原子炉設備の炉心溶融物３の捕集室１の一部を断面で示す。この目的のため捕集室１は底面側に拡散面２を備え、これは、全体的に３で示される炉心溶融物が大面積にかつ比較的低い高さに拡散できるように、出力が１３００ＭＷ_elの原子炉の場合、例えば１５０ｍ²の面積を越える。拡散面２はコンクリート構造４によって構成され、このコンクリート構造の最上層はいわゆる犠牲コンクリート、即ち炉心溶融物と接触して特に溶融点を低下させるように作用するコンクリートからなり、その結果炉心溶融物は薄い液状になる。コンクリート構造４の下側及び図示されていない側面側にはさらに酸化ジルコニウムの石材が石壁構造の形で配置され、その下に本来のコンクリート構造（図１では示されていない）が配置されている。出口側の端部5.1で垂直方向に向いた冷却水６の接続管５は炉心溶融物３の冷却を行わせるためのものである。接続管はその出口側の端部5.1が捕集室１に入り込み、拡散面２に対して垂直距離ａ１でもって終わっている。概略的に示された接続管５の入口側は概略的に縮小して示された冷却水槽９に接続されている。なおこれは特に加圧水型原子炉設備のいわゆるＩＲＷＳＴ（＝容器再充填用貯水タンク）である。この冷却媒体貯溜槽は例えば１５００ｍ³或いはそれ以上の冷却媒体容量を持つ。冷却媒体面6.0は出口側の端部5.1のはるか上にあるので、冷却の場合充分な量の冷却媒体が出口側の端部5.1から炉心溶融物３に流れることができる。接続管５の出口側の端部5.1には全体を７で表す接続管５の閉塞機構が配置されている。この閉塞機構はプラスチックブロックの形の非金属性のパッキング要素８を備え、出口側の端部5.1を通常は密封して閉塞し、炉心溶融物３の熱作用を受けたとき溶融して接続管５の出口断面の少なくとも一部を開放し、その結果冷却水６が冷却水槽９から炉心溶融物３の表面に導かれるようにする。パッキング要素８は接続管５の中空円筒状の管断面に合わせて中実の円筒状プラスチックブロックとして構成されている。このパッキング要素はその密封面8. 1で接続管５の出口側の端部5.1の管フランジ１０に対して密封して保持されている。パッキング要素もしくはプラスチックブロック８をその密封位置に保持するために管フランジ１０には引っ張り要素１１が固定されている。この引っ張り要素１１は加圧機構１２に係合しており、加圧機構１２自体はパッキング要素８の密封面8.1に対向する端面8.2に係合している。引っ張り要素１１はスチールパイプ、即ち上端でフランジリング１３に、例えば溶接により固定結合されているスチール製の中空円筒として形成されている。引っ張り要素１１はこのフランジリング１３により管フランジ１０に図示のように締めつけられている。締めつけの際加圧機構１２を介して締めつけ力がパッキング要素８に作用し、その結果これが管フランジ１０に固くかつ密封するように押圧される。引っ張り要素１１（スチールパイプ）と加圧機構１２（特に板として構成される）との間の結合は同様に溶接により行われる。スチールパイプ１１の代わりに、加圧機構１２と管フランジ１０とで締めつけ可能に接続される複数個の引っ張りアンカーをパッキング要素８の周囲に分布して設けることもできる。引っ張り要素もしくはスチールパイプ１１に拡散する炉心溶融物が達すると、引っ張り要素もしくはスチールパイプは溶融され、パッキング要素８の締めつけが解除される。これによりパッキング要素８は炉心溶融物３により洗い流され、その際同様に溶融するので、冷却水６の流路が開かれる。管フランジ１０と拡散面２との間の距離ａ１は炉心溶融物３の最大高さより大きいので、いかなる場合にも常に冷却水６が炉心溶融物３の表面に向かって流れることができる。図２による第二の実施例においてはその出口端5.1で下に向けて斜めに曲がっている接続管５がその開口でパッキング要素としてのプラスチック板１４により閉塞されている。このために接続管５の出口端5.1は管フランジ１５を備え、パッキング要素１４はその縁部範囲において対向フランジ１６に抱えられ、管フランジ１５に締めつけられる対向フランジ１６によって密封面１７に押しつけられている。フランジねじは１８で示されている。接続管５は好ましくは中空円筒状の管路であり、その結果パッキング要素１４はプラスチック円板或いは円形板の形を持っている。他の良好な実施例によればパッキング要素１４はガラス製の破砕円板である。犠牲コンクリート４は中性子を吸収するように作用をするＺｒＯ₂石材１９によって裏張りされている。この酸化ジルコニウム材１９の傍らに捕集室１を冷却水槽に対して隔離する壁構造20.1を持つ建屋コンクリート構造２０があり、この壁構造の中を接続管５が貫通している。矢印２１は冷却水の流れ方向を示す。プラスチック板の形のパッキング要素１４は、それに拡散する炉心溶融物３が達すると溶融し、冷却水は冷却水槽もしくはＩＲＷＳＴから接続管５を介して捕集室１に達する。この経過の進行はパッキング要素１４として炉心溶融物の熱に曝されるガラス製の破砕円板が破砕するときには異なる。図３による第三の実施例においては接続管５の出口側の端部5.1にその自由端を閉塞する溶融可能のプラスチック管２２が密封してフランジ結合されている。接続管５及びフランジ結合されたプラスチック管２２はそれぞれ水平面から上方向にもしくは下方向に曲がった湾曲管Ｒ１もしくはＲ２を備えたエルボ管として構成されるのがよく、その結果ほぼ水平に捕集室１に入るプラスチック管２２を持つほぼＳ字状に曲がった管路部分Ｌが形成されている。管フランジはこの場合も１５で、プラスチック管２２を覆いかつそのリングフランジ２３が密封して管フランジ１５に加圧する対向フランジは１６で示されている。プラスチック管２２はその拡散面２に対して平行に延びる水平脚部に拡散する炉心溶融物３が達すると破壊され、フランジ装置１５、１６、２３の範囲に冷却水の開口ができ、それ故冷却水が炉心溶融物３の表面を確実に濡らすことになる。図２を参照してガラス板或いはガラス円板の形のパッキング要素１４を備えた閉塞装置を既に説明した。図４乃至図７においては全て設定破断特性を持ったパッキング装置を備えた異なる閉塞装置の実施例が示されている。図４においては接続管５の閉塞機構７はパッキング要素として金属性の破砕薄膜２４を備え、これは管フランジ１５と対向フランジ１６との間に密封状態に締めつけられている。破砕薄膜２４と、接続管５のさらに上流側の位置に配置された逆止板２５との間には蒸気圧室２６が設けられている。拡散する炉心溶融物３に基づく熱作用の際に冷却流体として使用される冷却水が蒸気圧室２６で蒸発し、これにより逆止板２５が閉鎖位置２５ｂに相当する図示の安定位置に蒸気圧力によってその座に押しつけられる。金属性の破砕薄膜２４の加熱と共に蒸気圧室２６において蒸気圧が発生すると、この蒸気圧は破砕薄膜２４を破砕させる。これにより蒸気圧は解消し、逆止板２５はそれに加わる冷却水の水柱の圧力により開かれる（開放位置２５ａ）。図５による実施例においては密封板２７は接続管５の出口端5.1で伸長ボルト締めつけ装置２８によりその閉鎖位置に保持される。伸長ボルト２９は熱膨張筒３０によって取り囲まれ、それ自体は熱フィン３１を介して炉心溶融物３から強い熱流を受ける。伸長ボルト２９は例えば７００℃の破砕設定温度に達すると応動する設定破断もしくは破砕位置29.1を持っている。伸長ボルト２９は熱膨張筒３０の中央の孔３２を貫いており、アンカー板３３に伸長筒３０の一方の端面で係合し、密封板２７の開口３３０を貫通して、ボルトナット３４によりワッシャ３５と共に締めつけられて、密封板２７がその周囲の密封縁部で管フランジ１５の対応の周囲の密封面に押しつけられる。密封板２７はクランプ３６により管フランジ１５に固定結合されている接合板３７にクランプ可能にリンクされる（リンク位置３８）。熱膨張筒３０は伸長ボルト２９よりずっと大きい熱膨張係数を持っているので、加熱に基づいて伸長ボルトに所定の伸びの差が生ずると、このボルトは位置29.1で破断し、密封板２７を開き、冷却水の道が開放される。図６の実施例においては閉塞機構７のパッキング装置は密封フラップ２７からなる。管フランジ１５における固定フラップ座及び密封フラップ２７は鉗子状のアーム３９、４０に結合されている。これらはフラップ軸支部３８を越えて延びており、密封フラップ２７の密封位置において可溶ねじ４１により聞隔をもって保持されている。可溶ねじ４１は、図示のように、捕集室１の下部領域に配置され、それに炉心溶融物が達すると、破壊される。密封フラップ２７を備えたアーム４０はするとその閉鎖位置Ｉから一点鎖線で示される開放位置IIに傾く。可溶ボルトもしくは可溶ねじ４１は銀からなるものが問題とされる。接続管５にはスライドバルブ（概略的に４２で示されている）が配置されている。これは通常運転時は開かれている。図７による実施例においては好ましくは通常ガラスからなるガラス板４３がゴム縁取りパッキング４４によって縁取られている。熱的な破砕円板４４０は支持かつ同時に冷温を阻止する関係にガラス板４３に対して管フランジ１５及び対向フランジ１６により密封状態に締めつけられ、ガラス板４３と熱的な破砕円板４４０との間に熱絶縁性の空気層４５が存在している。冷温橋絡ができるだけ小さく保たれるように、熱的な破砕円板４４はレリーフ状の突起、特にリング状の突起４６を備え、これにより破砕円板はガラス板４３に接している。熱的な破砕円板４４０は相応の熱負荷を受けると破砕して下に落ちる。これによりガラス板４３に対する支持作用が脱落し、ガラス板は冷却水６の静水圧によりその縁取りパッキング４４から下に押し出される。閉塞機構７は接続管５の中聞フランジ４７に対向フランジ４８によりフランジ結合される構造ユニットとして形成されている。ここでも４２でスライドバルブが示されている。図８及び図９の実施例においてはパッキング要素はそれぞれ蓄勢された補助エネルギーによってその開放位置に移動可能で、閉塞機構７の開放のための補助エネルギーの軽減もしくは消費は炉心溶融物３の熱作用によって作動される。図８によれば閉塞機構は弁であり、その詳しくは図示されていない閉塞機構は、その図示されていない閉鎖体がピストンシリンダ５０を介して制御ピストン４９に結合されている弁装置である。ピストン４９の一方の側には蓄勢された弁開放ばね５１の力が加わり、他方のピストン側にはシリンダ５３の部屋の内部の流体制御圧から生ずる背圧が加わっている。一定の流体制御圧は弁の閉鎖体をその閉鎖位置に保持し、それ自体閉鎖されている流体制御圧管路５４は捕集室１の底の部分に配置された少なくとも１つのセンサ５５を有し、このセンサが炉心溶融物３の熱作用で例えば基準溶融位置で開いて、制御圧を解消する。全体を５６で示す安全弁が開ぎ、これにより冷却水６の流路を開放し、冷却水は下に向いたエルボ管として構成された出口端部5.1を通って炉心溶融物３の表面へ流れる。制御圧管路５４は、また漏れ表示や正常な開放の表示ができる圧力遠隔監視装置を備えることもできる。図９による実施例においてはパッキング要素８は、水圧を受けて自らシール作用をし、接続管５もしくはその出口端5.1の開口５７の内部周縁に嵌まり、その（図示の）シール位置において接続管開口５７に固定されたテルミット可溶体５８により保持されている縁取りシール体である。点火線５９は捕集室１の底部分（拡散面２）に配置された点火栓６０からこの点火栓６０の上に間隔を空けて配置されたテルミット可溶体５８にまで張られている。その結果点火栓６０が炉心溶融物３の熱により点火し、そしてこれにより行われるテルミット可溶体５８の破壊の後にシール体８が接続管５の開口５７に存在している水圧によって押し出される。図１０乃至図１２による閉塞装置はフード形の閉塞機構を備え、この閉塞機構が周回している可溶ろう結合部６２により外側のフード脚部61.1と内側のフード脚部61.2に分けられている。この周回している可溶ろう結合部６２によって冷却水は遠ざけられており、炉心溶融物３の熱作用で迅速かつ確実な溶融が保証されている。個々には図１０におけるフード形の閉塞機構６１はそのリングフランジ61.4で接続管５のフランジ１５に密封状態に結合されている。フード形の閉塞機構６１は管フランジ１５を越えているもしくは延長された管端部（出口端5.1）を環状間隙６３をもって取り囲んでいる。環状間隙６３はリングフランジ61.4からフード形の底61.3まで延びている。環状間隙６３は外部に対しては密封されているが接続管５の水６とは連通しており、その長さの一部６４において冷却水６に続く空気クッション室６５を備えている。可溶ろう結合部６２はこの空気クッション室６５内に配置され、冷却水６による直接冷却に対して守られている。フード形の閉塞機構７は傘状の熱線反射体６６で取り囲み、その焦点範囲に可溶ろう結合部６２が来るようにするのが有効である。６７で炉心溶融物３から発射され可溶ろう結合部６２に集中する熱線を示している。これにより全ての物からの対流による熱伝達の他にこのような放射による熱が生じ、可溶ろう結合部６２の速やかな溶融、従って外側のフード脚部61.1の破断に至る。図１１による閉塞装置においては接続管５の開口５７を密封するパッキング要素８が外側のフード脚部61.1によって保持されているので、外側及び内側のフード脚部61.1、61.2及び両者の間の可溶ろう結合部６２は通常水に触れていない。パッキング要素８は中央の軸６８によって支持され、この軸自体は外側のフード脚部61.1の底の部分61.3に固定されている。フード形の閉塞機構７はその外周に熱フィン６９を備え、炉心溶融物３が拡散したとき、可溶ろう結合部６２にできるだけ強い熱流が生ずるようにされている。この代わりに図１０のような熱線反射体６６を使用することもできる。可溶ろう結合部６２が溶融するとパッキング要素８はその中央の軸６８によってもはや支えられず、接続管５の開口５７内の水圧（約０３バール）によって押し出され、冷却水が炉心溶融物３の表面に注ぎ込む。図１２による閉塞装置においては閉塞機構７にそれ自体では阻止作用をしない円錐形シール体７０が属している。この円錐形シール体は内側のフード脚部61.2 の円錐形に拡がった出口端を閉塞している。円錐形シール体７０はそのシール座において締めつけ板７１及びその上に外から作用する押圧ねじ７２により保持されている。押圧ねじ７２は外側のフード脚部61.1の底の部分61.3に固定されている。外側のフード脚部61.1は可溶ろう結合部６２により内側のフード脚部61.2に接続されている。シール力を締めつけ板７１に、従って円錐形シール体７０に伝達するために弾性的に変形可能な物体７３、例えばゴムクッション或いはゴム袋が設けられている。円錐形シール体７０と円錐形に広がったパッキング対向面との間には１個或いは複数個のＵ字形のパッキングカラー７４が挿入されている。外側のフード脚部61.1の底の周囲を取りまいている可溶ろう結合部６２が溶融すると外側のフード脚部61.1はその支えを失ってその押圧ねじ７２、物体７３、締めつけ板７１及び円錐形シール体Ａ１２と共に水圧により下にずれ、炉心溶融物３により溶融される。水６はそれ故、内側のフード脚部61.2の大部分（冷却水とは直接接していない）も溶融されるので、炉心溶融物３の表面に注ぎ込む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＧＥ，ＪＰ，ＲＵ，ＵＡ，ＵＳ (72)発明者ホルマン、ヨーゼフドイツ連邦共和国デー‐96132 シユリユツセルフエルトローゼンシユトラーセ 17

Claims

【特許請求の範囲】１．原子炉設備において炉心溶融物（３）の冷却を開始するために、冷却流体（６）の接続管（５）に配置される温度に関連して開放される閉塞装置であって、接続管（５）は出口側で炉心溶融物（３）の捕集室（１）に入り込み、入口側で冷却流体貯溜槽（９）、特に冷却水槽に接続され、接続管（５）の出口側の端部（5.1）に配置されこの出口側の端部（5.1）を通常は密封して閉鎖する閉塞機構（７）を備え、この閉塞機構は炉心溶融物（３）の熱作用を受けたとき接続管（５）の出口側の断面の少なくとも一部を開放させ、その結果冷却流体（６）が冷却流体貯溜槽（９）から接続管（５）を介して捕集室（１）に導入される、温度に関係する開放要素（Ａ１〜Ａ４、４１、Ａ７、２９、５５、６０、Ａ１０）を備え、この開放要素（Ａ１〜Ａ４、４１、Ａ７、２９、５５、６０、Ａ１０）を冷却流体（６）に対して熱絶縁する手段を備え、さらにこの開放要素（Ａ１〜Ａ４、４１、Ａ７、２９、５５、６０、Ａ１０）は充分に耐食性である炉心溶融物の冷却を開始するための閉塞装置。２．密封性の開放要素としての閉塞機構（７）は、パッキングフランジ（８）で接続管（５）の出口側の端部（5.1）の管フランジ（１０）に密封して保持されているプラスチックブロック（Ａ１）であることを特徴とする請求項１記載の閉塞装置。３．プラスチックブロック（Ａ１）は管フランジ（１０）に固定された少なくとも１つの引っ張り要素（１１）によりその密封位置に保持され、この引っ張り要素（１１）はそれ自体プラスチックブロック（Ａ１）のパッキングフランジ（８）に対向する端面に係合する押圧機構（１２）に係合していることを特徴とする請求項２記載の閉塞装置。４．引っ張り要素（１１）はスチールパイプとして形成され、その一端でフランジリング（１３）に接続され、このフランジリング（１３）により接続管（５）の管フランジ（１０）に締めつけ可能であり、その他端で圧縮機構（１２）に接続されていることを特徴とする請求項３記載の閉塞装置。５．密封性の開放要素としての閉塞機構（７）は、シール面（１７）に対して接続管（５）の開口の範囲で密封して締めつけ可能な溶融可能なプラスチック板（Ａ２）を備えることを特徴とする請求項１記載の閉塞装置。６．シール面（１７）は接続管（５）の出口側の端部に配置された管フランジ（１５）によって形成され、プラスチック板（Ａ２）はその縁部範囲において対向フランジ（１６）によって囲まれかつ管フランジ（１５）に締めつけ可能な対向フランジ（１６）によってシール面（１７）に密封して押しつけられることを特徴とする請求項５記載の閉塞装置。７．接続管（５）の出口側の端部（5.1）にその自由端で閉塞された溶融可能なプラスチック管（Ａ３）が密封してフランジ結合されていることを特徴とする請求項１記載の閉塞装置。８．接続管（５）とこれにフランジ結合されたプラスチック管（Ａ３）とが各々水平から下方もしくは上方に曲がる湾曲管（Ｒ１、Ｒ２）を持つ管エルボとして形成され、捕集室（１）内においてほぼ水平に出るプラスチック管（２２）を持つほぼＳ字形に走る管路部分（Ｌ）が形成されていることを特徴とする請求項７記載の閉塞装置。９．閉塞機構（７）が、設定破断特性を持ちパッキング要素（Ａ４〜Ａ７）及びそれに属する保持部材からなる密封装置により、接続管（５）の出口側の端部（ 5.1）を通常は閉塞し、かつ炉心溶融物（３）の熱作用の際密封装置の破断、破砕或いはその他の破壊によって誘因されて接続管（５）の少なくとも一部の出口断面を開放し、その結果冷却流体（６）が冷却流体貯溜槽（９）から接続管（５）を介して炉心溶融物（３）の表面に導かれることを特徴とする請求項１記載の閉塞装置。１０．開放要素としての閉塞機構（７）が、接続管（５）の開口の範囲においてシール面（１７）に対して密封状態に締めつけ可能でありかつ炉心溶融物（３）の熱作用の下に破砕する破砕円板或いは破砕薄膜（Ａ４）を備えていることを特徴とする請求項１記載の閉塞装置。１１．パッキング及び開放要素としてガラス板（Ａ２’）を備えていることを特徴とする請求項９又は１０記載の閉塞装置。１２．パッキング及び開放要素として金属性の破砕薄膜（Ａ４）を備えていることを特徴とする請求項９又は１０記載の閉塞装置。１３．破砕薄膜（Ａ４）と、接続管（５）のさらに上流にある位置に配置された逆止板（２５）との間に蒸気圧室（２６）が設けられ、この蒸気圧室（２６）において熱作用により冷却流体として使用されている冷却水が蒸発し、逆止板（２５）がこの蒸気圧力によってその座に押し付けられかつ限界蒸気圧を越えたとき破砕薄膜（Ａ４）を破砕させることを特徴とする請求項１２記載の閉塞装置。１４．パッキング要素としての閉塞機構（７）が開放要素として作用する伸びボルト締めつけ装置（２７）を持つ密封フラップ（Ａ５）を備え、伸びボルト（２９）が断面減少によって形成されるボルト破砕位置（２７）を備え、温度に制約される伸びボルトの伸びの限界値において破砕し、密封フラップ（Ａ５）を開放のため開くことを特徴とする請求項９記載の閉塞装置。１５．密封フラップ（Ａ５）及びその管フランジ（１５）によって形成されるフラップ座を共に保持している伸びボルト（２９）が熱膨張筒（３０）の温度に関係する引っ張り力を受けていることを特徴とする請求項１４記載の閉塞装置。１６．伸びボルト（２９）が熱膨張筒（３０）をその伸び長さをもって貫通し、熱膨張筒（３０）がその外周に熱フィン（３１）を備えていることを特徴とする請求項１５記載の閉塞装置。１７．閉塞機構（７）のパッキング要素としてボルト締めつけ装置を備えたシールフラップ（Ａ７）があり、開放要素は６００℃以上の溶融温度を持つ耐食性の可溶ボルトとして構成されたボルト（４１）であり、このボルトが炉心溶融物（３）による熱作用を受けて伸ばされ、ついには破断され、このようにしてシールフラップ（Ａ７）を開口のため開放することを特徴とする請求項９記載の閉塞装置。１８．ガラス板（Ａ７）がゴムの縁取りパッキング（４４）によって縁取られ、熱的な破砕円板（４３）が支持と同時に冷温を遮断する関係でガラス板（Ａ７）に、例えば管フランジ（１５）及び対向フランジ（１６）により密封して締めつけられ、熱的な破砕円板（４３）が炉心溶融物の熱により破壊したときもはやガラス板（Ａ７）が支持されずに接続管（５）の出口側の端部における静水圧によって破壊されることを特徴とする請求項１１記載の閉塞装置。１９．接続管（５）の出口側の端部（5.1）に閉塞機構（７）が配置され、そのパッキング要素はその中に補助エネルギーが蓄えられている開放要素によってその閉鎖位置に保持され、炉心溶融物（３）の熱作用で作動されて、補助エネルギーを放出もしくは消費することによって開口位置にもたらされることを特徴とする請求項１記載の閉塞装置。２０．閉塞機構（７）が弁（５６）であり、そのパッキング要素として作用する閉鎖体（Ａ８）が制御ピストン（４９）と結合され、そのピストンの一方の面に蓄勢された弁開放ばね（５１）の力が加わり、その他方の面に流体制御圧から生ずる背圧が加わり、閉鎖体（Ａ８）がその閉鎖位置に保持され、それ自体閉鎖された制御圧の流体制御管路系（５４）が捕集室（１）の底部分に配置されたセンサ（５５）を有し、このセンサが炉心溶融物（３）の熱作用で制御管路系（５４）を開き、流体制御圧を解消し、これにより閉鎖体（Ａ８）が弁開放ばね（５１）によってその開放位置に移されることを特徴とする請求項１９記載の閉塞装置。２１．中空体のセンサ（５５）が設定溶融位置を備えていることを特徴とする請求項２０記載の閉塞装置。２２．パッキング要素が、接続管（５）の開口（５７）の内周に嵌まり、そのシール位置に接続管開口（５７）に固定されたテルミットの可溶体（５８）により保持されている水圧で自らシール作用するシール縁部（Ａ９）であり、導火線（５９）が捕集室（１）の底部分に配置された点火栓（６０）から点火栓（６０）の上に距離を隔てて配置されたテルミットの可溶体（５８）にまで敷設され、その結果点火栓（６０）の点火後炉心溶融物（３）の熱及びこれにより生ずるテルミット可溶体（６０）の破壊によりシール縁部が接続管（５）の開口の範囲に存在している水圧によって押し出されることを特徴とする冷却貯水槽（９）を備えた請求項１９記載の閉塞装置。２３．接続管（５）の出口側の端部にフード形の閉塞機構（６１）が配置され、この閉塞機構は少なくとも１つの開放要素としての耐食性銀ろうからなる周回する可溶ろう結合部（Ａ１０）により外側のフード脚部（61.1）と内側のフード脚部（61.2）とに分かれ、外側のフード脚部（61.1）が炉心溶融物（３）による熱作用に基づく可溶ろう結合部（Ａ１０）の溶融の際落下して接続管（５）の出口側の端部（5.1）の出口断面を開放することを特徴とする請求項１記載の閉塞装置。２４．フード形の閉塞機構（６１）が接続管（５）の延長部を環状間隙（６３）をもって取り囲み、接続管（５）におけるフード形フランジ結合部（61.4、１５）まで延びており、外部に対して密封されている環状間隙（６３）が接続管（５）内の冷却水（６）と連通しており、その長さの一部分（６４）上に冷却水（６）に続いた空気クッション室（６５）を備え、さらにこの空気クッション室（６５）の範囲に可溶ろう結合部（Ａ１０）が配置されていることを特徴とする請求項２３記載の閉塞装置。２５．フード形の閉塞機構（６１）が傘状の熱線反射体（６６）により包囲され、その焦点範囲に可溶ろう結合部（Ａ１０）が配置されていることを特徴とする請求項２３又は２４記載の閉塞装置。２６．外側のフード脚部（61.1）により接続管（５）の開口（５７）を密封する特にシール縁部（Ａ１１）の形のパッキング要素が保持され、その結果外側のフード脚部（61.1）及び内側のフード脚部（61.2）並びに可溶ろう結合部（Ａ１０）もまた冷却水に接していないことを特徴とする請求項２３記載の閉塞装置。２７．パッキング要素、特にパッキング縁取り部（Ａ１１）が中央の軸（６８）によって支持され、この軸自体は外側のフード脚部（61.1）の底壁（61.3）に固定されていることを特徴とする請求項２６記載の閉塞装置。２８．フード形の閉塞機構（６１）の外周に熱フィン（６９）を備えていることを特徴とする請求項２３乃至２７の１つに記載の閉塞装置。２９．外側のフード脚部（61.1）が内側のフード脚部（61.2）に入り込み、その底壁（61.3）で接続管（５）の円錐形開口を密封する自らは阻止作用をしない円錐形シール（Ａ１２）をそのシール位置に保持し、この上に接続管（５）の冷却水がのしかかり、その結果炉心溶融物（３）による熱作用に基づいて可溶ろう結合部（Ａ１０）が溶融したとき外側のフード脚部（61.1）が落下し、円錐形シール（Ａ１２）を冷却水によって押し出すことを特徴とする請求項２３記載の閉塞装置。